JPS624713B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 この発明は、隣接面を帯電させるためのコロナ
帯電装置に関する。特に、隣接する像形成面への
イオン流を発生させ、その面の静電荷を変化させ
る電子複写装置に使用可能なコロナ帯電装置に関
する。 背景技術 電子写真複写技術においては、像形成面に一様
な静電荷を帯電させる必要がある。この電荷はそ
の後、情報光像に露出させることにより、選択的
に分散し、静電潜像を形成する。静電潜像は次に
現像された後、支持面に転写されて、原稿の最終
的なコピーを形成する。 電子写真装置の像形成面を露出に先立つて予め
帯電させる以外に、電子写真処理における数多く
の他の機能を行なうためにコロナ装置が用いられ
る。例えば、コロナ装置は再使用可能な受光器か
ら転写部材への静電トナー像の転写、像形成部材
への紙に取り付け取り外し、像形成面へのトナー
付着前、付着中および付着後における像形成面の
調整によつて、電子写真のコピーの品質を向上さ
せるため等に役立つ。前記の作用の多くを行なう
ために、直流および光流型のコロナ装置が用いら
れる。 このような種類の複写装置に使用される従来の
コロナ放電装置の概要は米国特許第2836725号に
示されている。この装置では、長いワイヤーの形
をした導電性コロナ電極がコロナ発生用直流電圧
に接続される。このワイヤーは、通常、電気的に
接地された導電性遮蔽部により部分的に覆われて
いる。充電される面は遮蔽部と反対側においてワ
イヤーから一定の距離を保たれ、接地基体に取り
付けられる。前記の方法に代えて、このコロナ装
置は米国特許第2879295号に教示された方法でバ
イアスすることができる。この場合、直流コロナ
発生電圧を導電性ワイヤー電極に加え、電極を部
分的に覆つている導電性遮弊部に直流電圧を加え
て、電極から帯電面へのイオン流を制御する。そ
の他の従来のバイアス装置も知られているがこゝ
では詳述しない。 導電性ワイヤーを使用する従来のコロナ放電装
置における問題は、高度の化学反応によつて化学
化合物が機械雰囲気（machine air）から合成さ
れ、その結果、ワイヤー表面に化学物質が形成さ
れることである。これらの化学生成物は、長年の
使用中にコロナ装置の性能を低下させる。コロナ
領域において自由な酸素およびオゾンが発生する
ため、コロナ電極は当然、耐酸化性が高くなけれ
ばならない。このワイヤーにおける化学生成物の
問題に対する対策として、化学反応しにくい物質
をワイヤーに用いることが考えられたが、これに
よつて問題がかなり解決される反面、コロナ装置
の等価が相当高くなる。 電子写真装置に用いるコロナ放電装置の別の問
題は、コロナ電極表面におけるトナーの蓄積によ
るものである。蓄積したトナーは誘電体であるた
め、遮蔽部内面に局所的に電荷が形成し、その結
果、コロナ電流のばらつきと減少が生じる。ま
た、ワイヤー電極を支持する絶縁端部に局所的に
トナーが蓄積すると火花放電を生じる。このよう
な問題の少ないコロナ帯電装置が本出願と同日付
をもつて特許出願した「コロナ装置」に開示され
ている。この発明は、この同日付出願に従つて構
成された数個の帯電装置を含む新規な装置に関す
るものである。 前記の出願に従つてコロナ装置を用いることに
より改良が可能となつたにもかゝわらず、最後の
２つの問題、すなわち、コロナ電極面の劣化と遮
弊部の汚染の対策として、コロナ装置を定期的に
清掃し、必要な場合には、取り替えなければなら
ない。コロナ装置の取り替えはもちろん高価で時
間を要し、訓練された技術者も必要である。通
常、劣化したワイヤー電極をコロナ装置から取り
外し、新しいワイヤーと取り替える。さもなけれ
ば、装置全体を取り外して、遮弊部を研磨材で清
掃し、たまつたごみやトナーを取り除く。 したがつて電子写真装置の汚れたコロナ装置を
新しい装置と取り替えることが容易にできること
が望ましい。 発明の要約 この発明の第一の目的は、像形成面の帯電位置
に任意に移動可能な複数個のコロナ放電器を用い
ることにより、前記の各問題を解消または減少さ
せた電子写真複写機用コロナ装置を提供すること
である。 他の目的は、使用済コロナ放電器を新しい装置
と容易に取り替えることができる装置を提供する
ことである。 さらに他の目的は、複数個のコロナ発生装置を
