JPH05181348A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体等に対する帯電特性と放電効率を共に
満足することのできる帯電装置を得ること。 【構成】 チャージコロトロン（帯電装置）５１は、所
定の方向に帯状の開口部を有する細長いシールドケース
５５と、このシールドケース５５内に互いに平行に配置
された第１および第２の放電ワイヤ５８、５９と、これ
らの放電ワイヤ５８、５９を覆うように配置され、電荷
の放出を行う開口部分の開口率が放電ワイヤの長さ方向
と直交する方向に変化したグリッド板６３から構成され
ている。この例では、第１の放電ワイヤ５８の直下のグ
リッド板部分の開口率は９０％に、第２の放電ワイヤ５
９の直下のグリッド板部分の開口率は６５％に設定され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機やレーザ
プリンタ等の画像記録装置に用いられる帯電装置に係わ
り、特にグリッドを備えた帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機やレーザプリンタのよう
な画像記録装置の多くは、感光体に静電潜像を形成し
て、これをトナーで現像し画像の記録を行うようになっ
ている。このような装置では、感光体の周囲に各種の帯
電装置を配置し、帯電やトナーの用紙への転写等の各種
のプロセスを実行させている。

【０００３】図１０は、２色で画像の記録を行うことの
できるレーザプリンタの要部を表わしたものである。こ
のレーザプリンタの感光体ドラム１１の周囲には、第１
の記録色で現像を行う第１の現像装置１２と、第２の記
録色で現像を行う第２の現像装置１３の２つの現像装置
が配置されている。この図で感光体ドラム１１は矢印１
４方向（反時計方向）に回転するものとする。第１の現
像装置１２の上流側には感光体ドラム１１の表面を初期
的に一様に帯電させるためのチャージコロトロン１５が
配置されている。また、このチャージコロトロン１５と
第１の現像装置１２の間には、第１のレーザビーム走査
機構１６によって第１のレーザビーム１７が走査される
ようになっている。また、第１の現像装置１２と第２の
現像装置１３の間には、第２のレーザビーム走査機構１
８によって第２のレーザビーム１９が走査されるように
なっている。第１の現像装置１２は第１のレーザビーム
１７の走査によって形成された第１の静電潜像を例えば
黒色のトナーで現像し、感光体ドラム１１の表面に黒色
のトナー像を作成する。第２の現像装置１３は第２のレ
ーザビーム１９の走査によって形成された第２の静電潜
像を第１の現像装置１２で使用したトナーとは逆極性の
トナーで現像し、感光体ドラム１１の表面に例えば赤色
のトナー像を追加する。このようにして２色のトナー像
がドラム表面に作成されることになる。

【０００４】第２の現像装置１３の下流側には、プリト
ランスファコロトロン２１とトランスファコロトロン２
２がこの順に配置されている。プリトランスファコロト
ロン２１は転写に際してトナーの極性を揃える役割を行
う。この後、トランスファコロトロン２２が矢印２４方
向に搬送される用紙２５にトナー像を転写する。転写後
の感光体ドラム１１はクリーニングブレード２６によっ
て不要なトナーを除去された後、除電ランプ２７で照射
され、不要電荷の除去が行われる。

【０００５】ところで、このようなレーザプリンタや電
子写真複写機等の画像記録装置では、感光体ドラムや感
光体ベルト等に有機感光体を使用することが多くなって
きている。有機感光体では、一般にチャージコロトロン
で負の電荷を帯電させるようになっている。ところがこ
のような負帯電は正帯電に比べて感光体の表面を均一に
帯電させることが難しい。

【０００６】図１１は、負帯電の帯電装置における放電
ワイヤの放電状態の一般的な傾向を表わしたものであ
る。放電ワイヤ３１に例えば−４ＫＶ（キロボルト）か
ら−７ＫＶ程度の負の直流高電圧を印加して、これと所
定の距離だけ離れた感光体３２上に放電を行わせると、
放電ワイヤ３１上に所定の間隔を置いて輝点３３が発生
する。そして、これらの輝点３３を中心にして所定範囲
に濃密な放電３４が生じる。感光体３２が放電ワイヤ３
１と直交する方向３５に一定速度で移動するものとすれ
ば、この結果として感光体３２には帯電むらが帯状に発
生することになる。

【０００７】図１２は、このような放電特性をもった帯
電装置で帯電させた場合の画像の濃淡を、全面均一な濃
度の原稿について誇張して表わしたものである。現像方
式によっても異なるが、通常の現像方式によると記録用
紙３６には放電が良く行われた帯状の部分３７で画像が
濃くなり、その他の部分３８で画像が薄くなる。極端な
場合には、この画像の薄い部分で“白抜け”が生じてそ
の部分の文字等が欠落してしまうこともある。

