JPS58182659A - 電子写真装置における帯電方法 - 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】 本発明は電子写真装置における帯電方法に関するもので
ある。

電子写真装置においては、第１図に示す如く支持体８に
支持された電荷受容体としての例えば光導電性の潜像担
持体（いわゆる感光体）１と対峙させて放電部材たる帯
電器２を配置し、コロナワイヤ３に直流高電圧を印加し
つつ、この感光体を暗中にて一様に帯電した後、露光、
現像、転写等の周知のプロセスを実行して記録画像を得
ている。

或いは、電荷受容体として非光導電性の潜像相持体を用
いて記録画像を得る方式の電子写真装置もある。

これらの電子写真装置においては、電荷受容体を２次元
的な広がりにおいて均一にむらなく帯電することが必要
である。何故ならば、帯電むらは直接、画像むらとなっ
て現れるからである。

帯電電位レベルを一様に安定した形で得るためには、帯
電に関与する要素を例えば次の３つに分けたとき、その
各々について、性能や物性等が均＝−であることが必要
である。

（１）帯′重器 （２）帯電器と電荷受容体間の空気（電荷移送体成分を
含む） （３）電荷受容体 上記（１）〜（３）の各要素について、空間的な均一性
のみならず、特に電子写真装置においては繰り返しの使
用にも適するように時間的均一性も要求される訳である
。

ちなみに、上記（２）の電荷移送体成分とは、例えば（
＋）放電の場合にはＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ　が相当し、（イ
）、このような電荷移送体成分の少ない低湿環境ドでの
帯電プロセス、 （ロ）、電荷受容体の容量成分が大きく、必要な表面電
位を得るのに多くの電荷量を必要とする場合、（ハ）、
電荷受容体の移動速度が遅く、この為、帯電領域に帯電
領域外からの空気が流入し難い場合、等の各ケースにお
いて、時間的、空間的均一性が破れ、いわゆる空気のむ
らが生じて、結果として帯電むらとなることが確認され
ている。

ところで、従来、上記（］）、（３）についての均一性
を得るための技術は種々知られているが、上記（２）に
関する技術については殆んど明らかにされていない。

本発明はこのような事情に着目してなされたものであり
、帯電器と電荷受容体間の空気の条件を整えることによ
り電荷受容体上での帯電むらを防止し、ひいては画像の
濃度むらを解消することのできる電子写真装置における
帯電方法を提供することを目的とする。

以下、本考案を詳細に説明する。

本発明に係る帯電方法は、空気層を介して放電部材と電
荷受容体が対峙している帯電領域及び放電部材周辺の帯
電領域であって、少なくとも電荷・受容体の帯電レベル
の均一性を必要とされる必須帯電区間に渡り、該空間領
域の空気を、放電特性についての均−ａ性が維持される
ように、強制換気手段により換気しつつコロナ放電を行
なうことを特徴とする。

なお、上記中、必須帯電区間とは、具体的にはコロナワ
イヤの長手方向上の寸法を指し、所望の靜′市潜像が形
成されるべき巾寸法であり、電荷受容体はこの中寸法以
上の巾を有しているものとする。又、強制換気手段とし
ては後述するように例えば送風機、ダクト等が用いられ
る。

次に、本発明による効果を調べるべく、従来技術と比較
した実験例を紹介する。

第２図に上記実験に使用した周知の電子写真装置の一部
改造後の構成を部分的に示す。

図において符号４は感光体ドラムを示し、電荷受容体と
しての感光体が周面に巻装されている。

又、符号２は帯電器を示し、感光体ドラム４の軸方向に
設定されたケーゾング７の内側にコロナワイヤ３を有し
ている。その他、感光体ドラム４の回転方向上、帯電器
２の前方には帯電に先立ち感光体を一様に除電する除電
ランプ５が配置され、帯電器２の後方には感光体の電位
を検出する電位計ヘット６が配置されている。

これは周知の静電特性試験法と称される試験方法で、こ
の方法により電位計ヘッド６、の図示される位置での感
光体電位を、感光体ドラム４の回転に伴なう時間的変化
とともに計測することができる。

