JP2001331017A - Electrifying device and image forming device - Google Patents
Electrifying device and image forming deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、感光体等の被帯電
体を帯電させるのに使用する帯電装置及びその帯電装置
を用いた画像形成装置に係り、特に電子放出によって被
帯電体を帯電させるようにした帯電装置、及びその帯電
装置を用いた、複写機、プリンター、ファクシミリ、プ
ロッター等の電子写真方式の画像形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device used to charge an object to be charged such as a photoreceptor, and an image forming apparatus using the charging device. The present invention also relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, and a plotter using the charging device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＵＬ規格、ＴＵＶ規格、ＢＡＭ規格な
ど、複数の国、地域で複数の団体により電子写真方式の
画像形成装置に対して、発生するオゾン量を規制するた
めの規格が設定されている。また、画像形成装置におい
ては、帯電装置の放電により発生する窒素酸化物（ＮＯ
X ）に起因する物質が感光体に付着し吸湿することで、
感光体表面電位を低下させることにより不良画像が発生
するという不具合が問題になっている。2. Description of the Related Art Standards such as UL standards, TUV standards, and BAM standards have been set by a plurality of organizations in a plurality of countries and regions to regulate the amount of ozone generated in electrophotographic image forming apparatuses. I have. In an image forming apparatus, nitrogen oxides (NO
X ) The substance originating from the substance adheres to the photoreceptor and absorbs moisture,
There is a problem that a defective image is generated by lowering the surface potential of the photoconductor.
【０００３】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ、
プロッタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、
被帯電体である感光体を帯電する帯電装置には、コロナ
帯電器、ローラ帯電器、ブラシ帯電器、固体帯電器等が
ある。この内、コロナ帯電器は、最も多く利用されてい
る帯電方式である。しかし、コロナ帯電器は、気中での
コロナ放電を利用した非接触帯電方式のため、非常に多
くのオゾン及びＮＯX を発生するという問題がある。そ
こでこの問題を解決するため、例えば、オゾンの発生量
を低減するようにしたコロナ帯電器が特開平９−１１４
１９２号公報に記載されている。このコロナ帯電器は、
非常に細い４０〜５０ミクロン（μｍ）のワイヤを用い
て放電を行うことによりオゾンの発生量を５０％以下に
低減している。また、特開平６−３２４５５６号公報に
は、ワイヤの３方を囲むように配置された金属筐体と、
その開放部近傍に配置された金属メッシュ電極とを有
し、ワイヤから発生したオゾンを閉じ込め、オゾン分子
の衝突確立を高めることにより、放出されるオゾン量の
低減を計るコロナ帯電器が記載されている。さらに、コ
ロナ帯電器等の帯電装置により発生したオゾンを低減す
る方法の一つとして、オゾン吸着剤を用いる方法が知ら
れており、このオゾン吸着剤は、帯電装置により発生し
たオゾンを活性炭などの触媒機能により酸化したり、表
面に吸着させたりするのに用いられている。Conventionally, copiers, printers, facsimile machines,
Used in an electrophotographic image forming apparatus such as a plotter,
Examples of a charging device for charging a photoreceptor as a member to be charged include a corona charger, a roller charger, a brush charger, and a solid charger. Among them, the corona charger is the most widely used charging method. However, the corona charger, for non-contact charging method utilizing corona discharge in air, there is a problem of generating a large number of ozone and NO X. In order to solve this problem, for example, a corona charger designed to reduce the amount of generated ozone is disclosed in JP-A-9-114.
No. 192. This corona charger is
By performing discharge using a very fine wire of 40 to 50 microns (μm), the amount of generated ozone is reduced to 50% or less. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-324556 discloses a metal housing arranged so as to surround three sides of a wire,
A corona charger having a metal mesh electrode disposed in the vicinity of the open portion, confining ozone generated from the wire, and increasing the probability of collision of ozone molecules to reduce the amount of released ozone is described. I have. Further, as one of the methods for reducing ozone generated by a charging device such as a corona charger, a method using an ozone adsorbent is known. This ozone adsorbent converts ozone generated by the charging device into activated carbon or the like. It is used to oxidize by the catalytic function or to be adsorbed on the surface.
【０００４】一方、ローラ帯電器は、古くは特開昭５６
−９１２５３号公報に記載されており、近年、盛んに検
討されている接触帯電方式の一つである。このローラ帯
電器は、帯電したローラを被帯電体に接触させて帯電を
行う方式のため、オゾンの発生を非常に少なくでき、有
望視されている。また、ブラシ帯電器は、特公昭５５−
２９８３７号公報等に記載されており、接触帯電方式の
一つである。このブラシ帯電器は、帯電したブラシを被
帯電体に接触させて帯電を行う方式のため、オゾンの発
生を非常に少なくできる。On the other hand, roller chargers have been disclosed in
This is one of the contact charging methods that have been actively studied in recent years. Since this roller charger is a system in which a charged roller is brought into contact with a member to be charged to perform charging, generation of ozone can be extremely reduced, and this roller charging device is regarded as promising. In addition, the brush charger is
No. 29837, which is one of the contact charging systems. Since this brush charger performs charging by bringing a charged brush into contact with a member to be charged, generation of ozone can be extremely reduced.
【０００５】固体帯電器は、古くは特開昭５４−５３５
３７号公報等に記載されたものがある。また、特開平５
−９４０７７号公報には、絶縁部材上に放電電極を、微
小間隔を介して多数併設する装置が記載されている。さ
らに、特開平６−７５４５７号公報には、帯電器と被記
録体との間隔を５００〜３０００μｍに設定することに
より、イオンの飛距離を短くしてオゾンの拡散を抑制す
ると共に、トナーなどの付着を防止するものが記載され
ている。特開平９−２４４３５０号公報には、板状基板
上の放電電極と、その外周に配設した沿面グロー放電手
段と、帯電器全体を覆うカバーを備えた放電装置が記載
されている。特開平９−１１５６４６号公報には、平面
型固体放電装置において電極材料に特定の仕事関数の材
料を用いることによりＮＯX の低減を図ることが記載さ
れている。[0005] The solid-state charger has been described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 37, for example. Also, Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 94077 discloses an apparatus in which a large number of discharge electrodes are provided on an insulating member at a small interval. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75457 discloses that, by setting the distance between the charger and the recording medium to 500 to 3000 μm, the flying distance of ions is shortened, and the diffusion of ozone is suppressed. What prevents adhesion is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-244350 describes a discharge device provided with a discharge electrode on a plate-like substrate, a creeping glow discharge means disposed on the outer periphery thereof, and a cover for covering the entire charger. JP-A-9-115646, it is described that reduce of the NO X by using a material of a specific work function electrode material in a planar type solid-state discharge device.
【０００６】さらに、新規な帯電方式を用いたものとし
て、特開平８−２０３４１８号公報には、ライン電極表
面にＰ−Ｎ接合の半導体素子、又はエレクトロルミネッ
センス材料よりなる電子放出素子層を設けた電荷発生
器、及びこれを一画素単位で独立に駆動して誘電体上に
潜像を形成する静電潜像形成装置が記載されている。ま
た、特開平８−１３７２１５号公報には、電荷発生制御
素子を１次元あるいは２次元に配列して形成した電荷発
生器において、上記電荷発生制御素子の電荷放出部材を
備えた電荷発生部を素子の最表面に形成すると共に、電
荷発生制御素子を素子の下部に形成したことを特徴とす
る電荷発生器が記載されている。さらにまた、特開平９
−９２１３０号公報には、電荷発生制御素子を１次元あ
るいは２次元に配列して形成した電荷発生器において、
上記電荷発生制御素子を半導体基板上に形成すると共
に、該電荷発生制御素子の電荷放出部をＰ−Ｎ接合を有
するダイオードで構成し、該ダイオードに逆バイアスを
印加することによって電子もしくは電荷を放出するよう
に構成したことを特徴とする電荷発生器が記載されてい
る。Further, as a device using a novel charging method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-203418 discloses a method in which a PN junction semiconductor element or an electron emitting element layer made of an electroluminescent material is provided on the surface of a line electrode. There is described a charge generator and an electrostatic latent image forming apparatus that forms a latent image on a dielectric by independently driving the charge generator on a pixel basis. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-137215 discloses a charge generator in which charge generation control elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. And a charge generation control element formed under the element and formed on the outermost surface of the element. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. -92130 discloses a charge generator in which charge generation control elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
The charge generation control element is formed on a semiconductor substrate, and the charge emission part of the charge generation control element is constituted by a diode having a PN junction, and electrons or charges are emitted by applying a reverse bias to the diode. There is described a charge generator characterized in that it is configured to:
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の帯電装
置（帯電方式）のうち、コロナ帯電器は、非常に多くの
オゾン及びＮＯX を発生する。このため特開平９−１１
４１９２号公報や特開平６−３２４５５６号公報に記載
されているようなオゾン量を低減させるようにしたコロ
ナ帯電器では、せいぜい５０％程度のオゾン量の低減し
か出来ず、オゾン吸着剤等の併用が必要であった。ま
た、オゾン吸着剤を併用した場合、オゾン量を低減する
ことはできるが、オゾン吸着剤は、経時劣化が生じるた
めにオゾンフィルタの交換やメンテナンスが必要であ
り、コストがかかるという問題がある。[0005] Among the conventional charging device mentioned above (charging method), a corona charger generates a large number of ozone and NO X. For this reason, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-11
The corona charger described in JP-A-4192 and JP-A-6-324556, which reduces the amount of ozone, can only reduce the amount of ozone by at most about 50%, and uses an ozone adsorbent or the like together. Was needed. In addition, when an ozone adsorbent is used in combination, the amount of ozone can be reduced, but the ozone adsorbent has a problem that it requires replacement and maintenance of an ozone filter because of deterioration with time, which increases costs.
