JP2001042598A

JP2001042598A - イオン発生装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001042598A
Application number: JP21324099A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiura; 健治杉浦; Masafumi Kadonaga; 雅史門永; Takahiko Tokumasu; 貴彦徳増; Makoto Kobu; 真小夫
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、放電が強くすぎてイオン発生電
極や誘電体の表面が強い放電により劣化し放電がばらつ
いて不安定となったり、放電の電界強度が弱くてイオン
の発生効率が悪くなったりするという課題を解決しよう
とするものである。【解決手段】この発明は、誘電体２３と、この誘電体
２３を挟む誘導電極２２及びイオン発生電極２４とを有
し、この誘導電極２２及びイオン発生電極２４の間に交
流電圧を印加することにより気中放電を起こしてイオン
を発生するイオン発生装置において、前記交流電圧は電
圧の変動しない休止期間がある交流電圧としたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ、
ファクシミリ等の画像記録装置、カラー画像記録装置な
どの画像形成装置やＩＣ基板除電器、イオンフロー記録
用イオンヘッド等に用いられるイオン発生装置、及び複
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置、カラ
ー画像記録装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン発生装置は、複写機、プリンタ、
ファクシミリ等の画像記録装置、カラー画像記録装置な
どの画像形成装置において感光体等の帯電、除電を行う
帯電装置、転写装置、除電装置として用いられ、また、
ＩＣ基板除電器、イオンフロー記録用イオンヘッド等で
用いられる。このイオン発生装置は、感光体等に接触し
てその帯電又は除電等を行う接触方式と、感光体等の帯
電又は除電等を非接触で行う非接触方式がある。非接触
方式は、誘電体と、この誘電体を挟む誘導電極及びイオ
ン発生電極とを有し、この誘導電極及びイオン発生電極
の間に正弦波の交流電圧を印加することにより気中放電
を起こしてイオンを発生するイオン発生装置などがあ
る。

【０００３】非接触方式は、接触方式に比べて優位な点
としては、帯電音、帯電むらによる縞や感光体等の汚染
がないという点がある。公知のイオン発生装置として
は、特開平５−２７８２５８号公報、特開平６−７５４
５７号公報、特開平８−８２９８０号公報、特開平９−
８０８７８号公報、特開平５−７７４８２号公報、特開
平１０−１９８１２４号公報に記載されているものがあ
る。

【０００４】特開平５−２１２８９７号公報には、イオ
ン放出用放電部材と、この放電部材を、これの駆動電源
に接続するための端子部材と、前記放電部材と端子部材
とを支持する基体とを具備する静電記録ヘッドにおい
て、前記端子部材は、前記放電部材とは別の構造体とし
て、この放電部材の近傍に前記基体により支持され、放
電部材と電気的接続手段で連結されていることを特徴と
する静電記録ヘッドが記載されている。

【０００５】特開平５−２８１８３４号公報には、厚膜
からなる絶縁層を挟んで配置された第１の電極およびイ
オン発生用孔を有する第２の電極からなり、第１の電極
と第２の電極の間に交流電圧が印加されることによって
気中でイオンを発生すると共に、第１の電極にバイアス
電圧が印加されることによって所定極性のイオンを選択
するように構成された固体イオン発生器を記録媒体に対
向させて配置してなる固体帯電装置において、前記固体
イオン発生器を前記記録媒体上に形成される記録画像の
副走査方向に複数個配置すると共に、これら複数個の固
体イオン発生器に対して前記バイアス電圧および交流電
圧の少なくとも一方を選択的に切り替えて印加する切り
替え手段を有することを特徴とする固体帯電装置が記載
されている。

【０００６】特開平９−３５８９０号公報には、帯電物
の帯電電位を誘導板に誘導し、この誘導板に放電電極か
らイオンを照射して帯電物を間接的に除電することを特
徴とする静電気除去方法が記載されている。

【０００７】特開平１０−１８１０７４号公報には、誘
電膜を挟み交差させて配設したライン電極とフィンガー
電極とからなり、フィンガー電極の縁面部でコロナイオ
ンを発生させるコロナイオン発生源と、該コロナイオン
発生源に対して絶縁膜を介して配設したスクリーンホー
ルを有するスクリーン電極と、前記フィンガー電極のコ
ロナイオンを発生させる縁面部に対応して前期絶縁膜に
形成された円形状空間からなるチャネルとを備え、前記
スクリーン電極に記録画像データに従って電圧信号を印
加することによって、前記コロナイオン発生源で発生し
たイオンを前記チャネル及びスクリーンホールを通して
流出させ、記録媒体上に静電潜像を形成させるようにし
たコロナイオン発生装置において、前記ライン電極を、
誘導電極と、該誘導電極から分岐され、前記フィンガー
と重なり合うように配設された放電電極とで構成したこ
とを特徴とするコロナイオン発生装置が記載されてい
る。

【０００８】特開平１０−２１３５６５号公報には、静
電気を帯びやすい有機物質またはエレクトレットに摩擦
または電場を印加して、その表面に一定量の電荷を与え
帯電させ、気体中に存在する陰イオン、陽イオンをその
表面に荷電された電荷の極性に応じて各々時間の経過と
ともに変化する量を、陰、陽イオンを分離して選択的に
とらえるセンサが記載されている。

