JPH0513149A

JPH0513149A - 放電装置

Info

Publication number: JPH0513149A
Application number: JP18696091A
Authority: JP
Inventors: Akira Kani; 章可児; Sumuto Sago; 澄人左合; Motoi Iijima; 基飯島; Tatsumasa Yokoi; 達政横井; Hideyuki Asai; 秀之浅井; Magonori Kamiya; 孫典神谷; Naoya Kikuchi; 直哉菊地; Tatsuji Nakano; 竜次中野
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】従来より低い電圧で作動できる露出電極材料
を使用して、低コスト、かつ高品質の放電装置を得る。【構成】酸化性ガス中で放電電極間に電界を印加する
ことにより放電を生起せしめる放電装置において、該放
電電極のうち少なくとも１つが該ガスに露出する露出電
極であり、該露出電極が元素周期律表のＩａ、IIａ、II
Iａ族から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する導
電性酸化物を含むことを特徴とする放電装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電記録装置における
除帯電装置やオゾン発生装置等に使用される放電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】気体放電を利用する除帯電装置やオゾン
発生装置は、一般に大気圧下、空気中で使用される。湿
度の影響を減ずるため、乾燥空気を使用したり、オゾン
発生量の増加のため酸素富加した気体を使用することも
ある。このような気体を総称して本発明では酸化性ガス
といい、最も簡便に利用される通常空気を酸化性ガスの
代表として以下の説明で用いる。

【０００３】上述の装置では気体の放電によって生起す
るイオンを利用するのであるから、このイオンを効率よ
く安定に発生させることおよび駆動回路が簡単で安価な
ことが要請される。

【０００４】よく知られているように、気体放電にはＤ
Ｃ（直流）型とＡＣ（交流）型の２種類がある。ＤＣ型
の電界は電極間にかかる電圧に比例する。一方、ＡＣ型
では誘電体表面に蓄積される電荷が電極間電圧に重畳さ
れ大きな電界が得られる。従って電気回路の負担を軽減
するには、ＡＣ型を採用することが望ましい。この場
合、少なくとも一方の電極は、放電面において誘電体で
被覆される。他方の電極を露出する利点は次の通りであ
る。すなわち、放電によって生起したイオンは拡散によ
って中和されるので、極性の異なるイオンは別々の方向
に誘引することが望ましい。このため直流電界が必要と
なり、露出電極ならば放電電極と直流電界用電極を兼用
できるので好都合である。これは静電記録装置の除帯電
装置において、イオン発生場所と除帯電場所が異なる場
合に不可欠の構成である。

【０００５】従来の露出電極はタングステンが賞用さ
れ、その作動電圧は数ｋＶ以上が必要である。このよう
な高圧の電気回路はそれ自体高価であり、絶縁対策やノ
イズ対策も厳しくなる。露出電極のスパッタによる劣化
は高電圧程速い。また高電圧が必要なのは放電生起電圧
が高いためで、この電圧が大きいことは放電装置の無効
電力が大きいことを意味し発熱が多くなると装置を冷却
する必要がある。

【０００６】このように作動電圧が大きいと多くの弊害
があり、低電圧化が望まれていた。しかしタングステン
や他の金属を使用した露出電極では充分な性能が得られ
ないのが現状であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題に鑑みなされたもので、従来より低い電圧で
作動できる露出電極材料を使用して、低コスト、かつ高
品質の放電装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、露出電
極材料として特定の導電性酸化物を使用することによ
り、上記目的が達成されることを知見し、本発明を完成
するに至った。

【０００９】すなわち本発明は、酸化性ガス中で放電電
極間に電界を印加することにより放電を生起せしめる放
電装置において、該放電電極のうち少なくとも１つが該
ガスに露出する露出電極であり、該露出電極が元素周期
律表のＩａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる少なくとも１
種の元素を含有する導電性酸化物を含むことを特徴とす
る放電装置にある。

【００１０】以下、本発明の放電装置についてさらに詳
しく説明する。

【００１１】本発明の放電装置においては、露出電極材
料として、元素周期律表のＩａ、IIａ、IIIａ族から選
ばれる少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物を使用
する。

