JPS6251463A - 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】 扼亙盟」 本発明は放電装置およびそれを用いた静電記録装置に関
する。

１１且遣 第１図に示すように、電極ｌと電極２とを誘電材料１１
を挾んで設置し、これらの電極間に交互電圧を印加して
、該誘電材料１１の表面と一方の電極２との間の放電に
よって正・負イオンを発生させる放電装置は、例えば米
国特許第４１５５０９３号明細書に開示されているよう
に知られている。電極２と被帯電部材２０との間にはバ
イアス電圧が印加され、これによって正Ｑ負イオンのう
ちの特定極性のイオンのみを抽出して被帯電部材に向わ
せることによって、被帯電部材を所望の極性に帯電でき
る。

さらに、第２図に示すように、これを利用した静電記録
装置も例えば米国特許第４１６０２５７号明細書に開示
されているように知られている。

この静電記録装置は、第１の方向に延びる複数の第１電
極と１、第１の方向と異なる方向に延びて該第１ｉｔ極
ｌとともにマトリックスを構成する第２電極２と、該第
２電極２に対し、前記第１電極ｌとは反対側に設けられ
前記マトリックスに対応した開口を有する第３電極３と
、第１電極１と第２電極２との間の第１誘電体１１と、
第２電極２と第３電極３との間に設けられ、マトリック
スに対応した複数の開口１４を有する第２誘電体１２と
を有する記録ヘッドを用いて、第１電極１を時分割的に
選択し、選択された第１電極ｌと第２電極２との間に交
互電圧を逐次印加し、前記第２電極２と第１誘電体１１
の表面との間の放電によってイオンを発生させ、このイ
オンを前記第２電極２と前記第３電極３との間の電位差
にようで第３電極３の開口から抽出し、該イオンによっ
て記録材の表面上にデジタル電荷パターンを形成する。

これらはいずれも有用と考えられるが、いずれにおいて
も両極性のイオンが発生し、これらから一方の極性のイ
オンのみが抽出されるため抽出効率が悪いという欠点が
あった。

１１立１１ したがって、本発明はイオン抽出効率の高い放電装置を
提供することを目的とする。

ｌ１立１１ 本発明によれば、誘電材料を間に介在させて設けられた
一対の第１電極と、前記一対の電極のそれぞれから離間
し、かつそれぞれの間に誘電材料を介在させて設けられ
た第２電極と、前記一対の第１電極間に交互電圧を印加
する手段を有することを特徴とする放電装置が提供され
るので、交互電圧のいずれのサイクルにおいても所望の
一定の極性のイオンを抽出することができ、イオン抽出
′効率を高めることができる。

支ム１ 第３図は本発明の実施例による放電装置の断面図である
。該放電装置は一対の第１電極１−１および１−２、第
２電極２、誘電体１１および交互型圧電［１６を有する
。

第１電極１−１および１−２は薄板状で誘電体１１中に
離間して埋設されている。−シたがって、第１電極１−
１と第１電極１−２との間には誘電材料が介在している
０本実施例においては第１電極１−１と第１電極１−２
は同一平面上に設けられている。

第２・電極２は誘電体１１の底面に固着され、外部に露
出している。したがって、第１電極１−１と第２電極２
との間および第１電極１−２と第２電極２との間にも誘
電材料が介在している。後述のごとく第１電極１−１と
第１電極１−２とは交互電圧電源１６に接続されている
が、第２電極２は電気的には他の要素のいずれとも接続
されておらず、電気的に浮いた状態とされている。

第１電極１−１．１−２および第２電極２の材料は導電
性金属で、例えばニッケル、ステンレス、タングステン
、金、ニッケルメッキされた銅などが使用可能である。

　誘電体１１の材料は例えばセラミック、マイカ、ガラ
スなどの無機材料あるいはポリイミド、テフロン、ポリ
エステル、ポリイミドなどの有機高分子材料が用いられ
る。

一対の第１電極１−１．１−２の間には交互電圧電源１
６によって交互電圧が印加される。ここで、交互電圧の
波形としては、サイン波、矩形゛　　　波、パルス波、
三角波などのいずれでもよい、交互電圧電源１６によっ
て一対の第１電極の間に交互電圧が印加されると、第２
電極２の両側と誘電体１１の底面との間の空気ギャップ
にグロー放電が起り正・負のイオンが発生する。第２電
極２は、前述のごとく電気的にフロート状態にあり。

