JPH04353475A - 静電記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオンを高密度で発生
させる静電記録ヘッドを用いた静電記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、イオンを生成させる手段として、
コロナ放電、火花放電、気中放電などが知られている。

【０００３】また、コロナ放電は、電子写真記録方式の
複写機において、像担持体であるところの感光体の一様
の帯電手段、あるいは転写紙の除電手段などに広く用い
られている。

【０００４】しかし、通常のコロナワイヤとこれを囲繞
するシ−ルドケ−スからなるコロナ放電装置では、コロ
ナワイヤで発生するイオンによる空間電荷効果でイオン
発生量が限定され、最大でも放電電流密度は１０μＡ／
ｃｍ２程度であった。

【０００５】また、コロナワイヤは細かくて脆いため、
高電圧印加時に生じるワイヤの振動により、ワイヤが切
れるという問題点がある。また、ワイヤが空気中の塵埃
を静電吸引し、しばしばクリーニングしなければならな
いといった問題があった。

【０００６】また、より高いコロナ電流を得る方法とし
て、コロナワイヤに空気を吹き付けて空間電荷を消失さ
せる方法があり、１０３　μＡ／ｃｍ２　程度の電流密
度を得たことが報告されている。しかし、この方法では
圧縮空気源が必要であり、また装置構成は複雑になり、
電気破壊を防ぐためには厳密な形状寸法が必要などの欠
点がある。なお、イオンを形成する他の方法である火花
放電は、均一なイオン電流が得にくい。

【０００７】また、気中放電は、針またはワイヤと誘電
体材料の表面との間の小さなギャップに生じる気中放電
を用いるもので、静電記録方式のプロッタ、プリッタ、
ファクシミリなどに用いられている。このエアギャップ
破壊のためには、ギャップ空間を５μｍ〜２０μｍに維
持して、気中放電を生じる所定の電位を印加する。しか
し、このようにして得た電荷像は均一でなく、特に広い
面積を均一に荷電することは困難であった。

【０００８】一方、近年において、これらの問題に対し
て、高電流密度のイオンを安定に発生させるイオン発生
装置およびこれを用いて静電印刷速度を増加せしめるシ
ステムの提案が特開昭５４−５３５３７号公報等によっ
てなされている。

【０００９】この提案を図７を用いて説明する。イオン
発生装置１は誘電体２を挟んで設けられた電極３および
４と、それらに交流電位を印加する電源５よりなる。交
流電位が電源５より電極３，４に印加され、穴６内の周
縁電界Ｅｈ　が空気の破壊電界を越えると誘電体２の領
域２ａに関してエアギャップ破壊が生じて穴６内にイオ
ンを形成する。

【００１０】穴６内に生じたイオンは、電源７より誘電
体８により隔離された補助電極９と誘電体記録媒体１０
のバッキング電極１１に印加された直流電位により、穴
６より引き出され、誘電体記録媒体１０上に付着し、そ
の表面を充電する。また、スイッチ１２を接地された端
子に切換えると、電極４と補助電極９間の電位差はなく
なるためイオンは穴６より引き出されない。スイッチ１
２を、記録信号にしたがって切換えることにより、記録
媒体１０上に記録信号に応じた電荷像を形成することが
できる。

【００１１】イオン発生装置１は、固体であり、コロナ
ワイヤのように高電圧印加時に振動することもなく、エ
アギャップ破壊によりイオンを発生させるため、コロナ
イオン発生のように空間電荷効果によりイオン発生量が
制限されることもなく、高密度電流を得ることができる
。

【００１２】また、誘電体記録媒体に近接して設けた針
に記録信号に応じて電圧を印加し、その都度エアギャッ
プ破壊を生じせしめる従来法と比べて、穴６にイオンを
溜めてイオン源とし、そこから記録信号に応じてイオン
を抽出するので形成される電荷像の均一性は優れている
。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の静電印刷システムは、上述したように高密度電流のイ
オンを発生できるがそれにともない有害であるオゾンも
大量に発生する。本発明は上述の問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的ところは、発生オゾン濃度が低く、
高速記録が可能な静電記録装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく、誘電性記録媒体に静電記録ヘッドを用いて静
電荷像を形成し、これを現像して可視像を得る静電記録
装置において、前記静電記録ヘッドが、固体誘電体部材
、この固体誘電体部材の一面に設けられた第１の電極、
および前記固体誘電体部材の他面かつ前記第１の電極に
対向して固体誘電体部材との接合部にはエアギャップ領
域が存在するように設けられた第２の電極とを有するイ
オン発生部と、このイオン発生部の前記エアギャップ領
域に対向して設けられイオンを誘電性記録媒体に付着さ
せる制御電極と、前記イオン発生部と前記制御電極を隔
離する領域に設けられイオン発生に伴って生じるオゾン
を分解するオゾン分解部とを具備してなる構成としたも
のである。