【０００９】特開平１０−２１３９５４号公報には、静
電潜像が形成される回転可能な感光体ドラムと、基板上
に形成された誘導電極、この誘導電極を覆うように形成
された誘電体層、およびこの誘電体層上に前記誘導電極
を挟むように形成された複数のイオン発生電極を有し、
前記イオン発生電極から発生したイオンを前期感光体ド
ラムに放射することにより前記感光体ドラムの表面を所
定の電位に帯電するイオン発生器と、表面が所定の電位
に帯電された前記感光体ドラムに静電潜像を形成するた
めの静電潜像形成手段と、筐体からなり前記筐体の下面
が前記基板の前記電極が形成された面と反対の面に接触
するように前記イオン発生器を保持する保持手段とを備
えていることを特徴とする電子写真記録装置が記載され
ている。

【００１０】特開平１０−２９４１６２号公報には、絶
縁性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された
誘導電極と、前記絶縁基板および前記誘導電極を覆う誘
電体層と、イオン発生位置では端部が生じない無端パタ
ーンで前記誘電体層上に形成され、前記誘導電極との間
にギャップを形成するイオン発生電極と、前記イオン発
生電極を覆う保護層とを備えることを特徴とするイオン
発生装置が記載されている。

【００１１】特開平１０−２９４１６３号公報には、絶
縁性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された
誘導電極と、前記絶縁基板および前記誘導電極を覆う誘
電体層と、前記誘電体層上に形成され、前記誘導電極と
の間にギャップを形成するイオン発生電極と、前記イオ
ン発生電極を覆う保護層と、前記絶縁基板の裏面に設け
られ、それぞれ前記誘導電極と前記イオン発生電極とに
独立して接続された給電電極とを備えることを特徴とす
るイオン発生装置が記載されている。

【００１２】特公平７−２１６６９号公報には、被除・
帯電体を除電または帯電する方法において、１〜20μｍ
の厚さの誘電体と該誘電体を挟む誘導電極と５〜200μ
ｍの幅の放電電極とを有する放電装置を用い誘導電極と
放電電極との間に交互電圧を印加し、また、被除・帯電
体と放電電極との間に電圧を印加して、放電電極の、前
記誘電体との接触面以外のほぼ全面を覆う放電領域全体
に放電起させてイオンを発生させ、発生したイオンを被
除・帯電体に付着させて被除・帯電体を除電または帯電
することを特徴とする帯電方法が記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】誘電体と、この誘電体
を挟む誘導電極及びイオン発生電極とを有し、この誘導
電極及びイオン発生電極の間に正弦波の交流電圧を印加
することにより気中放電を起こしてイオンを発生するイ
オン発生装置においては、イオンの発生量は、誘導電極
とイオン発生電極との間に印加する交流電圧の周波数が
高いほど多くなる。これは、交流電圧の立ち上がり波形
が急峻になり、放電に必要な電界に到達するまでの時間
が短くなり、放電する際の電界強度が強くなるからであ
る。

【００１４】しかし、交流電圧の周波数が高いと、放電
の電界強度が強くなりすぎて１周期で起きる放電が強く
なりすぎてしまう。このため、イオン発生電極や誘電体
の表面が強い放電により劣化し、かつ、放電がアーク放
電に近づき、放電がばらついて不安定となる。また、交
流電圧の周波数が低いと、放電の電界強度が弱くなり、
イオンの発生効率が悪くなる。

【００１５】本発明は、イオン発生電極や誘電体の表面
が強い放電により劣化することがなく、イオン発生効率
の向上及び放電の安定性向上を図ることができるイオン
発生装置を提供することを目的とし、更に、帯電効率の
良い帯電装置を有する画像形成装置、効率の良い転写装
置を有する画像形成装置、効率の良い除電装置を有する
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、誘電体と、この誘電体を挟
む誘導電極及びイオン発生電極とを有し、この誘導電極
及びイオン発生電極の間に交流電圧を印加することによ
り気中放電を起こしてイオンを発生するイオン発生装置
において、前記交流電圧は電圧の変動しない休止期間が
ある交流電圧としたものである。

【００１７】請求項２に係る発明は、誘電体と、この誘
電体を挟む誘導電極及びイオン発生電極とを有し、この
誘導電極及びイオン発生電極の間に交流電圧を印加する
ことにより気中放電を起こしてイオンを発生するイオン
発生装置において、前記交流電圧は波形が矩形波である
交流電圧としたものである。

【００１８】請求項３に係る発明は、誘電体と、この誘
電体を挟む誘導電極及びイオン発生電極とを有し、この
誘導電極及びイオン発生電極の間に交流電圧を印加する
ことにより気中放電を起こしてイオンを発生するイオン
発生装置において、前記交流電圧は波形がピーク部が平
らで、かつ、立ち上がり、立ち下がりが矩形波に比べて
緩やかである交流電圧としたものである。

【００１９】請求項４に係る発明は、請求項２又は３記
載のイオン発生装置において、前記交流電圧はデューテ
ィがある交流電圧としたものである。請求項５に係る発
明は、請求項２、３又は４記載のイオン発生装置におい
て、前記交流電圧は電圧の変動しない休止期間がある交
流電圧としたものである。

