JPH0882980A

JPH0882980A - イオン発生装置

Info

Publication number: JPH0882980A
Application number: JP22009694A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hosaka; 靖夫保坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】イオン衝撃による絶縁層の劣化と電極摩耗を
防止するこを可能とする、量産可能でかつ簡便な構造の
固体化イオン発生器を提供すること。【構成】絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設けら
れ、表面が絶縁層で被覆されたイオン発生電極と、前記
絶縁性基板上に前記イオン発生電極とほぼ同一レベル
で、前記イオン発生電極の両側に所定の間隔を隔てて設
けられた誘導電極と、前記イオン発生電極及び誘導電極
間に交番電圧を印加する手段と、前記イオン発生電極及
び誘導電極に対向して配置された対向電極に直流電圧を
印加する手段とを具備し、前記イオン発生電極及び誘導
電極間に交番電圧を印加し、前記対向電極に直流電圧を
印加することにより、気中放電によって前記イオン発生
電極で発生したイオンを前記対向電極に飛翔させること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン発生装置に係
り、特に絶縁層の劣化や電極の摩耗が生ずることなく、
安定なイオンの発生を可能とする固体化イオン発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機などに応用されている電子
写真法は、コロナチャージャに６ｋＶ程度の高電圧を印
加してコロナ放電を起こし、気中にイオンを発生させ、
それによって感光体を帯電する工程を含む。コロナチャ
ージャは、８０μｍ程度の径の細いタングステンワイヤ
と、このタングステン線の周囲に１ｃｍ程度の間隔を隔
てて配置されたシールド電極とから構成される。このコ
ロナチャージャでは、発生したイオンのほとんどがシー
ルド電極へ流れてしまい、感光体を帯電させるために使
用されるイオンは数％程度である。

【０００３】感光体の表面電位は、コロナチャージャと
感光体との間の距離、コロナチャージャの印加電圧、及
びコロナチャージャを通過する感光体の帯電時間により
決定され、記録速度に応じてコロナチャージャのワイア
とシールド間の距離、印加電圧などを設定する必要があ
る。また、高い印加電圧ではタングステンワイヤが振動
し、ワイア破損の原因にもなる。一方、コロナチャージ
ャからのオゾン発生量は０．４〜４ｐｐｍと多く、周囲
の環境を阻害する。

【０００４】一方、間に絶縁層を挟んだ２枚の電極に高
周波電圧を印加し、高密度イオンを発生させる固体化イ
オン発生器が提案されており（米国特許第４，１５５，
０９３号）、ここでは固体化イオン発生器をイオンヘッ
ド、転写、除電に適用する例が示されている。以下、こ
の固体化イオン発生器について図５を参照して説明す
る。

【０００５】図５において、固体化イオン発生器５０１
は、絶縁層５０２の両面にイオン発生電極５０３と誘導
電極５０４を設けた構造を有する。誘導電極５０４に
は、イオン発生用の電界を集中させるスリット５０５が
存在する。このイオン発生電極５０３と誘導電極５０４
との間に、高周波電源５０６から１００ｋＨｚ、２．８
ｋＶ_p-p の高周波電圧を印加し、高密度の正負イオンを
発生させる。この固体化イオン発生器の誘導電極５０４
には、直流電源５０７から−６００Ｖのバイアス電圧を
印加し、発生した正・負イオンのうちイオン軌道５０８
に沿って負イオンを選択し、記録媒体５０９を−６００
Ｖまで帯電させる。かかる固体化イオン発生器５０１か
らのイオンは、十分な量が発生するため、記録媒体５０
９は−６００Ｖのバイアス電圧まで帯電する。

