JPH0721669B2 - 除・帯電方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は感光材料あるいは誘電材料などの被除・帯電部
材を除電または帯電する方法に関する。

背景技術 従来、静電記録あるいは電子写真装置などにおいて、い
わゆるコロナ放電装置が感光体などの被除・帯電部材を
除電または帯電するために広く用いられている。しかし
ながら、コロナ放電装置は放電ワイヤのわずかな汚れに
よっても、有害な放電ムラが生じ易く、この放電ムラは
被除・帯電部材を不均一な除・帯電状態にするという欠
点があり、また放電ワイヤとこれを包囲する導電性シー
ルド部材との距離をある程度以上に離す必要があり、装
置の小型化にも限界がある。

これに対して他の放電装置として誘電体を挟む電極間に
交互電圧を印加し、これにより一方に電極（放電電極）
側の誘電体表面と該一方の放電電極の、誘電体表面に直
角な端面（以下単に「側端面」と呼ぶ）に正・負イオン
を発生させ、外部電界により所望の極性のイオンを抽出
するもの（特開昭54-535375号公報）がある。この装置
は活発な放電により、放電電極が汚れにくく、しかも従
来のコロナ放電装置に比較して小型化が可能であるとい
う利点がある。

しかしながら、この放電装置は有害なオゾンを発生し易
いという欠点がある。本件発明者はこの放電装置につい
て種々の実験および検討を行なった結果、発生したイオ
ンのすべてが除・帯電に利用されているものではなく、
したがってイオン利用の効率が悪いばかりでなく、有効
に利用されていないイオンによってもオゾンが発生する
こを見出した。本発明はこの結果に基づいて達成された
ものである。

発明の目的 本発明は誘電体を挟む誘導電極と放電電極とを有する放
電装置を用いて、発生イオンを効率よく利用し、しかも
オゾン発生の少ない除・帯電方法を提供することを目的
とする。

発明の概要 本発明によれば、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５〜200μｍ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、前記誘電体との接合面以外のほぼ
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該被除
・帯電体を除電または帯電することを特徴とする放電方
法が提供されるので、後に詳述する理由により、イオン
を効率よく除・帯電に利用することができ、しかも無駄
なイオン発生が少ないので、除・帯電効果を低下させる
ことなくイオン発生量を大幅に減少させることができ、
したがって、オゾン発生量を大幅に減少させることがで
きる。

ここで除・帯電とは、被帯電体を帯電する場合あるいは
被除電部材を除電する場合を意味する。

実施例 第１図は本発明の実施例による放電方法を説明するため
の放電装置１の断面図である。本発明の放電方法は被帯
電体を帯電する場合あるいは被除電体を除電する場合の
いずれにおいても適用可能であるが、説明の簡略化のた
め以下被帯電部材を帯電する場合について説明する。

この放電装置１は誘電体２、誘導電極３および放電電極
４を有する。

誘電体２は後述する誘電材料製である。

誘導電極３は誘電体２の一方の面側（図で上方）に設け
られ、後述する導電性材料製である。

放電電極４は誘電体２の他方の面側に設けられ後述する
導電性材料でできている。

被帯電部材５が放電装置１の放電電極４に対向して設け
られ、これは感光材料あるいは誘電材料などの記録材層
６と導電性材料の導電性基板７とを有する。

交互電圧電源８が誘導電極３と放電電極４とに接続さ
れ、これらの間に交互電圧を印加する。ここで交互電圧
は０電位を中心として、対称な波形のいわゆる交流電圧
に限られず、非対称な形の交互電圧でもよい。

