JP2000021550A - Discharge device and its manufacture - Google Patents

Discharge device and its manufacture

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JP2000021550A
JP2000021550A JP10184578A JP18457898A JP2000021550A JP 2000021550 A JP2000021550 A JP 2000021550A JP 10184578 A JP10184578 A JP 10184578A JP 18457898 A JP18457898 A JP 18457898A JP 2000021550 A JP2000021550 A JP 2000021550A
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JP
Japan
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discharge
electrode
opening
dielectric
forming
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Pending
Application number
JP10184578A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunemasa Mita
恒正 三田
Yasuo Takayama
康夫 高山
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge device that accelerates the decomposition of gas by concentrating energy while securing a desired charge quantity and restrains the production of the gas generated in conjunction with discharge. SOLUTION: This device is composed by providing a plate-like board 11 formed from a dielectric, linear excitation electrodes 40 juxtaposed on the surface of the board 11, and discharge electrodes 50 having discharge opening parts 70 which are arranged corresponding to the excitation electrodes 40 through a dielectric 20. In this case, for the discharge opening parts 70 of the discharge electrodes 50, a dimension h1 of each of the opening planes of their surfaces facing to the excitation electrodes 40 is set larger than a dimension h2 of the upper opening plane, so that the shape of the discharge surfaces of the discharge electrodes 50 is so formed that their upper parts are shaped into a projecting form. The electric lines of force of the discharge opening parts 70 having such a shape are concentrated short in discharging so that electric field intensity is increased and the decomposition of a discharge gas by energy enhancement is accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、静電記録、電子
写真法等を用いた画像形成装置において、帯電、除電等
の放電を行う放電装置に関し、特に放電時に生成するオ
ゾンを低濃度に抑えるために、電界強度を強くし、オゾ
ン分解を促進させた固体の放電装置およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge device for performing discharge such as charging and discharging in an image forming apparatus using electrostatic recording, electrophotography, and the like, and in particular, suppresses ozone generated during discharge to a low concentration. Therefore, the present invention relates to a solid-state discharge device in which the electric field strength is increased and ozonolysis is promoted, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種画像形成装置では、例
えば、感光体等の像担持体を帯電させて画像形成を行う
にあたり、様々な放電装置が用いられている。例えば、
像担持体を帯電させる装置として、 (1)コロトロンチャージャーやスコロトロンチャージ
ャーを用いて、コロナ放電により感光体を帯電させる。 (2)アルミナ基板上の表面に配設した線状励起電極
と、誘電体を介して対向させて埋設する面状放電電極と
の沿面放電素子により沿面コロナ放電を行い感光体を帯
電させる(特開昭54−53537号公報、特開昭59
−44797号公報参照)。等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of image forming apparatus, various discharge devices have been used for forming an image by charging an image carrier such as a photosensitive member. For example,
As a device for charging the image carrier, (1) a photoreceptor is charged by corona discharge using a corotron charger or a scorotron charger. (2) Creeping corona discharge is performed by a creeping corona discharge by a creeping discharge element of a linear excitation electrode disposed on the surface of an alumina substrate and a planar discharge electrode buried opposite to each other via a dielectric to charge the photosensitive member ( JP-A-54-53537, JP-A-59-53537
-44797). Etc.

【0003】ここで、上記(2)の放電装置を図11を
参照して説明する。基板11上の線状の励起電極4(4
a,4b,4c,4d)は厚膜印刷による直接形成、あ
るいはスパッタリングなどの手法により導電層を形成し
た後、フォトリソエッチングによりパターン化して形成
する。励起電極4は電源5に連結されている。さらに誘
電体2を介して電源5に連結する放電電極3を励起電極
4と同様の手法により形成し、その上に保護膜6を形成
して沿面放電素子を形成している。ところで、このよう
に形成される放電装置や沿面コロナ放電素子において
は、放電により生成した窒素酸化物やオゾンが、人体や
環境に対して悪影響を及ぼすという問題の他に、画像形
成装置において、装置内に漂っているオゾンがトナーに
付着している外添剤を剥離させて、感光体上に絶縁膜を
形成し、画像に影響を及ぼすといった問題が発生した。
Here, the discharge device (2) will be described with reference to FIG. A linear excitation electrode 4 (4
a, 4b, 4c, and 4d) are formed by directly forming a thick film by printing, or forming a conductive layer by a method such as sputtering, and then patterning by photolithographic etching. The excitation electrode 4 is connected to a power supply 5. Further, a discharge electrode 3 connected to a power supply 5 via a dielectric 2 is formed by the same method as the excitation electrode 4, and a protective film 6 is formed thereon to form a surface discharge element. By the way, in a discharge device and a creeping corona discharge element formed in this way, in addition to the problem that nitrogen oxides and ozone generated by discharge have a bad effect on a human body and an environment, in an image forming apparatus, Ozone floating inside peels off the external additive adhering to the toner, forms an insulating film on the photoreceptor, and has a problem of affecting the image.

