JPH01292369A

JPH01292369A - コロナ放電装置

Info

Publication number: JPH01292369A
Application number: JP12195188A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ito; 展之伊東; Hiroaki Tsuchiya; 土屋　廣明; Tooru Kuzumi; 徹葛見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の目的（産業上の利用分野）この発明は、静電複写機、同プリンタなど、静電記録プ
ロセスを利用する画像形成装置、とくにそれに使用する
に適したコロナ放電装置に関するものである。

（従来技術と解決すべき課題）像担持体たる感光体を一様に帯電させたのち、これに光
像を照射して静電潜像を形成し、ついで該潜像に現像剤
を付与して現像し、これに紙などシート状の転写材を当
接させるとともに、この転写材に適宜極性の電荷を付与
して前記現像像を転写材に転移させ、さらに、この転写
材に転写時とは反対極性の電荷を付与してこれを像担持
体から分離するように構成した画像形成装置は従来から
周知である。

このような装置においては、前述のように感光層を一様
に帯電させるさい、現像像を転写するさい、転写材を分
離するさいなどに、帯電器によってコロナ放電を行なう
ことになるが、このための放電電極への電圧印加手段と
しては、該電極に通常正弦波形の交流電圧を印加する、
交流に直流を重畳した電圧を印加するなどの手段がひろ
く実用されている。

この種の帯電器の除電および帯電機能は、印加電圧のピ
ーク間電圧の大いさに依存し、その値が高いほど帯電あ
るいは除電機能も大きくなる傾向がある。

したがって、近来におけるこの種の装置の高速化傾向か
らすれば、像担持体、転写材などに対する帯電、除電を
迅速確実に行なうためには、前記印加電圧のピーク闇値
を大きくするのが望ましいが、反面、あまり高くすると
火花放電、沿面放電など異常放電を発生する危険を増大
することを免かれない。

一方、この種の画像形成装置においては、次第に小型軽
便なものが賞用され、あらゆる階層の人々が手軽に利用
するようになってきており、このような観点からみれば
、可及的に低いピーク間電圧で所期の帯電、除電機能が
得られることが望ましい。

そこで、印加電圧のピーク値を抑えて実効電流量を増す
手段として、たとえば、特開昭５２−１５３２８号公報
、特公昭５２−４２２１８号公報などにみるように印加
電圧波形に矩形波を用いるもの、特開昭５４−１３９７
３６号公報などにみるように、正弦波交流の正負のピー
ク近傍をスライスして所定の波高値を得るようにしたも
のなどが提案されている。

矩形波、正弦波の周波数、最高電圧値を同じとすれば、
放電開始電圧と最大電圧の間で波形に囲まれる部分の面
積は矩形波の方が大きく、電荷供給量も大きくなるが、
実際の装置においては、数Ｖないし数十Ｖの矩形波信号
を、トランスによって数ｋＶないし十数ｋＶに増巾する
のが普通であるため、たとえば、第１０Ａ図に示す入力
波形が、第１ＯＢ図に点線で示されるような出力波形と
なるべきが、同図実線で示すように歪み、ピーク間電圧
の低減、ピーク部分の平坦化が困難で実用的ではない。

また、第１！図は前記後者の場合を略示するものである
が、この場合には、当然のことながら電力損失（符号２
４で示す部分）が生ずるので好ましくない、なお同図符
号１４は放電開始電圧値を示すものとする。

第１２図は、１３．６ｋＶ　（ピーク間電圧）の正弦波
交流をコロナ放電させたときの放電電流と等しい電流量
を維持し、第１１図のような仕方で最大電圧（同図符号
２１で示す値）をさげる場合に、スライス前のピーク間
電圧をあげることによって、どの程度の損失が生ずるか
を示すグラフである。

図中、横軸にはスライス前の正弦波交流のビーク間電圧
の局の値をとっている。

ピーク間電圧をあげたときの、前回の最大電圧２１の変
化をｅで示し、ロスが増大する様子をｆで示してあり、
これから、ピーク間電圧を僅か下げることによって大き
なロスが生ずることが判る。

