JP2000141739A - イオン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固体放電方式のイオン発生器においてイオンの
発生を効率的に行うため、イオン発生器基板の温度を５
０℃以上の一定温度に保持する際の基板の加熱、および
温度制御を簡便、かつ効率的に行うことを目的とする。 【解決手段】電流計１０により抵抗体層６に流れる電流
値の計測を行い、抵抗体層の抵抗値からその温度を検知
し、温度制御回路１１は遮断回路１２のＯＮ／ＯＦＦを
行い、抵抗体層６の温度が設定値を保つように制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御されたイオン
流により記録媒体上に静電潜像を形成し、静電記録を行
うイオンフロー方式のプリントヘッド、およびそのイオ
ン発生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の加熱手段を具備した固体放電方式
のイオン発生器としては、特開平5−278258号に記載の
ように、自己発熱制御特性を有する発熱抵抗体を被着
し、同発熱抵抗に一定電圧を印加することにより温度制
御を行うものがあるが、イオン発生器基板に対して加熱
手段、あるいは温度検出手段を別部材として接着等の手
段で装着する方式では、加熱手段とイオン発生器基板と
の接触部における熱抵抗が、加熱の際に効率向上の障害
になる上に、温度検知の上でも検知手段と放電部との間
に温度差が生じることから、正確な温度制御が困難にな
る問題を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】固体放電方式のイオン
発生器はイオン発生量に温度依存性を有することから、
イオン発生部の温度を任意の一定温度に制御する必要が
あるとともに、加熱に要する消費電力を低減する必要が
ある。その場合、イオン発生器基板に対して加熱手段、
あるいは温度計測手段が熱的に抵抗となる部材を介して
装着されていると加熱の際の熱効率向上、および正確な
温度計測の障害となる。

【０００４】本発明では加熱手段、および温度検知手段
をイオン発生基板に対して、熱的な抵抗物を介さず装着
することにより熱効率の向上、および正確な温度検知を
行うことで、イオン発生の効率向上を行うことを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では抵抗体、および上記抵抗体に電力を供給
するための電極を厚膜、もしくは薄膜の成膜プロセスに
より直接イオン発生器基板上に形成する。ここで厚膜プ
ロセスとはガラスと金属、もしくは金属酸化物からなる
電極、あるいは抵抗体材料を有機樹脂のバインダととも
に基板上に印刷した後焼成して成膜するプロセスであ
り、スパッタ，真空蒸着等により上記の電極材料等を直
接基板上に成膜を行う薄膜プロセスとともに、１μｍ以
下から２０μｍ程度までの基板加熱用の薄層の発熱抵抗
体を基板表面に直接形成可能なプロセス、あるいは抵抗
体をそのものを指す。この発熱抵抗体により、熱的抵抗
を介さずにイオン発生部に対して加熱、もしくは温度制
御を行う。また、厚膜抵抗体による加熱部を形成したイ
オン発生器においては、抵抗体の抵抗値の温度依存性を
用いて抵抗値の測定により加熱部の温度を検知し、イオ
ン発生器の温度制御を行う。

【０００６】即ち、固体放電方式のイオン発生器では、
その基板温度によりイオン発生量が変動する特徴を有し
ている。特に基板温度が３０℃以下の低温ではイオン発
生量が著しく低下することから、安定してイオンを発生
する５０℃以上の温度領域まで基板を加熱する必要があ
る。ただし、一旦安定してコロナ放電が継続する状態に
なると放電箇所自体が熱源となるため、一定の発熱量を
維持した場合に基板温度の上昇を招くこととなる。ま
た、上記方式のイオン発生器では、長時間イオン発生を
行った場合のイオン発生量が経時変化するため、何らか
の補償手段を必要とする。

【０００７】イオン発生量を変化させる場合、パラメー
タとして変更可能なものは印加電圧振幅，印加電圧周波
数、および基板温度であるが、電気的条件を変更すると
発生したイオンを記録媒体上に誘導するための電界条件
に影響を与えかねないことから、温度をパラメータとで
きることが望ましい。そのため基板温度を任意の温度に
設定して、その設定温度に対して一定温度になるような
制御の必要がある。

【０００８】イオン発生器の基板に形成した第１の裏面
導体層と第２の裏面導体層の間に電圧を印加し、抵抗体
層に対して通電し発熱させる。次に基板の温度を基板に
装着した温度センサの測定値、もしくは抵抗体層がガラ
ス−金属、あるいはガラス−金属酸化物からなる厚膜抵
抗体である場合には、同抵抗体層に流れる電流量を測定
することにより検知する。さらに上記印加電圧の印加時
間、あるいは印加電圧値の増減を行い、あらかじめ設定
した温度に対して、基板温度が一致するように制御を行
う。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４により、本発明
の第１の実施例について説明する。図１は本発明の第１
の実施例の断面を示したもので、絶縁体基板１上に第１
の表面電極２，誘電体層３，第２の表面電極４を順次形
成して放電部とし、さらに上記基板１の裏面に第１の裏
面電極５，ガラスを主成分とする基材中に酸化ルテニウ
ム（ＲｕＯ₂ ）粒子を分散させた系から構成される厚膜
抵抗体層６，第２の裏面電極７，裏面絶縁保護層８を順
次形成して基板加熱部とする。抵抗体層６の膜厚は２か
ら２０μｍで、別部材として基板に接着される発熱素子
と比較して熱容量が小さい上に、直接絶縁基板表面に形
成されることから熱抵抗も小さい特徴を有する。