【0004】これらの問題を解決するために、従来では
オゾンフィルターを使って電子写真装置の内部の窒素酸
化物やオゾンを強制排出していた。しかし、完全には排
出しきれなかった。一方、窒素酸化物やオゾン濃度は、
放電部分にエネルギーを与えることにより、ガスの分解
が促進されることから、外部から熱を加えて放電時に発
生するこれらのガスを分解させるという加熱手法が提案
されている(特開昭60−79637号公報参照)。
To solve these problems, conventionally, an ozone filter was used to forcibly discharge nitrogen oxides and ozone inside an electrophotographic apparatus. However, it was not completely discharged. On the other hand, the concentration of nitrogen oxides and ozone
Since the decomposition of gas is promoted by applying energy to the discharge portion, a heating method has been proposed in which heat is applied from the outside to decompose these gases generated at the time of discharge (JP-A-60-79637). Reference).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置における放電装置では、帯電効率等を向上
させるために放電装置を像担持体に近接して配置させて
いる。このため、加熱手法では放電装置に加えた熱のた
めに感光体温度が上昇し、感光体の劣化を招くという不
具合が発生していた。そこで、本発明の放電装置および
その製造方法は、これら不具合を解消し、所望の帯電量
を確保しつつエネルギーを集中させてガスの分解を促進
させ、放電に伴い生成されるガスの発生を押さえること
を課題とするものである。
However, in the discharge device of the conventional image forming apparatus, the discharge device is arranged close to the image carrier in order to improve charging efficiency and the like. For this reason, in the heating method, there has been a problem that the temperature of the photoconductor rises due to heat applied to the discharge device, which causes deterioration of the photoconductor. Therefore, the discharge device and the method of manufacturing the same according to the present invention solve these problems, concentrate energy while maintaining a desired charge amount, promote gas decomposition, and suppress generation of gas generated by discharge. That is the task.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の放電装置は、誘
電体で形成された基板(11)上に設けられた励起電極
(40)と、誘電体を介して励起電極(40)に対向し
て配設される放電開口(70)を有する放電電極(5
0)を備え、放電電極(50)の放電開口(70)を励
起電極(40)に対向する開口底面(71)が開口上面
に対して大きい形状とする構成を具備する。本発明に係
る放電装置では、励起電極と放電電極に放電電圧を印加
して放電開口部から放電を発生させる際、放電開口部が
励起電極に対向する開口底面が開口上面に対して大きい
形状であって、放電面が基板に対して鋭角となって電気
力線の長さを短くすることができるので、放電面の電界
強度が強くエネルギーが集中し、放電と共に発生するオ
ゾンに代表される放電ガスの分解が促進される。
According to the present invention, there is provided a discharge apparatus which has an excitation electrode (40) provided on a substrate (11) formed of a dielectric, and which faces the excitation electrode (40) via the dielectric. Discharge electrode (5) having a discharge opening (70)
0), and the discharge opening (70) of the discharge electrode (50) has a configuration in which the opening bottom surface (71) facing the excitation electrode (40) is larger than the opening upper surface. In the discharge device according to the present invention, when a discharge voltage is applied to the excitation electrode and the discharge electrode to generate a discharge from the discharge opening, the bottom of the opening facing the excitation electrode has a shape larger than the upper surface of the opening. Since the discharge surface is at an acute angle to the substrate and the length of the line of electric force can be shortened, the electric field intensity on the discharge surface is strong, energy is concentrated, and the discharge represented by ozone generated together with the discharge Gas decomposition is promoted.

【0007】本発明の放電装置のリフトオフ厚膜印刷に
よる製造方法は、励起電極(40)を形成する基板(1
1)上に誘電体(20)を介してレジスト層(80)を
形成するレジスト層形成工程と、放電開口のパターンP
を介して、励起電極(40)に対向する底面の面積が上
面の面積に対して大きい台形状の硬化レジスト(81)
を形成するよう、露光条件を調整する、例えば露光条件
を過露光としてレジスト層を露光する露光工程と、露光
により硬化した硬化レジスト(81)を現像する現像工
程と、放電電極層(55)を形成する放電電極層形成工
程と、硬化レジスト(81)上の電極材料を削除するラ
ッピング工程と、硬化レジスト(81)を燃焼させて放
電電極層(55)に開口(70)を形成する放電開口形
成工程を備えている。また、露光条件の調整に替えて現
像工程で現像条件を調整することによっても同様な硬化
レジストの形成を達成する。また、フォトリソエッチン
グ法により放電電極の放電開口を形成する場合はエッチ
ング率の異なる電極材料の選択により本発明の放電開口
を形成する。
In the method of manufacturing a discharge device by lift-off thick film printing according to the present invention, the substrate (1) on which the excitation electrode (40) is formed is formed.
1) A resist layer forming step of forming a resist layer (80) on a dielectric (20) via a dielectric (20);
A trapezoidal cured resist (81) in which the area of the bottom face facing the excitation electrode (40) is larger than the area of the top face via
The exposure step is to adjust the exposure conditions so as to form, for example, an exposure step of exposing the resist layer with the exposure conditions being overexposure, a development step of developing a cured resist (81) cured by exposure, and a discharge electrode layer (55). A step of forming a discharge electrode layer to be formed, a lapping step of removing an electrode material on the cured resist (81), and a discharge opening for burning the cured resist (81) to form an opening (70) in the discharge electrode layer (55). Forming step. Similar formation of a cured resist can also be achieved by adjusting the developing conditions in the developing step instead of adjusting the exposure conditions. When the discharge openings of the discharge electrodes are formed by photolithography, the discharge openings of the present invention are formed by selecting electrode materials having different etching rates.

