JPH03194563A - イオン流記録装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、静電潜像を形成するイオンを使用し記録を行
うイオン流記録装置に関する。

（従来の技術） 静電プリンターで静電潜像を形成するコロナイオンの源
として使用するイオンを発生する従来の装置として、コ
ロナ帯電器または固体イオン発生基板、および記録ドツ
トに対応する複数のスリットが設けられたイオン電流制
御電極から成るものがある。このイオン発生装置では、
記録媒体に向って流れるイオン電流の流れが、イオン電
流制御電極に印加される高電圧を制御することにより可
能にされ、または不能にされる。特に、固体イオン発生
基板の場合高速記録に適する高密度イオンを発生するこ
とが可能になっている。

この種のイオン発生装置は米国特許第４１５５０９３号
に開示されており、これを第１図に概略的を示す。

第１図に示すとおり、絶縁基板１０１の上および下にそ
れぞれ電極１０２および１０３が設けられており、その
内電極１０３にはコロナイオンを一層容易に発生するこ
とができるように電界集中を増大させる切り口または穴
１０４がある。これら電極１０２と１０３との間に交流
電圧１０５が印加され、切り口または穴１０４に強い交
流電界が発生し、これにより高密度の正および負のイオ
ンが発生するようになる。これら発生イオンの内、負に
帯電したものだけが、電極１０３に印加される制御電圧
１０Ｂによりイオン電流として加速電極１０７に向って
選択的に流される。これらイオン電流は加速電極１０７
に印加される電圧１０８により加速され、静電潜像を形
成する絶縁媒体１０９に到達するようになる。

いわゆるイオン記録ヘッドは必要な画素はど多数の上述
の形式のイオン発生装置の集合体である。

このようなイオン記録ヘッドには以下のような欠点があ
ることがわかっている。第１に、正および負の両コロナ
イオンともイオン発生用電極により不断に発生されるの
で、絶縁基板の平均寿命が短くなり、同時にコロナイオ
ンの漏出につれてオゾン臭が発生する。第２に、制御電
極に印加する制御電圧は４００Ｖを超す高電圧である必
要がある。その結果、このような高電圧を制御する制御
ＩＣが非常に高密度を実現することができないほどの大
きな実装面積を占有することが不可避であるため、難に
なっている。

制御電圧を下げる方法として、特開昭６１−２５５８７
０号公報で行われた提案があるが、これでは制御電圧が
コロナイオンを通過させるスリットに垂直な方向に印加
される。この提案によれば、制御電圧を約３０Ｖという
低い電圧にまで下げることが可能である。しかしながら
、ストリットに垂直な電界を発生する電極を別に設ける
必要があるから、構造が一層複雑になる。これは実装面
積の点で制限を生じ、そのため像の解像度および組入れ
ることができる画素の数に関しての制限を生ずる。

従来のイオン発生装置に関するこれらの問題の他に、イ
オン発生装置に関連する一般的問題がある。すなわち、
イオン発生装置でのイオンの発生は、装置の環境条件が
変化するにつれて、コロナイオン発生に対する臨界電圧
およびコロナイオン電流の量が変化し、コロナイオンの
発生が不均等になるので、装置の環境条件の影響を受け
る。コロナイオンの発生に影響する環境条件の内、温度
はコロナイオン発生の臨界電圧に影響するが、気圧はコ
ロナイオン電流の量および臨界電圧に影響する。また、
高湿状態で生ずるイオン発生電極への蒸気の凝縮により
コロナイオンの発生が全く阻止されることがある。

更に詳細に述べれば、環境条件がイオン発生装置による
コロナイオン発生に及ぼす影響は以下のように解析する
ことができる。

装置内の、絶縁体上に設けられた１対の平行電極を１対
の平行線で近似すると、コロナイオン発生に対する臨界
電圧は、 Ｖ　−３０ｍδ（１千暑）ａ・ｆｆｎ　（２）０．３０
１ ａ （ＫＶ）　　（１） δ−１副Ｌ」 ２７３＋　Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
で与えられる。ここで２ａは電極の厚さ（ａｍ　）に等
しく、Ｌは電極間の距離（ｃｍ　）であり、Ｐは気圧（
ＣＩＩＩＨｇ）であり、Ｔは温度（”Ｃ）であり、ｍは
電極表面の清浄さによる係数であって表面がきれいなと
き１に等しい（Ｒ，Ｍ、５ｈａｆ’ｆｅｒ著「電子写真
」、ｐ、２３５．Ｆｏｃａｌ　Ｐｒｅｓｓ、Ｌｏｎｄｏ
ｎ、１９８０を参照）。これらの式（１）および（２）
によれば、Ｌ−１００ミクロンおよびａ−１０ミクロン
の装置に対し、臨界電圧ＶＴは２５℃、７８ｃ＋ｎＨｇ
でほぼ６５０Ｖである。

臨界電圧が温度によって変化することを第２図に示す。

第２図かられかるとおり、０℃における臨界電圧は２５
℃におけるものより約６ｏＶ高い。事実、所定量のイオ
ン電流に対し、制御電圧は０℃において２５℃における
よりもほぼ６ｏｖ高くなければならない。

臨界電圧が気圧によって変化することを第３図に示す。

第３図かられかるとおり、７１ｃｍ　Ｈｇ（９５０ｍｂ
）における臨界電圧は７８ｃｍ　Ｈｇ（１０１３ｍｂ）
におけるものより約４０Ｖ低い。事実、所定量のイオン
電流に対し、制御電圧は７１ｃｍＨｇにおいて７６ｃｍ
Ｈｇにおけるよりも約４０Ｖ低くなければならない。更
に、コロナイオンの移動度が気圧に逆比例するので、イ
オン電流の量がわずかに変化し、したがって−点鎖線で
示すように第３図の曲線かられずかにずれる。

このように、コロナイオン発生の臨界電圧は温度および
気圧により大きく影響されるが、コロナイオン電流の瓜
も気圧によりわずかな程度影響を受ける。これら環境条
件は装置の特定の動作中は通常甚だしくは変化しないの
で、動作が一旦順調に開始されれば、かなり安定な動作
を期待することができることに注意すべきである。

他方、イオン発生電極上に高湿状態で蒸気の凝縮が発生
すると、コロナイオンの発生が全く阻止される。この状
態では、制御電圧を約９００Ｖまで増大させると空気に
よる絶縁が失われ、第４図に示すように火花放電が発生
し、これにより電極の破壊が生ずる。

固体化イオン発生基板を使用するイオン発生装置では、
電極への蒸気凝縮を除去する抵抗加熱素子を設けること
ができる。代りに、特開昭６３−１８３７２号公報に開
示されているように、動作前に臨界電圧より低い高周波
電圧を電極間に印加し、絶縁体の誘導損失により絶縁体
を通して電極を温めることができる。

上記公報に記されている装置を第５図に図式的に示す。

この装置では、高周波電圧を誘導体１１０の上にある放
電電極１１１と誘導体１１０に埋込まれている誘導電極
１１２との間に、コロナイオンを発生するため電圧制御
器１１４で制御される電圧源１１３により印加し、発生
した正および負のコロナイオンの一方をコロナイオンと
してバイアス電圧１１４により選択し、記録媒体１１Ｂ
を帯電させる。

他に、温度検出器１１９により検出された電極１１１お
よび１１２の温度に従って加熱器電源１１８を制御する
ことにより電極１１１および１１２を一定温度に保つた
めに加熱器１１７が誘導体１１０の上に設けられている
。これらの特徴により、電極１１１および１１２の温度
が第６図に示すように一定に制御される。

一方で、第７図に示すように、臨界電圧Ｖ、より小さい
高周波電圧ＶＡを所定の期間、電極１１１と１１２との
間に印加して絶縁体の誘導損失を利用する誘導体１１０
からの熱発生による加熱器１１７の加熱を加速するよう
にする。このようにして、装置の温度を環境温度より高
くしておくことにより、電極１１１および１１２への蒸
気の凝縮を除去してから、臨界電圧Ｖ　よりＶ。たけ大
きい制御電圧■　を印加する。これら高周波電圧ＶＡお
よび制御電圧Ｖ　はバイアス電圧Ｖｅだけバイアスされ
ている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の固体イオンヘッドを用いた記録装置では、イオン
発生電極に加える制御用信号電圧が、静電潜像の表面電
位と同程度の高電圧（４００〜５００Ｖ以上）が必要で
、そのためイオン制御用の駆動電圧が高く、駆動用ＩＣ
には実装面積の大きい高耐圧ＩＣが必要となり、高密度
実装を必要とする高精細ヘッドの製作には適さなかった
。また、固体イオンヘッドの制御は、オン・オフの２値
記録しか出来なかった。

一方、駆動電圧が低くでき、かつ多値記録の出来る従来
のイオンヘッドは、その構造が複雑で、高精細ヘッドに
は適さない。

さらに、従来の固体イオン発生器ではイオン発生電極の
表面状態の影響でイオンの臨界電圧が変動し各画点毎に
−様なかつ安定した静電潜像を形成することが困難であ
った。

この発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、
その目的とするところは記録ヘッドの高精細化が可能で
多値記録のできるイオン流記録装置を提供することにあ
る。

この発明の他の目的とするところは、−様な安定した静
電潜像が形成できる固体イオンヘッドを用いたイオン流
記録装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するために、イオンを発
生させる空間と発生したイオンを蓄積し制御する空間と
を分離し、イオン発生器に印加するイオン発生用ＡＣ高
圧電源からの電界がイオン流の制御に影響を及ぼさない
ようにしたものである。

この２つの空間の分離は、イオン発生器とイオン流の制
御電極対をイオン発生器のイオン発生電極間隔以上に離
すこと、もしくはイオン発生領域をオン発生電極と同電
位の電極で囲うことで実現する。イオンを制御する空間
に蓄積されたイオンで生ずる空間電荷を低電圧で制御し
、イオン流をイオン・オフする。オンの状態では、記録
媒体方向に蓄積したイオンを移動させる電圧を制御電極
に印加する。オフの状態では、制御電極にイオン流に対
する逆バイアス電圧を加え、蓄積したイオンをイオン発
生電極と制御電極との間に留まらせる。

この様にして、静電潜像を得る。この原理は、真空中の
電子を空気中のイオンに置き換えた三極真空管と同様の
原理である。

（作　　用） 発生したイオンを蓄積し制御する空間を新たに設け、こ
の蓄積したイオンで生ずる空間電荷を低電圧で制御し、
イオンとは逆極性に一様帯電させた誘電性記録媒体の表
面電位を利用してイオン流の加速を行なっている。この
ようにすることで記録媒体とイオン流ヘッド間の印加電
圧を低くし、駆動回路の低電圧化を達成した。この様に
実装面積の小さい駆動１ｃを用いることでヘッドのＩＣ
化を容易にし、記録ヘッドの高精細化を可能とした。