【００２０】請求項６に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれかに記載のイオン発生装置を帯電装置として備えた
ものである。請求項７に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれかに記載のイオン発生装置を転写装置として備えた
ものである。請求項８に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれかに記載のイオン発生装置を除電装置として備えた
ものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】誘電体と、この誘電体を挟む誘導
電極及びイオン発生電極とを有し、この誘導電極及びイ
オン発生電極の間に電圧印加手段により交流電圧を印加
することにより気中放電を起こしてイオンを発生するイ
オン発生装置においては、上記交流電圧が正弦波（ｓｉ
ｎ波）の交流電圧であれば、上述のような課題が生じ
る。そこで、請求項１に係る発明の実施の形態では、誘
導電極及びイオン発生電極の間に電圧印加手段により印
加するｓｉｎ波の交流電圧に電圧の変動が無い休止期間
を設けた。これにより、交流電圧は、立ち上がりの早い
電圧波形を得るために周波数を高めにし、放電が起きる
ときの電界強度を強くすることができる。その結果、イ
オン発生効率が向上し、一回の放電で発生するイオンの
量が多くなる。さらに、交流電圧は電圧が変動しない休
止期間があるので、放電が不安定になるアーク放電に移
行することもなく、放電が安定する。また、放電が適当
な強度となるので、イオン発生電極や誘電体表面が強い
放電により劣化してしまうこともなくなる。

【００２２】一般的な交流波形は、ｓｉｎ波である。ｓ
ｉｎ波は振幅のピーク値まで電圧が徐々に上昇していく
波形である。上記交流電圧がｓｉｎ波であれば、誘電体
を挟んだ誘導電極とイオン発生電極との間が徐々に充電
され、誘電体を挟んだ誘導電極とイオン発生電極との間
にかかる電圧が高くなり、イオン発生電極付近の電界が
放電が起きるのに十分なほど高くなると放電が生じ、イ
オンが生成される。

【００２３】ところで、ｓｉｎ波形の電圧がピークに向
かって徐々に上昇し、放電が生じる放電電圧になるまで
の時間は、イオンの発生には寄与しない。しかし、ｓｉ
ｎ波形の電圧が放電電圧になるまでの時間も誘導電極と
イオン発生電極との間には電圧が印加されている。この
ため、誘電体の表面に電荷の蓄積が起こる可能性や、イ
オン発生電極近傍に空間電荷が生じてしまう可能性があ
る。これにより、誘電体とイオン発生電極との間に逆電
界が形成され、放電電圧が上昇してしまう。さらに、環
境により放電電圧が変化してしまう可能性がある。これ
は、誘電体の表面に蓄積される電荷や空間電荷は、湿度
など環境により変化するからである。

【００２４】このようなことから、請求項２に係る発明
の実施の形態では、請求項１に係る発明の実施の形態に
おいて、誘導電極及びイオン発生電極の間に電圧印加手
段により交流電圧としてｓｉｎ波の代りに矩形波の交流
電圧を印加する。矩形波はステップ状に電圧が変化する
電圧波形である。このため、交流電圧は、一瞬で振幅の
ピーク値に達する。従って、上述のように誘導電極及び
イオン発生電極の間にｓｉｎ波を印加したときのような
不具合を生じない。

【００２５】つまり、放電が生じるまで誘導電極及びイ
オン発生電極の間を充電するというような無駄な時間が
なくなる。このため、誘電体の表面に蓄積される電荷や
空間電荷が生じない。よって、効率良くイオン発生電極
でイオンを発生することができるようになる。また、安
定してイオンを発生することができる。

【００２６】このように、請求項２に係る発明の実施の
形態では、誘導電極及びイオン発生電極の間に電圧印加
手段により矩形波の交流電圧を印加し、イオン発生の効
率の向上、安定性の向上を図ることができる。ところ
で、矩形波は、フーリエ変換による周波数解析を行うと
分かるように、周波数の高い成分が多く含まれている。
周波数の高い成分が多いと、回路の設計、特に高電圧を
必要とする回路の設計が非常に難しいものとなる。

【００２７】そこで、請求項３に係る発明の実施の形態
では、請求項１、２に係る発明の実施の形態において、
誘導電極及びイオン発生電極の間に電圧印加手段により
交流電圧として、ｓｉｎ波や矩形波の代りに、矩形波と
同じように平らな部分がある波形であって、その波形の
立ち上がりが矩形波のようなステップ状ではなくてこれ
より緩やかで、かつ電圧が比較的急激に変化するもの、
例えば台形波などを用いる。

【００２８】これにより、交流電圧は高調波成分が矩形
波に比べて少なくなるので、高電圧回路が簡単なものと
なる。また、交流電圧はｓｉｎ波に比べて立ち上がりが
十分に急峻な波形を用いるので、上述のように誘導電極
及びイオン発生電極の間にｓｉｎ波を印加したときのよ
うな不具合を生じない。

【００２９】誘導電極及びイオン発生電極の間に交流電
圧を印加することにより、気中放電を起こしてイオンを
発生するイオン発生装置では、放電が生じたときにイオ
ン発生電極付近ではプラスとマイナスの両極性のイオン
が発生している。ところが、例えば感光体を用いるカー
ルソンプロセスによる画像形成を行う画像形成装置の帯
電プロセスを考えると、プラスとマイナスの両極性のイ
オンを必要とせず、そのどらちか一方のイオンのみを必
要とする。つまり、プラスとマイナスの両極性のイオン
を同量必要としている訳ではない。

【００３０】そこで、請求項４に係る発明の実施の形態
では、請求項１、２、３に係る発明の実施の形態におい
て、誘導電極及びイオン発生電極の間に電圧印加手段に
より印加する交流電圧にはデューティがあるものを用い
る。これにより、どちらか一方のイオンを取り出すと
き、効率良くイオンを取り出すことができる。

【００３１】請求項２、３、４に係る発明の実施の形態
においては、請求項１に係る発明の実施の形態と同じよ
うに交流電圧には、電圧の変動がない休止期間を設ける
ことで、イオン発生の効率の向上、安定性の向上を図る
ことができる。矩形波やそれに近い波形では、１周期内
で振幅が最大である時間がある時間続く。この振幅が最
大となる時間は、放電が生じる電圧となっている。この
ため、振幅が最大である間は放電が起き続けてしまう。
１周期内で放電が起き続ける時間は同じくらいの振幅を
持つｓｉｎ波に比べて長くなり、一回の放電が強くなり
すぎてしまう。このため、放電がアーク放電に近づき、
放電がばらついてしまう。