単に容量的に結合しているにすぎない。この第２電極２
の効果はつぎの通りである。第２電極２のない構成を考
えると、第１電極に近接する誘電体表面の空気ギャップ
でグロー放電の開始に充分な電界を形成させるためには
かなり高い交互電圧を両温１電極間に印加するか、ある
いは両温１電極間を近接させる必要があり、この場合両
筒１電極間での絶縁破壊の問題が発生する０本発明のよ
うに第１電極の近傍の誘電体表面に第２電極を設けるこ
とによって、第１電極間の距離を実質的に短縮したこと
になり、これによって電界強度が増大し、その結果比較
的低い交互電圧にて、誘電体表面と第２電極間の空気ギ
ャップに空気の絶縁破壊に充分な電界が形成されるので
、比較的低い交互電圧でグロー放電が開始し、正・負イ
オンが発生する。

第４図はこの放電装置によって被帯電部材２０を帯電す
る場合の形態を示す、放電装置の第２電極２に対向して
被帯電部材２０が配置され、該被帯電部材２０は導電部
材２１と固体誘電体２２とを有し、固体誘電体２２が第
２電極２に対向して設置される。第２電極２と導電部材
２１との間にはバイアス電源１７によってバイアス電圧
が印加される。このバイアス電源１７により形成される
電界によって、第２電極２近傍で発生したイオンのうち
該バイアス電界の方向で決る極性のイオンが固体誘電体
２２に向って移動し固体誘電体２２をそのイオンの極性
に帯電する。

第５図は第４図の構成の斜視図である。上記のイオン発
生およびイオン移動動作とともに被帯電部材２０は第５
図の矢印の方向に不図示の駆動機構によって移動し、被
帯電部材２０の表面を帯電していく。

つぎに本実施例の放電装置におけるイオン発生のメカニ
ズムについて詳細に説明する。

第６図は本実施例の放電装置の電気的接続関係を理解す
るための模式図である。第１電極１−１と第１電極１−
２との間には前述のごとく誘電材料が存在するので、こ
れらの電極は電気的には等価容量Ｃ１を介して接続され
ていることになる。

さらに、第１電極１−１と第２電極２との間にある誘電
体１１およびその底面と第２電極２との間の空気ギャッ
プを介して行なわれているので、これらは等価容量Ｃ２
およびＣ３を介して接続されていることに相当する。

第７図はこれを電気回路として表わしたものである。空
気ギャップに空気の絶縁破壊に充分な電界が形成され、
放電が生ずると等価容量Ｃ３は短絡されるので、容量Ｃ
３に並列にツェナーダイオードが接続されている。

第８図および第９図は第１図に示した従来技術の放電装
置におけるイオン発生のメカニズメム説明するもので、
第８図は上部の電極に正の電圧が印加される位相、第９
図は反対の位相における電気力線およびイオンの移動状
況を示す、これから理解されるように、下部の電極の両
側における電気力線の方向は各位相において同一であり
、したがって、夫々の位相で抽出できるイオンの極性は
一方に決ってしまう０例えば、第、８図の位相では電気
力線は下部電極に向かっており、電気力線と反対ベクト
ルに移動する、負イオンのみが抽出出来る。これは下部
電極の左右両側について言える。したがって第８図の位
相では負イオンのみが、また第９図の位相では正イオン
のみが抽出可能である。

第１０図および第１１図は本発明の実施例において、交
互電圧電源１６によって印加される交互電圧の２つの異
なった位相における電極間の電気力線の方向および発生
イオンを示したものである。

第１Ｏ図は第１電極１−２に正の電圧が印加されている
位相、第１１図は反対の位相における状態を示したもの
である。これらの図から理解されるように、第２電極２
に両側（図では左側および右側）における電気力線の方
向は、交互電圧の位相の如何にかかわらず、互いに逆向
きである。その結果、例えば正イオン抽出の場合におい
ては、正イオンは電気力線の方向に移動するため、第２
電極２から誘電体１１の表面に向う電気力線があれば、
正イオンは抽出可能であり、この電気力線は図から理解
されるようにいずれの位相においても、第２電極２のい
ずれかの側に存在する。したがって、いずれの位相にお
いても、正イオンは抽出可能である。負のイオンについ
ても逆向きの電気力線が存在すれは抽出可能であり、こ
れもいずれの位相においても存在することはこれらの図
から理解される。

