JPH01117240A - 放電素子およびその応用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、粉体の荷電・除電、電子複写機に適用され
る光伝導性絶縁膜の荷電・除電、プラスチックの表面処
理、酸素からのオゾン生成等の目的に使用される放電素
子に関す′るものである。またこの放電素子とこれを駆
動する電源とを組合せてなる放電装置および補助電極・
電源・対象物のハンドリング装置などを前記放電装置と
組合せてなる放電処理装置等に関するものである。

従来の技術 この種の目的に用いられる従来の放電素子は、セラミッ
クの絶縁体の表面に金属を主成分とする導電性線状電極
を、またその内部に面状電極を設けていたので、これら
の両電極間に高周波高電圧を印加して該セラミック絶縁
体の表面に高周波無声沿面放電を発生させる際、その線
状電極が消耗して不規則に変形し、またその一部が熔解
してセラミック絶縁体の表面に飛散して耐着し、電界に
乱れを生じ、イオン源としての能率が低下する。これは
また電極の溶融以外に電極の表面が酸化され、生成する
酸化物の融点が低かったり、酸化物がはくすし易い性質
をもっていたりすることに由来する場合もある。

この問題を防止するため線状電極の表面、およびセラミ
ック絶縁体の表面をも、溶融したガラス質のひふくを施
す所謂グレージング法があるが、それが薄いと長期間の
使用に耐えないし、厚すぎるとグレージング層の絶縁性
によって充分なイオンの発生が困難となりグレージング
がない場合に比較してより高い電圧を印加しなければな
らなくなる。またグレージング層の融点はそれほど高く
ないので放電に伴ってグレージング層から微細な粒子が
発生し、放電素子をガス処理に利用した場合生成する処
理ガスがこの粒子に汚染されて、処理ガスの適用対象の
品質に重大な影響を与えることがある。特にこれはグレ
ージングを施した従来技術による放電素子で酵素を原料
にオゾンを生成しこれを半導。

体製品のアッシングに使用する場合、通常放電素子のセ
ラミック絶縁体としてアルミナを使用する場合に不可避
的にグレージング材に含有される硼素によって、生成オ
ゾン含有ガスが汚染されこれが半導体製品の品質に重大
な悪影響を及ぼすことがある。

更に従来の技術では、絶縁体として９２％以上のアルミ
ナに代表されるファインセラミックスを使用し、これと
−法的に表面の導電性線状電極とまたその内部に面状電
極を形成するために、グリーンシートの段階で画電極を
厚膜技術等によって印刷し、これを圧接したのち水素雰
囲気中で長時間高温焼成してメタライズするという厚膜
多層プリントセラミック基板で周知の製法が適用されて
いる。この様にして製造される放電素子は、絶縁体とし
て使用されるアルミナファインセラミックスと電極材料
の、常温から１５００℃附近までの極めて広い温度範囲
における熱膨張率を一致させるため、電極材料としてタ
ングステンを主材とするペースト以外のものは使用する
ことができない。しかるにタングステンは高温では比較
的酸化に弱いので、放電素子が使用される大部分の場合
に雰囲気中に含有される酸素によって電極が消耗し長時
間にわたる安定゛した性能維持の点で問題が発生する。

また前述の厚膜多層プリントセラミック基板で周知の放
電素子製法等においては、電極材斜上して半導体セラミ
ックを使用する旨の記述がみられるが、半導体は文字通
り電気抵抗が高いので、既存の諸発明における電極構造
で材料だけを半導体におきかえても電極における発熱や
電極抵抗の電圧降下により給電部よりはなれた電極部位
における印加電圧の低下等の理由により効率が低下し、
実用に供しつる電界装置を得ることができない。

更にこれらの製法は、製造設備が高値で、製造に要する
時間が長くなるので製造コストが高くなるという重大な
欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 この発明は上記従来の放電素子の問題点を解決しようと
するものであり、即ち両電極間に高周波高電圧を印加し
た際、線状電極が消耗して不規則に変形したり、局部的
に飛散しそれがセラミック絶縁体の表面に耐着したりし
ない様にすることを目的とするものである。

他の目的は該線状電極の表面に被膜を形成して放電素子
の耐久性能を向上させても印加電圧を高めなくてもすむ
ようにすることである。

更に他の目的は、放電素子の製造法を簡易化して製造コ
ストを安価にし、使用目的に応じて利用し得る材料の範
囲を広くし、放電素子の適用範囲を広くすることである
。

問題点を解決するための手段 この発明はセラミック・ガラス・結晶化ガラス・琺瑯等
の絶縁体−以下これらをセラミック絶縁体と総称する−
を介して導電性の線状電極と面状電極を設け、該線状電
極を導体結電線を内蔵した高融点半導体線状電極とした
放電素子及びこれを大量かつ安価に製造する方法に関す
るものである。またこの放電素子とこれを駆動する電源
とを組合せてなる放電装置、およびこの放電装置を種々
の周辺装置、補助電極、開用電源、対象物のハンドリン
グ装置などと組合せることによって得られる放電処理装
置等も本発明に含まれる。

作　　用 セラミック絶縁体を介して高い導電性をもつ面状電極と
、結電線を内蔵し表面が高融点半導体で形成された面状
電極との間に交流高圧電源を接続して高電圧交流を印加
すると、これらの電極間の線状電極側のセラミック絶縁
体表面に線状電極を中心として交流無声沿面放電が発生
しこの放電域から大量の単極性のイオンを引出して、粉
体や膜などの物品の荷電を高能率で実施したり、大量の
単極性イオンを正負交互に引出して物品の除電を実施し
たり、この放電域で物品を処理して表面や粉体の改質を
実施したり、この放電域におけるガス反応によって化学
反応−たとえば酸素のオゾン化−を実施したりするもの
である。

