JPH0675457A

JPH0675457A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH0675457A
Application number: JP4229782A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Nagato; 一志永戸; Yasuo Hosaka; 靖夫保坂; Hideyuki Nakao; 英之中尾; Yuzo Koike; 祐三小池; Shuzo Hirahara; 修三平原; Akifumi Mori; 昌文森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電装置を小形化することで、小型で安価な
電子写真装置を提供する。【構成】誘電層を挟んで基板上に作成された２つの電
極の間に交流電圧を印加し、付近の空気をイオン化させ
るイオン発生器を帯電装置に使用する。イオン発生器と
記録媒体間の距離は１〜３ｍｍに制限する。【効果】帯電装置が小型になるので、記録装置の著し
い小形化が可能となった。感光体と帯電装置の距離を制
限したことで、残留トナーの帯電装置表面への付着を、
防止することも実現できた。更に環境条件の変化にも影
響受けにくく、安定した帯電電位をえられる帯電装置を
提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真記録装置などに
使用される帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】様々な記録装置の中でも、電子写真記録
装置はノンインパクト記録であるため騒音が少ないこと
や、文字が綺麗に記録できること、記録速度が高速であ
ること、ランニングコストが比較的安いこと等の特長を
持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端末装置と
して利用されており、その市場も急速に拡大している。

【０００３】電子写真記録装置のひとつであるレーザプ
リンタの記録部の模式図を図８に示し、電子写真記録装
置の概要について説明する。電子写真記録装置では図８
に示すように通常の場合、感光体ドラム１００を使用し
ている。この感光体ドラム１００をまずコロナチャージ
ャから成る帯電器１０１によって、表面を例えばマイナ
スの電荷で−７００Ｖ程度に一様に全面帯電させる。次
に画像信号に応じてレーザ光１０２が感光体ドラム１０
０に照射される。感光体は光が照射された部分だけ抵抗
が減少するので、レーザ光１０２が照射された部分のマ
イナス電荷が消去され静電潜像が形成される。なお通常
はレーザとしては１個の半導体レーザが使用され、画像
に応じて変調された光は、回転多面鏡（図示せず）によ
って走査されている。この様にして形成された静電潜像
は現像器１０３によって現像される。つまり感光体ドラ
ム１００上の静電潜像のマイナス電荷の消去された部分
に、反転現像によってマイナスに帯電した着色微粒子で
あるトナーが−５００Ｖ程度の現像バイアスを与えられ
ることにより付着し、静電潜像が可視化されるのであ
る。給紙ローラ１０４によって図示しない紙カセットか
ら取り出された記録紙１０５が、画像信号とタイミング
を合わせて搬送され感光体ドラム１００に接触される。
ここでは可視化されたトナー像が記録紙１０５へ転写さ
れる。転写チャージャ１０６では例えば記録紙１０５の
裏側からプラスの電荷が与えられ、これによって感光体
ドラム１００上にマイナス帯電したトナーによって現像
された画像を、記録紙１０５上に引き付け、転写してい
るのである。画像が転写された記録紙１０５は、剥離チ
ャージャ１０７によって、感光体ドラム１００から剥離
される。最後にヒートローラ１１０から構成される定着
器１１１で、トナーは加熱・加圧されることによって記
録紙１０５上に定着されて記録が終了する。なお感光体
ドラム１００上には記録紙１０５に転写されずに残った
トナーが存在している。これらの残留トナーをクリーニ
ングブレード１０８から構成されるクリーナーで擦り落
としてドラム１００の清掃を行なった後、ＬＥＤなどか
ら構成される消去ランプ１０９で全面露光することによ
って感光体ドラム１００上の電荷を消去している。この
様に電子写真記録装置では、帯電・潜像形成・現像・転
写・定着の工程を経て画像が形成されている。またドラ
ムは最後にクリーニング工程で綺麗に清掃され再度使用
される。各工程は機種によって少し構成が異なっている
場合もあるが、基本的にはこの様な構成になっている。

【０００４】以上電子写真記録装置の代表例としてレー
ザプリンタについて簡単に説明を行なった。さらに電子
写真記録装置としてはレーザプリンタばかりでなく、静
電潜像を書き込むための記録ヘッドとして、他の発光素
子を使用したものも開発・製品化されている。レーザプ
リンタは１つのレーザから発生した光を高速に機械的に
回転する多面鏡（ポリゴンミラー）や、ホログラムを利
用して画点を走査しているのであるが、装置の小形化・
低価格化を考え、アレイ光源を用いた固体走査方式も現
在ではかなり注目され始めている。例えばＬＥＤ、液晶
シャッタ、ＥＬ素子、プラズマ発光素子、螢光体などの
発光素子や光シャッタ素子をアレイ状に並べたヘッドを
用いた電子写真記録装置も開発そして実用化されてい
る。上述した電子写真記録装置はいずれも光プリンタと
総称されるものであり、用途としてはプリンタあるいは
ディジタル複写機などの出力装置として利用されてい
る。また従来から使用されている、蛍光灯などの光で原
稿を照明し、その反射光を感光体に導き静電潜像を形成
して原稿を複写するタイプのアナログ複写機も、電子写
真記録装置のひとつである。更に感光体の代わりに誘電
体を使用して、アレイ状に並べられた小さな穴からイオ
ンを吹き出し、誘電体上にこのイオンによって静電潜像
を記録する方式の、イオンフロー記録またはイオンディ
ポジション記録と呼ばれる記録方法もある。