【０００６】この従来の固体化イオン発生器には、コロ
ナチャ−ジャ−にみられるようなワイアの切断がないと
いう利点があるが、次のような改良すべき点がある。即
ち、この固体化イオン発生器の絶縁層５０２にはイオン
発生電極５０３と誘導電極５０４とで形成する高電界５
１０が加わり、絶縁層５０２の表面には誘導電極５０４
からの放出電子と発生イオンによる衝撃５１１で電荷注
入が起こり、表面抵抗が減少する。その結果、電界が減
少してイオン発生量が低下する。また、高電界でイオン
衝撃を受けた誘導電極５０４は、イオンによるスパッタ
作用で電極摩耗が生じ、このスパッタした電極材料が絶
縁層５０２の表面に付着し、絶縁層５０２の表面抵抗を
減少させ、その結果、イオン発生量が減少する。

【０００７】そのため、この固体化イオン発生器では、
絶縁層５０２としてイオン衝撃に強い結晶性雲母を、電
極材料として高融点タングステン薄板など特殊材料を使
用し、結晶性雲母の一方の面にイオン発生用のタングス
テン薄板のイオン発生電極を、他方の面に位置合わせし
た誘導電極を接着した構造が採用されている。誘導電極
のイオン発生用微細スリットは、タングステン薄板に特
殊加工技術を用いて設け、組立は接着技術で行ってい
た。

【０００８】しかし、この固体化イオン発生器では、電
極材料としてタングステン薄板を使用することにより、
電極摩耗を防止しているが、タングステン電極も長期間
の使用で徐々に摩耗する。また、イオン発生器の組立は
接着技術により行っているため、量産性と製造性の点で
問題が多くあった。

【０００９】これに対し、電極および絶縁層を厚膜技術
で製造し、上述と同一構造のイオン発生器を構成するこ
とが提案されている（特願昭６１−１７４５６９）。こ
の提案では、誘導電極とイオン発生電極にガラス絶縁層
を被覆し、電極摩耗を防止することが示されている。こ
のような電極にガラス絶縁層を被覆して交流電圧で長時
間安定して放電をさせることは、ガスレーザなどの起動
でよく知られた周知の事実である（電気学会論文誌Ａ
１０４（１９８４）２１７）；（Ｐｒｏｃ．８ｔｈＩ
ｎｔ．Ｃｏｎｆ．ＧａｓＤｉｓｃｈａｒｇｅｓａｎ
ｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｏｘｆｏｒ
ｄ，１９８５（ｌｅｅｄｓＵｎｉｖ．Ｐｒｅｓｓ，
（１９８５）５５１）。

【００１０】このイオン発生電極、絶縁層、および誘導
電極と順次重ね、電極上の絶縁層表面がつながっている
イオン発生器では、絶縁層の表面抵抗が環境変動や汚れ
により変動するため、イオン発生電界を決定する両電極
上の絶縁層の表面電位が変化し、イオン発生量に影響を
与えてしまう。

【００１１】また、両電極を絶縁性基板内に埋設する提
案（特開昭６３−１３６０６０号）があるが、この提案
では、両電極上の絶縁物質にイオン発生用の逆極性の表
面電位が与えられるため、同様に絶縁性基板の表面抵抗
の影響を大きく受けるという問題がある。

【００１２】一方、最近、イオン発生器から生ずるオゾ
ンの発生量を低下させることが、プリンタの使用環境の
観点から望まれている。オゾン発生量は、イオン発生時
のイオンエネルギーと共に増加するが、このエネルギー
は、固体化イオン発生器の誘導電極のスリットの近傍で
最大となるため、この領域からのオゾン発生量が大き
い。プリンタ装置などオフィス機器から発生するオゾン
量を０．０２ｐｐｍ以下にすることがヨーロッパでは望
まれているが、通常の帯電器（チャージャ）では０．４
ｐｐｍ以上も発生する。上述の固体化イオン発生器で
は、オゾン発生量を０．０８ｐｐｍ程度に押さえること
が出来るが、その程度では不十分であり、更にオゾン量
を低下させることが望まれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の固体化イオン発生器は、絶縁層を介して設けた電
極間に高圧の高周波電圧を印加し、イオン発生電極上の
絶縁層と露出した誘導電極で気中に強電界を発生させ、
気中放電を起こしてイオンを発生させるものである。か
かるイオン発生器は、従来のコロナチャージャと比較し
て安定性と寿命の点で優れているが、誘導電極近傍の強
電界領域ではイオンエネルギーが大きく、イオン衝撃に
よる絶縁層の劣化と電極摩耗が生ずる。そのため、絶縁
材料に結晶性雲母を、電極材料に高融点タングステン薄
板など特殊材料を使用してこれら問題を解決しようとし
たが、量産性と製造性の点で多くの問題がある。