これらの場合において、線状電極は高周波無声沿面放電
の中心となり強い電界によるイオンや電子の衝突にさら
されるが、その表面に形成されている被膜電極はチタニ
ヤ、クロミヤ、シリコンカーバイト、ジルコニヤ、セリ
ヤ或はこれらを主剤とする混合物又は化合物等の高融点
半導体であるので極めて化学的に安定で耐久力にすぐれ
ているので消耗することがない。同時に線状電極表面の
被膜電極は１〜３００μｍ程度の厚みであるのでその表
面は上記各種の半導体の電気伝導度でも内部の導体結電
線−通常アルミ・ニッケル・ステンレス・ニクロム等安
価な金属が使用される−と確実に同電位になるので、非
常に長い線状電極でも、一つの給電点から容易に全体に
給電することができる。更にこれらの高融点半導体はそ
れだけでは硬くてきずつきにくいという特徴がある反面
、一般的にもろいという欠点をもっているがその内部の
結電線として用いられている金属との複合化により全体
としての機械的特性は、きすつきにくくてこわれにくい
という極めてすぐれた性質をもたせることができ、組立
や保守のための電極の取扱も極めて容易であるという、
実用的な特徴を有することになった。

実施例 添付図面の第１図並びに第２図に示すように、薄板状の
セラミック絶縁体１、例えば高純度アルミナ基板の表面
に、アルミニウム・アルミニウム合金・ニッケル・ニク
ロム・ステンレス等の導電性金属をマスキングを用いて
溶射してセラミック絶縁体１に耐着した結電線２を複数
本平行に形成し、その外側にチタニヤ、クロミヤ、シリ
コンカーバイト、ジルコニヤ、セリヤ等或はこれらを主
剤とする混合物又は化合物の高融点半導体の被膜電極４
を溶射により形成し複合線電極とする。次に薄板状セラ
ミック絶縁体１の上記導電性線状電極の裏側に導電性面
状電極３を溶射により形成する。更に、この面状電極３
の保護絶縁体層５を必要に応じて設ける場合もある。

これを放電装置として使用するときは、第２図に示す様
に前記結電線２即ち複合線条電極２−４と面状電極３と
の間に交流高圧電源２５を接続し、被膜電極４の表面と
面状電極３との間に交流高電圧を印加して電界６（電気
力線にて示しである）を発生させ、これによって被膜電
極４と絶縁体１の表面附近の点線によって囲まれた領域
７に交流無声沿面放電を生起させ、この領域にプラスチ
ックを存在させて表面改質をおこなったり、これよりイ
オンを引出して荷電□や除電に利用したり、この領域で
おこる放電化学反応によって酸素よりオゾンを生成させ
たり、多様な工業的利用が可能である。その際の放電電
流は被膜電極４の表面と絶縁体１の表面との間で放電に
よって流れ、その被膜電極４の表面には、電流が結電線
２の表面の全長から、高融点半導体被膜電極４の肉厚を
経て供給される。なお結電線２は複数本平行に設置して
用いられることが多く、その場合は図には示してない結
線によって同電位となる様になっている。

しかし、複合線条電極２−４が単線で用いられる場合も
あり、これも本発明に含まれる。

本発明による放電素子は以上の実施例に限定されるもの
でなく、次に述べる様な種々の変型が可能である。セラ
ミック絶縁体の材質はアルミナ、ジルコニヤ等のファイ
ンセラミックス。

ガラス・結晶化ガラス・琺瑯等の絶縁性にすぐれた広義
のセラミックス材料の薄板になったものを使用目的に応
じて選定使用することができ、その形状は平板・円筒が
通常もちいられるが、特殊な使用目的の場合にはそれ以
外の曲面薄板状の絶縁物セラミックを使用することもで
きる。面状電極は絶縁物セラミック薄板に密接していて
静電気工学的に面と認められる形状をなしていればよく
、したがって綱目状ないしは導電性線状電極に対応した
ストライブ電極が使用される場合もある。製造の方法と
しては薄板絶縁物セラミックスの裏側に金属を溶射する
以外に、厚膜技術により導電性ペーストを焼付けてもよ
く、また導電性塗料を塗布して製作してもよい。面状電
極の裏側の保護絶縁体層は、面状電極形成後に、別の材
質例えばシリコン樹脂などで被覆してもよいし、溶射に
よってセラミック絶縁層を形成してもよいが、これらの
方法は冷間プロセスであるので、厚膜技術多層セラミッ
クメタライズ基板製造法による一体的電極形成法とこと
なり、セラミックと電極材料の熱膨張率の差を問題にせ
ずに高速度で安価に面状電極および保護絶縁体層を形成
することができる。しかし面状電極３および保護絶縁体
層５はセラミック絶縁体１と多層セラミックメタライズ
基板製造法によって一体的に製造してもよい。

本発明による放電素子の結電線２の作成法は、前述のよ
うに溶射による方法が冷間加工法であるため、加工速度
が早いこと、熱膨張率などの点に関しても材料選択のフ
レキシビリティが大きく通常金属材料であれば殆んどな
んでも適用可能であること、コストが安いこと、あらた
めて加工しないでも直ちに次の高融点半導体被膜電極の
形成に適合した表面粗度が得られる、などの多く点にお
いて極めてすぐれた特徴をもっているが、このほかにも
必要に応じて通常のセラミックプリント基板の製造に適
用される厚膜技術、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の加工法を適用す
ることができる。高融点半導体被膜電極４の作成法に関
しても、この場合は特に材料の融点が高いためもあり、
溶射法が勝れた手段であるが、その外に厚膜技術などに
よるセラミックコーティング、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの方
法を適用することもできる。