【０００８】このような負帯電の帯電装置の問題を解決
するために、従来から２つの手法が採用されている。第
１の手法では、放電ワイヤをできるだけ細いものにして
放電の均一性を確保する。ところが、この手法によると
例えば放電ワイヤの直径が３０μｍ程度あるいはこれ以
下となるので、清掃時や用紙のジャム発生時等にワイヤ
が切断しやすくなるという問題があった。また、大型の
装置では放電ワイヤの長さも長くなるので、その強度を
保つためにあまり細い径のワイヤを使用することができ
ないといった問題もあった。そこで、従来からスコロト
ロンと呼ばれる帯電装置を用いることが広く行われてい
る。

【０００９】図１３はスコロトロンの原理を説明するた
めのものである。スコロトロンでは例えば−５ＫＶの放
電ワイヤ４１と感光体４２の間に開口率が６０％から９
０％程度の間で所定の値に設定された導電性のグリッド
４３を配置し、これに例えば−８００Ｖ程度の負の電圧
を印加するようになっている。このスコロトロンでは、
放電ワイヤ４１とグリッド４３の間で大部分の放電が行
われるので、放電ワイヤ４１に今までよりも絶対値の大
きな電圧を印加する必要がある。この結果として、図１
１で示した電荷の濃密な部分３４が太るので、この効果
とグリッド４３によるリップル分の緩和の効果とによっ
て放電むらを大幅に減少させることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
スコロトロンを使用すると、放電効率が悪いので高速で
記録を行う画像記録装置に使用する際にはグリッド４３
の開口率を例えば８０％から９０％まで上げないと十分
な帯電を行うことができないという問題があった。もち
ろん、この場合には放電ワイヤ４１の長手方向における
帯電特性をある程度犠牲にしなければならないといった
問題もあった。そこで放電ワイヤを複数本配置して帯電
量を補うようにした帯電装置も実現されているが、帯電
特性と帯電効率の双方を満足した装置は実現されるに至
っていない。

【００１１】そこで本発明の目的は、帯電特性と放電効
率を共に満足することのできる帯電装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、所定の方向に帯状の開口部を有する細長いシールド
ケースと、このシールドケース内に互いに平行に配置さ
れた複数の放電ワイヤと、これら複数の放電ワイヤを覆
うように配置され、電荷の放出を行う開口部分の開口率
が場所に依存して変化したグリッド板とを帯電装置に具
備させる。

【００１３】すなわち請求項１記載の発明では、複数の
放電ワイヤのグリッド板の開口率を違えるようにして、
不必要に開口率を低下させることを避けて前記した目的
を達成する。

【００１４】請求項２記載の発明では、所定の方向に帯
状の開口部を有する細長いシールドケースと、このシー
ルドケース内にその長手方向に間隔を置いて配置された
複数の放電ワイヤと、前記した複数の放電ワイヤの一部
に直流の高電圧を印加する第１の高圧印加手段と、これ
ら複数の放電ワイヤの残りに直流と交流を重畳した高電
圧を印加する第２の高圧印加手段とを帯電装置に具備さ
せる。

【００１５】すなわち請求項２記載の発明では、シール
ドケース内に配置された複数の放電ワイヤのうちの一部
に直流の高電圧を印加し、他のワイヤには直流と交流を
重畳した高電圧を印加し、２種類の放電特性を併用する
ことで帯電の均一化を図っている。帯電装置によっては
グリッド板をこれに併用してもよい。

【００１６】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１７】図２は本発明の一実施例の帯電装置を使用
したレーザプリンタの要部を表わしたものである。図１
０と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説
明を適宜省略する。

【００１８】このレーザプリンタでは、チャージコロト
ロン５１として２本の放電ワイヤを収容した帯電装置と
してのスコロトロンを使用している。チャージコロトロ
ン５１は直流高電圧を発生する高圧回路５２に接続され
ている。

【００１９】図１は、このチャージコロトロンの要部を
表わしたものである。チャージコロトロン５１は、断面
がコの字形をした細長いアルミニウムのシールドケース
５５の両端に絶縁体ブロック５６、５７を配置し、この
間に第１および第２の放電ワイヤ５８、５９を所定の間
隔を置いて平行に張り渡したものである。これらの放電
ワイヤの一端は、対応する高圧印加用のプラグ６１、６
２に接続されている。シールドケース５５のシールドが
行われていない開口部側には、図示しない絶縁物を介し
て金属板からなるグリッド板６３が取りつけられてい
る。グリッド板６３はプラグ６４に電気的に接続されて
いる。なお、シールドケース５５はチャージコロトロン
５１をレーザプリンタに取りつけた状態でその取付具を
介して接地されるようになっている。