【０００８】ローラ帯電器は、接触帯電方式のためオゾ
ンの発生を非常に少なくできるが、帯電が不均一になり
やすく、また、電子写真方式の画像形成装置に用いた場
合、ローラ表面のトナー汚染、ローラに印加するバイア
ス交流による振動、画像のモワレなどが生じやすいとい
う問題がある。また、ローラ帯電器は回転体であり、ロ
ーラ表面のクリーニングが必要になるために部材が多
く、製造コストがかかるという問題があり、その他にも
ローラ帯電器には、感光体の感光層が絶縁破壊されてピ
ンホールが発生しやすくなったり、振動音、可塑剤等に
よる帯電ローラ跡、ローラの永久変形等が生じやすいと
いう問題がある。ブラシ帯電器は、接触帯電方式のため
オゾンの発生を非常に少なくできるが、筋状帯電むらや
環境変動による帯電むらが発生しやすく、また、低温ス
トリーマ放電、白斑点、感光体磨耗、磨耗感光体の蓄
積、ブラシの抜け等の発生や、感光体傷に対する異常放
電に起因するブラシの溶融などの欠点がある。さらに、
固体帯電器では、装置を小型化できるなどの利点はある
ものの、放電面積が広く、期待するほどオゾンやＮＯX
などの不快物質の低減は出来ていない。[0008] The roller charger can minimize the generation of ozone due to the contact charging system, but the charging tends to be non-uniform, and when used in an electrophotographic image forming apparatus, toner contamination on the surface of the roller. In addition, there is a problem that vibration due to bias alternating current applied to the roller and moiré of an image are easily generated. In addition, the roller charger is a rotating body, and the cleaning of the roller surface is necessary, so that there are many members, and there is a problem that the manufacturing cost is increased. In addition, the roller charger has an insulated photosensitive layer of the photoconductor. There is a problem that a pinhole is apt to be generated due to breakage, a charging roller trace due to a vibration noise, a plasticizer or the like, a permanent deformation of the roller, and the like are easily generated. The brush charger can minimize the generation of ozone due to the contact charging method.However, it is easy to generate streaky charging unevenness and uneven charging due to environmental fluctuations. There are disadvantages such as accumulation of the body, removal of the brush, etc., and melting of the brush due to abnormal discharge to the photoreceptor scratch. further,
Although the solid-state charger has advantages such as downsizing of the device, it has a large discharge area, and as much as expected, ozone and NO x
Unpleasant substances such as have not been reduced.
【０００９】前述の電荷発生器や、それを用いた静電潜
像形成装置においては、一画素単位で駆動する構成の素
子であるため、逆に均一帯電による電子写真プロセスへ
の適用が困難であること、駆動装置等の装置構成全体が
煩雑になることなどの欠点を有している。また、感光体
等の被帯電体に対向させて動作させる必要があるため、
被帯電体に印加するバイアス電圧がパッシェン則におけ
る放電しきい値よりも高い場合には、電荷発生器と被帯
電体の間の空間で放電破壊が起こり、結局オゾンやＮＯ
Xなどが発生してしまうという欠点も有している。その
上、電子放出面に被帯電体や周囲の雰囲気からの粒子や
イオンが付着してしまうため、安定な動作が出来ないと
いう不具合がある。特にエレクトロルミネッセンス材料
からなる電子放出素子層の場合には、同時に起こる発光
が被帯電体に入射することにより、電子写真用感光体を
帯電させる際に帯電電位の低下が起こってしまうという
問題がある。In the above-described charge generator and the electrostatic latent image forming apparatus using the same, since the elements are driven in units of one pixel, it is difficult to apply them to an electrophotographic process by uniform charging. There are drawbacks such as the fact that the entire device configuration such as the driving device is complicated. Further, since it is necessary to operate the photoconductor or the like to be charged,
If the bias voltage applied to the member to be charged is higher than the discharge threshold according to Paschen's law, discharge breakdown occurs in the space between the charge generator and the member to be charged, and eventually ozone or NO
There is also a disadvantage that X and the like are generated. In addition, since particles and ions from the charged body and the surrounding atmosphere adhere to the electron emission surface, there is a problem that stable operation cannot be performed. In particular, in the case of an electron-emitting device layer made of an electroluminescent material, there is a problem that a simultaneous decrease in the charged potential occurs when the electrophotographic photosensitive member is charged due to simultaneous emission of light incident on the charged member. .
【００１０】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものであり、オゾン及びＮＯX の発生防
止、装置の長寿命化、帯電効率の向上、帯電能力の安定
性向上等を図ることができ、均一な帯電を行うことがで
きる帯電装置、及びその帯電装置を用いた画像形成装置
を提供することを目的とする。[0010] The present invention has been made to solve the problems of the prior art, prevention of ozone and NO X, the life of the device, improvement in charging efficiency, the charging performance stability improvement It is an object of the present invention to provide a charging device capable of achieving uniform charging, and an image forming apparatus using the charging device.
【００１１】より詳しく述べると、請求項１に係る発明
は、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化を図
ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置
を実現することを目的とする。請求項２に係る発明は、
オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電
効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことが
できる帯電装置を実現することを目的とする。請求項３
に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長
寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯
電を行うことができる帯電装置を実現することを目的と
する。請求項４に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
防止、装置の長寿命化及び帯電均一性の向上を図ること
ができ、より均一な帯電を行うことができる帯電装置を
実現することを目的とする。請求項５に係る発明は、オ
ゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電均
一性のいっそうの向上を図ることができ、より均一な帯
電を行うことができる帯電装置を実現することを目的と
する。請求項６に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
防止、装置の長寿命化及び帯電効率の向上を図ることが
でき、均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現す
ることを目的とする。請求項７に係る発明は、オゾン及
びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電能力の安
定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことがで
きる帯電装置を実現することを目的とする。請求項８に
係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿
命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電
を行うことができる帯電装置を実現することを目的とす
る。請求項９に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生防
止、装置の長寿命化及び帯電効率の向上を図ることがで
き、均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現する
ことを目的とする。請求項１０に係る発明は、オゾン及
びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電効率のい
っそうの向上を図ることができ、均一な帯電を行うこと
ができる帯電装置を実現することを目的とする。請求項
１１に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置
の長寿命化及び有害ガス成分放出防止を図ることがで
き、均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現する
ことを目的とする。請求項１２に係る発明は、オゾン及
びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化、生産性の向上及
び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電
を行うことができる帯電装置を実現することを目的とす
る。請求項１３に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
防止、装置の長寿命化、生産性の向上、低コスト化及び
帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を
行うことができる帯電装置を実現することを目的とす
る。請求項１４に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
防止、装置の長寿命化、生産性の向上、低コスト化及び
帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を
行うことができる帯電装置を実現することを目的とす
る。請求項１５に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
防止、装置の長寿命化、生産性の向上、低コスト化及び
帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を
行うことができる帯電装置を実現することを目的とす
る。請求項１６に係る発明は、オゾン及びＮＯX の発生
が防止され、良好な画像形成を行うことができる画像形
成装置を実現することを目的とする。[0011] Describing more in detail, the invention according to claim 1, prevention of ozone and NO X, it is possible to extend the life of the device, to realize a charging device capable of performing uniform charging Aim. The invention according to claim 2 is
It is an object of the present invention to provide a charging device capable of preventing generation of ozone and NOx, extending the life of the device and improving charging efficiency, and performing uniform charging. Claim 3
The invention according to the prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, and to realize a charging device capable of performing uniform charging. Invention, the purpose prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and charge uniformity of the device, to realize a charging device capable of performing more uniform charging according to claim 4 And Invention, prevention of ozone and NO X, it is possible to further improve the long service life and charge uniformity of the device, to realize a charging device capable of performing more uniform charging can according to claim 5 With the goal. The invention according to claim 6, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, and to realize a charging device capable of performing uniform charging . Invention, the purpose prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the stability of the long life and charging performance of the device, to realize a charging device capable of performing uniform charging according to claim 7 And The invention according to claim 8, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, and to realize a charging device capable of performing uniform charging . The invention according to claim 9, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, and to realize a charging device capable of performing uniform charging . Invention, the purpose prevention of ozone and NO X, it is possible to further improve the long service life and the charging efficiency of the device, to realize a charging device capable of performing uniform charging according to claim 10 And Invention, and purpose prevention of ozone and NO X, it is possible to increase the life of and harmful gas components emission preventing apparatus, to realize a charging device capable of performing uniform charging according to claim 11 I do. The invention according to claim 12, prevention of ozone and NO X, the life of the device, improved productivity and increased stability of charging performance can be achieved, the charging apparatus capable of performing uniform charging It is intended to be realized. The invention according to claim 13, prevention of ozone and NO X, the life of the device, increase productivity, it is possible to improve stability of the low cost and charging ability, it is carried out uniform charging It is an object of the present invention to realize a charging device that can perform the charging. The invention according to claim 14, prevention of ozone and NO X, the life of the device, increase productivity, it is possible to improve stability of the low cost and charging ability, it is carried out uniform charging It is an object of the present invention to realize a charging device that can perform the charging. The invention according to claim 15 can prevent the generation of ozone and NO x , prolong the life of the device, improve the productivity, reduce the cost and improve the stability of the charging ability, and can perform uniform charging. It is an object of the present invention to realize a charging device that can perform the charging. According to claim 16 the invention, the occurrence of ozone and NO X is prevented, and to realize an image forming apparatus capable of performing good image formation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】従来技術における課題を
解決し、上記目的を達成するため、本発明に係る帯電装
置及び画像形成装置は以下のように構成した。すなわ
ち、請求項１に係る帯電装置は、素子内部の電界により
エネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子と、前
記電子放出素子を取り囲むシールドからなる負イオン生
成空間部と、前記電子放出素子から放出された電子のエ
ネルギーを制御する手段と、前記負イオン生成空間部に
負イオン化するための気体を導入する手段と、前記負イ
オン生成空間部で生成された負イオン及び電子を、前記
負イオン生成空間部に導入された気体と共に放出する手
段を有し、前記負イオン及び電子により被帯電体を帯電
させる構成とした。Means for Solving the Problems In order to solve the problems in the prior art and achieve the above object, a charging device and an image forming apparatus according to the present invention are configured as follows. That is, the charging device according to claim 1 includes: an electron-emitting device that emits electrons that are energized by an electric field inside the device; a negative ion generation space portion that includes a shield surrounding the electron-emitting device; Means for controlling the energy of the emitted electrons, means for introducing a gas for negative ionization into the negative ion generation space, and negative ions and electrons generated in the negative ion generation space, the negative ions There is provided a means for discharging the gas together with the gas introduced into the generation space, and the charged object is charged by the negative ions and electrons.