【０００５】以上述べたように電子写真記録装置は優れ
た特長を持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端
末装置として多数利用されており、方式も様々な方式が
開発、実用化されてその市場も急速に拡大している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの電子写真記録
装置では、上述したように帯電、転写、剥離などの工程
で、あるいは感光体上の残留電荷を消去するためなど
に、チャージャが多数使用されている。代表的なコロナ
チャージャの例を図９に示しておく。コロナ放電は不均
一な電界中で行われる局所的な空気の絶縁破壊によって
生じる持続的な放電である。コロナチャージャは一般に
直径が５０〜１００μｍのタングステンからなるコロナ
ワイヤ１１２を、１ｃｍ程度離してアルミなどの金属ケ
ース１１３でシールドし、シールドケース１１３の一部
を削除したような構造をしている。その削除されて開口
された部分からコロナイオン１１４が放出される。タン
グステンワイヤに５〜１０ｋＶ程度の電圧１１５を印加
すると、コロナワイヤ１１２の周囲に局所的な強い電場
が形成され、部分的な空気の絶縁破壊が起こり、放電が
持続する。開口面を感光体に対向させて配置し、発生し
た正または負イオン１１４を感光体表面に移動させて、
感光体を帯電したり或いは除電したりする。コロナ放電
は気中放電であるので温度・湿度の影響を受けやすい。
そこでワイヤ１１２に流れる電流を常に一定にする電流
制御方式や、感光体の表面電位を検知して、グリッド電
圧やコロナ電圧にフィードバックする制御方式などによ
って、感光体の表面電位を安定化させる必要がある。

【０００７】上述した様に、コロナチャージャはコロナ
ワイヤ１１２を１ｃｍ程度離したアルミなどでケーシグ
１１３しているため、装置の小形化を考える場合には、
その大きさが問題となる。特に電子写真装置のカラー化
を考えると１ｃｍ角の大きさのスペースが多数必要とな
ってしまい、装置の小形化を著しく妨げることになる。

【０００８】更に環境問題として、コロナ帯電器が大気
中の酸素分子をイオン化してオゾン（Ｏ₃ ^- ）を発生す
る。特に負コロナ放電の場合は、正コロナの放電よりオ
ゾンの発生量は１桁ほど多い。臭いとして人間が感知で
きるオゾン量は０．０２ｐｐｍであり、許容濃度は０．
１ｐｐｍ以下に定められている。複写機やプリンタで
は、オゾン除去のために活性炭を塗布したオゾンフィル
タなどを使用して、この基準を満たすようにしている。
しかし最近ではヨーロッパを中心に更に現在の１／１０
程度まで、オゾンの発生量を減少させようとする運動も
活発になってきている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来技
術の問題点に鑑み、誘電体を２つの電極で挟んで、これ
らの電極の間に電圧を印加しコロナ放電を発生させ、こ
の放電によって空気をイオン化し、更にこれらの構成要
素が基板上で一体となったイオン発生器を帯電装置とし
て使用することを特徴としている。この様なイオン発生
器から発生したイオンを使用して、電子写真記録装置の
感光体を帯電、或いは除電させたり、トナーの静電転写
を行ったりするものである。つまり従来のコロナチャー
ジャの代わりに、上述したイオン発生器を帯電装置とし
て使用するものである。

【００１０】

【作用】本発明の様に構成要素が基板上で一体となった
イオン発生器を帯電装置に使用することによって、従来
のコロナチャージャなどに比べて著しい小型化が可能と
なり、取扱いも容易となる。本発明では厚膜印刷技術な
どの従来技術が使用できる構造のイオン発生器にし、帯
電装置としての値段を安くすることも可能とした。また
温度・湿度などのイオン発生量への影響もコロナチャー
ジャよりも小さく、更にヒータで加熱するなどの方法に
よって、イオンの発生量を簡単に安定化できる。感光体
などの表面を帯電させる場合にも、イオン発生電極に与
えるバイアス電圧を制御することで、帯電電位を容易に
制御することもできる。また本発明人はオゾン発生量が
イオン飛躍距離に依存することを見出し、本発明による
イオン発生器でのイオン飛躍距離が小さくなったため、
オゾンの発生量を従来のコロナチャージャの数分の１〜
数１０分の１と少なくでき、環境衛生上の問題も大きく
軽減できる効果がある。

【００１１】更に本発明では、イオン発生器と被記録媒
体の距離を５００〜３０００μｍの範囲に設定し、イオ
ン発生器と被記録媒体の間の電界を制限することによ
り、浮遊トナーが電界によって引かれ、イオン発生器に
付着することを防止している。この距離の制御は記録装
置本体に取り付けられているコネクタと、帯電装置に付
いているコネクタを噛み合わせる方式で、簡単に実現で
きる様にした。またトナー付着に関しては、ブラシクリ
ーナ、空気流によるクリーナなどのクリーニング手段を
設けることで、トナー付着の防止をより完全にすること
が可能である。従来の帯電装置ではトナー付着が生じた
場合には、アルコールを含んだ綿棒などで拭くことで、
クリーニングを行っていた。本発明の帯電装置では、オ
オン発生器を抜き差しする時に、イオン発生器の表面に
接触する拭き取り装置を取り付けることによって、トナ
ーが付着してしまった場合でも、イオン発生器を簡単に
清掃できることも特徴である。