【0008】これらの放電装置の製造方法によれば、リ
フトオフ厚膜印刷による放電電極の製造方法の露光条件
を過露光調整する、または現像条件を現像不足とする、
あるいはフォトリソエッチング法の場合はエッチング率
の高い電極材料を開口底面層に配設することにより、励
起電極に対向する面の開口面に対して上面の開口面が小
さくなる放電開口部が形成される。この形状の放電開口
は放電面が基板に対して鋭角となって電気力線の長さを
短くすることができるので、放電面の電界強度が強くエ
ネルギーが集中し、放電と共に発生するオゾンに代表さ
れる放電ガスの分解の促進が達成される放電装置が製造
できる。
According to these discharge device manufacturing methods, the exposure conditions in the discharge electrode manufacturing method by lift-off thick film printing are adjusted to overexposure or the developing conditions are set to insufficient development.
Alternatively, in the case of the photolithographic etching method, by disposing an electrode material having a high etching rate in the opening bottom layer, a discharge opening is formed in which the upper opening surface is smaller than the opening surface facing the excitation electrode. . Since the discharge opening of this shape makes the discharge surface an acute angle to the substrate and shortens the length of the line of electric force, the electric field intensity on the discharge surface is strong, energy is concentrated, and typical ozone is generated with discharge. A discharge device can be manufactured in which accelerated decomposition of the discharge gas is achieved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】実施の形態1 図1から図5を参照して本発明の実施の形態1を説明す
る。図1は放電装置の平面図、図2は図1線A−Aの断
面を示す放電装置の放電開口部の断面図、図3は放電開
口形成工程説明図、図4はレジスト形成工程の部分拡大
図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the discharge device, FIG. 2 is a cross-sectional view of a discharge opening of the discharge device showing a cross section taken along line AA of FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory view of a discharge opening forming process, and FIG. It is an enlarged view.

【0010】放電装置10は、セラミック、あるいあは
アルミナよりなる基板11上の中央部分に、厚膜印刷法
により形成したAuからなる線状の励起電極40と、基
板11および励起電極40上に形成した誘電層20と、
誘電層20上に配設され、励起電極40と対応する位置
に開口70を有する放電電極50を有している。誘電層
20は基板11が有する誘電率に比べて低い誘電率の誘
電材料を用いて形成される。放電電極50は、Niある
いはLaB6膜をリフトオフ厚膜印刷法により積層して
形成される。そして、放電電極50には励起電極40に
対応する位置に開口70が形成されている。
The discharge device 10 includes a linear excitation electrode 40 made of Au formed by a thick film printing method on a central portion on a substrate 11 made of ceramic or alumina, and a discharge electrode 10 formed on the substrate 11 and the excitation electrode 40. A formed dielectric layer 20,
Discharge electrode 50 is provided on dielectric layer 20 and has opening 70 at a position corresponding to excitation electrode 40. The dielectric layer 20 is formed using a dielectric material having a dielectric constant lower than that of the substrate 11. The discharge electrode 50 is formed by stacking Ni or LaB 6 films by a lift-off thick film printing method. An opening 70 is formed in the discharge electrode 50 at a position corresponding to the excitation electrode 40.

【0011】ここでリフトオフ厚膜印刷法で開口部70
を有する放電電極50を形成する方法を、図3および図
4を用いて説明する。 (1) 励起電極40を形成した基板11上に誘電層2
0を形成し、この上にレジストを塗布してレジスト層8
0を形成する。……レジスト層形成工程(図3(a)参
照) (2) 放電開口部に相当するパターンPが描かれたマ
スク83を使用して、紫外線Sを照射してレジスト層8
0を露光し、励起電極40上に硬化したレジスト81を
形成する。……露光工程(図3(b)参照) この図が示すように、レジスト80がネガタイプの場合
は、マスク83を通過した紫外線Sが照射された部分の
樹脂が硬化されて、硬化レジスト81となる。このと
き、露光条件を調整して、硬化レジスト81の形状を制
御させている。例えば、露光光量を通常の光量の1割か
ら2割多くした過露光とする。あるいは露光時間を通常
の2倍として過露光とする。露光条件を過露光とした場
合の硬化レジスト81の形成を説明する。過露光された
レジスト層80は、基板からの紫外線の反射により基板
11側のレジストの硬化が進み、図3(c)、図4に示す
ように、硬化レジスト81の断面形状において、基板1
1側底辺の寸法h1が対応する上辺の寸法h2に対して、 底辺の寸法h1>上辺の寸法h2 の関係となる、なだらかな山型に形成される。 (3) レジスト層80を現像することにより、露光工
程で形成された硬化レジスト81が誘電層20上に残
る。……現像工程(図3(c)参照)
Here, the opening 70 is formed by a lift-off thick film printing method.
A method for forming the discharge electrode 50 having the following will be described with reference to FIGS. (1) The dielectric layer 2 is formed on the substrate 11 on which the excitation electrode 40 is formed.
0, and a resist is applied thereon to form a resist layer 8
0 is formed. ... Resist layer forming step (see FIG. 3A) (2) Using a mask 83 on which a pattern P corresponding to a discharge opening is drawn, the resist layer 8 is irradiated with ultraviolet rays S.
By exposing 0, a hardened resist 81 is formed on the excitation electrode 40. Exposure step (see FIG. 3 (b)) As shown in this figure, when the resist 80 is of a negative type, the portion of the resin irradiated with the ultraviolet rays S that has passed through the mask 83 is cured, and the cured resist 81 Become. At this time, the shape of the cured resist 81 is controlled by adjusting the exposure conditions. For example, overexposure is performed by increasing the exposure light amount by 10% to 20% of the normal light amount. Alternatively, overexposure is performed by setting the exposure time to twice the normal time. The formation of the cured resist 81 when the exposure condition is overexposure will be described. In the overexposed resist layer 80, the curing of the resist on the substrate 11 side proceeds due to the reflection of the ultraviolet rays from the substrate, and as shown in FIGS.
Dimensions h 1 of 1 side bottom is against the upper side of the dimension h 2 corresponding, the dimensions h 1> upper side of the dimension h 2 relationship of the base, is formed into gentle mountain shape. (3) By developing the resist layer 80, the cured resist 81 formed in the exposure step remains on the dielectric layer 20. ...... Developing process (see FIG. 3 (c))