【００１３】請求項２に係る帯電装置は、請求項１に記
載の構成に加えて、前記負イオン生成空間部に到達する
前の導入気体の経路の何処かに粒子フィルターを配備
し、気体に混入した粒子の電子放出面への付着を防止す
る構成とした。また、請求項３に係る帯電装置は、請求
項１または２に記載の構成に加えて、前記負イオン生成
空間部に到達する前の導入気体の経路の何処かに、周囲
に対して負電位の正イオンフィルター用電極を配備し、
正電荷による電荷の中和を防止する構成とした。According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a particle filter is provided somewhere in a path of the introduced gas before reaching the negative ion generation space, and the gas is charged into the gas. The configuration is such that the mixed particles are prevented from adhering to the electron emission surface. According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the charging device according to the first or second aspect further includes a negative potential with respect to the surroundings at some point in the path of the introduced gas before reaching the negative ion generation space. Deploy the positive ion filter electrode of
The configuration is such that charge neutralization by positive charges is prevented.
【００１４】請求項４に係る帯電装置は、請求項１，２
または３に記載の構成に加えて、気体放出部と被帯電体
の間に、被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状
の電極を有し、気体放出部と前記電極の間に電圧を印加
し、負イオンを被帯電体に向かって引き出す構成とし
た。また、請求項５に係る帯電装置は、請求項１，２ま
たは３に記載の構成に加えて、気体放出部と被帯電体の
間に、被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状の
電極を有し、前記電極に平行で負イオンを通過しうる形
状の電極が複数の区画に区分されてあり、各区画に互い
に独立に電圧を印加し、負イオンの分布を制御した後、
気体放出部と前記電極の間に電圧を印加し、負イオンを
被帯電体に向かって引き出す構成とした。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a charging device according to the first or second aspect.
Or in addition to the configuration described in 3 above, further comprising an electrode between the gas emitting portion and the member to be charged, the electrode having a shape parallel to the surface of the member to be charged and capable of passing negative ions, and a voltage between the gas emitting portion and the electrode. And negative ions are drawn out toward the member to be charged. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to the first, second, or third aspect, the charging device is configured to allow a negative ion to pass between the gas discharge portion and the charged body in parallel with the surface of the charged body. An electrode having a shape capable of passing negative ions in parallel with the electrode is divided into a plurality of sections, and a voltage is independently applied to each section to control the distribution of the negative ions.
A voltage was applied between the gas releasing portion and the electrode to extract negative ions toward the member to be charged.
【００１５】請求項６に係る帯電装置は、請求項１〜５
の何れか一つに記載の構成に加えて、電子放出面を加熱
する手段を有する構成とした。また、請求項７に係る帯
電装置は、請求項１〜６の何れか一つに記載の構成に加
えて、電子放出素子を取り囲むシールドは、内壁面全体
に噴出口を有する中空容器の中空部に気体の散乱される
箇所を有する構造とし、導入された気体が前記散乱され
る箇所を経由した後に前記噴出口から負イオン生成部に
放出される構成とした。さらに請求項８に係る帯電装置
は、請求項１〜７の何れか一つに記載の構成に加えて、
電子放出素子を間欠的に動作させ、電子放出されていな
い時間帯に気体が放出される位置まで負イオンを引き出
すための負イオン引き出し電界を発生させる構成とし
た。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the charging device according to the first to fifth aspects.
And a means for heating the electron emission surface. According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to sixth aspects, the shield surrounding the electron-emitting device has a hollow portion of a hollow container having a spout on the entire inner wall surface. The structure has a structure in which the gas is scattered, and the introduced gas is discharged from the ejection port to the negative ion generation unit after passing through the scattered position. Further, the charging device according to claim 8 is, in addition to the configuration according to any one of claims 1 to 7,
The electron-emitting device is operated intermittently to generate a negative-ion extracting electric field for extracting negative ions to a position where gas is emitted during a time period when electrons are not emitted.
【００１６】請求項９に係る帯電装置は、請求項１〜８
の何れか一つに記載の構成に加えて、前記負イオン生成
空間部に気体を導入する手段は圧縮空気供給手段であ
り、前記圧縮空気供給手段により供給された圧縮空気を
酸素高濃度成分と低濃度成分とに分離して排出するガス
分離手段と、前記ガス分離手段により分離された空気成
分の内、酸素高濃度成分側を前記負イオン生成空間部に
導入する手段を有する構成とした。また、請求項１０に
係る帯電装置は、請求項９記載の構成に加えて、前記ガ
ス分離手段が、中空糸状のガス分離膜よりなる構成とし
た。さらに請求項１１に係る帯電装置は、請求項１０記
載の構成に加えて、前記ガス分離手段により分離した酸
素低濃度成分を、前記帯電装置から放出された気体が被
帯電体に照射された後に通過する経路近傍に導く手段を
有する構成とした。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a charging device according to the first aspect.
In addition to the configuration according to any one of the above, the means for introducing a gas into the negative ion generation space is a compressed air supply means, the compressed air supplied by the compressed air supply means and the oxygen high concentration component A gas separation means for separating and discharging the low-concentration component and a means for introducing the high-oxygen-concentration component side of the air component separated by the gas separation means into the negative ion generation space are provided. According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the ninth aspect, in the charging device, the gas separating unit is configured by a hollow fiber-shaped gas separation membrane. Further, in the charging device according to claim 11, in addition to the configuration according to claim 10, after the gas discharged from the charging device is irradiated with the low-oxygen concentration component separated by the gas separation unit, the member to be charged is irradiated. It has a configuration having a means for guiding to the vicinity of the passing path.
【００１７】請求項１２に係る帯電装置は、請求項１〜
１１の何れか一つに記載の構成に加えて、前記電子放出
素子は、ＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）構造を有する
構成とした。また、請求項１３に係る帯電装置は、請求
項１〜１１の何れか一つに記載の構成に加えて、前記電
子放出素子は、ＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造を有
する構成とした。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a charging device according to the first aspect.
In addition to the configuration described in any one of the eleventh to eleventh aspects, the electron-emitting device has a configuration having a MIS (metal-insulator-semiconductor) structure. A charging device according to a thirteenth aspect is configured such that, in addition to the configuration according to any one of the first to eleventh aspects, the electron-emitting device has a MIM (metal-insulator-metal) structure. .
【００１８】請求項１４に係る帯電装置は、請求項１〜
１１の何れか一つに記載の構成に加えて、前記電子放出
素子は、多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の表面側
に電子を透過しうる薄膜電極を有し、前記多孔質半導体
層の裏面側に該多孔質半導体層に電子を注入しうる電極
を有する構成とした。また、請求項１５に係る帯電装置
は、請求項１〜１１の何れか一つに記載の構成に加え
て、前記電子放出素子は、下部電極と、下部電極上に形
成されたタンタルオキサイド（Ｔａ2Ｏ5）膜と、前記タ
ンタルオキサイド（Ｔａ2Ｏ5）膜上に形成されたＺｎＳ
膜と、前記ＺｎＳ膜上に形成された上部電極とにより構
成されているエレクトロルミネッセント素子である構成
とした。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a charging device according to the first aspect.
In addition to the configuration according to any one of the first to eleventh aspects, the electron-emitting device includes a porous semiconductor layer, and a thin-film electrode capable of transmitting electrons on a surface side of the porous semiconductor layer, wherein the porous semiconductor layer The structure was such that an electrode capable of injecting electrons into the porous semiconductor layer was provided on the back side of the layer. Further, in the charging device according to claim 15, in addition to the configuration according to any one of claims 1 to 11, the electron-emitting device includes a lower electrode and a tantalum oxide (Ta) formed on the lower electrode. 2 O 5 ) film and ZnS formed on the tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film.
The electroluminescent device was constituted by a film and an upper electrode formed on the ZnS film.
【００１９】請求項１６に係る画像形成装置は、光導電
性の感光体を帯電し、帯電された感光体に対して画像露
光や光書込みにより静電潜像を形成し、該静電潜像を現
像して可視像化した後、感光体上の可視像を転写材に直
接あるいは中間転写体を介して転写し、画像を形成する
ものであり、前記感光体を帯電する手段、あるいは前記
可視像を転写材あるいは中間転写体に転写する手段とし
て、請求項１〜１５の何れか一つに記載の帯電装置を具
備する構成とした。According to another aspect of the present invention, an electrostatic latent image is formed by charging a photoconductive photoreceptor, forming an electrostatic latent image on the charged photoreceptor by image exposure or optical writing. After developing to a visible image, the visible image on the photoreceptor is transferred directly or via an intermediate transfer member to a transfer material to form an image, and a means for charging the photoreceptor, or As a means for transferring the visible image to a transfer material or an intermediate transfer member, the charging device according to any one of claims 1 to 15 is provided.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明の構
成、動作及び作用を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention;
【００２１】（実施例１）まず請求項１に係る発明の実
施例を説明する。図１は請求項１に係る発明の一実施例
を示す帯電装置の斜視図、図２は図１に示す帯電装置を
被帯電体に対向して配置した状態を示す断面図である。
この実施例１は、例えば複写機、プリンタ等の電子写真
方式の画像形成装置に用いられる帯電装置の例であり、
図２において被帯電体１１６は、例えば円筒状の導電性
基体上に光導電性の感光層を備えた構造の感光体であ
る。図１及び図２に示す構成の帯電装置の例では、シー
ルド１０２の負イオン生成空間部１０７内に、電子放出
素子１０１を設置し、電源１０９からの電圧が印加され
るようになっている。また、放出された電子のエネルギ
ーを制御する手段としての電極１０３が電子放出素子１
０１の電子放出面に対向して配備されており、この電極
１０３は制御用の電源１０４に接続されている。尚、放
出された電子のエネルギーを制御する手段としては、電
極１０３を使用する以外に、電子放出素子１０１の電子
放出面とシールド１０２の間に電源を配備し電位差を与
える方法もあり、電極１０３が必要不可欠というわけで
はない。さらに図中の符号１０５は気体の導入路、１０
６は送風ファンや圧縮気体供給手段などの気体送り込み
手段であり、負イオン生成空間部１０７内に気体が送り
込まれるようになっている。また、シールド１０２の負
イオン生成空間部１０７の開口部は、導入された気体及
び負イオンを放出するための放出口１０８を形成してい
る。(Embodiment 1) First, an embodiment of the invention according to claim 1 will be described. FIG. 1 is a perspective view of a charging device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a state in which the charging device shown in FIG.