【００１２】またセラミック基板などの上に一体化され
て小型化したイオン発生器を使用した帯電装置は、大き
な衝撃を与えると壊れてしまう。本発明の帯電装置で
は、非使用時には保護ケース内に収納される構造になっ
ているため、保管時の汚れや破損から防止することがで
きる。そして使用時には少なくとも被記録媒体に対面し
ている側が解放されるようにし、発生したイオンが被記
録媒体上に照射できる構造である。

【００１３】イオン発生量を多くするために複数ライン
のイオン発生部を作成することによって、イオン発生器
を駆動する交流電源の、周波数の低下、電圧の低下など
を実現できる。同じ周波数、電圧であれば、より速い記
録速度の記録装置にも帯電器として使用できる。周波数
の低下、電圧の低下により、イオン発生器の寿命を伸ば
すことができる。

【００１４】また、イオン発生器に制御電極を取り付け
記録ヘッドを構成し、イオン発生器から発生したイオン
を制御電極でＯＮ／ＯＦＦ制御し、被記録媒体上にイオ
ンによって静電潜像を形成するイオンデポジション記録
の記録ヘッドにイオン発生器を利用することも可能であ
る。この場合には、記録ヘッド用のイオン発生器と帯電
装置用のイオン発生器の仕様を同一にして、両者に使用
できるようにすることによってイオン発生器をより安く
することが可能となる。

【００１５】

【実施例】

（第１の実施例）

【００１６】以下図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は本発明に使用した帯電装置を説明
するための図である。図１（ａ）は本発明の帯電装置の
要部であるイオン発生器の基本的な構造を説明した図で
あり、図１（ｂ）はこの帯電装置を使用した電子写真記
録装置の実施例である。図１（ａ）に示されるように本
発明のイオン発生器１は、セラミックなどの基板２の上
にまず誘導電極３を形成し、その上にガラスなどの絶縁
層４を形成した後、更に絶縁層４の上にイオン発生電極
５を形成した構造となっている。この様なイオン発生器
１は、セラミック基板２上に、誘導電極３、絶縁層４、
イオン発生電極５をそれぞれ厚膜印刷する方法でも簡単
に作成することが可能である。大きさの１例としては、
誘導電極３の厚さは１〜５μｍ、幅約４０μｍ、絶縁層
４の厚さは２０〜５０μｍ、イオン発生電極５の厚さは
１０〜３０μｍ、２つのイオン発生電極５の間のスリッ
トの幅は約８０μｍである。この様な構造のイオン発生
器１のオン発生電極５と誘導電極３の間に交流電圧６を
印加し、更にイオン発生電極５にバイアス電圧７を与え
る。交流電圧は周波数は数ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚ、出
力電圧は１〜３ＫＶｐ−ｐの高周波・高電圧であるの
で、絶縁層４を挟んでこれらの電極間に交流電圧６を印
加すると、イオン発生電極５周辺３２の空気がイオン化
され、この付近に正・負のイオンが発生する。ここで図
１（ａ）に示すようにバイアス電圧７として、負の電圧
が印加されている場合には、イオン発生器１からは負の
イオンだけが取り出されることになる。バイアス電圧７
が正の場合には、正のイオンが取り出される。なお絶縁
層４は２つのイオン発生電極の間の領域で段差構造にな
っているが、これは発生したイオンによる絶縁層４の表
面抵抗変化を防止し、イオンの発生量の変動を防止する
ために設けられている。本発明の帯電装置では、この様
に１枚の平面基板上に電極を形成した固体化イオン発生
器１を使用していることが特徴である。

【００１７】図１（ｂ）は上述したイオン発生器からな
る帯電装置１を、図８に示した従来のレーザプリンタに
応用した１例である。図８に示されたコロナチャージャ
１０１に代えて、本発明の帯電装置１を使用した。図１
（ａ）に示したようなイオン発生電極に負のバイアス電
圧を印加した帯電装置１を使用することにより、感光ド
ラム１００の表面を一様にマイナス帯電させることがで
きる。この時、帯電装置１と感光ドラム１００の間の距
離を、５００〜３０００μｍに設定しておくことが、本
発明の第１の特徴である。帯電以降の行程は全く従来の
レーザプリンタと同様なので、説明は省略する。本発明
の帯電装置を使用することにより、コロナチャージャな
どと比較すると小さな電圧で放電を生じさせることがで
きる特徴がある。また大きな特徴としては、バイアス電
圧によって感光ドラム１００表面の帯電電位を制御でき
ることである。すなわち感光体の表面は、バイアス電圧
とほぼ等しい電位に帯電されることになる。従って湿度
や温度などの環境条件により、放電の状態が変化して
も、感光体表面の電位を安定に保つことが可能で、コロ
ナチャージャの様に特殊な安定化回路を取り付ける必要
もない特徴がある。更にバイアス電位を変えることで、
帯電装置で帯電させる電荷の極性も制御することが可能
である。図１（ｂ）の実施例では、図８に示した転写チ
ャージャ１０６と剥離チャージャ１０７に代えて、本発
明の帯電装置を使用した実施例も示してある。転写チャ
ージャ１０６に使用した場合には、この実施例ではバイ
アス電圧として正の電圧を印加すれば良い。剥離チャー
ジャ１０７ではバイアス電圧を０にして、正・負のイオ
ンで記録紙の電荷を除電することで、記録紙を感光体ド
ラムから剥離することができる。またこの実施例では、
図８で使用した感光ドラム１００の電位を消去するため
の除電ランプ１０９は使用していない。これは本発明の
帯電装置１を使用することによって、バイアス電圧によ
って決定される電位に、感光体の表面を一様に帯電でき
るからである。従来のコロナチャージャの場合には、感
光体の表面に残っていた残留電位によっても、帯電電位
が影響を受けるために、除電ランプ１０９で０Ｖの一定
電位にしておく必要があった。本発明の帯電装置１を使
用することによって、除電ランプ１０９を使用する必要
が無くなったことも大きな特徴である。なお除電ランプ
１０９の代わりに、本発明の帯電装置を使用する方法も
ある。この場合にはバイアス電圧を０Ｖにすることによ
って、ドラムの残留電位が消去できる。

