JPH08132668A

JPH08132668A - イオン照射装置

Info

Publication number: JPH08132668A
Application number: JP29381694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Yokoyama; 満横山; Masatoshi Noguchi; 雅敏野口
Original assignee: Graphtec Corp
Current assignee: Graphtec Corp
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】発生したイオンを照射するための制御電圧を低
くすることができ、かつ、簡単な構成を有するイオン照
射装置を提供する。【構成】電気的に絶縁された閉空間として構成されたイ
オン室及びこのイオン室内に配設された放電電極を備え
たイオン発生部と、上記イオン室と外部とを連通する開
口部と、この開口部の外側面にこの開口部に隣接して配
設された制御電極と、放出されたイオンを対象物に照射
するため、該イオンを加速する電界を付与する対向電極
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電現象により発生した
イオンを対象物に対して選択的に照射するいわゆるイオ
ン照射装置に関するもので、その制御電圧を低くするこ
とを可能にしたものである。このようなイオン照射装置
はプリンタ等の静電潜像形成装置（記録ヘッド）あるい
はイオナイザ（除電気）に利用される。なお、ここでい
うイオンは、正イオン、負イオン及び電子等のいわゆる
荷電粒子のことを示している。本明細書におけるイオン
は、このような荷電粒子を示しているものとする。

【０００２】

【従来の技術】図１６〜１８は、この種のイオン照射装
置を用いた記録ヘッドの従来の構成を例示したものであ
る。以下、これらの図を参照し、従来技術を説明する。

【０００３】まず図１６を参照し、第１の従来装置を説
明する。この記録ヘッド８００は、イオン発生部８１
０、制御部８２０からなるイオン発生機構と潜像形成部
８３０から構成されている。イオン発生部８１０はイオ
ンを生成する部分で、コロナワイヤ８１１、シールド電
極８１２及びイオン発生用電源８１３から構成され、コ
ロナワイヤ８１１にはイオン発生用電源８１３の正極が
接続され、シールド電極８１２は接地されている。そし
て、コロナワイヤ８１１とシールド電極８１２に所定の
電位差が与えられると、その間の空気が電離してイオン
ｉ〔例示した場合においては正（＋）イオン〕が発生す
る。

【０００４】制御部８２０は上記イオン発生部８１０で
発生したイオンの移動を制御する部分で、制御電極とし
ての上部電極８２１及び下部電極８２２、上部電極用電
源８２３、切換スイッチ８２４から構成されている。そ
して上記上部電極８２１及び下部電極８２２にはイオン
の通路としての開口部８２５が設けられている。また上
記第２の電源８２３は正側電源８２３ａと負側電源８２
３ｂとから構成され、切換スイッチ８２４によりいずれ
か一方が選択されるようになっている。すなわち、上記
正側電源８２３ａが選択された場合には、上記上部電極
８２１に正極、下部電極８２２に負極が接続され、上部
電極８２１から下部電極８２２に向かう電界Ｅ１（図中
矢印で示す）が生じる。この場合、上記イオン発生部８
１０で発生した正イオンｉはこの電界Ｅ１により開口部
８２５を通過し、上記潜像形成部８３０側に移動するこ
とができる。一方、上記負側電極８２３ｂが選択された
場合には、上記電界Ｅ１とは逆方向の下部電極８２２か
ら上部電極８２１に向かう電界（図示せず）が生じる。
この場合、発生した正イオンはこの電界に遮られ、開口
部８２５を通過することができない。

【０００５】潜像形成部８３０はイオンを媒体上に付着
させ静電潜像を形成する部分で、対向電極８３１、媒体
８３２及び下部電極用電源８３３から構成されている。
上記媒体８３２は例えば静電記録紙等の電荷受容媒体で
下部電極８２２と対向電極８３１の間に配置されてい
る。そして、この対向電極８３１と下部電極８２２の間
には下部電極用電源８３３により、下部電極８２２から
対向電極８３１に向かう電界Ｅ２が生じている。従っ
て、上記開口部８２５を通過した正イオンｉは、この電
界Ｅ２により加速されて対向電極８３１に向けて移動
し、上記媒体８３２上に付着して静電潜像を形成する。