【0012】(4) 次に、誘電層20、硬化レジスト
81を被覆して放電電極の材料55を厚膜印刷法で積層
した後、乾燥させる。……放電電極層形成工程(図3
(d)参照) (5) 山型のレジスト81の上面を覆っている放電電
極材料55を削り取る。……ラッピング工程(図3(e)
参照) この工程は、山型の硬化レジスト81上に放電電極材料
55を印刷した状態で次工程で焼成した場合、放電電極
材料55の厚さ寸法を変化させた膜が出来るが、放電穴
は形成されない。そこで、この工程では次工程で硬化レ
ジストが焼成されたとき穴が形成できるよう、山型レジ
スト81上に形成されている放電電極材料55を取り除
く。 (6) 最後に、硬化レジスト81を完全に燃焼させ、
放電電極55に山型レジスト形状の放電開口70を形成
する。……放電穴形成工程(図3(f)参照) そして、図示していないが、放電電極50の上面には保
護層を放電電極の開口部70の放電電極の一部が露出す
るような開口を設けて形成する。
(4) Next, the dielectric layer 20 and the cured resist 81 are coated and a discharge electrode material 55 is laminated by a thick film printing method, and then dried. …… Discharge electrode layer forming step (FIG. 3)
(5) The discharge electrode material 55 covering the upper surface of the mountain-shaped resist 81 is scraped off. ...... Wrapping process (Fig. 3 (e)
In this step, when the discharge electrode material 55 is printed on the mountain-shaped cured resist 81 and baked in the next step, a film in which the thickness dimension of the discharge electrode material 55 is changed is formed. Not formed. Therefore, in this step, the discharge electrode material 55 formed on the mountain-shaped resist 81 is removed so that holes can be formed when the cured resist is baked in the next step. (6) Finally, the cured resist 81 is completely burned,
A discharge opening 70 having a mountain-shaped resist shape is formed in the discharge electrode 55. ... Discharge hole forming step (see FIG. 3 (f)) Then, although not shown, a protective layer is formed on the upper surface of the discharge electrode 50 such that a part of the discharge electrode in the opening 70 of the discharge electrode is exposed. Is formed.

【0013】このようにして形成される放電電極50
は、励起電極40に対応する位置に、基板側の底辺の寸
法h1に対して上辺の寸法h2が小さい、断面台形の形状
を有する放電開口部70が形成される。その結果、放電
電極50の放電開口部70は電極表面方向に上辺が張り
出した、励起電極40に対応する開口面(開口底面7
1)から電極表面の開口上面に向かって開口が連続して
小さくなる逆テーパ状断面となる。
The discharge electrode 50 thus formed is
At positions corresponding to the excitation electrode 40, a small upper dimension h 2 with respect to the dimensions h 1 of the base of the substrate side, a discharge opening 70 having a cross-sectional trapezoidal shape is formed. As a result, the discharge opening 70 of the discharge electrode 50 has an upper surface projecting toward the electrode surface, and has an opening surface corresponding to the excitation electrode 40 (opening bottom surface 7).
From 1), an inversely tapered cross-section is obtained in which the opening becomes smaller continuously toward the upper surface of the opening on the electrode surface.

【0014】上記実施例では、硬化レジスト81の形状
を露光条件により制御させているが、この他、現像工程
における現像条件によって、硬化レジスト81の形状を
制御させることもできる。現像工程による調整として
は、現像時間を短くして、現像不足とすることにより、
硬化レジスト81の形状を制御する。
In the above embodiment, the shape of the cured resist 81 is controlled by the exposure condition. However, the shape of the cured resist 81 may be controlled by the developing condition in the developing step. As adjustments in the development process, by shortening the development time and making the development insufficient,
The shape of the cured resist 81 is controlled.

【0015】このように形成する放電装置10は、励起
電極40、放電電極50を高圧電源60に接続してい
る。放電装置10は画像形成装置において放電電極50
の放電開口部70を被帯電体である像担持体に対向させ
て配置するものである。そして、励起電極40、放電電
極50間に電圧を印加して、コロナ放電による放電イオ
ンを放電電極50の放電開口70から被帯電体である像
担持体方向に発生させる。このとき、コロナ放電に伴い
空気のイオン化段階で生じる酸素原子が酸素分子と反応
してオゾンが発生する。この発生したオゾンは前述のよ
うに放電部分のエネルギーを高めることにより分解が促
進されるものである。
In the discharge device 10 thus formed, the excitation electrode 40 and the discharge electrode 50 are connected to a high voltage power supply 60. The discharge device 10 is a discharge electrode 50 in the image forming apparatus.
Is disposed so as to face the image carrier which is the member to be charged. Then, a voltage is applied between the excitation electrode 40 and the discharge electrode 50 to generate discharge ions by corona discharge from the discharge opening 70 of the discharge electrode 50 toward the image carrier as a member to be charged. At this time, oxygen atoms generated in the ionization stage of air due to corona discharge react with oxygen molecules to generate ozone. The generated ozone is promoted to be decomposed by increasing the energy of the discharge portion as described above.

