JP3310311B2 - イオン発生装置およびそれを用いたコロナ発生器 - Google Patents
イオン発生装置およびそれを用いたコロナ発生器Info
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- JP3310311B2 JP3310311B2 JP30084591A JP30084591A JP3310311B2 JP 3310311 B2 JP3310311 B2 JP 3310311B2 JP 30084591 A JP30084591 A JP 30084591A JP 30084591 A JP30084591 A JP 30084591A JP 3310311 B2 JP3310311 B2 JP 3310311B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/02—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
- G03G15/0291—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices corona discharge devices, e.g. wires, pointed electrodes, means for cleaning the corona discharge device
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- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
Description
【0001】本発明は、電子写真装置、特にスコロトロ
ン特性を備えた抵抗帯電装置を有する形式の電子写真装
置においてコロナを発生する改良された構造の装置に関
するものである。
ン特性を備えた抵抗帯電装置を有する形式の電子写真装
置においてコロナを発生する改良された構造の装置に関
するものである。
【0002】図1は、半スコロトロン装置の斜視図であ
る。
る。
【0003】図2は、図1の装置の断面図である。
【0004】図3a及び3bは、ワイヤコロトロンと比
較して図1の装置における電流と印加電圧との関係を示
すグラフである。
較して図1の装置における電流と印加電圧との関係を示
すグラフである。
【0005】図4a及び4bは、電源を示す装置の断面
図である。
図である。
【0006】図5は、変更例の装置の断面図である。
【0007】図6a及び6bは、変更実施例の立面図で
ある。
ある。
【0008】図7a及び7bは、別の実施例の断面図で
ある。
ある。
【0009】図8は、多重プラズマギャップを設けた実
施例の断面図である。
施例の断面図である。
【0010】図1及び2は、ここでは半スコロトロン
(semi-scorotron) 装置100と呼ぶ、イオンを発生す
るスコロトロン特性を備えた分散形抵抗コロナ発生帯電
装置を示している。イオン発生は、イオノグラフ装置、
複写機、プリンタまたは画像出力端末等の多くの装置で
用いることができる。装置100は幾つもの層からな
り、ガラスまたはアルミナ等のガラス様素材からなる絶
縁基板102がベースを形成しており、その上に3層が
付着している。まず、抵抗材料からなる第1層104及
び106が前記基板の上に均一に付着している。第2
に、絶縁材料からなる第2層108及び110が前記抵
抗材料の層の上に付着している。第3に、抵抗材料から
なる第3層112及び114が前記絶縁材料の上に付着
しており、これは第1層と同様な素材であるが、必ずし
もそれほどに高い抵抗値のものでなくてもよい。装置の
作動部分の長さは、帯電させる表面、例えば荷電表面の
幅に対応している。装置の幅は、システム内における設
置条件及び装置の経済的製造上の条件によって可変であ
る。
(semi-scorotron) 装置100と呼ぶ、イオンを発生す
るスコロトロン特性を備えた分散形抵抗コロナ発生帯電
装置を示している。イオン発生は、イオノグラフ装置、
複写機、プリンタまたは画像出力端末等の多くの装置で
用いることができる。装置100は幾つもの層からな
り、ガラスまたはアルミナ等のガラス様素材からなる絶
縁基板102がベースを形成しており、その上に3層が
付着している。まず、抵抗材料からなる第1層104及
び106が前記基板の上に均一に付着している。第2
に、絶縁材料からなる第2層108及び110が前記抵
抗材料の層の上に付着している。第3に、抵抗材料から
なる第3層112及び114が前記絶縁材料の上に付着
しており、これは第1層と同様な素材であるが、必ずし
もそれほどに高い抵抗値のものでなくてもよい。装置の
作動部分の長さは、帯電させる表面、例えば荷電表面の
幅に対応している。装置の幅は、システム内における設
置条件及び装置の経済的製造上の条件によって可変であ
る。
【0011】1つの実施例では、抵抗材料の層は、50
0〜850゜Cで焼成硬化させてガラス様またはセラミ
ック様仕上げにして、ほとんどの摩耗または通常の切断
接触に対して耐性を持たせることができる厚さが約1ミ
ル(25μm)の厚膜抵抗塗料またはインクにすること
ができる。好適な素材は、米国デラウェア、ウイルミン
トンのデュポン(Dupon) 社が、抵抗率が上記の厚さで1
平方インチ(6.45cm2 )あたり約1〜100メグ
オームであるバイロックス(BIROX) の商標で販売してい
る。使用するのに適した抵抗材料の抵抗率は、1平方イ
ンチ(6.45cm2 )あたり1メグオームより低い値
から1000メグオームまでである。最も簡単な場合で
は、素材を基板に塗布、浸漬または落下させる。別の素
材及び方法を用いて抵抗及び絶縁層またはフィルムを形
成することもできる。例えば、平滑基板上に薄膜抵抗材
料をスパッタリングすることによって優れた塗膜均一性
が得られ、均一性を重要視する製造方法として好適であ
る。
0〜850゜Cで焼成硬化させてガラス様またはセラミ
ック様仕上げにして、ほとんどの摩耗または通常の切断
接触に対して耐性を持たせることができる厚さが約1ミ
ル(25μm)の厚膜抵抗塗料またはインクにすること
ができる。好適な素材は、米国デラウェア、ウイルミン
トンのデュポン(Dupon) 社が、抵抗率が上記の厚さで1
平方インチ(6.45cm2 )あたり約1〜100メグ
オームであるバイロックス(BIROX) の商標で販売してい
る。使用するのに適した抵抗材料の抵抗率は、1平方イ
ンチ(6.45cm2 )あたり1メグオームより低い値