【０００６】次いで、図１７及び１８を参照し、第２の
従来装置について説明する。図１７は装置全体の構成を
示す側面図、図１８は制御部を示す要部拡大図である。
この記録ヘッド９００もまた、イオン発生部９１０、制
御部９２０からなるイオン発生機構及び潜像形成部９３
０から構成されている。イオン発生部９１０は、その内
部に円筒状のイオン室９１２が形成されたシールド部材
９１１と、上記イオン室９１２のほぼ中央部に配設され
たコロナワイヤ９１５と、このコロナワイヤ９１５に接
続されたイオン発生用電源９１６と、上記イオン室９１
２の上方部に形成されたエア流入口９１３に対応して配
設されたエアノズル９１７と、上記イオン室９１２の下
方部に設けられたイオン出口９１４とから構成されてい
る。

【０００７】制御部９２０は、制御電極９２３が取り付
けられた基板９２２と、この基板９２２と上記シールド
部材９１１との間に配設された絶縁層９２１と、制御電
極９２３に所定の電位を付与する制御電源９２４と、こ
の制御電源９２４と制御電極９２３との間に配設された
切換スイッチ９２５から構成されている。潜像形成部９
３０は、対向電極用電源９３３により所定電位とされた
対向電極としてのドラム状電極９３１と、このドラム状
電極９３１の周面に形成された電荷受容媒体としての誘
電層９３２と、このドラム９３１を回転駆動する駆動機
構（図示せず）とから構成されている。この構成では、
上記シールド部材９１１とコロナワイヤ９１５の間に所
定の電位差が与えられており、正電位に帯電したイオン
ｉが発生する。この発生したイオンｉは、上記エアノズ
ル９１７からの空気流（図中矢印にて示す）によってイ
オン出口９１４から送出される。そして、このイオンｉ
は制御電極９２３上を通過するが、このとき制御電極９
２３が制御電源９２４により所定の電位となっている場
合には、この制御電極９２３とシールド部材９１１との
間に生じている電界Ｅ１によりイオンｉは偏向され、シ
ールド部材９１１に吸収される（図１８の状態）。一
方、この制御電極９２３が接地電位にある場合には、イ
オンｉは制御電極９２３上を通過して外部に放出され
る。そして放出されたイオンｉはドラム状電極９３１と
シールド部材９１１との間に生じた電界によって加速さ
れて誘電層９３２上に付着し静電潜像を形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記第１及び第２の従
来装置は、いずれもコロナワイヤとシールド電極の間に
直流の高電位差を与えて空気を電離する方式のものであ
る。したがってこれらの方式では、発生したイオンはコ
ロナワイヤとシールド電極の形成する電界によって加速
されるので移動速度が極めて大きくなる。そしてこのイ
オンの移動を制御するためには強い電界が必要となる。
例えば第１の従来装置においては、開口部におけるイオ
ンの通過を制御する電界（電界Ｅ１）を大きくするため
に、上部電極と下部電極との間に印加する制御電圧を高
くしなければならないという問題点があった。また第２
の従来装置においては、イオンを空気流によって移動さ
せスリット部においてこのイオンを選択的に偏向させて
いる。この方式では、イオンを偏向させるだけの電界を
与えれば良いので制御電圧を低くすることができるが、
空気流を発生させるための機構が必要となり、装置が複
雑になってしまうといった問題点があった。さらに、以
上の従来装置においてはイオン発生部であるイオン室に
電極がむき出しに設けられてため、電離したイオンがコ
ロナワイヤや制御電極に衝突し、スパッタ劣化が生じや
すく材料の選択等について難しい問題があった。本発明
はこれらの問題点に対してなされたものであり、イオン
照射のための制御電圧を低くすることができ、かつ、構
成部品がスパッタ劣化等を起こさない簡単な構成を有す
るイオン照射装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このためこの発明では、
電気的に絶縁された閉空間として構成されたイオン室及
びこのイオン室にイオンを発生させるための誘電層に覆
われた放電電極を備えたイオン発生部と、上記イオン室
と外部とを連通する開口部と、この開口部に配設された
制御電極と、電界発生手段としての対向電極とを有し、
上記放電電極に交流電圧を印加することにより上記イオ
ン室内にイオンを発生させ、この発生したイオンを上記
制御電極により形成される電界により取り出し、さらに
この取り出したイオンを対向電極の発生した電界により
対象物に照射するようにしたイオン照射装置を構成し
た。