【００３２】このように、交流電圧として矩形波やそれ
に近い波形を誘導電極及びイオン発生電極の間に印加し
た場合、上記のような不具合が生じる。そこで、請求項
５に係る発明の実施の形態では、請求項２、３、４に係
る発明の実施の形態において、誘導電極及びイオン発生
電極の間に電圧印加手段により印加する交流電圧は、矩
形波やそれに近い波形の交流電圧に電圧の変動のない休
止期間を設けたものとする。その結果、一回の放電で発
生するイオンの量が多くなる。さらに、電圧が変動しな
い休止期間があるので、放電が不安定になるアーク放電
に移行することもない。放電は適当な強度となるので、
イオン発生電極や誘電体の表面が強い放電により劣化さ
れてしまうこともなくなる。

【００３３】請求項６に係る発明の実施の形態は、請求
項１〜５に係る発明の実施形態のいずれかのイオン発生
装置を帯電装置として用いたものであり、像担持体の帯
電効率が良くなる。請求項７に係る発明の実施の形態
は、請求項１〜５に係る発明の実施形態のいずれかのイ
オン発生装置を転写装置として用いたものであり、転写
効率が良くなる。請求項８に係る発明の実施の形態は、
請求項１〜５に係る発明の実施形態のいずれかのイオン
発生装置を除電装置として用いたものであり、除電効率
が良くなる。

【００３４】図３は本発明の実施例１を帯電装置として
用いた画像記録装置からなる画像形成装置の一例を示
す。実施例１は請求項１に係る発明の一実施例であり、
図３に示す画像記録装置は電子写真記録装置である。ま
ず、この画像記録装置について説明する。転写材として
の記録紙は、図示しない給紙トレーを有する給紙装置か
ら給紙ローラにより給紙されて搬送ローラ等によってレ
ジストローラ１１へ搬送され、レジストローラ１１によ
り像担持体としての感光体１２上の画像と同期をとって
送り出される。

【００３５】この記録紙は、図示しないガイド板の間な
どを通って転写部へ送られ、転写部で転写装置１３によ
り感光体１２上の画像が転写されて分離装置１４により
感光体１から分離された後に、定着装置１５により画像
が定着されて排紙トレイへ排出される。感光体１２は、
例えばドラム状感光体が用いられるが、ベルト感光体、
シート状感光体などの像担持体を用いてもよい。

【００３６】感光体１２の周囲には、帯電装置１６、露
光光１７により感光体１２の露光を行う図示しない露光
装置、現像装置１８、転写装置１３、分離装置１４、ク
リーニング装置１９及び除電装置２０が配置される。こ
れらの装置１６〜２０は、各々単体であるが、適宜に共
通のユニットとしてもよい。感光体１２は図示しない駆
動部により回転駆動される。

【００３７】帯電装置１６は、後述する実施例１のイオ
ン発生装置が用いられ、感光体１２をマイナスに一様に
帯電する。この帯電装置１６は、イオン発生電極面が感
光体１２の表面から０．１〜４ｍｍのギャップをおいて
配置される。露光装置は、レーザ光線等の露光光１７を
帯電後の感光体１２上に照射して感光体１２を露光する
ことで静電潜像を感光体１２上に形成する。

【００３８】現像装置１８は、感光体１２上の静電潜像
に、マイナスに帯電したトナーを付着させることで、感
光体１２上の静電潜像を現像してトナー像とする。転写
装置１３は、コロナチャージャ、ローラなどが用いら
れ、感光体１２上のトナー像を記録紙へ電気的な力で転
写する。クリーニング装置１９は、転写後に感光体１２
上に残った残トナーを感光体１２から除去し、除電装置
２０は残トナー除去後の感光体１２の残電位を除去す
る。

【００３９】図１は帯電装置１６のイオン発生部の断面
を示し、図２はそのイオン発生部をイオン発生電極側か
ら見た図である。帯電装置１６のイオン発生部において
は、セラミック等からなる基板２１の上に誘導電極２２
が平面状に形成され、この誘導電極２２の上に該誘導電
極２２を覆うようにガラス等の誘電体からなる誘電体層
２３が形成される。この誘電体２３の上にはイオン発生
電極２４が形成され、誘電体層２３は抵抗体層２５がサ
ンドイッチされる形で（抵抗体層２５を挟むように）形
成される。

【００４０】これらの誘導電極２２、誘電体層２３、抵
抗体層２５、イオン発生電極２４は厚膜印刷によって作
成することが可能である。例えば、誘導電極２２の膜厚
は１〜５μｍ、誘電体層２３の膜厚は抵抗体層２５を含
めて２０〜５０μｍ、抵抗体層２５の膜厚は５〜１０μ
ｍ、イオン発生電極２４の膜厚は１〜３０μｍとするの
がよい。誘電体層２３は、できるだけ誘電率の高いもの
がよい。これは、誘電体層２３の誘電率が高い方が誘電
体層２３の静電容量が大きくなるからである。イオン発
生電極２４は、メッシュ状に形成され、孔を有する形状
となっている。

