JPH01217373A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真装置や静電記録装置等の感光体や
誘電体の表面を帯電、除電するコロナ放電装置として使
用される固体型の放電装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から用いられているコロナ放電装置としては、直径
数十μｍのワイヤに高電圧を印加することによって、帯
電、除電を行う、所謂コロトンやスコロトロン等の放電
装置が広く用いられている。

しかしながら、これらの放電装置では高電圧による電界
により周囲の紙粉やトナー等のゴミやワイヤーに吸着し
易く、このワイヤーの汚れが放電を不均一なものとして
しまい、その結果、帯電、除電後の電位にむらが生じて
しまうおそれを有していた。

まだ、上記ワイヤーは、細くて破損しやすいため、使用
中に切断する危険を有すると共に、ワイヤーの汚れを清
掃したり、ワイヤー自体を交換する作業も極めて困難な
ものであった。

このため、細いワイヤーを使用しない放電装置として第
８図に示す様な放電装置、即ち、誘電体Ａを開に介して
配置された一対の電極Ｂ、Ｃの間に交流電圧Ａ、　Ｃを
印加し、この印加電圧によって放電電極Ｃ近傍のエアギ
ャップに放電作用を生じさせる所謂固体型の放電装置が
特表昭５７−５０１３４８号公報に開示されている。こ
の放電装置によると、放電作用により発生した正負イオ
ンは、放電々極Ｃに印加する直流バイアスによシ、求め
る極性のイオンを選択的に被帯電物りの誘電体層Ｄ１の
表面上に導き、帯電するものである。

この放電装置によれば、電極間に誘電体を用いた事で、
上記したコロトロンやスコロトロン等のコロナ放電装置
よりも比較的低い電圧での放電が可能となり、電界強度
も極めて弱く、従って、電極へのトナーや紙粉等の付着
が少く、汚れにくくなる。

また、電極周囲に発生する交互電界の作用で、帯電して
いるゴミを反発してしまうので、よシー層の汚れを防ぐ
効果を有しているものである。

更に、このように形成した固体型の放電装置畔、極めて
細いワイヤー等の破損し易い部品を使用していないため
、使用中における切断などの虞れもなく、しかも取扱い
も簡単で、比較的長期に亘って安定動作が可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように比較的安定した動作をなす、固体型の放
電装置にあっても、印加電圧が低く、交互電界による帯
電汚物の反発作用をもってしても、電子写真装置や静電
記録装置等の機器内に浮遊する多くのトナーや紙粉など
の吸着を完全に遮断する事は不可能である。また、固体
放電装置の如き、コロナ放電を利用する機器においては
、放電によって生成する物質、例えば空気中の窒素や周
囲に漂うシリコン等の酸化物が放電に係わる電極上、％
に放電発生部近傍に堆積して放電を妨げる要因となる事
がある。

更に、放電により発せられる高温による電極の酸化膜の
形成等も加わシ、放電が不安定となり、帯電、除電を不
均一なものとする虞れを有している。

この発明は、上記した問題を解決するために、放電々極
の少くとも一部表面を適度な粗面とすることにより、安
定動作期間を長期に亘って飛躍的に向上させることが出
来る固体型の放電装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段および作用〕この放電装置
は一対の電極の間に誘電体を介在させ、しかも放電々極
の少くとも一部表面を粗面にすることにより、粗面部分
からの放電作用は長期に亘って、安定した動作状態を示
すものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、固体型の放電装置１は一定の間隔
をおいて、被帯電物２に対向して配設されている。上記
放電装置１は先ずガラスエポキシ樹脂等の絶縁支持体３
と、マイカ、セラミックス、ガラス等からみる誘電体６
との間に積層された銅箔、ステンレス箔等の金属薄板を
エツチング等の手段によシ、任意の形状に成形した誘導
電極４をエポキシ樹脂４をエポキシ樹脂等の接着剤５で
隙間が生じないように密に接着固定する。

