JPH05249783A

JPH05249783A - 静電結像のための帯電微粒子の発生方法と静電結像装置

Info

Publication number: JPH05249783A
Application number: JP35850291A
Authority: JP
Inventors: D Christy Orin; オーリン．ディ．クリスティ
Original assignee: Moore Business Forms Inc
Current assignee: Moore Business Forms Inc
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】無音静電結像における放電時に発生する特定
の生成物の付着堆積や導電性粒子での導電経路の形成な
どで装置に発生する故障を防止することが可能で、画質
の均一性も向上可能な帯電微粒子の発生方法と静電結像
装置とを提供する。【構成】方法の発明では、窒素ガス、元素状態の貴ガ
ス、元素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも
一元素の貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガ
スを、放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少なくと
も一部の空気を入れ換える工程を設ける。装置の発明で
は、前記のような管理ガスの供給手段を設ける。【効果】静電結像による画像の均一性が向上し、放電
時に発生する特定の生成物や導電性粒子で装置に発生す
る故障が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電結像のための帯電
微粒子の発生方法と静電結像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電結像装置における印刷技術
は、無音放電と呼ばれる工業用エレクトログラフィック
結像技術である。前記装置においては、イオンカートリ
ッジをイメージドラムに隣接して取り付ける。その後、
前記ドラムを移動して転写シート（たとえば紙）に接触
させる。このような印字装置に利用される普通のカート
リッジには、典型的例としてドライバー電極とコントロ
ール電極と呼ばれ、固体絶縁部材たとえば雲母のシート
で分離された第１および第２電極が備わる。主として、
コントロールフィンガの形をとる前記コントロール電極
により、前記ドライバー電極の反対側に配設された縁面
により、前記縁面と前記固体絶縁部材の接合点で放電領
域が設定される。前記放電領域で放電を発生させる帯電
微粒子を誘導させるだけの十分な振幅の交番電位を前記
ドライバー電極とコントロール電極の間に印加し、前記
コントロール電極とさらに他の電極の間に帯電微粒子抽
出電位を印加する機構を設け、それによって結像がイオ
ンカートリッジを通過して移動する前記イメージドラム
もしくは紙または同種の絶縁体上で発生するようにす
る。大抵の工業用装置においても、スクリーン電極を前
記イメージドラムとコントロール電極の間に配設し、ま
たスペーサにより前記コントロール電極から離間させ
る。工業用イオンカートリッジは典型的例として複数の
ドライバー、コントロールおよびスクリーン電極単一装
置をマトリックスの形で構成する。

【０００３】従来の静電結像装置における印字装置の工
業用装置において、イオンカートリッジが故障する仕方
に３つの主なるものがある。イオンカートリッジが発生
させるスポットの大きさはカートリッジの劣化に従って
成長し、それがいったん特定の水準に達して画質が規格
に合わない不良となると、カートリッジの洗浄または回
収の必要があり、場合によっては、カートリッジの突発
故障となりかねない。

【０００４】イオンカートリッジが故障する普通の仕方
の１つが、婉曲的には「レッドデス」（ＲｅｄＤｅａ
ｔｈ）と言われているものである。イオン化法で形成さ
れる副生成物、たとえば酸化物は、抽出電圧の印加で電
子と陰イオンの不均一な急激な増加を起こし得るカート
リッジコントロールフィンガの上に蓄積する。故障の別
の仕方は、弯曲的に「ホワイトデス」（ＷｈｉｔｅＤ
ｅａｔｈ）と言われているものである。前記「ホワイト
デス」のシナリオでは、典型的例としては硝酸塩の白色
結晶が、前記スクリーン電極に蓄積し、それによって絶
縁層を生じさせ、また前記結晶がカートリッジを出るに
従って電子とイオン流れの電気的焦点はずれを起す。故
障の３番目の典型的な仕方は、弯曲的に「ブラックデ
ス」（ＢｌａｃｋＤｅａｔｈ）と言われるもので、カ
ートリッジの早期の突発故障で、それは導電性トナがカ
ートリッジに吸入されて、好ましくない導電性経路とさ
らに局部加熱を発生させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述したよ
うな静電結像装置の現状に鑑みてなされたものであり、
その目的は、静電装置のイオンカートリッジ部分に発生
し易い所謂レッドデス、ホワイトデス、ブラックデスな
どの故障の発生を防止した静電結像のための帯電微粒子
の発生方法と静電結像装置とを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の実施態様は、静電結像のための帯電
微粒子の発生方法において、固体絶縁部材の一端側と実
質的に接触する第１電極及び前記固体絶縁部材の他端側
と実質的に接触し、前記第１電極に対向する縁面を備
え、この縁面により当該縁面と前記固体絶縁部材との接
合位置での放電領域が設定される第２電極間に交番電位
を印加し、前記放電領域に放電を発生させる工程と、前
記第２電極と第３電極間に帯電微粒子抽出電位を印加し
て、前記放電領域で発生した帯電微粒子を抽出する工程
と、外部帯電微粒子を形成部材に供給して静電画像を形
成する工程と、管理ガスを前記放電領域に供給して、帯
電微粒子発生中に少なくとも一部の空気を入れ換える工
程とを有し、前記管理ガスは窒素ガス、元素状態の貴ガ
ス、元素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも
一元素の貴ガスとの混合物の何れかから選択される構成
となっている。