【００１８】また、本発明の帯電装置１の特徴は、感光
ドラム１００と帯電装置１の間の距離を５００〜３００
０μｍ程度にしていることである。感光体ドラム１００
の表面には、僅かではあるがクリーニングされずに残っ
たトナーが付着している。これらのトナーには正しい極
性に帯電したもの、あるいは逆帯電したものなどが存在
するが、イオン発生電極に印加されているバイアス電圧
と引き合うトナーが存在している。これらのトナーが帯
電装置の下まで来ると、バイアス電圧によって引かれ、
帯電装置に付着する。長い間使用しているうちに、この
トナーの付着量が大きくなり、帯電装置のイオン発生量
を減少させる問題が生じてくる。感光体表面を例えば−
６００Ｖ程度に帯電させたい場合には、−６００Ｖのバ
イアス電圧を印加するが、感光体ドラムと帯電装置の距
離が２００μｍ程度の場合には、この間の電界は３ＫＶ
／ｍｍ程度の高電界となる。本発明の帯電装置では、こ
の様な高電界によってトナーが帯電装置に付着しないよ
うに、あるいはヘッドとの間で放電しないように、帯電
装置１と感光体ドラム１００の間の距離を５００μｍ以
上として、電界を弱めることでトナー付着を防止してい
ることが大きな特徴である。なお電界を小さくし過ぎる
と、帯電能力が減少してしまうため３０００μｍ程度が
限界である。帯電装置１と感光体ドラム１００の間の距
離を最適値に制御することで、トナーの帯電装置への付
着も防止することができるようになった。（第２の実施例）

【００１９】次に本発明の第２の実施例について、図２
を用いて説明する。図２（ａ）は第２の実施例の帯電装
置の要部であるイオン発生器の断面図、（ｂ）はイオン
発生器をイオン発生電極側から見た図、（ｃ）は裏側か
ら見た図である。図１に示した第１の実施例と異なって
いるのは、イオンを発生する部分３２が図２（ａ）の断
面図に示すように、４箇所形成されていることである。
４箇所のイオンを発生するスリット３２は例えば図２
（ｂ）に示すように、帯電装置の長手方向（すなわち感
光体ドラムの長さ方向）に連続しており、４箇所のイオ
ン発生スリット３２は回転している感光ドラムの上を、
順次４回帯電させることになる。この様にして感光体表
面が一様帯電されるのである。この実施例では、図１の
実施例では長手方向に連続した１つのイオン発生スリッ
ト３２からのイオンで帯電させていたのに対し、４つの
スリット３２から発生したイオンによって帯電させてい
る。この様に多数のイオン発生部を持った帯電装置の場
合には、幾つかの利点がある。この様な帯電装置でイオ
ンを発生させる場合には、放電の回数すなわち交流電源
６の周波数にほぼ比例して、イオンの発生量が変化す
る。従って同じ表面電位を得る場合には、１つのイオン
発生スリット３２を持っているものと比較すると、４つ
のスリットの場合には、ほぼ１／４の周波数の交流電源
を用意すれば良く、無効電流が減少して電源を小さくで
きるメリットが生ずる。必要なイオン電流は、イオン発
生器の構造によって異なっているが、向こう電流の１／
数〜１／数１００である。また交流電源の電圧に関して
は、安定に放電を維持できる電圧は必要なので周波数ほ
どの効果は無いが、やはり小さくすることが可能であ
る。一般に高電圧・高周波の電源の設計はむづかしいの
で、周波数が低いほどまた電圧が低いほど設計が簡単に
なることや、コストが安くなるなどの利点がある。更に
記録速度を高速化する場合を考えると、１つのスリット
３２の場合の約４倍の速度まで対応することも可能であ
る。更に帯電装置を厚膜印刷などで作成する場合に、１
つのスリット３２の場合にはシオン発生の極端に少ない
部分ができてしまう場合もあるが、この様な場合でも多
数のスリットから発生するイオンを使用することによっ
て、例えば感光体などの表面電位を一様にすることも可
能である。

【００２０】図２（ｂ）の例ではイオン電源５に、帯電
装置の長手方向（感光体ドラムの長さ方向）に連続する
スリット３２を形成した実施例を示したが、スリット３
２を形成する方向はこの方向だけに制限するものではな
い。例えば図２（ｂ）の帯電装置の短手方向に連続する
スリットを多数形成したり、或いは斜め方向のスリット
を多数形成しても、同様の効果が得られるものである。