計測条件については、感光体ドラム４の直径は８０ｙｎ
ｍ、感光体はＳｅ−Ａｓ系、感光体ドラム４の小矢方向
への周速は１２０　ｍｍ／ｓｅｃ　、　　帯電器のグー
／フグ形状は２０　ｍｍ　Ｘ　２０　ｒｎｍ　、帯電器
のケーシング端と感光体ドラム周面との間隙は２ｍｍ、
コロナヮイｖ３の位置はケーシ−ング７の中央部、コロ
ナワイヤ：３に電力を印加する高圧電源は定電流型であ
る。

−ト記条件下での計測結果を第３図に示す。

図において、コロナワイヤ３と感光体間に何らの強制換
気をも行なわない場合には、電位レベルは放電開始直後
に立上り、ビーりαに達した後、電位レベルの漸減とと
もに細がなりノズルが現われる。電位レベルの減少傾向
は数分で治捷るが、細かなリップルは持続される。この
状態を画像で確認する為に電位計ヘッド６の位置に乾式
２成分マグネットブラシ現像装置を置き、感光体ドラム
４のＦ端に転写ユニットを装着し通常の翰子写真装置の
構成とする。そして、該装置でいわゆる、べた黒の画像
を得ると、この画、像は感光体ドラムの帯電が一様なら
ば全面黒となる筈であるが実際得られたものは円形を数
多く重ね合わせた様な、゛ウロコ状′パターンがほぼ全
面に存在する状態となっており、前記の細かなリンプル
が″ウロコ状゛パターンに対応して現われたものと考え
ることができる。この現象は帯電と現像のプロセスの間
に全面露光を行ない画像をハーフトーンにするとさらに
顕著に現われる。なお、′ウロコ状″パターンは、ケー
シング７の形状や放電電圧等及び感光体ドラム４の周速
により棟々変化することが確認された。

次に、電位レベルの減少傾向が治まり、安定し第３図に
符号Ｃ′で示す如く、鋭い立ち上り（本例では約１００
ｖの電位の立上り）が認められ、その後は細か一＆　Ｉ
Ｊノプルも観測されず、符号Ｃで示す如く安定した電位
レベルが継続するようになった。

そして、このことは画像上でも、全体がむらのない均質
画像として得られたことにより確認された。

そして又、送風を中断すると、符号Ｃで示す電位レベル
から再び符号りで示す電位レベルに移行すると共に画像
の状態も　°ウロコ状′パターンが現われるようになる
ことが確認された。

込 ところで、送風をしない場合において前記の゛ウロコ状
°パターンが現われるのは、感光体ドラム４の回転方向
のみならず、感光体ドラム４の軸力向の分布についても
同様である。これに対し、軸力向の両端部は外気との入
れ換わりが容易な為、ｖ、４図に符号すで示した如き細
かなりノズルが現われることはなく、常に符号Ｃで示す
如き安定した電位レベルとなっている。そして画像上に
おいても、軸方向上の両端部約１０ｃｍ　　の範囲では
画像濃度が高くなる現象がみられる。これについては、
第４図に示す通りであり、第３図に符号すで示す部位で
のデータに対応する。

父、第５図に示す画像濃度分布は、第３図に符号Ｃで示
す部位でのデータに対応するもので、送風による効果が
顕著に現われており、画像の濃度むらは見出されない。

さらに、第６図に示す画像濃度分布は、帯電器２の軸長
手方向中央部のみに特殊なパイプ材で弱い送風を行なっ
た場合の状態を示しており、該送風により、電荷移送体
の欠乏した空気がケー／ング２に沿って両端部まで追い
やられ、その結果、両端部に十分帯電されていない帯電
むらが生じて、いることがわかる。

以上、第３図乃至第６図に示す各測定結果を得るだめの
測定過程においては、コロナワイヤ３に印加される全電
流は常に一定であったことが確認されている。

このような、帯電むら（ひいては１ｆｉｉ　（Ｍ濃度む
ら）に対して何故送風が効果を奏するのかについては未
だ十分に理論的な解釈はされていないが次の様に考える
ことができる。