【００１４】一方、厚膜技術でガラス絶縁材料とＡｕ電
極を設ける量産性に優れた安価なイオン発生器の提案が
あるが、イオン衝撃によるガラス絶縁層の劣化と電極摩
耗が生じ、使用時間と共にイオン発生量が減少するとい
う問題がある。

【００１５】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
で、イオン衝撃による絶縁層の劣化と電極摩耗を防止す
るこを可能とする、量産可能でかつ簡便な構造の固体化
イオン発生器を提供することを目的とする。

【００１６】本発明の他の目的は、イオン衝撃による絶
縁層の劣化と電極摩耗を防止するとともに、オゾン発生
量を低減することを可能とする、量産可能でかつ簡便な
構造の固体化イオン発生器を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明（請求項１）は、絶縁性基板と、この絶縁性
基板上に設けられ、表面が絶縁層で被覆されたイオン発
生電極と、前記絶縁性基板上に前記イオン発生電極とほ
ぼ同一レベルで、前記イオン発生電極の両側に所定の間
隔を隔てて設けられた誘導電極と、前記イオン発生電極
及び誘導電極間に交番電圧を印加する手段と、前記イオ
ン発生電極及び誘導電極に対向して配置された対向電極
に直流電圧を印加する手段とを具備し、前記イオン発生
電極及び誘導電極間に交番電圧を印加し、前記対向電極
に直流電圧を印加することにより、気中放電によって前
記イオン発生電極で発生したイオンを前記対向電極に飛
翔させることを特徴とするイオン発生装置を提供する。

【００１８】かかるイオン発生装置において、絶縁層
は、イオン発生電極を覆うだけでなく、イオン発生電極
と誘導電極との間の絶縁性基板上、及び誘導電極の一部
をも覆うように形成されていてもよい。また、誘導電極
の全面をも覆うように形成されていてもよい。

【００１９】絶縁層としてはガラス絶縁層を用いること
が出来、電極材料としては、酸素中のガラス絶縁層の焼
成の際の酸化に耐え、かつ焼成温度（Ｔｇ）で溶融しな
よううな電極材料を選択することが好ましい。例えば、
ガラス絶縁層として、８００℃〜１０００℃で完全に有
機溶媒を除去できる低融点ガラス材料を使用し、電極材
料として、融点（Ｔａ：１０６４℃）が焼成温度より高
い、酸化しないＡｕ、または高温で酸化が進行しにくい
Ｔａ，Ｍｏなどを使用することにより、良好な結果を得
ることが出来る。このような材料の組み合わせでガラス
絶縁層の焼成温度を確保し、有機溶媒を除去することが
出来る。

【００２０】即ち、電極の溶融温度（Ｔａ）または酸化
温度（Ｔｏ）と、絶縁層形成温度（Ｔｇ）との関係が、
Ｔａ＞Ｔｇ又はＴｏ＞Ｔｇを満たすような電極材料及び
絶縁層材料を選択することが望ましい。

【００２１】また、本発明（請求項２）は、前記イオン
発生電極及び誘導電極間の前記絶縁性基板上、及び前記
誘導電膜の前記イオン発生電極側の部分の上には、前記
イオン発生電極及び誘導電極間の距離以上の膜厚の絶縁
層が設けられ、前記イオン発生電極上の絶縁層の膜厚
は、前記イオン発生電極及び誘導電極間の距離以下であ
ることを特徴とするイオン発生装置を提供する。

