JPS6250858A - 帯電装置 - Google Patents

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】 逢棗且ｊ 本発明は静電記録、電子写真装置等において帯電を行う
帯電装置に関する。

１１且遣 従来より、静電記録、電子写真装置においては、線径０
．１ｍｍ程度のワイヤーに高電圧を印加することにより
コロナ放電を行うコロナ帯電装置が広く用いられている
。しかしながら、このようなコロナ帯電装置では、ワイ
ヤーが細いため破損し易く、さらにはワイヤーの汚れに
より放電ムラが生じるため被帯電体への帯電が不均一と
なるという欠点があった。

また、ワイヤーとこれを包囲している導電性シールド部
材との距離をある程度以上に離す必要があり、コロナ帯
電装置の小型化にも限界があった。

これに対して、他の帯電装置として誘電体を挾む電極間
に交流電圧を印加し、これにより一方の電極め端面との
誘電体との接合部分に正争負イオンを発生させ、外部電
界により所望の極性のイオンを抽出するもの（特開昭５
４−５３５３７号公報、特願昭５８−１８７３９９号）
がある。

第１図はこの形式の装置の基本構成を示し、放電部材ｌ
は被帯電部材５に対して配置され、誘電体４、誘導電極
２、放電電極３を有している。誘導電極２と放電電極３
の間には交互電圧電源７により交互電圧が印加され、一
方、放電部材ｌに対して相対的に矢印Ａの方向に移動す
る被帯電部材５は導電体基体６上の絶縁体若しくは光導
電体であり、導電体基体６と放電電極３の間にはバイア
ス電圧印加手段７によりバイアス電圧が印加されている
。誘導電極２と放電電極３との間へ交互電圧を印加する
ことにより、放電電極３周辺から放電を起こさせ、十分
な正・負イオンを発生させたのち、放電電極３と導電体
基体６間に印加されているバイアス電圧による電界で、
上記圧又は負イオンを選択的に抽出して被帯電部材５を
帯電させるもので°ある。

このような装置において、誘電体４の厚みを薄くする（
例えば、厚みを５００　ｐｍ以下、好ましくは２０〜２
００　ｇｍ位にする）ことによって、従来のコロナ帯電
装置に比して低い印加電圧（例えばピーク争ピーク値で
約１．５〜２．５ＫＶ　）で安定した放電が得られる。

しかも、従来のコロナ帯電装置に比較して小型の帯電装
置とすることができる。

これは誘電体４の厚さを小さくすることにより、この誘
電体４を挾む２極間に印加する交互電圧が低くても２極
間の電界強度を高められるからである。このために、一
方の電極（放電電極）の縁の電界強度が放電するに十分
に高ければ、放電が可能となり、この電極が接する誘電
体４の表面に沿って沿面放電が生ずる。

この帯電装置では、従来のようなコロナ帯電装置のワイ
ヤに空気中の浮遊粒子が付着することによる、いわゆる
、ワイヤ汚れのような、放電電極の汚れは生じにくいの
で均一帯電に適するとされている。

しかしながら、この帯電装置で実際に帯電を行なうと、
均一な帯電を得るためには放電電極近傍の環境を無視で
きない、すなわち、放電特性が周囲の環境（湿度、温度
および気圧）、とくに、湿度に依存して大きく変化し、
比較的高い湿度（例えば、相対湿度４０％以上）の下で
は均一で安定した放電を得ることができない。

また、これらの環境の変化に対し放電状態を安定化させ
た放電装置として特願昭５８−１８７３９９号（本件出
願人）があり、これは放電極近傍を加熱して放電させる
ようにしたもので、環境温度に対して放電極近傍を少な
くとも３０℃昇温させることにより、均一で安定な放電
が得られるものであり、さらに１００℃以上に昇温させ
ることによりオゾン発生量の著しい低減効果を得ている
。

兄」Ｌり」Ｌの ところが、この帯電装置では、他の帯電装置、たとえば
コロナ帯電装置等に比較して、温度上昇に伴うイオン発
生量の増加が著しく、それに伴い帯電電流も増加するこ
とが本件発明者によって１判明した。