【0016】そこで、放電電極50の放電開口部70が
電極表面方向に上辺が張り出した形状をなす本発明の放
電装置における放電部分のエネルギーの状態を説明す
る。先ず、本発明の放電装置と従来の放電装置における
放電開口の形状の違いによる電気力線、および電界形成
状態を図8を用いて説明する。図8は基板11上に配設
する放電電極の放電面の形状を替えた場合の電気力線を
示している。(A)に示す放電電極50は本発明に係る
放電電極を示し、基板11と電極50の放電面501と
の間に形成される角度θが鋭角となっている。この形状
の放電電極50の電気力線は、破線で示すように、基板
11に対して湾曲し電気力線の長さはL1となる。
(B)に示す放電電極50Bは従来の放電装置の放電電
極を示し、放電面501Bが基板に対して垂直(θ=9
0°)となっている。この形状の放電電極50Bの電気
力線は、破線で示すように基板11に対して大きな湾曲
線となり、電気力線の長さはL1より長いL2、電気力線
1<電気力線L2となる。(C)に示す放電電極50C
は従来の放電装置の放電電極を示し、放電面501Cが
なだらかな湾曲面をなし、放電面501Cと基板11に
よって形成される角度θが鈍角となっている。この形状
の放電電極50Cの電気力線は、破線で示すように基板
11に対して曲率半径が大きい湾曲した線となり、電気
力線の長さはL3となる。この電気力線の長さL3は長さ
2より長い。すなわち、電気力線の長さの関係は電気
力線L1<電気力線L2<電気力線L3となる。
A description will now be given of the state of the energy of the discharge portion in the discharge device of the present invention in which the discharge opening 70 of the discharge electrode 50 has a shape in which the upper side protrudes toward the electrode surface. First, the state of electric field lines and electric field formation due to the difference in the shape of the discharge opening between the discharge device of the present invention and the conventional discharge device will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows lines of electric force when the shape of the discharge surface of the discharge electrode disposed on the substrate 11 is changed. The discharge electrode 50 shown in (A) is the discharge electrode according to the present invention, and the angle θ formed between the substrate 11 and the discharge surface 501 of the electrode 50 is an acute angle. Electric lines of force of the discharge electrodes 50 of this shape, as shown by the broken line, the curved length of the electric line of force to the substrate 11 is L 1.
The discharge electrode 50B shown in (B) is a discharge electrode of a conventional discharge device, and the discharge surface 501B is perpendicular to the substrate (θ = 9).
0 °). Electric lines of force of the discharge electrode 50B of this shape becomes a greater curvature line with respect to the substrate 11 as shown by the broken line, the length of the lines of electric force longer L 2 than L 1, the electric power lines L 1 <electric lines of force L 2 become. Discharge electrode 50C shown in (C)
Indicates a discharge electrode of a conventional discharge device, in which a discharge surface 501C forms a gentle curved surface, and an angle θ formed by the discharge surface 501C and the substrate 11 is an obtuse angle. Electric lines of force of the discharge electrode 50C of this shape becomes a line curved radius of curvature larger than the substrate 11 as shown by the broken line, the length of the electric lines of force becomes L 3. The length L 3 of the electric flux line is longer than the length L 2. That is, the relationship of the lengths of the electric lines of force is such that the lines of electric force L 1 <the lines of electric force L 2 <the lines of electric force L 3 .

【0017】次に、電気力線と電界形成状態との関係を
説明する。本発明の放電開口と従来の放電装置の放電開
口の上面は、図5に示すように、平面的に同じ形状の放
電開口部70となっているが、本発明に係わる放電装置
10の放電電極50の放電開口部70が台形状の断面と
なっているので、その開口底面71の形状は破線で示す
ように開口上面に対して大きくなっており、電極50の
放電面は、放電方向上部が張り出した逆テーパ形状とな
っている。そこで、図9は本発明による放電面が基板に
対して逆テーパ形状の放電電極50を有する放電装置の
基板層からの高さ毎の電界形成状態を示し、図10は従
来の放電面が基板に対して垂直な放電電極50Bを有す
る放電装置の基板層からの高さ毎の電界形成状態を示し
ている。
Next, the relationship between the lines of electric force and the state of formation of the electric field will be described. The upper surface of the discharge opening of the present invention and the upper surface of the discharge opening of the conventional discharge device have a discharge opening 70 having the same shape in plan view as shown in FIG. 5, but the discharge electrode of the discharge device 10 according to the present invention. Since the discharge opening 70 has a trapezoidal cross section, the shape of the bottom surface 71 of the opening is larger than the upper surface of the opening as shown by a broken line. It has a protruding reverse taper shape. Therefore, FIG. 9 shows a state in which an electric field is formed at each height from the substrate layer of a discharge device having a discharge electrode 50 having a reverse tapered shape with respect to a substrate according to the present invention, and FIG. 5 shows a state in which an electric field is formed at each height from a substrate layer of a discharge device having a discharge electrode 50B perpendicular to FIG.

【0018】この実験によると、従来の放電電極50B
が高さH1において106V/μmに対して、本発明の
放電電極50の基板層からの高さH1においては137
V/μmの電界強度となっている。同様に高さH2にお
いては、従来の放電開口部に形成される電界強度は70
V/μm、本発明の電界強度は92V/μm、高さH3
においては、従来の放電開口部に形成される電界強度は
54V/μm、本発明の電界強度は73V/μm、高さ
4においては、従来の放電開口部に形成される電界強
度は42V/μm、本発明の電界強度は56V/μmと
なっている。
According to this experiment, the conventional discharge electrode 50B
Against 106V / [mu] m in height H 1, the height H 1 from the substrate layer of the discharge electrodes 50 of the present invention 137
The electric field intensity is V / μm. Similarly, at the height H 2 , the electric field intensity formed in the conventional discharge opening is 70
V / μm, the electric field strength of the present invention is 92 V / μm, and the height H 3
, The electric field intensity formed in the conventional discharge opening is 54 V / μm, the electric field intensity of the present invention is 73 V / μm, and the electric field intensity formed in the conventional discharge opening is 42 V / μm at the height H 4 . μm, and the electric field strength of the present invention is 56 V / μm.