【００２２】また、本発明（請求項３）は、絶縁性基板
と、この絶縁性基板上に設けられたイオン発生電極と、
前記絶縁性基板及び前記イオン発生電極を被覆する第１
の絶縁層と、この第１の絶縁層上に設けられ、前記第１
の絶縁層の膜厚の１／１０以下の膜厚の第２の絶縁層で
表面が被覆された誘導電極と、前記イオン発生電極及び
誘導電極間に交番電圧を印加する手段と、前記イオン発
生電極及び誘導電極に対向して配置された対向電極に直
流電圧を印加する手段とを具備し、前記イオン発生電極
及び誘導電極間に交番電圧を印加し、前記対向電極に直
流電圧を印加することにより、気中放電によって前記イ
オン発生電極で発生したイオンを前記対向電極に飛翔さ
せることを特徴とするイオン発生装置を提供する。かか
るイオン発生装置において、前記第２の絶縁層の膜厚
は、前記第１の絶縁層の膜厚の１／１０〜１／４０であ
ることが好ましい。

【００２３】

【作用】本発明のイオン発生装置（請求項１）では、絶
縁性基板上に、表面が絶縁層で被覆されたイオン発生電
極と、その両側に所定の間隔を隔てて、かつイオン発生
電極とほぼ同一レベルで誘導電極とが設けられている。
このように、イオン発生電極と誘導電極とが同一のレベ
ルに設けられているため、その構造は極めて簡単であ
り、かつ製造が容易である。また、イオン発生電極の表
面が絶縁層で被覆されているため、電極の摩耗が生ずる
ことがない。

【００２４】特に、絶縁層を低温焼成用のガラス材料で
構成した場合には、作成された絶縁層中には、内部有機
溶媒が存在しないため、イオン衝撃によるカーボン析出
が生ずることはなく、従って、イオン発生装置の劣化を
防止できる。また、低温焼成用のガラス材料で作製した
絶縁層は緻密であるので、ポーラスな場合に生ずる水分
吸着による立ち上がり特性の劣化が生ずることはない。
また、誘導電極として摩耗臨界エネルギーが１００ｅＶ
以上のＮｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂなどの電極材料を使用し
た場合には、イオン衝撃による電極摩耗がなくなり、イ
オン発生装置の寿命を大幅に延ばすことが可能である。

【００２５】また、特に強電界領域であるイオン発生電
極と誘導電極との間、及び誘導電膜のイオン発生電極側
の部分に、イオン発生電極の両電極間距離よりも厚い絶
縁層を設けることにより、不要イオンの発生を防止する
ことが可能であり、オゾンの発生量をドイツ環境指導基
準である０．０２ｐｐｍ以下に抑制することが可能であ
る。

【００２６】更に、イオン発生電極と誘導電極とが同一
レベルにない、段差構造を有するイオン発生装置におい
て、誘導電極に被覆する絶縁層の厚さをイオン発生電極
に被覆する絶縁層の厚さの１／１０以下にすることによ
り、誘導電極の絶縁層上で生ずる表面電位をイオン発生
電極の絶縁層上の表面電位の１／１０以下にすることが
出来、それによって、環境などの変動による絶縁層の表
面状態からの影響を、イオン発生電極上の厚い絶縁層表
面からの影響のみとし、イオン発生電界を安定させるこ
とができる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の種々の実施
例について説明する。実施例１図１は、本発明の一実施例に係る、厚膜および薄膜技術
で構成した立ち上がり特性と寿命の向上を図った固体化
イオン発生器１０１を示す断面図である。図１におい
て、セラミック基板１０２上に、薄膜技術を用いて厚さ
１μｍ以下のイオン発生電極１０３を形成する。このセ
ラミック基板１０２は、高純度のものであって、ガラス
焼成中にガス放出を生ずることがない。イオン発生電極
１０３としては、ガラス絶縁層１０４を形成する時の焼
成温度（８００℃〜１０００℃）では酸化しないＡｕ等
を用いることが好ましい。