直流バイアス電源９によって放電電極４と導電性基板７
との間に直流バイアス電圧を印加する。

つぎに、この装置を用いて行なう本発明の帯電方法につ
いて説明する。

まず、放電電極４と誘導電極３との間に交互電圧電源８
により交互電圧を印加する。これにより誘電体２の放電
電極４側の放電領域10において放電が発生し正・負イオ
ンが生成される。ここで注目すべきは本発明においては
この放電領域10が放電電極２の側端面（図示左右方向端
面）近傍のみならず、放電電極４の被帯電部材５に対向
する表面近傍も放電領域となり、イオンを発生している
ことである。この点については後に詳細に述べる。放電
電極４と導電性基板７との間に印加される直流バイアス
電圧によって、上記のごとく形成された正・負イオンの
うち直流バイアス電源９の極性によって決まるイオンの
みが記録材層６に向う。すなわち、直流バイアス電源９
の電圧により放電電極４と被帯電部材５との間には電界
が形成され、この電界の方向は直流バイアス電源９の電
圧の方向によって決定する。図示の場合は放電電極４か
ら導電性基板７に向う電界が形成されるので正・負イオ
ンのうち正イオンのみが記録材層６に向い、そこに付着
して被帯電部材５を正に帯電する。

本発明によれば、前記のごとく放電領域10は放電電極４
の、誘電体２との接合面（第１図では放電電極４の上側
面）を除く全露出面を覆うように存在している。この放
電領域10の中には放電電極４の側端面近傍に発生するイ
オンおよび被帯電部材５に対向する面近傍で発生するイ
オンとがあるが、これらのイオンのうち被帯電部材５に
もっとも引かれ易いのは、後者、すなわち被帯電部材５
に対向する面近傍で発生するイオンである。このイオン
は放電電極４と被帯電部材５との間に直流バイアス電源
９によって形成される電界の影響を受け易く、一方、放
電電極４の側端面近傍のイオンはそれら端面と誘電体２
の下面との間に形成される交互電圧電源８による強い電
界に拘束されるので、被帯電部材５の方向に抽出されに
くい。

さらに本発明によれば、放電電極４の被帯電部材５に対
向する面近傍の放電領域10は直流バイアス電源９によっ
て形成される電界の影響によって被帯電部材５の方向
（図示下方）にふくらみ、被帯電部材５へのイオン抽出
を促進する。

ここで本発明の理解のために従来技術における除・帯電
方法について説明する。

第２図は公知の方法を説明するための公知の放電装置１
の断面図である。第１図のものと対応する部材について
は同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

公知の方法については、誘電体２が厚くしかも放電電極
４の幅が大きいため放電領域は放電電極４の左右両側端
面と誘電体２の表面との間に形成される。この方法では
放電領域は放電電極４の側端面と誘電体２表面の間に形
成される。放電領域の外側境界は放電電極の側端面か
ら、かなり離間し、したがって、放電領域は誘電体２の
表面上を広い範囲にわたって存在する。このため広範囲
に渡ってイオンが発生するが、放電電極４の側端面と誘
電体２の下部面との交わる部分の近傍においては誘導電
極３と放電電極４との間の電界が非常に強く、バイアス
電界の印加によっても容易には被帯電部材５にイオンは
移動しない。すなわち、除・帯電の点からは有効なイオ
ンではない。このように、従来方法によっては多量のイ
オンが発生するものの、全体のイオン発生量に対する除
・帯電に有効なイオンの割合は小さい。このため、損失
エネルギーが多いこと、したがってエネルギー消費量が
多いことのみならず、除・帯電に有効に用いられないイ
オンであってもオゾンを発生するので、同一の除・帯電
効果を得るために発生するオゾンの量が多くなる。

以下本発明の方法を実施する場合の具体的構成について
公知の場合と比較しつつ説明する。まず、本発明におい
ては誘電体２の厚さは、１〜20μｍ、好ましくは、３〜
15μｍであり、これは公知技術においてはガラスを用い
た場合、厚さは100〜500μｍ、アルミナ等のセラミック
の場合は200〜500μｍである。天然マイカを用いた場合
厚さはせいぜい25〜50μｍが限界で厚みのバラツキ、材
料の均一性の点で放電ムラを生じ易く、望ましいもので
はない。有機フィルムは耐久性の面でほとんど使用され
る事はない。さらに放電電極４の幅は本発明においては
５μｍ〜200μｍであり、公知技術においては約200μｍ
以上である。

