JPS62105163A - イオン発生装置 - 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】 炎亙豆■ 本発明は電子写真複写機などにおいて帯電あるいは除電
を行なうために用いられるイオン発生装置Ｉ！！あるい
は静電記録ヘッドなどに用いられるイオン発生装置に関
する。

ｉ且且遣 イオン発生装置としては、誘電体を挾む第１の電極と第
２の電極との間に交互電圧を印加し、これにより第２の
電極の端面と誘電体との接合部分に正・負イオンを発生
させ、これを液腺・帯電部材に作用させて、これを除電
あるいは帯電するものは公知である（特開昭５４−５３
５３７号公報）。

さらに、このイオン発生装置のイオン発生原理を利用し
た静電記録ヘッドも公知である。例えば、特開昭５４−
７８１３４号公報には、所定の方向に延びる複数の第１
電極と、第１の方向と異なる方向に延びて該第１電極と
ともにマトリックスを構成する第２電極と、該ｔ５２電
極に対し、前記第１電極とは反対側に設けられ前記マト
リックスに対応した開口を有する第３電極と、第１電極
と第２７１ｉ極との間の第１誘電体と、第２電極と第３
電極との間に設けられ、マトリックスに対応した複数の
開口を有する第２誘電体とを有し、第１電極を時分割的
に選択し、選択された第１電極と第２電極間に交互電圧
を印加し、前記第２’ｉ７ｉ極と第１誘電体の表面との
間の放電によってイオンを発生させ、このイオンを前記
第２電極と前記第３電極の間の電位差によって第３電極
の開口から引出し、該イオンによって記録部材表面にデ
ジタル電荷パターンを形成する静電記録ヘッドが開示さ
れている。

これらにおける放電機構においては、誘電体を介して電
圧が印加されるため、大電流が流れることがないので、
電極の損傷が比較的軽いという利点があるが、第２電極
については、これが露出しているため、この部分で発生
する高エネルギーの電子および正・負イオンの影響で第
２電極が酸化、腐食あるいは消耗して放電が不安定にな
る欠点があった。さらに、第２誘電体についても劣化が
生じ易い、これは第２電極に電気力線が集中し、これに
よって発生するプラズマにより表面耐化あるいは誘電体
が樹脂の場合は炭化してしまうためである。したがって
、装置が短寿命となっていた。：Ｓ２電極の酸化や第２
誘電体の劣化が起ると、第２電極と第３電極との間に印
加される゛バイアス電圧がリークしたり、バイアス電圧
が変動して均一なイオンの抽出ができす、画質を損ねる
ことになる。

魚」ＬＤ」ＬＤ したがって、本発明は電極の消耗、腐食あるいは酸化の
問題を解決し、安定かつ均一なイオンの抽出を行なうこ
とのできるイオン発生装置を提供することを目的とする
。

ｌ見立１」 本発明によれば、誘電体によって被覆された第１電極と
、誘電体によって被覆された第２電極とを有し、前記第
１電極と第２電極とをそれらを被覆する誘電体間に空隙
を設けて配置し、さらに、前記第１電極と第２電極との
間に交互電圧を印加する手段を有し、前記空隙部に放電
によりイオンを発生させることを特徴とするイオン発生
装置が提供されるので、電極の消耗、腐食あるいは酸化
の問題を解決することができる。

支ム１ 第１図は本発明の第１の実施例によるイオン発生装置の
横断面図である。

イオン発生装置は薄板状で第１図紙面と直角方向に延び
る第１電極１と第２電極２を有する０本実施例では１つ
の第１電極ｌに対して第２電極２が２つ設けられ、第２
電極２は第１電極１と平行に延在する。第１電極ｌおよ
び第２電極２の材料は同一でも異なっていてもよく、ニ
ッケル、ステンレス鋼、金、クロムおよびニッケルメッ
キされた鋼などが使用可能である。さらに本発明におい
ては第１電極ｌおよび第２電極２は後述のごとく誘電体
で被覆されているので、銅あるいはアルミニウムを用い
ることも可能である。

第１電極１は誘電体３によって被覆され、第２電極２は
誘電体４によって被覆されている０本実施例ではｔｐＪ
１誘電体３と第２誘電体４とは一体で第１電極１と第２
電極２とを所定の関係に保持する。第１誘電体３および
第２誘電体４の材料としては、セラミック、マイカ、ガ
ラスなどの無機材料あるいはポリイミド、テフロン、ポ
リエステル、ポリアミドなどの有機高分子材料がある。