The first embodiment is an example of a charging device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine and a printer.
In FIG. 2, the charged member 116 is, for example, a photosensitive member having a structure in which a photoconductive photosensitive layer is provided on a cylindrical conductive substrate. In the example of the charging device having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the electron-emitting device 101 is installed in the negative ion generation space 107 of the shield 102, and a voltage from the power supply 109 is applied. The electrode 103 as a means for controlling the energy of the emitted electrons is provided by the electron-emitting device 1.
The electrode 103 is connected to the power supply 104 for control. As means for controlling the energy of emitted electrons, besides using the electrode 103, there is also a method of providing a potential difference by providing a power supply between the electron emission surface of the electron emission element 101 and the shield 102. Is not essential. Further, reference numeral 105 in the figure denotes a gas introduction path,
Reference numeral 6 denotes a gas feeding means such as a blowing fan or a compressed gas supply means, and the gas is fed into the negative ion generation space 107. The opening of the negative ion generation space 107 of the shield 102 forms an emission port 108 for emitting the introduced gas and negative ions.
【００２２】図３は本実施例における電子放出素子の一
例を示す概略断面図である。図中の符号２１１は下部電
極、２１３は上部電極である。電子放出部材２１２は、
Ｐ型半導体層２１２−１と、その上部に形成されたＰ+
型半導体層２１２−２と、更にその上部に形成されたＮ
++型半導体層２１２−３とで構成されている。これらの
Ｐ型半導体層２１２−１，Ｐ+ 型半導体層２１２−２，
Ｎ++型半導体層２１２−３の材料としては、単結晶シリ
コン、多結晶シリコン、あるいはアモルファスシリコン
等が挙げられる。各半導体層の膜厚とキャリア濃度は、
Ｐ型半導体層２１２−１が数千Å〜数μｍで１０14〜１
０16ｃｍ-3、Ｐ+ 型半導体層２１２−２が数百Åで１０
16〜１０18ｃｍ-3、Ｎ++型半導体層２１２−３が数十Å
〜数百Åで１０19〜１０20ｃｍ-3程度に設定される。FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of the electron-emitting device in this embodiment. In the figure, reference numeral 211 denotes a lower electrode, and 213 denotes an upper electrode. The electron emission member 212
P-type semiconductor layer 212-1 and P +
Type semiconductor layer 212-2 and N formed further thereon.
++ type semiconductor layer 212-3. These P-type semiconductor layers 212-1, P + -type semiconductor layers 212-2,
As a material of the N ++ type semiconductor layer 212-3, single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or the like can be given. The thickness and carrier concentration of each semiconductor layer are
The P-type semiconductor layer 212-1 has a thickness of 10 14 to 1 at several thousand to several μm.
0 16 cm −3 , the P + type semiconductor layer 212-2 has a thickness of 10
16 to 10 18 cm −3 , several tens of N ++ type semiconductor layers 212-3
It is set to about 10 19 to 10 20 cm −3 in a range of up to several hundreds of square meters.
【００２３】この実施例において、下部電極２１１の電
位は上部電極２１３に印加されているＤＣ電位に対して
数Ｖ〜数十Ｖの負の電位となっている。かかるバイアス
状態においては、Ｐ型半導体層２１２−１とＮ++型半導
体層２１２−３は逆バイアス状態となり、Ｐ+ 型半導体
層２１２−２の領域近傍において、強電界によりアバラ
ンシェ降伏が生じる。このアバランシェ降伏は次のよう
にして起こる。一つの電子がＰＮ接合の高電界によって
加速（高エネルギー化）されたとすると、この電子はエ
ネルギーが高いので共有結合の結合手を切って電子−正
孔対を発生させる。発生した高エネルギーの電子はさら
に別の電子−正孔対を発生させる。この現象は１０5〜
１０6Ｖ・ｃｍ-1以上の高電界の時に起こる。このよう
にして電子−正孔対が雪崩的に増大して起こる接合の降
伏現象がアバランシェ降伏である。上記アバランシェ降
伏により生じた高エネルギーの電子（ホットエレクトロ
ン）がＮ++型半導体層２１２−３の表面より効率よく上
部電極２１３の開口部に放出されるため、電子の放出開
始電圧を大幅に低減可能な電子放出を実現することがで
きる。In this embodiment, the potential of the lower electrode 211 is a negative potential of several V to several tens V with respect to the DC potential applied to the upper electrode 213. In such a bias state, the P-type semiconductor layer 212-1 and the N ++ -type semiconductor layer 212-3 are in a reverse bias state, and avalanche breakdown occurs near the region of the P + -type semiconductor layer 212-2 due to a strong electric field. This avalanche surrender occurs as follows. Assuming that one electron is accelerated (increased energy) by the high electric field of the PN junction, this electron has a high energy and cuts a covalent bond to generate an electron-hole pair. The generated high-energy electrons generate yet another electron-hole pair. This phenomenon is 10 5 ~
It occurs at a high electric field of 10 6 V · cm −1 or more. Avalanche breakdown is a junction breakdown phenomenon that occurs when the number of electron-hole pairs increases like an avalanche. High-energy electrons (hot electrons) generated by the avalanche breakdown are more efficiently emitted to the opening of the upper electrode 213 than the surface of the N ++ type semiconductor layer 212-3, so that the electron emission start voltage is significantly reduced. Possible electron emission can be realized.
【００２４】また、図４は本発明の他の実施例に係る電
子放出素子を示した概略断面図である。図中の符号３０
１はＰ+ 型半導体基板、３０２はＰ型半導体領域３０３
を包囲するＮ+ 型半導体ガードリング、３０４はアバラ
ンシェ降伏を起こすＰ+ 半導体領域、３０５は絶縁膜、
３０６はＰ+ 半導体に対するオーミック電極、３０７は
ショットキー障壁接合となる金属電極、３０９は電源、
破線で囲まれた領域３１０は電子放出時の空乏層であ
る。図４において、原理的に半導体材料としては、例え
ばＳｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ
Ｐ，ＡｌＧａＡｓ，ＳｉＣ，ＢＰ，ＡｌＮ，ダイヤモン
ド等が適用可能であり、特に間接遷移型でバンドギャッ
プの大きい材料が適している。また、ショットキー障壁
接合となる金属電極３０７の材料としては、Ｗの他にＡ
ｌ，Ａｕ，ＬａＢ6 等の一般に知られている前記Ｐ型半
導体に対してショットキー障壁接合を形成するものであ
れば良い。FIG. 4 is a schematic sectional view showing an electron-emitting device according to another embodiment of the present invention. Reference numeral 30 in the figure
1 is a P + type semiconductor substrate, 302 is a P type semiconductor region 303
An N + type semiconductor guard ring surrounding 304, a P + semiconductor region 304 causing avalanche breakdown, an insulating film 305,
306 is an ohmic electrode for the P + semiconductor, 307 is a metal electrode serving as a Schottky barrier junction, 309 is a power supply,
A region 310 surrounded by a broken line is a depletion layer during electron emission. In FIG. 4, in principle, semiconductor materials include, for example, Si, Ge, GaAs, GaP, AlAs, and GaAs.
P, AlGaAs, SiC, BP, AlN, diamond, and the like can be applied. In particular, an indirect transition type material having a large band gap is suitable. The material of the metal electrode 307 to be a Schottky barrier junction is, in addition to W,
Any material may be used as long as it forms a Schottky barrier junction with the generally known P-type semiconductor such as l, Au, LaB 6 .
【００２５】ここで、図５を用いて、本実施例の電子放
出素子の動作原理を説明する。Ｐ型半導体とショットキ
ー障壁接合を形成するショットキーダイオードに逆バイ
アス電圧を印加することにより、Ｐ型半導体の伝導帯の
底Ｅcはショットキー障壁φＢＰを形成する電極の真空
準位Ｅvacよりも高いエネルギー準位とすることがで
き、この状態でアバランシェ降伏を起こすことにより、
Ｐ型半導体においては少数キャリアであった電子を多数
生成することが可能となり、電子の放出効率を高めるこ
とができる。また空乏層内の電界が電子にエネルギーを
与えるために、電子がホットエレクトロンとなり、格子
系の温度よりも運動エネルギーが大きくなり、ショット
キー障壁接合を形成する電極へと注入される。ショット
キー障壁接合を形成する電極表面の仕事関数φＷＫより
も大きなエネルギーを持った電子は、真空中へ放出され
る。Here, the operation principle of the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG. By applying a reverse bias voltage to a Schottky diode forming a Schottky barrier junction with the P-type semiconductor, the bottom E c of the conduction band of the P-type semiconductor is higher than the vacuum level E vac of the electrode forming the Schottky barrier φBP. Can also be a high energy level, and in this state, by causing avalanche breakdown,
In a P-type semiconductor, a large number of electrons, which were minority carriers, can be generated, and the electron emission efficiency can be increased. In addition, since the electric field in the depletion layer gives energy to the electrons, the electrons become hot electrons, the kinetic energy becomes larger than the temperature of the lattice system, and the electrons are injected into the electrode forming the Schottky barrier junction. Electrons having energy greater than the work function φWK of the electrode surface forming the Schottky barrier junction are emitted into a vacuum.
