JPS61286863A - 固体放電装置 - 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】 技術分野 この発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の静電記録装置の除、帯電器等として使用される固体
放電装置、特にそのコロナ放電時のオゾン発生量を少な
くした固体放電装置に関する。

従来技術 電子写真複写機やプリンタ、ファクシミリ等の静電記録
装置の除帯電器等として従来使用されていた細線型コロ
ナ放電器に代って固体放電装置（固体帯電器５ｏｌｉｄ
　５ｔａｔｅ　ｃｈａｒｇｅｒ　：以後ＳＳＣと呼ぶ］
が高信頼性、高サービス性、小型、高速対応性等の利点
から実用化が計られている。

ところで、ＳＳＣはオゾン（０３）を発生させるオゾナ
イザ−として知られる無声放電装置と構成が類似してい
ることからも予想されるように、従来の細線型放電方式
の除帯電器に比して、数倍乃至士数倍とオゾン発生量が
多く、実用化の障害の一つとなっている。

コロナ放電装置の放電時発生するオゾンを減少させる方
法としては、例えば米国特許第３．６７５．０９６に、
放電六極で発生したオゾンを含む空気を通過させるダク
トにオゾンを分解する触媒機能を有する材料で作ったメ
ツシュフィルタを設け、そこをオゾンを含む空気を送風
機を使って通過させ、オゾンをメツシュフィルタに接触
させることにより分解し、オゾン濃度を低減させるよう
にしたコロナ放電装置が開示されているが、オゾンがメ
ツシュを構成する線の表面と接触する確率が小さいので
、低減率も小さいという欠点がある。

又、特開昭５８−４８０７４号公報には、ＳＳＣの電極
を発熱体で形成し、放電時これに通電して加熱すること
により放電効率を向上させるとともに、発生したオゾン
を分解してオゾンの故山を抑制するようにしたＳＳＣが
開示されている。この方法は、高耐電圧、大電流容量の
発熱用電源を必要とし、電源部のスペースが余分に必要
になり、コストが上昇するのみならず、ｓＳＣの端子数
の増加、温度制御の必要等に起因して信頼性が劣る等の
欠点がある。

目　　　的 本発明は、従来のＳＳＣの放電時発生するオゾン低減手
段の上述の欠点にかんがみ、簡単な構成で、効果的にオ
ゾンを減少させることのできるＳＳＣを提供することを
目的とする。

構成 本発明は、上記の目的を達成させるため、誘電体層の内
部に設けられた内部電極と、誘電体層表面の放電面に設
けられた放電々極とを有して成るＳＳＣの放ｉＩＥ電極
の材料を放電時、オゾンを分解する触媒機能を呈する材
料としたことを特徴とする。

ＳＳＣをこのように構成したことにより、コロナ放電に
伴い発生したオゾンは、オゾン分解触媒機能を有する放
電六極の表面に接触することにより分解され、オゾン放
出量が低く抑えられる。

以下に１本発明を図面に基づいて詳細に説明するＯ コロナ放電を行ない被帯電面を帯電させるＳＳＣの構成
は種々あるが、本発明者の１人は、耐電圧特性の向上と
、印加する交流の周波数を低減しても帯電の均一性が損
なわれ難いという点から、第１図及び第２図に示すよう
な構成のＳＳＣを先に提案した。第１図はその原理を説
明するための断面図、第２図は放電々極側より見た斜視
図である。

このＳＳＣ素子１は、ある間隔を置いて平行に配置され
た１対の交流電極３とこれをサンドインチ状に挾むセラ
ミンク基板２及びガラス板４と一ガラス板４の表面に設
けられた軌条状の放電々極群５とより構成されており、
交流電極対３の間には、交流電源１４より交流電圧６が
印加され、交流電極３と放電々極５と壜まガラス板４に
より直流的には完全に絶縁され、容量的には閉回路を形
成して、交流電極３と放電六極５との間にコロナ放電を
行なわせるようにされている。このｓｓｃ’６帯電器と
して使用する場合は、紋范々極５と間隙を置いて被帯電
々極９を対向させ、放電々極５と被帯電々極９との間に
直流バイアス電源１３を接続し、放電六極５と被帯電々
極９との間に直流電界を形成し、放電により生成した帯
電イオン・電子を符号ｌＯで示す如く被帯電々極９に向
っていき、被帯電々極９に帯電々流が流れる。コロナ放
電は、軌条状に形成された放電々極の各線条の両側のす
べての縁で発生する。ＳＳＣの交流電極３土の全面にわ
たって放電させるには、放電六極の軌条本数を増すこと
によって達成させることができるＯ 放電々極５は、本発明にもとづき、コロナ放電時、オゾ
ンを分解する触媒機能を呈する材料で作られている。

以下に、放電４極５の材料を数種変えて作ったＳＳＣに
ついて、材料の違いによるオゾン発生量と帯電々流の関
係の変化について１本発明者らの行なった実験結果を説
明する。

第１図に示す構成のＳＳＣにおいて、交流電圧Ｖａ（６
を両交流電極３の間に印加すると、放電々極５を介して
両側の交流電極３の間に流れる電流とリード線等の浮遊
容Ｍ電流とのトータル電流Ｉａｃ　８は交流電流計７で
計測することができる。