結電線２および高融点半導体被膜電極４の形成にあたっ
ては、電極の形状寸法を規定するには通常マスキング法
が適用される。第３図（３−１）においてセラミック絶
縁体１の表面に導電性結電線２を形成すべき巾１２をへ
たてて、マスキング材９を配置し前述の如く溶射などの
方法によって、結電線２を形成し、次に、第３図（３−
２）の如く、マスキング材１ｏを巾１１＋１２＋１１を
へたてて配置し、前述の如く溶射などの方法によって高
融点半導体被膜電極４を形成すれば、第３図（３−３）
に断面形状を示したように本発明による導体結電線を内
蔵した高融点半導体複合線状電極２−４−１が完成する
。このようにして作った電極は、放電の中心となる端部
が中心部に比較してうすいので端部の巾１１を均一に正
確に仕上げることが、素子の性能と耐久力向上のために
必要な場合があり、そのために考案されたマスキング材
及びそれを利用した、端部も中心部も均一な厚みを有す
る複合線状電極の製造方法を示したのが第４図である。

第４図において、マスキング材は、高融点半導体被膜電
極を形成すべき１１＋１２＋１１の巾を有するマスキン
グ材９−１の内側の両方に結電線２と高融点半導体被膜
電極４の巾の差の半分の巾１１を有する内側マスキング
材９−２を配設して成り、これを先ず第４図（４−１）
に示した如くセラミック絶縁体１の表面に設合して、前
述した如く溶射等の方法により結電線２を形成する。次
に内側マスキング材９−２を除去すると結電線２の両側
に均一な巾のセラミック絶縁体の露出面が確実に形成さ
れる。ここに向って高融点半導体被膜電極を前述した如
く溶射等の方法によって形成すれば第３図（３−３）に
示した如き断面形状の複合電極を形成することができる
が、第４図（４−４）の如き断面を有する高性能複合電
極を作成するには、内側電極９−２を除去したのち、（
４−２）に示したごとくすでに形成された結電線２の上
にほぼ同じ巾のマスキング材９−３を接置して、マスキ
ング材９−１とすでに形成されている結電線２との間に
同じ厚みに高融点半導体被膜４−１を形成し、次に第４
図（４−３）に示した如くマスキング材９−３を除去し
て１１＋１２＋１１の巾に、高融点半導体被膜４−２を
形成して既にできている被膜４−１と一体化して、（４
−４）に示した如く、全体として周辺部も中心部も同一
の厚みを有する高性能高耐久性能電極を工学的に製造す
ることができる。通常電極の寸法は第４図（４−３）に
おいて１１＋１２＋１１＋が０．５〜１．５ｍｍ　、　
　１１の巾が０．１〜０．２５ｍｍ　、電極の厚みが全
体として０．０２〜０．２ｍｍ程度であり、多数の電極
を併列に構成して使用することが多いので、第４図第３
図に詳細に説明した複合電極を高速・安価に製造する方
法・装置は産業上極めて意義の高いものである。

以上の実施例においては本発明による放電素子を製作す
る場合、すべてセラミック絶縁体薄板より出発する方法
について説明したが、本発明はこれだけに限定されるも
のではなく、面状電極として金属板・金属円筒など機械
的強度にすぐれた部材を用いその上に、溶射・琺瑯・セ
ラミックコーティング等の方法でセラミック絶縁体層を
作り、その上に複合線条電極を作ることによる等、本発
明の基本理念のもとで種々の変形応用が可能である。

本発明による放電素子に交流高圧電源を接続した、例え
ば第２図の如き本発明による放電装置においては、運転
電力の一部は必ず熱エネルギーとなるので何等かの放熱
手段が必要となる。装置が小型の場合は、第２図に示し
た様に放電素子全体からの自然放冷でよいが、大容量の
装置では通常放熱手段を面状電極３の側に設置する。放
熱手段は第２図において面状電極３の側に保護絶縁体層
５を介して設置してもよいが、第５図のごとく面状電極
自体を放熱装置とするやり方もあり、また第６図のよう
に面状電極側に冷却室１４を設は冷媒１５によって放熱
を実施することもできる。冷媒としては気体・液体の何
れを用いてもよい。

本発明による放電装置においては、交流高圧電源を接続
した面状電極３と複合線条電極２−４は必要に応じて第
２図第５図のように、面状電極３を接地８としてもよく
これは通常オゾンの発生などに用いられるが、プラスチ
ック被膜の表面改質のごとく、複合線条電極２−４側に
人や物品がふれやすい状況の場合には第６図に示したご
とく複合線条電極２−４の側に接地８を設けることもで
きる。

本発明による放電装置を雰囲気脱臭などに適用する場合
は、運転中の放電素子を感電等の対策をしたうえで、処
理を必要とする場所に設置するだけでよいが、オゾンの
製造などの目的に使用する場合は第７図に示した如く、
セラミック絶縁体の複合線条電極２−４側の面に入日１
フ出 したガスだけを分離捕集する様にしたガス放電処理装置
とするのがよい。尚１４は冷却装置である。第８図に示
°したのは、放電室１６．冷却室１４を構成するために
絶縁体１を利用して多層構造とした本発明の実施例であ
り、必要に応じて側壁のスペーサ２０．放電室のスペー
サ１９が適用される。この場合本発明による放電素子の
機械的強度を面状電極３によってもたせている場合は、
これを主体として放電室！６。

冷却室１４を交互に構成することもでき、これも本発明
の実施例に含まれる。尚放電室のスペーサ１９は強度上
必要な場合に、必要な箇所のみに設ければよい。第８図
では電源と結線の図示は省略しである。第９図に示した
のは放電素子が円筒形の場合の放電室１６．冷却室１４
を構成するための実施の一例を図示したもので、スペー
サ２１は冷媒の流速を適正な値にするために用いられる
。またこの例の変形として、複合線条電極２−４を円筒
絶縁体１の内側に、面状電極３を円筒絶縁体１の外側に
設けて本発明を実施することができ、この場合は冷却は
冷却室を設ける方法以外に冷却フィンによる空冷あるい
はこれと同等の方法を用いて装置の簡単化をはかること
ができる。本発明による放電素子が円筒形あるいはこれ
に近い形状をなしていてこれによってガス放電処理装置
を構成する場合は処理ガスや冷媒を放電素子に対して接
線方向成分を有する方向に導入し、必要に応じて排出も
これに準するのが装置の効率向上のために有利な場合が
あり、この様な手段の適用も本発明の実施に含まれる。