から1000メグオームまでである。最も簡単な場合で
は、素材を基板に塗布、浸漬または落下させる。別の素
材及び方法を用いて抵抗及び絶縁層またはフィルムを形
成することもできる。例えば、平滑基板上に薄膜抵抗材
料をスパッタリングすることによって優れた塗膜均一性
が得られ、均一性を重要視する製造方法として好適であ
る。
【0012】さらに、好適な実施例では、絶縁材料から
なる中間の第2層も、厚膜状の絶縁塗料またはインクに
してもよい。この素材も、米国デラウェア、ウイルミン
トンのデュポン社が「多層絶縁組成物(Multilayer diel
ectric composition) 5704」の商品名で販売してい
る。
なる中間の第2層も、厚膜状の絶縁塗料またはインクに
してもよい。この素材も、米国デラウェア、ウイルミン
トンのデュポン社が「多層絶縁組成物(Multilayer diel
ectric composition) 5704」の商品名で販売してい
る。
【0013】図2に示されているように、コロナを発生
させるため、半スコロトロン装置にはプラズマギャップ
116が設けられている。ギャップ116は3層全部に
貫設されており、基板内まで入っていてもよく、これに
よって層がギャップ116と同じ範囲の2つの分離領域
118及び120に分割される。適当なギャップは、好
ましくは厚さが約2〜10ミル(50〜254μm)で
あり、小さいギャップほど必要な駆動電圧が低く、出力
の均一性が高くなるが、0.5〜20ミル(13〜50
0μm)厚さのギャップであれば使用可能である。ギャ
ップは、基板に付着させる方法か、後で層を(レーザま
たはダイヤモンドソーで)切削することによって層に形
成される。
させるため、半スコロトロン装置にはプラズマギャップ
116が設けられている。ギャップ116は3層全部に
貫設されており、基板内まで入っていてもよく、これに
よって層がギャップ116と同じ範囲の2つの分離領域
118及び120に分割される。適当なギャップは、好
ましくは厚さが約2〜10ミル(50〜254μm)で
あり、小さいギャップほど必要な駆動電圧が低く、出力
の均一性が高くなるが、0.5〜20ミル(13〜50
0μm)厚さのギャップであれば使用可能である。ギャ
ップは、基板に付着させる方法か、後で層を(レーザま
たはダイヤモンドソーで)切削することによって層に形
成される。
【0014】続いて図1及び2を参照しながら説明する
と、導電性電極122、124、126及び128が各
抵抗材料領域104、106、112及び114の長さ
方向に沿って設けられており、それぞれ接点タブ130
及び132を介して電源(図示せず)に接続して、プラ
ズマギャップ116に沿った各点に電圧信号を均一に送
ることができるようになっている。均一な帯電を行うた
めには、電源とプラズマギャップ116との間の抵抗
は、プラズマギャップ116に隣接した電極表面上の各
点において同じでなければならない。均一性を向上させ
るため、電極122、124、126及び128から抵
抗材料領域の一部を横切る方向へ導電性塗料を延在させ
ることによって、抵抗領域の一部を短絡させて抵抗値を
下げるようにして、電源からプラズマギャップまでの抵
抗を変化させてもよい。領域間で均一な抵抗を得るため
層のトリミングを行う他の方法ももちろん可能である。
1.5キロボルト以上の範囲で作動する直流電源が装置
の電源として使用するのに好適であるが、交流電源も潜
在的には使用可能である。しかし、装置の寄生キャパシ
タンスによって印加交流電源が部分的に減衰されるの
で、好ましくはない。
と、導電性電極122、124、126及び128が各
抵抗材料領域104、106、112及び114の長さ
方向に沿って設けられており、それぞれ接点タブ130
及び132を介して電源(図示せず)に接続して、プラ
ズマギャップ116に沿った各点に電圧信号を均一に送
ることができるようになっている。均一な帯電を行うた
めには、電源とプラズマギャップ116との間の抵抗
は、プラズマギャップ116に隣接した電極表面上の各
点において同じでなければならない。均一性を向上させ
るため、電極122、124、126及び128から抵
抗材料領域の一部を横切る方向へ導電性塗料を延在させ
ることによって、抵抗領域の一部を短絡させて抵抗値を
下げるようにして、電源からプラズマギャップまでの抵
抗を変化させてもよい。領域間で均一な抵抗を得るため
層のトリミングを行う他の方法ももちろん可能である。
1.5キロボルト以上の範囲で作動する直流電源が装置
の電源として使用するのに好適であるが、交流電源も潜
在的には使用可能である。しかし、装置の寄生キャパシ
タンスによって印加交流電源が部分的に減衰されるの
で、好ましくはない。
【0015】図2では、半スコロトロン装置は、プラズ
マギャップ116を表面136に向けて、荷電表面13
6から約25ミル(0.64mm)以下の距離で帯電を
行うように支持されている。
マギャップ116を表面136に向けて、荷電表面13
6から約25ミル(0.64mm)以下の距離で帯電を
行うように支持されている。
【0016】図3a及び3bは、ワイヤコロノード及び
本発明の分散形抵抗コロナ発生装置によって発生する状
態に比較できるガス放電状態の電流−電圧動作特性の理
想化比較を示している。図3aでは、’Vb’はガス
(空気)の降伏電圧であり、’Vm’はプラズマ電流を
発生する最小持続動作電圧である。’Vb’までの線分
Aに沿った電圧に対してプラズマ電流は発生しない。線
分Bは負の動的インピーダンスになっており、これは非
安定動作状態である。従って、安定動作及びプラズマ電
流の発生は、線分Cに沿ってだけ生じることができる。
しかし、曲線を見ればわかるように、同じ印加電圧にお
いて曲線上の2つの安定動作点が満たされ、一方はプラ
ズマ電流を発生するが、他方は発生しない。このよう
に、’Vm’及び’Vb’間の同一電圧に対して、点’
Va’及び’Vc’で示されているようにプラズマ電流
の状態に応じてコロナ点と非コロナ点とがコロノードに
沿って同時に存在する。
本発明の分散形抵抗コロナ発生装置によって発生する状
態に比較できるガス放電状態の電流−電圧動作特性の理
想化比較を示している。図3aでは、’Vb’はガス
(空気)の降伏電圧であり、’Vm’はプラズマ電流を
発生する最小持続動作電圧である。’Vb’までの線分
Aに沿った電圧に対してプラズマ電流は発生しない。線
分Bは負の動的インピーダンスになっており、これは非
安定動作状態である。従って、安定動作及びプラズマ電