【００１２】ここで、元素周期律表Ｉａ族元素はリチウ
ム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フ
ランシウムであり、IIａ族元素はベリリウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウ
ムであり、IIIａ族元素はスカンジウム、イットリウ
ム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリ
ニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エ
ルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ア
クチニウム、トリウム、プロトアクチニウム、ウラン、
ネプツニウム、プルトニウム、アメリシウム、キュリウ
ム、バークリウム、カリホルニウム、アインスタイニウ
ム、フェルミウム、メンデレビウム、ノーベリウム、ロ
ーレンシウムである。

【００１３】本発明において使用する導電性酸化物は、
上記元素周期律表のＩａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる
少なくとも１種の元素を含み、かつ導電性を有する酸化
物であればよい。上述のＩａ、IIａ、IIIａ族から選ば
れる少なくとも１種の元素を含有しないと、低仕事関数
および高二次電子放射効率が得られず、動作電圧の低減
が達成されない。本発明に係る導電性酸化物は、上述の
Ｉａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる少なくとも１種の元
素を含む複合酸化物か、それらの混合物が好ましい。ま
た、低仕事関数および高二次電子放射効率を達成する点
に関しては、Ｉａ、IIａ、IIIａ族元素のモル分率の大
きな導電性酸化物を用いると一般に有利である。

【００１４】また、本発明に係る導電性酸化物の結晶構
造は特に制限されず、広汎なものが適用できる。例え
ば、スピネル型、ＲｅＯ₃型、ペロブスカイト型、Ｋ₂Ｎ
ｉＦ₄型、パイロクロア型、これらと類似の型、あるい
は急冷等で非晶質化したものが適用できる。

【００１５】本発明の放電装置にあっては、上記導電性
酸化物を露出電極材料とすること以外は特に制限され
ず、他の構造は従来公知の放電装置と同様であってもよ
い。例えば本発明においては、放電電極に露出電極を使
用するので、ＤＣおよびＡＣ型の回路を採用することが
できる。ＡＣ型は電源電圧を小さくできるので一般的で
あり、以下このタイプに沿って説明する。従って、一方
の電極の放電面は誘電体で被覆され、他方の電極は露出
構造となる。

【００１６】この放電装置の構成の一例を図１に示す。
誘電体１に埋設あるいは被覆された内部電極２と露出電
極３が各々直流バイアス内蔵交流高圧電源５の１対の放
電用交流端子７に接続されている。放電はこの露出電極
３とこれに対向する内部電極２上の誘電体１表面に生起
される。この放電部と一定距離をおいて誘引電極４が設
けられ、これと上記電源５のアース端子８は共に接地さ
れている。同図のごとく、内部電極２と露出電極３は別
々に形成されてもよいし、また露出電極３を誘電体１の
表面に形成し一体とすることも可能である。

【００１７】別の放電装置の構成の一例を図２に示す。
１対の内部電極２ａ，２ｂは放電が起きない程度の間隔
を保って誘電体１に被覆された状態で配設される。誘電
体層表面に前記電極対２ａ，２ｂに対向して配設された
露出電極３ａ，３ｂを有する。内部電極２ａ，２ｂ間に
交流電源５′により交流を印加すれば、交流電流は一方
の内部電極２ａから誘電体１、露出電極３ａ，３ｂ、誘
電体１を介して他方の内部電極２ｂに流れ、その際に露
出電極３ａ，３ｂの縁辺と、この部分に接する誘電体１
の表面との間にコロナ放電が起こり、プラスおよびマイ
ナスのイオンが発生する。９は直流電源であり、他の結
線については図１と同様である。

【００１８】次に、図１および図２の誘引電極４につい
て説明する。誘引電極４の極性は露出電極に対して正負
が選択でき、一極および複数極配設される。誘引電極４
はそのまま使用してもよいし、同図のごとく、その表面
上に誘電体６を設けこれを除帯電することも可能であ
る。また、同図においてＩｃは誘引電流を示す。

【００１９】本発明の放電装置における露出電極は、前
記導電性酸化物を電極形成材料として含有するものであ
ればよく、本発明の効果に悪影響を及ぼさない範囲で粘
結成分、金属等の他の成分を含有してもよい。また、本
発明に係る露出電極の形状は任意であり、棒状、板状、
膜状等が適宜選択される。

【００２０】さらに、例えば露出電極が長く電極抵抗が
高いと、両端での放電特性やエージング特性に差があっ
て都合が悪い。このような場合、比抵抗の小さな導電性
酸化物を選択するか電極厚みを大きくすることが好まし
い。