【００２６】以上のような構成からなる帯電装置を用い
て帯電を行う場合には、図２に示すように帯電装置の放
出口１０８を被帯電体１１６に対して所定間隔開けて対
向配置させて行う。この帯電装置は次のように動作す
る。ここで、例えば導入される気体は空気であるものと
する。図２において、電子放出素子１０１に電源１０９
から電圧が印加されることにより、負イオン生成空間部
１０７内において電子放出が起こる。ここで電極１０３
と電子放出素子１０１の間の電界により、放出された電
子のエネルギーは導入された気体の電離が起こらない低
エネルギーに制御されている。また、シールド１０２の
電位は、放出される電子を制御するためには、電子放出
面と同電位が望ましいが、勿論これに限るものではな
い。When charging is performed by using the charging device having the above-described configuration, as shown in FIG. Do. This charging device operates as follows. Here, for example, the introduced gas is assumed to be air. In FIG. 2, a power supply 109 is connected to the electron-emitting device 101.
, Electron emission occurs in the negative ion generation space 107. Here the electrode 103
The energy of the emitted electrons is controlled to a low energy that does not cause ionization of the introduced gas by the electric field between the electron emission element 101 and the electron emission element 101. The potential of the shield 102 is desirably the same as that of the electron emission surface in order to control emitted electrons, but is not limited to this.
【００２７】空気は気体送り込み手段（ここでは送風フ
ァン）１０６により発生する気流に従い、導入路１０５
からイオン生成部１０７内へ導入され、空気中に存在す
る酸素分子等のエネルギー的に安定な負イオン状態を取
る分子や原子への電子付着により負イオンが発生する。
これに対し、窒素分子のように負イオンがエネルギー的
に不安定状態をとる分子や原子は、仮に負イオンが生成
しても再び電子と解離してしまい、エネルギー的に安定
な負イオン状態を取る分子へ電子付着をするまで負電荷
は気体中を電子の状態で移動することとなる。The air follows an air flow generated by gas feeding means (here, a blowing fan) 106 and is introduced into an introduction passage 105
The ions are introduced into the ion generation unit 107 and negative ions are generated by the attachment of electrons to molecules and atoms that take an energetically stable negative ion state such as oxygen molecules existing in the air.
On the other hand, molecules and atoms in which negative ions are energetically unstable, such as nitrogen molecules, are dissociated from electrons again even if negative ions are generated, resulting in an energetically stable negative ion state. The negative charge moves through the gas in the form of electrons until electrons are attached to the molecules.
【００２８】このようにして発生した負イオンが気流と
共に放出口１０８に向かって移動することにより、負イ
オン流が発生する。また、このとき放出口１０８と被帯
電体１１６との間に、負イオン生成空間部１０７におい
て発生した負イオン及び電子が被帯電体１１６側に向け
て加速流動するような電界が形成されるよう、その被帯
電体１１６側にバイアス電源１２０が印加されている。
放出口１０８から外部に向かう気流、及び放出口１０８
と被帯電体１１６との間の電位差により形成される電界
により、放出口１０８に向けて移動した負イオン流が被
帯電体１１６上に投射されることによって、被帯電体１
１６が帯電される。尚、空気の代わりに放電抑止ガスと
してよく用いられるＳＦ6が導入された場合にも安定な
負イオンＳＦ6 -を発生させることが可能である。The negative ions generated in this way move toward the discharge port 108 together with the airflow, thereby generating a negative ion flow. At this time, an electric field is formed between the emission port 108 and the charged body 116 such that negative ions and electrons generated in the negative ion generation space 107 are accelerated and flow toward the charged body 116. A bias power supply 120 is applied to the charged body 116 side.
Airflow from the outlet 108 to the outside, and the outlet 108
The negative ion flow moved toward the emission port 108 is projected onto the charged member 116 by an electric field formed by a potential difference between the charged member 116 and the charged member 1.
16 is charged. It is possible to generate stable negative ions SF 6 − even when SF 6, which is often used as a discharge inhibiting gas, is introduced instead of air.
【００２９】本発明においては、素子内部の電界により
エネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子１０１
を使用するため、針状の電子放出端を持つ電界放射陰極
と異なり、電子放出動作を行う際に、素子外部に強電界
を必要としない。したがって放電を発生させることなく
負イオン生成が可能である。また、被帯電体１１６と電
子放出部を対向させる必要がないため被帯電体１１６に
バイアス電圧を印加しても素子外部の電界には影響を与
えず、やはり放電は発生しない。In the present invention, the electron-emitting device 101 for emitting electrons energized by an electric field inside the device.
Therefore, unlike the field emission cathode having a needle-like electron emission end, a strong electric field is not required outside the element when performing the electron emission operation. Therefore, negative ions can be generated without generating discharge. In addition, since there is no need to make the charged body 116 face the electron emission portion, even if a bias voltage is applied to the charged body 116, the electric field outside the element is not affected, and no discharge occurs.
【００３０】以上のように本発明においては、電子放出
素子１０１から放出された電子による電子付着のみを利
用して負イオンを発生させるため、通常のコロナ放電方
式のように反応活性なラジカルが発生する箇所がないた
め、放電生成物として良く知られているオゾンやＮＯX
の生成がほとんど起こらない。さらに前述の針状の電子
放出端を持つ電界放射陰極が抱えている、放出電流の集
中による先端部の局所的な温度上昇、イオン衝撃による
先端部の損傷という他の問題をも解消し、長寿命で安定
な動作ができる。また、放出口８の形状や位置により負
イオン量の分布を調整できるため、シールド１０２内の
電子放出素子１０１の位置に依存せず均一な帯電を行う
ことができる。As described above, in the present invention, negative ions are generated only by the electron attachment by the electrons emitted from the electron-emitting device 101, so that reactive radicals are generated as in a normal corona discharge method. Ozone and NO x, which are well known as discharge products,
Generation hardly occurs. In addition, the field emission cathode with a needle-like electron emission end mentioned above also solves other problems such as local temperature rise at the tip due to concentration of emission current and damage to the tip due to ion bombardment. Stable operation with long life. Further, since the distribution of the amount of negative ions can be adjusted by the shape and position of the emission port 8, uniform charging can be performed without depending on the position of the electron-emitting device 101 in the shield 102.
【００３１】図３または図４の電子放出素子を使用した
本実施例に示す各構成の帯電装置により、被帯電体１１
６（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニット：タ
イプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この
時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の
測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバッ
クグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。The charging device 11 using the electron-emitting device shown in FIG. 3 or FIG.
6 (e.g., a photosensitive member unit for Ricoh Ltd. Printer: Type 800) the entire surface of is charged to -700 V, was measured for the ozone concentration and NO X concentration in the charging apparatus around at this time, none of ozone, background level or higher values both NO X was detected.
【００３２】（実施例２）次に請求項２に係る発明の実
施例を説明する。図６は請求項２に係る発明の一実施例
を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を付
したものは同様の構成部材である。図６に示す構成の帯
電装置の例では、気体送り込み手段１０６の前段に粒子
フィルター１３０を配備している。この帯電装置におい
ては、気体は、気体送り込み手段（ここでは送風ファ
ン）１０６により発生する気流に従い、導入路１０５か
らイオン生成部１０７内へ導入されるが、その際、送風
ファン１０６の前段に配備された粒子フィルター１３０
により気体に混入している粒子（トナー、埃、たばこの
煙など）は取り除かれているため、負イオン生成部には
清浄な気体が送り込まれる。このため電子放出面への気
体中粒子の付着により電子放出量が不安定になることを
防止できる。(Embodiment 2) Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described. FIG. 6 is a sectional view of a charging device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 6, a particle filter 130 is provided in a stage preceding the gas feeding unit 106. In this charging device, the gas is introduced into the ion generation unit 107 from the introduction path 105 according to the air flow generated by the gas sending means (here, the blowing fan) 106, and at this time, the gas is provided before the blowing fan 106. Particle filter 130
As a result, particles (toner, dust, cigarette smoke, etc.) mixed in the gas have been removed, so that a clean gas is sent to the negative ion generating section. Therefore, it is possible to prevent the amount of electron emission from becoming unstable due to the attachment of particles in the gas to the electron emission surface.
【００３３】粒子フィルター１３０としては例えば不織
布フィルターが使用できるが、より小さな粒子の侵入を
防止する必要があればＨＥＰＡフィルターやメンブレン
フィルターなどを使用することも可能である。尚、本実
施例では気体送り込み手段１０６の前段に粒子フィルタ
ー１３０が配備されているが、勿論、気体の導入路１０
５内に粒子フィルターを配備しても同様の効果が得られ
る。As the particle filter 130, for example, a non-woven fabric filter can be used, but if it is necessary to prevent intrusion of smaller particles, it is also possible to use a HEPA filter, a membrane filter, or the like. In the present embodiment, the particle filter 130 is provided in front of the gas feeding means 106.
A similar effect can be obtained even if a particle filter is provided in 5.
【００３４】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニット：タ
イプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この
時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の
測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバッ
クグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。ま
た、粒子フィルター１３０を配備する前後での帯電に要
する時間を比較したところ、粒子フィルター１３０を配
備後の方が時間が短縮されていた。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V. measurements of the NO X concentration, either ozone background level or higher values both NO X was detected. In addition, a comparison of the time required for charging before and after the provision of the particle filter 130 showed that the time after the provision of the particle filter 130 was shorter.
