JPH0717073B2

JPH0717073B2 - 静電潜像形成装置

Info

Publication number: JPH0717073B2
Application number: JP63193595A
Authority: JP
Inventors: 晃二増田; 裕治末光; 和夫浅野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-08-04
Filing date: 1988-08-04
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0243064A; US4956670A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はプリンタやファクシミリ等に使用される静電
潜像形成装置に関し、特に、荷電粒子（イオン）を発生
させ、このイオンによって静電潜像の形成を行なうため
の静電潜像形成装置に関するものである。

［従来の技術］従来、この種の静電潜像形成装置としては、次に示すよ
うなものがある。これは、第９図及び第10図に示すよう
に、絶縁基板50の表面に、複数の駆動電極51、51…を互
いに平行に設けるとともに、その裏面にこれらの駆動電
極51、51…と交差するように複数の制御電極52、52…を
設け、両電極51、51…及び52、52…によってマトリクス
を構成する。そして、上記制御電虚52、52…には、駆動
電極51、51…と交差する位置に開口部53、53…を形成す
る。

また、上記制御電極52、52…の下面には、第11図及び第
12図に示すように、絶縁層54を介してスクリーン電極55
を設ける。これらの絶縁層54及びスクリーン電極55に
は、第11図に示すように、制御電極52、52…の開口部5
3、53…と対応した位置に、円形状の開口部56、56…及
びイオン導出用の開口部58、58…を形成する。

そして、上記静電潜像形成装置は、第11図に示すよう
に、駆動電極51、51…とスクリーン電極55との間に高周
波高電圧を印加するとともに、スクリーン電極55に直流
電圧を印加する。また、制御電極52、52…に画像情報に
応じたパルス電圧を選択的に印加する。

このように、選択的に電圧が印加された駆動電極51、51
…と制御電極52、52…との間における開口部53、53…
に、第13図に示すように、沿面コロナ放電Ｒを生起さ
せ、この沿面コロナ放電Ｒによって発生したイオン流Ｓ
を制御電極52、52…とスクリーン電極55との間に形成さ
れる電界によって加速もしくは吸収し、イオンＩの放出
の制御を行なって、潜像担持体59上に画像信号に応じた
イオンＩによる静電潜像の形成を行なうようになってい
る。図中、57は駆動電極51、51…表面を覆うヘッド基板
を示している。

ところで、このような静電潜像形成装置においては、米
国特許第4,160,257号に開示されているように、スクリ
ーン電極55の開口部58の大きさや形状、あるいはスクリ
ーン電極55と潜像担持体59との距離Ｌを、適宜変えるこ
とにより、潜像担持体59上に形成される記録ドットＤの
大きさや形状を制御することができることが知られてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。

（１）スクリーン電極55の開口部58から放出されるイオ
ンＩは、第14図に示すように、潜像担持体59の表面に静
電的に付着することによって、静電潜像が形成される。
しかし、スクリーン電極55の開口部58から新たに放出さ
れたイオンＩは、既に潜像担持体59の表面に付着してい
るイオンＩによって反発力を受け、周囲に広がる。その
ため、記録された画像には、線画像の太りや、第15図に
示すように、隣合う記録ドットＤが重なりベタ画像の濃
度が過剰に高くなる過剰濃度などが発生するとともに、
解像度が低下するという問題点があった。

（２）そこで、第16図に示すように、スクリーン電極55
の開口部58の径を小さくして絞った場合には、記録ドッ
トＤの広がりは少なくなる（第17図）。しかし、この場
合には、スクリーン電極55の開口部58から放出されるイ
オンＩの量も減少し、潜像の電荷密度が低下するため、
記録画像にかすれ等が発生するという問題点が生じる。

（３）また、第18図に示すように、スクリーン電極55の
開口部58を小さくし、且つスクリーン電極55と潜像担持
体59との距離Ｌを小さくした場合には、スクリーン電極
55と潜像担持体59との間に作用する導出電界の増加によ
り、スクリーン電極55の開口部58から導出されるイオン
Ｉの量が増加し、像の電荷密度も高くなる。

しかし、こうした場合には、スクリーン電極55と潜像担
持体59とが近付くため、導電性基板59aの表面を誘電層5
9bで覆った潜像担持体59に、その誘電層59bのピンホー
ルやほこりの付着等があると、第18図に示すように、高
電圧が印加されるスクリーン電極55から潜像形成媒体59
に向けて異常放電が生じる。そのため、静電潜像形成装
置の故障や潜像担持体59の誘電層59bの破壊につながる
という問題点が生じる。

