JPS62141578A - 除・帯電方法 - 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】 良亙亘ｊ 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。

正ＪＬＬ吉 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
除電あるい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φ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挾む電極間に
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。

発明者の多数の実験、考察により、上記の放電方法にお
いては、誘電体の厚さに対して放電電極の巾を小さくす
ることによって、印加交互電圧とと放電領域の伸びとの
間には特異な関係があることが見出された０本発明はこ
の知見に基づくものである。

及」ＬシＪＪ 本発明は誘電体を挾む誘導電極と放電電極とを有する放
電装置を用い、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。

先１立１」 本発明によれば、誘電体と、該誘電体を挾む誘導電極と
、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て放電電極の近傍に放電を
発生させ、これにより被除・帯電体矢除電または帯電す
る方法において、前記交互電圧と前記放電の発生する領
域端部の放電電極側端面からの距離との関係に中間飽和
特性な有せしめ、前記交互電圧の値を該中間飽和特性の
中間飽和部分に対応する電圧値とすることを特徴とする
除・帯電方法が提供されるので、後に詳述する理由によ
り、オゾン発生量を減少させることができる。

ここで除Φ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。

叉」１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の斜視図である０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の一方の面倒（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の他方の面倒に設けられ後述す
る導電性材料でできている。

・被帯電部材５が放電装置ｌ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側の放電領域において放電が発生し正・負イオン
が生成される。

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０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φ
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。

つぎに本発明の重要な特徴である誘導電極３と放電電極
４との間に印加する交互電圧について説明する１発明者
の多数の実験、考察により、上記の放電方法においては
、誘電体２の厚さに対して放電電極の巾を非常に小さく
することによって、上記電圧と放電領域の伸びとの間に
は特異な関係が発生することが見出された。ここで放電
領域の伸びとは、第２図に示すように、放電電極４の側
端部から、放電電極４の近傍に発生した放電領域の側端
部までの距離りをいう。

第３図はこの特異な現象を従来の場合と比較して説明す
るものである。横軸は放電電極４と誘導電極３との間に
印加される交互電圧〒あり、縦軸は上記定義の放電領域
の伸びである。従来の場合は図示のごとく放電開始電圧
から電圧の上昇とともに放電領域の伸びは単調に増加す
る。これに対し本発明の場合は放電開始電圧から単調に
増加した後、一旦飽和し、さらに交互電圧を上昇させる
と再度単調に増加する。この中間の飽和部分では交互電
圧を上昇させても、放電領域の伸びはほぼ一定である。

この特性を本願では中間飽和特性と称し、この部分に対
応する電圧を中間飽和電圧と称する。

本発明は誘導電極３と放電電極４との間にこの中間飽和
電圧を印加することと特徴とするものである。

第４図および第５図はこの現象の理由を説明するだめの
放電手段の断面図である。この現象は、種々の考察の結
果つざのように説明できる。

一般に、電界には平等電界と不平等電界とがある。平等
電界とはコンデンサーの内部電界のように平板電極間に
形成された均一な電界である。不平等電界とは電極近傍
の電界が均一でなく強弱があるものである。

本発明においては誘電体２の厚さに対して放電電極４の
巾が非常に小さいため、放電電極４を１本の円柱状の線
と仮定でき、みかけ上の電極曲率が著しく大きくなる。

従って、第４図に示すように放電電極４近傍に電界が著
しく集中し、強い不平等電界が形成される。このため、
放電が放電電極４の極めて近傍のみに集中し、放電電極
から離れるにしたがって電界が急激に弱まり、放電電極
４側端面を離れるに従って、急激に放電が発生しなくな
る。これが上記中間飽和電圧領域において生じている現
象と考えられる。一方、従来のものにおいては、放電電
極４のみかけ上の曲率が小さく、強い不平等電界が放電
電極近傍のみで発生することはなく、やや強い電界が放
電電極４側端面近傍で発生しこれは側端面を離れるにし
たがって急激にでなく徐々に減少する。従って第５図に
示すように、放電の局部的集中は発生しないので、放電
開始電圧から電圧の上昇とともに放電領域の伸びが単調
に増加′するものと考えられる。

このように本発明によれば放電領域の伸びを押えること
ができ、これにともなってイオン発生量を減少させるこ
とができる。

第６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）を示し、縦軸は任意スケールでオゾン発生量を示
す。

このグラフから１本実施例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１７３〜１／１０迄減
少することが理解できる　　−なお、放電領域が減少し
ても、誘電体表面と放電電極間での放電の大部分は放電
電流として消費され、除帯電の為のイオン電流は放電電
極近傍の放電が放電電極への直流バイアス電源９によっ
て引き出されるため、除・帯電効果は低下しない。

