JPH05278258A - イオン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単で低コストの手段によって基板を加熱する
と共に所要の温度に安定に保つことができるイオン発生
器を提供することを目的とする。 【構成】絶縁性基板１１と、この基板１１上に設けられ
た誘電体層１３と、この誘電体層を挟んで配置された誘
導電極１２とイオン発生用スリット１６を有するイオン
発生電極１５とを有し、誘導電極１２とイオン発生電極
１５間に交流電圧が印加されることによって、気中放電
によりイオンを発生するイオン発生器において、絶縁性
基板１１の誘電体層１３が設けられた面と反対側の面上
に、自己発熱制御特性を持つ発熱抵抗体１７と、この発
熱抵抗体１７に通電するための電極１８を被着したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はイオン発生器に係り、
特にイオン・デポジション記録装置に使用される高密度
イオンを発生するイオン発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン・デポジション記録は、気中でコ
ロナ放電によりイオンを発生させ、これを画像信号に応
じて制御して誘電性記録媒体上に導くことにより静電潜
像を形成し、この静電潜像を現像してハードコピーを得
るノン・インパクト記録の静電記録方式の一種である。
この記録方式は、

【０００３】（１）レーザプリンタのようなレーザ光学
系（光源・回転ミラー走査系）と感光性記録媒体を必要
とせず、装置の小型と記録の安定化を達成できる、
（２）記録画点のパルス幅変調ができるため、レーザプ
リンタの数分の一の解像度で同等の画質が得られる、
（３）記録媒体に表面電位の暗減衰がある感光体を使用
しないことから静電潜像の保持時間が長く、間欠送り記
録ができる可能性がある、

【０００４】（４）記録媒体上に順次画像を重ねて形成
でき、高速のワンパス・カラー記録が期待される、など
の特徴があり、注目されている。

【０００５】このようなイオン・デポジション記録装置
において、気中で高密度のイオンを発生できるイオン発
生器は最も重要な構成要素の一つであり、従来より種々
の構成のイオン発生器が提案されている。

【０００６】図６は、従来の固体イオン発生器を用いた
イオン・デポジション記録装置の動作原理を示す断面模
式図であり、特開昭５６−１８４５６２号に開示されて
いるものである。イオン発生器１００は、基板１０１上
に設けられた誘電体層１０１とその両面にそれぞれ形成
された誘導電極１０２およびイオン発生電極１０３から
なり、イオン発生電極１０３にはイオン発生用孔である
スリット１０４が形成されている。

【０００７】誘導電極１０２とイオン発生電極１０３と
の間に、高周波・高電圧の交流電圧１０５を印加する
と、スリット１０４に高い交番電界が集中的に発生し、
これによって高密度の正負のイオンが発生する。イオン
発生のメカニズムは、正イオンに関して言えば、空気中
に発生している電子の種がスリット１０４内の電界で加
速されて、順次空気中を気体分子と衝突しつつ移動する
に従って増倍され、電子の移動の後に、増加した電子と
ほぼ同数の正のイオンが生成される、というものであ
る。

【０００８】イオン発生電極１０３に、記録すべき画像
信号に応じてオン・オフされる静電潜像電位と同程度
（４００〜５００Ｖ）の高い信号電圧１０６を印加する
と、スリット１０４で発生された正負のイオンのうち正
イオンのみが選択され、誘電性記録媒体１０９方向に移
動する。こうして記録媒体１０９方向に移動するイオン
は、加速電極１０７に印加された４００〜５００Ｖ程度
の高い加速電圧１０８により加速されて記録媒体１０９
上に到達し、画像信号に応じた静電潜像を形成する。静
電潜像は、通常の電子写真方式のプリンタと同様に、ト
ナーにより現像される。

【０００９】実際のイオン・デポジション記録装置で
は、図６に示したようなヘッド素子を画点数に応じた長
さにわたり一次元に配列して構成されて固体イオン流記
録ヘッドが用いられる。