［課題を解決するための手段］そこで、この発明は、上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、第３の電
極であるスクリーン電極から放出されるイオン量を絞り
込むことができ、高解像度且つ高効率での静電潜像の形
成を行なうことができ、しかも第３の電極と潜像担持体
との間に異常放電等が生じる虞れのない静電潜像形成装
置を提供することにある。

すなわち、請求項第１項記載の発明は、イオン発生手段
と、前記イオン発生手段で発生したイオンを導出させる
イオン導出領域を備え、前記イオン導出領域からのイオ
ン導出を制御するスクリーン電極と、前記スクリーン電
極のイオン導出側に配置され、前記イオン導出領域より
導出されたイオンのイオン導出方向を規制する筒状の通
路からなる規制部を有する絶縁部材とからなり、前記絶
縁部材の厚さを、スクリーン電極と潜像担持体との距離
の２分の１以上に設定するように構成されている。

また、請求項第２項記載の発明は、イオン発生手段と、
前記イオン発生手段で発生したイオンを導出させるイオ
ン導出領域を備え、前記イオン導出領域からのイオン導
出を制御するスクリーン電極と、前記スクリーン電極の
イオン導出側に当該スクリーン電極と間隙を介して配置
され、前記イオン導出領域より導出されたイオンのイオ
ン導出方向を規制する筒状の通路からなる規制部を有す
る絶縁部材とを備えるように構成されている。

上記絶縁部材としては、例えば前記スクリーン電極と一
体的に設けられ、且つその厚さが、スクリーン電極とイ
オンにより潜像が形成される部材との距離の２分の１以
上に設定されたものが用いられる。

上記絶縁部材は、少なくともイオンの導出方向を制御す
る制御領域が絶縁部材によって形成されていれば良く、
例えばスクリーン電極を厚く形成し、このスクリーン電
極のイオン導出領域に絶縁部材を設けることにより、こ
のイオン導出領域がイオンの導出方向を制御する制御領
域を兼ねるようにしても良い。

［作用］この発明においては、絶縁部材に設けられた制御領域に
よってイオンの導出方向を制御することにより、スクリ
ーン電極のイオン導出領域から放出されるイオン流を絞
り、解像度を向上させるとともに、高密度の記録を可能
とする。また、スクリーン電極と潜像担持体との間に
は、絶縁部材が介在されるので、両者の距離を近付けた
場合でも、異常放電が生じるのが防止される。

［実施例］以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明に係る静電潜像形成装置の一実施例を
示すものである。図において、１は静電潜像形成装置と
しての記録ヘッドを示すものであり、この記録ヘッド１
は、天然白マイカやセラミックス等からなる平面矩形状
の第１の絶縁基板２を備えている。この第１の絶縁基板
２の表面には、第３図に示すように、第１の電極として
複数且つ直線状の駆動電極３、３…が互いに平行に設け
られているとともに、上記絶縁基板２の裏面には、駆動
電極３、３…と交差するように第２の電極として複数の
制御電極４、４…が設けられており、両電極３、３…及
び４、４…によってマトリクスが形成されている。上記
制御電極４、４…には、第２図及び第３図に示すよう
に、駆動電極３、３…と交差する位置に、沿面コロナ放
電を生じる空間領域としての円形の開口部５、５…が設
けられている。これらの第１の絶縁基板２、駆動電極３
及び制御電極４によって、第２図に示すように、イオン
生成部６が構成されている。

また、上記イオン生成部６の制御電極４の下面には、第
１図に示すように、第２の絶縁基板としてのスペーサ層
７を介在させて、第３の電極としてのスクリーン電極８
が設けられている。スペーサ層７は、第４図に示すよう
に、第１の絶縁基板２と長さが略等しく、幅がやや狭い
平面矩形状に形成されており、接着等の手段によって第
１の絶縁基板２に固着されている。このスペーサ層７に
は、制御電極３、３…の開口部５、５…に対応した位置
に、同開口部５、５…よりも大きな開口部９、９…が設
けられている。また、スクリーン電極には、制御電極
３、３…の開口部５、５…に対応した位置に、同開口部
５、５…と同じ径のイオン導出領域としての開口部10、
10…が設けられている。

上記の如く構成される記録ヘッド１は、第１図に示すよ
うに、潜像担持体としての誘電体ドラム11と所定の距離
Ｌを隔てて対向するように配設される。上記距離Ｌは、
例えば150〜350μｍ程度に設定される。この誘電体ドラ
ム11は、導電性基板12の表面に誘電体層13を形成して構
成されている。

ところで、この実施例では、イオン導出領域より導出さ
れたイオンのイオン導出方向を規制する筒状の通路から
なる規制部を有する絶縁部材を前記スクリーン電極のイ
オン導出側に備えるように構成されている。