【０００７】同様に前記目的を達成するために、第２の
実施態様は、帯電微粒子を発生させて静電結像を行なう
静電結像装置において、固体絶縁部材と、この固体絶縁
部材の一端側と実質的に接触する第１電極と、前記固体
絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に対
向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固体
絶縁部材との接合位置での放電領域が設定される第２電
極と、前記放電領域に放電を発生させる帯電微粒子を誘
導するに十分な振幅の交番電位を前記第１電極と前記第
２電極間に印加する第１電位印加手段と、前記第２電極
と第３電極間に前記放電領域で発生した帯電微粒子を抽
出する帯電微粒子抽出電位を印加する第２電位印加手段
と、外部帯電微粒子を形成部材に供給して静電画像を形
成する形成手段と、窒素ガス、元素状態の貴ガス、元素
状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素の
貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガスを、前
記放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少なくとも一
部の空気を入れ換える供給手段とを有する構成となって
いる。

【０００８】同様に前記目的を達成するために、本発明
の第３の実施態様は、帯電微粒子を発生させて静電結像
を行なう静電結像装置において、固体絶縁部材と、この
固体絶縁部材の一端側と実質的に接触するドライバ電極
と、前記固体絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記
第１電極に対向する縁面を備え、この縁面により当該縁
面と前記固体絶縁部材との接合位置での放電領域が設定
されるコントロール電極と、前記放電領域に放電を発生
させる帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交番電位を
前記ドライバ電極と前記コントロール電極間に印加する
第１電位印加手段と、前記放電領域で発生した帯電微粒
子を抽出する帯電微粒子抽出電位Ｖｃを、前記コントロ
ール電極と絶縁層で前記コントロール電極及び前記固体
絶縁部材から分離されるスクリーン電極との間に印加す
る第２電位印加手段と、外部帯電微粒子を絶縁部材に供
給して静電画像を形成する形成手段と、前記帯電微粒子
抽出電位Ｖｃと極性が同一で零より大きい振幅のスクリ
ーン電位Ｖｓの電源と、窒素ガス、元素状態の貴ガス、
元素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも一元
素の貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガス
を、前記放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少なく
とも一部の空気を入れ換える供給手段とを有する構成と
なっている。

【０００９】同様に前記目的を達成するために、第４の
実施態様は、帯電微粒子を発生させて静電結像を行なう
静電結像装置において、固体絶縁部材、この固体絶縁部
材の一端側と実質的に接触する第１電極及び前記固体絶
縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に対向
する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固体絶
縁部材との接合位置での放電領域が設定される第２電極
を具備するイオンカートリッジと、前記放電領域に放電
を発生させる帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交番
電位を前記第１電極と前記第２電極間に印加する第１電
位印加手段及び前記第２電極と第３電極間に前記放電領
域で発生した帯電微粒子を抽出する帯電微粒子抽出電位
を印加する第２電位印加手段を具備する電位印加手段
と、外部帯電微粒子が供給され静電画像を形成するイメ
ージドラムと、このイメージドラムを前記イオンカート
リッジに対して回転させ、前記イメージドラムの表面を
前記縁面の近傍で接線方向に移動させる移動手段と、前
記カートリッジが搭載され、前記イメージングドラムを
横切って配設され、前記イメージングドラム間に微小間
隙が形成されるレールと、窒素ガス、元素状態の貴ガ
ス、元素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも
一元素の貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガ
スを、前記放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少な
くとも一部の空気を入れ換える供給手段とを有する構成
になっている。

【００１０】そして、前記目的を達成するために、第５
の実施態様は、帯電微粒子を発生させて静電結像を行な
う静電結像装置において、固体絶縁部材、この固体絶縁
部材の一端側と実質的に接触するドライバ電極、前記固
体絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に
対向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固
体絶縁部材との接合位置での放電領域とスクリーン電極
位置を設定するコントロール電極、このコントロール電
極と前記スクリーン電極間に設けられる絶縁スペーサを
具備するイオンカートリッジと、前記放電領域に放電を
発生させる帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交番電
位を前記ドライバ電極と前記コントロール電極間に印加
する第１電位印加手段と、前記放電領域で発生した帯電
微粒子を抽出する帯電微粒子抽出電位を、前記コントロ
ール電極と前記スクリーン電極との間に印加する第２電
位印加手段と、前記スクリーン電極近傍に配され外部帯
電微粒子が供給され静電画像を形成するイメージングド
ラムと、窒素ガス、元素状態の貴ガス、元素状態の貴ガ
スの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素の貴ガスとの
混合物の何れかから選択した管理ガスを、前記放電領域
に供給して帯電微粒子発生中に少なくとも一部の空気を
入れ換える供給手段とを有する構成になっている。