一方、帯電々流Ｉｃ　１２は図示の位置に設けた直流電
流計１１により計測することができる。

放電々極５の材質をプラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ　）、
酸化ルテニウム（ＲｕＯ□）の３種で同一寸法に作った
３つのＳＳＣ素子について、夫々交流電圧ｖａｃ（ＫＶ
　）を変化させた場合の交流電流Ｉａｃ（ｍＡ）の変化
を上記の交流電流計７により計測し、各材質毎にＶａｃ
対ＩａＣの関係を求め、Ｐｔ　ｅ　Ａｕ　Ｉ　ＲｕＯ２
に対して夫々を第３図の下半分に■、■、■の曲線で示
した。図に見られる如く、ｖａｃが０からある値Ｖｓ迄
の間では、３つの曲線■、■、■は全く重なり、０点を
通る１本の直線となる。この間では放電が起っていない
。ＶａｃがＶｓを超えると、放電に極５を形成する各線
の周縁で放電が開始され、負荷状態が変化するため、曲
線■、■、■は、前記のＶｓ迄の間の直線を延長した直
線■から外れ、印加電圧ＶａＣの割に交流電流Ｉａｃが
増加する。

なお、各材料による放電々極の製作方法は、前記の金属
の粉末にガラス７リツトをボンドとして混入したものを
テルピネオール溶剤で溶かした樹脂（エチルセルロース
）にてペースト化し、これを印刷焼成することにより形
成したものである。

直流バイアス電源１３の電圧Ｖｃを所定の標準状態−２
０００Ｖに固定して、交流電圧Ｍａｃ　６を変°化させ
たときの、帯電々流Ｉｃ　１２と単位時間あたりのオゾ
ン発生量を計測し、第４図にその関係を示す曲線を放電
々極の材質毎に示した。図の横軸は帯電々流ＩｃをμＡ
で表わし、縦軸はオゾン発生量の特性値ＭをＰＰｍ　／
　ｓｅｃで表わして、Ｐｔ　％Ａｕ　ｓ　ＲｕＯ２の各
電極に対する特性を夫々直線■、■、■で示した。この
図より明らかな如く、同一放電々極材料ならば、ＩＣと
Ｍの関係は直線になることと、ＲｕＯ２■は零点（原点
）を通るが、Ａｕ■やｐｔ■は零点を通らないといろこ
とを発見した。Ｒｕ０２の場合は、オゾンは放電開始で
発生し、放電強度に比例する。ＡｕやＰｔは直線の延長
が原点を通らないことから、放電が生じても、オゾンを
発生していないという現象になっている。しかも放電を
強めても一定のオゾン発生量（速度）Ｍを抑えている。

帯電々流Ｉｃ　（／ＪＡ　）とＭ　（ＰＰｍ／ｓｅｃ　
）との比、Ｉｃ７Ｍは、オゾンをＩ　ＰＰｍ発生する場
合、帯電に寄与するイオンや電子が何マイクロ・クーロ
ン得られるかを示すもので、単位は（μｃ／ＰＰｍ　）
となる。

帯電々流Ｉｃを一定に保ち１交流電流Ｉａｃを変化させ
た場合のＩｃ７Ｍの値を第３図中の上半分に示す。

この図でも曲線■、■、■は夫々Ｐｔ　ｓ　Ａｕ　５Ｒ
ｕｓｔ電極を使用したＳＳＣに対するもので、この図か
らもＩａｃの値により夫々の電極ともＩｃ７Ｍの値は変
化するものの、Ｐｔ電極のものがＩｃ７Ｍが最も高く、
同じオゾン発生量に対して、帯電に寄与する千オンや電
子の量が多いことを示している。

以上の実験結果を考察するに、オゾンの発生は放電によ
って起るものであるから、放電量が同じであればオゾン
の発生量も同じになり、■ｃ／Ｍの値は電極の材質によ
って変らないはづであるにも拘わらず測定されたオゾン
量より計算したＩｃ７Ｍの値が電極の材質によって変化
するのは、発生したオゾンが発生すると直ちにｔｉｔ々
極に触れてその触媒作用により分解され、その結果測定
されるオゾンの量が変化するものと考えられる。勿論、
発生したオゾンは測定される迄にガラス板４にも触れる
が１ガラス板は放電々極の材質にか＼わらず同じものが
使用されているから、オゾンの量に影響を及ぼすのは放
電々極の材質によるオゾン分解触媒機能の差と考えざる
を得ない。