第２図は帯電袋Ｗ１１の誘電体４にセラミックを用い１
発熱体１１及び発熱用電源１２を用いて誘電体４背面を
加熱し放電電極３近傍を昇温させた構成を示し、さらに
、対向して設置された導電体６に流れる帯電電流を測定
する測定方法の一例を示す、この構成で、交互電圧電源
７の電圧を３ｋｖ　（ｐｅａｋ−ｔ　ｏ−ｐｅａｋ）、
周波数１ＯＫＨ２、バイアス電源８の電圧を±２ｋｖ　
、放電電極３−導電体６間の距離を４ｍｍとした時の単
位面積（ｌｃゴ）の導電体６ａに流れる帯電電流を放電
電極温度に対して測定した結果が第３図である。

この図から解るように、温度５０℃から２４０℃まで昇
温させることにより帯電電流は約２〜２．５倍程増加す
る結果となる。放電電極温度の上昇に伴う帯電電流の著
しい増加はこの構成の帯電装置特有のものである。

したがって、放電状態が湿度等の環境の影響をを受けて
いる場合（非加熱）、あるいはまた、加熱手段により昇
温させ放電状態を安定させた場合、さらに昇温させオゾ
ン発生量の低減を行った場合には、帯電電流は放電状態
及び放電電極近傍の温度の変化にたいして著しく変化す
ることが判明した。

したがって、第１図に示す帯電装置をそのまま、たとえ
ば電子写真法の感光体の帯電装置として利用した場合に
は、前述したこの帯電装置特有の放電状態から帯電電流
が極めて不安定になるため、安定した帯電は行われなく
なる。

この形式の帯電装置に特有のこの現象は、つぎのように
説明される。すなわち、湿度の上昇による変動は、誘電
体表面に付着した水分によって１表面抵抗が低下するこ
とに起因するもので。

これにより、放電状態が不安定となり、放電によるイオ
ンの発生量が不安定となることが原因と考えられる。ま
た、放電電極の温度の変化による変動は、電極間の誘電
体の温度変化によるその電気特性（例えば、誘電率、誘
電損失、絶縁抵抗など）の変化に起因すると考えられる
。交流電圧を一定とした場合でも、温度変化による誘電
体の電気的特性の変化により、放電電極に集中する電界
強度が変化し、放電状態、すなわち、イオン発生量が変
化すると考えられる。

また帯電電流を安定化する方法として前記交流電源の周
波数を制御する方法があるが装置が複雑で高価になると
いう欠点があった。

本発明は、環境の変化にもかかわらず、一定な帯電可能
な帯電装置を提供することを目的とする。

発」ＬぬＪＪ 本発明によれば、誘電体と、該誘電体を挾んで延在る誘
導電極および放電電極と、該誘導電極と放電電極との間
に交互電圧を印加して放電電極の近傍にイオンを発生さ
せる交互電圧印加手段と。

放電電極と被帯電体間に作用し、上記放電によって発生
したイオンを抽出して被帯電体を特定極性に帯電させる
外部電界印加手段と、帯電時に被帯電体に流れる電流を
検出する電流検出手段と、検出された帯電電流に応じて
前記交互電圧印加手段による交互電圧印加の時比率を制
御し、上記帯電電流が予じめ設定された値となるように
する制御手段とを有する帯電装置が提供されるので、環
境の変化にもかかわらず、一定の帯電が可能となる。こ
こで外部電界とは、放電電極と被帯電部材間に作用し、
放電電極近傍に放電によって発生したイオンを抽出して
被帯電部材を特定極性に帯電させるためのイオン抽出電
界である。

支ムｌ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。　・ 第４図は本発明による帯電装置の実施例を説明する概略
図である。放電部材ｌは被帯電部材５に対して配置され
、誘電体４．誘導電極２、放電電極３を有している。放
電電極３は線状で、誘導電極２誘導電極２の巾方向の中
心線にほぼ平行に配置されている。

誘導電極２と放電電極３の間には交互電圧電源７により
交互電圧が印加されている。一方、放電部材ｌに対して
相対的に矢印Ａの方向に移動する被帯電部材５は導電体
基体６上の絶縁体若しくは光導電体である。導電体基体
６と放電電極３の間にはバイアス電圧印加手段８により
バイアス電圧が印加されている。この時バイアス電圧の
印加は放電電極３に限らず、誘導電極２であってもよい
。