【００１０】裏面電極５および７は、図１、および図２
に示すように、互いに重なり合わないように形成された
櫛歯状の電極である。第１、および第２の裏面電極に予
め設定した直流電源９から電圧を印加することにより、
発熱抵抗体を発熱させる。同時に電流計１０により抵抗
体層６に流れる電流値の計測を行う。

【００１１】厚膜抵抗体は図３に示すように温度の上昇
とともに抵抗値が低下する特性を有していることから、
抵抗値からその温度を検知することができる。検知した
温度から温度制御回路１１は遮断回路１２のＯＮ／ＯＦ
Ｆを行い、抵抗体層６の温度が設定値を保つように制御
を行う。

【００１２】基板温度が設定値に達した後、第１、およ
び第２の表面電極に、振幅が１ｋＶから２ｋＶ、周波数
１０ｋＨｚ以上の交流電圧Ｖａｃを印加する。Ｖａｃの
印加により表面電極２の近傍でコロナ放電が誘起され、
周囲の空気を電離してイオンを発生させる。

【００１３】イオンの発生量は図４に示すように基板温
度の影響を受け、特に３０℃以下の温度域では著しく小
さくなる。このため安定したイオンを得るには、基板温
度を６０℃以上になるよう制御する必要がある。本実施
例では、目標基板温度を４０℃から１００℃までの範囲
のうちの一定温度、標準的条件として６０±５℃に設定
し、抵抗体層６に対する電圧の印加／非印加の切り替え
により、基板温度が設定温度と一致するように温度制御
を行うこととした。また、裏面絶縁保護層８は、抵抗体
層６、および裏面電極７を被覆し、抵抗体層６に対する
印加電流が、イオン発生器の保持部材等に漏電すること
を防止する。

【００１４】次に図５、および図６により本発明の第２
の実施例について説明する。本実施例では、第１の実施
例ではガラス−酸化ルテニウム粒子からなる厚膜抵抗体
により構成されていた裏面抵抗体層６、および第１，第
２の裏面電極層５，７が、スパッタ，蒸着等の薄膜プロ
セスにより形成され、裏面抵抗体層６はＴａ,ＮiＣｒ，
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ，Ｃｒ−ＳｉＯ等の高抵抗材料により
構成される。

【００１５】また、図６(ａ)に示すように、絶縁基板表
面に温度測定センサ１３を装着し、イオン発生器が６０
±５℃となるよう制御を行う。温度センサとしては交流
高電圧が印加されている表面電極２の近傍に配置されて
いることから、電気的ノイズに対するシールドを施した
熱電対、もしくは抵抗温度計が配置される。

【００１６】本実施例によれば、熱容量の小さい薄膜抵
抗体により基板の加熱を行い、さらにイオン発生部近傍
の温度を検知して温度制御を行うことにより、効率的に
イオン発生器基板の加熱を行うことが可能となる。

【００１７】次に図６により、本発明の第３の実施例に
ついて説明する。本実施例では、イオン発生器基板は基
板固定部材１４上に固定されている。１４の上部表面に
は接地した導体層１５が形成されており、上記第１の実
施例における第２の裏面電極を設ける替りに、１５に抵
抗体層６を接触させる。基板１を加熱する際には第１の
裏面電極５に直流電圧を印加し、５から６を通して１４
に通電することにより抵抗体層６を発熱させる。基板固
定部材１３は、耐熱性と保温性を備えたフェノール樹脂
で構成される。本実施例によれば、第１の実施例におけ
る裏面電極７を必要としないことから、イオン発生器基
板の製造プロセスを簡略化できる効果を有する。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固体放
電方式のイオン発生器において効率的、かつ安定的にイ
オンを発生させるためには、その基板温度を５０℃以上
の温度領域で、一定温度に保持する必要がある。本発明
によれば、薄膜、あるいは厚膜プロセスにより発熱抵抗
体膜をイオン発生器基板に直接形成することにより、途
中に熱的抵抗を介さずにイオン発生器を加熱することが
できるため、効率的な加熱が可能となる。

【００１９】また、発熱抵抗体をガラス−導体粒子から
なる厚膜抵抗体で構成し、その抵抗値を測定することに
より基板温度を検知することが可能となるため、温度制
御のための温度センサを別途付加する必要がなく、イオ
ン発生器の構成を簡素化できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるイオン発生器の断
面図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施例であ
る絶縁基板の表面側及び裏面側の斜視図。

【図３】厚膜抵抗体の抵抗値の温度依存性を示す特性
図。

【図４】固体放電方式のイオン発生器におけるイオン発
生量の基板温度依存性を示す特性図。

【図５】本発明の第２の実施例であるイオン発生器の断
面図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施例の表
面側及び裏面側の斜視図。

【図７】本発明の第３の実施例であるイオン発生器の断
面図。

【符号の説明】

１…絶縁体基板、２…第１の表面電極、３…誘電体層、
４…第２の表面電極、５…第１の裏面電極、６…抵抗体
層、７…第２の裏面電極、８…裏面絶縁保護層、９…直
流電源、１０…電流計、１１…温度制御回路、１２…遮
断回路、１３…温度測定センサ、１４…基板固定部材、
１５…導体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁体基板上に第１の表面導体層，誘電体
   層、および第２の表面導体層を順次形成して構成される
   イオン発生器において、前記導体層、および誘電体層の
   形成面とは反対側の絶縁体基板表面に、第１の裏面導体
   層，発熱抵抗体層、および第２の裏面導体層を順次形成
   してなる基板加熱部を有し、前記発熱抵抗体層がガラス
   −導体粒子からなる厚膜抵抗体により構成されることを
   特徴とするイオン発生器。