【００４１】このような構成のイオン発生部の誘導電極
２２とイオン発生電極２４との間に周波数が数百Ｈｚ〜
数十ｋＨｚ、波高値が１〜４ｋＶの高周波電圧を電圧印
加手段としての交流電源（ＨＶ）２６から印加するとと
もに、イオン発生電極２４にバイアス電源２７からバイ
アス電圧を与えると、誘導電極２２とイオン発生電極２
４との間が充電されて誘導電極２２とイオン発生電極２
４との間にかかる電圧が高くなりイオン発生電極２４付
近の電界が放電が起きるのに十分なほど高くなると放電
が生じてイオン発生電極２４の付近の空気がイオン化さ
れ、この付近（以下イオン発生空間という）２８に正と
負のイオンが発生する。

【００４２】イオン発生電極２４にバイアス電圧として
負の電圧が印加されている場合は、イオン発生空間２８
から負のイオンだけが取り出される。仮に、イオン発生
電極２４にバイアス電圧として正の電圧が印加されてい
る場合は、イオン発生空間２８から正のイオンだけが取
り出される。この帯電装置１６は一般的なコロナチャー
ジャに比べて小さな電圧で放電を生じることが可能であ
る。

【００４３】抵抗体層２５を形成する導電膜は、クロ
ム、銅、タングステン、アルミニウム、白金、チタン等
をスパッタリングなどの手法により形成し、これをフォ
トリソエッチングによりパターン化してもよい。イオン
発生電極２４の表面にはＳｉＯ ₂のコーティングを施し
てコーティング層２９を形成してもよい。これにより、
イオンによるスパッタや酸化によるイオン発生電極２４
の劣化を防ぐことができることはもちろん、イオン発生
電極２４における沿面放電を防ぐことができる。

【００４４】例えば、コーティング層２９は１〜５μｍ
の厚さとなるように形成する。このコーティング層２９
が厚すぎると、イオンの生成率が低下する。コーティン
グ層２９の材質は、窒化物、窒化シリコン、酸化マグネ
シウム、酸化チタン、ガラスなどでもよい。

【００４５】次に、実施例１において交流電源２６から
誘導電極２２とイオン発生電極２４との間に交流電圧を
印加した場合について説明する。例えば、交流電源２６
から周波数が５ｋＨｚの高周波電圧を誘導電極２２とイ
オン発生電極２４との間に印加した場合を考えてみる。
通常のｓｉｎ波を誘導電極とイオン発生電極との間に印
加する場合、そのｓｉｎ波は図４（ａ）に示すような波
形となる。

【００４６】これに対して、実施例１では、交流電源２
６から誘導電極２２とイオン発生電極２４との間に印加
する交流電圧は、図４（ｂ）に示すように電圧の変動し
ない休止期間がある交流電圧である。この交流電圧の時
間スケールは図４（ｂ）に示したようになっている。こ
の交流電圧におけるｓｉｎ波の部分の電圧の波形は、周
波数が５０ｋＨｚのｓｉｎ波の１周期の波形と同じとし
た。よって、交流電圧が１周期の２００μｓに誘導電極
２２とイオン発生電極２４との間に印加されている時間
は２０μ秒となる。

【００４７】ここで、通常のｓｉｎ波と実施例１におけ
る交流転圧とで、電圧が振幅の中心からピーク値に達す
るまでの時間を比較すると、図４（ａ）に示すような通
常のｓｉｎ波では、その時間が５０μ秒となる。これに
対して、図４（ｂ）に示すような実施例１における交流
電圧では、その時間が５μ秒となる。つまり、実施例１
における交流電圧の方が電圧の立ち上がり、立ち下がり
の時間が短いことが分かる。実施例１では、交流電圧
は、波形の立ち上がりが急峻になることで、振幅の中心
から放電に必要な電界に相当する電圧に到達するまでの
時間が短くなり、放電する際の電界強度が強くなる。

【００４８】ところで、図４（ｃ）に示すように通常の
ｓｉｎ波で５０ｋＨｚの高周波電圧を誘導電極２２とイ
オン発生電極２４との間に印加した場合を考えてみる。
このように周波数が高くて連続した通常のｓｉｎ波で
は、放電の電界強度が強くなりすぎて１周期で起きる放
電が強くなりすぎてしまう。このため、放電がアーク放
電に近づき、放電がばらついて帯電にむらが生じた。

【００４９】また、図４（ｄ）に示すように通常のｓｉ
ｎ波で５０ｋＨｚの高周波電圧に電圧の変動しない休止
期間を設け、この交流電圧におけるｓｉｎ波の部分の電
圧の波形を５０ｋＨｚのｓｉｎ波の２周期の波形と同じ
としたものを、誘導電極２２とイオン発生電極２４との
間に印加した場合を考えてみる。この場合は、交流電圧
が１周期内にｓｉｎ波を２回発生することで放電の規模
を変化させ、イオン発生量を調整することも可能であ
る。

【００５０】なお、実施例１では、誘導電極２２とイオ
ン発生電極２４との間に印加する高周波電圧の周波数は
５ｋＨｚであるが、画像記録装置のプロセスの速度によ
り適当にマッチングをとり、高周波電圧の周波数、波高
値を変化させてもよい。また、抵抗体層２５にはその両
端間に電源３０がつながれており、電源３０から抵抗体
層２５を流れる電流によるジュール熱を発生させること
ができる。電源３０の電圧は、直流電圧もしくは交流電
圧である。このジュール熱は誘電体層２３、イオン発生
空間２８を加熱する。この時、イオン発生空間２８の温
度が４０℃以上になるようにし、好ましくは５０℃〜７
０℃になるようにする。