【００２８】このイオン発生電極１０３を覆うように、
厚さ２０〜３０μｍのガラス絶縁層１０４を形成する。
このガラス絶縁層１０４としては、８００℃〜１０００
℃の低温で焼成し得るガラス材料を使用する。また、イ
オン発生電極１０３の両サイドに厚さ数千オングストロ
ームの誘導電極１０５を、イオン発生電極１０３と３５
μｍの間隔を隔てて薄膜技術により形成する。この電極
材料には、イオン衝撃による電極摩耗を防止するため、
発生イオンのエネルギーより大きい１００ｅＶ以上の摩
耗の臨界エネルギーを有するＮｂ，Ｔｉ，Ｔａなどの高
融点金属材料を用いる。

【００２９】このように、イオン発生電極１０３の両サ
イドに誘導電極１０５を設けることで、イオン発生電極
１０３上の電界を集中させることができる。次に、以上
のようにして構成されるイオン発生器を帯電器として使
用する駆動方法について説明する。

【００３０】まず、イオン発生電極１０３と誘導電極１
０５との間に、交流電源１０６から２．０ｋＶ_p-p の交
流電圧を印加し、誘導電極１０５と記録媒体１０７との
間に直流電源１０８から−６００Ｖの直流バイアス電圧
を与える。その結果、基板１０２から突出したイオン発
生電極１０３上のガラス絶縁層１０４の周辺に、交流電
圧による電界集中が起こり、プラス・マイナスイオン１
０９が発生する。発生したイオンのうちマイナスイオン
１１０のみがバイアス電圧で記録媒体１０７に達し、記
録媒体１０７を飽和電位−６００Ｖまで帯電させる。

【００３１】低温焼成用のガラス材料で作製したガラス
絶縁層１０４中には、内部有機溶媒が存在しないため、
イオン衝撃によるカーボン析出が生ずることはなく、従
って、イオン発生器１０１の劣化を防止できる。低温焼
成用のガラス材料で作製したガラス絶縁層１０４は緻密
であるので、ポーラスな場合に生ずる水分吸着による立
ち上がり特性の劣化が生ずることはない。また、誘導電
極１０５として摩耗臨界エネルギーが１００ｅＶ以上の
Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂなどの電極材料を使用すること
で、イオン衝撃による電極摩耗がなくなり、イオン発生
器の寿命を数百時間以上に延ばすことが出来る。

【００３２】実施例２図２は、本発明の他の実施例に係る固体化イオン発生装
置を示す断面図である。このイオン発生器は、同一基板
上に形成したイオン発生電極２０３と誘導電極２０５と
の間の高電界領域を絶縁層２０４ａ，２０４ｂで被覆
し、両電極間を飛翔する不要イオンの発生を防止してイ
オン発生に伴うオゾン量のを減少を図るものである。ま
た、強電界領域を絶縁層２０４ａ，２０４ｂで被覆した
ため、高いエネルギーを有するイオン衝撃による電極摩
耗を防止できる。

【００３３】図２（ａ）は、イオン発生電極２０３だけ
でなく、両電極間、更には誘導電極２０５の一部をもガ
ラス絶縁層２０４ａで被覆した例である。即ち、９９％
以上の高純度セラミック基板２０２上に、厚さ約５００
０オングストロームのＡｕを一様に堆積し、幅約５０μ
ｍのイオン発生電極２０３と、イオン発生電極の両サイ
ドに３５μｍの間隔を隔てて設けられた誘導電極２０４
を、エッチングにより形成する。次いで、イオン発生電
極２０３上、強電界を形成する両電極間、及び電極間距
離に相当する誘導電極２０５の一部を、ガラス絶縁層２
０４ａで被覆する。