つぎに、中間飽和特性が発生する条件について説明する
。この特性発生の条件としては、誘電体２の厚さ、誘電
率、放電電極３の巾、厚さ、温度、湿度などがあるが、
特に重要なのは誘電体２の厚さと放電電極４の巾である
。

第７図は誘電体２の厚さを一定とし、放電電極４の巾を
変化させた場合の、交互電圧と放電領域の伸びとの関係
の１例を示す、誘電体２の厚さが一定の場合、中間飽和
特性は放電電極４の巾を減少するとともに低い交互電圧
で発現し、中間飽和電圧の巾は放電電極４の巾が小さい
ほど大きくなる。

第８図は放電電極４の巾を一定とし、誘電体２の厚さを
変化させた場合の交互電圧と放電領域の伸びとの関係を
示す、誘導電極３の巾が一定の場合、中間飽和特性は誘
電体２の厚さを増加することによって発現し、中間飽和
特性の開始電圧は厚さが小さいほど低く、中間飽和電圧
の巾は誘電体２の厚さが大きいほど大きくなる。

これら□から、中間飽和特性は誘電体２の厚さに対して
、放電電極４の巾を小さくすることによって得られるこ
とが判明した。

なお、第７図および第８図のデータは、誘電体２として
比誘電率８〜１０のＡｔ２０．を、誘導電極３としてＣ
ｒを、放電電極４としてＴｉ厚み０．５μｍ使用した場
合のもので、温度、湿度はそれぞれ雰囲気温度及び湿度
が１５°〜３０℃。

４０％〜６０％であり、誘電体表面は外部加熱手段によ
って約４０℃〜８０℃に加熱したものである。　　′ これらのデータを詳細に分析したが、中間飽和特性が発
現する条件は誘電体２の厚さと放電電極４゛の巾との簡
単な関係では（その他の条件を一定とした場合でも）一
義的には定まらないものの、該特性は誘電体２の厚さに
対して、放電電極４の巾を小さくすることによって得ら
れることが見出された。

本発明はこの中間飽和特性が発生する条件で。

中間飽和電圧を印加するものであるが、装置の安定的作
動のために、中間飽和電圧の巾は少なくとも１００Ｖ好
ましくは２００Ｖ以上あるように放電電極４の巾誘電体
２の厚さを決定するとよい。

その他の条件については、概略つぎのような関係がある
。

誘電体２の誘電率の上昇とともに中間飽和開始電圧は低
下し、中間飽和電圧の巾は増大する。

使用温度の上昇とともに中間飽和開始電圧は低下し、中
間飽和電圧の巾は減少する傾向を示す。

使用湿度の上昇とともに中間飽和開始電圧は増大し、中
間飽和電圧の巾は減少する傾向にある。

但し、誘電体表面、特に放電電極近傍を加熱する事によ
り湿度及び雰囲気温度の影響はほとんど無視する事が可
能である。

以上から理解されるように、中間飽和電圧が発生す゛る
条件は一義的には決定できないが、上記の説明に基づい
て当業者が使用条件に応じてじて容易に実施することが
できる。

本発明によれば、オゾン発生量の減少に加えて、放電領
域が減少することによる別の効果、すなわ・ち誘電体表
面と放電電極間に流れる放電電流が減少し、その結果、
消費エネルギーが約１／２〜ｌ／４′に減少する効果が
ある。

さらに本発明によれば、つぎのような効果があることが
確認された。貨来のものにおいては例えば第９図に示さ
れるように、誘電体２の厚さにむらがあった場合、その
むらにしたがって放電電極４が影響を受け、厚さの小さ
い部分に放電が集中し、゛その結果第１０図に示すよう
に放電領域（図中ハツチングで示す領域）が不均一とな
り、放電むらが発生する。これは被除・帯電部材５を不
均一に除電もしくは帯電するので゛大きな問題となる０
、“ところが本発明によって中間飽和電圧で作動させる
と、第１１図のように誘電体２の厚さにある程度のむら
が存在した場合でも第１２図に示すように放電領域がほ
とんど変化しないため、不均一な除・帯電に至ることは
ない。

第１３図は本発明の除・帯電方法を実施する装置の製造
方法の１例を示す。

まず、基板１２として厚さ０．１〜２０ｍｍ、　　　　
　ｌ好ましくは０．２〜１０ｍｍ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１３図に示
すように、基板１２上（図で下側）に厚さ０．１−１０
４ｍ、好ましくは０．２〜５ｇｍのｃｒ、Ｔｉ　、Ｔａ
、Ｎｉ　、Ａｕ、Ｐｔ　。