【００１１】

【作用】本発明によれば、少なくともレッドとホワイト
デスがそれによって起こる機構は、イオンをイオンカー
トリッジで発生させる雰囲気に左右されることがわかっ
た。前記雰囲気というのは通常の空気であるが、それ
は、装置を利用する特定の工場にもよるが、アンモニ
ヤ、ベンゼンもしくは他の気体で汚染されていることが
ある。窒素、酸素と水蒸気も大気の主要構成成分であ
り、従来の静電結像装置における印字装置の使用中で、
電子とイオンの１つの流れを起こし、カートリッジから
抽出された後、新しい空気が、先にカートリッジからな
くなった空気と入れ替わる。イオンカートリッジ劣化の
問題で最も多いものは、酸素と水蒸気もしくはそのいず
れかでできたもの、あるいはそれで誘導された化合物に
よりもたらされるので、イオンカートリッジ周辺の空気
を適当な他の気体と入れ換えることでプロセスを遅らせ
るか、もしくは除くこともできる。しかし、イオンカー
トリッジの長寿化できない状態でも、特定の雰囲気をイ
オンカートリッジに供給することに有意の利点がある。
たとえば、画質の均一性が、大いに向上する。４０％と
いう均一性の向上が、電子およびイオンをイオンカート
リッジで発生させる雰囲気が適当に管理されている時
は、実現される。

【００１２】本発明によれば、空気の相当な部分がイオ
ンカートリッジの放電領域において、窒素、元素状態で
存在する貴ガス、貴ガスの混合物、もしくは窒素と１つ
以上の貴ガスとの混合物と入れ換える場合、画質の均一
性とカートリッジの寿命もしくはそのいずれかは、有意
に向上できることがわかった。前記ガスを特定の仕方で
供給する場合、ブラックデスの、突発故障も排除乃至最
小限に止めることが可能である。

【００１３】本発明の実施に特に有効な気体は、窒素、
窒素とヘリウムの混合物、および窒素とアルゴン、キセ
ノン、ネオンおよびクリプトンもしくはそのいずれかで
ある。完全乾燥の純粋窒素が特に有効であるということ
ではなく、それは窒素が容易にイオン化されないので、
そのため、そこに若干の「触媒」が存在して窒素イオン
化を増進させるからであるということがわかった。しか
し、前記触媒は、存在するとしても、アークが発生しな
いほどの僅かな量にする必要がある。それは、アークの
発生は破壊的で、カートリッジの寿命を縮めるからであ
る。自然に発生する水蒸気は、この触媒効果を付与する
一方、水蒸気の量を最小限に維持することが、他の理由
で好ましい。従って、別の気体、たとえば貴ガスを窒素
に添加することが最も望ましい。

【００１４】ヘリウムが、窒素イオン化の触媒に有効で
あり得るとは言え、ヘリウムを工業環境で使用する場
合、ヘリウムと窒素のイオン化がオペレーターを眩惑さ
せる気体を発生させるので、人が作業するには危険であ
る。しかし、アルゴン、キセノン、ネオンおよびクリプ
トンはそのような作用がないので、それらはそれでも窒
素のイオン化には有効な触媒となり得る。しかしアルゴ
ン、ネオン、クリプトンもしくはキセノンの量を調節し
て、アークの発生が起こらないほどの僅かな量にする必
要がある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を静電結像装置に基づ
き図１乃至図５を参照して説明する。ここで図１は第１
の実施例の構成を示す説明図、図２は図１の断面説明
図、図３は第２の実施例の要部の構成を示す説明図、図
４は第３の実施例の構成を示す説明図、図５は第３の実
施例の全体構成を示す説明図である。

【００１６】各実施例の具体的な説明に先立って、その
基礎となる技術的思想について説明する。

【００１７】本発明の好ましい形では、窒素をアルゴ
ン、キセノン、ネオンもしくはクリプトンと混合し、そ
れによって窒素の他の気体に対する比が約５乃至１対２
０乃至１になるようにする。本発明は、窒素とアルゴン
を約１０対１の比率で混合するいくつかの実際の作業環
境では最も有効である。典型的例として、気体混合物を
１時間当り約４．７５乃至６．２５立方フィート（約１
３４．５２乃至１７７ｌ）の速度で、典型的例として１
時間当り０．５立方フィート（約１４．１６ｌ）のアル
ゴン、キセノン、ネオンもしくはクリプトンと、１時間
当り約５立方フィート（約１４１．６ｌ）の窒素を放電
領域に供給する。

【００１８】前記気体を放電領域に導入する多数の特に
有利な機構を本発明により提供する。ブラックデスは、
気体をコントロール電極とスクリーン電極の間の絶縁ス
ペーサを通して導入する場合、有意に減少できる。典型
的例としては、気体を大気圧以上の圧力で導入して、そ
れによって陽極をこの領域に付与させると、導電トナは
それ故に、イオンカートリッジに容易に吸入されなくな
る。別の例として、気体をレール、典型的例として前記
イメージドラムの回転方向に第１のレールを取り付けた
先存のカートリッジに沿って約２分の１インチ（約１．
２７ｃｍ）離間させたプレナムと孔を通して注入でき
る。他の例として、１対の気体マニホールドを結像ドラ
ムの対向端に配設し、また複数の開口部がその長さに沿
って備わる気体マニホールドの間に伸びる１対の噴霧管
を配設できる。その後、前記気体を調整器と導管によっ
て気体マニホールドに供給し、その後、イオンカートリ
ッジとイメージドラムの間に均一に導入する。