【００２１】図２（ｂ）にも示してあるように、本発明
の帯電装置を構成するイオン発生器にはコネクタ端子
９，１０が形成されている。コネクタ端子９はセラミッ
ク基盤２の上に形成された誘導電極（図には示されてい
ない）に接続されており、この実施例の場合には４個の
誘導電極それぞれの配線がコネクタ端子９に接続されて
いる。誘導電極の上には絶縁層４が形成され、更にその
上に４つのイオン発生スリットが形成されたイオン発生
電極５が形成される。このイオン発生電極５からも配線
が引き出され、コネクタ端子１０へと接続されている。
このコネクタ端子１０には、バイアス電圧７が印加さ
れ、更に誘導電極のコネクタ端子９との間には、交流電
圧が印加される様になっている。またイオン発生器の裏
側には、図２（ｃ）に示すように、発熱層１１が形成さ
れており、この発熱層１１もコネクタ端子１２に接続さ
れている。この２つのコネクタ端子１２の間には、２０
〜３０Ｖ程度の電圧が印加されるようなっている。発熱
層１１に電流が流れると、ジュール熱が発生し、この熱
によってイオン発生器全体が加熱される。イオンを発生
し続けていると、硝酸塩がイオン発生部３２付近に付着
し、この塩によって絶縁層４の抵抗値が減少するため
に、イオンの発生量も減少する。そこで発熱層１１で発
生するジュール熱で、イオン発生器を５０〜６０度以上
に加熱し、硝酸塩を分解して、帯電装置からのイオンの
発生量を安定化している。またこの温度を制御するため
の温度検出器１３も、同様にしてセラミック基板上に取
り付けられている。

【００２２】なおこの実施例ではコネクタ端子９，１
０，１２はセラミック基板２の両側で、しかも基板２の
表と裏に形成したが、どちらかの一方の端に寄せる、或
いは一方に寄せて更に表または裏に集めることも可能で
ある。例えば図２（ｄ）に示した実施例では、イオン発
生電極に接続されているコネクタ端子１０と、誘導電極
に接続されているコネクタ端子９が一方にまとめられて
おり、更に発熱層に接続されているコネクタ１２も同じ
側から取り出されるような構造になっている。この場合
には、各端子間の距離が小さくなるので、特に絶縁に注
意した設計をする必要があるため、誘導電極への接続は
１本の配線にまとめてしまった。この様なイオン発生器
の構造にすることにより装置上での扱いが簡単になる。

【００２３】前述したように帯電装置の帯電能力を高い
ままに維持しながら、しかも帯電装置にトナーが付着し
ないようにするためには、帯電装置と感光体ドラムなど
の被記録媒体との距離を最適値に保つ必要がある。次に
図３を用いて、この距離の設定方法について説明する。
図２（ｄ）に示した帯電装置でその取り付け方法を説明
する。上述したイオン発生器１は台座２０に取り付けら
れて帯電装置を構成している。図３（ａ）は、この帯電
装置の断面図を示したものであり、図３（ｂ）は帯電装
置の側面図である。イオン発生器１が取り付けられた台
座２０には、長手方向に溝２１が設けられている。また
記録装置本体には、ガイド２２が取り付けられており、
このガイド２２が台座２０に設けられた溝２１と噛み合
う構造になっている。また台座２０には取っ手２３が付
いており、帯電装置はこの取っ手２３を持つことによっ
て、イオン発生器１の表面に直接手が触れて、表面を汚
すことを防止している。従ってガイド２２に台座２０に
形成されている溝２１を噛み合わせ、取っ手２３を持っ
て帯電装置を押し、帯電装置の先端のコネクタ部が装置
本体に取り付けられているコネクタ（図示しない）と接
合するまで押し込むことで、帯電装置を所定の位置に取
り付けることができる。台座２０に形成された溝２１と
ガイド２２との間は、滑り易い様に少し緩くなってい
る。図３に示すようにガイド２２に板バネ２４などを取
り付けておくことで、帯電装置の位置（図３では上下方
向の位置）をより正確・安定に設定することができる。
なお帯電装置を取り替える場合などに取り外す場合に
は、取っ手２４を持ってコネクタから引き抜けば良い。
また台座２０には、イオン発生器１の裏側に送風口２５
が設けられている。送風口２５を設けることにより、イ
オン発生器１の劣化を防止したり、イオン発生器１への
トナー付着を防止することが可能である。

【００２４】イオン発生器１の表面は金属のイオン発生
電極であるので、保存中に空気中の湿気や埃が付着した
り、あるいは帯電装置を記録装置本体にセットする場合
に触れて、手の脂が付いたり、傷付いたりして、イオン
発生器の性能が劣化してしまう場合がある。この様なこ
とを防止するために、ケース２６が取付けられている。
このケース２６は台座２０に形成された溝２１に沿っ
て、帯電装置の長手方向に移動できるようになってい
る。なおケース２６が動くための溝は、帯電装置の移動
用の溝２１と分離して形成しても良い。使用前の帯電装
置はイオン発生部あるいはコネクタ端子部が、図の様に
ケース２６で覆われて保護されている。ケース２６が付
いたままの帯電装置がガイド２２に案内された状態で、
コネクタに押し込まれて、記録装置本体に装着される。
この様な状態で次に、ケース２６を図の矢印方向に引き
抜くことで、イオン発生器１を使用状態にすることがで
きる。この様にすることで、イオン発生器を使用前に劣
化させたり、傷付けてしまうことを防止できる。なお装
置を移動させる場合や、長く使用しない様な場合には、
保護のためにケース２６を被せた方が理想的である。ケ
ース２６を溝に沿って矢印の反対方向に、止まるまで押
し込めば、ケース２６を再び装着することが可能であ
る。（第３の実施例）