（実施例） まず第８図および第９図にイオン発生装置の例を示す。

この例では、その各々が信号電極３の一つと対を成す複
数の端子を有し、コロナイオン発生電極２と信号電極対
３との間に隙間４を隔てて、記録媒体１５に面する絶縁
基板１の一方の側に設けられたコロナイオン発生ｍＩＭ
２を備えたイオン記録ヘッド１６が設けられている。

その他に、第９図に示すように、コロナイオン発生電極
２の一つの端子２ａはコロナイオン検出電極１７と対を
成している。

各信号電極３は、以下に詳細に説明する信号電極３の駆
動ＩＣＩＩを異常放電および他の原因による過剰電流か
ら保護するため、ポリイミドやマイラ（商品名）のよう
な材料から作られた絶縁性樹脂５で覆われている。

絶縁基板１の他方の側には、電界形成電極６が設けられ
ており、これは接地されている。

コロナイオン発生電極２に、ＡＣ電圧源７からの交流電
圧、および交流電圧のピーク値をコロナイオン発生の臨
界電圧のレベルの近くにまで上昇させるＤＣ電圧源８か
らの直流バイアス電圧を印加する。　コロナイオン検出
電極１７に、一定直流電圧を印加し、コロナイオン検出
電極１７とコロナイオン検出電極１７と対を成すコロナ
イオン発生電極２の一つの端子２ａとの間にコロナイオ
ンが不断に発生するようにする。

ＤＣ電圧源８はコロナイオン検出電極１７からの電流を
検出するコロナイオン電流検出器９からの信号により制
御されるので、直流バイアス電圧を調節してコロナイオ
ンの発生を安定化することができる。

信号電極３に、外部から供給されるパルス信号１０に応
じて駆動ＩＣＩＩから信号電圧が印加される。

信号電圧の振幅は通常コロナイオン検出電極１７に印加
される一定直流電圧の振幅に等しい。

駆動ＩＣＩＩは直列映像信号電圧の形で与えられる外部
から供給されるパルス信号ＩＯを並列映像信号の形の信
号電圧に変換する。この変換された映像信号はクロック
信号により与えられるタイミングで信号電極３に印加さ
れる。

駆動１ｃＩＩはまたコロナイオン電流検出器９からの信
号により制御され、発生するコロナイオン電流の量を信
号電圧の振幅を変えることにより一定にするようにする
。

ＤＣ電圧源８からの適切な直流バイアス電圧を印加して
ＡＣ電圧源７からの交流電圧のピーク値を臨界電圧レベ
ルにまで上げ、駆動１ｃＩＩから信号電圧を印加すると
、コロナイオン電流１２がコロナイオン発生電極２ａと
信号電極３との間に発生し、これが次に、適切な発生電
圧が印加される加速電極１３の貫通穴１４を通り、発生
したコロナイオン電流１２が記録媒体１５に到達して記
録媒体１５に静電潜像を形成するようにする。

更に詳細に述べると、この例では、タングステンから作
られた厚さ８ミクロンのコロナイオン発生電極２および
タングステンから作られた厚さ８ミクロンの信号電極３
がポリイミドから作られた厚さ１００ミクロンの絶縁基
板１の上にコロナイオン発生電極２の各端子と信号電極
対３との間に１００ミクロンの隙間を隔てて設置されて
いる。コロナイオン発生電極２の各端子の他に各信号電
極３の各端子も８０ミクロンの幅を有しており、コロナ
イオン発生電極２の端子の他に信号電極３の端子も１０
０　ミクロンの間隔で配置されている。各信号電極３は
ポリウレタンから成る厚さ１０ミクロンの絶縁性樹脂５
で覆われている。絶縁基板１の他方の側にある電界形成
電極６は厚さが８ミクロンで、タングステンから作られ
ている。第１０図に示すように、このイオン記録ヘッド
１６は厚さ１龍のセラミック基板１９に装着されており
、このセラミック基板１９の他の側には必要に応じて加
熱器２ｏが取付けられる。強いセラミック基板１９の使
用により装置の取扱いが一層容易になる。

加速電極１３はイオン記録ヘッド１６がら１１ｍ離れて
設置されており、信号電極３の数はど多数の穴１４を備
えており、その各式の直径は８０ミクロンである。記録
媒体１５は、導電体を覆う厚さ１０ミクロンの絶縁性樹
脂層を備えており、加速電極１３がら０．２ｍｍ更に離
れて設置されている。

加速電極１３には１５０Ｖの直流電圧が絶えず印加され
ているが、コロナイオン発生電極２には周波数５０ｋＨ
ｚで、コロナイオン発生の臨界電圧の半分より大きく臨
界電圧自身より小さい４００　Ｖの振幅の交流電圧が、
可変制御直流バイアス電圧と共に印加されている。

第１１図を参照して、コロナイオン発生電極２に印加さ
れる交流電圧および直流バイアス電圧、および信号電極
３に印加される信号電圧の効果について説明することに
する。

コロナイオン発生電極２にはＶＡとして示した振幅の交
流電圧２１および振幅ｖＴ−ｖＡの直流バイアス電圧が
印加されて交流電圧２１のピーク値がコロナイオン発生
の臨界電圧のレベルになるようにされる。

上に述べたとおり、交流電圧２１の振幅ＶＡはコロナイ
オン発生の臨界電圧ｖＴの半分より大きく臨界電圧ＶＴ
をそれ自身より小さい４００　Ｖであるから、コロナイ
オンの発生は負極性の信号電圧Ｖ８が信号電極３に印加
されるときに限り行われ、信号電圧Ｖ８が信号電極３に
印加されないときは、コロナイオンの発生は起らない。

換言すれば、信号電圧Ｖ８が信号電極３に印加されない
ときは、コロナイオン発生電極２の近傍の電界はコロナ
イオン発生を生ずるのに充分な程強くないが。信号電圧
Ｖｓが信号電極３に印加されると、コロナイオン発生電
極２と信号電極３との間の電界が、臨界電圧Ｖ　より大
きい電圧ｖＴ＋ｖｓがそこに印丁 加されるにつれて、コロナイオンを発生させるのに充分
な強さになる。

このように、印加電圧が第１１図に２２として示す臨界
電圧ＶＴを超すと、正極性のコロナイオンが第１２図（
Ａ）に示すように発生する。

このようにして発生したコロナイオンの大部分はコロナ
イオン電流１２として加速電極１３に向って移動するが
、第１２図（Ｂ）に示すように、発生したコロナイオン
の幾分かは絶縁基板１をコロナイオン発生電極２に印加
される合計電圧のレベルにまで帯電させて記録媒体１５
に向って移動するコロナイオン電流１２の加速を補助す
るように使用され、発生したコロナイオンの更に小部分
は絶縁性樹脂５を帯電させるのに使用される。コロナイ
オン発生電極２と信号電極３との間の電圧差が臨界電圧
ＶＴより下に下がるとコロナイオンの発生は停止する。

次に、コロナイオン発生電極２の電圧レベルが第１１図
に２３として示した０レベルより下に下がると、絶縁基
板１とコロナイオン発生電極２との間の電圧差が臨界電
圧ｖ１より大きくなるので、第１２図（Ｃ）に示すよう
に、負極性のコロナイオンの発生が始まる。これら負極
性のコロナイオンは、イオン記録ヘッド１６が第１２図
（Ｄ）に示すようなその初期状態を回復するまで絶縁基
板１および絶縁性樹脂５を帯電する正極性のコロナイオ
ンを完全に中和する。これにより交流電圧２１の１サイ
クルが完了する。負極性のコロナイオンはまたイオン記
録ヘッドＩ６の周りの正極性の余剰コロナイオンをも完
全に中和して記録媒体１５の上の映像の不必要な広がり
の他にコロナイオンの周囲への漏洩をも防止するように
する。

信号電圧ｖ８が停止すると、コロナイオン発生電極２と
信号電極３との間の電圧差が臨界電圧ＶＴより下に下が
り、コロナイオンの発生も停止する。

このような様式で、信号電圧■８が印加されるが、コロ
ナイオンはコロナイオン発生電極２に印加される交流電
圧により多数回発生されるので、−様な静電潜像を記録
媒体１５の上に得ることができる。

コロナイオン発生電極２に印加されるべき直流バイアス
電圧は、コロナイオンが正しく発生するためには、ｖ　
　−Ｖ　　−Ｖｓより大きく、ＶＴＡ ■Ａ以下でなければならない。直流バイアス電圧がＶＴ
　　ＶＡ−Ｖｓより小さいかまたは交流電圧２１の振幅
Ｖ　が臨界電圧ＶＴの半分より小さければ、コロナイオ
ンの発生は全く生じないが、直流バイアス電圧がｖＴ−
ＶＡより大きいかまたは交流電圧２１の振幅Ｖ　が臨界
電圧Ｖ、それ自身より大きければ、信号電圧Ｖ、の有無
に関係なくコロナイオンが発生する。

他方、第１３図に示すように、コロナイオン検出電極１
７に信号電圧と等しい一定の直流電圧２４が印加される
ので、コロナイオン検出電極１７と対を成すコロナイオ
ン発生電極２の一つの端子２ａは第１３図に２５で示す
交流電圧の各ピーク値でコロナイオンを発生しつづけ、
これがコロナイオン発生電極２に印加される。

上に既に述べたように、ＤＣ電圧源８はコロナイオン検
出電極１７からの電流を検出するコロナイオン電流検出
器９からの信号により制御されるので、直流バイアス電
圧はコロナイオンの発生を安定にするように調節するこ
とができ、駆動１ｃＩＩもコロナイオン電流検出器９か
らの信号により制御され、発生するコロナイオン電流の
量を装置の環境条件に関係なく一定になるようにする。

特に、コロナイオン発生の臨界電圧ＶＴおよびコロナイ
オン電流密度ｌはコロナ帯電器に対して与えられる次の
公式を使用して近似することができる（Ｒ，Ｍ、　５ｈ
ａｆｆｅｒｔ　ｒ電子写真Ｊ　、ｐ２３４．Ｐｏｃａｌ
Ｐｒａｓｓ、Ｌｏｎｄｏｎ、１９８０を参照）。

Ｖ　　−３１ａ　・（１＋　■７）　・Ｉ　ｎ　’−・
１００００．３０８ ａ （Ｖ）　　（３） 弓、１１Ｘ　１Ｏ−１２（Ａ／ｃ＋ｎ）　　（４）ここ
でａはコロナイオン発生電極２の厚さの半分で近似され
るコロナ帯電器のワイヤの半径であり、Ｒはコロナイオ
ン発生電極２と信号電極３または電界形成電極６との間
の距離により近似されるコロナ帯電器の遮蔽体の半径で
あり、Ｖｏはコロナイオン発生電極２に印加される実際
の電圧であり、μは空気中のコロナイオンの移動度で２
ＣＩＩ１２／Ｖ・ｓｅｅにほぼ等しい。これらの近似に
よって得られた臨界電圧ＶＴおよび電流密度■の値をそ
れぞれ第１５図および第１６図に描いである。