流の発生は、線分Cに沿ってだけ生じることができる。
しかし、曲線を見ればわかるように、同じ印加電圧にお
いて曲線上の2つの安定動作点が満たされ、一方はプラ
ズマ電流を発生するが、他方は発生しない。このよう
に、’Vm’及び’Vb’間の同一電圧に対して、点’
Va’及び’Vc’で示されているようにプラズマ電流
の状態に応じてコロナ点と非コロナ点とがコロノードに
沿って同時に存在する。
【0017】図3bは、半スコロトロン装置の動作特性
を示しており、いずれの印加電圧においても曲線上には
1つの動作点だけが存在できることがわかる。分散形抵
抗を付け加えることによって、線分B’が負の勾配すな
わち抵抗から正の抵抗に変化している。従って、半スコ
ロトロン装置は、線分B’を含めた’Vm’以上のいず
れの電圧においても動作できる。
を示しており、いずれの印加電圧においても曲線上には
1つの動作点だけが存在できることがわかる。分散形抵
抗を付け加えることによって、線分B’が負の勾配すな
わち抵抗から正の抵抗に変化している。従って、半スコ
ロトロン装置は、線分B’を含めた’Vm’以上のいず
れの電圧においても動作できる。
【0018】図4aに示されている第1実施例では、プ
ラズマギャップ116に発生する電界Eは、一般的にお
よそ第1抵抗層104の一方の露出縁部から他方の抵抗
層106の反対側の露出縁部へ向かっている。これは、
ギャップ116の強い電界Eにプラズマを発生させるこ
とができる大きさの電位差を層104及び106間に加
えることによって達成される。強い電界領域E内のこの
プラズマは、電子とイオン化した空気分子とで構成され
ている。荷電表面136は、最初はいずれの層104ま
たは106よりも低い電位であって、プラズマ束電界領
域Eの付近からイオンを引きつけやすい。自由イオン1
05が、プラズマからギャップ116の周囲領域内へド
リフト移動すなわち噴射されており、表面136へ押し
進められる。プラズマ放電の継続性により、表面136
に付着するイオン105が継続的に供給される。この継
続的イオン供給が、表面136上に付着する電荷密度の
制御不良及びその結果として生じる不均一な電位の問題
の原因である。表面136に引きつけられるイオン流
は、外側の抵抗層115によって調整され、これは層1
12及び114を有している。詳しく説明すると、層1
15は2通りに作用する。第1に、層115が表面13
6よりも相対的に低電位である場合、表面136と層1
15との間の空間へ噴射すなわちドリフト移動していた
イオン105及びギャップ116内のイオン105は、
表面136ではなく層115へ引きつけられる。反対
に、層115の電位が表面136よりも高い場合、表面
136と層115との間の空間へ噴射すなわちドリフト
移動していたこれらのイオン105及びギャップ116
内のイオン105の相当部分は、表面に引きつけられて
付着する。イオン流制御は、イオン105が所定時間で
付着して表面136を帯電し終わった時の表面136の
電位の変化によるものである。すなわち、表面136は
第3層115よりも低電位で開始する。イオン105が
表面136に付着すると、表面136の相対電位が上昇
し、最終的にはこの電位は第3層115と同じ電位に達
する。その結果、ギャップ116を出たイオンは、おそ
らく表面136及び第3層115に等しく引きつけられ
る。従って、表面136へのイオン105の付着速度が
相当に低速化する。さらに、ゆっくりしたイオン105
の付着によって表面136の電位の方がわずかに高くな
ると、ますますイオン105は表面136ではなく低電
位の第3層115に引きつけられる。このため、上記の
ように、第3層115は、表面136上に付着するイオ
ン流の調整器として作用し、これによって層115に加
えられている電位と同じ電位の累積表面帯電が得られ
る。金属グリッドの代わりに半導体産業で用いられるよ
うな抵抗材料を用いているが、この構造がスコロトロン
グリッド構造と同様に作用することは当業者には理解さ
れるであろう。
ラズマギャップ116に発生する電界Eは、一般的にお
よそ第1抵抗層104の一方の露出縁部から他方の抵抗
層106の反対側の露出縁部へ向かっている。これは、
ギャップ116の強い電界Eにプラズマを発生させるこ
とができる大きさの電位差を層104及び106間に加
えることによって達成される。強い電界領域E内のこの
プラズマは、電子とイオン化した空気分子とで構成され
ている。荷電表面136は、最初はいずれの層104ま
たは106よりも低い電位であって、プラズマ束電界領
域Eの付近からイオンを引きつけやすい。自由イオン1
05が、プラズマからギャップ116の周囲領域内へド
リフト移動すなわち噴射されており、表面136へ押し
進められる。プラズマ放電の継続性により、表面136
に付着するイオン105が継続的に供給される。この継
続的イオン供給が、表面136上に付着する電荷密度の
制御不良及びその結果として生じる不均一な電位の問題
の原因である。表面136に引きつけられるイオン流
は、外側の抵抗層115によって調整され、これは層1
12及び114を有している。詳しく説明すると、層1
15は2通りに作用する。第1に、層115が表面13
6よりも相対的に低電位である場合、表面136と層1
15との間の空間へ噴射すなわちドリフト移動していた
イオン105及びギャップ116内のイオン105は、
表面136ではなく層115へ引きつけられる。反対
に、層115の電位が表面136よりも高い場合、表面
136と層115との間の空間へ噴射すなわちドリフト
移動していたこれらのイオン105及びギャップ116
内のイオン105の相当部分は、表面に引きつけられて
付着する。イオン流制御は、イオン105が所定時間で
付着して表面136を帯電し終わった時の表面136の
電位の変化によるものである。すなわち、表面136は
第3層115よりも低電位で開始する。イオン105が
表面136に付着すると、表面136の相対電位が上昇
し、最終的にはこの電位は第3層115と同じ電位に達
する。その結果、ギャップ116を出たイオンは、おそ
らく表面136及び第3層115に等しく引きつけられ
る。従って、表面136へのイオン105の付着速度が
相当に低速化する。さらに、ゆっくりしたイオン105
の付着によって表面136の電位の方がわずかに高くな
ると、ますますイオン105は表面136ではなく低電
位の第3層115に引きつけられる。このため、上記の
ように、第3層115は、表面136上に付着するイオ
ン流の調整器として作用し、これによって層115に加
えられている電位と同じ電位の累積表面帯電が得られ