一体に取り付けたコロナ装置であつて、コロナ発
生装置の一つのみを像形成面の帯電位置において
付勢電圧源に接続し、他のコロナ発生装置は、機
械から取り外さずに、代替的に動作位置に移動ま
たは回転することのできるコロナ装置を提供する
ことである。 さらに別の目的は、特願昭51−80817号に開示
されたコロナ装置に対応する複数個のコロナ発生
装置ユニツトを提供することである。 前記およびその他の目的は、複数個の放電器を
一体に形成したコロナ帯電装置によつて達成され
る。各放電器は動作位置に回動自在であり、回動
位置において、付勢電圧が加えられる適当な端子
に接続され、動作位置にそれによる電荷が像形成
面に帯電するような位置に選ばれる。 発明の実施態様 図において、本発明のコロナ帯電装置５は、従
来の電子写真複写機の像形成部材５０に隣接して
支持される。像形成部材５０の構成の詳細は従来
周知であり、本発明の一部を構成しないが、簡単
に説明すれば、この像形成部材５０は、導電性基
板５６に支持された光導電面５５を有する。電子
写真装置の動作中、導電性基板５６は基準電位、
普通は機械の接地電位に保持される。電子写真複
写機の通常の動作サイクルにおいては、像形成部
材５０は複数個のコロナ装置と相対的に移動し、
従来周知のようにこれらのコロナ装置によつて
種々の目的のために数回帯電する。 本発明によるコロナ帯電装置５は、本発明と同
日付で出願された前記特許出願において開示され
る種類の複数個の放電器１０を有している。放電
器１０はそれぞれ、側枠部材４１に遊動結合され
た軸４０に取り付けられた多角または多側誘電体
１５に支持される。誘電体１５を回転させるため
に、適当な駆動装置（図示しない）を軸４０に結
合することができる。回転駆動装置は、例えば適
当な駆動結合機構を介して軸４０に結合した電動
機を用いてもよい。電動機は、装置によつてコピ
ー枚数をセツトした後押ボタンによつて手動で、
または適当な論理回路によつて自動的に動作させ
ることができる。誘電体１５を回転させるための
別の装置としては、軸の一端にキー止めされ、操
作者または技術者が装置の外側から操作できる取
り外し自在クランクからなる。 本発明と同日付で出願された前記特許出願にお
いて詳細に開示されているように、コロナ放電器
１０はそれぞれ、比較的厚い誘電塗付層１３を有
する導電ワイヤー１２の形をとるコロナ放電電極
１１を含む。図においては、ワイヤー１２および
塗付層１３の断面は円形であるが、正方形または
長方形等の他の断面も使用することができる。電
極１１の両端は、導電柱１６に支持され、導電柱
１６には電線１２の端部が取り付けられる。導電
柱１６の１個は、適当な手段を介して端子２１に
電気的に接続され、端子２１は、電極１１と平行
な方向に、誘電体１５から延在している。導電柱
１６と端子２１とは表面配線（Surface carried
wire）、誘電体１５に埋め込んだ導体。またはそ
の他の従来の手段によつて電気的に結合すること
ができる。 コロナ電極１１は導電性バイアス部材または遮
蔽部材１４に接触支持され、部材１４は誘電支持
部材１５に取り付けられ、付着され、または支持
される。部材１４は誘電体１５の平らな外面の一
つに支持される薄い金属板の形をとることができ
る。部材１４は、コロナ電極１１と対向接触する
露出平坦面を含み、適当な手段によつて端子２２
と電気的に接続している。端子２２は、端子２１
と反対側の誘電体１５の側部の電極１１の軸と平
行な方向に誘電体１５から延在している。遮蔽部
１４と端子２２とは、誘電体１５またはその他の
適当な手段に一部埋め込んだ中間柱部材１７を介
して導電的に結合することができる。コロナ放電
領域外の端子１６，１７，２１および２２ならび
にワイヤー１２のすべての部分は隣接面へのアー
ク発生を防止するために、厚い誘電または絶縁材
料で覆うことが望ましい。 図からわかるように、誘電体１５は電極１１お
よび導電部材１４の両者の堅固な支持部材の役割
りをする。像形成面５０は、導電部材１４および
支持体１５と反対側の電極１１の側部に配され
る。 像形成面５０と並置されたコロナ放電器１０の
みが、像形成面５０の帯電のために常に動作可能
である。この動作は、枠体の両側４１によつて支
えられ、それとは電気的に絶縁されているスナツ
プ型または弾性電気接続体３１および３２によつ