第１０図に示したのは本発゛明によるガス放電処理装置
の別の実施例であって、絶縁体１には、複合線条電極２
−４の側から裏面に連通ずる連通孔２２が必要な箇所に
設けられており、処理ガスは入口１７より入フて各電極
に分配され処理の終ったガスは連通孔２２を介して集合
され出口１８によって排出される。この様にすることに
よってガスの処理条件を精密に制御することが可能とな
る。

第１１図に示したのは、本発明による放電素子及びこれ
を利用した放電処理装置の別の１例であって、第１２図
は第１１図（１１−１）におけるＣ−Ｃ断面図を主とし
て示したものである。第１１図および第１２図において
、複合線条電極２’　−４’　は内部の結電線２′　と
、それを被覆する高融点半導体被膜電極４′で構成され
、これがセラミック絶縁体薄板１の表面に問１＋９３０
を介して配設されている。面状電極３゜保護絶縁体層５
．電源２５．配線等に関しては第１図〜第１０図の実施
例と同様である。この実施例に示した放電素子において
は結電線２′に金属線などを用いることによって複合線
電極２′−４″の径を細くすることが容易であるので放
電開始電圧を低くとることができ、広い範囲の電圧にお
いて安定な放電を得ることができ、例えばオゾン発生装
置に適用した場合には、電圧によってオゾン発生量を安
定且つ広範囲にわたって調整することができる。また、
複合線電極２’−４’の長手方向にわたる放電の強さの
均一性が良好である。また第１１図、第１２図に示した
本発明の実施例においては、第１２図の矢印２６に示し
たごとく線電極２′−４′と絶縁体薄板１の表面との間
隙３０を調節することによって電源２５の電圧が一定の
もとにおいても放電の強さを広い範囲にわたって調節す
ることができる。なお間［３０を零にし即ち線電極２’
　−４’　を、絶縁体薄板１の表面に当接した状態でも
、電圧の調整によって広い範囲の放電の強さの調節が容
易である。またこの実施例で示した本発明による放電素
子は間隙３０が零の場合でも、線電極２’−４’の絶縁
体薄板１の表面に対する電気的結合が弱いので、例えば
オゾンの発生に使用する場合処理ガスの湿度が高くなっ
ても放電開始電圧の上昇が著しくないという大きな特徴
を有している。なお第１１図（１１−１）における細線
２′の代りに、第１１図（１１−２）に断面図を示した
ごとく導電性の薄板乃至は刃型結電線２″を用いこれの
尖端部に高融点半導体被膜電極４″を形成して複合薄刃
電極２″−４″を構成し、これにより第１１図（１１−
１）及び第１２図の実施例と同様に放電素子を塑成して
もよく、この場合複合薄刃電極２″−４″は機械的強度
を大きくとることができ間隙３０の調整や素子全体の組
立が容易になるという大きな利点があり、これも本発明
の重要な実施例の一つである。第１３図に示したのは、
複合線電極２′−４′とセラミック絶縁体薄板１の表面
との間隙３０を調節する別の構造を示したもので、薄板
１は取付台３１に固定して力が加わっても変形を起さな
い様にし、複合線電極２’　−４’　と薄板１との間に
スペーサー２７を介在させこの状態では間隙３０が均一
になる様にして、弱い均一な放電がおこる程度の電圧を
電源２５によって両電極間に印加し、これより放電を強
くしたい場合には、複合線電極２’　−４’　に、調定
片２８によって微小変位２９を加えて間［３０を連続的
に変化させ、放電の強さを連続的にひろい範囲にわたっ
て調節する。

第１４図、第１５図に示したのは、本発明による複合線
電極２’　−４’　を、絶縁体薄板１の表面に密接して
なる本発明の別の実施例である。尚、第１５図は第１４
図のＢ−Ｂ断面図である。この実施例は、複合線電極２
’−４’が細い場合には、これと絶縁体薄板１の表面と
の相互関係を電極の全長にわたって一定に保つことが困
難になるので、この問題を解決するためのものである。

第１４図、第１５図において、複合線電極２’　−４’
　は、その長手方向に張力３５が加わった状態で、取付
具３２によりその両端において絶縁体薄板１の表面に密
接されている。この状態で放電素子全体は固定刃型支点
３１によって下から支持され同時に、複合線電極２’−
４’の両端の加力片３３によって下向きの力３４が加え
られているので第１５図において、放電素子全体がわず
かに上に凸にわん曲し、複合線電極２’−４’が全長に
わたって絶縁体薄板１の表面に均一に密接するようにな
り、均一な放電を実現することができる。なお第１１図
乃至第１５図の実施例で説明した実施の様態は図示のも
のだけに限定されるものでなく、種々の変形が可能であ
り、たとえば絶縁体薄板１は平板だけに限定されるもの
ではなく、第９図に示したごとく薄肉の円筒形絶縁体の
内側に面状電極３を設け、外側に複合線電極を多連平行
リング状に設けてもよく、また、らせん状にまきつけて
設けてもよく、更に円筒形絶縁体が細い場合には、円筒
と平行に複合線電極を設け、円筒形絶縁体をわずかにわ
ん曲させることにより、複合線電極との密接を実現する
等、本発明にもとすく、様々な具体的実施が可能である
。また円筒絶縁体の場合面状電極を円筒の外面側に設け
、複合線電極は円筒の内面に設けることもでき、その場
合円筒絶縁体との密接に複合線電極自体の弾性を利用す
ることもできる。