本発明はこのような事態に対処すべくなされたものであ
って、正弦波交流波形の電圧のみを印加することによっ
て、印加電圧のピーク間電圧を低下させ、異常放電の危
険をともなうことなく、この種画像形成装置の高速化、
小型化に適合し得るようなコロナ放電装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（２）発明の構成（課題を解決する技術手段、その作用）上記の目的を達
成するため、本発明は、被放電面をコロナ放電によって
帯電あるいは除電するコロナ放電装置において、所望の
コロナ放電を得るべく、コロナ放電電極に、周波数ｆの
正弦波交流と、周波数（２ｎ＋１；ｎは正の整数）×ｆ
の正弦波交流のうち周波数の小さいものを優先して、少
なくとも１つの正弦波交流とを重畳した電圧を印加する
ことを特徴とするものである。

このように構成することによって、低いピーク間電圧に
よって、異常放電のおそれなく、所望の放電電流を維持
することができる。

（実施例の説明）第１図は本発明を、回転円筒状の感光体をそなえた画像
形成装置に適用した実施例の要部側面図であって、紙面
に垂直方向にのび、図示矢印方向に回転する感光体１に
平行に、帯電線３と、これを囲繞するように配設された
シールドケース４とからなる帯電器２が近接配置しであ
る。

この帯電器２によって感光体１の表面が一様に帯電され
、以後、周知の仕方で、これに静電潜像が形成され、こ
れにトナーが付与されてトナー像となり、該トナー像が
、紙などの転写材に当接された状態でこれに転写された
のち、この転写材が感光体から分離されるものとし、こ
れらの操作を実行するための現像器、転写帯電器、分離
除電器、クリーニング装置その他の部材が配設されてい
ることは云う迄もないが、それらはすべて省略しである
。

上記のような構成において、本発明にあっては、前記放
電装置の帯電線３に直流電源７９周波数ｆの正弦波交流
電源６および周波数ｍｆ　（ｍ＝２ｎ＋１；ｎは正の整
数）の正弦波交流電源５が接続してあり、これによって
、帯電線３に、直流にこれら２つの交流を重畳した電圧
を印加するようになっている６図中符号Ｉは、帯電線に
流入する正負両成分の和電流である。

電源５．６のピーク間電圧の比と前記電流Ｉとの関係を
第２図に示す。

横軸は電源６のピーク間電圧に対する電源５のそれの比
Ａを、縦軸は前記電流Ｉを示すものとする。これから判
るように、前記比Ａは１／１０〜１／３が適当である。

第３図に、電源６による周波数ｆの波形８（図示点ｙｊ
）と電源５による周波数３ｆの波形９（図示鎖線）との
重畳波形１０（図示実線）を示しである。この場合、前
記比Ａは０．１７５としである。

重畳の仕方は、図示のように、周波数ｆの電圧がＯｖの
ときに、周波数３ｆの電圧もＯｖとなるように同期をと
って、前者波形のピーク時に後者波形のピーク値がこれ
を打ち消すようにする。

第４図にみるように、同じピーク値の正弦波形８”に比
して、本発明による印加電圧波形１０が実効的に良好で
あることが判る。

第５図は、正弦波（曲線ａ）、前記本発明による波形（
曲線ｂ）および完全矩形波（曲線Ｃ）を印加した場合に
おける、ピーク間電圧と和電流Ｉとの関係を、実用範囲
（ピーク間電圧８〜１４ｋＶ）において示すグラフであ
って、はぼ同量の和電流を得るのに、本発明によるとき
は、単純正弦波の場合に比して、ピーク間電圧で１００
０ないし１５００Ｖ低くできることが判る。