【００２０】図３は、グリッド板の開口状態を表わした
ものである。グリッド板６３は、第１の放電ワイヤ５８
に対応する箇所と第２の放電ワイヤ５９に対応する箇所
とで異なった開口率となるように楕円形の開口パターン
６５、６６が配置されている。これらの開口パターン６
５、６６の箇所は、エッチング等の手法によって開口部
分となっており、電荷がここを通過して図２に示した感
光体ドラム１１へ向けて放出されることになる。

【００２１】第１の開口パターン６５は、第１の放電ワ
イヤ５８に対するグリッド板６３の開口率（以下第１の
開口率という。）を８０％から９５％となるようにパタ
ーンの設定が行われている。第２の開口パターン６６
は、第２の放電ワイヤ５９に対するグリッド板６３の開
口率（以下第２の開口率という。）を６０％から８０％
となるようにパターンの設定が行われている。これによ
り、第１の放電ワイヤ５８は多少の帯電むらを許容しな
がら効率のよい帯電を行い、第２の放電ワイヤ５９はほ
ぼ所望の帯電電位が実現されるように帯電量の均一化を
行う。なお、本実施例のチャージコロトロン５１は、第
１の開口率を９０％に、また第２の開口率を６５％に設
定した。

【００２２】図４は本実施例のチャージコロトロンと比
較を行うために、この実施例のレーザプリンタに開口率
が全面で一定したグリッド板を配置したチャージコロト
ロン（以下参照チャージコロトロンという。）を使用し
た場合における感光体ドラムの表面電位の分布を表わし
たものである。横軸は感光体ドラムの軸方向における各
測定位置（１）〜（１０）を表わしている。縦軸はこれ
らの測定位置（１）〜（１０）における測定された表面
電位を表わしている。

【００２３】本実施例のチャージコロトロン５１とこの
参照チャージコロトロンとをできるだけ正確に比較する
ために、この参照チャージコロトロンについても図１に
示したような２本の放電ワイヤを用いたスコロトロンと
した。また、２本の放電ワイヤには５．９ＫＶ（キロボ
ルト）の直流電圧を印加し、グリッド板には−７００Ｖ
の電圧を印加した。この図で折れ線７１はグリッド板の
開口率を８３．２％とした場合であり、他の折れ線７２
は開口率を６４％とした場合である。前者の場合には開
口率が高いので、電荷は効率的に感光体ドラムに到達す
るが、すでに説明したような帯電むらが発生している。
後者の場合には帯電が均一に行われるが開口率が低いの
で、十分な帯電が行われていない。

【００２４】図５は、各測定位置での電位の測定原理を
簡単に表わしたものである。感光体ドラム１１はチャー
ジコロトロン５１（図２）によって帯電された後、レー
ザプリンタの動作を停止させ、それぞれの測定位置
（１）〜（１０）について電位計による測定が行われる
ことになる。

【００２５】図６は、同様の測定方法によって本実施例
のチャージコロトロンによる表面電位の分布を表わした
ものである。この実施例でも２本の放電ワイヤ５８、５
９（図１）には５．９ＫＶ（キロボルト）の直流電圧を
印加し、グリッド板６３（図１）には−７００Ｖの電圧
を印加した。この折れ線７３で示した特性からわかるよ
うに、グリッド板６３の開口率を異ならせた２段階の放
電によって帯電がほぼ均一に行われ、しかも帯電量が図
４と比較して十分増加している。

【００２６】変形例

【００２７】図７は本発明の変形例による帯電装置を表
わしたものである。この帯電装置８１の断面がコ字状の
シールドケース８２にはその中央位置にアルミニウム等
の金属からなる仕切り板８３が配置されている。この仕
切り板８３によって区切られた２つの細長い空間にはそ
れぞれ１本ずつの放電ワイヤ８４、８５が互いに平行に
張りわたされている。それぞれの放電ワイヤ８４、８５
の一端は、対応する高圧印加用のプラグ６１、６２に接
続されている。なお、この図は先の図１と放電方向が上
下逆方向になるように帯電装置８１を配置している。こ
の図７に示した帯電装置８１にはグリッド板は配置され
ていない。

【００２８】この変形例の帯電装置８１では、その第１
の放電ワイヤ８４に直流の高電圧を印加し、第２の放電
ワイヤ８５に交流と直流を重畳した高電圧を印加するよ
うになっている。このうち第１の放電ワイヤ８４に印加
する電圧は−５．７ＫＶである。第２の放電ワイヤ８５
に印加する電圧は実効値で２ＫＶの交流と−７００Ｖの
直流である。