【００３４】このガラス絶縁層２０４ａには、Ａｕの融
点より低い約９００℃の焼成温度の低融点ガラスを用
い、電極間の強電界漏洩を防止するように、約２５μｍ
の厚さに設ける。

【００３５】このように構成された固体化イオン発生器
を帯電器として使用する場合は、実施例１と同様に、イ
オン発生器の誘導電極２０５とイオン発生電極２０３と
の間に３．０ｋＶ_p-p の交流電圧を印加し、さらに誘導
電極２０５と記録媒体との間に−６００Ｖの直流バイア
ス電圧を印加して、記録媒体をバイアス電圧まで帯電さ
せる。

【００３６】図２（ｂ）は、同一平面上に設けたイオン
発生電極２０３と誘導電極２０５に、厚さ約２５μｍの
ガラス絶縁層２０５を被覆した例である。両電極間の高
電界領域をガラス絶縁層２０４ｂで被覆することで、図
２（ａ）に示す例と同様に、高エネルギーイオンの発生
を防止することが出来、それによってイオン衝撃による
電極摩耗を防止し、かつ不要イオンの発生を妨げること
が出来、オゾン発生量も低減できる。

【００３７】実施例３図３は、さらにオゾン発生量を低減し、かつイオン発生
効率を増加させた、他の実施例に係るイオン発生器の断
面図である。このイオン発生器は、ガラス焼成時のセラ
ミック基板からのガス発生を防止し得る９９％以上の高
純度セラミック基板３０１上に、Ａｕ材料を一様にスパ
ッタして厚さ１μｍ以下のＡｕ層を設け、これをエッチ
ングして、幅５０μｍのイオン発生電極３０２と、その
両側に３５μｍの間隔を隔てて誘導電極３０３を同一基
板上に設ける。

【００３８】次に、イオン発生電極３０３全体と誘導電
極３０５の一部およびこれら電極間を、厚さ約２５μｍ
の焼成温度約９８０℃のガラス絶縁層３０４ａで被覆す
る。次いで、このガラス絶縁層３０４ａ上の、誘導電極
３０５の一部と電極間の高電界領域に対応する部分に、
８３０℃で焼成するガラス絶縁層３０４ｂを、１５μｍ
以上の厚さに被覆する。

【００３９】このように構成されるイオン発生器に、実
施例１で示した交流電圧とバイアス電圧とを与え、記録
媒体を帯電させる。その結果、このイオン発生器のガラ
ス絶縁層３０４ａ上の断面電界分布３０６は、イオン発
生電極３０３の中央で最大となる。また、厚いガラス絶
縁層３０４ａ，３０４ｂで被覆した誘導電極３０５近辺
の電気力線３０７は，ガラス絶縁層内で閉じ、ガラス絶
縁層上では電界が急激に減少する。その結果、誘導電極
３０５の近辺からの不要イオン発生がなくなり、オゾン
発生をさらに減少することが出来る。従来の固体化イオ
ン発生器では、イオン軌道が電界で曲げられ、対向電極
に達する時点でイオンビームが広がるが、本実施例に係
るイオン発生器では、イオン軌道３０８が集束する。そ
のため、発生イオンの使用効率が向上する。

【００４０】このように、従来のイオン発生器では記録
に使用しないイオン発生量が全体の９０％近くを占める
が、本実施例に係るイオン発生器では、不要イオン発生
が減少し、かつイオンの使用効率が向上することから、
イオン発生と共に生ずるオゾン発生量を１／４以下に低
減することが出来る。その結果、オゾン発生量をヨーロ
ッパ指導基準である０．０１ｐｐｍ以下に抑えることが
できる。また、従来の固体化イオン発生器では高いエネ
ルギーによるイオン衝撃で、電極摩耗およびガラス絶縁
層の劣化を生じたが、本実施例に係るイオン発生器で
は、電極摩耗およびガラス絶縁層の劣化がなくなり、固
体化イオン発生器の寿命を１０００時間近くに向上する
ことが出来る。