【００５１】また、図５に示すようにサーミスタなどの
温度センサ３１を基板２１に設置して温度センサ３１で
基板２１の温度を検知することで抵抗体層２５による加
熱温度をモニタし、或いは図６に示すように温度センサ
３１を誘電体層２３の端部に設置して温度センサ３１で
誘電体層２３の端部の温度を検知することで抵抗体層２
５による加熱温度をモニタするようにしてもよい。この
温度センサ３１の出力値を図示しない温度制御装置にフ
ィードバックし、この温度制御装置により温度センサ３
１の出力値に基づいて電源３０から抵抗体層２５への電
流を抵抗体層２５によるイオン発生空間２８の加熱温度
が正常な範囲（例えば５０〜７０℃）になるように制御
することにより、環境変動や発熱体（抵抗体層２５）に
異常が生じて加熱温度が正常な範囲（例えば５０〜７０
℃）から外れたとしても補正することができる。抵抗体
層２５は自己発熱制御性のある発熱抵抗体を用いてもよ
い。

【００５２】このように、実施例１によれば、誘導電極
２２とイオン発生電極２４との間に立ち上がりの早い電
圧を印加することで、イオンの発生効率を高いものとす
ることができた。また、交流電圧に休止期間を設けるこ
とで、放電が生じるときの電界の大きさを適当なものと
することができ、むらの無い放電を得ることができた。

【００５３】次に、本発明の実施例２のイオン発生装置
を帯電装置として用いた画像記録装置からなる画像形成
装置の一例について説明する。この画像記録装置では、
図３に示す上記画像記録装置において、帯電装置１６
は、交流電源２６として、図７に示すように周波数が５
ｋＨｚである矩形波の交流電圧を出力する交流電源を用
いている。実施例２は請求項２に係る発明の一実施例で
ある。

【００５４】このように、誘導電極２２とイオン発生電
極２４との間に印加する交流電圧として矩形波の交流電
圧を用いることで、交流電圧が放電に必要な電界に相当
する電圧に達するまでの立ち上がり時間が一瞬となる。
このため、効率良くイオンを発生することができるよう
になる。

【００５５】実施例２によれば、誘導電極とイオン発生
電極との間に印加する交流電圧として矩形波の交流電圧
を用いることで、電圧を急激に変化させることができ、
イオンの発生に関係しない電圧が印加されている時間を
大幅に減らすことができた。これにより、イオン発生の
効率をより良いものとすることができた。

【００５６】ところで、矩形波は、周波数解析を行うと
分かるように、周波数の高い成分が多く含まれている。
しかし、高周波が多く含まれていると、高電圧回路の設
計が難しいものとなる。そこで、本発明の実施例３のイ
オン発生装置を帯電装置として用いた画像記録装置から
なる画像形成装置の一例においては、実施例１又は実施
例２のイオン発生装置を帯電装置として用いた画像記録
装置において、帯電装置１６は、交流電源２６として、
誘導電極２２及びイオン発生電極２４の間に矩形波と同
じように平らな部分がある波形であって、その波形の立
ち上がりが矩形波のようなステップ状ではなくてこれよ
り緩やかで、かつ電圧が比較的急激に変化するもの、具
体的には図８に示すような台形波の交流電圧を出力する
交流電源を用いている。実施例３は請求項３に係る発明
の一実施例である。

【００５７】この場合、イオンの生成能力は、実施例２
のように誘導電極２２及びイオン発生電極２４の間に交
流電圧として矩形波の交流電圧を印加する場合に比べ
て、若干下がった。具体的には、誘導電極２２及びイオ
ン発生電極２４の間に交流電圧として、実施例２の矩形
波の交流電圧と同じ波高値の台形波の交流電圧を印加し
た場合には、実施例２に比べて感光体１２の帯電電位が
低かった。

【００５８】このように、実施例３によれば、誘導電極
とイオン発生電極との間に印加する交流電圧として台形
波の交流電圧を用いて電圧を急激に変化させることで、
イオンの発生に関係しない電圧が印加されている時間を
大幅に減らすことができた。これにより、イオン発生の
効率をより良いものとすることができた。また、交流電
圧の立ち上がり時間を矩形波に比べて遅くすることで、
高圧発生用の回路を簡単なものとすることができた。

【００５９】上記実施例では、帯電装置１６は感光体１
２の表面をマイナスに帯電する。したがって、帯電装置
１６から取り出したいのはマイナスのイオンだけであ
る。しかし、帯電装置１６のイオン発生部はプラスとマ
イナスの両極性のイオンが同じくらいの程度で生成され
る。

【００６０】そこで、本発明の実施例４のイオン発生装
置を帯電装置として用いた画像記録装置からなる画像形
成装置の一例においては、上記実施例２のイオン発生装
置を帯電装置として用いた画像記録装置において、帯電
装置１６は、交流電源２６として、図９に示すようにデ
ューティをつけた交流電圧を出力する交流電源を用い
た。この実施例４は、請求項４に係る発明の一実施例で
あり、感光体１２をマイナスに帯電させるので、交流電
源２６からの交流電圧には、図９に示すようにマイナス
側がプラス側より比率が大きくなるような波形の交流電
圧を用いている。

【００６１】マイナス側のデューティをプラス側のデュ
ーティよりも大きくすることで、誘導電極２２とイオン
発生電極２４との間に印加する交流電圧の平均値はバイ
アス電源２７のバイアス電圧よりもマイナス側にシフト
する。つまり、マイナスのイオンは、交流電圧にデュー
ティがないときよりもより強い力で感光体１２に引き付
けられる。交流電圧のマイナス側のデューティＴ２は交
流電圧の１周期Ｔの６０〜８０％くらいが望ましい。マ
イナス側のデューティＴ２が５０％に近づくと、交流電
圧にデューティをつけた効果がなくなってしまう。