る。金属グリッドの代わりに半導体産業で用いられるよ
うな抵抗材料を用いているが、この構造がスコロトロン
グリッド構造と同様に作用することは当業者には理解さ
れるであろう。
【0019】上記実施例は、プラズマ束電界Eの向きか
ら、水平束電界と呼ばれている。それに対して、図4b
に示されている関連実施例では、電界Eが垂直方向に作
用する。すなわち、この垂直電界構造では、層104及
び106が同じ電位であり、両者からギャップ116を
上昇移動するプラズマ電流が供給される。一方、層11
2及び114は、表面136と層104及び106との
中間の同一電位になっている。その結果、プラズマ束電
界Eは、下側の層104及び106から層112及び1
14に向かう。従って、水平構造で説明したように、イ
オンがプラズマ束電界Eで発生する。しかし、水平電界
構造の場合とは異なって、垂直電界構造の方がイオン1
05をギャップ116に噴射して表面136へ進めるこ
とを助けるのに適している。すなわち、プラズマ束電流
自体が、強い電界Eによって進められて層104及び1
06から層112及び114に向かって流れる高密度の
イオンで一部構成されている。このため、相当部分のイ
オン105が電界Eから生じたプラズマから出てギャッ
プ116へ入るが、それらはすでに表面136へ向かう
軌道を備えている。これらの出現イオン105は、ギャ
ップ116の入口の表面136と層115との間の空間
の電界によってさらに加速されるため、表面136に達
することができる。このように、共直線方向のプラズマ
電界Eと外部加速電界との両者が組み合わされることに
よって、イオンがプラズマからギャップ116の入口へ
噴射され、そこから表面136に向かって加速されるこ
とができ、好都合である。従って、表面136へ引きつ
けられた時、水平構造の場合よりも多いイオン105を
所定時間内に付着させることができる。(表面136に
引きつけられるイオン流は、上記水平束電界の実施例で
説明されている調整機構と同じ機構で、抵抗層115と
表面136との間の相対電位によって調整される。)こ
の構造のその他の性能の点では、スコロトロン様グリッ
ド特性及びイオン105付着制御に関しては水平束と垂
直束とに作用の差異はない。
ら、水平束電界と呼ばれている。それに対して、図4b
に示されている関連実施例では、電界Eが垂直方向に作
用する。すなわち、この垂直電界構造では、層104及
び106が同じ電位であり、両者からギャップ116を
上昇移動するプラズマ電流が供給される。一方、層11
2及び114は、表面136と層104及び106との
中間の同一電位になっている。その結果、プラズマ束電
界Eは、下側の層104及び106から層112及び1
14に向かう。従って、水平構造で説明したように、イ
オンがプラズマ束電界Eで発生する。しかし、水平電界
構造の場合とは異なって、垂直電界構造の方がイオン1
05をギャップ116に噴射して表面136へ進めるこ
とを助けるのに適している。すなわち、プラズマ束電流
自体が、強い電界Eによって進められて層104及び1
06から層112及び114に向かって流れる高密度の
イオンで一部構成されている。このため、相当部分のイ
オン105が電界Eから生じたプラズマから出てギャッ
プ116へ入るが、それらはすでに表面136へ向かう
軌道を備えている。これらの出現イオン105は、ギャ
ップ116の入口の表面136と層115との間の空間
の電界によってさらに加速されるため、表面136に達
することができる。このように、共直線方向のプラズマ
電界Eと外部加速電界との両者が組み合わされることに
よって、イオンがプラズマからギャップ116の入口へ
噴射され、そこから表面136に向かって加速されるこ
とができ、好都合である。従って、表面136へ引きつ
けられた時、水平構造の場合よりも多いイオン105を
所定時間内に付着させることができる。(表面136に
引きつけられるイオン流は、上記水平束電界の実施例で
説明されている調整機構と同じ機構で、抵抗層115と
表面136との間の相対電位によって調整される。)こ
の構造のその他の性能の点では、スコロトロン様グリッ
ド特性及びイオン105付着制御に関しては水平束と垂
直束とに作用の差異はない。
【0020】図5に示されている別の実施例によれば、
本発明は折り曲げ形すなわちナイフエッジ形の半スコロ
トロン装置になっている。折り曲げ構造は、両側の第1
側部133及び第2側部135と、第1及び第2側部を
連結する連結側部137とを備えている。ナイフエッジ
構造の利点は、ギャップ116の入口のすぐ外側の領域
の加速電界が集中しており、従って狭いナイフエッジか
ら必然的に外向きに広がることによって増強される。従
って、この構造配置によって、水平構造または垂直構造
のいずれにおいても表面136へ移動しようとするイオ
ンの数が増加する。さらなる利点として、電気コネクタ
すなわち電極122、124、126及び128は側部
へ移動するため、プラズマギャップ116を物理的に表
面136へ接近させることができる。作用では、このナ
イフエッジ構造は、前述のものと同じ原理を用いてい
る、すなわち同じ制御機構を備えた水平または垂直プラ
ズマ束構造を用いている。
本発明は折り曲げ形すなわちナイフエッジ形の半スコロ
トロン装置になっている。折り曲げ構造は、両側の第1
側部133及び第2側部135と、第1及び第2側部を
連結する連結側部137とを備えている。ナイフエッジ
構造の利点は、ギャップ116の入口のすぐ外側の領域
の加速電界が集中しており、従って狭いナイフエッジか
ら必然的に外向きに広がることによって増強される。従
って、この構造配置によって、水平構造または垂直構造
のいずれにおいても表面136へ移動しようとするイオ
ンの数が増加する。さらなる利点として、電気コネクタ
すなわち電極122、124、126及び128は側部
へ移動するため、プラズマギャップ116を物理的に表
面136へ接近させることができる。作用では、このナ
イフエッジ構造は、前述のものと同じ原理を用いてい
る、すなわち同じ制御機構を備えた水平または垂直プラ
ズマ束構造を用いている。
【0021】図6aはさらに別の実施例を示しており、
半スコロトロン装置のプラズマギャップ116は部分毎
に別々に駆動されて、ギャップ116の長さ方向にそれ
ぞれの帯電機能を与えている。この実施例では、半スコ
ロトロン装置100は、絶縁基板102に先行図面に示
されているものと同じ抵抗層及び絶縁層が積層されてい
る。抵抗層は、先行実施例と同様に抵抗層及び絶縁層に