て行なわれる。スナツプ接続体３１は端子２１と
接触することによつて動作し、端子２１は電線１
２と電気的に結合している。同様に、接続体３２
は端子２２と接触して動作し、端子２２は遮蔽部
１４に電気的に結合されている。したがつて、誘
電体１５が回転するとそれぞれの放電器１０は接
続体３１および３２によつて電気的付勢装置に結
合される。 各放電器１０のワイヤー１２はステンレス・ス
チール、金、アルミニウム、銅、タングステン、
白金等従来の導電性フイラメント材料によつて形
成することができる。ワイヤー１２の直径は制限
的ではなく、通常の0.01乃至0.4mmの範囲で変え
ることができるが、約0.08乃至0.2mmであること
が望ましい。 塗付層１３としては、印加コロナ交流電圧によ
つて破壊せず、コロナ装置の各状態下において化
学的に反応しないものであれば、どんな適当な誘
電材料でも使用することができる。無機誘電材料
の方が、有機誘電材料よりも破壊電圧特性が高
く、コロナ現像における化学反応およびイオン衝
突に対する抵抗も大きいため、適当であることが
知られている。 本発明のコロナ放電器に用いる誘電塗付層１３
の厚さは、電流、すなわち、直流帯電電流がほと
んど通らないものでなければならない。通常、そ
の厚さはワイヤーおよび誘電体の直径の合計が
0.09乃至1.3mmで、誘電体の厚さはふつう0.04乃至
0.6mmで、絶縁耐力が十分高くなければならな
い。この絶縁塗付層材料としては、市販されてい
るいくつかのガラスが十分使用可能であることが
実験的に知られている。選択したガラス塗付層
は、空隙や介在物がなく、ワイヤーと良好な接触
を保つものでなければならない。その他の塗付材
料としては、アルミナ、ジルコニア、窒化硼素、
酸化ベリリウムおよび窒化珪素等が考えられる。
コロナが十分安定な有機誘電体も用いることがで
きる。 バイアス部材すなわち遮弊部１４は平面体また
は長方形のものを図示したが、異なつた形のもの
を用いても同様な効果が得られる。 スナツプ接続体３１および３２の端子２１と２
２に接触する部分は全体的にチヤンネル形のもの
を図示したが、チヤンネルの脚部にたわみを持た
せ、端子２１および２２を積極的に保持して電気
的結合を良好にすることができる。その他各種の
コネクタが使用可能であることは当業者に明らか
であろう。 第１図に示す本発明装置の通常の寸法および構
成の詳細は下記のとおりである。

【表】 坦面

【表】 誘電体
コロナ放電器１０およびその適当な動作用の電
気付勢機構の構造の詳細は、前記特願昭51−
80817号および本出願との同日付で出願された前
記特許出願に詳細に説明されており、参考のため
にその開示事項を本明細書に含める。簡単に説明
すれば、第３図において、光流電圧源１８は、接
続体３１を介して、コロナ放電器１０のコロナ電
線１２と基板５６間に接続され、交流電圧源の値
は当該電極１１に隣接するコロナを発生するよう
に選択される。交流電圧源１８の周波数は、商用
60ヘルツから数メガヘルツの範囲内で大きく異な
る。このコロナ放電器１０は、４キロヘルツで動
作試験され、１キロヘルツから50キロヘルツの範
囲において通常の電子写真動作状態として良好に
作用することがわかつた。 バイアス部材すなわち、遮蔽部１４は面５０に
与えられる電荷の大きさと極性を制御する。その
目的のために、接続体３２はスイツチ２２Ａに接
続され、スイツチ２２Ａはその位置に応じて、面
５０の向い側に位置するコロナ放電器１０を、電
荷中和または帯電状態に動作させる。図示したス
イツチ２２Ａの位置において、コロナ放電器の部
材１４はリード線２４を介して接地される。この
位置においては、バイアス部材と面５０間に電界
は発生せず、放電器１０は、面１４の電荷を中和
する。これは、誘電塗付層が厚いので、直流帯電
電流が実質的に電極１１内を流れないためであ
る。 中和状態における本発明のコロナ放電器の動作
は、前記特願昭51−80817号および本出願と同日
付で出願された前記特許出願に開示されている装
置のそれと同じであり、隣接面がバイアス部材ま
たは遮蔽部と同一電位に保たれているときに、そ
の面に実質的に直流帯電電流が加えられないとい
う望ましい特性を有する点において同じである。
この理由は、前記本出願と同日付特許出願におい
て詳細に述べたように、ワイヤーの厚い誘電塗付