【００１０】このような誘電体層１０１を介して放電を
させるイオン発生器１００では、放電により硝酸塩がで
き、この硝酸塩が誘電体層１０１の表面に付着すること
により放電が発生しなくなることがある。これを防ぐた
めに、イオン発生器１００自体を７０℃程度に加熱する
必要がある。

【００１１】一方、イオン発生器１００で発生されるイ
オンの量は、この加熱温度に影響を受ける。図７は、イ
オン発生量とイオン発生器１００の温度との関係を実測
した結果であり、この例ではイオン発生量はイオン電流
で表わし、温度は基板１０１の温度を示している。この
ようにイオン発生量は温度変動の影響を受け易いため
に、温度調節装置が必要となる。

【００１２】従来より、簡単に温度調節を行う場合に
は、オン・オフ制御が行われる。しかし、このような温
度調節方法では±５℃程度の温度変動は避けられず、こ
の温度変動がイオン発生量の変動の原因となる。もちろ
ん、温度変動のより少ない温度調節装置もあるが、制御
系が複雑化しコスト・アップにつながる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、誘電
体層を挟んで誘導電極とイオン発生用孔を有するイオン
発生電極を設けて放電によりイオンを発生する従来のイ
オン発生器では、放電で生成される硝酸塩が誘電体層表
面に付着することにより放電が発生しなくなるのを防止
するためにイオン発生器を加熱すると共に、温度変動に
よるイオン発生量の変動を防止するために温度調節を行
わなければならない。しかし、従来の簡単なオン・オフ
制御による温度調節では温度変動が避けられず、また温
度変動の少ない温度調節装置を用いると構成が複雑にな
り、コストアップを招くいう問題があった。

【００１４】従って、本発明は簡単で低コストの手段に
よってイオン発生器の基板を加熱すると共に所要の温度
に安定に保つことができるイオン発生器を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は絶縁性基板と、この基板上に設けられた誘
電体層と、この誘電体層を挟んで配置された第１の電極
およびイオン発生用孔を有する第２の電極からなり、第
１の電極と第２の電極の間に交流電圧が印加されること
によって、気中放電によりイオンを発生するイオン発生
器において、絶縁性基板の誘電体層が設けられた面と反
対側の面上または同一面上あるいは両方の面に、自己発
熱制御特性を持つ発熱抵抗体を被着したことを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】自己発熱制御特性を持つ発熱抵抗体は、自身の
温度により抵抗値が決まる発熱抵抗体であり、通常は温
度の上昇と共に抵抗値が増加し、発熱抵抗体を流れる電
流が減り発熱量が減る。そして、発熱抵抗体の温度はあ
る一定値に落ちつく。

【００１７】このような自己発熱制御特性を持つ発熱抵
抗体をイオン発生器の基板面に被着することにより、基
板は加熱されると共に、特別な温度調節装置を設けるこ
となく一定温度に保たれる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の一実施例に係
るイオン発生器の構成を示す図であり、（ａ）は断面
図、（ｂ）は図（ａ）の下側から見た平面図、（ｃ）は
上側から見た平面図である。

【００２０】図１において、イオン発生器１０は、絶縁
性基板１１上に誘導電極（第１の電極）１２、誘電体層
１３、高絶縁抵抗層１４およびイオン発生用孔であるス
リット１６を有するイオン発生電極（第２の電極）１５
が順次積層されることによって構成されている。すなわ
ち、誘導電極１２とイオン発生電極１５は、誘電体層１
３を挟んで設けられている。絶縁性基板１１の誘電体層
１３が設けられた側と反対側の面には、加熱手段として
自己発熱制御特性を持つ帯状の発熱抵抗体１７が被着形
成され、その両端には通電用の電極１８が接続されてい
る。