貫設されて基板まで達しているプラズマギャップ116
によって2つの領域118及び120に分割されてい
る。領域118すなわち層104、108及び112
は、電源(図示せず)の低電位側に接続されており、プ
ラズマギャップ116上の各点と対応の電極との間の抵
抗を均一にしている。特に注意すべき点として、領域1
20は、層106、110及び104と共に複数の領域
セグメント138、140、142、144及び146
で構成されている。各セグメントは、様々な方法で隣接
のセグメントから電気的に絶縁されている。例えば、ア
ークを防止できる大きさのギャップを設ける方法が取ら
れる。さらに、ギャップに絶縁材料を充填することによ
っても、電気的に絶縁される。
半スコロトロン装置のプラズマギャップ116は部分毎
に別々に駆動されて、ギャップ116の長さ方向にそれ
ぞれの帯電機能を与えている。この実施例では、半スコ
ロトロン装置100は、絶縁基板102に先行図面に示
されているものと同じ抵抗層及び絶縁層が積層されてい
る。抵抗層は、先行実施例と同様に抵抗層及び絶縁層に
貫設されて基板まで達しているプラズマギャップ116
によって2つの領域118及び120に分割されてい
る。領域118すなわち層104、108及び112
は、電源(図示せず)の低電位側に接続されており、プ
ラズマギャップ116上の各点と対応の電極との間の抵
抗を均一にしている。特に注意すべき点として、領域1
20は、層106、110及び104と共に複数の領域
セグメント138、140、142、144及び146
で構成されている。各セグメントは、様々な方法で隣接
のセグメントから電気的に絶縁されている。例えば、ア
ークを防止できる大きさのギャップを設ける方法が取ら
れる。さらに、ギャップに絶縁材料を充填することによ
っても、電気的に絶縁される。
【0022】電源接続について説明すると、これらのセ
グメントはそれぞれの制御装置を介して単一の電源(図
示せず)に別々に接続されている。あるいは、電源を1
つにしないで、個別の電源を設けることもできる。この
構造では、各セグメントと同じ範囲に位置するプラズマ
ギャップ116部分にプラズマが発生する。
グメントはそれぞれの制御装置を介して単一の電源(図
示せず)に別々に接続されている。あるいは、電源を1
つにしないで、個別の電源を設けることもできる。この
構造では、各セグメントと同じ範囲に位置するプラズマ
ギャップ116部分にプラズマが発生する。
【0023】この実施例は、本発明が表面136(図示
せず)のすぐ近くに配置されることを利用しており、少
なくとも1つの実施例では、装置の間隔が25ミル
(0.64mm)以下である。このように接近させるこ
とによって、帯電部分が非常に鮮明ではっきりした境界
を持つことができると共に、プラズマギャップ116に
最も近いこの選択帯電部分の外側へ散逸する帯電電流を
少なくすることができる。このように近接させる結果、
最終的に転写されるトナー像に一致した幅に従って荷電
表面136を帯電させることができる構造が得られる。
すなわち、中央セグメント142は端部セグメント13
8、140、144及び146とは別に駆動され、端部
セグメント138、140、144及び146は選択幅
の大きさに従って駆動されたりされないようになってい
る。また、端部セグメント138及び140は、中央セ
グメント142の反対側にあるそれぞれの対応のセグメ
ント146及び144と対にすることができる。このよ
うな対の構造にすることによって、幅方向の縁部に非帯
電状態を設けることができ、これは、所望の像形成部分
に隣接した部分にある電荷を散逸させるために従来には
必要であった縁部消去機構すなわち文書間ランプが不必
要となり、好都合である。あるいは、充電させる荷電表
面幅の比率を大きくする必要がある時、これらの選択対
セグメントを励起すれば、プラズマ発生状態にすること
ができる。
せず)のすぐ近くに配置されることを利用しており、少
なくとも1つの実施例では、装置の間隔が25ミル
(0.64mm)以下である。このように接近させるこ
とによって、帯電部分が非常に鮮明ではっきりした境界
を持つことができると共に、プラズマギャップ116に
最も近いこの選択帯電部分の外側へ散逸する帯電電流を
少なくすることができる。このように近接させる結果、
最終的に転写されるトナー像に一致した幅に従って荷電
表面136を帯電させることができる構造が得られる。
すなわち、中央セグメント142は端部セグメント13
8、140、144及び146とは別に駆動され、端部
セグメント138、140、144及び146は選択幅
の大きさに従って駆動されたりされないようになってい
る。また、端部セグメント138及び140は、中央セ
グメント142の反対側にあるそれぞれの対応のセグメ
ント146及び144と対にすることができる。このよ
うな対の構造にすることによって、幅方向の縁部に非帯
電状態を設けることができ、これは、所望の像形成部分
に隣接した部分にある電荷を散逸させるために従来には
必要であった縁部消去機構すなわち文書間ランプが不必
要となり、好都合である。あるいは、充電させる荷電表
面幅の比率を大きくする必要がある時、これらの選択対
セグメントを励起すれば、プラズマ発生状態にすること
ができる。
【0024】図6bに示されている本発明の別の実施例
では、多数のセグメントが選択的に制御されて、注釈ま
たは印刷案に従って表面136にイオン105の電荷を
加えることができるようになっている。図6bに示され
ている実施例の構造を説明すると、半スコロトロン装置
100には、先行図面に示されているものと同じ絶縁基
板102、抵抗層及び絶縁層が積層状に設けられてい
る。先行実施例と同様に、抵抗層は、抵抗層及び絶縁層
に貫設されて基板まで達しているプラズマギャップ11
6によって2つの領域118及び120に分割されてい
る。領域118は、電源(図示せず)の低電位側に接続
されている。さらに、領域120の層106、110及
び114は、複数の領域セグメント147に分割されて
いる。先行実施例と同様に、セグメント147は電気的
に分離している。作用を説明すると、必要な注釈に従っ
て、セグメントは選択的に駆動されて、荷電表面の比較
的小さい面積部分を帯電させる。これらの部分が、表面
上の注釈または印刷として現れる。これらのセグメント
は、電源(図示せず)に連結されている制御装置を介し
て個別に接続されている。
では、多数のセグメントが選択的に制御されて、注釈ま
たは印刷案に従って表面136にイオン105の電荷を
加えることができるようになっている。図6bに示され