【００２１】また、本発明においては上記露出電極の下
に金属を形成しても有効である。放電特性は主に表面で
決定されるので下地金属は任意のものが選択でき、また
金属は充分低抵抗であるので、その上の導電性酸化物は
厚み方向の抵抗のみ考えればよい。従って、比抵抗が１
０⁰・ｃｍ程度の導電性酸化物でも充分使用できる。こ
の方法の他の利点としては、露出電極を外部回路と接続
する場合、金属を用いかつその一部を露出しておけば、
通常のハンダ性、溶接性、ボンディング性、メッキ性等
に問題がないパターンを一括して形成できることであ
る。

【００２２】次に、本発明に係る導電性酸化物からなる
露出電極の好ましい製造方法について説明する。

【００２３】導電性酸化物の合成は一般のセラミックの
合成と同じものが使用できる。例えば固相反応法、液相
反応法、気相反応法等があり得られる形態は粉体状ある
いは膜状である。粉体の成形も公知のものが使用でき、
例えばプレス成形、押し出し成形、鋳込み成形、射出成
形、ドクターブレード法等であり、得られた成形物は一
般に焼結固化される。膜状のパターニングには一般の薄
膜技術や厚膜技術が適用できる。金属と導電性酸化物と
の接合も公知のものが使用できる。

【００２４】次に、本発明で使用される誘電体について
説明する。放電部を被覆する誘電体は無機質が望まし
い。一般に、ガラスや絶縁性セラミッスクが利用でき
る。有機質誘電体は発生するオゾン等により劣化するか
ら好ましくない。もちろん、放電部から遠い誘電体は有
機質であっても構わない。

【００２５】また、誘電体は電極等の配線の支持体とし
ても有用である。この誘電体基体を板状にすると、複雑
な配線も容易に行うことができ、また薄型コンパクトで
もある。露出電極をこの基体上に設ければ、総てが一体
となり頗るコンパクトである。

【００２６】

【作用】一般に、Ｉａ、IIａ、IIIａ族元素の酸化物は
仕事関数が低いことが知られているが、これら元素の単
独酸化物には充分な導電性を示すものはない。ところ
が、これら元素を含有する本発明に係る導電性酸化物に
あっては充分な導電性を有するものが多く得られる。し
かもそれらは上記単独酸化物と類似の構造を表面の一部
あるいは全体に有していると考えられる。これが本発明
に係る導電性酸化物の仕事関数が低く、かつ二次電子放
射効率を高くする理由と考えられる。

【００２７】次にイオン衝撃性について説明する。一般
に放電装置の露出電極はイオン衝撃によってスパッタさ
れる。スパッタによって飛散される物質により、電極間
の絶縁性は低下する。このスパッタを低減する簡単な方
法は、高融点物質を使用して緻密な電極を構成すること
である。

【００２８】本発明に係る導電性酸化物においては、タ
ングステンの融点に比してそれほど高くないものや低い
ものもあるが、充分な耐スパッタ性を有する。例えば、
５０００時間放電後の電極間絶縁性低下は問題とならな
い量である。この原因の一つは動作電圧の低下によるイ
オンエネルギーの低下である。また、明らかではない
が、露出電極の極く表面の融解等による緩衝作用がある
とも考えられる。

【００２９】従って、本発明に係る導電性酸化物からな
る露出電極は、長くても放電に際して均一にかつ安定に
動作させることが可能であり、従来の露出電極材料に対
して動作電圧を低くできる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例に基づい
てさらに詳しく説明する。

【００３１】実施例１〜１５および比較例１図１の構成に基づいて、放電装置を各々作成した。

【００３２】ここで内部電極は市販のＡｇペースト（デ
ュポン社製：商品名Ｎｏ．ＮＰ７７１３）を用い、板ガ
ラス（ソーダライムガラス）に印刷して焼付け、そのう
ち放電部は低融点ガラス（ノリタケカンパニーリミ
テド社製：商品名Ｎｏ．ＮＰ７９０３）で被覆したもの
を用いた。

【００３３】露出電極は、表１に記載の各化合物を調製
後、粉砕して粉体となし、押し出し用坏土を作成した。
坏土は焼成後、径１ｍｍの太さになるよう棒状に押出成
形後、乾燥し、９００〜１５００℃にて焼成した。焼成
温度は、組成および粒度を考慮して、焼成密度が９６％
以上となるよう実験的に定めた。なお、比較例１の露出
電極としては、径０．２ｍｍのタングステンワイヤを使
用した。