【００３５】（実施例３）次に請求項３に係る発明の実
施例を説明する。図７は請求項３に係る発明の一実施例
を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を付
したものは同様の構成部材である。図７に示す構成の帯
電装置の例では、気体送り込み手段１０６の前段に、周
囲に対して負電位の正イオンフィルター用電極１３１を
配備している。この正イオンフィルター用電極１３１は
電源１３２の負極側に接続されている。ここで「静電気
学会誌，２３（１），ｐ．３７−４３（１９９９）」に
よると、通常の大気中ではＨ3Ｏ+（Ｈ2Ｏ）nやＮＨ
4 +（Ｈ2Ｏ）n、ピリジン同族体の正イオン、アミン同族
体のイオン等の正イオンの存在が確認されており、これ
ら正イオンがそのまま負イオン生成部１０７内に導入さ
れると、それにより負電荷の中和が起こり帯電効率の低
下の原因となる。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view of a charging device according to an embodiment of the third aspect of the present invention, in which the same reference numerals as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 7, a positive ion filter electrode 131 having a negative potential with respect to the surroundings is provided in front of the gas feeding means 106. This positive ion filter electrode 131 is connected to the negative electrode side of the power supply 132. Here, according to “Journal of the Electrostatics Society of Japan, 23 (1), pp. 37-43 (1999)”, H 3 O + (H 2 O) n and NH
It has been confirmed that positive ions such as 4 + (H 2 O) n , a positive ion of a homolog of pyridine, and an ion of a homolog of amine are present. When these positive ions are introduced into the negative ion generating section 107 as they are, As a result, neutralization of negative charges occurs, which causes a reduction in charging efficiency.
【００３６】本実施例の帯電装置においては、気体は、
気体送り込み手段（ここでは送風ファン）１０６により
発生する気流に従い、導入路１０５から負イオン生成部
１０７内へ導入されるが、その際、送風ファン１０６の
前段に配備された周囲に対して負電位の正イオンフィル
ター用電極１３１（ここでは金属メッシュ）により、気
体に混入している正イオンは取り除かれているため、負
イオン生成部には正電荷がほぼ除かれた気体が送り込ま
れる。このため負電荷の中和を防止することができ、帯
電効率の向上につながる。特に正帯電性のトナーを使用
している環境では浮遊トナーの導入も防止でき、いっそ
う効果がある。In the charging device of this embodiment, the gas is
In accordance with the air flow generated by the gas feeding means (here, a blowing fan) 106, the gas is introduced from the introduction path 105 into the negative ion generating unit 107. At this time, a negative potential is applied to the surroundings provided in front of the blowing fan 106. Since the positive ions mixed in the gas have been removed by the positive ion filter electrode 131 (here, a metal mesh), the gas from which the positive charges have been almost removed is sent to the negative ion generating section. For this reason, neutralization of negative charges can be prevented, leading to improvement in charging efficiency. In particular, in an environment in which positively charged toner is used, the introduction of floating toner can be prevented, which is more effective.
【００３７】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニット：タ
イプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この
時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の
測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバッ
クグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。ま
た、正イオンフィルター用電極１３１を配備する前後で
の帯電に要する時間を比較したところ、正イオンフィル
ター用電極１３１を配備後の方が時間が短縮されてい
た。尚、本実施例では正イオンフィルター用電極１３１
として金属メッシュ電極を使用しているが、格子状等そ
の他の形状でも勿論適用可能である。In the charging device shown in this embodiment, the whole surface of the member to be charged (for example, a photosensitive unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration around the charging device and measurements of the NO X concentration, both ozone background level or higher values both NO X was detected. In addition, comparing the time required for charging before and after the provision of the positive ion filter electrode 131, the time after the provision of the positive ion filter electrode 131 was shorter. In this embodiment, the electrode 131 for the positive ion filter is used.
Although a metal mesh electrode is used as an example, other shapes such as a lattice shape can of course be applied.
【００３８】（実施例４）次に請求項４に係る発明の実
施例を説明する。図８は請求項４に係る発明の一実施例
を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を付
したものは同様の構成部材である。図８に示す構成の帯
電装置の例では、放出口１０８と被帯電体１１６との間
に、被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状の電
極１４０（ここでは金属メッシュ）を配備している。こ
こで電極１４０の形状は、メッシュ状の他、格子状な
ど、負イオンが被帯電体１１６に到達することを妨げな
いものであれば特に制限されない。(Embodiment 4) Next, an embodiment of the invention according to claim 4 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of a charging device according to an embodiment of the present invention, in which the same components as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 8, an electrode 140 (here, a metal mesh) having a shape parallel to the surface of the charged object and capable of passing negative ions is provided between the emission port 108 and the charged member 116. ing. Here, the shape of the electrode 140 is not particularly limited as long as it does not prevent the negative ions from reaching the charged body 116, such as a mesh shape or a grid shape.
【００３９】上記電極１４０には電源１４１により気体
放出口１０８に対し正電位となるように電圧を印加して
ある。さらに、電極１４０を通過した負イオン及び電子
が被帯電体１１６側に向けて流動するような電界が形成
されるよう、その被帯電体１１６側にバイアス電源１２
０により電圧が印加されている。電極１４０の形状は被
帯電体１１６の表面に平行であるため、電極１４０−被
帯電体１１６間の電界は気体放出口１０８の形状に依存
せず、均一な電界内を負イオンが飛行するため帯電が均
一化される。A voltage is applied to the electrode 140 by a power supply 141 so that the potential of the gas discharge port 108 becomes positive. Further, a bias power supply 12 is provided on the charged body 116 side so that an electric field is formed such that negative ions and electrons passing through the electrode 140 flow toward the charged body 116 side.
A voltage is applied by 0. Since the shape of the electrode 140 is parallel to the surface of the charged body 116, the electric field between the electrode 140 and the charged body 116 does not depend on the shape of the gas discharge port 108, and negative ions fly in a uniform electric field. The charging is made uniform.
【００４０】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体１１６（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。また、帯電電位の分布を電極１４０を配備する前後
で比較したところ、電極１４０（ここでは金属メッシ
ュ）を配備した方が分布が小さくなっていた。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration around the charging device at this time is charged. And NO
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected. Further, when the distribution of the charging potential was compared before and after the electrode 140 was provided, the distribution was smaller when the electrode 140 (here, a metal mesh) was provided.
【００４１】（実施例５）次に請求項５に係る発明の実
施例を説明する。図９は請求項５に係る発明の一実施例
を示す帯電装置の斜視図であり、図１，２と同符号を付
したものは同様の構成部材である。図９に示す構成の帯
電装置の例では、被帯電体面に平行で負イオンを通過し
うる形状の電極が、図８に示したものと同様の電極１４
０と、複数の区画に区分された電極群１４２とで構成さ
れ、電極群１４２の各区画には互いに独立に電圧を印加
することができる用になっている。図９では電源群１４
３により各区画には互いに独立に電圧を印加している。
ここで電極群１４２の各区画の形状は格子状であるが、
そのほか網状など、負イオンが被帯電体１１６に到達す
ることを妨げないものであれば特に制限されない。(Embodiment 5) Next, an embodiment of the invention according to claim 5 will be described. FIG. 9 is a perspective view of a charging device showing one embodiment of the invention according to claim 5, and the components denoted by the same reference numerals as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 9, the electrode having a shape parallel to the surface of the member to be charged and capable of passing negative ions is the same as the electrode 14 shown in FIG.
0 and an electrode group 142 divided into a plurality of sections, and a voltage can be applied to each section of the electrode group 142 independently of each other. In FIG. 9, the power supply group 14
3, voltage is applied to each section independently of each other.
Here, the shape of each section of the electrode group 142 is a lattice shape,
In addition, there is no particular limitation as long as it does not prevent the negative ions from reaching the charged body 116, such as a mesh.
【００４２】上記電極群１４２の各区画には電源群１４
３により独立に、気体放出口１０８に対し正電位となる
ように電圧を印加してある。これにより、負イオンが放
出された時点で分布が不均一であったとしても、電極群
１４２の電位分布を調整することで負イオンの分布を均
一化することができる。また、上記電極１４０には電源
１４１により電極群１４２に対し正電位となるように電
圧を印加してある。さらに、電極１４０を通過した負イ
オン及び電子が被帯電体１１６側に向けて流動するよう
な電界が形成されるよう、その被帯電体１１６側にバイ
アス電源１２０により電圧が印加されている。上記電極
１４０の形状は被帯電体１１６に平行であるため、電極
１４０−被帯電体１１６間の電界は電極群１４２の電位
分布に依存せず、均一な電界内を負イオンが飛行するた
め帯電が均一化される。Each section of the electrode group 142 has a power source group 14
3, a voltage is applied independently to the gas discharge port 108 so as to have a positive potential. Thereby, even if the distribution is non-uniform at the time when the negative ions are emitted, the distribution of the negative ions can be made uniform by adjusting the potential distribution of the electrode group 142. In addition, a voltage is applied to the electrode 140 by a power supply 141 so that the electrode group 142 has a positive potential with respect to the electrode group 142. Further, a voltage is applied from the bias power supply 120 to the charged body 116 so that an electric field is formed such that the negative ions and electrons that have passed through the electrode 140 flow toward the charged body 116. Since the shape of the electrode 140 is parallel to the member to be charged 116, the electric field between the electrode 140 and the member to be charged 116 does not depend on the potential distribution of the electrode group 142, and negative ions fly in a uniform electric field. Is made uniform.
【００４３】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体１１６（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。また、帯電電位の分布を前記請求項４の実施例と比
較したところ、本実施例の方がさらに分布が小さくなり
改善されていた。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration around the charging device at this time is charged. And NO
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected. Further, when the distribution of the charging potential was compared with that of the embodiment of the fourth aspect, the distribution of this embodiment was smaller and improved.