【００１５】

【作用】本発明は、静電記録装置ではイオン発生部と制
御電極を隔離するスペースの一部にオゾン分解部を設け
、イオンの発生に伴って発生したオゾンを分解するよう
にしたから、装置外へのオゾン漏洩量が少なくなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図６を
参照して説明する。まず、図１を参照して静電記録装置
Ａの概略構成について説明する。

【００１７】この静電記録装置Ａは、接地された導電体
２０上にＳｅ感光体などの誘電層２１を設けた誘電性記
録媒体としての記録媒体ドラム２２を有する。この記録
媒体ドラム２２の周囲に、帯電手段としてのプリチャー
ジャ２３、静電潜像形成手段としてのイオン記録ヘッド
２４、現像手段としての絶縁性一成分非磁性トナーを用
いた反転現像方式の接触型現像器２５、転写手段として
のローラ転写器２６、および清掃手段としてのクリーニ
ングブレード２７が配設される。

【００１８】さらに、ローラ転写器２６と記録媒体ドラ
ム２２との間の像転写部２８を通過する用紙搬送路２９
が形成され転写媒体としての普通紙Ｐが搬送されるよう
になっている。用紙搬送路２９の像転写部２８の下流側
には定着手段としての定着器（図示せず）が設けられて
いる。つぎに、図２および図３を参照して前記静電潜像
形成手段としてのイオン記録ヘッド２４の構成と記録動
作について説明する。

【００１９】イオン記録ヘッド２４は、イオン発生部２
４Ａと制御電極２４Ｂからなる。イオン発生部２４Ａは
、厚さ０．６３５ｍｍのアルミナ基板３０の上に第１電
極である５本の誘導電極３１を形成し、さらに、その上
に固体誘電体部材である厚さ２５μｍ　の結晶化ガラス
３２を形成し、さらに、結晶化ガラス３２上に第２電極
である２０本のイオン発生電極３３を形成した。

【００２０】第１電極である誘導電極３１および第２電
極であるイオン発生電極３３は、電極材料として金を用
い、周知の技術である厚膜形成法、フォトリソグラフィ
とエッチングにより図３に示すパターンで形成した。

【００２１】各誘導電極３１（図３では破線で示してあ
る）の幅は、１６０μｍ　、厚み３μｍ　であり、各イ
オン発生電極３３（図３では実線で示してある）の幅は
、１６０μｍ　、厚みは１５μｍ　である。

【００２２】さらに、図３に示すように、マトリックス
状に交差する誘導電極３１とイオン発生電極３３との交
点には、直径１００μｍ　の穴３４が１つのイオン発生
電極３３当たり５つ設けられている。各穴３４は、記録
媒体ドラム２２の軸方向に、１００μｍ　ピッチで２０
０個並んでいる。

【００２３】また、制御電極２４Ｂは、図３に示した穴
３４と同じ配置で直径２００μｍ　のスルーホールを機
械加工し、一面に、オゾン分解部３５を設けた厚さ６０
μｍ　のポリイミドフィルム３６と、１８μｍ　厚の銅
箔に感光性ポリイミドを硬化後５μｍ　となるように塗
布した銅／ポリイミド層３７からなるフィルムに図２に
示すように積層されている。銅／ポリイミド層３７には
、図３に示した穴３４と同じ配置で直径１００μｍ　の
スルーホール（図示しない）がエッチング加工されてお
り、これらスルーホールがイオン発生電極３３に設けら
れた穴３４と同心状態となっている。オゾン分解部３５
は、白金触媒を用いた。この他に銅酸化物、ニッケル、
マンガンなどを用いることができる。

【００２４】また、図３に示すように、５つの誘導電極
３１、すなわち、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３
１ｅは、各々、交流電流３８に他端を接続している誘導
電極選択スイッチ３９、すなわち、３９ａ，３９ｂ，３
９ｃ，３９ｄ，３９ｅに接続されている。また、各イオ
ン発生電極３３、すなわち３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３
３ｄは，各々、イオン発生電極選択スイッチ４０、すな
わち４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを介して交流電源
３８およびカットオフ電位約２００Ｖを印加する電源４
１に接続されている。各スイッチ３９および４０を選択
してＯＮ／ＯＦＦすることによりイオン発生のマトリク
ス駆動が可能となる。また、制御電極２４Ｂは記録信号
電圧４２が印加される。このイオン記録ヘッド２４では
、そのイオン発生源であるイオン発生部２４Ａを形成す
る壁の一部にオゾン分解部３５を設けたことに特徴があ
る。この効果を図４を用いて説明する。

【００２５】図４は図２に示した構成のイオン記録ヘッ
ド２４のイオン発生部２４Ａと同構成で従来のようにオ
ゾン分解部３５を持たないイオン発生部の発生部外部で
観測されたオゾン濃度とイオン発生時間の関係を示した
ものである。この図において、イオン濃度は、内容積１
ｍ３　の密閉空間でイオン発生部２４Ａを動作させて測
定した。