すなわち、スクリーン電極８のイオン導出側には、第１
図に示すように、図示しないスペーサ部材を介して絶縁
部材14が設けられている。絶縁部材14は、アルミナやジ
ルコニア等のセラミックスによって平板状に形成されて
いる。この絶縁部材14は、記録ヘッド１と誘導体ドラム
11との間の狭い空間（150〜350μｍ程度）に設けられる
ため、その厚さは、50〜250μｍ好ましくは100〜200μ
ｍ程度に設定するのが良い。また、絶縁部材14の厚さ
は、スクリーン電極８と誘電体ドラム11の距離Ｌとの関
係では、イオンの導出方向の制御性を向上するため、距
離Ｌの２分の１以上に設定するのが好ましい。

絶縁部材14を形成する材料としては、上記の如くセラミ
ックスのように、放電やイオンの衝突、あるいはオゾン
の影響等で変質しない化学的に安定な物質が用いられ
る。この絶縁部材14と組合せられるスクリーン電極８
も、ステンレス、タングステン、モリブデンのように比
較的安定で、高融点な金属を用いるのが好ましい。

上記絶縁部材14には、第５図に示すように、スクリーン
電極８の開口部10、10…に対応した位置に、イオン制御
領域としての開口部15、15…が穿設されている。これら
の開口部15、15…は、スクリーン電極８の開口部10、10
…と同径、例えば直径100μｍの平面円形状に形成され
ており、スクリーン電極８の開口部10、10…から放出さ
れるイオン流Ｓを、物理的に規制してその放出方向を制
御するようになっている。

第１図中、16は駆動電極３、３…の表面を覆うヘッド基
板を示している。

また、上記駆動電極３、３…とスクリーン電極８との間
には、第１図に示すように、交流電源17が接続されてお
り、この交流電源17によって両電極３、８間に高周波高
電圧が印加されるようになっている。一方、制御電極
４、４…には、イオン制御電源18により選択的にパルス
電圧が、スクリーン電極８には、直流電源19により直流
電圧が、それぞれ印加されるようになっている。

以上の構成のおいて、この実施例に係る静電潜像形成装
置では、次のようにして、静電潜像の形成が行なわれ
る。すなわち、駆動電極３、３…とスクリーン電極８と
の間に、交流電源17によって高周波高電圧を印加すると
ともに、制御電極４、４…にイオン制御電源18により画
像信号に応じてパルス電圧を選択的に印加する。

こうすることによって、選択的に重圧が印加された駆動
電極３と制御電極４との間の電位差により、第６図に示
すように、開口部５において沿面コロナ放電Ｒを生起さ
せ、この沿面コロナ放電Ｒによって発生したイオンＩ
を、制御電極４とスクリーン電極８との間に選択的に形
成される電界によって加速若しくは吸収し、スクリーン
電極８の開口部10からイオン流Ｓを制御して放出し、誘
電体ドラム11上に画像信号に応じた静電潜像の形成を行
なうようになっている。

その際、スクリーン電極８のイオン導出側には、絶縁部
材14が設けられており、この絶縁部材14には、スクリー
ン電極８の開口部10、10…と対応した位置に、イオン制
御用の開口部15、15…穿設されている。そのため、スク
リーン電極８の開口部10から選択的に放出されるイオン
流Ｓは、第６図に示すように、その放出方向が絶縁部材
14の開口部15内壁によって規制され、イオン流Ｓが広が
ることなく放出される。したがって、誘電体ドラム11の
表面に到達するイオン流Ｓは、スクリーン電極８の開口
部10の径に対応した細いビームで、誘電体ドラム11の表
面に広がらずに到達するため、誘電体ドラム11の表面に
は、第７図に示すように、スクリーン電極８の開口部10
に正確に対応した高解像度の記録ドットＤが、効率良く
形成される。

このように、絶縁部材14に設けられた開口部15によっ
て、スクリーン電極８の開口部10から放出されるイオン
流Ｓを制御することにより、イオン流Ｓを絞ることがで
きる。そのため、誘電体ドラム11の表面には、イオン流
Ｓが広がることがなく到達するので、解像度を向上させ
ることができる。また、スクリーン電極８の開口部10か
ら放出されたイオン流Ｓは、拡散することなく、誘電体
ドラム11の表面に到達するので、誘電体ドラム11の表面
に効率良くイオンＩによる潜像を形成することができ、
高効率の潜像記録を行なうことができる。