【００４４】（実施例６）次に請求項６に係る発明の実
施例を説明する。図１０は請求項６に係る発明の一実施
例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を
付したものは同様の構成部材である。実施例１〜５に示
した構成の帯電装置においては、導入する気体が空気の
場合、水蒸気等の生活温度範囲での低温で凝縮する気体
が混在している場合がある。電子放出素子１０１が動作
中は素子に流れる電流により電子放出面は室温よりも高
温となりうるので上記水蒸気等の気体の影響は受けにく
いが、未使用時の温度低下している電子放出面において
例えば水蒸気が凝縮すると、その後の電子放出動作を著
しく阻害することとなる。そこで図１０に示す構成の帯
電装置の例では、負イオン生成部１０７内に、電子放出
素子の電子放出面を加熱する手段１５０（ここでは電熱
線（ヒーター））を配備している。このため、ヒーター
１５０からの輻射熱及び加熱された気体からの熱移動に
より、未使用時においても電子放出面の温度が帯電装置
外部の気体に比べて高温となる。これにより未使用時に
水蒸気などが電子放出面に凝縮して電子放出効率を低下
させることを防止でき、帯電効率の向上が可能となる。Embodiment 6 Next, an embodiment of the invention according to claim 6 will be described. FIG. 10 is a sectional view of a charging device showing an embodiment of the invention according to claim 6, wherein the same reference numerals as those in FIGS. In the charging devices having the configurations shown in the first to fifth embodiments, when the gas to be introduced is air, there are cases where a gas such as water vapor that condenses at a low temperature in the living temperature range is mixed. During the operation of the electron-emitting device 101, the electron-emitting surface can be higher than room temperature due to the current flowing through the device, so that the electron-emitting surface is hardly affected by the gas such as water vapor. When the water vapor condenses, the subsequent electron emission operation is significantly impaired. Therefore, in the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 10, means 150 (here, a heating wire (heater)) for heating the electron emission surface of the electron emission element is provided in the negative ion generation unit 107. Therefore, due to the radiation heat from the heater 150 and the heat transfer from the heated gas, the temperature of the electron emission surface becomes higher than the gas outside the charging device even when not in use. Thereby, it is possible to prevent water vapor and the like from condensing on the electron emission surface and reducing the electron emission efficiency when not in use, thereby improving the charging efficiency.
【００４５】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体１１６（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。また、未使用時にヒーター１５０を加熱した場合
と、しない場合での帯電に要する時間を比較したとこ
ろ、ヒーター１５０を加熱していた方が時間が短縮され
ていた。尚、本実施例においては加熱手段として電熱線
（ヒーター）を使用したが、ランプの使用や、シールド
１０２そのものの加熱という方法を採ることもできる。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration around the charging device at this time is charged. And NO
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected. When the time required for charging when the heater 150 was heated when not used was compared with the time required for charging when the heater 150 was not used, the time was shorter when the heater 150 was heated. In the present embodiment, a heating wire (heater) is used as the heating means, but a method of using a lamp or heating the shield 102 itself can be adopted.
【００４６】（実施例７）次に請求項７に係る発明の実
施例を説明する。図１１は請求項７に係る発明の一実施
例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を
付したものは同様の構成部材である。実施例１〜６に示
した構成の帯電装置においては、電子放出素子１０１の
形状、位置や負イオン生成部の形状などの影響で、導入
された気体の流れが一定せず、放出された電子と気体と
の衝突頻度が一定しない場合には、負イオンの発生量が
不安定になる問題が生じる場合があった。そこで図１１
に示す構成の帯電装置の例では、シールド１６０とし
て、パンチ穴付きの内壁を有する中空容器を用い、その
中空容器の中空部にスチールウール１６１を充填したも
のを使用している。この構造では容器内部において気体
の散乱される箇所が飛躍的に増大するため、噴出口から
放出される気体量が特定の部位に偏らず、より均一化さ
れる。これにより前述の問題を解消することが可能とな
る。ここで容器内に充填する材料としてスチールウール
に替えてステンレス鋼、パーマロイ、アルミニウム合
金、銅などで形成された多孔質金属を使用してもよい
し、その場合パンチ穴付きの代わりに多孔質金属の孔を
そのまま噴出口として使用しても良い。(Embodiment 7) Next, an embodiment of the invention according to claim 7 will be described. FIG. 11 is a sectional view of a charging device showing an embodiment of the invention according to claim 7, and the same components as those in FIGS. In the charging devices having the configurations shown in the first to sixth embodiments, the flow of the introduced gas is not constant due to the shape and position of the electron-emitting device 101 and the shape of the negative ion generator, and the emitted electrons are If the frequency of collision between the gas and the gas is not constant, there has been a case where the amount of generated negative ions becomes unstable. FIG.
In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 7, a hollow container having an inner wall with a punched hole is used as the shield 160, and the hollow portion of the hollow container is filled with steel wool 161. In this structure, the number of places where the gas is scattered inside the container is greatly increased, so that the amount of the gas discharged from the ejection port is not biased to a specific part, and is more uniform. As a result, the above-described problem can be solved. Here, instead of steel wool, a porous metal formed of stainless steel, permalloy, an aluminum alloy, copper, etc. may be used as a material to be filled in the container. The hole may be used as a spout.
【００４７】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体１１６（例えば、リコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。また、本実施例のシールドを使用した場合と、使用
しない場合での帯電に要する時間のばらつきを比較した
ところ、本実施例のシールドを使用した方が時間のばら
つきが小さかった。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration around the charging device at this time is charged. And NO
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected. Further, when the variation in the time required for charging when the shield of the present embodiment was used and when it was not used was compared, the variation in the time was smaller when the shield of the present embodiment was used.
【００４８】（実施例８）次に請求項８に係る発明の実
施例を説明する。図１２は請求項８に係る発明の一実施
例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を
付したものは同様の構成部材である。実施例１〜７に示
した構成の帯電装置においては、負イオンがシールド内
を移動した後に外部に放出されるため、放出前にシール
ド壁面に負イオンが接触すると再び中性に戻ってしまい
負イオンの放出量が減少してしまうという問題が生じる
場合がある。ただし、単純にシールド内部に負イオン引
き出し電界を発生させると、放出された電子の高エネル
ギー化が起こり、それに伴い放電が発生してしまう畏れ
がある。それを補償するために電子のエネルギーを制御
する手段としての電極１０３を用いて電子をより低エネ
ルギー化しようとすれば、今度は電子放出量自体が減少
してしまう。そこで図１２に示す構成の帯電装置の例で
は、負イオンの放出口１０８近傍に、環状電極１７０を
配備してある。この環状電極１７０には電源１７１によ
り負イオンを引き出すための電圧が印加されるが、この
際、電源１７１は図示されない、同期回路ユニットによ
り電源１０９と連動して動作するように制御されてい
る。(Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment of the invention will be described. FIG. 12 is a sectional view of a charging device showing an embodiment of the invention according to claim 8, and the same components as those in FIGS. 1 and 2 are the same components. In the charging devices having the configurations shown in Embodiments 1 to 7, since negative ions are emitted to the outside after moving inside the shield, if negative ions come into contact with the shield wall surface before emission, they return to neutral again and become negative. There may be a problem that the amount of released ions is reduced. However, if an electric field for extracting negative ions is simply generated inside the shield, the emitted electrons may have a high energy, which may cause a discharge. If an attempt is made to lower the energy of the electrons by using the electrode 103 as a means for controlling the energy of the electrons in order to compensate for this, the amount of emitted electrons itself will decrease. Therefore, in the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 12, an annular electrode 170 is provided near the negative ion emission port 108. A voltage for extracting negative ions is applied to the annular electrode 170 by a power supply 171. At this time, the power supply 171 is controlled by a synchronous circuit unit (not shown) to operate in conjunction with the power supply 109.
【００４９】図１３に電源１０９と電源１７１の動作タ
イミングを示す。図１３のように動作タイミングを設定
すると、電子放出素子１０１を間欠的に動作させ、電子
放出されていない時間帯に気体が放出される位置まで負
イオンを引き出すための負イオン引き出し電界を発生さ
せることができる。これにより電源１０９がＯＮで電源
１７１がＯＦＦの時間帯には電子放出とその後の電子付
着のみが起こり、電源１０９がＯＦＦで電源１７１がＯ
Ｎの時間帯には発生した負イオンの引き出しのみが起こ
る。したがって電子放出時に負イオン引き出し電界によ
る高エネルギー化を防げるため、放電を発生させずに負
イオンを確実に放出口まで引き出すことができ、帯電効
率を向上させることができる。FIG. 13 shows the operation timing of the power supply 109 and the power supply 171. When the operation timing is set as shown in FIG. 13, the electron-emitting device 101 is operated intermittently to generate a negative ion extraction electric field for extracting negative ions to a position where gas is emitted during a time period when electrons are not emitted. be able to. As a result, during the time period when the power supply 109 is on and the power supply 171 is off, only electron emission and subsequent electron attachment occur.
In the time zone of N, only the extraction of the generated negative ions occurs. Therefore, it is possible to prevent energy increase due to a negative ion extraction electric field at the time of electron emission, so that negative ions can be reliably extracted to the emission port without generating discharge, and charging efficiency can be improved.
【００５０】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイ
プ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時
の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測
定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバック
グラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、
本実施例において、電源制御を行わず、常に負イオン引
き出し電界を発生させて帯電を行ったところ、微小なが
ら放電が発生しており、そのときオゾン：０．１ｐｐ
ｍ，ＮＯX ：０．０４ｐｐｍが検出された。尚、本実施
例では環状電極１７０を使用しているが、図１４に示す
請求項８の別の実施例のように、メッシュ状電極１７２
を使用しても良い。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged (for example, a photosensitive unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration and NO around the charging device at this time are charged. It was subjected to measurement of X concentration, both ozone background level or higher values both NO X was detected. Also,
In the present embodiment, when the charging was performed by always generating the negative ion extraction electric field without performing the power supply control, the discharge was generated in a small amount, and the ozone was 0.1 pp at that time.
m, NO X: 0.04ppm was detected. In this embodiment, the annular electrode 170 is used. However, as in another embodiment of the present invention shown in FIG.
May be used.