【００２６】図４に示されるように、本発明になるイオ
ン発生部２４の優位性は明らかであり、オゾン分解部３
５を持たないイオン発生部は初期濃度も高く、時間と共
に濃度の上昇も大きい。本発明になる静電記録装置のイ
オン記録ヘッド２４に用いられるイオン発生部２４Ａで
は初期濃度も低く、濃度上昇も大きくない。つぎに、帯
電手段としてのプリチャージャ２３についての図５を参
照して説明する。

【００２７】プリチャージャ２３は、イオン発生部２３
Ａと、イオン発生用の交流電源５１と、イオン抽出用の
直流電源５２からなる。交流電流５１は誘導電極５３及
びイオン発生電極５４，５４に接続されている。直流電
源５２は、正極が交流電流５１およびイオン発生電極５
４に、負極が誘電体５５のバッキング電極５６に接続さ
れ、接地されている。

【００２８】イオン発生部２３Ａは、厚さ０．６３５ｍ
ｍのセラミック板５７の上に第１の電極として厚さ３μ
ｍ　、幅２ｍｍ、長さ３００ｍｍの厚膜金電極の誘導電
極５３を形成し、その上に固体誘電体部材として厚み２
５μｍ　の厚膜結晶化ガラス膜５８を形成した。

【００２９】さらに、厚膜結晶化ガラス膜５８上に、エ
アギャップＧを形成する第２の電極としてイオンの量を
増加させるために厚さ１５μｍ　、幅２００μｍ　、長
さ３００ｍｍの厚膜金電極からなるイオン発生電極５４
を５本設けた。イオン発生電極５４，５４間の距離を１
００μｍ　とした。誘導電極５３、イオン発生電極５４
ともバ−状に形成されている。イオン発生部５０はハウ
ジング５９により保持される。

【００３０】ハウジング５９のイオン発生電極５４に向
かう面の一部にはオゾン分解部６０が設けられている。 オゾン分解部６０は、金網状の白金触媒をハウジング５
９のイオン溜６１に設けたものである。オゾンを分解す
る触媒としては銅酸化物、ニッケルなど一般にオゾン分
解触媒として知られているものが利用できる。ハウジン
グ５９の開口部５９ａの幅は２ｍｍである。

【００３１】交流電源５１は誘導電極５３およびイオン
発生電極５４に接続されている。直流電源５２は正極を
交流電源５１およびイオン発生電極５４に負極が接続さ
れている。ハウジング５９の開口部５９ａと誘電体２１
は５ｍｍ離れている。誘電体２１は矢印ａ方向に搬送さ
れる。

【００３２】図４に示した効果により、この帯電手段と
してのプリチャージャ２３の周辺のイオン濃度は、コロ
ナチャージャー帯電器の１／５〜１／１０、オゾン分解
部２４を有しない従来構造のイオン発生装置による帯電
器の１／２〜１／３であった。つぎに、図６を参照して
この静電記録装置の静電パターン形成について説明する
。

【００３３】まず、記録媒体ドラム２２の誘電層２１の
表面をプリチャージャー２３で正電荷により一様に帯電
する。誘導電極５３とイオン電極５４の間に交流電源５
１よりピーク電圧１５００Ｖ、周波数２０ＫＨｚの交流
電位が印加されると先に説明したようにエアギャップ破
壊により高電流密度の正負イオンを生じる。

【００３４】直流電源５２よりイオン発生電極５４に印
加される＋６００Ｖの電位により正イオンが抽出され、
誘電層２１の表面を＋６００Ｖに帯電する。記録媒体ド
ラム２２が回動し、一様に帯電された誘電層２１がイオ
ン記録ヘッド２４を通過するとき、記録信号にしたがっ
てイオン記録ヘッド２４より抽出される負のイオンによ
り誘電層２１表面の正のイオンを選択的に中和・消失さ
せ、中和像６５を形成する。

【００３５】イオン記録ヘッド２４では、電源３８より
選択された誘導電極（例として図３では誘導電極３２ｂ
が選択されている）とイオン発生電極３３に印加される
ピーク電圧１５００Ｖ、周波数２０ＫＨｚの交流電位に
より、選択された誘導電極３１とイオン発生電極３３の
交差する領域に対応する穴６６内に正負のイオンを生じ
る。

【００３６】制御電極２４Ｂには、記録信号に応じて約
２００Ｖ（ＯＮ）あるいはアースポテンシャル（ＯＦＦ
）のイオン電流制御電位が印加される。制御電極２４Ｂ
にアースポテンシャルが印加されているときは負のイオ
ンをイオン発生電極３３側へ誘引する逆電界が発生し、
負のイオンは誘電層２１の表面電位によって誘電層２１
の表面に誘引されることはない。