図示のごとく、第１電極１と第２電極２とはそれぞれの
誘電体被膜を介して対向しており、しかもそれぞれの被
膜の隣接する部分には空隙５が設けられている。この空
隙５に面する第１誘電体３および第２誘電体４の厚さは
１４ｍ以上４ｏｇｍ以下であることが好ましい、また液
腺拳帯電部材６に面する第２誘電体４の厚・みは０．１
ｇｍ以上２．０７Ｊ、ｍ以下であることが好ましい、空
隙５は４０ｇｍ以下望ましくは１０ｐｍ以下である。さ
らに、第１電極ｌと第２電極２との距離は１２０ｇｍ以
下が好ましく、５０ｇｍ以下がさらに好ましい、また、
該距離は電気絶縁確保のために５ｇｍ以上であることが
好ましい。

イオン発生装置の第２電極２側に対向して液腺争帯電部
材６が配置され、この液腺・帯電部材６は絶縁層７と接
地された導電層８とを有する。放電装置と液腺・帯電部
材６とは相対的（第１図の左右方向）移動し液腺・帯電
部材６を順次帯電あるいは除電する。

第１電極１と第２’ｉＴｔ極２との間には交互電圧電源
９によって交互電圧が印加される。ここで交互電圧とは
正弦波に限られず矩形波、パルス波、三角波などでもよ
い。第２電極２はバイアス電源１０および接地側に接続
可能である。

作動においては、交互電圧電源９により第１電極ｌと第
２電極２との間に交互電圧が印加されると、第１誘電体
３および第２誘電体４の空隙５の側の表面にたがいに反
対極性の電荷が誘起され、この電荷による空隙５の電界
がある一定以上の値になったとき、この空隙５に放電が
起り、正・負イオンが交互に発生する。−実温２電極２
と液腺・帯電部材６の導電層８との間にはバイアス電源
ｌＯによって直流バイアス電圧が印加され、この電圧に
よって形成される電界によって、正・負イオンのうちの
一方の極性のイオンが液腺・帯電部材６側に移動する。

移動するイオンの極性は上記バイアス電圧の極性によっ
て決定される。これによって、液腺・帯電部材６の絶縁
層７表面がその極性に帯電される。

バイアス電源ｌＯによって交流バイアス電圧を印加すれ
ば、液腺・帯電部材６の絶縁層７表面を除電することが
できる。

第２図は本発明の他の実施例を示す、詳細な説明は、第
１図の実施例と対応する部分に同一の参照符号を付する
ことによって省略するが、本実施例においては第１電極
ｌが、同一面上に設置された２つの第２電極２の中間部
分に直立する形で設けられ、空隙５は第１電極１に添っ
て両側に形成されている。この場合は、第１図実施例と
比較して、電気力線が集中する領域（すなわち放電領域
）は少し狭くなるが、一体形成が可能である。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示す、詳細な説明
は、第１図の実施例と対応する部分に同一の参照符号を
封することによって省略するが、本実施例においては第
１電極１が２つの第１電極１に分れ、２つの第２電極２
に対応している。この場合は、第１図実施例と比較して
、放電領域は若干広くなるが、電流が第１図と同一のバ
イアス電圧の場合より増加する。

第１図、第２図および第３図の実施例のイオン発生装置
を、電極の材質ステンレス鋼および銅として構成し、２
　、４ＫＶ　Ｃピーク・ピーク値）、１０ＫＨｚの交互
電圧を印加して、実際に帯電動作させた。その結果、ス
テンレス鋼の場合については、いずれの構成についても
３０時間の連続運転においてもなんら変化、はなく、良
好な帯電が連続的に得られた。比較のために第２電極の
下部面および内側端部を裸出させた構成について同一の
条件で作動させたところ３０時間連続運転後、電極端部
に異常（酸化）が認められ、放電ムラが確認された。電
極として銅を使用したものについては、本発明の実施例
の構成ではいずれも１５時間の連続運転によってもなん
ら変化はなく、損傷は認められなかった。比較のために
上記と同様に電極を裸出させた構成について同一条件で
作動させたところ１５時間連続運転後、電極端部および
表面が酸化し、放電ムラおよび断線が発生した。

さらに、放電発生領域をルーペで確認したところ、両電
極が重なるあるいは交差する部分全体において放電が発
生していることが確認された。この空隙部を埋めた構成
についても確認したところ、放電領域が電極の端部周辺
のみに限定されることが分った。放電領域が広いことは
帯電に利用できるイオンの発生量が多くなる点で好まし
い。