また、スクリーン電極８と誘導体ドラム11との間には、
絶縁部材14が介在されているので、両者の距離Ｌを短く
した場合でも、スクリーン電極８と誘電体ドラム11との
間に異常放電が生じるのを防止することができる。その
ため、スクリーン電極８と誘電体ドラム11との距離Ｌを
短くして、イオン導出電界を増加させ、スクリーン電極
８の開口部10から導出されるイオンＩの量を増加し、高
密度の記録を行なうことができる。そのため、記録ヘッ
ド１の記録速度を高速化に対応することができる。

実験例１本発明者らは、この発明の効果を確認するため、第１図
に示すような記録ヘッド１を試作し、実際に静電潜像を
形成する実験を行なった。まず、記録ヘッド１は、絶縁
部材14を除く部分を従来と同様に形成した。一方、絶縁
部材14は、厚さ200μｍのアルミナ薄板であるグリーン
シートに、直径150μｍのパンチで開口部15、15…を形
成し、約1600℃で高温焼成したものを用いた。上記開口
部15の大きさは、スクリーン電極８の開口部10と同じ
く、直径100μｍに設定した。この絶縁部材14の開口部1
5、15…のピッチは、焼成仕上り後に解像度が300spiと
なるように設定した。また、絶縁部材14は、焼成仕上り
後の厚さが150μｍとなるようにした。

そして、上記絶縁部材14を、第１図に示すように、絶縁
部材14の開口部15、15…とスクリーン電極８の開口部1
0、10…との位置を合せて、合成ゴム系、シリコーン
系、酢酸ビニル系などの接着剤や、ゴム系や樹脂系など
の両面テープを用いて、スクリーン電極８上に貼り付
け、記録ヘッド１を製造する。

このようにして製造された記録ヘッド１を用いて、誘導
体ドラム11の代りに、裏面に電極層を有する厚さ15μｍ
のマイラーシート（商品名）上に、１ドットの潜像を形
成し、この静電潜像を、電気泳動による液体現像によっ
て現像した。この現像された像を顕微鏡で観察し、ドッ
ト径を測定した。また、記録ヘッド１を用いて、マイラ
ーシート上にベタの潜像を形成し、シート上の表面電位
を測定した。

測定の結果、ドット径は、90μｍであり、好ましい値で
ある90〜95μｍと一致し、高解像度で画像の記録が行え
ることがわかった。また、潜像電位は、−250Vであり、
望ましい−250〜300Vの範囲と一致し、高密度で潜像の
形成を行えることがわかった。

また、絶縁部材14として、上記アルミナの薄板であるグ
リーンシートの代りに、厚さ150μｍのジルコニアのグ
リーンシートを用いて記録ヘッド１を製造し、上記と同
様の実験を行なったが、良好な記録を行なうことができ
た。なお、焼成後の絶縁部材14の厚さは、100μｍであ
った。

このように、絶縁部材14を形成する材料としてジルコニ
アを用いた場合、ジルコニアはアルミナに比べて強度が
高いため、絶縁基板14を薄く形成することができる。そ
のため、記録ヘッド１と誘電体ドラム11との距離Ｌを短
くして、高密度の記録が可能となる。

第８図はこの発明の他の実施例を示すもので、前記実施
例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、こ
の実施例では、絶縁部材とスクリーン電極とが一体的に
形成されている。すなわち、絶縁部材14としては、前記
実施例と同様厚さ200μｍのアルミナやジルコニア等の
セラミックスの薄板であるグリーンシートに、直径150
μｍのパンチで開口部15、15…を形成し、約1600℃で高
温焼成したものを用いた。この絶縁部材15の開口部13、
13…のピッチは、焼成仕上り後に解像度が300spiとなる
ようにした。また、絶縁部材の厚さは、焼成仕上り後に
150μｍとなるようにした。

そして、絶縁部材14の片面に、第８図に示すように、真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング法等に
より、ニッケル、タングステン、モリブデン等の金属皮
膜を施し、スクリーン電極８とした。

また、スクリーン電極８としては、上記焼成前のグリー
ンシートの片面に、タングステンペーストにより導電体
膜を一様な厚さに印刷し、これを約1600℃で高温焼成し
て、絶縁部材14とスクリーン電極８とを一体的に形成す
るようにしても良い。

そして、上記の如く形成されたスクリーン電極８及び絶
縁部材14を、第８図に示すように、スペーサ層７を介し
て制御電極４、４…上に接着等により固着して記録ヘッ
ド１を製造する。

実験例２このようにして製造された記録ヘッド１を用いて、実験
例１と同様の実験を行なった。

測定の結果、ドット径は、95μｍであり、好ましい値で
ある90〜95μｍと一致し、やはり高解像度で画像の記録
が行えることがわかった。また、潜像電位は、−300Vで
あり、望ましい−250〜300Vの範囲と一致し、高密度で
潜像の形成を行えることがわかった。