ている実施例の構造を説明すると、半スコロトロン装置
100には、先行図面に示されているものと同じ絶縁基
板102、抵抗層及び絶縁層が積層状に設けられてい
る。先行実施例と同様に、抵抗層は、抵抗層及び絶縁層
に貫設されて基板まで達しているプラズマギャップ11
6によって2つの領域118及び120に分割されてい
る。領域118は、電源(図示せず)の低電位側に接続
されている。さらに、領域120の層106、110及
び114は、複数の領域セグメント147に分割されて
いる。先行実施例と同様に、セグメント147は電気的
に分離している。作用を説明すると、必要な注釈に従っ
て、セグメントは選択的に駆動されて、荷電表面の比較
的小さい面積部分を帯電させる。これらの部分が、表面
上の注釈または印刷として現れる。これらのセグメント
は、電源(図示せず)に連結されている制御装置を介し
て個別に接続されている。
【0025】図7a及び7bに示されているさらに別の
実施例では、互いに間隔をおいて設けられた穴148が
並んで形成された直線が、プラズマギャップ116が位
置する幅方向に延在している。イオンを発生させるため
に穴を設けることによって、イオンが隣接の穴へ飛び込
んだり、それと交差結合することがなく、好都合であ
る。この構造では、表面136へ多くのイオンが進むよ
うに、図4bに示されているように垂直上向きに電界が
流れている。前述したように、この半スコロトロン装置
は、3層に貫通した穴148が設けられており、平行に
配列された一連の電気ニブ150が個々の電極151か
ら延出している点を除いて、前述のものと同じ構造であ
る。電気ニブ150は、基板102の上部に設けられ
て、層104及び106に埋め込まれている。このた
め、動作時には、互いに間隔をおいた穴の直線に沿った
ニブの1つまたは選択された複数を選択的に励起するこ
とによって、表面136(図示せず)上の選択部分にイ
オンを付着させることができる。好都合な点として、こ
の構造は、コンピュータ発生情報に共通して見られるよ
うな電子ピクセルデータまたは印刷方式に適している。
図面では穴が半スコロトロン装置の中間位置に図示され
ているが、これに限定されることはなく、用途に合わせ
て様々な他の位置で動作させることができる。図7bで
は、穴148を配列した位置の両側からニブ150が延
出するようにしてもよい。その場合、スコロトロン装置
100の両側で電極151に接触することができる。
実施例では、互いに間隔をおいて設けられた穴148が
並んで形成された直線が、プラズマギャップ116が位
置する幅方向に延在している。イオンを発生させるため
に穴を設けることによって、イオンが隣接の穴へ飛び込
んだり、それと交差結合することがなく、好都合であ
る。この構造では、表面136へ多くのイオンが進むよ
うに、図4bに示されているように垂直上向きに電界が
流れている。前述したように、この半スコロトロン装置
は、3層に貫通した穴148が設けられており、平行に
配列された一連の電気ニブ150が個々の電極151か
ら延出している点を除いて、前述のものと同じ構造であ
る。電気ニブ150は、基板102の上部に設けられ
て、層104及び106に埋め込まれている。このた
め、動作時には、互いに間隔をおいた穴の直線に沿った
ニブの1つまたは選択された複数を選択的に励起するこ
とによって、表面136(図示せず)上の選択部分にイ
オンを付着させることができる。好都合な点として、こ
の構造は、コンピュータ発生情報に共通して見られるよ
うな電子ピクセルデータまたは印刷方式に適している。
図面では穴が半スコロトロン装置の中間位置に図示され
ているが、これに限定されることはなく、用途に合わせ
て様々な他の位置で動作させることができる。図7bで
は、穴148を配列した位置の両側からニブ150が延
出するようにしてもよい。その場合、スコロトロン装置
100の両側で電極151に接触することができる。
【0026】図8に示されているさらなる実施例では、
本発明に複数のプラズマギャップ116が設けられてい
る。このように複数のプラズマギャップを設けた構造
は、幾つかを並列した半スコロトロン装置として作用す
るため、大きい電流を加えることができ、また帯電均一
性のばらつきを減少させることができる。作用を説明す
ると、イオン105(図示せず)の層が第1プラズマギ
ャップ116によって表面136上に付着した後、表面
136は第2及び後続のギャップ116の位置へ進み、
それらの位置でそれぞれのイオン105層が表面136
へ送られる。しかし、表面136が第2及び後続のプラ
ズマギャップ116に向き合う時、抵抗材料からなる最
上層のスコロトロン様作用が余剰イオン105を吸収す
る。従って、表面136の低電位部分だけがイオン10
5を引きつけ、同じか高い電位の表面136部分にはさ
らなるイオン105の付着が行われにくい。このため、
これらの余剰イオン105は装置100の最上層によっ
て、すなわちスコロトロン様効果によって再吸収され
る。特に注意すべき点として、幾つかのプラズマギャッ
プ間の中央の島部分に電流を送るために電極152及び
154を付け加えて設ける必要がある。装置100の中
央部分の様々なプラズマギャップ116を励起するには
幾つかの方法があることは、当業者には理解されるであ
ろう。
本発明に複数のプラズマギャップ116が設けられてい
る。このように複数のプラズマギャップを設けた構造
は、幾つかを並列した半スコロトロン装置として作用す
るため、大きい電流を加えることができ、また帯電均一
性のばらつきを減少させることができる。作用を説明す
ると、イオン105(図示せず)の層が第1プラズマギ
ャップ116によって表面136上に付着した後、表面
136は第2及び後続のギャップ116の位置へ進み、
それらの位置でそれぞれのイオン105層が表面136
へ送られる。しかし、表面136が第2及び後続のプラ
ズマギャップ116に向き合う時、抵抗材料からなる最
上層のスコロトロン様作用が余剰イオン105を吸収す
る。従って、表面136の低電位部分だけがイオン10
5を引きつけ、同じか高い電位の表面136部分にはさ
らなるイオン105の付着が行われにくい。このため、
これらの余剰イオン105は装置100の最上層によっ
て、すなわちスコロトロン様効果によって再吸収され
る。特に注意すべき点として、幾つかのプラズマギャッ
プ間の中央の島部分に電流を送るために電極152及び
154を付け加えて設ける必要がある。装置100の中
央部分の様々なプラズマギャップ116を励起するには
幾つかの方法があることは、当業者には理解されるであ