第１６図に示したのは、以上に詳細にのべた放電素子を
イオン発生装置、荷電装置、除電装置等に利用するため
システムに関する発明の基本的構成を示したものである
。第１６図においては使用される放電素子は、第１１図
乃至は第１５図において説明した型のものを示しである
が、第１図乃至は第６図に示した型の放電素子を利用す
ることもできる。但原則的には、第１１図乃至は第１５
図の型の方が空気中で運転した場合低い電圧で大量のイ
オンを発生させることができ、オゾンの発生が少ないの
で、イオン発生・荷電・除電等には、この型が用いられ
ることが多い。これとは逆に、第１図乃至は第６図に示
した型の放電素子は、原則的にはオゾン発生などの放電
化学反応用に適した特性をもっている。第１６図におい
て放電素子の複合線電極２’−４’の側の表面には交流
電源２５によって発生する不平等交流電界によって、電
源周波数と一定の関係をもつ交流無声沿面放電が発生し
、正負のイオン及び電子から成るプラズマが周期的に発
生している。そこで例えば放電素子と接地８との間に電
位設定電源３６を設け、更に放電素子に対向して接地し
た対向電極３７を設ければ、電位設定電源３６の極性と
電圧によって放電素子と対向電極との間に電界が発生し
、これによって前記プラズマ中から特定の極性のイオン
が引出され対向電極３７に向かい空間４３を通って飛行
する。例えば電位設定電源３６に負の直流電源を用いれ
ば負イオンが放電素子から引出されるし、正ならば正、
交流ならば正負のイオンが空間４３に向って交互に引出
される。但この場合原則として、電源３６の周波数は電
源２５の周波数より低いことが必要である。この様にし
て第１６図に示した本発明による装置はイオン発生装置
として、電源２５を調整することによって広い範囲にわ
たってイオン発生量を調整することができ、これとは独
立にイオンの存在する空間の電界強度と、イオンの極性
を自由に選択することができるという著しい特徴をもつ
うえに、第１図乃至第１５図によって詳細に説明した多
くの特徴により、実用装置としての長寿命と広い運転範
囲を確保することが可能となったのでる。この第１６図
に示したイオン発生装置は電位設定電源３６に所要の極
性の直流電源を用い、空間４３を３８．３９のごとく速
い気流で粉体や粒体を通過させれば、これらを所望の極
性に荷電することができ荷電装置として用いることがで
きる。また同様にして、電位設定電源３６に交流を適用
し物品を矢印３８．３９のごとく通過させた場合は、交
互に多量の正負のイオンにさらされることにより、高性
能除゛電装置として使用することができる。また空間４
３にゆっくりと固体や液体の粒子を通過させた場合は、
荷電とクーロン力の両方の作用を生かして高性能電気集
塵装置乃至は静電塗装装置として利用することができる
。この場合３７は集塵電極乃至は被塗物であり、４０は
集塵ダスト層乃至は塗着塗料層を示すものである。また
対向電極３７が、電子複写機導電性ベースであって、４
０がその上に形成されてい°る高抵抗光半導体層である
場合などには、半導体層の荷電装置・転写用荷電装置・
除電装置として、電子複写機の高速化、階調のソフト化
・サービスサイクルの長期化等著しいメリットを本発明
によって得ることができる。電子複写機の導電性ベース
は平面に限定されるものではなく必要に応じて円筒その
他の形状のものを用いる。微粒子の存在を前提とした荷
電装置としての本発明の応用は、本発明によるイオン発
生装置が、複合線電極２’　−４’と３との間で形成さ
れる不平等電界の粒子反溌作用により、木質的に電極へ
の粒子の集合耐着が防止されるという、著しい特徴をも
つものである。この効果は第１図乃至第１７図に示した
あらゆる本発明の大きな特徴であり、第１８図、第１９
図に示される在来の装置でもこれらの特徴が主張されて
いるが、原理的にはともかく、実用工業装置においては
本発明による複合線条電極および複合線電極による素子
寿命の画期的向上によってはじめてその特徴が生かせる
ようになったということができる。

第１７図に示したのは、通過する物品を両側から対象に
荷電又は除電できる装置の実施例について示したもので
ある。第１７図において電源２５Ａ、３６Ａ、２５Ｂ、
３６Ｂを第１８図に示した様な時間的関係をたもって動
作させると、半サイクル３フにおいては素子２’　−４
’−Ａより矢印３７′の方向にイオンが引出され、半サ
イクル３８においては素子２’　−４’−Ｂより矢印３
８′の方向にイオンが引出され、何れの半サイクルにお
いても引出されるイオンの極性は正となり、矢印３８．
３９の間に空間４１を通過する物品を両側から同じ極性
のイオンで荷電することができ、且両方の素子の平均電
位は常に零となるので物品がクーロン力によって何れか
一方の素子に引寄せられることがなく、特に高抵抗物品
の荷電に著しい高性能を発揮する。荷電の極性を負にし
たいときは３６Ａと２５Ａおよび３６Ｂと２５Ｂの相対
関係を半サイクルだけずらせばよい。また２５Ａ、２５
Ｂを常時動作させれば、両方の放電素子より半サイクル
毎に正負のイオンが交互に引出されるので、強力な除電
装置として使用することができる。

第１９図に示したのは、本発明による放電素子の絶縁物
表面の汚染防止に関する実施例について示したものであ
る。本発明による放電素子の絶縁物の表面は原則として
平滑な方がガス中のダスト等の耐着が少ないので必要に
応じて、研磨レーザ等による溶融等の平滑化処理をおこ
なう場合があり、この外にもうわぐすり処理、グレージ
ング処理等を適用してもよい。第１９図において（１９
−１）（１９−２）の様に絶縁物表面全体に平滑化処理
をしたあとで、線電極２’　−４’　、線状電極２−４
を設ける場合と、（１９−３）のように線状電極２−４
のない部分だけに平滑化処理をほどこす場合があり、何
れも本発明の重要な実施例である。