層が、負電荷の大きい移動性を補償する正味電荷
を有するためである。この正味電荷によつて、コ
ロナ放電器は各交流サイクルごとに、同量の正お
よび負電荷を集電面に帯電させる。本発明の装置
においては、この帯電作用によつて、電極１１が
遮蔽部１４と密接に接触を保持する。 したがつて、例えば表面５５は、十分な時間、
コロナ放電器１０から電荷を受け取る状態におか
れると（実線の位置のスイツチによつて）コロナ
放電器１０により完全に中和される。 本発明のコロナ放電器によつて、一定の正味電
荷を像形成面に帯電させる動作は、第３図のスイ
ツチ２２Ａを点線で示す位置のいずれかに切り換
えることによつて行なうことができる。そうする
ことにより、面５６に対して正または負の可変直
流電圧が遮蔽部材１４に加えられる。 スイツチ２２Ａを操作して、電圧源２３と遮蔽
部１４を接続すると、遮蔽部１４と導電板５６間
の電圧Vspは負であり、これに関連した直流電界
が部材１４と面５０の空間の第一方向に現われ
る。スイツチ２２Ａを操作して、電圧源２７と遮
蔽部１４とを接続するとVspは正となる。その結
果、部材１４と面５０間の直流電界は第二の方向
をとる。Vspが正の場合（電圧源２７が遮蔽部１
４と接続されている場合）、コロナ装置からの帯
電電流は正であり、Vspの低い値においては、ゆ
つくり直線的に上昇し、高い値においては指数的
に増大する。電圧源２３が遮蔽部１４に接続され
ている場合、負の帯電電流Ipも同様に増大し、そ
の値は負の方向に漸次増大する。本発明のコロナ
放電器１０の前記特性に関するさらに詳細な説明
については、前記本出願と同日付の特許出願を参
照することができる。 遮蔽部１４から面５６への増大するバイアス電
圧Vspの関数としての充電電流Ipが指数的に増大
することは、例えば電子写真処理における受光器
の最初の帯充電のように、受光器の急速な帯電が
望ましい場合においては明らかに有利である。電
子写真装置の処理速度が増大すると、このように
高い帯電電流を蓄えることができることがきわめ
て重要になる。 この発明のコロナ放電器によつて、最終的に達
する集電面５５の電位はその大きさおよび極性と
もに、遮蔽部１４と面５０間の電圧Vspと等し
い。したがつて、第３図のスイツチ２２Ａを操作
して、遮蔽部に×Ｘボルトの正の電圧を加えると
すると、像形成面５５はＸボルトの電位に帯電さ
れるだろう（露出時間を十分長いものと仮定す
る）。また、遮蔽部を−Ｘボルトの電圧でバイア
スすると、面５５の最終帯電電圧は−Ｘボルトと
なる。帯電面が遮蔽部に加えられる電圧と等しい
電圧になると、その後帯電電流は加えられず、そ
の面の電荷は変化しない。 隣接面の最終正味電荷決定に関する遮蔽部バイ
アス電圧Vspの動作については、次の説明から理
解できるだろう。まず、遮蔽部１４および帯電面
５５をいずれも接地電位とする（Vsp＝０）。こ
の状態においては、コロナ放電によつて正イオ
ン、負イオンおよび電子が連続的に発生するが、
遮蔽部および受電器にはほとんど正味電流は流れ
ない。これは、コロナ電極に加えられる交流電圧
の負の半サイクルにおいては、遮蔽部はほとんど
すべての負電荷を受けるのに反し、次の正の半サ
イクルにおいては、同一の正の電荷が遮蔽部に与
えられるためである。この状態は前述したよう
に、正味の直流コロナ電極電流を通さない厚い誘
電塗付層のために生ずるものである。誘電塗付層
がなければ、正および負の電荷キヤリアの移動度
が異なるため、正味電流が発生するだろう。本発
明においては、誘電塗付層の表面は、移動度の差
の効果と丁度平衡する正味電荷を帯電する。この
動作は、本装置に本来的なものであり、表面電荷
は自動的に適当な値に調整され、湿度、温度、圧
力その他本装置がうけやすい気体状態の変化さえ
補償する。したがつて、Vsp＝０の場合、面５５
が帯びる電荷はゼロに減少しない。この面が最初
に中和されると、そのまゝの状態が保持される。 電圧Vspを遮蔽部に加えると、遮蔽部と帯電面
との間に電界が生じる。この電界によつて正と負
の電荷が分離し、それらをそれぞれの面に移動さ
せる。正の電荷は負にバイアスされた面に、負の
電荷は正に帯電した面にそれぞれ移動する。遮蔽
部が受電面に対し正にバイアスされている場合、
コロナ電極に加えられる電圧の正の半サイクルに
おいて、ワイヤーに隣接する正イオンの相当部分