第１２図および第１３図は本発明の放電装置を静電記録
ヘッドに使用した実施例を示し、第１２図は七　　　パ
の平面図で第１３図は第１２図のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断
面図である。

この記録ヘッドは、第１電極１−１．１−２、第２電極
２、第３電極３、第１銹電体１１および第２銹電体１２
を有する。

第１電極１−１および１−２の対は複数あり、これらは
　第１の方向（第１２図で横方向）に延びている。第２
電極２も複数段けられ、これらは前　　□記第１の方向
と異なる方向に延びて、該第１電極対とともにマトリッ
クスを構成する。第３電極３　　　′は、該第２電極２
に対し、前記第１電極対とは反対偶に設けられる。第３
電極３はマトリックスの交点に対応した開口４を有する
。

第１誘電体１１は少なくとも第１電極１−１と同１−２
の間およびそれらとと第２電極２との間に誘電材料を介
在させ、第２Ｊ電体１２は第２電極２と第３電極３との
間に挾持される。第２誘電体１２はマトリックスに対応
した複数の開口１４を有し、該開口１４は開口４と整列
している。

第１電極１−１と同１−２との間には交互電圧電源１６
が接続され、第２電極２は画像信号源１８に接続される
。第３電極３はバイアス電源１７に接続され一定のバイ
アス電圧が印加される。記録ヘッドに対向して、すなわ
ち、第３電極３に対向して円筒状の静電記録媒体２０が
設置され、静電記録媒体２０は導電部材２１とその上部
の固体誘電体２２を有する　作動においては１両第１電
極１−１．１−２間に交互電圧が印加される。具体的に
は複数の第１電極対に時分割的に順次交互電圧が印加さ
れ、この電圧が印加された列における第２電極２の開口
の部分に正・負のイオンが発生する。第３電極３には本
実施例においては、図示のごとく負の直流電圧が印加さ
れているので、上記発生の正・負イオンのうち負のイオ
ンのみが開口１４を通過して静電記録媒体２０に到達し
得る。正のイオンは第３電極３との間で放電消滅し、静
電記録には寄与しない。

第２電極２に画像信号源１８からハイまたはロー信号が
印加される。ハイ信号が出されているときは、第２電極
２の電位は第３電極３の電位よりも高いので負イオンは
第３電極３とのあいだで放電し、静電記録媒体２０に到
達しない、一方。

画像信号源１８からロー信号が出されると、第２電極２
の電位が第３電極３の電位より低いので、負イオンは静
電記録媒体２０の設置された導電部材２１の電位に引か
れ、固体誘電体２２を帯電する０例えば、第３電極３に
一６００ｖ印加されている場合画像信号として一７５０
ｖを印加することによってオンの状態に、−６００Ｖ以
下の電圧を印加することによってオフの状態になる。こ
のようにして画像信号源１８のロー信号に応じて、負イ
オンが静電記録媒体２０上に付着する。交互電圧として
は例えばＩ　Ｍ　Ｈｚのサイン波が使用される。

静電記録媒体２０は第１３図の矢印の方向に回転し、こ
の回転速度に同期した速度で複数の第１電極１に時分割
的に順次交互電圧が印加される。そして、マトリックス
の交点に対応する開口１４の開口の所望のものにロー信
号を印加することによって、静電記録媒体２０上に負イ
オンが画像状に付着し、静電潜像が得られる。

このイオンを利用したデジタル潜像形成においてイオン
抽出効率の向上は特に重要である。デジタル画像を高精
細なものとするには記録体上に形成する静電荷のドツト
の面積を小さくする必要があるが、イオン抽出効率が悪
いと一回の放電によるイオン発生量すなわちイオン密度
を上げなければならない、イオン密度を上げると、自己
の電界強度が高くなり、イオンが拡散する傾向になるこ
とが判明した。このため、記録材上には大きな静電ドツ
トが形成されてしまうことになり、高精細な画像を得ら
れない。

本発明によれば、イオン抽出効果が高いので、−回の放
電によるイオン発生量したがってイオン密度を抑制して
も一定電荷を得ることが可能になる。

第１４図は本発明の他の実施例による静電記録ヘッドの
平面図である０本実施例においては、隣接する第１電極
が共用されて一木の電極とされている０例えば図の電極
１−２はその上部の第２電極およびその下部の第２電極
のために使用される。その他の構成は第１２図および第
１３図の実施例と同様であるので詳細な説明を省略する
。これにより記録材の移動方向のマトリックスの間隔を
小さくすることができる。