ろう。
【0027】最後の注意点として、(金属導体ではな
く)抵抗材料からなる外層を形成する目的は、埃、屑、
紙クリップ、トナー堆積物等によって装置と周囲の物体
(ドラム、フレーム等)との間で時々不意に望ましくな
いスパークが発生するのを防止することである。外層
(これは表面136と装置との間にスコロトロン様加速
電界を形成するためには完全に露出していなければなら
ない)に何らかの抵抗を入れても、その層を流れる電流
が小さく、通常動作状態ではほとんど存在しない(すな
わち、“ここ”と“そこ”の間のあり得る電圧差は、わ
ずか 1メグオーム×1マイクロアンペア=1ボルト)
限り、その同電位性は変わらない。しかし、抵抗には、
スパークを流れる最大電流を制限する働きがあるので、
スパークで消散する最大電力を制限でき、それによって
装置及びスパークが「着地」するいずれの部分も保護す
ることができる。
く)抵抗材料からなる外層を形成する目的は、埃、屑、
紙クリップ、トナー堆積物等によって装置と周囲の物体
(ドラム、フレーム等)との間で時々不意に望ましくな
いスパークが発生するのを防止することである。外層
(これは表面136と装置との間にスコロトロン様加速
電界を形成するためには完全に露出していなければなら
ない)に何らかの抵抗を入れても、その層を流れる電流
が小さく、通常動作状態ではほとんど存在しない(すな
わち、“ここ”と“そこ”の間のあり得る電圧差は、わ
ずか 1メグオーム×1マイクロアンペア=1ボルト)
限り、その同電位性は変わらない。しかし、抵抗には、
スパークを流れる最大電流を制限する働きがあるので、
スパークで消散する最大電力を制限でき、それによって
装置及びスパークが「着地」するいずれの部分も保護す
ることができる。
【0028】所望の結果が得られるものであれば、他の
構造でも可能であることは理解されるであろう。また、
新規なイオン発生分散形抵抗コロナ装置が荷電表面に電
荷を与える機能に関して説明されているが、本装置は電
子写真装置全体の帯電機能に応用することができること
も理解されたい。本発明は、帯電、転写、剥離及びクリ
ーニング、及び電荷中和を含む電子写真の標準的機能と
共に、縁部または文書間消去及び注釈等のあまり標準的
でない機能にも利用できる。本発明はまた、イオンの発
生が望まれる粒子線写真や他の複写及び印刷技術におけ
るイオン発生にも適用できる。効率的及び均一なイオン
発生は、酸化及び高分子化のために高分子産業に、また
化学反応物としてイオンの発生が望まれる一般化学の分
野にも用いられる。本発明の精神の範囲内にある限り、
そのような変更は全て本発明に含まれる。
構造でも可能であることは理解されるであろう。また、
新規なイオン発生分散形抵抗コロナ装置が荷電表面に電
荷を与える機能に関して説明されているが、本装置は電
子写真装置全体の帯電機能に応用することができること
も理解されたい。本発明は、帯電、転写、剥離及びクリ
ーニング、及び電荷中和を含む電子写真の標準的機能と
共に、縁部または文書間消去及び注釈等のあまり標準的
でない機能にも利用できる。本発明はまた、イオンの発
生が望まれる粒子線写真や他の複写及び印刷技術におけ
るイオン発生にも適用できる。効率的及び均一なイオン
発生は、酸化及び高分子化のために高分子産業に、また
化学反応物としてイオンの発生が望まれる一般化学の分
野にも用いられる。本発明の精神の範囲内にある限り、
そのような変更は全て本発明に含まれる。
【図1】 半スコロトロン装置の斜視図である。
【図2】 図1の装置の断面図である。
【図3】 ワイヤコロトロンと比較して図1の装置にお
ける電流と印加電圧との関係を示すグラフである。
ける電流と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図4】 電源を示す装置の断面図である。
【図5】 変更例の装置の断面図である。
【図6】 変更実施例の立面図である。
【図7】 別の実施例の断面図である。
【図8】 多重プラズマギャップを設けた実施例の断面
図である。
図である。
102 絶縁材料からなる基板 104,106 抵抗材料からなる第1層 108,110 絶縁材料からなる第2層 112,114 抵抗材料からなる第3層 116 プラズマギャップ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−196364(JP,A) 特開 平2−256077(JP,A) 特開 昭63−18371(JP,A) 米国特許4794254(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 H01T 19/00
Claims (9)
- 【請求項1】 a)絶縁基板と、 b)前記基板上に均一に付着させた抵抗材料からなる第
1層と、 c)前記第1層上に均一に付着させた絶縁材料からなる
第2層と、 d)前記第2層上に均一に付着させた前記第1層と同じ
抵抗材料からなる第3層とからなり、 前記各層は、基板まで達するプラズマギャップを形成す
る第1と第2の領域に分割されているイオン発生装置。 - 【請求項2】 絶縁基板は、互いに向き合った第1と第
2の側部を有し、前記第1と第2の側部は連結側部によ
って連結されており、プラズマギャップは前記連結側部
に沿って配置されている請求項1記載のイオン発生装
置。 - 【請求項3】 第1層と第2層と第3層は、それぞれ各
層を通って基板まで延びる複数のプラズマギャップを形
成する複数の領域に分割されたものである請求項1記載
のイオン発生装置。 - 【請求項4】 a)少なくとも第1領域は、複数の分離
した帯電セグメントに分割され、それぞれの帯電セグメ
ントはプラズマギャップに接し、隣接のセグメントから
電気的に絶縁されており、 b)プラズマギャップをはさんで第1と第2の領域間に
電位を与える手段を有し、前記複数の分離した帯電セグ
メントの範囲にプラズマギャップにイオンを発生できる
ように前記分離した帯電セグメントの各々の電位が個別
に制御可能になっており、各層は各帯電セグメント間に
均一の抵抗が得られる請求項1記載のイオン発生装置。 - 【請求項5】 a)絶縁基板と、 b)前記基板上に均一に付着させた抵抗材料からなる第
1層と、 c)前記第1層上に均一に付着させた絶縁材料からなる
第2層と、 d)前記第2層上に均一に付着させた前記第1層と同じ
抵抗材料からなる第3層とを備え、 前記各層は、基板まで達するプラズマギャップを形成す
る第1と第2の領域に分割されており、さらにe)電子
写真装置内でイオンを発生するために前記第1及び第3