第１５図に矢印で示しであるように、この実施例の装置
について、臨界電圧ｖＴは約６５０ｖであるから、上述
のような４００ｖの交流電圧および２５０Ｖの直流バイ
アス電圧を使用することにより、３０Ｖの信号電圧を信
号電極３に印加すると、２．８×１０−’Ａ／（２）に
ほぼ等しい密度のコロナ電流が、第１６図に矢印で示し
たように、コロナイオン発生電極２を通って流れ、この
場合加速電極１３の穴１４を通過するコロナイオン電流
１２は８．７　Ｘｌ０−’／（至）２にほぼ等しい。

このことは記録媒体１５が１００μＳｅＣの信号パルス
幅のとき１５０Ｖまで帯電し、これにより解像度１００
　ミクロンの直線型イオン記録ヘッドを用いてＡ４の大
きさの紙に２００ページを超える印刷を行うことができ
ることを示している。信号パルス幅のこの１００μｓの
期間中に、交流電圧のピーク値がコロナイオン発生電極
２に約５回印加され、その間に放電の不整を平均化する
ことができるので、−様な静電潜像を記録媒体１５の上
に得ることができる。

また、コロナイオンがコロナイオン発生電極２から記録
媒体１５まで動くのに費される時間は約１０μｓｅｃで
あるから、コロナイオンは交流電圧の周期の半分で記録
媒体１５に到達する。

記録媒体１５に安定な静電潜像を形成するためには、発
生するコロナイオン電流の量を１０％の変動以内に制御
すべきである。発生するコロナイオン電流の量は信号電
圧に大略比例するから、このことはコロナイオン発生電
極２に印加される合計電圧６５０ｖを３Ｖ以内に制御す
る必要があること、すなわち、印加電圧の０．５％未満
の変動にする必要があることを意味している。

この目的で、コロナイオン電流検出器９において、コロ
ナイオン検出電極１７と対を成しているコロナイオン発
生電極２の一つの端子２ａから約２．８　Ｘｌ０−６Ａ
のコロナイオン電流が、１００にΩの抵抗器および時定
数が１００μＳｅＣの１Ｏ−９Ｆのコンデンサから成る
集積回路に印加されて０．２８Ｖの電圧を生じ、この電
圧の１／１０すなわち、０．０２８　Ｖの変動が検出さ
れ、これに基いて直流バイアス電圧が２５０ｖのその値
の周りに３Ｖの範囲内に制御される。

他方、発生するコロナイオン電流の口を同じ１０％の変
動内に制御することとは単に信号電圧の３０Ｖを３ｖの
範囲内に制御することにより達成することができる。

これら制御において、それに対するコロナ電流の量が更
に大きい一層大きなコロナイオン検出電極１７を使用す
ることにより一層良好な精度を達成することができる。

今度は第１６図を参照して、コロナイオン発生の臨界電
圧が装置の環境条件によって変化する場合について説明
することにする。

ここで、臨界電圧Ｖｒは点線２６で示すように変化する
。このような状況に対処するには、コロナイオン発生電
極２に印加すべき直流バイアス電圧を実線２７で示すよ
うにＯＶから徐々に増大して、コロナイオン発生電極２
に印加する交流電圧のビ−り値を２８で示すように臨界
電圧ＶＴより低いレベルから開始し、２９で示したよう
なコロナイオン発生が生ずる臨界電圧ＶＴより上のレベ
ルにまで徐々に増大させるようにする。

コロナイオン発生の始まりをコロナイオン検出電極１７
およびコロナイオン電流検出器９により監視し、この監
視に基いてＤＣ電圧源８を制御し、安定なコロナイオン
を発生する適切な直流バイアス電圧を発生する。

また、コロナイオン電流の量を、信号電圧Ｖｓに等しい
直流電圧が印加されるコロナイオン検出電極１７および
コロナイオン電流検出器９により監視し、駆動ＩＣＩＩ
を制御して適切な静電潜像を形成する適切な値の信号電
圧を発生する。

コロナイオン発生電極２に蒸気の凝縮が生ずる場合も同
じような仕方で処理することができる。

上の背景技術の説明で既に述べたように、コロナイオン
発生電極２に蒸気の凝縮が生ずると、通常の臨界電圧で
はコロナイオンが発生しない。その上、この実施例の装
置のような装置では、印加電圧を通常の臨界電圧より大
きくして行くと、約９００Ｖで空気による絶縁が失われ
て火花放電が発生し、このため今度は電極および駆動Ｉ
Ｃ１１の破壊が生ずる。

さて、この実施例では、コロナイオン発生電極２に印加
される直流バイアス電圧をＯＶから徐々に増大させて、
コロナイオン発生電極２に印加される交流電圧のピーク
値を臨界電圧の他に火花放電の電圧よりも少い４００　
Ｖというその初期値から徐々に増大させ、最初はコロナ
イオンの発生も火花放電も発生しないようにする。

しかしながら、この交流電圧により絶縁基板１に誘導損
失が現れるので、コロナイオン発生電極２の近傍の温度
が第１７図に示すように増大する。

その結果、コロナイオン発生電極２の上の凝縮蒸気が蒸
発し、この蒸発と共にコロナイオン発生の臨界電圧が第
１６図に破線３０で示したように蒸気の凝縮を起さずに
通常の値に近付く。コロナイオンの発生は交流電圧のピ
ーク値がＮ８１Ｂ図に３１で示したように臨界電圧より
大きくなると始まり、続いてコロナイオン発生が上述の
ようにコロナイオン発生電極２に印加する直流バイアス
電圧を制御することにより安定化され、コロナイオン電
流の量が上述のように信号電極３に印加する信号電圧を
制御することにより一定に制御される。

説明したとおり、この実施例によれば、安定なコロナイ
オンの発生はコロナイオン発生電極２に印加される直流
バイアス電圧を制御することにより達成することができ
、コロナイオン電流の量は信号電極３に印加される信号
電圧を制御することにより適切な量に維持することがで
きるが、これらの制御は共にコロナイオン検出電極１７
およびコロナイオン電流検出器９による監視に基いて行
われる。

したがって、この実施例では、余剰コロナイオンの発生
を防止することができ、これを用いることによって記録
媒体の平均寿命を延ばすことができ、簡単な構造を有し
、且つ低制御電圧で動作させることができて非常にコン
パクトな構成を実現することができる。、イオン発生装
置を提供することが可能である。

更に、従来のイオン発生装置では、記録媒体の表面電圧
レベルは、１５０　Ｖという高電圧が信号電圧として既
に使用されている装置における駆動ＩＣの高電圧に対す
る強さから約２５０ｖに制限されてきた。その結果、記
録媒体上の静電潜像を現像する現像剤が低電圧レベルで
現像することができる導電性１成分磁性トナーに限られ
ており、静電移転が不可能であるため像の移転が熱ロー
ラー移転に限られており、記録媒体は、高温に耐えるこ
とができ、表面強度が大きく、カラートナーが不可能な
、アルミニウムのような材料に限られてきた。

対照的に、この実施例の装置では、記録媒体の表面電圧
レベルが、装置が低信号電圧で動作するので、駆動ＩＣ
の高電圧に対する強さからの必要条件により制限される
ことがなく、非磁性絶縁トナーの使用、カラートナーの
使用、静電移転の他に、記録媒体に対して絶縁性樹脂層
の使用も可能になる。

その上、この実施例によれば、温度、気圧および湿度の
ような環境条件にかかわらず安定なコロナイオン発生お
よび一定コロナイオン電流を得ることができるイオン発
生装置を提供することも可能である。

静電潜像は代って負極性の高電圧をあらかじめ記録媒体
に一様に印加し、記録媒体上の負電圧を装置により発生
される正極性のコロナイオンにより相殺することにより
負の静電潜像を形成することにより形成することができ
ることに注目すべきである。

また、信号電極３および電界形成電極６の配置を上記の
実施例で交換することができる。

更に、装置は更に、従来のイオン発生装置にあるものの
ような、コロナイオン発生電極上の凝縮蒸気を蒸発させ
るためのイオン記録ヘッドを加熱する加熱器設備を設け
ることができ、これをコロナイオン検出電極およびコロ
ナイオン電流検出器を組込むことにより制御可能にする
ことができる。

上記の例は静電プリンターに使用する固体化イオン発生
基板を使用するコロナイオン発生器として説明してきた
が、コロナイオン発生電極および信号電極に加える電圧
をコロナイオン検出電極およびコロナイオン電流検出器
を用いて制御することに関する説明およびコロナイオン
発生電極上の凝縮蒸気を蒸発させるために直流バイアス
電圧を徐々に増大することに関する説明は、電子写真記
録装置用帯電器のようなイオン発生装置の他の用途に等
しく適用可能であることに更に注目すべきである。

このような用途の一例として、今度は第１８図を参照し
て説明することにする。

ここで、イオン発生装置は電子写真記録装置用帯電器と
して使用されている。

この例においては、コロナイオン発生電極４２およびコ
ロナイオン検出電極４３が記録媒体４９に面する絶縁基
板４１の一方の側に設けられている。

絶縁基板４１の他の側には、誘導電極４４および加熱器
４５が設けられている。

コロナイオン発生電極４２に、ＡＣ電圧源４７からの交
流電圧が印加される。ＡＣ電圧源４７はコロナイオン検
出電極４３からの電流を検出するイオン電流検出４６か
らの信号により制御され、交流電圧が以下に詳細に述べ
るように０から徐々に増大するようにする。

その他に、ＡＣ電圧源４７および誘導電極４４にはＤＣ
電圧源４８から直流バイアス電圧が印加され、交流電圧
のピーク値をコロナイオン発生の臨界電圧のレベルの近
くにまで上げる。また、この直流バイアス電圧の極性に
よりコロナイオン発生電極４２がら発生され記録媒体４
９に放射されるイオンの極性が決まる。

加熱器４５は加熱器電源５０により制御され、加熱器電
源５０はまたコロナイオン検出電極４３からの電流を検
出するイオン電流検出器４６からの信号により制御され
、コロナイオン発生電極４２を以下に記す方法で温める
ようにする。

一層詳細に述べれば、この例では、タングステンから作
られる厚さ２０ミクロンのコロナイオン発生電極４２お
よび厚さ８ミクロンの信号電極３がポリイミドから作ら
れた厚さ１０ミクロンの絶縁基板４１に装着されている
。記録媒体４９は基板がら１　ｍｍ離れて設置され、コ
ロナイオン発生電極４２に印加される交流電圧は１００
ｋＨｚであるが、ＡＣ電圧源４７および誘導電極４４に
印加される直流バイアス電圧は正極性の６００■である
。

第１９図に示すように、コロナイオン発生電極４２に印
加される振幅ＶＡの交流電圧５１は０がら徐々に増大す
るので、コロナイオンの発生は直流バイアス電圧ＶＢで
バイアスされる交流電圧５１のピーク値がコロナイオン
発生の臨界電圧ＶＴを超えると始まる。コロナイオン発
生電極４２の上に凝縮蒸気が存在しないときは、臨界電
圧Ｖ、は破線５２で示すようになるので、コロナイオン
の発生は第１９図に５３として示したピークで始まる。