効　　果 この発明は上述の通りであり導体結電線の表面に高融点
セラミック半導体の電極を形成して複合半導体線状電極
としたので、その電極表面から面状電極に向けて放電を
行った際、該被膜電極が高温になっても、それが高融点
セラミック半導体であるので、イオン衝突等による高熱
で消耗することが著しく少なく又溶けてセラミック絶縁
体の表面に飛散付着することもないので、前記放電に乱
れがなく全面に亙って均一に放電が行われる。

又被１１Ｎ電極は高融点セラミック半導体であるのでそ
の表面の電位は結電線・線電極のそれと同一であり、前
記放電に要する電圧を特に高める必要がなく、放電から
イオンを引出すことが容易で、様々な応用システムが可
能となる。

更に上述のように被膜電極がセラミック半導体であって
も、その内部が導体結電線であるので、前記被膜の表面
から面状電極に向かフて生ずる放電に要する電流は交流
高圧電源の給電点から充分供給することが出来る。

これに対し従来のものは第２０図に示すようにセラミッ
ク絶縁体４１の表面に金属の線状電極４２を設け、内部
に面状電極４３を埋設していたので画定８ｉ４２，４３
間に高周波電源による放電を発生させた際、前記線状電
極４２が高熱で消耗して熔融物がセラミック絶縁体４１
の表面に飛散して付着物４２を形成し、前記電界に乱れ
を生じ比較的短期間に性能が低下するという重大な欠点
がある。またこの線状電極の飛散は主としてその辺縁部
４２ａよりおこり・この部分の曲率が大きくなって電界
が弱くなって放電が起りにくくなり、この原因からも性
能の低下がおこり、これらの原因が相乗的に作用して工
業的な実施の大きな障害となっていた。これらの問題を
解決するために第２１図に示したごとく、表面にうわぐ
すり乃至はグレージング層を設ける対策が提案されてい
るが、グレージング処理に際してグレージング材の熔融
により電極辺縁部４２ａの曲率が大きくなって放電が起
りにくくなり、同時に辺縁部グレージング層内には気泡
が発生し易いので、この気泡部分から比較的短期間の運
転でグレージング層が消滅して内部の金属電極が露出し
、以後性能の劣化が急速に進行するという問題もある。