帯電方法としては、誘導電極２と放電電極３との間へ交
互電圧を印加することにより、放電電極３周辺から放電
を起こさせ、十分な正・負イオンを発生させ、放電電極
３と導電体基体６間に印加されているバイアス電圧によ
る電界で、上記正又は負イオンを選、択的に抽出して被
帯電部材５の絶縁体若しくは光導電体表面を特定極性に
、かつ所望の値に帯電させるものである。

誘導電極２と放電電極３との間に印加する電圧波形とし
てはサイン波および矩形波、パルス状の波形などのいず
れでもよい。

このバイアス電圧は直流に限らず、特定イオンが抽出で
きるようにバイアスされた交流であってもよい。

ここで、誘電体４としては、セラミック、雲母、ガラス
等の比較的硬度の高い無機材料や、ポリイミド、四フッ
化エチレン、ポリエステル、アクリル、塩化ビニル、ポ
リエチレン等の柔軟性のある有機高分子材料等が用いら
れる。

バイアス電圧として直流電圧を放電電極３に印加し、正
イオンを選択的に抽出している例であるが、この時帯電
電流を電流検出部１３により検出し、検出された帯電電
流に応じて定電流制御回路１４により交互電圧電源７の
交互電圧の時比率を制御し、単位時間当りに印加される
交流波の数置化により放電電極３と誘導電極２との間に
印加される交互電圧を変化させて、外部電界を変化させ
ることなく、上記電流値を予め設定した値となるように
する。その結果、環境の湿度変化及び放電電極近傍の温
度変化による放電状態、すなわち放電電極のイオン発生
量変化の要因が発生しても。

イオン発生量の変動発生を防止でき、したがって、帯電
電流の変動を除去することが可能となった。

第５図は交互電圧電源７によって印加される交互電圧の
時比率の変化を示す、この図の（ａ）、（ｂ）および（
Ｃ）はそれぞれ時比率が１００％、５０％および２５％
の場合を表している。

交流電流が１波長印加されるときに発生するイオンの量
を例えば、Ｑ（クーロン）とすると、単位時間当りｎ波
長印加されればｎＸＱのイオンが発生したことになる。

したがって交流が印加される時比率を制御することによ
り帯電電講をリニアに制御することができる。

第６図は交流電圧を印加する時比率と帯電電流との関係
を示す、これから理解されるように印加電圧の時比率を
Ｏから１００％まで変化させることによって帯電電流を
Ｏから最大値まで制御できる。

第７図は本発明による帯電装置の制御ブロック図である
。前述のバイアス電源８は図示のごとく接続された発振
回路１４とＤ　Ｃ７０Ｃコンバータによって構成され所
望の高電位を放電電極３に印加する。すべての帯電電流
は導電部材６の接地側に接続された抵抗１３に流れるの
で、その電圧降下によって実際に流れている帯電電流を
検出できる。検出された帯電電流の信号は抵抗１６およ
び１７を含むバイアス回路を経て差動増幅器１９に入力
される。そこで検出値は基準電位手段１８によって与え
られる基準電位と比較され、その差に対応する信号が出
力される。この信号はその出力側に接続されたパルス制
御回路２０に入力され。

該パルス制御回路は交互電圧電源７を制御する。

第８図は発振回路１４およびＤＣ／ＤＣコンバータ１５
の詳細を示す０発振回路１４は演算増幅器２７．抵抗２
１および２２を有し、これらの抵抗による電圧分割で与
えられる基準電圧とコンデンサー２６の電位とを比較し
ながら、演算増幅器２７はオン、オフを繰返し発振を行
なう。

Ｄ　Ｃ７０Ｃコンバータ１５は昇圧トランス３０を有し
、その−次巻線には一次側用のスイッチングトランジス
タ２９が接続され、その二次巻線側にはダイオード３１
とコンデンサー３２を有する整流回路が接続され、整流
された電圧が放電電極３に印加される。抵抗３３は放電
用ブリーダ抵抗である。

第９図は交互電圧電源７およびパルス制御回路２０の詳
細を示す、演算増幅器４２および４３゜抵抗３５．３６
，３８．４０．４１．４４．４５およびコンデンサー３
４．３７．３９によってサイン波発生回路を構成し、ト
ランジスタ４８゜５５．５６などで構成される電力増幅
器を経てトランス６０の二次側に入力され、該トランス
の二次側から交互高電圧が出力され放電部材１の誘導電
極２と放電型、極３の間に印加される。