【００１９】本発明の１つの態様によれば、静電結像の
帯電微粒子発生の改良方法は、次掲の工程、すなわち：
固体絶縁部材の一端と実質的に接触する第１電極と、前
記絶縁部材の反対端に実質的に接触する第２電極の間に
交流電位を供給する工程で、前記第２電極には、前記第
１電極に対向して配設された縁面が備わり、それによっ
て放電領域が前記縁面と固体絶縁部材の接合点で設定さ
れ、前記固体絶縁部材と前記電極の縁面の間の前記空気
域に放電を発生させる帯電微粒子を誘導することを特徴
とする工程と、帯電微粒子抽出電位を前記第２電極とさ
らに他の第３電極部材の間に印加して、放電によって前
記空気領域に発生させた帯電微粒子を抽出する工程、お
よび、前記外部帯電微粒子をさらなる部材に供給して静
電影像を形成する工程から成る方法で、管理気体を放電
領域に供給して、少なくとも若干の空気を帯電微粒子発
生中に入れ換えることから成り、前記管理気体を窒素、
元素状態で存在する貴ガス、前記貴ガスの混合物、そし
て窒素と１つ以上の前記貴ガスとの混合物から成る群よ
り選ばれることを特徴とする方法の改良である。

【００２０】本発明の別の態様によれば、固体絶縁体部
材を含む種類の静電影像を発生させる改良装置を提供す
る。前記装置は、前記固体絶縁部材の一方の側に実質的
に接触する「ドライバー」電極と；前記固体絶縁部材の
反対側に、また前記ドライバー電極に対向して配設され
た前記コントロール電極の縁面に実質的に接触すること
で前記縁面と前記固体絶縁部材の接合点で放電領域が設
定される「コントロール」電極と；前記固体絶縁部材と
前記コントロール電極の縁面の間の前記放電領域で放電
を発生させる帯電微粒子を誘導するだけの十分な振幅の
交番電位を前記ドライバーおよびコントロール電極の間
に印加する機構と；帯電微粒子抽出電位Ｖｃをコントロ
ール電極と第３電極の間に印加して、前記空気領域にお
ける放電で発生したイオンを抽出し、またこれらの帯電
微粒子を絶縁面に供給してその上に静電影像形成する機
構と；および、前記スクリーン電極の「スクリーン」電
圧Ｖｓの源で、Ｖｓは零より大きい振幅とＶｃと同一の
極性をもつ源とから成る装置で、管理気体を放電部位に
供給し、少なくとも若干の空気を帯電微粒子発生中に入
れ換える機構で、前記管理気体が、窒素、元素状態で存
在する貴ガス、および窒素と、１つ以上の前記貴ガスと
の混合物から成る群より選ばれた気体から成ることを特
徴とする機構から成る装置の改良である。非常に多数の
ドライバーおよびコントロール電極はクロスポイントを
マトリックスアレー配列に形成すると、それによって前
記コントロール電極に開口部がマトリックス電極交差点
領域に備わるので、前記管理気体をこれらの開口部に供
給する。

【００２１】本発明による具体例としての印字装置を図
１に参照数字１０で示す。主要部品には、無音放電イオ
ン発生装置（ＳＥＤ）１１と、イメージドラム１２また
は同類の装置で絶縁体たとえば絶縁ベルト１３または前
記ドラム１２の絶縁面を前記ＳＥＤ１１を通過して移動
させる装置が含まれる。前記ＳＥＤ装置１１の部品の大
部分と前記イメージドラムは普通のものである。

【００２２】前記ＳＥＤ装置１１の主要部品の１つは、
ドライバー用のプリント基板１６とカートリッジコネク
ター１７により構成される外被内に、カートリッジ取付
けブロックにより取り付けられるイオンカートリッジ１
４から成る。前記プリント基板１６、とカートリッジコ
ネクター１７は、前記ドラム１２とイオンカートリッジ
１４の伸び方向に伸びてる１対のカートリッジ取り付け
レール１８、１９により支持する。前記イメージドラム
１２を、シャフト、軸受、および同種の普通の部品によ
り方向Ａに回転させ、また、レンジ２０、２１を規定す
る前記レール１８、１９のおのおのからごく、僅かな距
離を離間させるよう取り付ける。典型的例として、前記
レンジ２０、２１の幅は、約０．００２インチ（約０．
０５ｍｍ) 以下である。内容積２２はイオンカートリッ
ジ１４と結像ドラム１２の間に設けられている。

【００２３】前記イオンカートリッジ１４は普通の構造
部材たとえば、米国特許第４，１５５，０９３号、４，
１６０，２５７号、４，２６７，５５６号と４，３８
１，３２７号またはそのいずれかに示されているもので
ある。図２は、イオンカートリッジ１４の１つの構成部
品をごく略図的に示したもので、前記イオンカートリッ
ジ１４（典型的例としてマトリックスの形で）の全長に
わたって配設した多数の前記部品が備わっていて、静電
荷を前記絶縁ベルト１３に付与する。図２に略図で示さ
れたカートリッジ１４の主要部品は、第１すなわちドラ
イバー電極２４、典型的例として複数のコントロールフ
ィンガで形成された第２すなわちコントロール電極、お
よびその間に配設された固体絶縁物２６から成る。典型
的例として、前記固体絶縁物２６は、工業用設備では雲
母であるが、本発明によれば、性能と寿命の改良が可能
であるので、雲母以外の他の固体絶縁部材が実用的であ
り得る。

