JPH01276160A - コロナイオン発生装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、プリンタや複写機等のコロナイオンを用い
た静電記録に用いるコロナイオン発生装置に係り、特に
コロナイオンを低電圧で効率よく発生させ、かつこのコ
ロナイオンの発生を低い電圧で制御可能にする新規なコ
ロナイオン発生装置を提供することにある。

（従来の技術） 従来コロナイオンを用いた静電記録方法には、電子写真
法とコロナイオン流を制御して静電潜像を得る方法があ
る。電子写真法は感光体上にコロナイオンにより一様に
帯電し、光照射して静電潜像を得、その静電潜像電荷と
逆極性の電荷を有する着色粒子（トナー）で現像して可
視化するものである。ここで用いるコロナイオン発生装
置は６０ミクロン程度の細いワイアとそれを囲む１０＋
ｍ程度離れた電極から構成され、その電極の一部を開口
して使用する。このときワイアに印加する電圧は５に■
程度の高い電圧が必要である。また−様にワイア周辺に
発生したコロナイオンのうち開口部から出てくるイオン
のみを使用するため効率が悪く、無駄なオゾン等が大量
に発生する欠点を有する。

一方コロナイオン流を制御して静電潜像を得る方法では
、前記コロナチャージャーと開口部に設けた記録ドツト
対応の貫通したイオン流通過孔を有する制御電極から構
成される。この制御電極に印加された信号電圧でコロナ
イオン流を制御し、誘電体または静電記録紙に静電潜像
を形成するものである。この場合もコロナイオン発生装
置は高電圧を必要としかつ大量のオゾン等を発生し、か
つ記録画点が小さいことからコロナイオンの利用効率は
さらに劣化し十分なコロナイオン密度が得られず、記録
速度に限界があった。これらの欠点を除去するためコロ
ナ発生用に低電圧を使用できるようにし、かつ開口部方
向のみにコロナイオンを発生させる固体化した新しいコ
ロナイオン発生装置の提案（特開昭６１−１８４５６２
号公報、特開昭６１−２８６８６３号公報）がある。ま
た同様の考えに基づいた装置の試作発表（第３回ノンイ
ンパクトプリンティング技術シンポジウム論文集Ｓ　６
１．７．２４）がある。この基本的原理は前記コロナイ
オン発生装置のワイアと周辺電極とを極端に近づけるこ
とで電界強度を高めることを基本的者えとしている。

そのためワイアに相等する電極と周辺電極を絶縁体間に
配置し同一基板上に固体化して作製し、低電圧でコロナ
イオン発生に必要な強電界を得られるようにしたもので
ある。いづれの提案も交流を加えて正負のコロナイオン
を発生させ電極局部のみに同一イオンのみが充満するこ
とを防ぎ、かつ制御電極で一方の極性のコロナイオンの
みを使用するようにしたものである。第４図（ａ）は特
開昭６１−１８４５６２号公報の装置であり、絶縁体基
板（５１）の両面に電極（５２）　（５３）が設けられ
、電極（５３）には電界を強くしコロナイオンを発生さ
せる溝または穴（５４）が存在する。この電極（５２）
　（５３）の間に従来のコロナイオン発生装置よりも低
い電圧のＡＣ電圧（５４）が加えられる。このとき狭い
間隙を有するコロナイオン発生電極中の溝または穴（５
４）部に高い電界が発生し、正負のコロナイオンが生ず
る。

このコロナイオンは電極（５３）に加えられた制御電圧
（５５）をオン、オフすることで制御され発生したコロ
ナイオンが効率よく加速電極（５６）に与えられた電圧
（５７）により加速され、感光体または誘電体（５８）
上に達し、帯電が行なわれる。第４図（ｂ）は特開昭６
１−２８６８６３号公報の装置であり誘電体層（５９）
とその内部に設けられた内部電極（６０）、　（６１）
の間にＡＣ電圧（５４）が加えられる。この内部電極の
表面に誘電体層（６２）を介して放電電極（６３）　。