【００２９】図８および図９は、この変形例の帯電装置
の帯電特性を説明するためのものである。各測定位置
（１）〜（１０）における電位の測定は、図５で示した
方法で行っている。図８では第１の放電ワイヤ８４に対
する電圧印加のみを行っている。折れ線９１で示される
ように、−５．７ＫＶの直流の高電圧による放電によっ
て感光体ドラム１１（図５）はその軸方向に帯電むらが
生じている。

【００３０】これに対して、図９は２本の放電ワイヤ８
４、８５にそれぞれ規定の電圧を印加した状態を表わし
ている。折れ線９２で示したように交流による放電の効
果で帯電特性が均一化されたことがわかる。この変形例
の帯電装置８１にグリッド板を付加すれば、開口率がか
なり高い状態でも帯電特性を更に良好にすることができ
ることは当然である。また、この際には、２本の放電ワ
イヤ８４、８５に対応する領域ごとに開口率を変えた
り、一方にのみグリッド板を配置するような変形も可能
である。

【００３１】以上説明した実施例および変形例ではグリ
ッド板の開口率を調整するための開口パターンとして楕
円形の集合を用いたが、これ以外のあらゆる形態のパタ
ーンを使用してもよいことはもちろんである。また、構
成するパターンは更に木目細かいものであってもよい。
更に、図１１で説明したような輝点３３に対応する箇所
とこれ以外の箇所に応じてパターンを変えたり、これら
に応じて開口率を感光体ドラム１１の軸方向に周期的に
変更することも有効である。

【００３２】また実施例および変形例では２本の放電ワ
イヤを使用したが、３本あるいはこれ以上の放電ワイヤ
を使用してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の帯電
装置によれば、複数本の放電ワイヤを収容したシールド
ケースの出口側に配置されたグリッド板の開口率を放電
ワイヤの長さ方向に変化させたので、放電効率を最大限
に発揮させて帯電むらのすくない帯電装置を作成するこ
とができ、高速かつ高画質の画像記録装置を作成するこ
とができる。

【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、シー
ルドケース内に配置された複数本の放電ワイヤを２つの
グループに分け、一方には高圧の直流電圧を印加し、他
方には直流と交流の重畳された高電圧を印加するように
したので、グリッド板がなくても帯電の均一化を行うこ
とができ、帯電を効率的に行うことができる。また、グ
リッド板を不要とした場合には、このグリッド板に印加
するための電圧発生回路が不要になるという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における帯電装置としての
チャージコロトロンを表わした斜視図である。

【図２】 本実施例のチャージコロトロンを使用したレ
ーザプリンタの要部を示す概略構成図である。

【図３】 本実施例のグリッド板の平面図である。

【図４】 本実施例のチャージコロトロンの帯電特性と
対比するためのスコロトロンの帯電特性を表わした特性
図である。

【図５】 感光体ドラムに対する帯電の各測定位置を表
わした説明図である。

【図６】 本実施例のチャージコロトロンの帯電特性を
表わした特性図である。

【図７】 変形例の帯電装置の斜視図である。

【図８】 この変形例の帯電装置で１本目の放電ワイヤ
のみに電圧を印加した場合の帯電特性を表わした特性図
である。

【図９】 この変形例の帯電装置で２本の放電ワイヤに
電圧を印加した場合の帯電特性を表わした特性図であ
る。

【図１０】 従来の帯電装置を使用したレーザプリンタ
の概要を表わした概略構成図である。

【図１１】 負帯電の帯電装置における放電ワイヤの放
電状態の一般的な傾向を表わした説明図である。

【図１２】 図１１に示した従来の帯電装置で帯電させ
た場合の画像の濃淡を表わした説明図である。

【図１３】 スコロトロンの原理を説明するための説明
図である。

【符号の説明】

５１…チャージコロトロン（帯電装置）、５５…シール
ドケース、５８…第１の放電ワイヤ、５９…第２の放電
ワイヤ、６３…グリッド板、６５、６６…開口パター
ン、８１…帯電装置、８３…仕切り板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶浦 恒也 埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼ ロックス株式会社岩槻事業所内 (72)発明者 尾崎 善史 埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼ ロックス株式会社岩槻事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に帯状の開口部を有する細長
   いシールドケースと、 このシールドケース内に互いに平行に配置された複数の
   放電ワイヤと、 これら複数の放電ワイヤを覆うように配置され、電荷の
   放出を行う開口部分の開口率が放電ワイヤの長さ方向と
   直交する方向に変化したグリッド板とを具備することを
   特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 所定の方向に帯状の開口部を有する細長
   いシールドケースと、 このシールドケース内にその長手方向に間隔を置いて配
   置された複数の放電ワイヤと、 前記複数の放電ワイヤの一部に直流の高電圧を印加する
   第１の高圧印加手段と、 前記複数の放電ワイヤの残りに直流と交流を重畳した高
   電圧を印加する第２の高圧印加手段とを具備することを
   特徴とする帯電装置。