【００２４】高圧交番電位２８をドライバーおよびコン
トロール電極２４、２５の間に印加して正と負の帯電微
粒子のプールもしくはプラズマを前記コントロール電極
２５の縁面の絶縁体２６に隣接する領域に形成させる
と、帯電微粒子が抽出されて、絶縁ベルト１３もしくは
ドラム１２周縁で潜在静電影像を形成する。所定の極性
の帯電微粒子を前記プラズマから、前記第２電極２５
と、典型的例として前記イメージドラム１２自体から成
るさらなる電極との間の適当な極性のバイアス電位２９
の印加により抽出できる。また、大抵の工業用設備で
は、スクリーンアパーチャ３２を画定するスクリーン電
極３１を電気絶縁体で前記第２電極２５から離間させて
配設する。スクリーン電圧は、相対的に狭い範囲、たと
えば−４００乃至−９００にすることが望ましい。前記
スクリーン電圧をスクリーン３１からの距離によって１
部分測定する。０．００１０インチ（約０．０２５ｍ
ｍ）の距離で、最適スクリーン電圧は約−７００とな
り、アーク発生前に、約−８００に増加できる。

【００２５】図２でわかるように、定電力供給源３３
（典型的例として約−７００の電圧）と変動電力供給源
３４とスイッチ２７を電力供給源２９（典型的例として
電圧は約−２７５）のほかに設ける。電力供給源３４は
約＋２００乃至約＋３００（たとえば約＋２５０）の範
囲にある。スイッチ２７を図２の右（印刷されていな
い) 位置にあると、前記電力供給源２９から、コントロ
ール電極２５に入る電圧は約−４５０となる（たとえば
−７００＋＋２５０＝−４５０）。スイッチ２７を図２
の圧位置にすると、コントロール電極２５に入る電圧は
約−７１５となる(たとえば−７００＋＋２５０＋−２
７５＝−７１５）。前記スクリーン電極３１は静電レン
ズ作用を付与して偶然影像の抹殺を行ない、静電放電の
ドラム１２周縁への集束を防ぐ。大抵の工業用設備で
は、絶縁ベルト１３はイオンカートリッジ１４を通過す
る必要はないが、イメージドラム１２の周縁面の方が絶
縁性があり、その面が紙シートのような転写ロールと連
動する受容体紙と機能的関連に入る。

【００２６】ここまでの記述は従来のものについてであ
る。本発明によれば、前記内容積２２（すなわちコント
ロール電極２５の放電領域における）の少なくとも１
部、好ましくは極めて大きい部分の気体を特定の品質を
備える気体と入れ替えて画質の均一性の向上と、イオン
カートリッジ１４の長寿化を達成する。

【００２７】本発明による装置は、管理ガスを帯電微粒
子の発生中に放電域に供給する機構から成る。図１の実
施例では直接内容積２２に供給される管理ガスは、窒
素、元素状態で存在する貴ガス、前記貴ガスの混合物、
および窒素と、１つ以上の前記貴ガスとの混合物から本
質的になる群より選ばれる気体から成る。すべての汚染
物を前記気体からの除去が不可欠ではないし、事実、純
粋窒素を用いる場合、窒素のイオン化を容易にする水蒸
気もしくは若干の他の触媒が本装置の適切な作動のため
存在することが必要である。しかし、図１に指示のよう
なあるいは同様の方法で供給され、本装置に導入された
前記紙または他の構成部品からの天然水蒸気と混合され
たほとんど１００％に近い純度の窒素は、十分に作用し
て少なくとも画像の均一性を向上させることがわかっ
た。ヘリウムと混合された窒素もまた有効であるが、し
かし、オペレーターが印字装置１０に隣接して位置する
工業用設備にあっては、ヘリウムは、吸入されると好ま
しくない副作用のある副生成物を生成し、それによって
安全性を脅かすので好ましくない。しかし、窒素をアル
ゴン、クリプトン、キセノンもしくはネオンの１つ以
上、好ましくは、アルゴンとの特定の混合物を供給する
ことが特に好ましいことがわかった。

【００２８】本発明によれば、窒素と混合される貴ガス
（窒素貴ガス混合物を使用する時）は、窒素のイオン化
に必要な触媒を供給するだけの十分な量にする必要があ
る。しかし、元素状態で存在する貴ガスの量が余りにも
多く、アーク発生の原因となるので、貴ガスの量をその
基準に従って制限する必要がある。実際の実験では、窒
素と、アルゴン、クリプトン、キセノンまたはネオンガ
スの１つ以上、特にアルゴンの混合物が最も適当である
ことがわかった。。この場合の、窒素の他の気体に対す
る容積比が５対１乃至２０対１、最も好ましくは約１０
対１である。混合物をつくる気体の流量を調節して、放
電領域への全気体混合物流量を、１時間当り約４．７５
乃至６．２５立方フィート（約１３４．５乃至１７７
ｌ）の速度、最も典型的例として、窒素を１時間当り約
５立方フィート（約１４１．６ｌ）、そしてその他の気
体、たとえばアルゴンを１時間当り約０．５立方フィー
ト（約１４．１ｌ）の速度になるようにすることであ
る。