【００４１】実施例４図４（ａ），（ｂ）は、本発明の更に他の実施例に係る
固体化イオン発生器の２つの例を示す断面図である。こ
れらの固体化イオン発生器は、以上の実施例とは異な
り、イオン発生電極と誘導電極とが同一平面上にはな
く、異なるレベルに形成されている。しかし、これらの
固体化イオン発生器によっても、電極摩耗を防止し、か
つ安定にイオンを発生させることが可能である。

【００４２】図４（ａ）に示す例では、セラミック基板
４０１としては、ガラス焼成時に基板からのガス発生を
防止するため、９０％以上の緻密な高純度材料を使用し
ており、この基板４０１上にイオン発生電極４０２を形
成する。このイオン発生電極４０２は、ガラス絶縁層焼
成時の酸化防止のため、Ａｕ材料により構成しており、
厚さは数千オングストロームである。

【００４３】次に、厚さ２０〜４０μｍのガラス絶縁層
４０３を約３８０℃で焼成して設ける。このガラス絶縁
層４０３上に、Ｎｂなどの高融点金属からなる誘導電極
４０４を、数千オングストロームの厚さに設ける。この
誘導電極４０４上に、ガラス絶縁層４０３の厚さの１／
１０以下である厚さ２〜４μｍ以下のＳｉＯ₂ 膜４０５
を設け、固体化イオン発生器を構成する。

【００４４】図４（ｂ）は、更に安定性を向上させる固
体化イオン発生器の他の例を示す。表面研磨した９０％
以上の高純度セラミック基板４０１上に、酸化しにくい
Ａｕ材料などをスパッタ薄膜技術で３０００オングスト
ローム程度の厚さに一様に形成する。このＡｕ層をエッ
チングして、幅５０μｍのイオン発生電極４０６を形成
する。

【００４５】このイオン発生電極４０６上に、焼成温度
が〜９８０℃程度のガラス絶縁層４０７を約３５μｍの
厚さに設ける。更に、ガラス絶縁層４０７上に任意の金
属材料で構成する誘導電極４０８を数千オングストロー
ムの厚さに設け、この誘導電極４０８上に、ガラス絶縁
層４０７の厚さの１／１０以下である厚さ２〜４μｍ以
下のＳｉＯ₂ 膜４０９を形成する。

【００４６】以上挙げた２つのイオン発生器の駆動は、
イオン発生電極と誘導電極との間に周波数５０ｋＨｚ，
２．５ｋＶ_p-p の交流電圧を印加し、記録媒体との間に
−６００Ｖのバイアス電圧を与えることにより行われ
る。このとき、イオン発生時に生ずる誘導電極のガラス
絶縁層上に生ずる表面電位は、イオン発生電極のガラス
絶縁層の表面電位の１／１０以下となる。ガラス絶縁層
が同一厚さの場合、イオン発生電極と誘導電極間のガラ
ス絶縁層のイオン生成時に生ずる表面電位勾配は、イオ
ン発生用交流電圧のピーク・ツウ・ピークの値となる。
図４（ａ），（ｂ）に示す例では、この値がピーク値近
くのとなり、ガラス絶縁層の表面劣化による電界変動を
抑えることができる。また、電極上に絶縁層を被覆した
ことで高電界での電極からの直接電子放出がなく、不要
イオンの発生を防止可能である。更に、イオン衝撃によ
る電極摩耗が防止され、イオン発生電極上のガラス絶縁
層の寿命も向上する。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
絶縁性基板上に、表面が絶縁層で被覆されたイオン発生
電極と、その両側に所定の間隔を隔てて、かつイオン発
生電極とほぼ同一レベルで誘導電極とが設けられている
構造であるため、その構造は極めて簡単であり、かつ製
造が容易である。また、イオン発生電極の表面が絶縁層
で被覆されているため、電極の摩耗が生ずることがな
い。