更に高周波電源４５により高周波沿面放電を起しておい
て、電源４６の作用によって素子表面よりイオンを引出
して利用する場合、グレージング材は通常絶縁物である
ので、引出したイオンと逆極性の電荷が表面に蓄積して
連続的なイオンの引出しが困難になるという重大な欠点
がある。また線状電極４２をセラミック等の半導体でお
きかえても、電極の発熱・電極長手方向における電極印
加電圧の低下等の理由により実用できる装置を得ること
はできない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のひとつの一部を切断した斜視図、第
２図は第１図の拡大断面図、第２０図は従来例の第２図
に相当する部分の拡大断面図、第２１図は別の従来例の
第２図に相当する部分の拡大断面図、第３図゛、第４図
は本発明による第１図、第２図に示した放電素子の製造
法の説明図、第５図乃至第１０図は本発明による放電素
子をガス反応処理装置に利用した場合の実施例説明図、
第１１図乃至第１５図は本発明よる第１図、第２図とは
異る放電素子及び放電装置の実施例の拡大断面図、第１
６図乃至第１８図は、本発明による放電素子を荷電・除
電装置等に応用した場合の構成説明図、第１９図は本発
明による放電素子の表面平滑化の説明図である。 １・・・セラミック絶縁体 ２・・・結電線 ２′・・・結電線 ３・・・面状電極 ４．４′・・・高融点セラミック半導体被膜電極２５・
・・交流高圧電線 ６・・・電気力線 代　　理　　人　　　弁理士　　斎　　　藤　　　　　
侑ほか２名 第１図 第２図 第３図 第４図 （４−リ 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｉ　　　　Ｊ　　　１４ 第９図 第１ｏ図 銅１１図 （１１−リ　　　　　　　　（１１−２）第１２図 第１７図 第１８図 手続有ｔ１正書（自発） １．事件の表示 昭和６２年特願第２７４８３４号 ２、発明の名称 放電素子およびその応用装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　　岩　　永　　正　　雄 ４、代理人 住所　東京都中央区日本橋２−６−３斎藤特許ビル置（
２７１）　６４８４−６４８５ ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２明細書第１１頁第１０行目より同頁末行に、「また
前述の・・・・・・得ることができない」とあるを削除
する。 ２、特許請求の範囲 １、セラミック絶縁体を介して、面状電極と高融点半導
体線状電極とを設けたことを特徴とする放電素子。 ２、セラミック絶縁体が、うすい平板、うすい円筒、ま
たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
の面に面状電極を設け、他の面に、給電線を内蔵した高
融点半導体線状電極を設けることを特徴とする特許請求
範囲第１項記載の放電素子。 ３、セラミック絶縁体が、うすい平板、うすい円筒、ま
たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
の面に面状ｔｉを設け、他の面に線条電極を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電素子。 ４、給電線を内蔵した高融点半導体線状電極がチタニヤ
、クロミヤ、シリコンカーバイト、ジルコニャ、セリヤ
等の高融点半導体、或はこれらを主剤とする混合物或は
化合物で形成されていることを特徴とする特許請求範囲
第１．２項記載の放電素子。 ５、高融点半導体線条電極がプラズマ溶射によって形成
されていることを特徴とする特許請求範囲第１項ないし
４項の何れか１項記載の放電素子。 ６、高融点半導体線条電極が、厚膜技術による導電性べ
一不トの焼付によって形成されていることを特徴とする
特許請求範囲第１．３，４゜５項のいずれか１項の記載
の放電素子。 ７、高融点半導体線状電極がセラミック半導体のプラズ
マ溶射により形成されていることを特徴とする特許請求
範囲第１−項ないし５項の何れか１項記載の放電素子。 ８、給電線を内蔵した高融点半導体線状電極が細線状に
形成され、そのＩＮ１線状電極表面のセラミック半導体
層の表面と、セラミック絶縁層との間にほぼ一定間隔の
空間が形成されていることを特徴とする特許請求範囲第
１．２，４．７項の何れか１項記載の放電素子。 ９、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面が、セ
ラミック絶縁体表面に当接していることを特徴とする特
許請求範囲第１．２，４．７項の何れか１項記載の放電
素子。 １０、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面が、
セラミック絶縁層表面に密接するための手段を備えてい
ることを特徴とする特許請求範囲第１．２，４，７．９
項の何れか１項記載の放電素子。 １１、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面と、
セラミック絶縁体層の表面との間隔を調節設定する手段
を備えていることを特徴とする特許請求範囲第１．２，
４．７項の何れか１項記載の放電素子。 １２、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
の面に設けられた面状電極を絶縁物層で被覆し、他の面
に高融点半導体細線状電極を設けたことを特徴とする特
許請求範囲第１乃至１１項の何れか１項記載の放電素子
。 １３、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
の面に設けられた面状電極をセラミック絶縁体と同一の
絶縁物層で被覆したことを特徴とする特許請求範囲第１
２項記載の放電素子。 １４、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
の面に設けられた面状電極を絶縁物層で被覆し、他の面
に高融点半導体線状電極を設け、これら二つの面の間に
連通孔を設けたことを特徴とする特許請求範囲第１２又
は第１３項記載の放電素子。 １５、セラミック絶縁体を介して、給電線を内蔵した高
融点半導体線状電極と面状電極とを設け、該線状電極と
面状電極との間に交流高電圧電源を接続して、無声沿面
放電を生起させるようにしたことを特徴とする特許請求
範第１項乃至第１４項の何れか１項記載の放電装置。 １６、セラミック絶縁体を介して給電線を内蔵した高融
点半導体線状電極と導電性の面状電極を設け、該線状電
極と面状電極との間に交流高電圧電源を接続し、又該面
状電極に放熱手段を設けたことを特徴とする特許請求範
囲第１項乃至第１１項の何れか１項記載の放電装置。 １７、セラミック絶縁体を介して給電線を内蔵した高融
点半導体線状電極と導電性面状電極とを設け、該線状電
極と面状電極との間に交流高電圧電源を接続し、面状電
極の絶縁物被覆面に放熱手段を設けたことを特徴とする
特許請求範囲第１２項乃至第１５項の何れか１項記載の
放電装置。 １８、特許請求範囲第１５項記載の放電装置において、
給電線を内蔵せる高融点半導体線状電極が設けられたセ
ラミック絶縁体表面に放電室を設け、該放電室に処理ガ
ス供給口と、処理ガス排出口を設けたことを特徴とする
、ガス放電処理装置。 １９、放電室が、放電素子全体を収納していることを特
徴とする特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理装置
。 ２０、　ＩＡ埋ガス供給口を有する放電室が、導電性の
線状電極が設けられたセラミック絶縁体表面側に設けら
れ、面状電極側に処理ガス捕集口を設けたことを特徴と
する特許請求範囲第特許請求範囲第１４、１５．１６．
１７項の何れか１項記載のガス放電処理装置。 ２１、セラミックス絶縁体がうすい円筒状であることを
特徴とする特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理装
置。 ２２、放電室が放電素子の線条電極面を対向離設しその
端辺を封止することによって構成されていることを特徴
とする特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理装置。 ２３、放電室を構成する放電素子がスペーサーを介して
対向離設されていることを特徴とする特許請求範囲第２
２項記載のガス放電処理装置。 ２４、線状電極の電位設定制御手段を附加したことを特
徴とする特許請求範囲第１５項記載の放電装置イオン発
生装置。 ２５、電位設定制御手段が、附近に設置された電位設定
制御手段を有する導電性電極と、放電装置に接続された
電位設定制御手段であることを特徴とする特許請求範囲