その結果、コロナイオン電流がコロナイオン検出電極４
３で検出され、これに基いてＡＣ電圧源４７がイオン電
流検出器４Ｂにより制御されてコロナイオン検出電極４
３におけるコロナイオン電流が所定の所要レベルになる
ようにされる。

コロナイオン発生電極４２の上に凝縮蒸気が存在すると
、コロナイオン発生電極４２に印加されるべき振幅ＶＡ
の交流電圧５■が前のようにＯから徐々に増大する。こ
の場合には、絶縁基板４１に誘導損失が現われるので、
コロナイオン発生電極４２の近くの温度が第２０図に示
すように徐々に上昇する。

その結果、コロナイオン発生電極４２の上の凝縮蒸気が
蒸発し、この蒸発と共にコロナイオン発生の臨界電圧が
第１９図に破線５４で示したように蒸気の凝縮を生ぜず
に通常の値に近づく。コロナイオンの発生は交流電圧の
ピーク値が第１９図に５５で示すように臨界電圧より大
きくなったときに始まり、コロナイオンの発生は続いて
第１９図に５６で示すように上述のようにコロナイオン
発生電極２に印加される交流電圧を制御することにより
安定化される。

第２０図に示すコロナイオン発生電極４２の近傍の（５
） ここでρは比重であり、υは体積であり、Ｃは比熱であ
り、εは誘電率であり、ωは角周波数であり、ｔは時間
であり、Ａ゛は電極の大きさであり、ｄは電極間の距離
であり、■は電圧であり、ｔａｎδは誘導損失である。

１００ｋＨｚの交流電圧に対し、コロナイオン発生電極
４２が２５℃上昇するのに第２０図に示すようにほぼ６
０秒かかる。この加温はイオン電流検出器４６に従って
加熱器４５を動作させることにより速くすることができ
る。

また、凝縮蒸気が完全に蒸発したとき交流電圧が臨界電
圧に対して非常に高いときでさえ、交流電圧をイオン電
流検出器４６により適切なレベルに迅速に調節すること
ができる。

次に第２１図および第２２図に、イオン発生装置の他側
を示す。

最初に、この例の像形成過程を第２１図を参照して説明
することにする。

この実施例では、導電基板２０１の上に絶縁層２０２を
備えた記録媒体２０３が、像形成前に、予備帯電コロナ
イオン発生器２０４により発生された正のコロナイオン
電流を用いて電荷２０５で一葉に帯電される。

予備帯電用コロナイオン発生器２０４はその内側に絶縁
基板２０６の記録媒体側にコロナイオンを発生させるた
めの電界を集中させるスリット２０７を有するコロナイ
オン発生電極２０８、および絶縁基板２０６の他の側に
スリット２０７にコロナイオン発生電極２０Ｂと誘導電
極２０９との間で電界を形成するようにする誘導電極２
０９を備えている。

コロナイオン発生電極２０８と誘導電極２０９との間に
ピーク電圧９００Ｖ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧２１
０を印加し、正および負の両コロナイオンを発生するこ
とができるようにする。その他に、コロナイオン発生電
極２０８に、正のコロナイオンだけを記録媒体２０３に
向って動かし、記録媒体２’０３の表面にコロナ電荷２
１２を帯電させて表面電圧Ｖ８を６００　Ｖになるよう
にする１３００　Ｖの正の直流バイアス電圧２１１をも
印加する。

このように表面電圧ｖ８が−様な記録媒体２０３を次に
矢印２１３の方向にコロナイオン発生器２１４の下まで
動かす。

コロナイオン発生器２１４は、コロナイオン発生部２１
５、および各々が記録ドツトに対応するコロナイオン通
過穴２１６ａを有する複数のコロナイオン制御電極２１
Ｂを備えている。コロナイオン発生部２１５は、コロナ
イオン発生電極２１ｇおよび、上述の予備帯電用コロナ
イオン発生器２０４の場合のように、絶縁基板２１７の
反対側に誘導電極２１９を備えている。コロナイオン発
生電極２１８には上述のコロナイオン発生電極２０８の
場合のようにスリット２２０があるが、スリット２２０
の内側にはスリット２２０の内部の不要な電界を遮断す
る障壁電極２２１があり、この電極はコロナイオン発生
電極２１ｇと同じ電圧レベルに保持されている。

コロナイオン発生電極２１８および障壁電極２２１に＋
３８　Ｖのバイアス電圧２２２を印加してコロナイオン
を締め出すようにし、コロナイオン発生電極２１８と誘
電電極２１９との間にピークツーピーク電圧１８０Ｄｖ
、周波数１０ｋＨｚの交流電圧２２３を印加し、これに
よりこの両電極間に＋３８　Ｖのパルス信号電圧２２４
がコロナイオン制御電極２１Ｂに印加されるタイミング
でコロナイオン発生を誘起する。代案として、コロナイ
オン発生電極２１８および障壁電極２２１を接地レベル
に保持し、＋３８ｖの信号電圧をコロナイオン制御電極
２１６に印加することができる。

交流電圧２２３によりコロナイオン発生電極２１ｇに発
生した正および負のコロナイオンの内、負のコロナイオ
ン２２５だけがコロナイオン制御電極２１６のコロナイ
オン通過穴２１６ａで印加される信号電圧２２４により
コロナイオン制御電極２１Ｂを通過して記録媒体２０３
の表面電圧Ｖ８により加速され、記録媒体２０３に到達
して表面電圧Ｖ８を２００ｖ以下に下げることができる
。その結果、４００Ｖを超える程高い静電コントラスト
の反転静電潜像２２６が記録媒体２０３に生ずる。

この例では、コロナイオンヘッドは第２２図に示すよう
に複数のこのようなコロナイオン発生器２１４を集合す
ることにより形成されている。コロナイオン発生部２１
５はすべての記録ドツトに共通であり、上述のように、
スリット２２０の内側に障壁電極２２１があるコロナイ
オン発生電極、および絶縁基板２１７の反対側に設けら
れた誘導電極２１９から構成される。第２２図に示すよ
うに、コロナイオン発生電極２１８および障壁電極２２
１はその端で共に接続されている。スリット２２０の幅
はコロナイオン制御電極２１６の各コロナイオン通過穴
２１１１ｉａの直径に等しい。コロナイオン発生電極２
１ｇはまた側縁で絶縁体により覆われ、不必要なコロナ
イオンが発生しないようにしである。

記録ドツトに対応して設けられている各コロナイオン制
御電極２１６は、記録ドツトに対応す′る並列信号２２
８が信号源２２９により与えられる駆動ＩＣ２２７に接
続されている。コロナイオン発生電極２１８および障壁
電極２２１には上述のようにバイアス電圧２２２が印加
される他に、コロナイオン発生電極２１ｇおよび誘導電
極２１９には、同期信号源２３０によりコロナイオン制
御電極２１Ｂに印加される信号電圧２２４と同期化され
ている交流電圧２２３が印加される。

次に、コロナイオン発生電極２０ｇおよび２１８の、そ
れぞれのスリット２０７および２２０の好適な幅にライ
て説明することにする。

第２３図（Ａ）はコロナイオン発生器２０４を示す。

ここで、誘導電極２０９は厚さ２μｍ１幅２００μｍで
あり、絶縁基板２０６は厚さ４０ｕｍ　”ｑあり１、コ
ロナイオン発生電極２０８の各面は厚さ１８μｍ１幅１
００μｍである。コロナイオン発生電極２０８のスリッ
ト２０７の幅は適切な値を見出すために変化するＳμｍ
としである。コロナイオン発生電極２０８および記録媒
体２０３は５００μｍ離れている。

この構成を用いて、スリット２０７の中心から１０μｍ
離れたところでスリット幅５−３０μｍおよびＳ−１０
０μｍに対して電圧レベルを測定したがこれを第２３図
（Ｂ）に共に描いである。図示のとおり、スリット２０
７の幅が絶縁基板２０６の厚さに近づくと、電圧レベル
がかなり降下し、５−３０μｍの場合にコロナイオンを
発生するには２ｋＶを超すピークツーピーク電圧が必要
になるが、Ｓ−１００μｍの場合にコロナイオンを発生
するにはわずか１ｋＶのピークツーピーク電圧で充分で
ある。したがって、スリット２０７の幅は絶縁基板２０
Ｂの厚さより厚くするのが好適である。同じ理由で、コ
ロナイオン発生電極２１８のスリット２２０の幅も絶縁
基板２１７の厚さより厚くするのが好適である。スリッ
ト２０７および２２０の幅はこの例の以下の説明では１
００μｍに取ってあり、これは絶縁基板２０Ｂおよび２
１７の厚さの２．５倍である。

次に、コロナイオン発生電極２１ｇのスリット２２０に
設けた障壁電極（遮蔽電極）２２１の効果について説明
することにする。

この目的で、第２４図（Ａ）は障壁電極２２１の無いコ
ロナイオン発生電極器２１４を示している。ここで、コ
ロナイオン発生電極２１８の厚さは８μｍであり、誘導
電極２１９の厚さは２μｍであり、コロナイオン制御電
極２１Ｂの厚さは１０μｍである。コロナイオン発生電
極２１８のスリット２２０の幅の他にコロナイオン制御
電極２１Ｂのコロナイオン通過穴２１６ａの直径も１０
０μｍである。コロナイオン発生電極２１８およびコロ
ナイオン制御電極２１Ｂは６゜μｍ離れており、コロナ
イオン制御電極２１Ｂおよび記録媒体２０３は２００μ
ｍ離れている。

この場合、負コロナイオンは、記録媒体２０３の表面電
圧が＋６００Ｖで、コロナイオン発生電極２１８が＋３
８　Ｖだけバイアスされており、ピークツーピク電圧１
８００　Ｖの交流電圧がコロナイオン発生電極２１８と
誘導電極２１９との間に印加されており、＋３８■の信
号電圧がコロナイオン制御電極２１Ｂに印加されている
とき、コロナイオン発生電極２１８から発生される。

電位レベルの分布をスリット２２０とコロナイオン通過
穴との中間におけるコロナイオン発生部２１５からの距
離の関数として第２４図（Ｂ）に描いである。図示のと
おり、この場合の電位レベルは典型的に約数百ボルトで
あるから、コロナイオン制御電極２１６における電位レ
ベルをコロナイオン発生電極に対して変化させることに
よりコロナイオン電流を制御するためには、約数百ボル
トの制御電圧をコロナイオン制御電極２１Ｇに印加する
必要がある。

他方、幅５０μｍの障壁電極２２１を第２５図（Ａ）に
示すようにコロナイオン発生電極２１８のスリット２２
０の中に設置すると、電位レベルの分布が第２５図（Ｂ
）に示すものに変化する。