【００２９】図１の実施例における気体の前記内容積２
２への供給は、イメージドラム１２の「第１」部分にお
いて先存カートリッジ取り付けレール１８を用いること
で、それが前記内容積２２に入る方向Ａに回転するに従
って付与され、それによって気体が前記レンジ２１に向
って回転すると共に通過する。好ましくはこれを、前記
プレナム３５からボリューム２２への複数の通し拡張開
口部すなわちジェット３６が備わる前記レール１８にプ
レナムを形成させて供給する。好ましくは前記開口部す
なわちジェット３６を前記レール１８の長さに沿って約
２分の１インチ（約１．２７ｃｍ）を互いから離間させ
ることであ。加圧窒素もしくは、本発明に拠る他の気体
のコンジット３７は管理ガスをプレナム３５に供給す
る。前記窒素源３８は、圧縮窒素もしくは類似の気体あ
るいは液体窒素デューワ（ｄｅｗｅｒ）、もしくは圧縮
空気源に取り付けられたプリマアルファ分離窒素濾過器
（ＰｒｉｍａＡｌｆａｌｆａＳｅｐａｒａｔｅｄ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｌｔｅｒ）のいずれであっても
よい。

【００３０】前記内容積２２に対する気体を適当に管理
することで、図１の印字装置１０は、イオンカートリッ
ジの寿命の延長に大いに役立つことができる。それはレ
ッドデスとホワイトデスが回避できるということであ
る。しかし、少量の空気および他の材料がなお前記ボリ
ューム２２に流入することがあり、従って、導電性トナ
微粒子が前記内容積２２に偶然引きずり込まれ、導電性
トナが燃焼し、結果としてカートリッジ１４の早期突発
故障となりかねない。この「ブラックデス」を防止する
ため、図３に示された装置が使用できる。

【００３１】図３の図面では、図１と２の実施例の図面
と比較できる素子を、ただ「１」を最上桁につけた同一
参照数字で示す。

【００３２】図３では、第１すなわちドライバー電極１
２４を普通の裏打絶縁体４０に取り付け、それを逆にア
ルミニウムのバックボーン４１に接合する。雲母絶縁部
材１２６をドライバー電極１２４と、スクリーン電極１
３１をコントロールフィンガ１２５から分離する絶縁ス
ペーサ１３０が備わるコントロール電極フィンガとの間
に配設する。この実施例では、加圧（周囲圧力以上）さ
れた窒素または同類の気体をコントロールフィンガ１２
５に概ね平行のベクトルをもつ絶縁スペーサ１３０を通
し、前記プレナム１３５に連接された前記開口部すなわ
ちジェット１３６により放電領域に導入する。放電域で
のイオン化の気体はスクーン電極１３１にある開口部１
３２を通って、イオンと共に外側方向に流れ、また正の
圧力を放電域で維持しているので、導電性トナ微粒子が
その領域に流入し、それによって「ブラックデス」の原
因となることはおそらくないであろう。

【００３３】図４および５の実施例は、所望の気体を本
発明に従って放電領域に供給する装置の別の実施例であ
る。図４と５の実施例では図１と２の実施例の構成と比
較できる構成を、同一参照番号に数字「２」を最上桁に
付加しただけで示す。この実施例では、イオンカートリ
ッジ２１４を、イメージドラム２１２に隣接する正の電
気コネクターとの機能的関連で示す。気体を、カートリ
ッジ２１４とドラム２１２の反対域端に取り付けられた
多岐管４７、４８を経由して供給する。複数の開口部５
１、５２がそれぞれ中に備わる１対の噴霧管４９、５０
が、前記多岐管４８の間に伸び、気体を前記イメージド
ラム２１２の「上部」（図４で適合させてある通り）に
直接、かつイオンカートリッジ２１４のすぐ下に供給し
て前記放電領域で気体の極めて大きい部分を供給する。

【００３４】気体を、Ｔ継手５６に接続された導管コン
ジット５４、５５により多岐管４７、４８に供給し、ま
た逆にコンジット５８により第２のＴ継手５９（図５参
照）に接続する。本明細書で示された好ましい実施例で
は、加圧窒素源６１と加圧アルゴン源６２を設けてイオ
ン化気体を供給する。前記窒素源、アルゴン源６１、６
２を普通の調整器の計量装置６３、６４により前記Ｔ継
手５９に接続する。前記調整器の計量装置６３、６４は
窒素とアルゴン（あるいはキセノン、クリプトンもしく
はネオン）の流量を制御して、それらが適当な範囲にな
るようにする。