本発明を実施する場合には誘電体２は上記の範囲におい
て絶縁破壊を生じない範囲で、できるだけ薄いことが好
ましく、放電電極４の幅は放電による電極の劣化、エッ
チングが、放電に影響を及ぼさない（部分的な放電ムラ
を生じない）範囲を条件としてできるだけ小さい方がの
ぞましい。

このようにして放電を行なわせることにより、放電電極
４側端面から誘電体２表面に延びる放電領域が著しく減
少し、放電領域は放電電極４の露出面全体にわたって存
在するので、除・帯電に無効な放電が減少し、有効な放
電の割合が大幅に増加する。したがってオゾンの発生量
を大幅に減少させることができる。従来方法と同じ除・
帯電を行なう場合の放電電極４近傍のオゾン濃度を従来
の約1/10〜1/5まで減少させることが可能となった。さ
らに、放電に必要な電圧を低下させることができるの
で、損失エネルギーを約1/10〜1/5まで減少させること
ができた。

第３図は放電電極４近傍におけるオゾン濃度を従来方法
との比較において示したものである。なお、オゾン濃度
は放電電極４近傍の空気を一定量連続的にサンプリング
しながら計測したもので、本図の横軸は誘導電極３と放
電電極４との間に印加する交互電圧の電圧値（ピーク・
ピーク）を表わし、縦軸は本発明による最大オゾン濃度
（本発明方法においてオゾン濃度は電圧の上昇に対して
飽和する現象を示すので、これを最大濃度とする）を１
として示した。また、図中にそれぞれ放電電極長手方向
全体にわたって均一に放電が開始する電圧を示してあ
り、この電圧以上が実用的な使用範囲である。このグラ
フから、本発明方法によれば発生するオゾンの濃度が従
来方法による場合の約1/10〜1/5に減少することが理解
できる。さらに放電電圧も減少させ得ることが理解でき
る。つぎに本発明方法を実施するための放電装置の製造
方法について説明する。

まず、基板12として厚さ0.1〜20mm、好ましくは0.2〜10
mmのガラス、セラミック、樹脂などの絶縁性板を準備す
る。つぎに第４図に示すように、基板12上（図で下側）
に厚さ0.1〜10μｍ、好ましくは0.2〜５μｍのCr,Ti,T
a,Ni,Au,Pt,Pl,Cuあるいはこれれらの合金をスパッタリ
ングなどにより蒸着する。この蒸着金属を通常のフォト
リソグラフィおよびエッチングにより誘導電極３として
形成する。誘導電極３を形成した基板12の上に、SiO₂、
MgO、Al₂O₃、SiC、SiNなどの無機絶縁物質を通常の蒸着
電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着、プラズマ重合法、グロ
ー放電重合法、CVD蒸着法または溶液浸漬法などで厚さ
１〜20μｍ、好ましくは３〜15μｍの無機絶縁膜として
形成する。これが本発明方法を実施する放電装置の誘電
体２となる。このように、誘電体２を蒸着により形成す
ることによって本発明の方法において重要な薄い誘電体
２を形成することが可能となる。

つぎに、誘電体２上に高融点金属、例えば、Ti,W,Cr,T
a,Mo,Fe,Co,Ni,Nb,Au,Ptまたはこれらの金属を含む合金
もしくは酸化物などを厚さ0.1〜10μｍ、好ましくは0.2
〜５μｍに誘導電極３の場合と同様の蒸着し、通常のフ
ォトリソグラフィおよびエッチングにより、放電電極４
を形成する。このようにして本発明方法を実施できる放
電装置が製造される。

第５図に示すように基板12をAl、Cu、Ni、ステンレス鋼
などの導電性基板として厚さ0.1〜10mm、好ましくは、
１〜10mmに形成し、これを誘導電極３とし、この誘導電
極３に対し誘電体２、ついで放電電極４を上記と同様に
形成してもよい。