第６図は、第１図の装置における直流電源７の電圧を変
化させた場合における、差電流ｉ　（正成分電流−員成
分電流）の変化を示すグラフである。

グラフ中、ａは、重畳される交流にピーク間電圧１１ｋ
Ｖの正弦波を用いた場合、ｂは、ピーク間電圧９　．５
ｋＶの、前述のような本発明による交流波形を用いた場
合を示している。

図から判るように１本発明によるときは、同様の電流を
得るのに、より少ない直流バイアスですむことになり、
直流電源を小型化することができる。

具体的に云うと、感光体として有機半導体装置ＰＣ）を
用いて負帯電させる場合、これを−７００ｖに帯電させ
るのに、はぼ−６００ｐＡの電流を感光体に流す必要が
あるが、このために、グラフ中の前記ａにおいては一６
ｋＶの直流バイアスが必要であるが、ｂにおいてはこれ
が一４ｋＶですむことが判る。

第７図は本発明を転写帯電器に適用した実施例を示すも
のである。

図示のように、転写帯電器１１に、前記第１図々示の装
置と同様に、直流電源７９周波数ｆの交流電源６および
周波数（２ｎ＋４）×ｆの交流電源５を接続して、これ
らを重畳して転写帯電器ｌｌに印加するものとする。

正極性現像剤とｏＰＣ感光体を用いる画像形成装置にお
いて、直流バイアス（Ｏ〜８ｋＶ）に。

周波数５００Ｈｚ、ピーク間電圧１０ｋＶの正弦波交流
と、周波数１５００Ｈｚ、ピーク間電圧が１　．８ｋＶ
の正弦波交流を重畳して印加したところ良好な転写を行
なうことができた。

この種の装置においては、転写にさいして、感光体表面
のかぶりトナーが転写されたり、再転写が発生しないた
め、第８図に略示するように、重畳波形の正成分のピー
ク値が放電開始電圧（符号１４で示す値）を越えないよ
うに、全体を負方向に偏倚させることが行なわれるが、
このような場合、低いピーク間電圧で有効なバイアスが
得られるので、上記のような操作をしても、負成分のピ
ーク値を異常放電を発生する危険にない範囲に抑えるこ
とができる。

第９図は本発明を、残留電荷を除去する除電帯電器に適
用した実施例を示す要部側面図である。

図示のように、除電帯電器２０の帯電線１９に前述の各
実施例のものと同様に、直流１周波数ｆ、同（２ｎ＋１
）×ｆの各バイアス電源７，６．５を配設してこれらを
重畳印加するものとする、感光体としてアモルファスシ
リコン感光体を用い、これを図示矢印方向に４４０　ａ
ｒｍ／　ｓｅｃで回転させ、現像剤としては摩擦帯電量
−８ＪＬｃ／ｇｒのトナーを使用してジャンピング行な
った。

電源６には周波数５００Ｈｚ、ピーク間電圧１ＯｋＶの
正弦波交流を、電源５には周波数１５００Ｈｚ、　　ピ
ーク間電圧１．８ｋＶの正弦波交流に重畳して合成後の
ピーク間電圧的９ｋＶとして印加した。

このような条件でベタ環のコピーをとると、感光体の電
位が約４５０Ｖの静電潜像が形成され、これが光量のな
い像露光部をすぎて現像部位に達すると、潜像電位は約
４００Ｖに減衰する。

これにトナーが供給されてトナー像が形成され、さらに
転写帯電器１１をそなえた転写部位においてトナー像が
転写材に転写され、その後分離除電器１２の作用で転写
材は感光体から分離されて不図示の定着部位に搬送され
るものとする。

上記の分離過程後における感光体表面電位はおよそ＋３
００ｖである０分離後、残留トナーが除去されて除電除
電器２０によって除電が行なわれるが、該除電器２０に
よるバイアスのうちの直流分を一５００Ｖとしたとき、
除電後の感光体表面電位は＋５０Ｖまで落ちて充分使用
に酎えるものであった。