【００１０】

【作用】放電電極に交流電圧を印加することによりイオ
ン室内に正負両極のイオンが発生する。イオン室を形成
する壁は電気的に絶縁された状態にあり、発生したイオ
ンを吸収する電極が露出していないのでこのイオン室内
に正負イオンが充満し、時間平均すると中和状態となる
と考えられる。そしてイオン室内全体が同電位となり、
その空間内に強い電界がないので、発生したイオンのイ
オン室内における運動量は相対的に小さく、開口部から
イオンを取り出すための制御電圧を小さくすることがで
きる。

【００１１】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１の実施例装置で
あり、イオン照射装置としての記録ヘッドを示してい
る。図１は本発明に係わるイオン発生機構の分解斜視
図、図２は図１のイオン発生機構を用いた記録ヘッドの
断面図である。この第１実施例装置は、イオンを生成す
るイオン発生部１００、生成したイオンを外部に放出す
る制御を行う制御部２００及び外部に放出されたイオン
を媒体Ｍに向けて移動させる対向電極部３００から構成
されている。

【００１２】イオン発生部１００は、平板状のセラミッ
ク基板１１０と、ガラス基板１２０と、このガラス基板
１２０によって形成されるイオン室１３０と、イオン発
生用電源部１４０とから構成されている。セラミック基
板１１０の表面には、その長手方向に形成された第１の
放電電極１１１及びこの第１の放電電極１１１に所定間
隔で隣接して第２の放電電極１１３が形成されている。
そして第１の放電電極１１１の端部には第１の接点１１
２が、また第２の放電電極１１３の端部には第２の接点
１１４が形成されている。これらの電極及び接点は金な
どの導電性を有する材料が用いられており、印刷あるい
は蒸着等により形成されている。なお、この場合第１の
放電電極１１１と第２の放電電極１１３の間隔は、イオ
ンが効率良く発生し得る間隔、例えば数１００ミクロン
程度に調整されている。そして上記セラミック基板１１
０の表面には第１の放電電極１１１及び第２の放電電極
１１３を覆う誘電層としてのガラス層１１５が形成され
ている。

【００１３】ガラス基板１２０はセラミック基板１１０
上にイオン室１３０を形成するもので、その断面が鍵括
弧状である柱状部材で形成された左側ガラス基板１２１
と右側ガラス基板１２２とを開口部１３１を形成するよ
う所定間隔をおいて対向配置している。そして、これら
左側及び右側ガラス基板１２１及び１２２により形成さ
れるイオン室１３０の両端の開口部を絶縁材料からなる
側板１２５により塞ぎ、ほぼ閉ざされた空間を形成して
いる。イオン発生用電源部１４０はガラス層１１５に埋
め込まれた第１の放電電極１１１及び第２の放電電極１
１３間に所定の電位差を与えるもので、第１の放電電極
１１１は交流発振部１４１に接続され、第２の放電電極
１１３は接地に接続されている。すなわち、第２の放電
電極１１３の接地電位に対して第１の放電電極１１１の
電位が正負に変化する構成となっている。

【００１４】制御部２００は、制御電極２１０と制御電
源部２２０から構成されている。制御電極２１０は上記
左側及び右側ガラス基板１２１、１２２の表面に配設さ
れた電極で、それぞれ左側個別電極群２１１、右側個別
電極群２１２として構成されている。この実施例装置で
は、これらの電極群は記録されるべきドット径に対応し
た幅の短冊状に形成されている。そして、左側個別電極
群２１１に属する各個別電極と右側個別電極群２１２に
属する各個別電極とは開口部１３１を挟んでそれぞれ対
向するよう配設され、互いに対をなしている。制御電源
部２２０は、制御電極２１０を所定の電位に制御する部
分で、直流の制御電源２２１とスイッチ２２２とから構
成されている。そしてこのスイッチ２２２は各個別電極
対毎に対応して設けられており、上記電極対毎に電位を
設定する。

【００１５】対向電極部３００は、対向電極３１０と、
対向電極用電源部３２０とから構成されている。対向電
極３１０は導電性を有する部材により構成され、イオン
照射装置の開口部１３１に対向して配設されている。対
向電極用電源部３２０は対向電極３１０を所定の電位に
設定する部分で、その電圧が可変とされた直流の対向電
極電源３２１ａを有している。