これらの製造方法によれば誘電体２を非常に薄く形成す
ることができ、したがって前述の本発明方法の効果を奏
することができる。さらに、この方法によれば、放電電
極４も蒸着およびエッチングにより形成されるので誘電
体２の形成時にサイドエッジがなく、したがって電極の
エッジ部を平担にすることができる。この点は以下の理
由で好ましい。誘電体２を印刷により形成あるいは金属
板を放電電極４に接着したのちエッチングを行なう方法
の場合には、必然的にエッジ部に凹凸が発生し、本件発
明者の多数の実験によって、この凹凸が除・帯電むら発
生の大きな原因であることが判明した。従来はこの問題
を解決するために誘導電極３と放電電極４との間に印加
する交互電圧を放電開始電圧に対して十分高くとる（例
えば、200μｍAl₂O₃を用いた場合で2.3KVppの開始電圧
に対して、2.7〜3KVpp）ことにり凹凸の影響を相対的に
減少させる方法がとられた。この方法は必要以上に電圧
を高くすることになるため、オゾン発生量の増加および
損失エネルギーの増加を招来するものである。上述の製
造方法によれば、放電電極層は蒸着などによって薄く形
成され、これをエッチングなどによって放電電極４の形
状に形成するため、平滑な側端面を形成できる。この点
においても、上記方法は低電圧を使用可能な本発明方法
を実施した場合に発生する可能性のある問題点（放電電
極４側端面の凹凸による問題）を解消するので、本発明
方法に特に好ましいものである。

本発明方法を実施する放電装置については放電電極４の
露出面を前記の誘電体２に使用した金属酸化物、窒化
物、窒化シリコン、二酸化シリコン、酸化マグネシウ
ム、ガラスなどの無機誘電体によって均一に被膜しても
よい。この被膜は被膜表面に蓄積する正、又は負の電荷
が放電電極４を介してリークし得る程度の厚さ、具体的
には0.01〜１μｍの積層が好ましい。この被膜は蒸着法
（通常の蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着、プラズ
マ重合法、グロー放電重合法、CVD蒸着法等）、めっ
き、コーティング、酸化処理によって形成可能である。

このように被膜を設けることによっても上記の本発明の
効果に影響がないことが確認された。

さらに、この被膜を設けることはつぎの点から本発明で
は好ましい。前述のごとく、本発明においては放電電極
４は巾が小さいことが好ましい。このため放電電極４の
電気抵抗は増大し、放電電極４の長手方向にわたって電
圧降下が発生し得る。これによって、除・帯電作用が長
手方向にわたって不均一となり得る。これを防止するた
めには比抵抗の極めて小さいAl、Cu、Agなどの材料を放
電電極４として用いることが好ましいが、放電電極４は
オゾン、酸素原子、電子あるいは各種イオンに直接露さ
れるため、これらの金属は容易に酸化などの劣化を受け
る。ところが、上述の被膜を設けた場合には、この劣化
を受けないので、長期にわたって安定した作動を確保で
きる。したがって、この被膜は本発明に必須ではない
が、本発明方法との関係において特に好ましいものであ
る。

発明の効果 以上のごとく本発明によれば、放電領域を極めて小さく
できるので、放電の際の損失エネルギーおよびオゾン発
生量を大幅に減少させ、しかも放電電圧を低下させるこ
とができるという顕著な効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放電方法を実施する放電装置の斜視図
である。 第２図は従来の放電方法を説明する放電装置の断面図で
ある。 第３図は従来方法および本発明方法による放電作動の場
合のオゾン発生量を示すグラフである。 第４図は本発明方法を実施するのに適した放電装置の製
造方法を説明する断面図である。 第５図は同他の製造方法を示す断面図である。 代表図面 第１図 符号の説明 2:誘電体 3:誘導電極 4:放電電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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
   ５〜200μｍ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、前記誘電体との接合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該被除・帯電体を除
   電または帯電することを特徴とする放電方法。