第４図は本発明のイオン発生装置を静電記録ヘッドに使
用した場合の実施例の平面図である。

これは第１図の放電装置を微小間隔で左右方向に多数並
設し、第１電極１を電気的に接続したものに相当する。

ただし、第１図の左右方向は第４図の上下方向に相当す
る。構成の詳細な説明は、第１図の実施例と対応する部
分に同一の参照符号を付することによって省略するが、
第４図の構成では１本の第１電極ｌに対して複数本の第
２電極２（フォーク状）が一定の間隔を隔てて交差して
いる。交差の中心部に対応する第２誘電体４にはイオン
通過用開口１２が形成されている０本実施例では画像信
号が外部からコンピュータあるいは画像読取装置の出力
として第１電極工に印加される。バイアス源】Ｏは第１
図と同様に用いられる。

作動においては、第１電極１と第２電極２との間に交互
電圧が連゛統的に印加され、第１図の場合と同一の原理
で正・負イオンが交互に連続的に発生する０画像信号が
外部から出力すると、これは第１電極ｌに対してバイア
ス電圧として印加され、これにより、上記により発生し
たイオンが開口１２から抽出され、静電記録材６上に付
着し、静電ドツト像が形成される。記録材６を第４図で
左右いずれかの方向に移動させつつ画像信号を与えるこ
とにより記録材上に静電像が形成される。

本実施例では、第１？Ｉ！極１と第２電極２との間に交
互電圧を連続的に印加したが、記録速度が遅い場合およ
び／または記録密度が低い場合は、交互電圧を画像信号
と同期的に印加してもよい、この構成は８ドツト／　ｍ
　ｍ程度の低密度記録に適する。

第５図および第６図は第２図および第３図の放１！装置
の原理を第４図と同様に静電記録ヘッドに適用した例の
平面図である。対応する部材に同一の参照符号を付する
ことによって詳細な説明を省略する。

第７図は本発明のさらに他の実施例の静電記録ヘッドを
示す、第１０図はこの静電記録ヘッドの平面図である。

この実施例は画像密度を向上させるために第４図の構成
を左右方向に複数列並設してマトリックス構造としたも
ので、第２電極２は角度θ傾斜して延在し複数列の第１
電極１とマトリックスを構成する。

第２電極２に対し、前記第１電極１とは反対側に第３電
極１４が設けられ、該第３電極３はマトリックスの交点
に対応した開口１６を有する。

第３電極１４と第２電極２どの間には誘電体が存在し、
この実施例では該誘電体は第１誘電体３および第２誘電
体４と一体であり、マトリックスの交点に対応した複数
の開口１６を有する。

第１電極１は交互電圧電源６に接続され、第２電極２は
前記実施例と同様バイアス電源１０に接続され、第３電
極１４はバイアス電源１８に接続される。第３電極１４
には常時バイアス電圧が直流電源１８により印加されて
いる。記録ヘッドに対向して、すなわち、第３電極１６
に対向して円筒状の静電記録媒体２０が設置される。

作動においては、外部から画像信号が入力されると、そ
れにしたがって記録すべき点にちるマトリックスの交点
を形成する第１電極１および第２電極２の間にスイッチ
２０を介して交互電圧が印加され、同時に第２電極２に
パルス状のバイアス電圧がバイアス電源ｌＯによりスイ
ッチ２１を介して与えられる。上述のごとく第３電極１
４には常時バイアス電圧が直流電源１８により印加され
ている。さきに説明した原理によって発生した正・負イ
オンは第３電極１４によって制御される。

るなわち、第３電極１４には本実施例においては、負の
直流電圧が印加されているので、上記発生の正令負イオ
ンのうち負のイオンのみが開口１６を通過して静電記録
材６に到達し、正のイオンは確実に通過が阻止される。

さらに、第２電極２に印加するバイアス電圧を第３電極
１４と同極性で、かつ絶対値で、第３電極１４への印加
電圧よりも大きくすることによって、負イオン流を加速
できる。したがって、一旦形成された静電像が逆極性の
イオンによって除電消去される可能性を防止することが
できる。

交互電圧およびバイアス電圧で時分割駆動することによ
って、回路の数を減少させることができる０例えば、第
１電極の本数をｎ、第２電極の本数をｍ、記録ｄａｔ数
１１ｉｎｅが１０００とするとｎ＝１の場合ｍ　＝　１
０００となりバイアス電圧用回路が１０００個必要であ
るが、ｎ＝１０として１ｌｉｎｅに打つｄａｔを１０回
に分けて打つようにすると第２電極の本数がｍ／ｎで１
００本となりバイアス電圧回路が１００個ですみ、交互
電圧回路が１０個であるから、１１０個の回路となる。