【００１６】以上の構成を有した実施例装置の動作につ
いて説明する。まず、イオン発生部１００の交流発振部
１４１を動作させ、第１の放電電極１１１に交流の高電
圧を印加する。これによりこれらの放電電極近傍部にお
いて空気が電離し、正イオンと負イオンの両極のイオン
がイオン室１３０内に発生する。発生したイオンは再結
合及び電離を繰り返しながらイオン室１３０内にたま
る。このとき、このイオン室１３０内は電気的に絶縁さ
れた閉空間であるので、イオンはこれらの放電電極１１
１及び１１３に吸収されることや外部に漏れ出ることな
く、このイオン室１３０に充満、あるいはイオン室１３
０の壁部に付着するものと考えられる。このとき、イオ
ン室１３０内の各正負イオンは互いにクーロン力を及ぼ
し合うので、その運動量は小さなものとなると考えられ
る。このようにしてイオン室１３０内に満たされたイオ
ンを取り出す場合には、制御電極２１０（左側個別電極
群２１１及び右側個別電極群２１２）に制御電源２２１
を接続し、この制御電極２１０の電位を所定の電位とす
る。これにより上記開口部１３１において、その内部
（イオン室１３０側）と外部（制御電極２１０側）に電
位差が与えられ開口部１３１に電界が生じる。そしてイ
オン室１３０内のイオンは、この電界によって外部に放
出される。例示した場合においては制御電極２１０に負
電圧が印加されており、これにより正イオンが外部に放
出される。放出されたイオンは、対向電極３１０が発生
する電界によりこの対向電極３１０に向けて移動する。
このとき放出されたイオンは、上記対向電極３１０が発
生する電界すなわち対向電極３１０の電位に応じた力を
受ける。そして、移動してきたイオンは媒体Ｍ上に付着
して静電潜像を形成する。なお上述したように、制御電
極２１０は記録すべきドットに対応した複数対の個別電
極対から構成され、各個別電極対に対応してそれぞれ設
けられたスイッチ２２２によりその電位を個別に設定で
きる構成となっている。従って画像信号に応じてこのス
イッチ２２２を制御することにより任意の静電潜像を形
成することができる。

【００１７】次に、図５を参照してこの第１実施例装置
におけるイオンの取り出し量と制御電極の関係について
説明する。図において縦軸はイオン発生機構から取り出
されるイオン量Ｉを示し、横軸は制御電極２１０の電位
Ｖｃを示している。そして点線は対向電極３１０の電位
が低すぎる状態（未調整の状態）を示しており、実線は
対向電極３１０の電位が最適な電位に調整された状態を
示している。ここでは、点線が対向電極用電源３２１ａ
がない状態すなわち対向電極３１０が接地された状態を
示し、実線が対向電極用電源３２１ａにより対向電極３
１０を最適な電位とした状態を示している。図中点線に
て示す、対向電極３１０の電位が未調整の状態での正イ
オンの取り出し量は、制御電極２１０の電位を高電位か
ら段階的に低電位に変化させた場合において、最初は緩
やかに増加し、ある時点（図中電位０付近）から急激に
増加する。この場合、制御電位が０以上にて取り出され
る少量のイオンも潜像形成に十分なイオン量であるの
で、イオンの取り出しを制御するために必要な電位差は
符号Ｖｃ２で示すように比較的大きいものとなる。そし
て、対向電極用電源３２１ａを作用させ対向電極３１０
の電位を最適な状態に調整（この場合は正側の電位を与
えている。）することにより、イオン取り出し量は、図
中実線にて示すように、ある電位から急激に増加する特
性になる。これにより、イオンの取り出しを制御するた
めに必要な電位差は符号Ｖｃ１にて示すように比較的小
さいものとなる。このように、この第１実施例装置にお
いては、制御電極２１０の電位を制御することによりイ
オン室１３０内に発生したイオンを取り出して対象物に
照射することができ、そして対向電極３１０の電位を最
適値に調整することにより制御電極２１０の制御電圧す
なわち電位差を低くすることができる。