【００２１】このイオン発生器１０の各部の構成を更に
詳細に説明する。絶縁性基板１１には、例えば厚さ６４
０μｍのセラミック基板が用いられている。誘導電極１
２は例えば厚さ３〜４μｍ、幅４０μｍの焼結金電極か
らなり、図１（ａ）の紙面に垂直な方向、つまり図１
（ｂ）の上下方向に、必要な長さ（例えばＡ４版の幅）
にわたって厚膜印刷技術と焼結技術により形成される。
誘電体層１３は、交流電圧に対する電気的耐圧の大きい
材料、例えばガラスからなり、厚膜印刷技術と焼結技術
により２０〜２５μｍ程度の厚さに形成される。高絶縁
抵抗層１４は、誘電体層１３に比較して電気的耐圧は低
いが、イオンや電子の照射に対して劣化が少なく絶縁抵
抗が高い絶縁材料、例えばポリイミド樹脂からなり、誘
電体層１３上にスピンナ塗布技術によって５μｍ程度の
均一な厚さに形成される。高絶縁抵抗層１４の材料とし
ては、他に結晶化ガラスや窒化タンタル等を用いること
もできる。イオン発生電極１５は金などの酸化し難い金
属からなり、選択メッキ工程によって１５μｍ程度の厚
さで、誘導電極１２と並行に形成される。

【００２２】一方、発熱抵抗体１７は高分子ポリマーと
グラファイトを混合し、厚み５００μｍ程度の膜状に圧
延されている。この発熱抵抗体１７上に、電極１８が導
電性接着剤で接着され、一体化されている。これら一体
化した発熱抵抗体１７と電極１８は、セラミック基板１
１上に接着される。

【００２３】次に、図１のイオン発生器１０をイオン・
デポジション記録装置に適用した例について説明する。
図２は、本発明者らの発明による低電圧駆動を実現した
イオン・デポジション記録装置を示している。ここで
は、イオン発生器１０から正イオンを記録媒体２８に移
動させる場合について説明する。

【００２４】図２に示すように、記録媒体２８は接地さ
れた導電性基板２９とその上に設けられた誘電層３０か
らなり、誘電層３０は予め負極性に帯電されている。イ
オン発生器１０における誘導電極１２とイオン発生電極
１５の間には、３ｋＶ_p-p の交流電圧２１が印加されて
いる。イオン発生器１０と記録媒体２８との間には、制
御基板２２が配置されている。この制御基板２２は、絶
縁基板２３を挟んで第１制御電極２４と第２制御電極２
５を設けたものである。第１制御電極２４とイオン発生
電極１５の間にはバイアス電圧２６が印加されており、
イオン発生器１０で発生した正イオンはイオン流となっ
て制御基板２２へ向かう。第１制御電極２４と第２制御
電極２５の間には、記録すべき画像データに応じた信号
電圧２７が印加される。そして、新たに設けられた自己
発熱制御特性をもつ発熱抵抗体１７には、電極１８を介
して直流電源１９から通電が行われる。

【００２５】図３は、電力投入時の発熱抵抗体１７の発
熱温度と消費電力の変化を示している。電力投入時は、
発熱抵抗体１７の抵抗値が低いため電流が多く流れ、消
費電力が高い。発熱温度の上昇と共に抵抗値が上がるた
め、電流が減少して、消費電力も減る。そして、ある時
間が経つと発熱温度は一定値、図３ではほぼ７５℃にに
落ち着く。

【００２６】このように自己発熱制御特性をもつ発熱抵
抗体１７をイオン発生器１０の加熱手段に使うことによ
り、温度調節装置が不要となるばかりでなく、イオン発
生器１０の温度変動を防ぎ、発生イオン量の変動を抑制
できる。

【００２７】なお、上記の実施例では発熱抵抗体１７に
絶縁性基板１１表面と平行に電流を流しているが、基板
１１表面に対して垂直方向に電流を流してもよい。例え
ば、基板１１上に通電用の一方の電極を一様に形成し、
その電極上に発熱抵抗体を形成した後、通電用の他方の
電極を発熱抵抗体上に形成し、電極／発熱抵抗体／電極
の積層構造にしてもよい。

【００２８】また、上記の実施例では加熱手段である発
熱抵抗体１７および電極１８を絶縁性基板１１の誘電体
層１３が設けられた面と反対側の面上に被着させたが、
誘電体層１３が設けられた面と同一面上に被着させても
よい。その場合、発熱抵抗体と誘電体層は同一平面上で
ある必要は必ずしもなく、段差があってもよい。さら
に、発熱抵抗体およびその通電用電極を基板１１の両面
に被着させてもよい。