図示のとおり、この場合の電位レベルは典型的に約数子
ボルトであるから、コロナイオン電流を単にコロナイオ
ン制御電極２１Ｅｉを囲むことにより制御することがで
きる。その上、この場合には、コロナイオン発生電極２
１８の近傍の電界がこのような低い電圧により甚だしく
影響されるので、定常的なコロナイオンの発生が保証さ
れる。一方、正コロナイオンは、記録媒体２０３の表面
に対してコロナイオン制御電極２１Ｂの電位レベルが低
いので記録媒体２０３に到達せずにコロナイオン制御電
極２１６に吸収される。更に、コロナイオンの発生が生
ずる強い電界の領域が障壁電極２２１が終るコロナイオ
ン発生電極２１ｇの直近くに設置されているのでコロナ
イオンの発生量が障壁電極２２１の設置によって影響を
受ける。：ともない。

次に、上述の＃壁電極２２１によりコロナイオンの発生
について理論的に説明することにする。

このコロナイオンの発生は基本的には、障壁電極２２１
を陰極と見做し、記録媒体を陽極と見做し、コロナイオ
ン制御電極２１Ｂをグリッドと見做すことにより、三極
管との類似で説明することができる。ただし実際の三極
管の場合はその役割がこの場合のコロナイオンで置き換
えられている電子を取扱うので、これによりキャリア速
度と電圧との間の関係に相違を生ずるという差異がある
。この差異を考慮に入れて、この場合のコロナイオンの
発生を次の方程式で記述することができる。

Ｖ−μ＋　　　　　　　（７） ｉ−ρυ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
ここでＶはコロナイオン発生部２１５からｙの距離のと
ころの電位レベルであり、ε　は空気の誘電率であり、
ε　は真空の誘電率であり、ρは距離ｙにおけるコロナ
イオンの電荷密度であり、υは距離ｙにおけるコロナイ
オンの速度であり、μはコロナイオンの移動度であり、
ｉは距離ｙにおけるコロナイオン電流である。

上記方程式はコロナイオンの定常的存在に対して適用で
き、コロナイオンの定常的存在はコロナイオン発生電極
２１８と誘導電極２１９との間に印加される交流電圧２
２３の周期の他にコロナイオン制御電極２１６に印加さ
れる信号電圧２２４の周期をもコロナイオンが記録媒体
２０３に到達するまでにかかる時間、約２μＳｅＣ％よ
り充分長くすることにより実現することができる。これ
に関しては信号電圧２２４および交流電圧２２３を同期
させるのが更に好適である。

このようにして、この例では、低電圧駆動が、コロナイ
オンの発生を浮遊電荷を高電圧を用いて制限することに
より制御する従来の方法と明確に対照的に、浮遊電荷を
定常的に発生してこれを制御することにより、達成され
る。

このようにして発生された負コロナイオンは次に、制御
電圧Ｖ　がコロナイオン発生電極２１８とコロナイオン
制御電極２１Ｂとの間に次式で与えられるコロナイオン
電流Ｉ　の形で印加されるときｐ 記録媒体２０３の表面電圧Ｖ　に向って引きつけられる
ことになる。

■　−ユ・　　　　・μ子 ε　　　　　争　　ε ｐ８　　　ａ。

ここでａはコロナイオン制御電極２１Ｂと記録媒体２０
３との間の距離であり、ｂはコロナイオン制御電極２１
６とコロナイオン発生電極２１８との間の距離であり、
ｋはコロナイオン制御電極２１６と記録媒体２０３との
間の距離、およびコロナイオン制御電極２１Ｂと障壁電
極２２１との間の距離から決まる電圧利得である。ここ
で、コロナイオン制御電極２１Ｅｉのコロナイオン通過
穴２１６ａは二極管のグリッドと丁度同じように周期的
に存在するものと考えられ、その場合、電圧利得にはコ
ロナイオン制御電極２１６からの距離の関数として変化
し、中心において最小値を取る。

コロナイオン電流に関する上式はコロナイオン電流が一
定飽和電流レベルに達するまで適用される。飽和電流レ
ベルより下では、コロナイオン電流は電極構造、コロナ
イオン制御電極２１Ｇに印加される電圧、および記録媒
体２０３の表面電圧によっテ変るが、コロナイオンの発
生量には無関係である。この理由により、定常コロナイ
オン電流は交流電圧２２３を充分なコロナイオンを発生
するに必要なよりも大きく設定することにより得ること
ができ、その場合側々のコロナイオン発生電極２１ｇの
差異による変動は無関係になる。

また、コロナイオン電流を遮断するためにコロナイオン
制御電極に印加すべき制御電圧ｖｇは次式で与えられる
。

Ｖ　　−−Ｖ　　／ｋ　　　　　　　　　　（１０）Ｓ コレは電圧利得ｋがコロナイオン制御電極２１６の中心
で最小値を取るとき最大値を取る。

更に、コロナイオン制御電極２１Ｇに印加すべき信号電
圧２２４は好適にはコロナイオン発生電極２１８に印加
されるバイアス電圧より大きくない。

これは信号電圧２２４がバイアス電圧より大きいと負コ
ロナイオンの一部が直接コロナイオン制御電極２１６に
向って引きつけられ、コロナイオンの利用効率を低下さ
せると共にコロナイオン制御電極２１Ｂと記録媒体２０
３との間の電圧に影響して更にコロナイオンの利用効率
を低下させるからである。

同様な理由で、障壁電極２２１とコロナイオン制御電極
２１６との間の電圧は最大量のコロナイオン電流を得る
ことができる制御電圧がない場合Ｏｖにするのが好適で
あり、少なくともこれより低くすべきである。

記録媒体２０３の表面電圧に関しては、この表面電圧は
負コロナイオンが記録媒体に到達するにつれてその初期
値Ｖ　から徐々に下がる。時間ｔの関数としてのこの表
面電圧Ｖ　は次式で与えられる。

（１１） ここでＣは記録媒体２０３のキャパシタンスであす、障
壁電極２２１とコロナイオン制御電極２１６との間の電
圧はコロナイオン電流■　が最大値を持つようにＯｖで
あると仮定する。

今度は第２６図を参照して、上に示した理論的考察に従
って構成された上述のようなイオン発生装置を使用する
イオン記録装置について説明することにする。

このイオン記録装置３０１は機運搬器として働く円筒形
記録ドラム３０３を備えており、その周りに、その回転
方向に沿って、記録ドラム３０３に予備帯電させる予備
帯電用コロナイオン発生器３０４、記録ドラム３０３の
上に静電潜像を作るイオン記録ヘッド３１４、現像ロー
ラー３１２を有し、現像剤３１３により記録ドラム３０
３の上の静電潜像を現像する現像剤３Ｈを備えている現
像装置３１１、および記録ドラム３０３の上の現像され
たトナー像を記録紙Ｐに移す移転ローラー３１９を有す
るローラー移転装置３１８から構成されている。イオン
記録装置３０１は更に内部に記録紙Ｐを保持する用紙供
給カセット３１５を備えており、このカセットから一度
に一つの記録紙Ｐが用紙供給ローラー３１Ｂにより取出
され、位置合せローラー３１７ａおよび３１７ｂの助け
を借りて記録ドラム３０３と移転ローラー３１９との間
に供給され、記録紙上に像を移すようにする。

像が移された記録紙Ｐは装置３０１の他の側にある用紙
出口３２０を通して用紙供給カセット３１５から排出さ
れる。

上の説明の記録媒体２０３に対応する記録ドラム３０３
は導電層上に厚さ５０μｍの絶縁性樹脂層から作られる
。

この記録ドラム３０３に＋８００　Ｖの初期表面電圧で
予備帯電させる予備帯電用コロナイオン発生器３０４は
記録ドラム３０３から５００μｍ離れて設置されている
。予備帯電用コロナイオン発生器３０４は、上の説明の
予備帯電用コロナイオン発生器２０４に対応するもので
あるが、絶縁性セラミック基板上の厚さ２μｍ、幅ｌｌ
ｌｌ１１の誘導電極、誘導電極上の厚さ８μｍの絶縁性
樹脂層、および誘導電極上に設けられた幅１００μｍの
スリットを有する絶縁性樹脂層上の厚さ１５μｍのコロ
ナイオン発生電極から構成されている。

予備帯電用コロナイオン発生器３０４は従来のコロナ帯
電器で置き換えることができることに注目すべきである
。

上述のように、誘導電極とコロナイオン発生電極との間
に、ピークツーピーク電圧１８００Ｖ　、周波数５０　
ｋ　Ｈｚの交流電圧が、正および負の両コロナイオンを
発生するために印加される。コロナイオン発生電極には
更に＋ｅｏｏ　ｖのバイアス電圧が印加され、正のコロ
ナイオンだけが記録ドラム３０３に到達してこれを＋６
００ｖに帯電することができるようにする。交流電圧に
よる強い電界がコロナイオン発生電極から１０μｍの範
囲内に約２．８　Ｘｌ０−’Ａ／ｃｍ２のコロナイオン
を発生させ、これにより厚さ５０μｍの記録ドラム３０
３に約１００μｓｅｃで＋６００ｖにまで帯電させるこ
とができる。

予備帯電した記録ドラム３０３は次に上述の複数のコロ
ナイオン発生器２１４を備えたイオン記録ヘッド３１４
の下まで回転し、信号電圧に従ってイオン記録ヘッド３
１４により発生された負のコロナイオンにより記録ドラ
ム３０３の上に静電潜像を形成するようにする。イオン
記録ヘッド３１４の各コロナイオン発生器は上述の予備
帯電用コロナイオン発生器３０４と同様に構成されてい
るが、幅１００μｍのスリットの内側に幅５０μｍの障
壁電極が設けられていることが違う。加えて、各コロナ
イオン発生器は記録ドツトに対応する１００μｍ直径の
コロナイオン通過穴を有する厚さ１０μｍのコロナイオ
ン制御電極を備えており、この電極はコロナイオン発生
部から６０μｍ離れて設置され、記録ドラム３０３から
５００μｍだけ離れている。イオン記録ヘッド３１４の
解像度は１０本／　ａｍである。

イオン記録ヘッド３１４は次のように動作する。

コロナイオン発生電極および障壁電極は共に接地されて
いるが、信号電圧と同期した、ピークツーピーク電圧１
８ＤＯＶ、周波数５　ｋＨｚの交流電圧が誘４ 導電極に印加され、２Ｊ　ＸＩＯＡ／ａｎ２のコロナイ
オン電流を発生する。発生したコロナイオンの内、負の
コロナイオンだけがコロナイオン制御電極により選択さ
れて記録ドラム３０３に達することができる。ここで、
イオン記録ヘッド３１４の電圧利得には第２７図に示す
ようにコロナイオン制御電極の中心からの距離の関数と
して変化し、中心で最小値１Ｂであり、コロナイオン制
御電極の表面で最大値３０である。したがって、コロナ
イオン電流を遮断する制御電圧は上に示した方程式（１
０）により中心で最大である。コロナイオン電流は＋３
８　Ｖの逆バイアス電圧をコロナイオン発生電極に印加
することにより遮断することができる。換言すれば、コ
ロナイオン電流は＋３８　Ｖのバイアス電圧をコロナイ
オン発生電極に、＋３８　ＶおよびＯｖのレベルから成
る信号電圧をコロナイオン制御電極に、印加することに
より導通および遮断することができる。