ＰＩ、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ング
ラフィおよびエツ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の上に誘電体２を形成す
る。ＶｊＭ１体２としては厚さ１．０μｍ〜ｉｍｍ、好
ましくは、５０〜ＳＯＯルｍの無機誘電体例えば、セラ
ミック（Ａ１２Ｃ）ｓ、ｓｉＮ、ＳｉＣ等）、ガラス（
ホウけいさんガラス）、マイカあるいは有機誘電体例え
ばポリイミド、ポリエステル、ポリテトラフロロエチレ
ン、エポキシ樹脂など、もしくはそれらの複合材料、例
えばガラスクロス入りエポキシポリイミドフィルムなど
を用い、これを誘導電極３を形成した基板１２の上に接
着するか、これら誘電体上に前記誘導電極３をあらかじ
め前述の方法で形成した後、基板１２に接着する。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。

つぎに、誘電体２上に高融点金属、例えば、Ｔ　ｉ　、
　Ｗ　、　Ｃｒ　、　Ｔ　ａ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｆ　ｅ
　、　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０．１〜１０ＩＬｍ、好まし
くは０．２〜５４ｍに誘導電極３の場合と同様に蒸着し
、通常のフォトリソグラフィおよびエツチングにより、
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。

さらに、この方法によれば、放電電極４も蒸着およびエ
ツチングにより形成されるので誘電体２の形成時にサイ
ドエツジがなく、したがって電極のエツジ部を平担にす
ることができる。この点は以下の理由で好ましいｍＷＡ
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
接着したのちエツチングを行なう方法の場合には、必然
的にエツ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、２００ルｍ
のＡｌ、Ｏ，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イ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、これをエツ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
１本発明方法に特い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
、この被膜の厚さは０．０１〜５＃Ｌｍ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１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効果が発生し得る。これによっ
て、除・帯電作用が長芋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Ａ１
．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。

本発明は、同日付同一出願人に係わる「除・帯電方法」
と題する出願に記載の方法、すなわち放電電極の側端面
のみならず、底面においても放電が発生する方法におい
ても、誘電体の厚さに対して、放電電極の巾を中間飽和
特性が発生するように小さくすることによって適用でき
る。

先ｉ立皇Ｊ 以上のごとく本発明によれば、イオン発生量を低減させ
、かつ電圧変動あるいは誘電体の厚さのむら等によって
も放電が影響を受けず、したがって安定かつ均一な放電
を持続させることができる放電装置が提供される。

【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図は従来の放電領域の伸びを説明する放電装置の断
面図である。 第３図は本発明方法における交互電圧と放電領域の伸び
との関係を従来技術の場合と比較して示すグラフである
。 第４図本発明の実施例における電界の様子を示す断面図
である。 第５図は従来方法における電界の様子を示す断面図であ
る。 第６図は本発明方法における交互電圧とオゾン発生量と
の関係を従来技術と比較して示すグラフである。 第７図は誘電体の厚さを一定としたときの交互電圧と放
電領域の伸びの関係を示すグラフである。 第８図は放電電極巾を一定としたときの交互電圧と放電
領域の伸びの関係を示すグラフである。 第９図は公知の放電装置の誘電体の厚さが不均一であっ
た場合の断面図である。 第１０図は第７図によって放電を発生させた場合の放電
領域を示す。 第ｉｔ図は本発明の放電方法において誘電体の厚さが不
均一であった場合の断面図である。 第１２図は第９図によって放電を発生させた場合の放電
領域を示す。 第１３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。 ±ｌ旦ｊ 第３図 扛」ＪＬｌＪ ２：ｕ電体 ３：＆Ｉ導電極 ４：放電電極 第１図 第３　図 交ｊＬ電圧（にＶｐ−ρ） 第６図 ”５Ｆ１ｉｔ／Ｅ（にＶｐｐ） 第７図 交互を圧（にｙ　ｐ−ｐ　） 第８図 交互電圧（にｙｐ−ρ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体と、該誘電体を挾む誘導電極と、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
   圧を印加して放電電極の近傍に放電を発生させ、これに
   より被除・帯電体を除電または帯電する方法において、 前記交互電圧と前記放電の発生する領域端部の放電電極
   側端面からの距離との関係に中間飽和特性を有せしめ、
   前記交互電圧の値を該中間飽和特性の中間飽和部分に対
   応する電圧値とすることを特徴とする除・帯電方法