【００２９】（実施例２）次に、図１のイオン発生器１
０を電子写真装置やイオン・デポジション記録装置の帯
電器に適用した例について説明する。図４は、本発明の
イオン発生器を帯電器として応用している電子写真装置
を示している。図４に示すように電子写真装置では、ま
ず帯電器３１で感光体ドラム３２を一様に帯電する。そ
して、画像信号によって変調された光３３で感光体ドラ
ム３２の表面を露光することによって、静電潜像を形成
する。この静電潜像を現像器３４においてトナーで可視
化した後、紙３５に転写する。感光体ドラム３２上に残
ったトナーは、クリーナ３６で取り除かれる。

【００３０】この実施例では、感光体ドラム３２を一様
に帯電する帯電器３１として、本発明のイオン発生器を
用い、イオン発生電極１５と感光体ドラム３２の基板３
７の間に直流電圧３８を印加し、この例では正イオンを
感光体ドラム３２上に移動させている。これにより、感
光体ドラム３２の表面電位は直流電圧３８の大きさと等
しくなる。

【００３１】この実施例においても、イオン発生器の加
熱手段として先の実施例で説明したように自己発熱制御
特性を持つ発熱抵抗体１７を用いることにより、温度調
節を簡易化している。

【００３２】（実施例３）次に、本発明のイオン発生器
を除電器として応用した例について説明する。図５は、
本発明のイオン発生器を除電器として応用している電子
写真装置を示している。電子写真プロセスでは感光体ド
ラム３２上に残った電荷を除電器３９で打ち消して、感
光体ドラム３２表面を一様に０Ｖ付近にしている。除電
器３９のイオン発生電極と感光体ドラム３２の基板３７
は同電位にしている。

【００３３】この実施例においても、イオン発生器の加
熱手段として先の実施例で説明したように自己発熱制御
特性を持つ発熱抵抗体１７を用いることにより、温度調
節を簡易化している。

【００３４】なお、以上の実施例では自己発熱制御特性
をもつ発熱抵抗体として、グラファイトを分散させた高
分子ポリマーを例示したが、グラファイトの替わりに金
・銀・ニッケル・パラジウム等の金属粉末・酸化鉛・炭
化ケイ素・タングステンカーバイト等の導電性化合物
や、金線・金メック線等の金属繊維でもよい。また、高
分子ポリマーの替わりに汎用ゴムやシリコーンゴムを使
ってもよい。その他、本発明は種々変形して実施するこ
とができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればイオ
ン発生器の加熱手段として自己発熱制御特性をもつ発熱
抵抗体を使うことにより、温度調節装置が不要になり、
加熱手段のコスト低減が可能になる。また、イオン発生
器の温度変動が少なくなるので、イオン発生量の変動も
抑えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るイオン発生器の構成図

【図２】図１のイオン発生器を使用したイオン・デポジ
ション記録装置の構成図

【図３】発熱抵抗体への電力投入時の発熱温度と消費電
力の関係を示す図

【図４】本発明の他の実施例を示す図

【図５】本発明の他の実施例を示す図

【図６】従来のイオン発生器を示す図

【図７】発生イオン量と温度の関係を示す図

【符号の説明】

１０…イオン発生器 １１…絶縁性基板 １２…誘導電極（第１の電極） １３…誘電体層 １４…高絶縁抵抗層 １５…イオン発生
電極（第２の電極） １６…スリット １７…発熱抵抗体 １８…通電用電極 ２２…制御基板 ２３，２４…制御電極 ２８…記録媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板と、この基板上に設けられた誘
   電体層と、この誘電体層を挟んで配置された第１の電極
   およびイオン発生用孔を有する第２の電極からなり、第
   １の電極と第２の電極の間に交流電圧が印加されること
   によって、気中放電によりイオンを発生するイオン発生
   器において、 前記絶縁性基板に自己発熱制御特性を持つ発熱抵抗体を
   被着したことを特徴とするイオン発生器。