但し、ｌ木の１ｉｎｅを打つ為に１０回に分ける（時分
割）して打ったので、１つのｄａｔの打込み時間は１／
１０となる。

また第３電極を多段として複数設けてもよい。

第８図および第９図はそれぞれ本発明の他の実雄側を示
しく第１１図は第８図実施例の平面図である）、第５図
および第６図のものを、第７図と同様にマトリックス構
造にしたものであるので、対応する部材に同一の参照符
号を付することによって詳細な説明は省略する。

第１２図は本発明による静電記録ヘッドを用いた画像形
成装置を示す。

該装置は記録材たる固体誘電体ドラム（以下単にドラム
という）３０を有し、該ドラム３０の回りに静電記録へ
ラド３１、現像装置３２、転写装置３３、クリーニング
装置３４、ＡＣ除電装置３５が設けられている。ドラム
３０は除電器３５により約Ｏｖの電位まで除電される。

ついで、除電されたドラム面上に静電記録へラド３１に
よって画像形成される。この実施例においては、静電像
は負極性の電荷ドツトを画素としてその集合からなるデ
ジタル電荷パターンである。静電潜像はついで正極性の
１成分絶縁性トナーを有する現像器によって順次現像さ
れる。現像方法としては、特公昭５８−３２３７５のも
のを用いることができる。

ここで、現像器３２の現像スリーブ３６とドラム３０表
面との間隔は約３００　Ｂｍであり、またスリーブ３６
には不図示の電源にてバイアス電圧が印加されている。

そのバイアス電圧は例えば。

交流会として２〜３ＫＨ２，ピーク・ピーク電圧で１０
００〜１５００Ｖで、これに、直流分として−１０〜−
５０Ｖを重畳したものである。他の現像方法としては、
特開昭５６−１１６０６０を使用することができる。こ
の方法はドラムと現像スリーブ間にグリッドを設け、グ
リッド現像スリーブ間に交番電界を印加することにより
生じたトナーのパウダークラウドがドラム上の潜像によ
る電界でドラムに吸着するものであるが、この場合にも
トナーのパウダークラウドハメッシュに到達しない程度
のものである。パウダークラウドを形成する方法として
は、超音波によってもよい。

さらに周知の２成分現像方法も適用可能である。

ついで、ドラム３０上のトナー画像（現像画像）は転写
帯電器３３により、不図示の給紙部から該帯電器３３と
ドラム３０との間に給送された転写材上に転写される。

転写後のドラム３０表面はブレードクリーナー３４によ
って転写残りのトナー除去作用を受て、クリーニングさ
れたのちＡＣ除電器３５で除電され、繰返し画像形成に
備える。一方トナー画像の転写を受けた転写材は、定着
器３７によって、画像定着され、ハードコピーとして機
外に排出される。

圧力ローラによって転写と同時に定着を受けた場合は、
転写帯電器はドラムに圧接する圧力ローラに置代る。

＆」ＬΩノ飢刃 以上説明のごとく本発明によれば、第１１！極および第
２電極が被覆されているので、電極の消耗、腐食あるい
は酸化を防止することができ、安定かつ均一なイオンの
抽出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例によるイオン発生装置の横断面
図である。 第２図は本発明の他の実施例によるイオン発生装置の横
断面図である。 第３図はさらに他の実施例によるイオン発生装置の横断
面図である。 ：ｆＩＪ４図は本発明の放電装置を画像記録に応用した
場合の静電記録ヘッドの実施例の平面図である。 第５図は同じく他の実施例の静電記録ヘッドの平面図で
ある。 第６図は同じくさらに他の実施例の静電記録ヘッドの平
面図である。 第７図はさらに他の実施例による静電記録ヘッドの断面
図である。 第８図はさらに他の実施例による静電記録ヘッドの断面
図である。 第９図はさらに他の実施例による静電記録ヘッドの断面
図である。 第１Ｏ図は第７図の静電記録ヘッドの平面図である。 第１１図は第８図の静電記録ヘッドの平面図である。 第１２図は本発明による静電記録ヘッドを使用した画像
形成装置の断面図である。 １生立１」 １：第１電極 ２：第２電極 ３：誘電体 ４：誘電体 ５：空隙 ８：導電層 ９：交互電圧電源 １０：バイアス電源 第８図 フθ 第７１９図 ／４−’　　　　　　ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体によって被覆された第１電極と、 誘電体によって被覆された第２電極とを有 し、 前記第１電極と第２電極とをそれらを被覆する誘電体間
   に空隙を設けて配置し、 さらに、前記第１電極と第２電極との間に交互電圧を印
   加する手段を有し、 前記空隙部に放電によりイオンを発生させることを特徴
   とするイオン発生装置。