【００３７】制御電極２４Ｂに、約２００Ｖが印加され
ているときは負のイオンをイオン発生電極３３側へ誘引
する力が生じないので、負のイオンは誘電層２１の表面
電位によってイオン記録ヘッド２４より抽出され誘電層
２１の表面に誘引される。そして、誘電層２１の表面に
誘引された負のイオンは、誘電層２１の表面の正のイオ
ンを中和して、その表面電位を１５０Ｖ以下に低下させ
中和像６５を形成する。

【００３８】この静電記録装置Ａの静電パターン形成方
法によれば、静電記パターンの電位コントラストはほぼ
プリチャージ電位によって選択でき、ここに示したよう
にＳｅ感光体を用いた電子写真記録方式における静電パ
ターンの電位コントラストと同様なおおきな電位コント
ラストを得ることができる。

【００３９】ついで、記録媒体ドラム２２上に形成され
た中和像（静電パターン）６５は，現像器２５により現
像される。現像器２５は、絶縁性一成分非磁性トナー（
図示せず）で薄層状に塗布された弾性を有するローラ基
体に可撓性の抵抗層を破覆した現像スリーブ６７を記録
媒体ドラム２２に接触させ、誘電層２１の移動速度より
速い速度で同方向に回転させ現像を行う。この様な現像
器として特願昭６２−３３６１５９がある。現像スリー
ブ６７には現像バイアス電位＋２００Ｖを印加して反転
現像により静電パターンのトナー像化が行われる。この
現像器は現像電極の役割を果たす現像スリーブが静電パ
ターンに近接するので細線の再現性が良い。

【００４０】また、このようにして、現像された記録媒
体ドラム２２のトナー像は、ローラ転写器２６の導電性
弾性ローラ（図示せず）により普通紙Ｐに圧接され、導
電性ローラに印加される転写電圧により静電的に普通紙
Ｐに転写される。この後、普通紙Ｐに転写されたトナ−
像は、定着器（図示せず）で定着される。

【００４１】一方、トナ−像が転写された後に残留する
転写残りのトナーがクリーニングブレード２７でクリー
ニングされるとともに、誘電層２１は再びプリチャージ
され再使用される。正のイオンの残っている部分はプリ
チャージャ２３のバイアス電位になるだけイオンが補充
され、中和された部分はプリチャージャ２３のバイアス
電位に再帯電される。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、静電記
録装置ではイオン発生部と制御電極を隔離するスペース
の一部にオゾン分解部を設け、イオンの発生に伴って発
生したオゾンを分解するようにしたから、静電記録装置
において装置外に漏洩するオゾンが極めて少なく、環境
を汚染することがない。また、均一な従来以上の高密度
電流のイオンを得られるので電荷像の均一化、印刷速度
の高速化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う静電記録装置の一実施例である静
電記録装置の構成を概略示す図。

【図２】図１に示した静電記録装置のイオン記録ヘッド
の概略構成を示す図。

【図３】図２に示したイオン記録ヘッドの電極配置を概
略示す図。

【図４】本発明の効果を従来例と比較して説明するため
の図。

【図５】図１に示した静電記録装置のプリチャージャの
概略構成を示す図。

【図６】電荷像形成を説明するための図。

【図７】従来のイオン発生器を説明するための図。

【符号の説明】

Ａ…静電記録装置、２０…導電体、２１…誘電層、２２
…誘電媒体ドラム（誘電性記録媒体）、２３…プリチャ
ージャ（帯電手段）、２４…イオン記録ヘッド（静電潜
像形成手段）、２５…現像器（現像手段）、２６…ロー
ラ転写器（転写手段）、２７…クリーニングブレード（
清掃手段）、２４Ａ…イオン発生部、２４Ｂ…制御電極
、３１…誘導電極（第１電極）、３２…厚膜結晶化ガラ
ス膜（固体誘電体部材）、３３…イオン発生電極（第２
電極）、３５…オゾン分解部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誘電性記録媒体に静電記録ヘッドを用
   いて静電荷像を形成し、これを現像して可視像を得る静
   電記録装置において、前記静電記録ヘッドが、固体誘電
   体部材、この固体誘電体部材の一面に設けられた第１の
   電極、および前記固体誘電体部材の他面かつ前記第１の
   電極に対向して固体誘電体部材との接合部にはエアギャ
   ップ領域が存在するように設けられた第２の電極とを有
   するイオン発生部と、このイオン発生部の前記エアギャ
   ップ領域に対向して設けられイオンを誘電性記録媒体に
   付着させる制御電極と、前記イオン発生部と前記制御電
   極を隔離する領域に設けられイオン発生に伴って生じる
   オゾンを分解するオゾン分解部と、を具備してなること
   を特徴とする静電記録装置。