【００６２】具体的な一例としては、交流電圧の周波数
が５ｋＨｚのとき、交流電圧のプラス側のデューティＴ
１＝４０μ秒、Ｔ２＝１６０μ秒である。この時、感光
体１２は均一に帯電された。この実施例４によれば、誘
導電極とイオン発生電極との間に印加する交流電圧とし
て、デューティがあるものを用いることで、効率良くプ
ラスかマイナスのイオンを得ることができる。なお、請
求項４に係る発明は、上記実施例３のイオン発生装置に
適用して、交流電源２６として、実施例４と同様にデュ
ーティをつけた台形波の交流電圧を出力する交流電源を
用いるようにしてもよい。

【００６３】上記実施例２、３、４における交流電圧の
波形は、１周期の中で放電が生じる電圧にある状態が、
ｓｉｎ波に比べて長い。つまり、放電がアーク放電に移
行し、放電がばらつきやすくなる。そこで、本発明の実
施例５のイオン発生装置を帯電装置として用いた画像記
録装置からなる画像形成装置の一例においては、上記実
施例２又は実施例４のイオン発生装置を有する画像記録
装置において、帯電装置１６は、交流電源２６として、
例えば図１０に示すように矩形波でデューティがあり、
かつ電圧が変動しない休止期間があるものを出力する交
流電源を用いている。

【００６４】この実施例５によれば、交流電圧は電圧が
変動しない期間があるので、放電が不安定になるアーク
放電に移行することがない。よって、常にむらのない放
電を得ることができるようになった。さらに、放電は適
当な強度となるので、イオン発生電極や誘電体表面が強
い放電により劣化されてしまうこともなくなる。なお、
請求項５に係る発明は、上記実施例３のイオン発生装置
に適用して、交流電源２６として、実施例５と同様にデ
ューティがあり、かつ電圧が変動しない休止期間がある
台形波の交流電圧を出力する交流電源を用いるようにし
てもよい。上記実施例１〜５は、請求項６に係る発明の
実施例でもあり、感光体１２の帯電効率が良くなった。

【００６５】図１１は本発明の実施例６を示す。この実
施例６は、請求項７に係る発明の一実施例である。実施
例６では、上述した図３に示す画像形成装置としての電
子写真記録装置からなる画像記録装置において、転写装
置１３の代りに上記実施例１のイオン発生装置と同様な
イオン発生装置が転写装置３２として用いられる。この
転写装置３２は転写時の電界ができるだけ狭い範囲に集
中した方がよい。このため、転写装置３２はイオン発生
部の幅が帯電装置１６のイオン発生部に比べて細くなっ
ている。

【００６６】転写装置３２は、誘導電極２２とイオン発
生電極２４との間に周波数が数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚ、波
高値が１〜４ｋＶの高周波電圧を電圧印加手段としての
交流電源（ＨＶ）２６から印加すると、イオン発生電極
２４の付近のイオン発生空間２８の空気がイオン化さ
れ、このイオン発生空間２８に正と負のイオンが発生す
る。このイオンがレジストローラ１１から搬送されてき
た転写材の裏面を帯電させることで、感光体１２上のト
ナー像を電気的な力で転写材の表面に転写させる。

【００６７】なお、転写装置３２は、帯電装置１６と同
様に上記温度センサ３１及び温度制御装置を設けて抵抗
体層２５によるイオン発生空間２８の加熱温度が正常な
範囲（例えば５０〜７０℃）になるように制御してもよ
い。また、帯電装置１６は、コロナチャージャやローラ
を用いてこれに電圧を電源から印加することにより感光
体１２を帯電するようにしてもよい。また、分離装置１
４は実施例１と同様なイオン発生装置を用いて転写材の
電荷を除去することで転写材を感光体１２から分離する
ようにしてもよい。

【００６８】この実施例６によれば、転写装置の転写効
率が良くなった。なお、実施例６において、転写装置３
２及び分離装置１６には、実施例２〜５のいずれかのイ
オン発生装置を用いるようにしてもよい。

【００６９】図１２は本発明の実施例７を示す。この実
施例７は、請求項８に係る発明の一実施例である。実施
例７では、上述した図３に示す画像形成装置としての電
子写真記録装置からなる画像記録装置において、除電装
置２０の代りに上記実施例１のイオン発生装置と同様な
イオン発生装置が除電装置３３として用いられ、帯電装
置１６の代りにコロナチャージャ（若しくはローラ）３
４が用いられて電源からコロナチャージャ３４に電圧が
印加される。図１３は除電装置３３のイオン発生部を示
す。このイオン発生部は、実施例１のイオン発生部と基
本的には同じであるが、イオン発生電極２４が接地さ
れ、感光体１２の接地されている基体とイオン発生電極
２４とが同電位になっている。

【００７０】誘導電極２２とイオン発生電極２４との間
に周波数が数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚ、波高値が１〜４ｋＶ
の高周波電圧を電圧印加手段としての交流電源（ＨＶ）
２６から印加すると、イオン発生電極２４の付近のイオ
ン発生空間２８の空気がイオン化され、このイオン発生
空間２８に正と負のイオンが発生する。このイオンが感
光体１２の表面を一様に除電し、感光体１２の表面電位
を０Ｖとする。