しかる後、誘電体６の上に、上記誘導電極４と対向する
ようにステンレス、アルミ合金等の金属からなる薄板を
帯状に加工した放電々極７を接着固定したものである。

上記放電々極７は、接着固定される前に、その表面の一
部、即ち少くとも放電の発生する面をサンドブラストや
塩酸処理等により、表面あらさを中心線平均あらさＲａ
＝３．０μｍ程度の粗面にした放電゛粗面７ａ＋　７ｂ
を有している。

このように形成されている放電装置１の誘導電極４と放
電々極７との間には交流電源８が接続されている。

一方、被帯電物２は、接地された導電体ベース２ａ上に
誘電体２ｂを形成している。なお、誘電体２ｂの代シに
感光体であってもよい。

上記導電体ベース２ａと上記放電々極７との間にはバイ
アス電源９が接続されている。上記ノくイアスミ源９は
、導電体ベース２ａに対して放電々極７に正の電圧を印
加して、被帯電物２の表面を正に帯電しているが、逆バ
イアスでもよい。

次に実験例で説明する。

誘導電極４を３０μｍの銅張りガラスエポキシ板のエツ
チング加工品とし、誘電体６を２０μｍの天熱マイカを
用い、放電々極７に３０μｍのステンレス鋼板を打抜き
後、希塩酸にて表面あらさＲａ＝３．０μｍに処理した
ものを固体放電装置として電子写真装置に組み込んで、
以下の条件下で駆動した。

（イ）感光体表面速度・・・・・・・・・１３０ｍｍ／
５ｅｃ（ロ）印加交流電圧・・・・・・・・・・・・８
００ＫＨｚ　２００ＱＶｐｐ←→バイアス電圧・・・・
・・・・・・・・＋６００Ｖに）放電々極と感光体間隙
・・・０．７ｕ（ホ）感光体表面電位・・・・・・＋４
００ｖ（へ）感光体帯電巾・・・・・・・・・２２０Ｂ
このよう々条件下で使用した固体放電々極の寿命は長く
なり、極めて良好な結果を示した。

（表１）に示すものは、この実験例において、放電々極
７の表面あらさを段階的に変化させ、同じ条件下で駆動
した場合のものである。なお、表に示した放電装置の寿
命は感光体の表面Ｍ１位が一様に３６０ｖ以上に帯電可
能であった枚数（’Ａ４版縦送り）である。

また、表面あらさＲａの測定は、臨界角法による光学的
測定を行う微細表面形状測定装置ＺＰ−１０１（オリン
パス光学製）により行った。

（表　１） 以上の事から明らかなように、放電々極７の表面あらさ
Ｒａは固体放電々極装置の耐久性（寿命）に大きく影響
するものであり、（表１）かられかるように、表面あら
さＲａ＝１．０μｍ〜１５．０μｍ程度が寿命に効果の
ある範囲で、好ましくは表面あらさＲａ＝２．０μｍ〜
１０．０μｍ程度である。実験の結果、最も好捷しい状
態は、表面あらさＲａ＝３．０μｍにした時で、これは
従来の比較的平滑な放電電極をもつ固体放電々極の５倍
以上の寿命になる事が解った。

このように放電々極の表面あらさと放電々極の寿命との
関係については以下の通りである。

即ち、従来、問題として挙げられていた様に、比較的、
低電圧での駆動が可能な固体放電装置においても、周囲
のトナー、紙粉等の吸着および放電生成物等の汚れが放
電々極に付着する事はまぬがれない。