コロナワイヤ３の近傍には、空気層中に電荷移送体が存
在するが、これらは放電が継続されるにつれて消費され
、次第に核部の空気層の電気抵抗が上昇する。ちなみに
、電荷移送体とは前記した如くＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｎ　で構
成されているといわれ、Ｈ２゜１．１２０　　等が基に
なっているといわれている。ところがこのような高抵抗
下では、感光体近傍の電界が弱められ帯電の電位レベル
も低下する。しかも、この高抵抗の空気は、中間浮遊状
態でコロナワイヤ３の周辺に淀んでいるので帯電器２の
長手方向に渡って一様に高抵抗とはならず、むらを生ず
る。

そこで、これら中間浮遊状態の高抵抗な空気を外部から
の空気流で加速的に感光体に向けて押し出し、新たな電
荷移送体を供給する。或いはＨ２゜ｌＩ２０等を直接、
コロナワイヤ３と感光体間及びその周辺へ向けて供給す
ると、コロナワイヤ３を取り巻く空間の電気抵抗が低下
して感光体近傍の電界は強まり、さらに、強制送風によ
る換気が継続的に行なわれる為に電界強度も一様に確保
され帝電むらが回避されるものと考えられる。

つまり、帯電部に欠乏状態となっている電荷移送体が時
間的にも空間的にも一定条件でコロナワイヤ３０周辺部
、特にコロナワイヤ３と感光体との間に供給されれば、
感光体上での帯電むらは解〆肖されるのである。

これらの事は、例えば送風空気の湿度を上げたり、実験
装置の湿度雰囲気を種々変えたりする実験により傍証さ
れている。

送風による帯電むら防止効果が奏される理由としては前
記の他に次のようにも考えられる。

一般に電子写真装置内に配置さ４ているコ「１ナワイヤ
には、経時的に該装置内の定着用オイルやトナー、グリ
ース等が付着し、′汚れ゛　を生ずるものである。この
２汚れ２　は、コロナワイヤの長手方向に渡って均一に
生ずることはまずなく、従ってコロナワイヤの電気抵抗
について部分的にむらを生じ放電状態も不均一となり、
帯電むら（画像濃度むら）が生ずる原因となる（第７図
参照）。

このよりな′汚れ°　が点在するコロナワイヤに対して
送風を行なうと、′汚れ′　たるワイヤ付着物の表面に
Ｈ２Ｏ等の分子が静電吸着され、”汚れ′部分の電気抵
抗を低下させて°汚れ′のない部分との差異をなりシ、
電気抵抗を均一となし得るので帯電むら（画像むら）が
解消されるものと考えられる（第８図参照）。

本発明では、このように、コロナワイヤの２汚れ′に対
して画像濃度むらの発生レベルが低下するので、上記の
如く画像濃度むらの低減がなされるばかりでなく、コロ
ナワイヤの保守点検期間の延長も図ることができるとい
う効果も得る。

次に、換気する際の各種送風経路の例を説明する。

第９図の例では、送風ファン９からの風はケーシング７
１の長手方向に沿う両隅部の開ロア１　ａ、　７　ｌ　
ｂ、Ｌリケーシ／グア１の内側へ流入してコロナワイヤ
：うの周囲を流れ、該ケーシング７１と感光体ドラム１
との間隙を通って外部へ流出する。コロナワイヤ＼・：
３からの放電は感光体ドラム４に対してのみなＣ）ず、
ケーシング７１に対してもなされるので、帯電むらを解
消するためにはコロナワイヤ３と感光体ドラム４との対
向空間の空気のみならず、コロナワイヤ３のケーシング
７１に四重れた領域の空気をも常時換気することは有効
であり、本例はこの要請に応えている。