【００７１】なお、生成したイオンは、正極性と負極性
とで移動速度が異なる。このため、プロセススピードに
よっては感光体１２の表面がプラスに帯電されてしまう
ことがある。このようなときは、イオン発生電極２４に
バイアス電源からバイアス電圧を印加して感光体１２の
表面が必ず除電されるようにし、若しくは実施例４と同
様に誘導電極２２とイオン発生電極２４との間に印加す
る交流電圧にデューティをつけるようにする。

【００７２】この実施例７によれば、感光体１２の除電
を効率良く行うことができる。なお、実施例７におい
て、除電装置３３には、実施例２〜５のいずれかのイオ
ン発生装置を用いるようにしてもよい。なお、本発明
は、上記実施形態、実施例に限定されるものではなく、
例えばＩＣ基板除電器、イオンフロー記録用イオンヘッ
ド等に用いられるイオン発生装置などに適用することが
できる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、上記構成により、誘導電極とイオン発生電極との間
に立ち上がりの早い電圧を印加することで、イオンの発
生効率を高いものとすることができる。また、交流電圧
に休止期間を設けることで、放電が生じるときの電界の
大きさを適当なものとすることができ、むらの無い放電
を得ることができる。

【００７４】請求項２に係る発明によれば、上記構成に
より、誘導電極とイオン発生電極との間に印加する交流
電圧として矩形波の交流電圧を用いることで、電圧を急
激に変化させることができ、イオンの発生に関係しない
電圧が印加されている時間を大幅に減らすことができ
る。これにより、イオン発生の効率をより良いものとす
ることができる。

【００７５】請求項３に係る発明によれば、上記構成に
より、誘導電極とイオン発生電極との間に印加する交流
電圧として台形波の交流電圧を用いて電圧を急激に変化
させることで、イオンの発生に関係しない電圧が印加さ
れている時間を大幅に減らすことができる。これによ
り、イオン発生の効率をより良いものとすることができ
る。また、交流電圧の立ち上がり時間を矩形波に比べて
遅くすることで、高圧発生用の回路を簡単なものとする
ことができる。

【００７６】請求項４に係る発明によれば、上記構成に
より、誘導電極とイオン発生電極との間に印加する交流
電圧として、デューティがあるものを用いることで、効
率良くプラスかマイナスのイオンを得ることができる。
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、交流電
圧は電圧が変動しない期間があるので、放電が不安定に
なるアーク放電に移行することがない。よって、常にむ
らのない放電を得ることができるようになる。さらに、
放電は適当な強度となるので、イオン発生電極や誘電体
表面が強い放電により劣化されてしまうこともなくな
る。

【００７７】請求項６に係る発明によれば、上記構成に
より、帯電装置の効率が良くなる。請求項７に係る発明
によれば、上記構成により、転写装置の効率が良くな
る。請求項８に係る発明によれば、上記構成により、除
電装置の効率が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のイオン発生部を示す断面図
である。

【図２】同イオン発生部をイオン発生電極側から見た下
面図である。

【図３】上記実施例１を帯電装置として用いた画像記録
装置の一例を示す概略図である。

【図４】通常のｓｉｎ波、実施例１の交流電圧、通常の
ｓｉｎ波、本発明で用いる交流電圧の例を示す波形図で
ある。

【図５】上記実施例１における温度センサの設置例を示
す断面図である。

【図６】温度センサの他の設置例を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例２の交流電圧波形を示す波形図
である。

【図８】本発明の実施例３の交流電圧波形を示す波形図
である。

【図９】本発明の実施例４の交流電圧波形を示す波形図
である。

【図１０】本発明の実施例５の交流電圧波形を示す波形
図である。

【図１１】本発明の実施例６を示す概略図である。

【図１２】本発明の実施例７を示す概略図である。

【図１３】同実施例７における除電装置のイオン発生部
を示す断面図である。

【符号の説明】

１２感光体１６帯電装置２２誘導電極２３誘電体層２４イオン発生電極２５抵抗体層２６交流電源２７バイアス電源３２転写装置３３除電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徳増貴彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者小夫真東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H003 BB11 BB14 CC00 EE12 2H032 AA00 2H035 AA00 AZ01 5G067 AA42 AA65 DA01 DA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体と、この誘電体を挟む誘導電極及び
イオン発生電極とを有し、この誘導電極及びイオン発生
電極の間に交流電圧を印加することにより気中放電を起
こしてイオンを発生するイオン発生装置において、前記
交流電圧は電圧の変動しない休止期間がある交流電圧と
したことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】誘電体と、この誘電体を挟む誘導電極及び
イオン発生電極とを有し、この誘導電極及びイオン発生
電極の間に交流電圧を印加することにより気中放電を起
こしてイオンを発生するイオン発生装置において、前記
交流電圧は波形が矩形波である交流電圧としたことを特
徴とするイオン発生装置。
【請求項３】誘電体と、この誘電体を挟む誘導電極及び
イオン発生電極とを有し、この誘導電極及びイオン発生
電極の間に交流電圧を印加することにより気中放電を起
こしてイオンを発生するイオン発生装置において、前記
交流電圧は波形がピーク部が平らで、かつ、立ち上が
り、立ち下がりが矩形波に比べて緩やかである交流電圧
としたことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項４】請求項２又は３記載のイオン発生装置にお
いて、前記交流電圧はデューティがある交流電圧とした
ことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項５】請求項２、３又は４記載のイオン発生装置
において、前記交流電圧は電圧の変動しない休止期間が
ある交流電圧としたことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のイオン発
生装置を帯電装置として備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかに記載のイオン発
生装置を転写装置として備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項８】請求項１〜５のいずれかに記載のイオン発
生装置を除電装置として備えたことを特徴とする画像形
成装置。