コロナ放電は、不平等電界により放電を開始するもので
あるから、針の先端等の著しい不平等電界を発生する形
状はコロナ放電を比較的開始し易い事は良く知られてい
る。表面あらさの大きな表面は平滑な面に比べてコロナ
放電の開始点となりやすいミクロな針状突起を多く持ち
、しかもその高さも高くなる。このような事から表面あ
らさの比較的小さい平滑的な面を持つ放電々極は、少量
の汚れの付着により、その数少い放電開始点となる針状
突起を覆ってしまい、放電不良となる可能性が高い。一
方表面あらさの大きな表面は少々の汚れの付着では、そ
の部位の放電開始点がすべて覆われてしまう可能性が小
さく、また、ミクロな針状突起が高いと、よシネ平等電
界の傾斜も高くなるため、少量の汚れの付着での放電不
良は起り難い。

以上の事から、放電々極の表面あらさが荒い方が放電々
極の寿命が延びる事が理解できる。

しかしながら、表面あらさと放電々極の寿命の関係は、
（表１）からも解るように表面あらさと共に延びている
が、ある粗さ、例えば表面あらさＲａ＝１５．０μｍを
越えると、極端に寿命が低下している。これは放電々極
上の個々の針状突起が成長し過ぎ、傾斜がゆるやかな平
担面に近ずくからである。

この様に、放電々極の表面を適度に粗くするという簡単
な改良を加えるだけであり、費用は極めて安価であるに
もか＼わらず固体放電装置の寿命を飛躍的に向上させる
事が可能となった。このため、この放電装置を用いれば
、小型で印刷枚数の少い電子写真装置においては、使用
途中に清掃や交換等の保全作業が全く不良となる。

従って、放電装置の保全作業を行なわない構造とすれば
、放電装置の脱着機構が省略可能となるのみではなく、
使用者が放電装置に用いられる高圧電源に触れる危険も
無くなり、従来必要とされた安・全装置も簡略化するこ
とができる。

更に、この放電放置を大量に印刷を行う電子写真／− 装置に用いた場合も、従来、３万枚程度に一回の割で必
要とされていた保全作業を３０万枚に一回の割合に減少
させる事が可能となり、電子写真の稼動率を向上させる
ことができる。

次に第２図乃至第３図を参照して他の実施例を説明する
。ガラス、セラミックスあるいはエポキシ樹脂等よりな
る円柱状絶縁体１１の表面に軸方向に沿ってガラスコー
トワイヤ１２を配設する。

このガラスコートワイヤ１２は誘導電極として作動する
タングステン線１２ａの周囲に誘導電極としてガラス′
１２ｂを被覆しであるもので、一方の端部は被覆ガラス
１２ｂを剥離して所定長さのタングステン線を露出させ
た給電部１２ｃとしている。

また、絶縁基体３１の表面には帯状給電材１３をガラス
コートワイヤ１２と離間し、かつ平行に配設したのち、
ガラスコートワイヤ１２と給電材１３を横切る様に放電
々極としてタングステン線を螺旋状に巻回してワイヤ一
対向電極１４を形成している。

この様にして形成された固体放電装置１０け第３図に示
すように、ガラスコートワイヤ１２部分をドラム状の静
電々荷担特休１７にＱ、２ｍｍ〜０．８朋と云う微小間
隔を介して対向する様に配置する。

そして給電端子１２ｃと給電部材１３との間に接続した
交流電源１８からの交流電圧によりワイヤ対向電極１４
と被覆ガラス１２ｂによって囲まれる部位に放電を生じ
せしめ、この放電により正負のイオンを生成する。

第２図の場合、放電装置に直流バイアスを印加していな
いので、静電々荷相持体１７の表面を除電する除電装置
として作用しているが、直流電源を接続し、ワイヤ一対
向電極に静電々荷担持仏１７の支持導電体ベース（図示
せず）に対し、正または負のバイアスを加える事により
静電々荷担持体１７の表面を帯電させる事も可能である
。

なお、上記固体放電装置１０において、ワイヤ一対向電
極１４として使用されるタングステンワイヤは、その表
面の平均中心線あらさＲａ　＝　１．５μｍに予め処理
しであるもので、平滑な表面（Ｒａ（Ｏシｍｌを持って
タングステンワイヤを使用した場合に比べ、均一な放電
を持続する時間が約４〜８倍に延長された。