その他の構成及び作用は前記実施例と同様であるので、
その説明を省略する。

［発明の効果］この発明は以上の構成及び作用よりなるもので、スクリ
ーン電極から導出されるイオン量を絞り込むことができ
るため、高解像度且つ高効率での静電潜像の形成を行な
うことができ、しかもスクリーン電極と潜像担持体との
間に異常放電等が生じるのを確実に防止することができ
る。

また、この発明の静電潜像形成装置は、スクリーン電極
のイオン導出側に配置され、前記イオン導出領域より導
出されたイオンのイオン導出方向を規制する筒状の通路
からなる規制部を有する絶縁部材を備え、前記絶縁部材
の厚さを、スクリーン電極と潜像担持体との距離の２分
の１以上に設定したので、スクリーン電極のイオン導出
領域より導出されたイオンは、その導出方向が絶縁部材
の筒状の通路からなる規制部によって物理的に規制され
て、ほぼ筒状の通路からなる規制部に直線的に沿って移
動し、筒状のイオン流となって潜像担持体上に照射され
る。そのため、上記スクリーン電極のイオン導出領域よ
り導出されたイオンは、ほとんど広がることなく、却っ
て絞り込まれた状態で潜像担持体上に照射され、十分な
イオン量によって高解像度且つ高効率での静電潜像の形
成を行なうことができる。

さらに、この発明の静電潜像形成装置は、イオン導出領
域より導出されたイオンのイオン導出方向を規制する筒
状の通路からなる規制部を有する絶縁部材を備えている
ので、イオン導出領域より導出されたイオンの一部が筒
状の通路からなる規制部の内壁に付着したとしても、却
ってイオンの同極反発力によって筒状の通路からなる規
制部を通過するイオン流を絞り込むことができ、このよ
うな２次的な効果によってもイオン流を絞り込んで、高
解像度且つ高効率での静電潜像の形成を行なうことがで
きる。

また、この発明の請求項第２項に記載の静電潜像形成装
置は、スクリーン電極のイオン導出側に当該スクリーン
電極と間隙を介して配置され、前記イオン導出領域より
導出されたイオンのイオン導出方向を規制する筒状の通
路からなる規制部を有する絶縁部材とを備えているの
で、イオン流を絞り込むことができるのは勿論のこと、
多少イオンの漏れがあるものの、間隙の分だけ絶縁部材
を薄く形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る静電潜像形成装置の一実施例を
示す断面図、第２図はイオン生成部を示す断面図、第３
図は同装置の電極を形成した絶縁基板を示す平面図、第
４図は第１図に示す装置のスクリーン電極を形成した状
態を示す平面図、第５図は絶縁部材を示す断面図、第６
図は第１図の装置の作用を示す断面図、第７図は同装置
の記録画像を示す説明図、第８図はこの発明の他の実施
例を示す断面図、第９図は従来の装置の要部を示す断面
図、第10図は同平面図、第11図は従来の装置を示す断面
図、第12図は同平面図、第13図は同装置の作用を示す断
面図、第14図は従来の装置の記録状態を示す断面図、第
15図は同装置の記録画像を示す説明図、第16図は従来の
装置の変形例を示す断面図、第17図は同装置の記録画像
を示す説明図、第18図は従来の装置の他の変形例を示す
断面図である。［符号の説明］２…第１の絶縁基板３…駆動電極４…制御電極５…開口部７…スペーサ層８…スクリーン電極 10…開口部 14…絶縁部材 15…開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン発生手段と、前記イオン発生手段で
発生したイオンを導出させるイオン導出領域を備え、前
記イオン導出領域からのイオン導出を制御するスクリー
ン電極と、前記スクリーン電極のイオン導出側に配置さ
れ、前記イオン導出領域より導出されたイオンのイオン
導出方向を規制する筒状の通路からなる規制部を有する
絶縁部材とからなり、前記絶縁部材の厚さを、スクリー
ン電極と潜像担持体との距離の２分の１以上に設定した
ことを特徴とする静電潜像形成装置。
【請求項２】イオン発生手段と、前記イオン発生手段で
発生したイオンを導出させるイオン導出領域を備え、前
記イオン導出領域からのイオン導出を制御するスクリー
ン電極と、前記スクリーン電極のイオン導出側に当該ス
クリーン電極と間隙を介して配置され、前記イオン導出
領域より導出されたイオンのイオン導出方向を規制する
筒状の通路からなる規制部を有する絶縁部材とを備えた
ことを特徴とする静電潜像形成装置。