層に電気的に接続された高圧電源を備えたことを特徴と
する電子写真装置においてイオンを発生するためのコロ
ナ発生器。 - 【請求項6】 絶縁基板は、互いに向き合った第1と第
2の側部を有し、前記第1と第2の側部は連結側部によ
って連結されており、プラズマギャップは前記連結側部
に沿って配置されている請求項5記載のコロナ発生器。 - 【請求項7】 第1層と第2層と第3層は、それぞれ各
層を通って基板まで延びる複数のプラズマギャップを形
成する複数の領域に分割されたものである請求項5記載
のコロナ発生器。 - 【請求項8】 a)少なくとも第1領域は、複数の分離
した帯電セグメントに分割され、それぞれの帯電セグメ
ントはプラズマギャップに接し、隣接のセグメントから
電気的に絶縁されており、 b)プラズマギャップをはさんで第1と第2の領域間に
電位を与える手段を有し、前記複数の分離した帯電セグ
メントの範囲にプラズマギャップにイオンを発生できる
ように前記分離した帯電セグメントの各々の電位が個別
に制御可能になっており、各層は各帯電セグメント間に
均一の抵抗が得られる請求項5記載のコロナ発生器。 - 【請求項9】 a)絶縁基板と、 b)前記基板上に均一に付着させた抵抗材料からなる第
1層と、 c)前記第1層上に均一に付着させた絶縁材料からなる
第2層と、 d)前記絶縁基板と同じ範囲の表面を備え、前記第2層
に埋め込まれている複数の平行電気ニブとからなり、 e)前記第1層と第2層及び前記平行電気ニブの各々を
通って前記基板まで延びる複数の穴を有するイオン発生
装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US617223 | 1990-11-23 | ||
US07/617,223 US5245502A (en) | 1990-11-23 | 1990-11-23 | Semi-conductor corona generator for production of ions to charge a substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04291375A JPH04291375A (ja) | 1992-10-15 |
JP3310311B2 true JP3310311B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=24472767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30084591A Expired - Fee Related JP3310311B2 (ja) | 1990-11-23 | 1991-11-15 | イオン発生装置およびそれを用いたコロナ発生器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5245502A (ja) |
JP (1) | JP3310311B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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JPH06149009A (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-27 | Fuji Xerox Co Ltd | コロナ放電装置 |
US5706162A (en) * | 1994-12-14 | 1998-01-06 | Xerox Corporation | Corona generating device |
US5563688A (en) * | 1994-12-14 | 1996-10-08 | Xerox Corporation | Charging device for charging in one of a plurality of predefined image areas on a surface of an imaging member |
US5887233A (en) * | 1996-07-19 | 1999-03-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Photographic developing apparatus and electrifying apparatus |
US6444960B1 (en) | 2002-01-11 | 2002-09-03 | Xerox Corporation | Heading element for charging devices |
JP5605754B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2014-10-15 | 富士ゼロックス株式会社 | 帯電装置及び画像形成装置 |
US9099861B2 (en) * | 2013-05-23 | 2015-08-04 | Inpaq Technology Co., Ltd. | Over-voltage protection device and method for preparing the same |
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JPS56164359A (en) * | 1980-05-22 | 1981-12-17 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Ion current control device |
JPS6263953A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-20 | Ricoh Co Ltd | 固体放電装置 |
US4783716A (en) * | 1986-01-30 | 1988-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Charging or discharging device |
US4794254A (en) * | 1987-05-28 | 1988-12-27 | Xerox Corporation | Distributed resistance corona charging device |
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