【0019】この放電開口形状による電界強度が示すよ
うに、従来の放電装置における電気力線が長い放電電極
に形成される電界強度に比較して、本発明の放電電極が
形成する電界強度は約3割強くなっており、電気力線が
集中している状態がわかる。このように、本発明による
放電電極50の放電開口部70は、放電時、電界強度が
強くエネルギーが集中する。その結果、エネルギーが上
昇するので放電ガスの分解が促進される。また、本発明
によれば、印加放電圧に対して電界強度が強いので、放
電電圧を低く抑えられ、低い放電電圧により効果的な放
電を実行することが出来る。通常、オゾンガス等は気中
放電により発生するが、放電電圧を低下させることによ
りオゾンガスの発生量は減少する。このように、この放
電装置10は、放電電圧の低下によるオゾンガスの発生
量の減少が達成できると共に、発生したオゾンは効率良
く分解され、放電部分でのオゾン濃度を低下させること
ができる。そこで、この放電装置10による放電時のオ
ゾン濃度を測定したところ、オゾン濃度が従来の装置に
よる放電時のオゾン濃度に比較し、2/3から1/2に
低減していた。
As shown by the electric field strength due to the shape of the discharge opening, the electric field strength formed by the discharge electrode of the present invention is approximately equal to the electric field strength formed by the discharge electrode having a long line of electric force in the conventional discharge device. It is 30% stronger, indicating that the lines of electric force are concentrated. As described above, the electric field intensity is strong in the discharge opening 70 of the discharge electrode 50 according to the present invention during discharge, and energy is concentrated. As a result, the energy is increased and the decomposition of the discharge gas is promoted. Further, according to the present invention, since the electric field intensity is strong with respect to the applied discharge voltage, the discharge voltage can be suppressed low, and effective discharge can be performed with a low discharge voltage. Normally, ozone gas and the like are generated by air discharge, but the amount of ozone gas generated decreases by lowering the discharge voltage. In this way, the discharge device 10 can achieve a reduction in the amount of ozone gas generated due to a decrease in the discharge voltage, and can efficiently decompose the generated ozone and reduce the ozone concentration in the discharge portion. Then, when the ozone concentration at the time of discharge by this discharge device 10 was measured, the ozone concentration was reduced from / to 、 2 as compared with the ozone concentration at the time of discharge by the conventional device.

【0020】以上のように、この実施の形態に示す放電
装置10は放電開始電圧を低く揃えることにより放電領
域を広げることが出来ると共に、電界強度が高まり、効
率良い放電により所望の帯電量を確保しつつ、オゾンガ
スの発生の低減、および発生したオゾンの分解の促進が
達成でき、オゾン濃度を低減させることが可能となっ
た。
As described above, in the discharge device 10 according to this embodiment, the discharge region can be expanded by making the discharge start voltage low, the electric field intensity is increased, and a desired charge amount is secured by efficient discharge. While reducing the generation of ozone gas and promoting the decomposition of the generated ozone, the ozone concentration can be reduced.

【0021】実施の形態例2(図6,7参照) この実施の形態における放電装置は、基板11上にスパ
ックリングなどの手法により導電膜を形成する。そし
て、導電性膜をフォトリソエッチングによりパターン化
して、複数本の励起電極400を形成している。導電膜
の導電材料としては、クロム、銅、タングステン、アル
ミニウム、白金、チタン、Au等がある。
Embodiment 2 (see FIGS. 6 and 7) In the discharge device of this embodiment, a conductive film is formed on a substrate 11 by a technique such as spargling. Then, the conductive film is patterned by photolithographic etching to form a plurality of excitation electrodes 400. Examples of the conductive material of the conductive film include chromium, copper, tungsten, aluminum, platinum, titanium, and Au.

【0022】次に、励起電極400上に誘電層20を介
して放電電極500を形成する。この実施の形態では、
放電電極500は、エッチング法により形成している。
放電電極形成において、先ず、誘電層20上に複数種類
の放電電極材料を積層する。積層する電極材料はエッチ
ング率の異なる材料を用い、エッチング工程において、
エッチング率の差により放電開口部の形状を励起電極に
対向する放電電極層の開口面積を大きく、他の放電電極
層の開口面積を小さく形成するものである。そこで、誘
電層20上に積層する下層を形成する材料は、上層に積
層する材料に比べてエッチング率の高い材料を用いて、
開口底面を大きく、開口上面を小さくした形状の開口を
形成している。図面に示す実施例では、2種類の材料を
用いた場合を説明している。誘電層20上に積層する第
1の層51と、第1の層51の上に積層する第2の層5
3を形成し、第1の層51を形成する電極材料は、第2
の層53を形成する電極材料に比較してエッチング率が
高い材料としている。
Next, a discharge electrode 500 is formed on the excitation electrode 400 via the dielectric layer 20. In this embodiment,
The discharge electrode 500 is formed by an etching method.
In forming the discharge electrode, first, a plurality of types of discharge electrode materials are stacked on the dielectric layer 20. The electrode materials to be laminated use materials having different etching rates, and in the etching process,
The shape of the discharge opening is formed such that the opening area of the discharge electrode layer facing the excitation electrode is large and the opening area of the other discharge electrode layers is small due to the difference in etching rate. Therefore, the material for forming the lower layer laminated on the dielectric layer 20 is a material having a higher etching rate than the material laminated for the upper layer,
An opening having a shape in which the bottom surface of the opening is large and the top surface of the opening is small is formed. In the embodiment shown in the drawings, the case where two types of materials are used is described. A first layer 51 laminated on the dielectric layer 20 and a second layer 5 laminated on the first layer 51;
3 and the electrode material forming the first layer 51 is the second electrode material.
The material has a higher etching rate than the electrode material forming the layer 53 of FIG.