（６４）が設けられ、その電極には加速と制御を兼ねた
電圧（６５）が印加される。この放電電極と内部電極間
の電界で生じた正負のコロナイオンが放電電極（６３）
、　（６４）部に交互に生じ、負のコロナイオンのみが
加速電圧（６５）に加速され、感光体または誘電体（６
６）上に達する。以上の方式はそれぞれ構造は異なるが
基本動作は同じである。このコロナイオン発生装置の欠
点は、コロナイオン発生用ＡＣ電源電圧が従来の方式の
数分の１程度に低下するにもかかわらずコロナイオンの
発生をオン、オフする制御電圧としては静電潜像を形成
する表面電位（感光体では６００Ｖ）以上の高い電圧が
必要なことである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の電子写真またはコロナイオンを用いた静電記録に
用いられてきたコロナイオン発生装置は５ＫＶ以上の高
い電圧を必要とした。最近より低い２にＶ程度の電圧で
コロナイオンを発生させる固体化したコロナイオン装置
が提案され、かつ開発されてきたが、そのコロナイオン
を制御する電圧は数百Ｖ必要である。そのためコロナイ
オンを制御してドツト形成し静電記録を行なうが、また
は１ラインごとに表面電位を制御したりレーザープリン
タ記録方法ではその駆動回路に高耐圧のＩＣが必要であ
った。そのためこのようなドツトで静電記録する方法の
普及を妨げており、がっまたレーザープリンターのライ
ンごとの帯電制御を行なう方式は全く考えられていない
のが現状である。本発明は以上の欠点を除き、低い制御
電圧でコロナイオンを制御することを可能にした新規な
コロナイオン発生装置を提供することを目的としている
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明はコロナイオン発生用の電極近傍の電界強度を制
御することでコロナイオンの発生を制御できることに着
目し、従来のように発生したコロナイオンを制御するの
ではなく、直接コロナイオン発生用の電極近傍の電界を
制御することでコロナイオンの発生自身を制御するコロ
ナイオン発生装置を提供したものである。その構成は誘
電体の同一面上に設けられた一対のコロナイオン発生電
極と、その誘電体の背面に設けられコロナイオン発生電
極間の電界を制御する制御電極からなり、固体化したコ
ロナイオン発生装置である。また必要に応じコロナイオ
ン発生電極側の別の加速電極を設けである。一対の電極
で構成されたコロナイオン発生電極間にはコロナイオン
用ＤＣまたはＡＣ電圧を加え、かつ制御電極には信号に
応じた制御電圧を、また加速電極には一定の加速電圧を
加える。

（作　用） 本発明によるコロナイオン発生装置を用いることで、コ
ロナイオンの発生を効率よく行なえ、がつ低い制御電圧
でコロナイオンの制御をすることができる。

（実施例） つぎに図面を用い本発明の詳細な説明する。第１図は本
発明によるコロナイオン発生装置の断面模式図である。

誘電体板もしくは絶縁体板ωの一方の同一面に一対のコ
ロナイオン発生用電極■。

■がギャップ（イ）を隔てて設置しである。キャノン等
の特許と異なり誘電体板の同一面上にコロナイオン発生
用電極を設けることはコロナイオンの発生源である空気
中に画電極が存在し強電界を発生できるため効率よくイ
オンを発生することができる。そのギャップ部の誘電体
の背面には制御電極０が設置しである。またこのコロナ
イオン発生用電極■、■と同一の側に一定の距離を隔て
て加速電極０を設ける。この加速電極０にはスリット状
または記録ドツトに対応する貫通孔■があり、発生した
コロナイオンを自由に加速電圧に応じて通過できるよう
にしである。ここを通過したコロナイオンは静電潜像を
形成するために感光体または誘電体（８）上に達しそれ
ぞれのプロセスを経て静電潜像を形成する。コロナイオ
ン発生用電極■、（３）にはＡＣまたはＤＣの電圧が印
加される。ＡＣ電圧の印加はＤＣ電圧と異なり一極性の
コロナイオンのみではなく両極性のコロナイオンを発生
させるため、記録に使用されなかった無駄なイオンを消
去し発生イオンによる空間電荷を防止し効率的イオンを
発生させ、かつ余分なオゾン等の発生による電極の労化
を防止する。゛このコロナイオン発生用の一方の電極■
はアースポテンシャルがまたはバイアス電圧■）が印加
される。この例では負コロナイオンを発生させているた
めバイアス電圧■）は負電圧である。−力制御電極■に
はコロナイオン制御電圧（１０）と、誘電体板■の厚さ
およびコロナイオン発生電極間ギャップ（イ）で決まる
最適バイアス電圧（１１）が印加される。さらに加速電
極（Ｑには加速電圧（１２）が印加されている。但し、
この加速電極■は感光体上に一様に帯電を行なう場合に
は必要としない。

つぎに第２図を用い制御電極■に加えられた制御電圧（
１０）により生ずるコロナイオン発生原理の概要につい
て説明する０図は負コロナイオンを発生させるためのコ
ロナイオン発生電極■に負の電圧が加わった場合の等電
位面（１３）の概念図である。

このときコロナイオン発生電極■がアースポテンシャル
の場合について説明する。第１図（ａ）では制御電極０
に負の電位が加えられている。すると負電圧の等電位面
は制御電極■側に移動し、コロナイオン発生電極■近傍
の電界強度が著しく増加し、電極■近辺から負極性のコ
ロナイオンが生ずる。この負極性のコロナイオンは加速
電極に加えられた電圧により静電記録媒体方向に移動す
る。

このときに生じた負極性コロナイオンを効率よく加速電
極方向に移動させるためには、加速電極配置と印加電圧
を最適化する必要がある。つぎに制御電極■に、より小
さい負の電圧を加えコロナイオン発生を停止する場合の
等電位面の概要を第２図（ｂ）を用い説明する。　この
ときに制御電極■とコロナイオン発生電極■との電位差
は小さくなり。