第１５図は本発明の静電記録ヘッドを用いた静電記録装
置の断面図を示す、ここで、固体誘電体２２に対して本
発明の静電記録ヘッドが対向して設けられ、固体誘電体
２２は矢印の方向に回転する。まず固体誘電体２２は交
流コロナ除電気の作用を受け、その表面電位が約Ｏｖに
なるように除電される。上記説明のごとく、画像信号に
したがって静電記録ヘッドにより固体誘電体２２上に静
電潜像が形成される。この潜像は１例えば負極性の電荷
ドツトを画素としてその集合からなるデジタル電荷パタ
ーンである。この潜像は現像器３２によって現像される
。現像器は本実施例では正極性の１成分絶縁性トナーを
有するものである（例えば特公昭５８−３２３７５）、
ここで、現像器の現像剤担持体である現像スリーブと固
体誘電体表面との間隔は約３００４ｍであり、またスリ
ーブには不図示の電源にてバイアス電圧が印加されてい
る。該バイアス電圧は２〜３ＫＨｚ、１０００〜１５０
０Ｖｐｐ　（ピーク対ピーク値）の交流と−１０〜−５
０Ｖの直流を重畳したものである。現像装置としてはこ
れに限られず、特開昭５６−１１８０６０号公報に記載
のものも使用可能である。この方法は固体誘電体と現像
スリーブとの間にグリッドを設け、これらの間に交番電
圧を印加することにより発生したトナーのパウダークラ
ウドが潜像による電界で潜像に吸着するのもであるが、
この場合にもトナーのパウダークラウドはメシュに到達
しない程度のものである。パウダークラウドを形成させ
る方法としては、超音波を使用してもよい、その他に周
知の２成分現像剤方法を使用してもよい、現像像は、転
写帯電器によって不図示の搬送手段によって搬送された
記録紙３４に転写される。

トナー像転写を受けた記録材は定着器によって像定着を
受け、その後機外に排出される。

一方転写後の固体誘電体面は、クリーニング手段３５に
よって、クリーニングされ転写されなかったトナーが固
体誘電体２２から除去される。

クリーニング後の固体誘電体２２は除電器３６の作用を
受け、除電された後つぎの画像形成可能な状態となり、
記録作用が繰返される。

ｌ乱立差」 以上説明のごとく本発明によれば、イオン抽出　　　・
効率の高い放電装置が提供され、ｌサイクル当りのイオ
ン発生量を減少させても充分なイオンを抽出することが
できる。さらに、これを静電記録ヘッドに使用した場合
にはイオン抽出効率の向上から画像を高精細とすること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電装置の断面図である。 第２図は第１図の放電を利用した従来の静電記録ヘッド
の断面図である。 第３図は本発明の実施例による放電装置の断面図である
。 第４図は第３図の放電装置によって被帯電部材を帯電す
る場合の形態を示す断面図である。 第５図は第４図の形態の斜視図である。 第６図は第２図の放電装置の電気的等価接続関係を示す
。 第７図は第６図に基づく等価回路図である。 第８図はおよび第９図は従来の放電装置におけるイオン
発生および移動の状態を示す断面図である。 第１０図および第１１図は本発明の実施例におけるイオ
ン発生および移動の状態を示す断面図である。 第１２図は本発明を静電記録ヘッドに使用した場合の実
施例の平面図である。 第１３図は第１２図のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である
。 第１４図は本発明の他の実施例による静電記録ヘッドの
平面図である。 第１５図は本発明の静電記録ヘッドを利用した画像形成
装置の１例の断面図である。 えｌ旦ｊ 第４図 ［ ｌ：第１誘電体 ２：第２誘電体 １０：第１誘電体 １１：誘電体 １２：第２誘電体 １３：第１誘電体 １４：開口 １５：第１誘電体 １６：交互電圧電源 １７：バイアス電源 １８：画像信号源 １９：第１誘電体 ２０：第２誘電体 ２１：導電部材 ２２：固体誘電体 第１図 第３図 第４　図 第５図 第６図 ｖ、８図　　　　　　　第９図 第１２図 第１３因 第１４図 １１５　因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電材料を間に介在させて設けられた一対の第１電極と
   、 前記一対の電極のそれぞれから離間し、かつそれぞれの
   間に誘電材料を介在させて設けられた第２電極と、 前記一対の第１電極間に交互電圧を印加する手段を有す
   ることを特徴とする放電装置。