【００２５】図４には本発明の帯電装置の更に他の実施
例を示す。電子写真プリンタの内部には、微細なトナー
粒子あるいは埃などが僅かではあるが浮遊している。こ
の様な浮遊物が帯電装置のイオン発生電極付近まで浮遊
してくると、正または負に帯電しているため、イオン発
生電極に印加されているバイアス電圧と引き合う浮遊物
は、イオン発生電極に付着してしまうことになる。これ
ら浮遊物がイオン発生電極に付着すると、長い間には付
着量も多くなり、やがてイオン発生量を減少させてしま
うほどの量になる。従って定期的に帯電装置のメインテ
ナンスを行うことが必要になってくる。このメインテナ
ンスとしては、帯電装置のイオン発生電極付近をアルコ
ールなどで洗浄することである。この様なメインテナン
スを省くために、本発明の帯電装置では、汚れ付着防止
手段を設けている。図４を使用して、この汚れ付着防止
手段について説明する。

【００２６】図４は帯電装置を構成する要部であるイオ
ン発生器の図で、図４（ａ）は図２（ｄ）にも示したイ
オン発生器の平面図であり、図４（ｂ）はこのイオン発
生器のＡ−Ａ断面図である。イオン発生器１には多数の
孔３０が形成されている。この孔３０は断面図にも示す
ように、イオン発生器１を貫いている。図３にも示した
ようにイオン発生器１は台座２０に取り付けられた状態
で帯電装置を構成しているが、台座２０には送風口２５
が設けられている。図４（ｂ）の様に、イオン発生器１
は孔３０が破線で示される送風口２５と、位置が一致す
るように台座に取り付けられる。そして送風口２５に清
浄な空気が流されると、この空気は孔３０を通して、図
の矢印で示されるような方向に吹き出してくる。空気中
に浮遊しているトナーや埃は、この吹き出した空気流に
よってイオン発生器１に近づくことができなくなる。従
ってイオン発生器１の表面が、トナーや埃で汚れること
が無くなるのである。なお送風口２５の中に外部からエ
アーポンプなどで空気流を流しても良い。しかしイオン
発生器１が実際に動作しており、バイアス電圧が与えら
れて、イオンが感光体の方向に動いている場合には、こ
のイオンの動きによってイオン風が生じている。従って
外部から空気を強制的に送風口２５に注入しなくても良
い。しかし確実に安定にこの空気流を生じさせるために
は、孔３０の裏側には送風口２５を形成しておく必要が
ある。（第４の実施例）

【００２７】帯電装置へのトナー付着防止手段の更に他
の実施例を説明する。図５は、既に帯電装置に付着して
しまったトナーや埃を、簡単に除去するための機構の一
例を説明するための図である。

【００２８】台座２０に取付けられているイオン発生器
に、トナーや埃が付着した時期に、帯電装置を取っ手２
３を持って、ガイド２２に沿わせて、図中矢印で示すよ
うに、往復運動を可能にしておく。この時イオン発生器
の表面は、清掃用パッド３１に摩擦されるような構造と
なっている。清掃用パッド３１はフェルトなどの柔らか
な材料でできており、イオン発生器の表面を摩擦しても
傷付けることがない。またこの清掃用パッド３１は、イ
オン発生器が通常セットさせている場合には、イオンの
発生や高電圧の供給の妨げにならないような位置に設け
られている。この様にすることによって、ある程度定期
的に帯電装置を数回往復させる動作をするだけで、簡単
にイオン発生器表面の汚れを取り除くことができ、長期
間にわたって安定したイオンの発生を実現することがで
きる。なおアルコールなどの溶剤を、時々清掃用パッド
３１に含ませることで、汚れの拭き取り効果は更に大き
くなる。また清掃用パッド３１は汚れが溜ってきたら、
時々取り替える必要もある。（第５の実施例）

【００２９】次に本発明の更に他の実施例について説明
する。我々は既出の提案（特願平０２−１５５３００）
で、本発明の帯電装置に用いたイオン発生器に、多数の
穴の開いた制御電極を取り付けた、イオンヘッドを使用
して画像を形成する記録装置（イオンプリンタ）につい
て述べてきた。イオンヘッドでは、制御電極で１つ１つ
の穴の電界を制御し、イオン発生器で発生したイオンが
穴を通過するか、通過できないかを制御する。そして穴
を通過したイオンは、イオンヘッドに対向して置かれ予
めプリチャージされた絶縁性の記録媒体上の帯電電位を
消去し、静電潜像を形成する。静電潜像は電子写真記録
装置と同様に、トナーで現像された後、記録紙に転写・
定着される。このイオンプリンタの特徴としては、感光
体の代わりに絶縁体を使用すれば良いので、装置を安
く、超寿命化できること、光学系が必要無いので装置を
小形化できることなどの特徴を持っている。またライン
ヘッドタイプの記録装置であるので、レーザプリンタな
どと比較すると、容易に高速化できる特徴もある。