【００３４】その他の材料は各例ともすべて同様のもの
を用いた。

【００３５】測定条件は、誘引電圧を一定としたとき、
誘引電流が一定となるよう、放電電圧に周波数３ＫＨｚ
の交流電圧を印加したものを駆動電圧とし、この電圧値
を測定し、その結果を表１に示した。

【００３６】実施例１６〜２２および比較例２図２の構成においてに基づいて、放電装置を各々作成し
た。

【００３７】誘電体としてアルミナ、内部電極としてタ
ングステンをメタライズ法により形成した。端子等の露
出部はニッケルメッキを施した。

【００３８】露出電極は、表１に記載の各化合物を調製
後、粉砕し、平均粒径１〜３μｍとなるよう整粒した。
次に、得られた粉体１００容量部に対して、ＳｉＯ₂−
Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ系低融点ガラス粉体（ノリタケカンパ
ニーリミテド社製：商品Ｎｏ．ＮＰ−７９０３）を１
０容量部混合し、エチルセルロースをブチルカルビトー
ルアセテートに溶解した液体ビヒクルと共に混練して、
粘度１０〜２０万センチポイズのペースト状導体組成物
を作成した。続いて、上記各導体組成物を、メタライズ
された内部電極に対向するアルミナ表面上に、焼成後の
膜厚が１０μｍとなるように印刷して、露出電極を形成
した。焼成温度は５５０〜８５０℃である。この時、露
出電極の下地および外部取り出し回路としてＡｇ導体回
路を形成しておいた。使用ペーストはデュポン社製：商
品Ｎｏ．７７１３のＡｇペーストである。なお、比較例
２では露出電極としてタングステンを用い、メタライズ
法により形成した。

【００３９】その他の材料は各例ともすべて同様のもの
を用いた。

【００４０】この構成において、誘引電源をＯＦＦにし
た状態で放電を生起し１〜３０時間エージングを行い、
放電電圧が初期より低下し安定したことを確認後、駆動
電圧を測定し、結果を表１に示した。この際の測定条件
は、実施例１と同様である。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１に示された実施例と比較例との対比か
ら明らかなように、放電装置の露出電極に特定の導電性
酸化物を用いる実施例１〜２２は、比較例１〜２に比べ
て駆動電圧を低くすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、露出電極に導電性
酸化物を用いた本発明の放電装置においては、従来より
駆動電圧を低くできるので、駆動装置が簡略化でき、ま
た低電圧なのでスパッタが少なく長寿命である。同じ電
力で使用すれば、従来装置よりも多くのイオンを生起す
ることができる。

【００４４】また板状の誘電体基体を使用し、この表面
に露出電極を被着すれば、薄型一体構造のコンパクトな
構成にできるばかりでなく、複雑な形状の電極でも容易
に、さらに複数の電極でも一括して形成できる。これら
本発明における露出電極の形成は、従来よりも煩雑では
ないので、特性の優れたコンパクトな放電装置を安価に
得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電部近くの模式断面を含む放電装置の一例
を示す概略図。

【図２】放電部近くの模式断面を含む放電装置の別の
例を示す概略図。

【符号の説明】

１誘電体、２，２ａ，２ｂ内部電極、３，３
ａ，３ｂ露出電極、４誘引電極、Ｉｃ誘引電
流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横井達政愛知県海部郡八開村大字鵜多須字中道74番地 (72)発明者浅井秀之愛知県愛知郡長久手町大字長湫字中池５番地 (72)発明者神谷孫典愛知県豊田市上挙母１丁目５番地 (72)発明者菊地直哉愛知県西加茂郡三好町大字三好字東山300 番地 (72)発明者中野竜次愛知県名古屋市中川区富田町大字戸田字宮田30番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化性ガス中で放電電極間に電界を印加
することにより放電を生起せしめる放電装置において、
該放電電極のうち少なくとも１つが該ガスに露出する露
出電極であり、該露出電極が元素周期律表のＩａ、II
ａ、IIIａ族から選ばれる少なくとも１種の元素を含有
する導電性酸化物を含むことを特徴とする放電装置。
【請求項２】前記放電電極の一方が誘電体で被覆され
る請求項１に記載の放電装置。
【請求項３】前記露出電極が金属で形成され、かつ少
なくとも放電部が前記導電性酸化物で被覆される請求項
１または２に記載の放電装置。
【請求項４】前記露出電極が誘電体基体に被着される
請求項１〜３のいずれかに記載の放電装置。