【００３５】支持板４５にイオンカートリッジ２１４の
係合用ばね搭載ピン６７と、前記イオンカートリッジの
ドライブ電極用電気コネクターを設けることができる。

【００３６】好ましい実施例では、窒素のアルゴン（ま
たはキセノン、クリプトンもしくはネオン）に対する比
が、約５対１乃至２０対１、最も好ましくは約１０対１
である。流量を制御して、噴霧管４９、５０により放電
領域に供給された気体混合物が（本装置の図４および５
の実施例に対し）１時間当り約４．７５乃至６．２５立
方フィート（約１３４．５乃至１７７ｌ）の流量になる
ように調整する。この流量は、気体を放電領域に放電す
る形状大きさの特徴によって変えることができるが、供
給装置の差異を考慮に入れると等価流量になるであろ
う。最も望ましくは、窒素を１時間当り約５立方フィー
ト（約１４１．６ｌ）の流量で供給することであるが、
アルゴン（またはキセノン、ネオンもしくはクリプト
ン）は１時間当り約０．５立方フィート（約１４．２
ｌ）とすることである。窒素流量は約±１０％、アルゴ
ン流量は±５０％の変化をもたすことができる。しか
し、アルゴンまたは同種の気体の量は、窒素流れに供給
して窒素イオン化の触媒を付与するに十分である必要が
あるが、アークを発生させないだけの少量にする必要が
ある。それは、アークはアルゴンまたは同種の気体の比
率が高ければ高いほど、より容易に発生する。

【００３７】これまでに説明した比率を用いると、従来
の静電結像装置における印字装置の実際工場用設備で
は、カートリッジ寿命（すなわち、レッドおよびホワイ
トデスに関し）の長寿化が可能である。図４と５に示さ
れた供給装置で、この範囲を有意に外れる比率では、同
一結果を期待することは不可能である。

【００３８】第１の具体的な例では、図１の装置とおお
むね同一の装置を、イメージドラムと併用する従来の静
電結像装置におけるイオンカートリッジを囲繞する内容
積を囲うように利用すると、ほぼ１００％の窒素ガスが
前記内容積２２に供給された。装置１０の実際作業にお
いては、孔から孔へのイオンカートリッジの生産量はほ
ぼ４０％増加した。十分な水蒸気または同種の成分は装
置に流入でき、それによって窒素イオン化の触媒を付与
できるようになった。

【００３９】第２の具体的な例では図１にほぼ示された
ような装置を用いて、窒素のヘリウムに対する容量比で
約４対１の混合物を前記内容積２２に付加した。ここで
も画質の均一性は有意に向上した。イオンカートリッジ
の寿命がその実寿命環境にまで長寿化されたかどうかを
確実に知るだけの十分な試験を行わなかったが、結果の
推定では長寿化は明白であることを示す。

【００４０】第３の具体的な例では図４と５におおむね
示された装置を用いると、１時間当り約５立方フィート
（約１４１．６ｌ）の窒素と、１時間当り約０．５立方
フィート（約１４．２ｌ）のアルゴンがＴ継手５９で混
合し、続く導管に入って、計量装置６３、６４で調整さ
れた量で供給されて噴霧管４９、５０を通って導入され
た。実際の工業設備環境にあっては、従来の静電結像装
置におけるイオンカートリッジ２１４の寿命は有意に長
寿化された。アルゴン濃度を容量比で約２０：１以下に
下げた場合、アルゴンの量はイオン化に必要な触媒を付
与するには不十分で、そこに起るイオン切換が行われて
も画質の劣化なしに連続運転ができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、静電結像において放電時に発生する特定の生成物
の付着堆積や導電性粒子での導電経路の形成などで装置
に発生する故障を防止することによる長寿命化と、静電
結像による印字の均一化とを可能にする帯電微粒子の発
生方法と静電結像装置とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図２】図１の断面説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例の要部の構成を示す説明
図である。