第１０図の例は、上記第９図の例の変形でケーソングフ
２０長手方向に沿う片隅部の開ロア２ａより空気を強制
的に流入させている。

第１１図の例は、ケーシング７３の片側板を、感光体ド
ラム４と対向する部分について、長手方向に沿って一定
巾で削り落して開ロア３αを形成し、該開ロア３αより
空気を送り込むようにしたもので・ある。この場合でも
、流入空気の一部はコロナワイヤ：３と感光体ドラム４
との間を通過するし、流入空気の他の一部はコロナワイ
ヤ３の周囲を渦流状に回ってからケーソングア３の外に
流出するので、本発明で意図する換気がなされる。

上記第９図乃至第１１図の各側においては、いずれも、
コロナワイヤ３の長手方向に渡つ゛て均一な送風が確保
されることが望ましく、その手段の一例としては第１２
図に示す如く、各開口部にフィン８０を案内板として各
開口に空気を流入させる態様が考えられる。この場合各
フィン８０の傾きは長手方向上の中央部より両端部へ向
けて空気流が生じるように傾けられ、ており、而して両
端部を経て外部へ抜ける空気流路も形成され、帯電器の
内部へ埃やトナー等が流入する機会が与えられず換気が
良好な条件で行なわれる。

この場合、第１４図に示す如くケーシングの両端部につ
いて各々側板部を符号１０．１１に示す仮想線の部分に
ついて削り落すと同時に、コロナワイヤ：３を支持して
いる支持ブロック１２の巾Ｗについてもケー、／ング巾
より狭く形成しておき、空気が両端部より外部へ抜は易
い構成とする。該構成に係る空気流路を第１５図に模型
的に示す。

次に更に具体的な実施例について説明する。

第１６図において、符号４０で示す感光体ドラムの周囲
には、その回転方向順にクリーニングブレード１３、発
光素子による除電ランプ５０、帯電器２０、原稿サイズ
に応じヤ不要な部分を露光に先立ち除電するイレースラ
ンプ１４、等及び図示を省略した他のプロセス部材が配
置されている。この例では帯電器２０はケーシング７０
と２本のコロナワイヤ３０を有している。

帯電器２０の近傍部には、該帯電器２０の長手方向に渡
り空気室１５が形成されている。この空気室１５の長手
方向上の中央部にはダクト１６が接続され、空気流入口
１８が形成されており、このダクト１６の他端部は送風
機１７の吐出部に接続されている。送風機１７は、当該
電子写真装置の被動装置と共通の駆動源により駆動され
る様になっていて駆動源の共有によるスペース効率の向
上が図られて・いる。

空気室１５のダクト１６との接続部は空気流の入口を構
成している。

一方、空気室１５の底部には多数の長穴状の空気流出口
１５αが該空気室１５の長手方向に渡って形成されてい
る。この空気流出口１５αは、ケーシング７０と輪重ラ
ンプ５０の側板に接着されたガイド板５０αとで囲まれ
た空間に開口しており、該空気流出口１５αより流出す
る空気はガイド板５０αとケー／ング７０に一案内され
て感光体ドラム４０にぶつかり、その周面に沿って進行
し、コロナワイヤ３０と感光体ドラム４０間の空気を換
気する。又、その一部はコロナワイヤ３０の周囲を渦流
状に流れてから帯電器２０の外部へ画用するのでケーシ
ング７０とコロナワイヤ３０間の空気も換気される。

ここで、前記した如く、空気流入口１８は空気室１５の
中央部に在り、各空気流出口１５ａは空気室１５の長手
方向に渡って分布しているので両端部寄りの位置に形成
されている空気流出口１５αと中央部寄りの位置に形成
されている空気流出口１５αとで空気、の流出量に差が
生ずることになる。そこで、空気流入口１８の部分には
、空気流を両端部へ向けて案内する分流板１９を設け、
各空気流出口１５αでの空気の流出量が平均化する様に
している。

なお、上記の事項と併行して、中央部より両端部へ向か
うにつれて空気流出口１５αの大きさを大きく構成すれ
ば中央部と両端部での一部゛の換気効果の平均化を図る
ことができる。