【００３０】第５の実施例として、本発明の帯電装置を
イオンプリンタに使用した一例を、図６に示してある。
イオンプリンタについては、特願平０２−１５５３００
で詳しい説明を行っているので、ここでは簡単に説明す
る。イオンプリンタも基本的には電子写真記録装置と同
様である。電子写真記録装置では感光体ドラムを使用し
ていたが、イオンプリンタの場合には誘電体ドラム１０
０´を使用している。そして光ヘッドに代わって、イオ
ンヘッドを使用しているのが異なっている。記録プロセ
スはこれも電子写真記録装置とほぼ同様で、誘電体ドラ
ム１００´の表面を帯電装置１により例えば負のイオン
で一様帯電、イオンヘッド４０による静電潜像の形成、
現像器１０３による静電潜像の現像、記録紙１０５への
トナー像の転写、記録紙１０５の誘電体ドラム１００´
からの剥離、定着装置１１１によるトナー像の記録紙１
０５への定着の工程で、画像が形成されている。またト
ナー像が記録紙１０５に転写された後の誘電体ドラム１
００´は、クリーニングユニット１０８で表面に残った
トナーが取り除かれた後、再び一様帯電され、以上を繰
り返すことで連続的に記録に使用される。本発明では、
イオン発生器をイオンヘッドばかりでなく、各種の帯電
装置に使用していることを特徴としている。従来のイオ
ンプリンタでは、従来のコロナチャージャを使用してい
たために、装置の小形化が困難であったが、この様なイ
オン発生器を帯電装置として使用することによって、大
幅な小形化を実現できた。更にオゾンの発生量も従来装
置の１／１０程度になるため、環境に悪影響を及ぼさな
いのも勿論であるが、オゾンによる装置の劣化も実現す
ることができた。

【００３１】またこれらの帯電装置やイオンヘッドに使
用されているイオン発生器は、全て同一の仕様のイオン
発生器を使用することができる。この様にすることによ
って、製造コストを低減することが可能となる。また劣
化状態も同様なので、全てを同時に取り替えることが可
能となり、メンテナンスを一度で行ってしまうことがで
きる利点もある。具体的なイオン発生器の一例を図７に
示し説明する。図７はイオン発生器の上に、イオン通過
用の穴３３が多数形成された制御電極を取り付け、制御
電極側から見た図である。制御電極に形成されたイオン
通過穴３３は、例えば図の様に多数の穴３３が千鳥状に
配列されている。各イオン通過穴３３は１画点に対応し
ており、１０ドット／ｍｍの場合には、１００μｍの直
径である。本来ならば１００μｍのイオン通過穴３３
を、１００μｍのピッチで１列に並べれば１０ドット／
ｍｍのプリンタを構成することができる。しかしこの様
にすると各イオン通過穴３３は連続してしまうことや、
各穴３３の回りには制御電極を設けなければならないこ
と、制御電極を各穴の間を通して配線しなければならな
いことなどから、１列に並べることは不可能である。そ
こで千鳥状の穴３３の配置が考えられ、この実施例では
４列の千鳥状で、副走査方向には４画点のピッチで穴３
３が形成されている例を示してある。（詳細については
特願平０２−１５５３００を参照）この様な制御電極を
使用することを考えると、イオン発生器のイオンを発生
する部分のスリット３２は、各イオン通過穴３３の下に
来る必要がある。この様にすることで発生したイオン
は、効率良くイオン通過穴３３を通過することができる
からである。これがイオンヘッドに使用するイオン発生
器の設計条件である。図６の実施例では、イオンヘッド
４０の他に、プリチャージャ１、転写チャージャ１０
６、剥離チャージャ１０７などにイオン発生器を使用し
た帯電装置を使用している。本発明ではこれらのイオン
ヘッド、帯電装置に使用されているイオン発生器を同じ
仕様にして、すなわちイオンヘッドで使用しているイオ
ン発生器を他の帯電装置にも使用していることも特徴で
ある。同じ仕様のイオン発生器を使用することによっ
て、製造コストを低減できたり、交換を同時に行えるな
どの効果がもたらさせる。同じイオン発生器であって
も、それぞれ使用周波数やバイアス電圧を変えること
で、各用途に利用される。例えばイオンヘッドに使用す
る場合には数１０ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚの交流電圧を
印加するのであるが、帯電装置の場合には数ＫＨｚ〜数
１０ＫＨｚの交流電圧を印加する。また帯電装置でも、
図６の例ではバイアス電圧をプリチャージャ１ではマイ
ナス数１００Ｖ、転写チャージャ１０６ではプラス数１
００Ｖ、剥離チャージャ１０７では０Ｖとしている。こ
の様に同じイオン発生器でも、各用途に使い分けること
ができるので、同一の仕様のイオン発生器を使用するこ
とが望ましい。またこのバイアス電圧を制御することに
よって、ドラムの帯電電位を簡単に制御することが可能
である。例えば階調特性を変化させたい場合などには、
バイアス電圧を制御することで対応できる。

【００３２】以上本発明の実施例の幾つかについて説明
してきたが、本発明はこれらの実施例だけに限定される
ものではない。本発明の主旨は、誘電層を挟んだ２つの
電極間に交流電圧を印加することによって発生したイオ
ンを、電子写真記録装置の帯電装置として使用すること
である。このイオン発生器は１枚の基板上に形成されて
いるので、装置の小形化が可能となる。またイオン発生
器がトナーで汚れることが無いように、記録媒体からの
距離を５００μｍ〜３０００μｍにしている点も、特徴
となっている。これらの主旨と同様なものは、これらの
実施例に限定されること無く、全て本発明に含まれるも
のである。

【００３３】

【発明の効果】本発明では構成要素が基板上で一体とな
ったイオン発生器を帯電装置に使用しているために、従
来のコロナチャージャなどに比べて著しい小型化が可能
となった。厚膜印刷技術などの従来技術で作成できるた
め簡単であり、製造コストを安くすることも可能であ
る。また環境状態の変化に対しても、帯電への影響をコ
ロナチャージャよりも小さくできる効果もある。感光体
などの表面を帯電させる場合にも、イオン発生電極に与
えるバイアス電圧を制御することで、帯電電位を容易に
制御することもできる。またオゾンの発生量は従来のコ
ロナチャージャの数分の１〜数１０分の１と少なくなる
ため、環境衛生上の問題も大きく軽減される特徴があ
る。