【００１８】次に、図３及び図４を参照して第２の実施
例装置について説明する。図３はイオン発生機構の分解
斜視図、図４はこのイオン発生機構を用いた記録ヘッド
の構成を示す断面図である。これらの図において先に説
明したものと同一部には同一符号を以て示しその説明を
省略する。この第２実施例装置の第１実施例装置との相
違は次の点にある。第１の放電電極及び第２の放電電極に関し、これら各
電極を櫛状に形成するとともにこれらの電極を交互に配
設した点。第１の放電電極のみならず、第２の放電電極にも交流
電圧を印加する構成とし、第１の放電電極に印加する交
流電圧と第２の放電電極に印加する交流電圧の位相を１
８０度シフトするようにした点。対向電極に交流電源を接続し交流電圧を印加するよう
にした点。イオン発生用電源にイオン室内の空間電位を調節する
ための直流バイアス電源を付設した点。対向電極に付与される交流電圧に直流電源によりバイ
アス電源を印加する構成とした点。制御電極に接続する電源に関し、その電圧極性を切換
可能とし、正イオンと負イオンをそれぞれ選択的に取り
出すことができるように構成した点。開口部のイオン室側の面に、この開口部に隣接してフ
ロート電極を配設した点。

【００１９】第１の相違点（上記）について第１の放電電極１１１及び第２の放電電極１１３は、櫛
状（図では２本）に形成され、そしてその櫛部が図４に
示すように、左から第１の放電電極１１１、第２の放電
電極１１３、第１の放電電極１１１、第２の放電電極１
１３の順で交互に配置されている。このように構成する
ことで、放電を効率良く起こさせることができる。

【００２０】第２の相違点（上記）について第１の放電電極１１１および第２の放電電極１１３には
イオン発生用の電源部１４０が接続されている。このイ
オン発生用電源部１４０は、交流発振部１４１と、この
発振部１４１に接続された１次側コイル１４２と、この
１次側コイルに関連して配置されたセンタータップ方式
の２次側コイル１４３を有している。この２次側コイル
１４３の一方の端子は接点１１２を介して上記第１の放
電電極１１１に接続され、他方の端子は接点１１４を介
して上記第２の放電電極１１３に接続されている。この
ように構成することにより、第１の放電電極１１１と第
２の放電電極１１３には１８０度位相がシフトした交流
電圧すなわち逆位相の交流電圧が付与される。これによ
り、これらの放電電極間の放電の向き（電界の向き）が
交互に変化するので、イオン室内の空間電位の偏りを抑
え安定させることができる。

【００２１】第３の相違点（上記）について対向電極部３００の対向電極３１０に交流電源３２２を
接続した。図８はこの構成の作用を説明する図で、対向
電極３１０に所定の交流電圧を付与した状態でのイオン
室１３０の開口部１３１から取り出されるイオン量Ｉ
と、制御電極２１０の１つの個別電極対に付与される電
位Ｖｃとの関係をある一定の放電時間について示した図
である。図において、符号Ａは正イオンの取り出し量を
示す曲線、符号Ｂは負イオンの取り出し量を示す曲線で
ある。制御電極２１０の１つの個別電極対に付与する電
圧を例えば＋１０Ｖに設定したとすると、所定時間にお
いて正イオンがＡ１０、負イオンがＢ１０だけ取り出さ
れる。これにより正味（Ａ１０−Ｂ１０）分の電荷が記
録媒体上に残ることを示している。同図から理解される
ように、取り出されるイオンの総量（Ａ−Ｂ）は制御電
圧が零電位の時０となり、そして制御電圧が正領域の時
に負イオンが、制御電圧が負領域の時に正イオンが有効
なイオンとして取り出され、その傾きも急激に変化して
いる。このことは、制御の基準電位を０Ｖに設定できる
ことすなわち０Ｖと所定電圧の間でスイッチングを行う
ことができること、そして小さな制御電圧で大きなイオ
ン量の変化が得られることを意味している。従ってこの
構成により、個別電極の制御電圧を容易に且つさらに低
いものとすることができる。