コロナイオン電流密度の最大値は上に示した方５ 程式（９）によりＩＪ　ＸＩＯＡ／ａｓ２であり、これ
はコロナイオン発生部からのコロナイオン電流より充分
小さいので、個々のコロナイオン発生電極の差に無関係
に充分な量のコロナイオンを得ることができる。その上
、コロナイオン電流を記録ドツトの一つづつに別々に得
ることができ、記録ドットごとのコロナイオンの量の変
動を防止することができる。

コロナイオン制御電極に、印加すべき信号電圧は信号電
圧のパルス幅が１００μＳｅｅになるようにコロナイオ
ン発生部に印加する５ｋｌｌｚの交流電圧と同期すべき
である。

記録ドラム３０３の表面電圧は上に示した式（１１）に
従う時間に合わせて変化するが、これをこの装置に対し
て第２８図に描いである。図示のように、表面電圧は＋
６００ｖの初期値から村５０Ｖまで１００μＳＱＣで降
下し、４５０Ｖもの高い静電コントラストの静電潜像を
得ることができるようになる。記録ドツトの縁の近くで
は、コロナイオン電流は記録ドツトの中心よりもわずか
に少いので、静電コントラストは約３５０Ｖである。記
録ドツトの中心と縁との間の静電コントラストのこのよ
うな差はコロナイオン発生器を隣接する記録ドツトの縁
が重なるように配置することにより補正することができ
る。

この装置の１００μｓｅｃの信号時間で得ることができ
る記録速度はＡ４の大きさの上に対し１０本／ｍｍの解
像度で９０枚／ｗｉｎという高速での連続印刷に対応す
る。

このイオン記録ヘッド３１４によれば信号電圧を従来の
約数百ボルトから３０乃至４０Ｖに引き下げることがで
きる。

また、コロナイオンを記録ドラムの方に加速するために
記録ドラムとコロナイオン制御電極との間に従来印加さ
れた約数百ボルトのバイアス電圧はこのイオン記録ヘッ
ド３１４では不必要であり、コロナイオン発生電極とコ
ロナイオン制御電極との間に印加してコロナイオン電流
を導通および遮断する約数十ボルトのバイアス電圧で置
き換えられる。

このようにして、このイオン記録ヘッド３１４の駆動Ｉ
Ｃを実装面積のより小さい低電圧駆動ＩＣとすることが
できるので、ヘッドの基板上に完全に実装される駆動Ｉ
Ｃををするコンパクトなイオン記録ヘッドを作ることが
可能である。

また、コロナイオン電流は単に浮遊電荷を制御する印加
電圧で制御することができるので個々のコロナイオン発
生電極の差異によるコロナイオン電流の変動を防止する
ことができる。

更に、従来のイオン記録ヘッドの表面電圧は駆動１Ｇの
高電圧に対する強さにより約１５０　Ｖに制限されてお
り、この理由から、その導電性のため記録紙への静電移
転ができず、熱移転または押付は移転を必要とする導電
性磁気トナーしか使用することができなかった。熱移転
または押付は移転を必要とすることから記録ドラムに付
着している残留トナーを拭き取る金属刃を使用する必要
があり、記録ドラムに非常に硬いアルメト化鋼被膜を施
す必要がある。その他、磁気トナーを使用すればカラー
記録ができない。

対照的に、この実施例のイオン記録装置によれば、記録
ドラムの表面電圧を、低電圧駆動ＩＣであるから、電子
写真に通常使用されている絶縁トナーを使用することが
できる程高くすることができ、これにより静電移転が可
能になり、記録ドラムにトナーが付着することがなくな
るので樹脂から成る異例の清掃用刃で残留トナーの清掃
には充分であり、これにより記録ドラムに安価な樹脂絶
縁層を施すことができるようになる。また、通常の絶縁
樹脂トナーを使用することによりカラー記録が可能にな
る。

この例に使用するコロナイオン発生器を電子写真に通常
使用されるコロナ帯電器で置き換えることができること
に注目すべきである。また、この例に使用するコロナイ
オンの極性を完全に逆にすることができる。この例に使
用する反転静電潜像はイオン記録ヘッドを適切に調節す
ることにより通常の静電潜像で容易に置き換えることが
できる。

また、コロナイオン発生部に印加する交流電圧の周波数
を信号電圧の周波数の整数倍にして一つの信号電圧に対
してピーク電圧を二つ以上にすることができる。

さて、上述の例に有利に付加することができる幾つかの
別の特徴が存在するが、これについて変形例として以下
に説明することにする。

第１の変形例として、第２１図に示す予備帯電用コロナ
イオン発生器２０４およびコロナイオン発生器２１４を
単一体として製造することができる。これを第２９図に
断面図で、第３０図に拡大図で示すが、これでは予備帯
電用コロナイオン発生器２０４およびコロナイオン発生
器２１４は共に共通のセラミック基板２３１に設置され
ている。これは次のようにして達成される。まず、誘導
電極２０９および２１９を、スパッタリング法を利用し
て、各々が幅２００μｍの二つのアルミニウム層を互い
に１　ｍｍ離して設置して、厚さ５００μｍの共通のセ
ラミック基板２３１の上に作る。次に、誘導電極２０９
および２１９を１０乃至４０μｍの共通のポリイミド絶
縁層２３２で覆う。このポリイミド絶縁層２３２の上に
、障壁電極２２１を適切な位置に取付け、またポリイミ
ド絶縁層２３３に刑付けたタングステンまたはモリブデ
ンのような高融点金属の膜から成るコロナイオン発生電
極２０８および２１８を取付ける。次に、コロナイオン
発生器２１４のコロナイオン発生電極２１８を厚さ６０
μｍの絶縁層２３４で覆い、最後に絶縁層２３４の上に
コロナイオン制御電極２１Ｂを装着する。

その他に、コロナイオン発生器２１４の駆動ＩＣ２２７
を第３１図のように組込むことができる。図示のように
、信号線２３５をコロナイオン制御電極２１Ｂに接続す
ると共に信号線２３６を信号源に接続するようにして、
駆動１０２２７をコロナイオン制御電極２１６の後に設
置する。コロナイオン発生電極２０８および２１８には
、それぞれ、電圧源に接続すべき線２３７および２３８
がある。

その駆動１ｃ２２７を含めて予備帯電用コロナイオン発
生器２０４およびコロナイオン発生器２１４をこのよう
に組合せることによりこれら部品をコンパクトにまとめ
ることができるばかりでなく、記録媒体２０３の周りに
設置すべき部品の数も減るので記録媒体２０３自身を小
さくすることができる。その上、関連する部品の数が少
くなっているので保守の任務を減らすことができる。

同様な組合せを今述べた利点を求めて他の形式のコロナ
イオン発生２：および予備帯電器に適用することができ
ることに注目すべきである。

次に、上記第２の例の変形例として、コロナイオン発生
器２１４において、障壁電極２２１をコロナイオン通過
穴２１６ａの直径より広くしてコロナイオン発生電極２
１ｇの近傍に電界を一層効果的に閉じ込め、電界がコロ
ナイオン通過穴２１６ａに漏入しないようにすることが
できる。

このような構成の一例を第３２図（Ａ）に示す。ここで
、コロナイオン制御電極２１Ｂの厚さは１８μｍである
。コロナイオン発生電極２１８のスリット２２０の幅は
コロナイオン制御電極２１Ｂのコロナイオン通過穴２１
６ａの直径、１００μｍより広い。コロナイオン発生電
極２１８およびコロナイオン制御電極２１６は６０μｍ
離れており、コロナイオン制御電極２１Ｂおよび記録媒
体２０３は５００μｍ離れている。

この構成について、電圧利得およびコロナイオン電流を
コロナイオン通過穴２１６ａの中心からの距離の関数と
して、それぞれ第３２図（Ｂ）および第３２図（Ｃ）に
示す。図示のとおり、電圧利得には中心に最小値３５、
コロナイオン制御電極の縁に最大値１５０があり、コロ
ナイオン電流には１．５　Ｘ１Ｏ−５Ａ／ｃＩＩ＋２の
最大値がある。

この構成を用いて、２００μｓｅｃの信号電圧の場合、
Ａ４の大きさの用紙に対し、２４０１ｄｐｉの解像度で
９０枚／ｍｉｎの記録速度を得ることができる。

さて電圧利得には、コロナイオン制御電極２１Ｂの厚さ
の他にコロナイオン制御電極２１６とコロナイオン発生
電極２１８との間の距離にも影響され、逆に、上に説明
したように、コロナイオン電流の量に影響する。４５０
■を超す静電コントラストおよび３０枚／ｗｉｎの記録
速度を示すことができる。

コロナイオン制御電極２１６の厚さおよびコロナイオン
制御電極２１６とコロナイオン発生電極２１８との間の
距離の範囲を計算したが、これを１００μｍのスリット
幅で得られる２４０ｄｐｉの解像度の場合について第３
３図（Ａ）に、および６３．５μｍのスリット幅で得ら
れる４００ｄｐｉの解像度の場合について第３３図（Ｂ
）に示す。

次に、本発明に係わる一実施例として、コロナイオン制
御電極２１６およびコロナイオン発生電極２１８をコロ
ナイオン発生電極２１８のスリット２２０の幅より大き
い距離だけ離して電界をコロナイオン発生電極２１８の
近傍に一層効果的に閉じ込め、電界がコロナイオン通過
穴２１６ａに漏入しないようにすることができる。

このような構成を第３４図に示すが、これではコロナイ
オン制御電極２１６および幅１００μｍのスリット２２
０を有するコロナイオン発生電極２１８が厚さ１５０μ
ｍのスペーサー２４０により隔てられている。

この構成では、コロナイオン制御電極２１６はコロナイ
オン発生電極２１８に近傍した１対の上部電極２４１お
よび記録媒体２０３に近傍した下部電極２４２を備えて
いる。上部電極２４１にはコロナイオン発生電極で発生
したコロナイオンから負のコロナイオンを選び出すため
に４０乃至５０Ｖのバイアス電圧が与えられ、負のコロ
ナイオンだけがコロナイオン制御電極２１６に向って動
かされるようになる。他方、下部電極２４２にはバイア
ス電圧２２２のレベルに等しい高い方のレベルおよびこ
れより３０Ｖ低い低い方のレベルから成る信号レベル２
２４が与えられる。その結果、信号電圧２２４が高い方
のレベルにあるときコロナイオン制御電極２１６でコロ
ナイオンがコロナイオン制御電極２１Ｂと記録媒体２［
）３との間に印加される４００乃至５０（ｌ　Ｖの高電
圧２４３により加速されるが、信号電圧２２４が低い方
のレベルにあるときはコロナイオン電流が遮断されるこ
とになる。

上記構成は先に述べた変形例と組合せることにより次の
ように更に変形することができる。

第３５図はコロナイオン電流を安定化するように４０μ
ｍ１ｊ１隔で設置された複数のコロナイオン発生電極２
１８を設けた構成を示す。この場合には、コロナイオン
はコロナイオン発生電極２１８とコロナイオン制御電極
２１Ｂとの間に４０乃至６ｏＶのバイアス電圧を印加す
ることによりコロナイオン制御電極２１Ｂに向って一層
容易に動くことができる。