回路７１は検出電位が本実施例では負電位であるためこ
れを正電位にシフトする回路、回路７２は基準電位設定
回路である。

パルス制御回路２０は演算増幅器６Ｂ、抵抗６４．６５
．６６．６７．６９、コンデンサ７０を有し、これらは
三角波発生回路を構成する。この三角波発生回路の出力
は比較器６３の十入力側に接続し、差動増幅器１９の出
力と比較され。

手入力が一人力よりも高いとき、比較器６３の出力は高
インピーダンスとなり、交互電圧電流が出力されるが、
−人力が高いときは、トランジスタ４８のベース電流が
比較器６３で引込まれるので、演算増幅器４２などで構
成されるサイン波発生回路の出力がトランジスタ４８な
どで構成される電力増幅回路に伝達されず、交互電圧の
印加が停止する。

第１０図はこの作動を示す。

差動増幅器１９の出力は７３で示されている。

三角波発生回路は三角波７４を出力する。これらが比較
器６３によって比較され、その結果としての出力波形が
第１Ｏ図において７５で示されている。比較器６３の出
力が低レベルのとき交互電圧出力は停止し、高レベルの
ときは出力する。これが第１０図に７６で示されている
。

第１１図は本発明の他の実施例を示す、この実施例にお
いては、誘導電極２と放電電極３との間に印加する電圧
の供給と、放電電極３に印加する電圧の供給が単一のト
ランスによって行なわれる０本実施例の詳細な説明につ
いては第１の実施例の場合と同一の参照符号を対応する
要素に付することによって省略する。

この高圧交流出力の上記のごときオン、オフにかかわら
ず、交流出力は一定に保持されなければならないが、本
実施例においては、これはダイオード３１、コンデンサ
３２、抵抗３３などによって構成される整流回路の時定
数を適切に選択することによって、上記時比率が約２５
％のときでも第１２図に示すごとく実質的に一定電圧の
直流出力を得ることができる。

本実施例によれば単一のトランスによって放電部材ｌが
必要とする交互電圧および直流電圧が供給されるので装
置の小型化および低廉価が達成できる。

光」Ｌぬ」Ｅ里 以上説明したごとく、本発明によれば、いかなる環境下
においても安定でかつ一定の帯電量が得られる帯電装置
が提供される。しかも、何らかの原因によって外部電界
が変化した場合でも、この変化は電流検出部によって検
出され、交互電圧が印加される時比率を制御することに
よって帯電電流を所定の値に保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用可能な帯電装置の基本構成を示し
、 第２図は帯電電流の測定装置を示し、 第３図は第２図による測定結果を示し、第４図は本発明
の実施例による帯電装置を示し、 第５図は、交互電圧印加の時比率を説明する図。 第６図は、交互電圧を印加する時比率と帯電電流との関
係を示すグラフ。 第７図は本発明による全体を示すブロック図。 第８図は第７図の一部の詳細を示す回路図。 第９図は第７図の一部の詳細を示す回路図。 第１０図は第８図および第９図の回路の各部分における
信号の波形を示す。 第１１図は本発明の他の実施例による帯電装置の回路図
である。 第１２図は第１１図の実施例における直流出力の１例を
示す。 符号の説明 １は放電部材、２は誘導電極、３は放電電極、４は誘電
体、５は被帯電体、 ７は交互電圧印加手段、８はバイアス電圧印加手段であ
る。 １１：ゴ二一・１ 第１図 第３図 放電−Ｖｉｌ掻毛戊（０ｃ） 第４図 第５図 第６図 交拶也′￥１ｌｋ−ｘ、會司ロイる日δ光寧第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体と、 該誘電体を挾んで延在する誘導電極および放電電極と、 該誘導電極と放電電極との間に交互電圧を印加して放電
   電極の近傍にイオンを発生させる交互電圧印加手段と、 放電電極と被帯電体間に作用し、上記放電によって発生
   したイオンを抽出して被帯電体を特定極性に帯電させる
   外部電界印加手段と、 帯電時に被帯電体に流れる電流を検出する電流検出手段
   と、 検出された帯電電流に応じて前記交互電圧印加手段によ
   る交互電圧印加の時比率を制御し、上記帯電電流が予じ
   め設定された値となるようにする制御手段とを有するこ
   とを特徴とする帯電装置。