【0023】第2の層53の上に、放電開口部に相当す
るフォトマスクを用いてレジストパターン85を形成す
る。次に、このレジストパターン85をマスクとしてエ
ッチングを行う。この際に、第1の層51を形成する材
料は第2の層53に比べてエッチング率が高いため、第
2の層のエッチング速度に比較して速くエッチングが進
む。これにより、レジストパターン85に沿って第2の
層53のエッチングが完了する頃には、第1の層51の
材料はオーバーエッチングとなり、図7に示すように、
第1の層51は上面寸法が基板側の底面寸法に比較して
小さくなるテーパ形状となる。それに対して第2の層5
3はレジストパターン85に沿ってエッチングされる。
その結果、レジストパターン85に対応して形成される
第2の層53は、第1の層51に対して張り出した形状
となり、励起電極400に対向する開口寸法H30に対
して第2の層53の開口寸法H40を小さくした放電開
口部700が形成される。
A resist pattern 85 is formed on the second layer 53 using a photomask corresponding to the discharge opening. Next, etching is performed using the resist pattern 85 as a mask. At this time, since the material forming the first layer 51 has a higher etching rate than the second layer 53, the etching proceeds faster than the etching rate of the second layer. Thus, by the time the etching of the second layer 53 is completed along the resist pattern 85, the material of the first layer 51 is over-etched, and as shown in FIG.
The first layer 51 has a tapered shape whose top surface dimension is smaller than the bottom dimension on the substrate side. On the other hand, the second layer 5
3 is etched along the resist pattern 85.
As a result, the second layer 53 formed corresponding to the resist pattern 85 has a shape protruding with respect to the first layer 51, and the second layer 53 with respect to the opening dimension H 30 facing the excitation electrode 400. A discharge opening 700 having a reduced opening dimension H40 is formed.

【0024】この実施の形態による放電装置も、上部が
張り出した形状の放電開口部700を備える放電電極5
00を有し、強度が強く集中して放電ガスの分解が促進
される。また、この放電装置の製造方法は、エッチング
率の相違する材料の選択により通常のエッチング工程を
実施することで、電極の電極開口の開口底面が開口上面
に対して大きく、上部が張り出した形状の放電開口部7
00を形成することができる。
The discharge device according to the present embodiment also has a discharge electrode 5 having a discharge opening 700 with a protruding upper part.
00, and the concentration is strong and the decomposition of the discharge gas is promoted. In addition, in the method of manufacturing this discharge device, by performing a normal etching process by selecting a material having a different etching rate, the bottom surface of the electrode opening of the electrode is larger than the upper surface of the opening, and the shape of the upper portion protrudes. Discharge opening 7
00 can be formed.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電装置
は、放電開口の形状を励起電極に対向する底面の開口面
を開口上面に対して大きい形状として、放電時の電界強
度を強くしてエネルギーを集中させることができ、所望
の帯電量を確保しつつオゾンの発生の減少、オゾン分解
の促進を図ることができる。本発明の放電装置の製造方
法は、従来の製造工程の工程数の増加、または工程の変
更をすることなく、露光条件、あるいは現像条件の調
整、または電極材料の調整により、電界強度が強く、オ
ゾン分解が促進される放電電極を形成することができ
る。
As described above, in the discharge device of the present invention, the shape of the discharge opening is made larger at the bottom surface facing the excitation electrode than at the upper surface of the opening to increase the electric field strength at the time of discharge. Energy can be concentrated to reduce the generation of ozone and promote the decomposition of ozone while securing a desired charge amount. The manufacturing method of the discharge device of the present invention, the increase in the number of steps of the conventional manufacturing process, or without changing the process, exposure conditions, or adjustment of the development conditions, or by adjusting the electrode material, the electric field strength is strong, A discharge electrode that promotes ozonolysis can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 放電装置の平面図。FIG. 1 is a plan view of a discharge device.

【図2】 図1線A−Aの断面を示す放電装置の放電開
口部の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a discharge opening of the discharge device showing a cross section taken along line AA of FIG.

【図3】 放電装置の製造工程を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the discharge device.

【図4】 レジスト形成工程の部分拡大図。FIG. 4 is a partially enlarged view of a resist forming step.

【図5】 放電電極の拡大平面。FIG. 5 is an enlarged plane of a discharge electrode.

【図6】 実施の形態2における放電装置の製造工程の
説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the discharge device according to the second embodiment.

【図7】 実施の形態2における放電装置の断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of a discharge device in Embodiment 2.

【図8】 放電電極の形状別電気力線の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of electric lines of force according to shapes of discharge electrodes.

【図9】 本発明による放電開口部での電界形成状態の
説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a state of forming an electric field at a discharge opening according to the present invention.

【図10】 従来の放電電極の放電開口部での電界形成
状態の説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a state of forming an electric field at a discharge opening of a conventional discharge electrode.