【００２２】第４の相違点（上記）についてイオン発生用の電源部１４０の２次側コイル１４３の中
央部に直流バイアス電源１４４を接続した。これによ
り、第１の放電電極１１１、第２の放電電極１１３に
は、図６に示すように直流バイアス電源１４４によって
規定されるバイアス電圧Ｖｓｂを基準としその位相が互
いに１８０度シフトした電圧Ｖｓ１（第１の放電電極１
１１）、Ｖｓ２（第２の放電電極１１３）がそれぞれ印
加される。これは、図８の各イオン取り出し曲線Ａ，Ｂ
（実線）をＡ’，Ｂ’（破線）へと水平方向にシフトす
る作用をなす。これにより、イオン室１３０内の状態が
温度，湿度等の周囲環境により変化した場合、直流バイ
アス電源１４４の電圧を可変させることでこの変化を打
ち消し、上記制御電極２１０に付与すべき電圧（電位）
を常に一定にする。これにより、記録に関わるスイッチ
ング制御を容易にすることができる。

【００２３】第５の相違点（上記）について対向電極３１０に直流電源３２１ｂによりバイアス電圧
を付与した。この構成において対向電極３１０に印加さ
れる電圧は、図７に示すようにバイアス電圧Ｖｂｂを基
準とした交流電圧となる。これは、図９に示すように各
イオン取り出し曲線Ａ，Ｂ（実線）をＡ’’，Ｂ’’
（一点鎖線）へと垂直方向にシフトする作用をなす。す
なわち、図７に示すように、直流電源３２１ｂにより正
の電圧がバイアスとして対向電極３１０に付与されたと
すると、負イオン取り出し曲線Ａは増加する方向に、正
イオン取り出し曲線Ｂは減少する方向（いずれも下方
向）にそれぞれシフトする。これにより、イオン室１３
０の開口部１３１のイオン取出量を調整することができ
る。なお、この対向電極３１０にバイアス電圧Ｖｂｂを
付与することも、先に説明した放電電極１１１、１１３
にバイアス電圧Ｖｓｂを付与することも、いずれも図８
及び図９に示したイオン取り出し量Ｉを調整するための
ものである。この実施例装置では２つ設けたが、いずれ
か１つでも調整が可能である。特に、対向電極３１０に
バイアス電圧を付与することは、特定のイオンを実質的
に増減するもので、記録ヘッドに用いた場合には濃度調
整を容易に行える利点がある。

【００２４】第６の相違点（上記）について制御電極２１０に電圧を付与する制御電源部２２０は、
正側電源２２１、負側電源２２３及び切換スイッチ２２
２を有し、制御電極２１０に印加する制御電圧の極正を
切換可能に構成している。これにより図８及び図９に示
す正側領域または負側領域を選択することができ、イオ
ン室１３０から正イオン、負イオンを選択的に取り出す
ことができる。

【００２５】第７の相違点（上記）についてこの第２実施例装置においては、イオン室１３０の制御
電極２１０に対向する内壁にフロート電極１３２を設け
た。このフロート電極１３２は導電性を有する金属膜で
構成されてはいるが、電気的には他の導体に接続されず
電気的に浮いた状態になっている。このフロート電極１
３２は開口部１３１付近の電位を均一にするもので、イ
オン室１３０の開口部１３１付近の不均一な帯電を防ぐ
ために設けている。このフロート電極１３２の作用を図
１０及び図１１を参照して説明する。これらの図は、対
向電極３１０に交流電圧を印加した状態において、制御
電極２１０の電位を零電位（ａ点）から段階的に上昇さ
せ正電位（ｂ点）とした後に段階的に下降させて負電位
（ｃ点）とし、再び正電位（ｄ点）まで上昇させた場合
のイオン取り出し量Ｉと制御電極２１０の電位の関係を
示している。なお両図において、縦軸の上側にいけばい
くほど正イオンの取り出し量が増加し、下側にいけばい
くほど負イオンの取り出し量が増加することを意味して
いる。そして図１１は、フロート電極１３２を設けた場
合の図、図１０はフロート電極１３２が無い場合の図で
ある。