第３６図は、コロナイオン制御電極２１６の直径より広
いｌＩＩ！１２電極２２１にコロナイオン発生電極２１
８から分離する１５μｍの分離体が設けられ、コロナイ
オン制御電極２１Ｂおよびコロナイオン発生電極２１８
が厚さ１００乃至５００μｍのスペーサー２４０により
分離されている他の構成を示す。この構成では、コロナ
イオンはコロナイオン発生電極２１８と障壁電極２２１
との間にバイアス電圧２２２を印加することによりコロ
ナイオン制御電極２１６に向って一層容易に動くことが
できる。

次に、第４の例として、コロナイオン発生電極２１８を
スリット２２０の縁が絶縁基板２１７に対して、９０°
より小さい角度を成す形状とすることができる。

この構成の利点は第３７図（Ａ）および第３７図（Ｂ）
かられかる。第３７図（Ａ）および第３７図（Ｂ）はそ
れぞれこの構成および通常の構成についてコロナイオン
発生電極２１８の近傍の領域における電界の強さを示し
ている。これら第３７図（Ａ）および第３７図（Ｂ）は
、厚さ４０．ｃｚｍの絶縁基板２１７、厚さ１８μｍの
コロナイオン発生電極２１８、幅４０μｍのスリット２
２０、およびコロナイオン発生電極２１８と誘導電極２
１９との間の１ｋＶの印加電圧を用いて得られる。第３
７図（Ａ）および第３７図（Ｂ）において、７０ｋＶ／
Ｃａレベルおよび１４０ｋＶ／ｃｍレベルに対する境界
が引いである。空気の絶縁破壊は電界強度が３０ｋＶ／
ｃｆｆｌより大きいときに生ずるから、充分なコロナイ
オンの発生は第３７図（Ａ）および第３７図（Ｂ）に示
す境界内で発生すると仮定することができる。図示のと
おり、この変形例の構成は、通常の構成と比較して、コ
ロナイオン発生の領域をかなり増大することができる。

このコロナイオン発生電極２１８を組入れたイオン記録
ヘッドを第３８図に示す。この図ではコロナイオン発生
電極２１８の縁と絶縁基板２１７の面との間の角度は６
０°である。第３９図に示すように、このイオン記録ヘ
ッドでは、コロナイオン制御電極２１Ｂから見て、複数
のコロナイオン発生電極２１８が絶縁基板２１７の後に
設けられた５個の誘導電極２１９を横断するように配置
され、丸穴の形状を成すスリット２２０がコロナイオン
発生電極２１８の上のコロナイオン発生電極２１８と誘
導電極２１９との交点に作られている。

コロナイオン発生電極２１８のこの構成の効果を実証す
るため、第３８図のイオン記録ヘッドにより、およびコ
ロナイオン発生電極の縁と絶縁基板の面との間の角度が
９０６である従来のイオン記録ヘッドにより、各種印加
電圧に対してオールマーク濃度を測定したが、その結果
を第４０図に示す。従来のイオン記録ヘッドでは、記録
速度は７５ｍｍ／ｓｅｅであり、信号電圧は４００ｖで
あり、加速電圧は＋２００Ｖであった。図示のとおり、
第３８図のイオン記録ヘッドを用いて低印加電圧のとき
でもオールマーク濃度を一層高くすることが可能であり
、このことはコロナイオン発生の効率が一層高いことを
示している。

コロナイオン制御電極２１６の無い第３８図のコロナイ
オン発生器２１４は、丁度従来のコロナイオン発生器を
このような方法で利用することができるように、現像し
たトナー像を記録ドラムから記録紙へ移すイオン移転装
置として、または移転後記録ドラムに残っている残留コ
ロナイオンを、適切な印加電圧で、取除く放電装置とし
て利用することができることに注目すべきである。これ
らの場合に、コロナイオン発生器２１４のコロナイオン
発生効率を高くすれば、印加電圧を従来のコロナイオン
発生器に必要なものより下げることができる。

更に、障壁電極２２１を、第４１図に示すように、上述
の第３８図のコロナイオン発生器２１４に組込むことが
できる。第４１図でコロナイオン発生電極２１８の縁と
絶縁基板２１７の面との間の角度は７５゜である。第４
２図に示すように、このコロナイオン発生器２１４では
、コロナイオン制御電極２１６から見て、細長い窓の形
を成すスリット２２０を存する複数のコロナイオン発生
電極２１８が絶縁基板２１７の後に設けられた５個の誘
導電極２１９を横断するように配置され、スリット２２
０の中に設置された障壁電極２２１が誘導電極２１９か
ら離れたところにある側端でコロナイオン電圧２１８と
接続されている。

次に、第５の変形例として、コロナイオン発生電極２１
８のスリット２２０の幅をコロナイオン制御電極２１６
のコロナイオン通過穴２１６ａの直径より小さくして、
製造工程においてコロナイオン制御電極２１Ｂがコロナ
イオン発生電極２１８に対して大きく位置がずれるのを
コロナイオン電流の流れがコロナイオン制御電極２１６
自身により妨げられる機会を少くすることにより寛容に
扱うことができるようにすることができる。この特徴に
よりすべてのコロナイオン発生電極から同量のコロナイ
オン電流が確保され、製造の途中で不合格となる製品の
数が減る。

この特徴を組入れたコロナイオン発生器２１４を第４３
図に示す。これではスリット２２０の幅が３０μｍであ
り、コロナイオン通過穴２１６ａの直径の前のとおり１
００μｍであり、したがってコロナイオン制御電極２１
６のコロナイオン発生電極２１８に対する位置ずれは約
３０μｍが許容される。第４３図はコロナイオン通過穴
２１６ａから見た図も取入れている。

第４４図に示すように、このコロナイオン発生器２１４
では、誘導電極から見て、５個の誘導電極２１９が絶縁
基板２１７の他の側に設けられた細長い窓の形状を成す
スリット２２０を有する複数のコロナイオン発生電極２
１８を横断するように配置されている。スリット２２０
を狭くしてもスリット２２０の中の不要な電界を遮断す
る効果がある。

障壁電極２２１を第４５図でのようにスリット２２０に
組込むことができることに注目すべきである。

この場合には、高速記録に適するようにコロナイオンの
発生量を増大することができる。

他方、コロナイオン制御電極２１Ｂのコロナイオン発生
電極２１８に対する位置ずれに関して、第４６図に示す
ように、コロナイオン発生電極２１８をスリットの無い
１本の棒にすることにより許容差を一層大きくすること
さえできる。この場合４０μｍもの大きな位置ずれを許
容することができる。しかし、この場合コロナイオンの
発生量が減少するので高速記録が不可能になる。

スリットは、上述のような真直ぐな形状の代りに、第４
７図に示すようなぎざぎざの形状を備えることができる
ことにも注目すべきである。このぎざぎざの形状も、強
い電界の領域が長くなり、電界が隅で強くなるので、コ
ロナイオンの発生量を増大させる一因となる。

第４４図に示すコロナイオン発生電極２１８および誘導
電極２１９の構成は第４８図に示すように修正すること
ができる。第４８図では、誘導電極の側から見て、複数
の誘導電極２１９が絶縁基板２１７の他の側に設けられ
た細長い窓の形状を成すスリット２２０を有する複数の
コロナイオン発生電極２１８と重なるように配置されて
いる。コロナイオン発生電極２１８および誘導電極２１
９を備えたこの絶縁基板２１７は次に、コロナイオン発
生電極２１ｇのスリット２２０と並ぶように配置されて
いるコロナイオン通過穴２１６ａを存するコロナイオン
制御電極２１Ｂ（これを第４９図に示しである）を支持
する絶縁基板２４０と組合せられる。これら絶縁基板２
１７および２４０の拡大斜視図を第５０図に示す。

次に、上述のイオン記録装置の各種例の、別の利点を付
与することができる幾つかの用途があり、これについて
次に説明することにする。

第１の用途として、上述のイオン記録ヘッドの第３の実
施例を以下のように真の静電潜像の外側に形成された余
分なトナー像から生ずる記録ドラム上の余分なトナーを
減らすのに利用することができる。

すなわち、Ａ４の大きさ（幅２１ｃｍ）およびＡ３の大
きさ（幅２９．７ｃｍ）に取る二つの異なる大きさの用
紙に印刷するプリンターの場合に、コロナイオン発生器
２１４を第５１図の上面図で示すように三つの部分２１
４Ａ、　２１４Ｂおよび２１４Ｃに分割する。図示のよ
うに中間の部分２１４＾は２１ｃｍの幅であるが両側の
各部分２１４Ｂおよび２１４Ｃは４．５　ａｍの幅であ
り、これら両側の部分２１４Ｂおよび２１４Ｃは中間の
部分２１４Ａと両側の各部分２１４Ｂおよび２１４Ｃと
の間に１．５ｍｍの重なりを置いて中間の部分２１４Ａ
から１　ｍｍ離して設置されている。

これら三つの部分２１４Ａ、　２１４Ｂおよび２１４Ｃ
は第５２図の回路図に示すように接続されている。すな
わち、三つの部分２１４Ａ、　２１４Ｂおよび２１４Ｃ
のコロナイオン発生電極および誘導電極に共通のバイア
ス電圧２２２および共通の交流電圧２２３が印加される
が、三つの部分２１４Ａ、　２１４Ｂおよび２１４Ｇの
コロナイオン制御電極は紙の大きさにより別々の信号電
圧２２４Ａ。

２２４Ｂ、および２２４Ｃにより選択的に作動される。

これは第３の例のコロナイオン発生器ではコロナイオン
電流を低信号電圧で容易に導通したり遮断したりするこ
とができるため可能である。

Ａ４の大きさの紙に印刷する場合には、中間の部分２１
４Ａだけを第５３図の上半部に示す形状の信号電圧２２
４Ａにより作動する。第５３図で上昇、下降はＡ４の大
きさの紙の上、下に対応する。他方、八３の大きさの紙
に印刷する場合には、中間の部分２１４Ａを前のとおり
作動し、両側の部分２１４Ｂおよび２１４Ｃをも、第５
３図の下半部に示す形状の、中間部分２１４Ａと両側部
分２１４Ｂおよび２１４Ｃとの間の１關の間隔に対応す
る時間ｔだけ遅れている。信号電圧２２４Ｂおよび２２
４Ｃにより作動する。この場合には、信号電圧２２４Ａ
、２２４Ｂおよび２２４Ｃの上昇、下降はＡ３の大きさ
の紙の上、下に対応する。

さて、Ａ３の大きさの紙に印刷する場合、中間部分２１
４Ａの重なり部および両側部分２１４Ｂおよび２１４Ｃ
の内の一つの重なり部により２回帯電される記録媒体２
０３の領域があり、その一つを第５４図に示す。