【００４８】また、特に強電界領域であるイオン発生電
極と誘導電極との間、及び誘導電膜のイオン発生電極側
の部分に、イオン発生電極の表面よりも厚い絶縁層を設
けることにより、不要イオンの発生を防止することが可
能であり、オゾンの発生量をドイツ環境指導基準である
０．０２ｐｐｍ以下に抑制することが可能である。

【００４９】更に、イオン発生電極と誘導電極とが同一
レベルにない、段差構造を有するイオン発生装置におい
て、誘導電極に被覆する絶縁層の厚さをイオン発生電極
に被覆する絶縁層の厚さの１／１０以下にすることによ
り、誘導電極の絶縁層上で生ずる表面電位をイオン発生
電極の絶縁層上の表面電位の１／１０以下にすることが
出来、それによって、環境などの変動による絶縁層の表
面状態からの影響を、イオン発生電極上の厚い絶縁層表
面からの影響のみとし、イオン発生電界を安定させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る固体化イオン発生装置
を示す断面図。

【図２】本発明の他の実施例に係る固体化イオン発生装
置を示す断面図。

【図３】本発明の更に他の実施例に係るオゾン発生量を
減少させる固体化イオン発生装置を示す断面図。

【図４】本発明の更にまた他の実施例に係る、電極摩耗
を防止し、寿命を向上させた固体化イオン発生装置を示
す断面図。

【図５】従来の固体化イオン発生装置を示す断面図。

【符号の説明】

１０１…固体化イオン発生器１０２，２０２，３０１，４０１…セラミック基板１０３，２０３，３０２，４０２，４０６…イオン発生
電極１０５，２０５，３０３，４０４，５０４…誘導電極１０６…交流電源１０８…バイアス電源１０７…記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設け
られ、表面が絶縁層で被覆されたイオン発生電極と、前
記絶縁性基板上に前記イオン発生電極とほぼ同一レベル
で、前記イオン発生電極の両側に所定の間隔を隔てて設
けられた誘導電極と、前記イオン発生電極及び誘導電極
間に交番電圧を印加する手段と、前記イオン発生電極及
び誘導電極に対向して配置された対向電極に直流電圧を
印加する手段とを具備し、前記イオン発生電極及び誘導
電極間に交番電圧を印加し、前記対向電極に直流電圧を
印加することにより、気中放電によって前記イオン発生
電極で発生したイオンを前記対向電極に飛翔させること
を特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】前記イオン発生電極及び誘導電極間の前
記絶縁性基板上、及び前記誘導電膜の前記イオン発生電
極側の部分の上には、前記イオン発生電極及び誘導電極
間の距離以上の厚さの絶縁層が設けられ、前記イオン発
生電極上の絶縁層の厚さは、前記イオン発生電極及び誘
導電極間の距離以下である請求項１に記載のイオン発生
装置。
【請求項３】絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設け
られたイオン発生電極と、前記絶縁性基板及び前記イオ
ン発生電極を被覆する第１の絶縁層と、この第１の絶縁
層上に設けられ、前記第１の絶縁層の膜厚の１０分の１
以下の膜厚の第２の絶縁層で表面が被覆された誘導電極
と、前記イオン発生電極及び誘導電極間に交番電圧を印
加する手段と、前記イオン発生電極及び誘導電極に対向
して配置された対向電極に直流電圧を印加する手段とを
具備し、前記イオン発生電極及び誘導電極間に交番電圧
を印加し、前記対向電極に直流電圧を印加することによ
り、気中放電によって前記イオン発生電極で発生したイ
オンを前記対向電極に飛翔させることを特徴とするイオ
ン発生装置。