第２５項記載のイオン発生装置。 ２、特許請求の囲第２６項記載のイオン発生装置におい
て放電装置と導電性電極との間に荷電すべき物品を送入
排出する手段を附加したことを特徴とする荷電または除
電装置。 ２、特許請求範囲第２７項記載の荷電（または除電）装
置において導電性電極も本発明によるイオン発生電極で
あフて、両方のイオン発生電極の交流高電圧電源を交互
に動作させ、動作中のイオン発生電極の電位が、他の動
作中でないイオン発生電極に対して、所定の電位に保持
される様にしたことを特徴とする荷電装置。 ２、特許請求範囲第２７項記載の除電装置において、導
電性電極も本発明によるイオン発生電極であって、両方
のイオン発生電極の交流高電圧電源を同時に動作させ、
両方のイオン発生電極の相対電位が周期的に切替る様に
したことを特徴とする除電装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック絶縁体を介して、面状電極と導体給電線
   を内蔵した高融点半導体線状電極とを設けたことを特徴
   とする放電素子。 ２、セラミック絶縁体が、うすい平板、うすい円筒、ま
   たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
   の面に面状電極を設け、他の面に、給電線を内蔵した高
   融点半導体線状電極を設けることを特徴とする特許請求
   範囲第１項記載の放電素子。 ３、セラミック絶縁体が、うすい平板、うすい円筒、ま
   たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
   の面に面状電極を設け、他の面に線条電極を設けたこと
   を特徴とする特許請求範囲第１項記載の放電素子。 ４、給電線を内蔵した高融点半導体線状電極がチタニヤ
   、クロミヤ、シリコンカーバイト、ジルコニヤ、セリヤ
   等の高融点半導体、或はこれらを主剤とする混合物或は
   化合物で形成されていることを特徴とする特許請求範囲
   第１、２項記載の放電素子。 ５、高融点半導体線条電極がプラズマ溶射によって形成
   されていることを特徴とする特許請求範囲第１項ないし
   ４項の何れか１項記載の放電素子。 ６、高融点半導体線条電極が、厚膜技術による導電性ペ
   ーストの焼付によって形成されていることを特徴とする
   、特許請求範囲第１、３、４、５項のいずれか１項の記
   載の放電素子。 ７、高融点半導体線状電極がセラミック半導体のプラズ
   マ溶射により形成されていることを特徴とする特許請求
   範囲第１項ないし５項の何れか１項記載の放電素子。 ８、給電線を内蔵した高融点半導体線状電極が細線状に
   形成され、その細線状電極表面のセラミック半導体層の
   表面と、セラミック絶縁層との間にほぼ一定間隔の空間
   が形成されていることを特徴とする、特許請求範囲第１
   、２、４、７項の何れか１項記載の放電素子。 ９、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面が、セ
   ラミック絶縁体表面に当接していることを特徴とする、
   特許請求範囲第１、２、４、７項の何れか１項記載の放
   電素子。 １０、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面が、
   セラミック絶縁層表面に密接するための手段を備えてい
   ることを特徴とする、特許請求範囲第１、２、４、７、
   ９項の何れか１項記載の放電素子。 １１、細線状電極表面のセラミック半導体層の表面と、
   セラミック絶縁体層の表面との間隔を調節設定する手段
   を備えていることを特徴とする特許請求範囲第１、２、
   ４、７項の何れか１項記載の放電素子。 １２、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
   たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
   の面に設けられた面状電極を絶縁物層で被覆し、他の面
   に高融点半導体細線状電極を設けたことを特徴とする、
   特許請求範囲第１乃至１１項の何れか１項記載の放電素
   子。 １３、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
   たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
   の面に設けられた面状電極をセラミック絶縁体と同一の
   絶縁物層で被覆したことを特徴とする、特許請求範囲第
   １２項記載の放電素子。 １４、セラミック絶縁体がうすい平板、うすい円筒、ま
   たは所要の形状のうす板であって、それらの何れか一方
   の面に設けられた面状電極を絶縁物層で被覆し、他の面
   に高融点半導体線状電極を設け、これら二つの面の間に
   連通孔を設けたことを特徴とする、特許請求範囲第１２
   又は第１３項記載の放電素子。 １５、セラミック絶縁体を介して、給電線を内蔵した高
   融点半導体線状電極と面状電極とを設け、該線状電極と
   面状電極との間に交流高電圧電源を接続して、無声沿面
   放電を生起させるようにしたことを特徴とする特許請求
   範第１項乃至第１４項の何れか１項記載の放電装置。 １６、セラミック絶縁体を介して給電線を内蔵した高融
   点半導体線状電極と導電性の面状電極を設け、該線状電
   極と面状電極との間に交流高電圧電源を接続し、又該面
   状電極に放熱手段を設けたことを特徴とする特許請求範
   囲第１項乃至第１１項の何れか１項記載の放電装置。 １７、セラミック絶縁体を介して給電線を内蔵した高融
   点半導体線状電極と導電性面状電極とを設け、該線状電
   極と面状電極との間に交流高電圧電源を接続し、面状電
   極の絶縁物被覆面に放熱手段を設けたことを特徴とする
   特許請求範囲第１２項乃至第１５項の何れか１項記載の
   放電装置。 １８、特許請求範囲第１５項記載の放電装置において、
   給電線を内蔵せる高融点半導体線状電極が設けられたセ
   ラミック絶縁体表面に放電室を設け、一該放電室に処理
   ガス供給口と、処理ガス排出口を設けたことを特徴とす
   る、ガス放電処理装置。 １９、放電室が、放電素子全体を収納していることを特
   徴とする特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理装置
   。 ２０、処理ガス供給口を有する放電室が、導電性の線状
   電極が設けられたセラミック絶縁体表面側に設けられ、
   面状電極側に処理ガス捕集口を設けたことを特徴とする
   、特許請求範囲第１４、１５、１６、１７項の何れか１
   項記載のガス放電処理装置。 ２１、セラミックス絶縁体がうすい円筒状であることを
   特徴とする、特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理
   装置。 ２２、放電室が放電素子の線条電極面を対向離設しその
   端辺を封止することによって構成されていることを特徴
   とする特許請求範囲第１８項記載のガス放電処理装置。 ２３、放電室を構成する放電素子がスペーサーを介して
   対向離設されていることを特徴とする特許請求範囲第２
   ２項記載のガス放電処理装置。 ２４、線状電極の電位設定制御手段を附加したことを特
   徴とする特許請求範囲第１５項記載の放電装置イオン発
   生装置。 ２５、電位設定制御手段が、附近に設置された電位設定
   制御手段を有する導電性電極と、放電装置に接続された
   電位設定制御手段であることを特徴とする特許請求範囲
   第２５項記載のイオン発生装置。 ２６、特許請求範囲第２６項記載のイオン発生装置にお
   いて放電装置と導電性電極との間に荷電すべき物品を送
   入排出する手段を附加したことを特徴とする荷電または
   除電装置。２７、特許請求範囲第２７項記載の荷電（ま
   たは除電）装置において導電性電極も本発明によるイオ
   ン発生電極であって、両方のイオン発生電極の交流高電
   圧電源を交互に動作させ、動作中のイオン発生電極の電
   位が、他の動作中でないイオン発生電極に対して、所定
   の電位に保持される様にしたことを特徴とする荷電装置
   。 ２８、特許請求範囲第２７項記載の除電装置において、
   導電性電極も本発明によるイオン発生電極であって、両
   方のイオン発生電極の交流高電圧電源を同時に動作させ
   、両方のイオン発生電極の相対電位が周期的に切替る様
   にしたことを特徴とする除電装置。