【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図５】図４の全体構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０印字装置１１無音放電イオン発生装置（ＳＥＤ装置）１２イメージドラム１３絶縁ベルト１４イオンカートリッジ１６プリント基板１７カートリッジコネクター１８カートリッジ取り付けレール１９カートリッジ取り付けレール２０レンジ２１レンジ２２内容積２４ドライバー電極２５コントロール電極２６固体絶縁物２７スイッチ２８高圧交流電位２９電力供給源３０電気絶縁体３１スクリーン３２スクリーンアパーチャ３３定電力供給源３４変動電力供給源３５プレナム３６ジェット３７コンジット３８窒素源４０裏打絶縁体４１バックボーン４５支持体４７多岐管４８多岐管４９噴霧管５０噴霧管５１開口部５２開口部５４コンジット５５コンジット５６Ｔ継手５８導管５９Ｔ継手６１窒素源６２アルゴン源６３調整装置の計量装置６４調整装置の計量装置６７ばね搭載ピン６８電気コネクター１２４ドライバー電極１２５コントロールフィンガ１２６雲母絶縁部材１３０絶縁スペーサ１３１スクリーン電極１３２開口部１３５プレナム１３６ジェット２１２イメージドラム２１４イオンカートリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電結像のための帯電微粒子の発生方法
において、固体絶縁部材の一端側と実質的に接触する第
１電極及び前記固体絶縁部材の他端側と実質的に接触
し、前記第１電極に対向する縁面を備え、この縁面によ
り当該縁面と前記固体絶縁部材との接合位置での放電領
域が設定される第２電極間に交番電位を印加し、前記放
電領域に放電を発生させる工程と、前記第２電極と第３
電極間に帯電微粒子抽出電位を印加して、前記放電領域
で発生した帯電微粒子を抽出する工程と、外部帯電微粒
子を形成部材に供給して静電画像を形成する工程と、管
理ガスを前記放電領域に供給して、帯電微粒子発生中に
少なくとも一部の空気を入れ換える工程とを有し、前記
管理ガスは窒素ガス、元素状態の貴ガス、元素状態の貴
ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素の貴ガスと
の混合物の何れかから選択されることを特徴とする静電
結像のための帯電微粒子の発生方法。
【請求項２】帯電微粒子を発生させて静電結像を行な
う静電結像装置において、固体絶縁部材と、この固体絶
縁部材の一端側と実質的に接触する第１電極と、前記固
体絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に
対向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固
体絶縁部材との接合位置での放電領域が設定される第２
電極と、前記放電領域に放電を発生させる帯電微粒子を
誘導するに十分な振幅の交番電位を前記第１電極と前記
第２電極間に印加する第１電位印加手段と、前記第２電
極と第３電極間に前記放電領域で発生した帯電微粒子を
抽出する帯電微粒子抽出電位を印加する第２電極印加手
段と、外部帯電微粒子を形成部材に供給して静電画像を
形成する形成手段と、窒素ガス、元素状態の貴ガス、元
素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素
の貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガスを、
前記放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少なくとも
一部の空気を入れ換える供給手段とを有することを特徴
とする静電結像装置。
【請求項３】帯電微粒子を発生させて静電結像を行な
う静電結像装置において、固体絶縁部材と、この固体絶
縁部材の一端側と実質的に接触するドライバ電極と、前
記固体絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電
極に対向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前
記固体絶縁部材との接合位置での放電領域が設定される
コントロール電極と、前記放電領域に放電を発生させる
帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交番電位を前記ド
ライバ電極と前記コントロール電極間に印加する第１電
位印加手段と、前記放電領域で発生した帯電微粒子を抽
出する帯電微粒子抽出電位Ｖｃを、前記コントロール電
極と絶縁層で前記コントロール電極及び前記固体絶縁部
材から分離されるスクリーン電極との間に印加する第２
電位印加手段と、外部帯電微粒子を絶縁部材に供給して
静電画像を形成する形成手段と、前記帯電微粒子抽出電
位Ｖｃと極性が同一で零より大きい振幅のスクリーン電
位Ｖｓの電源と、窒素ガス、元素状態の貴ガス、元素状
態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素の貴
ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガスを、前記
放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少なくとも一部
の空気を入れ換える供給手段とを有することを特徴とす
る静電結像装置。
【請求項４】帯電微粒子を発生させて静電結像を行な
う静電結像装置において、固体絶縁部材、この固体絶縁
部材の一端側と実質的に接触する第１電極及び前記固体
絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に対
向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固体
絶縁部材との接合位置での放電領域が設定される第２電
極を具備するイオンカートリッジと、前記放電領域に放
電を発生させる帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交
番電位を前記第１電極と前記第２電極間に印加する第１
電位印加手段及び前記第２電極と第３電極間に前記放電
領域で発生した帯電微粒子を抽出する帯電微粒子抽出電
位を印加する第２電位印加手段を具備する電位印加手段
と、外部帯電微粒子が供給され静電画像を形成するイメ
ージドラムと、このイメージドラムを前記イオンカート
リッジに対して回転させ、前記イメージドラムの表面を
前記縁面の近傍で接線方向に移動させる移動手段と、前
記カートリッジが搭載され、前記イメージングドラムを
横切って配設され、前記イメージングドラム間に微小間
隙が形成されるレールと、窒素ガス、元素状態の貴ガ
ス、元素状態の貴ガスの混合物、窒素ガスと少なくとも
一元素の貴ガスとの混合物の何れかから選択した管理ガ
スを、前記放電領域に供給して帯電微粒子発生中に少な
くとも一部の空気を入れ換える供給手段とを有すること
を特徴とする静電結像装置。
【請求項５】帯電微粒子を発生させて静電結像を行な
う静電結像装置において、固体絶縁部材、この固体絶縁
部材の一端側と実質的に接触するドライバ電極、前記固
体絶縁部材の他端側と実質的に接触し、前記第１電極に
対向する縁面を備え、この縁面により当該縁面と前記固
体絶縁部材との接合位置での放電領域とスクリーン電極
位置を設定するコントロール電極、このコントロール電
極と前記スクリーン電極間に設けられる絶縁スペーサを
具備するイオンカートリッジと、前記放電領域に放電を
発生させる帯電微粒子を誘導するに十分な振幅の交番電
位を前記ドライバ電極と前記コントロール電極間に印加
する第１電位印加手段と、前記放電領域で発生した帯電
微粒子を抽出する帯電微粒子抽出電位を、前記コントロ
ール電極と前記スクリーン電極との間に印加する第２電
位印加手段と、前記スクリーン電極近傍に配され外部帯
電微粒子が供給され静電画像を形成するイメージングド
ラムと、窒素ガス、元素状態の貴ガス、元素状態の貴ガ
スの混合物、窒素ガスと少なくとも一元素の貴ガスとの
混合物の何れかから選択した管理ガスを、前記放電領域
に供給して帯電微粒子発生中に少なくとも一部の空気を
入れ換える供給手段とを有することを特徴とする静電結
像装置。