各帯電器に印加する正弦波交流電圧として、周波数ｆの
第１波形、周波数３ｆの第２波形に、さらに周波数５ｆ
の第３波形を重畳し、第２波形のピーク間電圧を第１波
形のそれの０．２４倍、第３波形のピーク間電圧を第１
波形のそれの０，０７倍とした場合の合成波形をた第１
３図に略示した。

図中、符号８，９．２６が夫々第１、第２、第３波形を
、符号２７が合成波形を示す。

このような波形のバイアスを第１図々示の装置に適用し
て、第５図の曲線ｄのような特性曲線が得られ、より良
好な効果が得られることが判つた。

また、第１４図に、ピーク間電圧を、前記第１波形に対
する第２波形、第３波形の割合をそれぞれ０　．２２，
０．０５とした場合の合成波形を符号２７の実線で略示
しである。このように印加バイアスのピーク近傍をさら
に平坦化することも可能である。

以上のように、より高次の高調波を重畳させることによ
り波形が好適なものになる０反面、トランス数の増加に
よるコストアップ、高周波成分の漏洩など問題が生ずる
ことは当然としても１周辺技術の進展によってこれらの
問題が解決されれば、本発明の有効性は、さらに顕著な
ものがあると考えられる。

（３）発明の詳細な説明したように、本発明によるときは、静電的に画像
処理を行なう画像形成装置に使用するコロナ放電装置に
おいて、従来からひろく実用されていて取扱いも容易な
正弦波交流のみによって、所望の放電々流を維持しなが
ら、印加バイアスのピーク間電圧を低下させて異常放電
の発生を抑制でき、波形形成のための特段の付帯機構な
どを必要とせず装置全体の複雑化、大型化を避は得るの
で、画像形成装置の高速化、小型化によく適合すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を回転円筒状の感光体をそなえた画像形
成装置の一次帯電器に適用した実施例を示す要部側面図
、第２図は２種の印加交流電圧のピーク間電圧の比と和電
流の関係を示すグラフ、第３図、第４図は２種の印加交流電圧とそれらの合成波
形を示す図、第５図は各種印加交流電圧のピーク間電圧と得られる和
電流の関係を示すグラフ、第６図は印加直流電圧と差電流の関係を示すグラフ、第７図は本発明を転写帯電器に適用した実施例の要部側
面図、第８図は同上印加バイアスの波形図、第９図は本発明を除電器に適用した実施例を示す要部側
面図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図は、それぞれ矩形波の入力波形
と出力波形を示す図、第１１図は正弦波のピーク部をスライスして平坦状にし
た場合の損失説明図、第１２図は同上損失の変化を示すグラフ、第１３図、第
１４図は３個の正弦波交流を合成した波形を略示する図
である。１φ拳・感光体、２・・・−成帯電器、５・・・周波数
（２ｎ＋１）×ｆの交流電源、６・−・周波数ｆの交流
電源、７・Φ・直流電源、８．９・Φ・交流電源による
印加電圧波形、１０・・・８と９の合成波形、１１・＄
・転写帯電器、１２・赤・分離除電器、１４・・・放電
開始電圧、２０赤・・除電器。第１図　工第２図第３図第４図Ｖｐｐ　（ｋＶ）第７１第８図 μ 第９図第１０Ａ図　　　　　　第ｉｏｓ図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被放電面をコロナ放電によって帯電または除電す
るコロナ放電装置において、所望のコロナ放電を得るべく、コロナ放電電極に周波数
ｆの正弦波交流と、周波数（２ｎ＋１；ｎは正の整数）
×ｆの正弦波交流のうち周波数の小さいものを優先して
少なくとも１つの正弦波交流とを重畳した電圧を印加す
ることを特徴とするコロナ放電装置。
（２）周波数（２ｎ＋１）×ｆの正弦波交流のピーク間
電圧が、周波数ｆの交流の１／１０ないし１／３である
特許請求の範囲第１項記載のコロナ放電装置。