本例における構成では、各空気流出口１５αからの流出
空気流は第１５図に示す如き経路をたどり、中央部から
両端部へ向けて空気を押し出して換気する。そして１、
このことは、次の様な効果をもたグブレード１３が感、
光体ドラム４ｏに密着しているので帯電器２０の直前部
の空間が負圧となり、このため両端部から中央部へ向か
う空気流が生じてこの空気流と共に感光体ドラム４ｏの
周囲に浮遊する埃やトナー等（符号２１で示す）が引き
込まれ、コロナワイヤ３０を両端部から中央部へ向けて
汚して′しまうのでやるが、本例により生、する空気流
は中央部から両端部へ向けて上記の埃やトナーを含む空
気流に打ち勝つ勢いで流出するので、上記事由に起因す
る汚れが生じ難くなるのである。

本例の構成において、感光体ドラムの線速度１２０　ｍ
、ｍ／ｓｅｃ’　、帯電器による・放電中２９８ｍｍ、
　　総放電電流約３００μＡ、感光体ドラム側を流れる
電流８２μＡ。

送風機による送風量３００Ｉ！、／ｍｉｎの諸条件で黒
べた画像を形成したところ、むらのない良好な画像を得
ることができた。

以上の実施例においては、露光に先立ち感光体を一様に
帯電するいわゆる主帯電器についての例を説明したが、
本発明はこれに限らず、他の帯電器つまり、転写、分離
、除電用の各帯電器にも適用できることはいうまでもな
い。但し、一般的には主帯電器による帯電について最も
均一性が要求されるので、主帯電器についての実施によ
り得られる効果が最も著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は帯電器の構成を説明した図、第２図は帯電状態
を測定する澤めに周知の電子写真装置を一部改造した構
成を説明した図、第３図は送風を行なった場合と行なわ
ない場合の感光体ドラム回転方向上での帯電状態の差異
を説明した図、第４図は送風を行なわない場合における
感光体ドラム軸方向での画像濃度分布を示した図、第５
図は長手方向より送風を行なった場合における同上図、
第６図は帯電器の中央部分にてその長手方向と直交する
方向から送風を行なった場合における同上図、第７図は
コロナワイヤの中央部に汚れが付着している場合であっ
て送風を行なわないときの画像濃度分布を説明した図、
第８図はコロナワイヤ中央部に汚れが付着している場合
であって送風を行なったときの画像濃度分布を説明した
図、第９図乃至第１３図は換気する際の各種送風経路を
説明した図、第１４図は帯電器の端部の構成を説明した
図、第１５図は空気流路を説明した図、第１６図は強制
換気手段の一例を説明した断面図、第１７図は同上図に
おけるＸ−Ｘ断面図、第１８図は従来技術において帯電
器内にトナーや埃が流入すること１を説明した図である
。 ３．３０・・（放電部材としての）コロナワイヤ、１・
・（電荷受容体としての）感光体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　空気層を介して放電部材と電荷受容体が７・１峙し
   ている帯電領域及び放電部材周辺の弗電領域であ−て、
   少なくとも電荷受容体の帯電レベルの均一性を必要とさ
   れる必須帯電区間に渡り、該空間領域の空気を、放電特
   性についての物性が維持されるように、強制換気手段に
   より換気しつつコ【フナ放電を行なうことを特徴とする
   電子写真装置における帯電方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の強制換気手段は、電子
   写真装置の諸被動装置と共通の駆動源により駆動される
   送風機と、放電部材たるコ「ｌナワイヤの近傍部にてそ
   の投手方向に渡って形成された空気室を有するとともに
   、この空気室には、その長手方向中央部に上記送風機か
   らのターフＩ・が接続されて空気流入口が形成され、且
   つ、この空気流入口近傍部には空気を空気室に分流して
   送り込む分流板が設けられているとともに、コロナワイ
   ヤに対向している電荷受容体部分に空気を送り出す空気
   流出口が空気室の投手方向に渡って形成されていること
   を特徴とする電子写真装置における帯電方法。