ここで、高電圧を使用する従来の帯電器を使用すれば、
記録ドラムの表面電圧レベルが第５５図に示すように時
間に合せて増大し、表面電圧レベルが中間部分による時
刻Ｔ１に印刷するのに適切なレベルまで上昇してから、
両側の部分が表面電圧レベルを更に上げるようにするの
で、重なり部分の下にある記録ドラムの部分が過剰に帯
電して印刷結果が一様でなくなる。

他方、第５６図に示すように、第３の例のコロナイオン
発生器では、コロナイオン電流が急速に飽和するので数
μｓｅｅ以内に表面電圧レベルが印刷に適切なレベルに
まで上昇してその後そのレベルが維持され、両側の部分
は表面電圧レベルを上昇させないでこれを適切なレベル
に維持するだけなので、−様な印刷結果を得ることがで
きる。

次に、第２の用途として、イオン記録ヘッドを可変速度
でまたは間欠的にさえも移動する記録媒体で記録するこ
とができるファクシミリのような静電記録装置を作るの
に利用することができる。

これはイオン記録ヘッドでは信号電圧を記録媒体の運動
に従って決まるタイミング印加することができるので可
能である。その結果、記録媒体の表面電圧レベルが記録
媒体の運動の速さに無関係のため記録媒体の運動の速さ
に関係なく一様な記録品質を得ることができる。

この記録装置を用いれば、−様な記録品質を得るために
高品質記録装置を通常備えているページ記憶装置の容量
が不必要になり、許容される間欠記録過程により高速で
普通紙上に高品質印刷を行うことが可能になる。これは
従来は不可能であった。

次に、第２６図に示すイオン記録装置の第３の実施例に
おける静電潜像の現像過程を説明することにするが、こ
の過程はこの実施例の記録ドラム上に残留しているトナ
ーの清掃と共に行われる。

第５７図（Ａ）に示すように、一つの記録が完了してか
ら、記録媒体２０３にはなお前の記録から像領域４１０
に残っている残留トナー４１１を非像領域４１２の上に
前の記録から生ずる、図示のように正に帯電しているか
、または負に帯電しているかぶリトナー４１３が載って
いる。

それで、第５７図（Ｂ）に示すように、記録媒体２０３
の表面電圧レベルが予備帯電用コロナイオン発生器３０
４からの放電により−５０ＶまたはＯｖに下がる。ここ
で、記録媒体２０３は残留トナーの量に関係なく、側面
での放電による漏れのため一様な電圧レベルになる。残
留トナーおよびかぶりトナーはすべてこの放電段階の結
果負帯電の残りトナー４１５に変る。

次に、第５７図（Ｃ）に示すように、新しい静電潜像が
イオン記録ヘッド８１４からの正のコロナイオンにより
記録媒体２０３の上に形成される。ここで、像領域４１
０の他に像領域４１０にある元の残留トナー　４１０も
正に帯電するが、非像領域４１２は放電段階で得られた
低レベルのままである。

次に、第５７図（Ｄ）に示すように、静電潜像の現像お
よび残留トナーの清掃は、静電潜像の表面電圧レベルよ
り大きくないバイアス電圧３２２により正にバイアスさ
れている現像用ローラー３１２により同時に行われる。

ここで、非像領域４１２の上の負に帯電している残りト
ナー４１５は正にバイアスされている現像用ローラー３
１２に向って引きつけられて記録媒体２０３を完全にき
れいにするようにするが、元の残留トナー４１６も像領
域４１０の静電潜像より電圧レベルが低い現像用ローラ
ー３１２に向って引きつけられて記録媒体２０３を完全
にきれいにするようにする。他方、現像用ローラー３１
２で運ばれる負に帯電した現像剤トナー３１３は、現像
用ローラー３１２より電圧レベルが高い記録媒体２０３
の静電潜像に向って引きつけられて静電潜像を現像する
ようにする。

その結果、第５７図（Ｅ）に示すとおり、可視顕像４１
７が記録媒体２０３の像領域４１０に形成され、トナー
４１３の幾らかが非像領域４１２に残ることがあるが、
これは図示のように正に帯電しているかまたは負に帯電
している。この顕像４１７は次にローラー移転装置３１
ｇにより記録紙Ｐの上に移転される。ローラー移転装置
３１８ゝは既に第５７図（Ａ）に示したように像領域４
１０に幾らかの残留トナー４１１を生ずることがある。

この現像過程の途中での記録媒体の表面電圧レベルの変
化を第５８図に示す。

この図で区画（Ａ）から（Ｅ）はそれぞれ第５７図（Ａ
）から第５７図（Ｅ）使用して上に説明した段階に対応
する。第５８図で、像領域４１０の表面電圧レベルは実
線として描いてあり、非像領域４１２のそれは破線とし
て描いてあり、現像ローラー３１２のバイアス電圧は鎖
線として描いである。

開始段階（Ａ）での記録媒体２Ω３は像領域４１０では
負の残留トナー４１１により＋４５０ｖであり、非像領
域４１２では正のトナー４１３により−３０Ｖである。

放電段階（Ｂ）により、記録媒体２０３の表面電圧レベ
ルが負に帯電した残りトナー４１５と共に一様に一５０
Ｖになる。記録段階（Ｃ）で、像領域４１０は元の残留
トナー４１１３と共に＋５００ｖに上昇するが、非像領
域４１２は負に帯電した残りトナー４１５と共に−５０
Ｖのままである。現像段階（Ｄ）で、＋５００　Ｖにあ
る元の残留トナーの他に−５０Ｖにある負に帯電した残
りトナー４１５も＋２００Ｖの現像用ローラー３１２に
向って引きつけられ、−力負に帯電した現像剤トナー３
１３は＋５００ｖにある像領域４１（ｌの静電潜像に向
って引きつけられる。その結果、最後の段階（Ｅ）テ、
像領域４１０は顕像４１７ニより＋４５０Ｖになり、非
像領域４１２はトナー４１３により−３０Ｖになってい
る。

したがって、この現像過程で、前の記録がらの像の記憶
が続いて記録される新しい像に現われることはない。

−り記コロナイオン発生器を使用すれば、コロナイオン
制御電極２１６の制御電圧を、負帯電コロナイオンが非
像領域４１２に与えられ、正帯電コロナイオンが像領域
４１０に与えられるように調節することにより記録媒体
２０３の周りで装置を更に簡単化することが可能である
から、予備帯電用コロナイオン発生器２０４による放電
を省略することができることに注目すべきである。

更に、上に既に記したものの他に、上記実施例の多数の
修正例および変形例を本発明の新奇な且つ有利な特徴か
ら逸脱することない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によるヘッド構
造にすることでイオンの発生空間と制御空間を分離しイ
オン発生電極を固体イオンヘッドの解像度と独立して決
定できる。さらに、低電圧駆動を可能にするイオン制御
空間および制御電極とを、個々に設計出来るようになる
。このようにしてチップ面積の小さな低電圧駆動用ＩＣ
の使用が可能となる。このことにより、駆動ＩＣを搭載
した記録ヘッドの高精細化が達成できる。また、この方
式では、制御電極に印加する信号電圧を変えることで、
イオン流量を制御でき多値記録が可能となる。このよう
にしてイオン発生効率の良いイオン発生電極を設計し、
大量のイオン量を発生させ、かつ該発生量以下のイオン
流を記録に用いる。このようにすることで、イオン発生
電極のバラツキの影響を受けない安定した静電潜像の形
成を可能にした。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は１ｙ　７例を説明するための図、第
８図乃至第９図は本発明に係るイオン発生装置の例を示
す図、第１Ｏ図は本発明に係るイオン記録ヘッドを示す
図、第１１図は電極に印加される交流電圧及び直流バイ
アス電圧を説明するための図、第１２図はコロナイオン
の発生状態を示す図、第１３図は電極に印加される電圧
を説明するための図、第１４図は電極の厚さに対するイ
オン発生の臨界電圧について説明するための図、第１５
図は電極の厚さに対するイオンの電流密度について説明
するための図、第１６図は電極の臨界電圧を説明するた
めの図、第１７図は時間対温度上昇を説明するための図
、第１８図は本発明に係る記録装置を説明するための図
、第１９図は電極に印加される交流電圧の振幅を説明す
るための図、第２０図は時間対温度上昇を説明するため
の図、第２１図および第２２図はイオン発生装置を説明
するための図、第２３図はイオン発生装置のスリットに
ついて説明するための図、第２４図および第２５図は障
壁電極について説明するだめの図、第２６図は記録装置
（システム）についてのブロック図、第２７図は記録ヘ
ッドの電圧利得を示す図、第２８図は時間対電極の表面
電圧について説明するための図、第２９図は一体型記録
ヘッドを示す図、第３０図乃至第３１図は本発明に係る
一実施例を示す図、第３２図は本発明に係る説明図、第
３３図はスリット幅における解像度を示す図、第３４図
乃至第５８図は本発明に係る一実施例を説明するための
図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン流を発生するイオン発生器と、このイオン
   発生器からのイオン流を画像信号に従って電気的に制御
   する制御手段と、この制御手段からのイオン流により静
   電潜像を形成するための誘電性記録媒体とからなり、前
   記制御手段が前記イオン発生器と誘電性記録媒体との間
   に設けられた制御電極対からなり、この制御電極対のイ
   オン発生器側の少なくとも一方が複数のイオン通過孔を
   有してなることを特徴とするイオン流記録装置。
2. （２）イオン発生器から得られるイオン流を画像信号に
   従って電気的に制御し、誘電性記録媒体上に静電潜像を
   形成するイオン記録装置において、前記イオン発生器が
   誘電体を介して一方に誘導電極、他方に複数のイオン発
   生電極を有し、かつ前記イオン発生器と誘電性記録媒体
   との間にイオン通過孔を有する制御電極対からなるイオ
   ン流制御手段を設けたことを特徴とするイオン流記録装
   置。
3. （３）イオン発生器とイオン制御手段とがイオン発生電
   極の間隔以上の距離を有することを特徴とする請求項２
   記載のイオン流記録装置。
4. （４）イオン発生器のイオン発生電極とイオン流制御用
   の制御電極との間にイオン加速用のバイアス電圧を印加
   することを特徴とする請求項２記載のイオン流記録装置
   。
5. （５）請求項４記載のイオン流記録装置において、イオ
   ン発生電極と制御電極対のイオン発生器側電極にイオン
   供給用のバイアスを印加する手段と、制御電極対に信号
   電圧を印加する手段と、制御電極対のイオン発生器側の
   電極と記録媒体の背面電極間に加速電圧を印加する手段
   を有することを特徴とするイオン流記録装置。
6. （６）請求項４記載のイオン流記録装置において、イオ
   ン発生電極と制御電極対のイオン発生器側電極にイオン
   供給用のバイアスを印加する手段と、制御電極対に信号
   電圧を印加する手段と、制御されたイオン流を記録媒体
   に照射する以前に記録媒体の表面を前記イオン流とは逆
   極性に予め一様帯電する手段とを有することを特徴とす
   るイオン流記録装置。