【図11】 従来の放電装置の断面図。FIG. 11 is a sectional view of a conventional discharge device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 放電装置、 11 基板、 20 誘電体、 4
0,400 励起電極、 50,500 放電電極、
51 第1の層、 53 第2の層、 55電極材料、
60 高圧電源、 70,700 放電開口部、 7
1 開口底面、 80 レジスト、 81 紫外線で露
光された硬化レジスト、 83 フォトリソ用マスク、
P パターン、 S マスクを透り抜けた紫外線光。
Reference Signs List 10 discharge device, 11 substrate, 20 dielectric, 4
0,400 excitation electrode, 50,500 discharge electrode,
51 first layer, 53 second layer, 55 electrode material,
60 high voltage power supply, 70,700 discharge opening, 7
1 opening bottom, 80 resist, 81 cured resist exposed to ultraviolet rays, 83 photolithographic mask,
UV light passing through the P pattern and the S mask.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体で形成された基板と、基板上に設
けられた励起電極と、誘電体を介して前記励起電極に対
向して配設される放電開口を有する放電電極を備えた放
電装置において、 前記放電電極の放電開口は、前記励起電極に対向する底
面の開口面を開口上面に対して大きい形状としてなる放
電装置。
1. A discharge comprising: a substrate formed of a dielectric; an excitation electrode provided on the substrate; and a discharge electrode having a discharge opening disposed to face the excitation electrode via the dielectric. In the discharge device, a discharge opening of the discharge electrode has a shape in which an opening surface of a bottom surface facing the excitation electrode is larger than an upper surface of the opening.
【請求項2】 誘電体で形成された基板と、基板上に設
けられた励起電極と、誘電体を介して前記励起電極に対
向して配設される放電開口を有する放電電極を備えた放
電装置の製造方法において、 前記励起電極を形成した基板上に誘電体を介してレジス
ト層を形成するレジスト層形成工程と、前記放電開口の
パターンを介してレジスト層を露光する露光工程と、露
光により硬化した硬化レジストを現像する現像工程と、
前記誘電体および前記硬化レジスト上に電極材料からな
る電極層を形成する放電電極層形成工程と、前記硬化レ
ジスト上の電極材料を削除するラッピング工程と、前記
硬化レジストを燃焼させて放電電極層に開口を形成する
放電開口形成工程を備え、 前記露光工程は、励起電極に対向する底面の面積が上面
の面積に対して大きい形状の硬化レジストを形成するよ
う、露光条件を調整してなる放電装置の製造方法。
2. A discharge comprising: a substrate formed of a dielectric; an excitation electrode provided on the substrate; and a discharge electrode having a discharge opening disposed to face the excitation electrode via the dielectric. In the method for manufacturing a device, a resist layer forming step of forming a resist layer via a dielectric on the substrate on which the excitation electrode is formed, an exposing step of exposing the resist layer through the pattern of the discharge opening, A developing step of developing the cured resist,
A discharge electrode layer forming step of forming an electrode layer made of an electrode material on the dielectric and the cured resist, a lapping step of removing the electrode material on the cured resist, and burning the cured resist to form the discharge electrode layer A discharge opening forming step of forming an opening, wherein the exposing step adjusts exposure conditions so as to form a cured resist in which the area of the bottom surface facing the excitation electrode is larger than the area of the upper surface. Manufacturing method.
【請求項3】 誘電体で形成された基板と、基板上に設
けられた励起電極と、誘電体を介して前記励起電極に対
向して配設される放電開口を有する放電電極を備えた放
電装置の製造方法において、 前記励起電極を形成した基板上に誘電体を介してレジス
ト層を形成するレジスト層形成工程と、前記放電開口の
パターンを介してレジスト層を露光する露光工程と、露
光により硬化した硬化レジストを現像する現像工程と、
前記誘電体および前記硬化レジスト上に電極材料からな
る電極層を形成する放電電極層形成工程と、前記硬化レ
ジスト上の電極材料を削除するラッピング工程と、前記
硬化レジストを燃焼させて放電電極層に開口を形成する
放電開口形成工程を備え、 前記現像工程は、励起電極に対向する底面の面積が上面
の面積に対して大きい形状の硬化レジストを形成するよ
う、現像条件を調整してなる放電装置の製造方法。
3. A discharge comprising: a substrate formed of a dielectric; an excitation electrode provided on the substrate; and a discharge electrode having a discharge opening disposed opposite to the excitation electrode via the dielectric. In the method for manufacturing a device, a resist layer forming step of forming a resist layer via a dielectric on the substrate on which the excitation electrode is formed, an exposing step of exposing the resist layer through the pattern of the discharge opening, A developing step of developing the cured resist,
A discharge electrode layer forming step of forming an electrode layer made of an electrode material on the dielectric and the cured resist, a lapping step of removing the electrode material on the cured resist, and burning the cured resist to form the discharge electrode layer A discharge opening forming step of forming an opening, wherein the developing step is performed by adjusting developing conditions so as to form a cured resist in which the area of the bottom surface facing the excitation electrode is larger than the area of the upper surface. Manufacturing method.
【請求項4】 誘電体で形成された基板と、基板上に設
けられた励起電極と、誘電体を介して前記励起電極に対
向して配設される放電開口を有する放電電極を備えた放
電装置の製造方法において、 前記励起電極を形成した基板上に誘電体を介して第1の
放電電極層を形成する工程と、該第1の放電電極層上に
第1の放電電極の電極材料のエッチング率よりエッチン
グ率の低い電極材料からなる放電電極層を形成する工程
とからなる放電電極層形成工程と、前記放電開口のパタ
ーンを介して前記放電電極層をエッチングするエッチン
グ工程とを備え、 前記エッチング工程において励起電極に対向する前記第
1の放電電極層のエッチング速度を他の放電電極層のエ
ッチング速度に比較して速めることにより、励起電極に
対向する放電電極層の開口面積を大きく、他の放電電極
層の開口面積を小さく形成する放電装置の製造方法。
4. A discharge comprising: a substrate formed of a dielectric; an excitation electrode provided on the substrate; and a discharge electrode having a discharge opening disposed to face the excitation electrode via the dielectric. In the method for manufacturing a device, a step of forming a first discharge electrode layer via a dielectric on a substrate on which the excitation electrode is formed; and a step of forming an electrode material of the first discharge electrode on the first discharge electrode layer. Forming a discharge electrode layer made of an electrode material having an etching rate lower than an etching rate, and an etching step of etching the discharge electrode layer through the pattern of the discharge opening, In the etching step, the opening rate of the discharge electrode layer facing the excitation electrode is increased by increasing the etching rate of the first discharge electrode layer facing the excitation electrode in comparison with the etching rate of the other discharge electrode layers. Increasing the product, method of manufacturing the discharge device to reduce forming the opening area of the other discharge electrode layers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018163845A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 日本碍子株式会社 Charge-generating element and microparticle count detector

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