【００３４】更に本発明では、イオン発生器と被記録媒
体の距離を５００〜３０００μｍの範囲に設定し、イオ
ン発生器と被記録媒体の間の電界を制限したことによ
り、残留トナーが電界に引かれてイオン発生器に付着す
ることも防止している。この距離の制御は記録装置本体
に取り付けられているコネクタと、帯電装置に付いてい
るコネクタを噛み合わせる方式で、簡単に実現できる様
にした。またトナー付着に関しては、ブラシクリーナ、
空気流によるクリーナなどのクリーニング手段を設ける
ことで、トナー付着の防止をより完全にすることが可能
である。本発明の帯電装置では、イオン発生器を抜き差
しする時に、イオン発生器の表面に接触する拭き取り装
置を取り付けることによって、トナーが付着してしまっ
た場合でも、イオン発生器を簡単に清掃できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置の原理とこれを使用した電
子写真記録装置を説明するための図。

【図２】本発明の帯電装置の他の実施例である多数の
イオン発生部が形成されたイオン発生器を説明するため
の図。

【図３】本発明の帯電装置を記録装置本体に位置合わ
せした状態で装着する方法について説明した図。

【図４】本発明の他の実施例であるトナー付着防止手
段について説明した図。

【図５】トナー付着防止手段の他の実施例を説明した
図。

【図６】本発明の帯電装置をイオンプリンタに使用し
た実施例を説明した図。

【図７】イオンプリンタに使用するイオンヘッドの要
部である、イオン発生器と制御電極の位置関係について
説明した図。

【図８】従来の電子写真記録装置の説明図。

【図９】従来の電子写真記録装置に使用されていたコ
ロナチャージャを説明した図。

【符号の説明】

１帯電装置２誘導電極５イオン発生電極６交流電源７バイアス電圧８イオン９，１０，１２コネクタ端子１１発熱体２０台座２１溝２２ガイド２３取っ手２５送風口２６ケース３０送風用の孔３２イオン発
生部３３イオン通過孔４０イオンヘ
ッド１００感光体ドラム１００´ 誘電
体ドラム１０３現像器１０５記録紙１０６転写チャージャ１０７剥離チ
ャージャ１０８クリーナ１１１定着装
置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 29/13 Ｈ０１Ｔ 19/00 7509−5Ｇ (72)発明者小池祐三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者平原修三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者森昌文神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に誘電体を挟んで形成された電極
から成るイオン発生器を用いた帯電装置であり、前記イ
オン発生器と静電潜像或いはトナー像を形成する被記録
媒体との距離が、５００〜３０００μｍであることを特
徴とした帯電装置。
【請求項２】前記イオン発生器と被記録媒体の距離
は、コネクタによりイオン発生器を記録装置本体に差し
込むことで設定できることを特徴とした請求項１記載の
帯電装置。
【請求項３】前記イオン発生器と被記録媒体の距離
は、記録装置本体に取り付けられたイオン発生器ガイド
によって設定できることを特徴とした請求項１記載の帯
電装置。
【請求項４】前記イオン発生器には取手が設けられて
おり、前記取手によりイオン発生器を、記録装置本体に
抜き差しできることを特徴とした請求項１記載の帯電装
置。
【請求項５】前記イオン発生器が、少なくとも記録装
置本体から取り外されている場合には、表面保護ケース
内に収容できることを特徴とする請求項１記載の帯電装
置。
【請求項６】前記イオン発生器からイオンを発生させ
る場合には、少なくともイオンを発生する面が前記表面
保護ケースから露出されていることを特徴とする請求項
１および請求項５に示される帯電装置。
【請求項７】前記イオン発生器への汚れ付着防止手段
が設けられていることを特徴とする請求項１記載の帯電
装置。
【請求項８】前記汚れ付着防止手段は、少なくともイ
オン発生器の、被記録媒体がイオン発生器に向かって進
行してくる側に、被記録媒体の上をクリーニングする手
段から構成されることを特徴とする請求項７記載の帯電
装置。
【請求項９】前記汚れ付着防止手段は、前記イオン発
生器側から前記被記録媒体側に空気を流すことによって
構成することを特徴とした請求項７に示される帯電装
置。
【請求項１０】前記汚れ付着防止手段は、前記イオン
発生器表面を擦って汚れを取り去る手段を有することを
特徴とした請求項７に示される帯電装置。
【請求項１１】イオン発生器に形成されたヒータが請
求項２で示されるコネクタで電源に接続されることを特
徴とした帯電装置。
【請求項１２】前記イオン発生器は、主走査方向に連
続した複数本のイオン発生部からなることを特徴とした
請求項１に示される帯電装置。
【請求項１３】前記イオン発生器は、主走査方向に対
して斜め方向に連続した複数本のイオン発生部からなる
ことを特徴とした請求項１に示される帯電装置。
【請求項１４】前記イオン発生器は、副走査方向に連
続した複数本のイオン発生部からなることを特徴とした
請求項１に示される帯電装置。
【請求項１５】イオン発生器に制御電源を取り付け記
録ヘッドを構成し、イオン発生器から発生したイオンを
制御電極でＯＮ／ＯＦＦ制御し、被記録媒体上にイオン
によって静電潜像を形成するイオンデポジション記録に
於いて、記録ヘッド用のイオン発生器と帯電器用のイオ
ン発生器を同じ仕様にしたことを特徴とした請求項１１
または請求項１２または請求項１３記載の帯電装置。