第４図乃至第５図も、この発明の他の実施例を示すもの
で、誘導電極２１と放電々極２２は、複数の誘導電極２
１が第５図矢印Ａ方向に互に平行に設けられ、この誘導
電極２１と交差する方向に複数個の放電々極２２を設け
、誘電体２３を間に介してマトリクス状に配置されてい
る。上記誘電体２３としては、例えばマイカ、セラミッ
クスやガラス等が用いられている。

上記放電々極２２の誘導電極２１と反対側には、スクリ
ーン電極２４が設けられ、放電々極２２とスクリーン電
極２４はマトリクス交差部に対応する位置に、それぞれ
複数個の開口２５．２６を有している。また、放電々極
２２とスクリーン電極２４の間には、上記開口２５．２
６部分を避けて接着性を有する絶縁体２７を介在させて
いる。誘導電極２１は、ガラスエポキシ樹脂等の基板２
８上ＫＰＸ層された銅胡の導電体をエツチング加工する
ことにより形成されている。

一方、放電々極２２は、例えば、ステンレス等の金属箔
をエツチング加工することにより形成した後、□少くと
も、複数の開口２５の内壁面を塩酸に浸漬する等の手段
により、その表面の中心線平均あらさＲａ　＝　３．０
μｍに加工処理されている。

橙お、放電々極２２と誘電体２３とは接着剤を介さずに
直接々触しており、夫々は放電々極２２の開口２５を避
けた位置３０で、絶縁性両面接着テープ等により一体的
に固着しである。

との様にして形成された固体型の静電記録ヘッドは、複
数の誘導電極２１と放電々極２２との間に選択的に交流
電圧ＡＣを印加する事により、マトリクスの選択された
交差部に対応する放電々極２２の開口２５近傍に交流コ
ロナ放電により正負イオンが発生する。

そして、放電々極２２とスクリーン電極２３間にはバイ
アス電圧ＤＣを印加することにより、印加電圧の極性に
よって決まる極性のイオンのみが選択的に加速されスク
リーン電極２４の開口２６を通って図示しない記録体に
放射される。以上のようにして誘導電極２１および放電
々極２２を選択的に駆動することにより、記録体上にド
ツト像を形成することができる。

なお、誘導電極２１ば３４０μｍのピッチで２０本配設
し、放電々極２２は１．７　ｍｍのピッチで１２４本配
設したもので、これによる記録ヘッドとしての総マトリ
ッス開口数は２４８０個である。

このように形成した静電記録ヘッドを以下の駆動条件で
画像を出力してみた。

（イ）画像形成速度・・・・・・・・・ｌ　７０１１１
１／　５ｅｅ（ロ）印加交流電圧、印加時間・・・・・
・Ｉ　ＭＨｚ　３００００Ｖｐｐ１５μ８ｅｅ ｋ→バイアス！圧・・・・・・・・７００ｖに）スクリ
ーン電極、記録体間隙・・・０．３　ａｍ（ホ）出力画
像・・・・・・・・・・全ドツト書き込み以上の条件で
実験を行った結果、第７図ｔＡ）に示すような、印刷枚
数に対する放電々極間口の劣下数のの変化特性が得られ
た。第７図は横軸に印刷枚数を縦軸に各枚数印刷時点に
おける新たに劣化した開口数である。

次に、放電々極の開口を粗面化処理せず、その表面あら
さＲａ（０，７μｍとした静電記録ヘッドについて同様
の駆動条件下で画像出力を行った場合の劣下特性を第７
図ｆＢ）に示した。