負の高電圧が加えられているコロナイオン発生電極■近
傍の電界は弱まり、コロナイオンの発生は停止する。

次に概算計算により制８１電極■に必要な制御電圧を導
出する。計算ではコロナイオン発生電極間電界と同等の
電界が制御電極■とコロナイオン発生電極■との間に発
生させることでコロナイオン発生電極間電界に影響を与
えることが可能なものとした概算計算である。たとえば
コロナイオン発生電極間距離（Ｌ）を記録ドツトの大き
さに対応した１００ミクロンとし電極厚（ａ）を１００
ミクロンとするとこの両電極間にコロナイオンを発生さ
せる臨界電圧（Ｅｏ）は次式で与えられる。

このコロナイオン発生電極間にｖａなる電圧を加えたと
きの電極近傍の電界（Ｅ）を次式で近似する。

−Ｌ Ｅｏ　＝−一７−一 １００Ｘ　１０−’ ＝　ｖ″　×　　（１００×１Ｏ−４）２＝■。Ｘ　１
０”　＞　１２６　（ＫＶ／ｃｍ）するとコロナイオン
発生電極間には１，２６ＫＶを印加することでコロナイ
オンが発生する。一方力誘電体板■の厚さ（ｄ）を１０
ミクロンとすると制御電極■とコロナ発生電極０間に加
えられた電圧（ＶＳ）により、コロナ発生電極に生ずる
電界（ＥＳ）を近似的に次式で与えられる。

弁Ｖ、　Ｘ　１０３ それ故ここでの電界は同一印加電圧に対しコロナイオン
発生電極間にほぼ１０倍となり、逆にｍの印加電圧でコ
ロナイオン発生電極近傍の電界を変動させることが可能
となる。たとえばコロナイオン発生電極間電圧が１．２
６ＫＶのとき制御電圧としては１２６ｖ程度の電圧を印
加することでコロナイオン発生を制御し得る。これは従
来のように発生したコロナイオンを制御する場合の数分
の１の値でよいことを示している。実際の本発明による
コロナイオン発生装置の製作は、セラミックス等の厚い
基板上に積層して構成されるものである。

つぎに本発明を用いて静電記録を行なうマルチヘッドに
ついて第３図を用いて説明する。セラミックス基板（３
１：点線）上に各記録ドツトの画点密度に対応した制御
電極列（３２）がスパッタ等の薄膜形成技術により構成
される。その上に絶縁体薄膜（３３）が設けられ、さら
にその上に制御電極列に直交した２本のコロナイオン発
生電極（３４）が設けられる。この一対のコロナイオン
発生電極の間隙（３５）に位置し、かつ制御電極に対応
した位置に貫通するイオン通過孔を有する加速電極（３
６）が設けられる。その加速電極に対向して静電記録紙
（３７）とその背面に導電ローラー（３８）が設置され
る。各電極に印加する電圧配置は第１図に示す通りであ
り、制御電極（３２）には各記録画点に応じた制御信号
が与えられ、その信号に応じ各画点ごとにコロナイオン
が発生し、加速電極（３６）を通過したコロナイオンが
静電記録紙（３７）上に静電潜像を形成することになる
。この静電潜像は現像器によりトナーにて可視化され定
着されて固定した画像が形成できる。

これらの例で示したコロナイオン発生装置は一つの電極
構成例を示したものであり、本発明の基本的者えである
コロナイオンの発生自身を、コロナイオン発生電極近傍
の電界を低い電圧で制御して行なう方式は全て本発明に
含まれるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば低い制御電圧でコロナイ
オンの発生を効率よくかつコントロールできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコロナイオン発生電極の模式断面
図、第２図はコロナ発生時の制御電極による等電位面変
動を示す図、第３図は本発明によるコロナイオン発生装
置をマルチにならべたマルチヘッドによる静電記録装置
例を示す図、第４図は従来の低電圧駆動のコロナイオン
発生装置の断面模式図である。 １・・・絶縁体板　　　　２，３・・・コロナイオン発
生電極５・・・制御電極　　　　　　６・・・加速電極
７・・・コロナイオン通過孔　３７・・・静電記録紙代
理人　弁理士　　則　近　憲　倍 周　　松山光之 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一誘電体面の同一面上に対向する第１と第２の
   コロナイオン発生用の電極と、誘電体の背面に第３の電
   極を有し、第１と第２の電極にコロナイオン発生用の電
   圧を印加する第１の電源と、第３の電極にコロナイオン
   発生を制御する電圧を印加する第２の電源とを備えたこ
   とを特徴とするコロナイオン発生装置。
2. （２）第１と第２の電極はライン状に対向し、第３の電
   極は第２の電極に交差するように配置された複数の電極
   から構成することを特徴とする請求項１記載のコロナイ
   オン発生装置。
3. （３）第１と第２の電極側に貫通する複数の電極からな
   る加速電極を有することを特徴とする請求項２記載のコ
   ロナイオン発生装置。