が受電面に向かう。同様に負のサイクルにおいて
は、負の電荷のごくわずかの部分が受電面の方向
に移動する。この両作用によつて受電面への正味
直流電流が発生し、反対方向の同一量の電流が遮
蔽部の方向に流れる。この状態は面５５が遮蔽部
の電位に達し、Vspがゼロになるまで続く。受電
面に対して負の電圧が導電板５６を介して遮蔽部
に加えられるときには、前記の作用と反対の作用
が生じる。 動作状態において、本発明による帯電装置５は
まず、図示した状態におかれ、コロナ放電器１０
の１個が接続体３１および３２を介してコロナ付
勢電圧源に接続されるような位置に誘電体１５が
回転される。さらに詳細に説明すれば、第３図に
おいて最下部のコロナ放電器１０が動作するとす
れば、この位置において、そのワイヤー端子２１
が接続体３１を介して交流源に接続される。同様
に、その遮蔽部端子２２は接続体３２を介して
（スイツチ２２Ａの位置によつて決まる）所定の
バイアス電圧に接続される。この状態において
は、装置の動作中、所定特性のコロナ電荷が面５
０に帯電する。 長期間使用後、またはコロナ放電器１０の動作
が不良の場合には、誘電体１５をいずれかの方向
に回転させ、旧動作コロナ放電器１０の付勢を解
き、同時に、隣接する新しい放電器を付勢する。
付勢が解かれるのは、誘電体１５が回転して、そ
の間、旧動作コロナ放電器の端子２１および２２
と接続体３１および３２とが解離するためであ
る。同時に、誘電体１５の回転によつて、新コロ
ナ放電器の接点２１および２２が付勢接続体３１
および３２を接触して、動作状態となる。 以上の説明から明らかなように、不良または使
用済コロナ装置は、新しいコロナ放電器を所定位
置まで回転させるだけ簡単に取り替えることがで
きる。この動作の結果、時間が節約されることは
明らかである。 また、本発明の本来の利点である交換自在性を
保持したまゝ、本発明の基本的帯電装置の変更が
可能であることは明らかである。したがつて、前
記説明は実施例について相当詳細に行なつたが、
それが例示的であり、限定的でないことが理解さ
れるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコロナ帯電装置の断面の
一例を示す図、第２図は本発明装置の斜視図、第
３図はその側面図である。 符号の説明、１０……コロナ放電器、１２……
導電ワイヤー、１３……誘電塗付層、１４……遮
蔽部、１５……誘電体、２２Ａ……スイツチ、５
０……像形成部材、５６……導電性基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 像形成面に電荷を帯電させるコロナ帯電装置
   において、共通部材によつて支持される複数個の
   コロナ放電器と、前記像形成面に前記電荷を帯電
   させるために、前記複数個のコロナ放電器の選択
   された一つを前記像形成面と密接に関連させなが
   ら所定の位置に仕向けるように、前記共通部材を
   選択的に移動させる装置と、前記共通部材を前記
   所定の位置へ移動させたとき、コロナ発生電圧を
   前記コロナ放電器の一つに接続する装置とを、有
   し、前記共通部材は細長い多角支持体からなり、
   該支持体はその縦方向の軸と平行な複数個の面に
   配置された複数個の平坦表面を有し、前記コロナ
   放電器のそれぞれは前記複数個の平坦表面の一つ
   と関連するコロナ帯電装置。 ２ 特許請求範囲第１項において、前記支持体は
   前記軸の周囲を回転するように取り付けられてい
   るコロナ帯電装置。 ３ 特許請求範囲第１項において、前記コロナ放
   電器のそれぞれはコロナ電極と、導電性バイアス
   部材と、コロナ発生電圧を前記コロナ放電器の１
   つに加える装置とを備え、前記コロナ電極は伝導
   電流の流出を妨げるに足る厚さを有する誘電材料
   を塗布したワイヤーを含み、前記導電性バイアス
   部材は前記支持体の一面によつて支持され、前記
   コロナ電極は前記バイアス部材と接触支持されて
   いるコロナ帯電装置。 ４ 特許請求範囲第１項記載のコロナ帯電装置に
   おいて、さらに、前記共通部材の移動に応じて、
   前記コロナ放電器の１個の付勢を解き、かつ前記
   コロナ放電器の他の１個を付勢する装置を含むコ
   ロナ帯電装置。