第７図から明らかなように、多数の放電場所を有する静
電記録ヘッドにおいては、放電開口の劣化は全数が同時
に開始する訳ではなく、ある分布を持って進行していく
のが解る。そして、１ケ所の開口部でも劣化し、放電が
不安定となれは、出力画像上では、その開口に対応する
ドツトの欠落となって現れ、その時点で、静電記録ヘッ
ドは実用不可となってしまう。従って、上記の如＜　２
４８０個の放電開口を有する静電記録ヘッドは、複数開
口のうち１個の開口が最も早く劣化した時が寿命となる
。

以上のような観点から第７図を晃ると、この実施例に用
いた記録へ、ドの寿命は約１７万枚程度が寿命であるの
に対し、粗面処理を施さない従来の記録ヘッドの寿命は
約３万５千枚程度であり、実施例のヘッドの方が約５倍
も寿命を延ばすことができた。

一方、静電記録ヘッドの寿命を全放電開口の寿命の平均
値と１．でみると、第７図において［Ａ）は約２１万枚
でｆＢ）は約９万５千枚となり、この実施例のヘッドの
方が２倍以上も長寿命となる事が解った。

この様に平均的には２倍程度の差であっても、実用的に
は５倍と々るのは第７図仄）とＦＢ）の分布からも明ら
かで開口部を粗面化して開口の寿命分布を小さくした事
が大きな効果を奏している。

以上のように、この実施例においては、放電々極間口の
壁面に粗面処理を施すことにより、各々の開口に安定し
て放電する時間を延ばすのみならず、安定化放電時間分
布を比較的狭いものへ収束させることも可能となり、静
電記録ヘッドの実用寿命を一鳩向上させる事ができた。

なお、上記実施例において、放電々極２２の開口２５は
スクリーン市、極２４の開１コ２６に各々対応した複数
の孔であったが、第６図に示す如く、スリット状の開口
３１とし、少くともスリットの内側の壁面を粗面化する
ようにしても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、放電々極の少なくとも放電に係わる
部位の表面を適度に粗面化処理を施すことにより、長期
に亘って安定した放電作用をなす固体放電装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を説明するだめの概略図
、第２図は、この発明の他の実施例を説明するだめの図
、第３図は、第２図のＡ−Ａ線断面拡大図、第４図は、
この発明の他の実施例を説明するだめの図、第５図は、
第４図の実施例を説明するだめの要部断面説明図、第６
図は、この発明の他の実施例を鯖、明するだめの図、第
７図は、この発明における一実施例の印刷枚数と放電々
極間口の劣化状態を示す図、第８図は、従来の技術を説
明するための図である。 １・・・・・放電装置 ２・・・・被帯電物 ３・・・・・・絶縁支持体 ４・・・・・・誘導電極 ６・・・・・・誘電体 ７・・・・・・放電々極 特許出願人　　　オリンパス光学工業株式会社第８図 特許庁長官　小　川　邦　夫　　　殿 １、事件の表示 特願昭６３−４２８６５号 ２、発明の名称 放電装置 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 の部分を削除する。 （２）同第１１頁第３行の「３０万枚」を「２０万枚」
と訂正する。 （３）同第１１頁第４行の「電子写真」を「電子写真装
置」と訂正する。 （４）同第１１頁第１１行の「周囲に誘導電極と」訂正
する。 （６）同第１５頁第１２行の［ＩＭＨｚ３００００Ｖｐ
ｐＪヲ［ＩＭＨｚ３０００ＶｐＰＪ　と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体を間に介して対向する誘導電極と放電々極
   を有し、放電々極の少くとも一部表面を粗面としたこと
   を特徴とする放電装置。
2. （２）上記放電々極の少くとも一部表面は、平均あらさ
   １．０μ組以上であることを特徴とする請求項の１記載
   の放電装置。
3. （３）誘電体と、この誘電体の一方に設けた誘導電極と
   、上記誘電体の他方に設けられ、少くとも一部表面が粗
   面である放電々極と、これら一対の電極間に交流電圧を
   印加する手段とを具備した事を特徴とする放電装置。