【００２６】実験によれば、フロート電極１３２が無い
場合には、イオン取り出し量Ｉは図１０に示すようなヒ
ステリシス特性を示す。すなわち、制御電極２１０の電
位を高めた後に低くすると、制御電極の電位に対する負
イオンの取り出し量は相対的に少なく、正イオンの取り
出し量は相対的に多くなる。一方、制御電極２１０の電
位を低くした後に高めると、制御電極の電位に対する負
イオンの発生量は相対的に多く、正イオンの発生量は相
対的に少なくなってしまい同じ経路を通らない。これ
は、イオン室１３０の開口部１３１付近が帯電したため
と考えられる。一方、このフロート電極１３２を設けた
場合には、図１１に示すように、イオン取り出し量Ｉは
同一の経路をとる。これは、このフロート電極１３２の
電位がその全域に渡って等しいので、イオン室１３０内
の開口部１３１付近の帯電が一様且つ安定化されるため
と考えられる。

【００２７】なお図１２に示すように、フロート電極１
３２は開口部１３１の壁部まで延設してもよい。この場
合、このフロート電極１３２と制御電極２１０の間隔ｐ
は制御電極２１０に電圧を印加した際に放電が発生しな
い程度の距離とされる。このように構成することによ
り、均一電位の領域を増やすことができ、イオンの取り
出しをより安定させることができる。本実施例における
上記フロート電極１３２にはクロム膜が用いられている
が、導電性を有するものであればこれに限らない。但
し、イオン発生に伴ってオゾンが発生するので、このオ
ゾンによって酸化されにくい物質が望ましい。また、イ
オン室内におけるイオンの運動量は上述した理由により
小さいものとなっているので、このフロート電極１３２
に対するスパッタ劣化は生じない。

【００２８】なお、以上説明した第１及び第２実施例装
置において、制御電極２１０は左側個別電極２１１と右
側個別電極２１２とから構成されているが、これを図１
３に示すように右側個別電極２１１と、直流電源２１４
によって所定電位に調整された帯状の共通電極２１３と
から構成するように構成してもよい。このように構成す
ることにより、制御電極２１０の電位を制御するドライ
バ回路を左側個別電極２１１側にのみ設ければよく、構
成を簡素化することができる。また以上の実施例装置に
おいては、開口部１３１をスリット状に構成したが、こ
れを図１４に示すように孔１３３とこの孔１３３に対応
した個別電極２１５及びフロート電極１３４から構成し
てもよい。さらにイオン室１３０を構成するガラス基板
１２０に関しては、平面を平滑にし易いこと、加工が容
易であることからガラス部材あるいはセラミック基板上
にガラスコーティングした部材を例示したが、これに限
らずプラスチック等、他の絶縁性材料も使用可能であ
る。

【００２９】次に図１５を参照し、本発明の第３実施例
装置について説明する。この第３実施例装置は、本発明
のイオン照射装置を用いた除電器について示している。
この除電器はＩＣの製造工程等で使用されるもので、帯
電したウェハやＩＣ等を除電する装置のことで、イオン
発生部１００と搬送部４００とから構成されている。イ
オン発生部１００は、基本的に第２実施例装置のものと
同等であり、一対の放電電極１１１、１１３及びガラス
層１１５が配設されたセラミック基板１１０と、イオン
室１３０を構成するガラス基板１２０と、交流発振部１
４１、一次側コイル１４２及び二次側コイル１４３から
なるイオン発生用の電源部１４０とから構成され、さら
にスリット状の開口部１３１に隣接して制御電極２１０
が配設されるとともに、この制御電極２１０に電圧を印
加する交流電源２２４が配設されている。このイオン発
生部１００に関し先の第２実施例装置と大きく異なって
いる点は、制御電極２１０を一対の個別電極構成とはせ
ず一対の共通電極構成とした点、すなわち開口部１３１
の電位を一括して変化させるようにした点である。搬送
部４００は、帯電した部材を搬送するベルト４１０と、
ウェハやＩＣ等の被除電体４２１〜４２３とを有してい
る。この第３実施例装置においては、これらの被除電体
４２１〜４２３が対向電極に相当するものである。