第３図より、Ｉｃ７Ｍの値はＰｌが最も高く、かつ変動
幅も大きい。第４図からもこのことが伺かわれる。この
変動が大きいことはその材料の触媒機能が放電状態に左
右され、かつ、触媒機能が高いためと判断される。第３
図に示された所では、Ｉａｃの変化に伴ってｖａｃの値
が直線■がら大きく外れるＰｉがＩｃ７Ｍの値も大きく
、直線■からの外れ万の少ないＲｕ　Ｏ！がＩｃ７Ｍの
値も小さくなっているが、本発明者らの実験によれば、
他の試料では必らずしもそうならないものもある。この
ようなことから、Ｉａｃの値が大きくなった場合のＩｃ
７Ｍの値の安定化は、放電に極材料からの電子放出係数
や電極抵抗値に依存するものき推測される。又、図より
伺われる如＜　、ＲｕＯ２には殆んど触媒機能がないが
、これはガラスのボンド剤の割合が多いためと考えられ
る。

本発明者らは１上述の３種の材料ばかりでなく、種々の
材料の放℃々極を用いたＳＳＣを試作し、上記の計測を
行なった結果、上記材料以外に−Ｎ１、ＡｆｉｓＦｅ　
％　Ｐｄ　％ＴａＮ　ｓ　５ｒＣｓ　ＭｎＣ）２　、Ｐ
ｂＯ２、ＣｕＯｌＡｇ０１　、Ｎｉ２０ｓ等の材料にも
触媒機能と考えられる特性が認められた。又、ＲｕＯ２
もガラスボンド成分を減らすことにより触媒機能を生ず
ることが判明した。

上記の触媒作用の得られる金属の多くは、元素の周期表
中筒■族及びこれに続く第Ｉｂ族に属している。因みに
第１族及び第Ｉｂ族の金属元素は次のとおりである。

なお、第４図においてｓＭ−ｏでのＩｃの値の大小は放
電に極材料の触媒機能の差によるもので、直線の勾配が
同じ場合にはその値が大きい程触媒効果は大であると見
て差支えなかろう。Ｉｃ　　Ｍ特性曲線が直線である（
比例関係にある）ことから、触媒機能と見られる効果は
、オゾン濃度に無関係に、一定量のオゾン発生量を分解
していると云う興味ある現象が読みとれる。帯電機能の
面からみるとこの直線の勾配は低い程好ましく、又Ｍが
小さい位置にあることが好ましい。このことは、オゾン
の発生が少なく、帯電々流Ｉｃが大きいことを意味する
。以上のことからガやＡｕは触媒機能と電子放出係数等
の優れた材料であると云うことができる。

しかし、ＳＳＣのオゾン発生特性値Ｍを低く抑え、帯電
々流Ｉｃを大きくとるためには、放電々極の断面形状、
寸法や誘電体の材質、表面性状、厚さ等の諸因子を最適
に決めることが必要であり、　　′これらの設定と放電
々極の材質の選定とが相俟って、充分な帯電機能を有し
、かつオゾン発生量の低いＳＳＣを構成することがでキ
ル。

本発明によるＳＳＣのオゾン濃度低減達成手段は１放電
部での電極触媒の一次機能と発生したオゾンとの接触に
よる触媒２次機能の働きによるものと思われる。前記し
た特性から、こ＼では主に一次機能の働きによると考え
られる。第１図及び第２図に例示され、上述の説明に使
用した誘電体層内に設けた１対の交流電極と、誘電体表
面に設けた放電々極とにより構成される型のＳＳＣのみ
ならず、放電々極が放電部に露出した種々の型のＳＳＣ
に適用した場合にも同様の効果を得ることができる。経
験的ではあるが、枚電々極の幅を２露程度で厚さを１０
μ以下にすれば１従来のコロナ放電装置のオゾン発生量
の”／２２種で実用できることも確認されている。

効果 以上の如く、本発明によれば、放電々極の材料として放
電時オゾン分解に対して触媒機能を呈する材料を使用す
ることにより、放電により発生したオゾンを効率よく分
解し、帯電機能を弱めることなく、放出されるオゾンの
濃度を減少させることができ、ＳＳＣの実用化促進に効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される固体放電装置の代表的な構
成の１例を示す断面図、第２図はその固体放電装置を放
電々極側を上にして示す斜視図、第３図はその構成の放
電々極材料差による交流印加電圧に対する交流電流の変
化及び交流電流の変化に対する帯電々流／オゾン発生量
比の変化の特性曲ｌｓ図、第４図は放電々極の材質毎の
帯電々流とオゾン発生量との関係を示す曲線図である。 １・・・固体放電装置−２，４・・・誘電体層、３・・
・交流電極対、５・・・放電々極・６・・・交流印加電
圧、８・・・交流電流、１２・・・帯電々流 之 セ゛へ入ば州−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体層と、その内部に設けられた内部電極と、
   上記誘電体層表面の放電面上に設けられた放電々極とを
   有する固体放電装置において、上記の放電々極の材料を
   放電時オゾンを分解する触媒機能を呈する材料としたこ
   とを特徴とする固体放電装置。
2. （２）上記の放電々極の材料が、元素の周期表の第VII
   I族及び第 I ｂ族に属する金属の１つ、又はその合金、
   又はその酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の固体放電装置。
3. （３）上記の放電々極の材料がＭｎＯ＿２又はＰｂＯ＿
   ２の１つであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の固体放電装置。
4. （４）上記の放電々極の材質がＴａＮ又はＳｉＣの単体
   又は混合物であることを特徴とする固体放電装置。