【００３０】このように構成された除電器の動作につい
て説明する。まず第１の放電電極１１１及び第２の放電
電極１１３に所定の交流電圧を印加しイオンを発生さ
せ、このイオンをイオン室１３０内に充満させる。同時
に制御電極２１０に交流電圧を印加し、開口部１３１付
近に外方からイオン室１３０へ向かう方向の電界Ｅ３と
この電界Ｅ３と反対方向の電界Ｅ４を交互に発生させ
る。これにより、電界Ｅ３が生じている時には負イオン
が、電界Ｅ４が生じているときには正イオンが開口部１
３１から放出される。従って、例えば正（＋）電位に帯
電した被除電体４２１がこのイオン発生部１００（開口
部１３１）の下方に位置付けられた時には、上記開口部
１３１からの負イオンがこの被除電体４２１の帯電特性
によって生じた電界によってこの被除電体４２１に向け
て移動する。そしてこの負イオンは被除電体に付着する
ことにより中和されその電位を零にする。また負（−）
電位に帯電した被除電体４２２の場合は正イオンが移動
することにより被除電体４２２の電位を零にする。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオン発
生装置及び記録ヘッドによれば、制御電圧を低くするこ
とができるとともに、構成を簡単にすることができる。
さらに、イオン発生部としてのイオン室を電気的に絶縁
したものとしたため発生したイオンにより電極等を劣化
することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例装置の要部を示す分解斜視図であ
る。

【図２】第１実施例装置の構成を示す断面図である。

【図３】第２実施例装置の要部を示す分解斜視図であ
る。

【図４】第２実施例装置の構成を示す断面図である。

【図５】第１実施例装置における制御電極の電位とイオ
ン取り出し量を説明する図である。

【図６】第２実施例装置における放電電極に印加する電
圧を説明する図である。

【図７】第２実施例装置における対向電極に印加する電
圧を説明する図である。

【図８】第２実施例装置における制御電極の電位とイオ
ン取り出し量を説明する図である。

【図９】第２実施例装置における制御電極の電位とイオ
ン取り出し量を説明する図である。

【図１０】フロート電極の作用を説明する図である。

【図１１】フロート電極の作用を説明する図である。

【図１２】フロート電極の他の構成を示す図である。

【図１３】制御電極の他の構成を示す図である。

【図１４】開口部の他の構成を示す図である。

【図１５】第３実施例装置の構成を示す図である。

【図１６】第１の従来装置を示す図である。

【図１７】第２の従来装置を示す図である。

【図１８】第２の従来装置を示す図である。

【符号の説明】

１００イオン発生部１１０セラミック基板１１１，１１３放電電極１２０ガラス基板１３０イオン室１３１，１３３開口部１３２，１３４フロート電極１４０イオン発生用電源部２００制御部２１０制御電極２２０制御電源部３００対向電極部３１０対向電極３２０対向電極用電源部４００搬送部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に絶縁された部材により閉空間とし
て構成されたイオン室、このイオン室に設けられたイオ
ン放出口としての開口部、及び、上記イオン室または該
イオン室近傍に配設され放電することにより該イオン室
内にイオンを発生させるものであってその表面が誘電層
で覆われた放電電極を備えたイオン発生部と、上記開口部または該開口部に近接して配設され上記開口
部に所定の向きの電界を付与し該開口部からのイオンの
放出を制御する制御電極と、放出されたイオンを対象物に照射するため、該イオンを
加速する電界を付与する対向電極とを有し、上記放電電極に所定の交流電圧を印加することにより上
記イオン室内にイオンを発生させ、この発生したイオン
を上記制御電極により選択的に取り出すとともに対向電
極の発生する電界により対象物に照射するよう構成した
ことを特徴とするイオン照射装置。
【請求項２】上記放電電極に印加する交流電圧に直流電
圧を付与したことを特徴とする請求項１記載のイオン照
射装置。
【請求項３】上記放電電極を２組の電極構成とするとと
もに各組間の電位を対称に制御することを特徴とする請
求項１〜２記載のイオン照射装置。
【請求項４】上記開口部のイオン室側にこの開口部に隣
接して他に接続されない導体を配設したことを特徴とす
る請求項１記載のイオン照射装置。
【請求項５】上記開口部をスリット形状に構成し、この
スリットの外側の一方に個別電極を配設し、他方に所定
電位に設定された共通電極を配設したことを特徴とする
請求項１記載のイオン照射装置。
【請求項６】上記対向電極に交流電圧を印加し、その発
生する電界の向きを交互に変化させることを特徴とする
請求項１記載のイオン照射装置。
【請求項７】対向電極に印加する交流電圧に直流電圧を
付与することを特徴とする請求項６記載のイオン照射装
置。