【００５１】（実施例９）次に請求項９に係る発明の実
施例を説明する。図１５は請求項９に係る発明の一実施
例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同符号を
付したものは同様の構成部材である。図１５に示す構成
の帯電装置の例では、圧縮空気供給手段である気体送り
込み手段１０６により供給された圧縮空気を、酸素高濃
度成分と低濃度成分とに分離して排出するガス分離手段
として、気体導入路１０５の途中に酸素富化膜による酸
素分離手段１８０を配備している。圧縮空気より酸素を
分離し酸素が高濃度である成分と低濃度である成分に分
ける手段としては、酸素の透過率が高い、シリコーンを
ベースにした酸素富化膜（永柳工業（株）製）やポリイ
ミド製の酸素富化膜が使用できる。気体送り込み手段１
０６（コンプレッサ等の圧縮空気供給装置）により加圧
された空気は、酸素分離手段１８０へ送り込まれ、図１
６の如く酸素富化膜を通過して分離された高酸素濃度ガ
スが負イオン生成部１０７内へ導入される。これにより
負イオン状態を得やすい酸素分子がより多く供給され負
イオン生成効率が向上する。(Embodiment 9) Next, an embodiment of the invention according to claim 9 will be described. FIG. 15 is a cross-sectional view of a charging device according to an embodiment of the ninth aspect of the present invention. The same components as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 15, as a gas separation unit that separates compressed air supplied by the gas sending unit 106 as a compressed air supply unit into a high-concentration component and a low-concentration component and discharges the same, An oxygen separation means 180 using an oxygen-enriched film is provided in the middle of the gas introduction path 105. As a means for separating oxygen from compressed air and separating it into components having a high concentration and components having a low concentration, a silicone-based oxygen-enriched membrane having a high oxygen permeability (produced by Nagayanagi Kogyo Co., Ltd.) Or an oxygen-enriched film made of polyimide. Gas sending means 1
06 (compressed air supply device such as a compressor) is sent to the oxygen separating means 180,
The high-oxygen-concentration gas separated through the oxygen-enriched membrane as shown in 6 is introduced into the negative ion generation unit 107. As a result, more oxygen molecules that can easily obtain a negative ion state are supplied, and the negative ion generation efficiency is improved.
【００５２】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイ
プ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時
の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測
定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバック
グラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、
酸素分離手段１８０を配備する前後での帯電に要する時
間を比較したところ、酸素分離手段１８０を配備後の方
が時間が短縮されていた。In the charging device shown in this embodiment, the whole surface of the member to be charged (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration and NO around the charging device at this time are charged. He was subjected to measurement of X concentration, both ozone background level or higher values both NO X was detected. Also,
Comparing the time required for charging before and after the provision of the oxygen separation means 180, the time was shorter after the provision of the oxygen separation means 180.
【００５３】（実施例１０）次に請求項１０に係る発明
の実施例を説明する。図１７は請求項１０に係る発明の
一実施例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２と同
符号を付したものは同様の構成部材である。図１７に示
す構成の帯電装置の例では、気体導入路１０５の途中に
酸素富化膜からなる中空糸膜を多数束ねたものを酸素分
離手段１８１として配備している。ポリイミド製の中空
糸膜は例えば、宇部興産（株）のポリイミド製窒素富化
膜を多数束ねたものから構成したものを用いる。図１８
に記載のように、この中空糸膜は側面が空気中の窒素よ
り酸素を透過しやすい性質を持っており、大気を用いた
圧縮空気を導入させると、この中空糸膜を通過する間に
中空糸膜内部は窒素濃度が高くなり、また側面側からは
酸素が透過して行く。(Embodiment 10) Next, an embodiment of the invention according to claim 10 will be described. FIG. 17 is a cross-sectional view of a charging device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 17, the same components as those in FIGS. In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 17, a bundle of a large number of hollow fiber membranes formed of an oxygen-enriched membrane is provided as oxygen separation means 181 in the middle of the gas introduction path 105. As the hollow fiber membrane made of polyimide, for example, a hollow fiber membrane composed of a large number of nitrogen-enriched membranes made of polyimide manufactured by Ube Industries, Ltd. is used. FIG.
As described in, this hollow fiber membrane has a property that the side surface is more permeable to oxygen than nitrogen in the air, and when compressed air using the atmosphere is introduced, the hollow fiber membrane becomes hollow while passing through this hollow fiber membrane. The nitrogen concentration inside the fiber membrane increases, and oxygen permeates from the side.
【００５４】図１７においては側面側から放出される高
酸素濃度ガスが負イオン生成部１０７内へ導入されるよ
うになっている。このとき、中空糸膜が圧力により破裂
しないように中空糸膜内部のガスは別経路で外部に放出
する構造としてある。このように酸素分離手段１８１を
中空糸膜を多数束ねた形状とすることにより、同じ流路
径であっても図１６のように単純に平面上の膜を通過さ
せる場合に比べて酸素が通過しうる断面積を大幅に増す
ことができる。このため、より多くの高酸素濃度の空気
を供給することができる。これにより負イオンを得やす
い酸素分子がより多く供給され負イオン生成効率がさら
に向上する。In FIG. 17, a high oxygen concentration gas released from the side is introduced into the negative ion generator 107. At this time, the gas inside the hollow fiber membrane is discharged to the outside through another path so that the hollow fiber membrane does not burst due to pressure. In this way, by forming the oxygen separating means 181 into a shape in which a large number of hollow fiber membranes are bundled, even if the flow path diameter is the same, oxygen passes as compared with the case where the membrane is simply passed through a flat membrane as shown in FIG. The resulting cross-sectional area can be greatly increased. Therefore, more air with a high oxygen concentration can be supplied. Thereby, more oxygen molecules from which negative ions are easily obtained are supplied, and the negative ion generation efficiency is further improved.
【００５５】また、ガス分離膜は圧縮空気圧と分離ガス
流量との関係が比例する関係を有するが、圧縮空気が粘
性を有すると共に中空糸膜は極めて長細い管（内径２０
μｍ程度）であるため、圧縮空気の空気圧がある程度変
化しても、急激に反応して分離ガス量が変動するような
ことはない。すなわち、中空糸状のガス分離膜を用いれ
ば、負イオン生成空間部へ供給される圧縮空気の酸素濃
度を高くできるのに加え、圧縮空気供給源の空気供給に
多少の変動があったとしても、分離膜が緩衝材となって
変動を吸収することになる。また、この変動がある程度
の大きさを持っていた場合にも、分離ガス流量は徐々に
変化するため、負イオン流に与える影響も緩和され、帯
電に与える影響も最小限に防止できる。この時の、ガス
分離膜の長さは７０ｃｍ以上とすることで、上記緩衝作
用は十分に機能させることが可能となり、圧縮空気供給
源の変動に対しても均一な帯電ができる。Further, the gas separation membrane has a relationship in which the relationship between the compressed air pressure and the flow rate of the separation gas is proportional.
(approximately μm), even if the air pressure of the compressed air changes to some extent, the amount of separated gas does not fluctuate due to sudden reaction. That is, if a hollow fiber gas separation membrane is used, in addition to increasing the oxygen concentration of the compressed air supplied to the negative ion generation space, even if there is some variation in the air supply of the compressed air supply source, The separation membrane acts as a buffer and absorbs the fluctuation. Further, even when this fluctuation has a certain magnitude, the flow rate of the separation gas gradually changes, so that the influence on the negative ion flow is reduced, and the influence on the charging can be minimized. At this time, by setting the length of the gas separation membrane to 70 cm or more, the above-mentioned buffer function can be sufficiently functioned, and uniform charging can be performed even when the compressed air supply source fluctuates.
【００５６】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイ
プ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時
の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測
定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバック
グラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、
帯電に要する時間を前記請求項９の実施例と比較したと
ころ、本実施例の方がさらに時間が短縮されていた。In the charging device shown in this embodiment, the entire surface of the member to be charged (for example, a photosensitive unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration and NO It was subjected to measurement of X concentration, both ozone background level or higher values with NO X was detected. Also,
When the time required for charging was compared with that of the embodiment of the ninth aspect, the time of this embodiment was further reduced.
【００５７】（実施例１１）次に請求項１１に係る発明
の実施例を説明する。図１９は請求項１１に係る発明の
一実施例を示す帯電装置の断面図であり、図１，２，１
７と同符号を付したものは同様の構成部材である。図１
９に示す構成の帯電装置の例では、気体導入路１０５の
途中に酸素富化膜からなる中空糸膜を多数束ねたものを
酸素分離手段１８１として配備している。さらに、前記
酸素分離手段１８１により分離した低酸素濃度ガスを、
放出口１０８から放出された気体が被帯電体１１６に照
射された後に通過する経路近傍に導くように流路（例え
ば、パイプ）１８２を配備している。具体的には酸素分
離手段１８１において分離された低酸素濃度ガスを、パ
イプ１８２により被帯電体１１６に照射された後に通過
する経路近傍に導くものである。(Embodiment 11) Next, an embodiment of the invention according to claim 11 will be described. FIG. 19 is a sectional view of a charging device showing an embodiment of the invention according to claim 11, and FIGS.
Those denoted by the same reference numerals as 7 are the same components. FIG.
In the example of the charging device having the configuration shown in FIG. 9, a bundle of a large number of hollow fiber membranes made of an oxygen-enriched membrane is provided as the oxygen separation means 181 in the middle of the gas introduction path 105. Further, the low oxygen concentration gas separated by the oxygen separation means 181 is
A flow path (for example, a pipe) 182 is provided so as to guide the gas discharged from the discharge port 108 to the vicinity of a path through which the gas to be charged passes after being irradiated on the charged body 116. Specifically, the low-oxygen-concentration gas separated by the oxygen separating means 181 is guided to the vicinity of a path through which the charged object 116 is irradiated after being irradiated by the pipe 182.
【００５８】帯電装置の放出口１０８からの流出空気流
はいわゆる高酸素濃度状態であるため、そのまま機外に
排出してしまうと、異常燃焼等の危険を招く恐れがあ
る。他方、パイプ１８２内の空気は酸欠状態であるた
め、これがこのまま機外に排出されると人体に害を及ぼ
す恐れがある。そこで、本実施例のように両者のガスを
機外排出以前に合流させることにより上記問題を解決す
ることができる。Since the air flow out of the discharge port 108 of the charging device is in a so-called high oxygen concentration state, if it is discharged out of the apparatus as it is, there is a risk that abnormal combustion or the like may occur. On the other hand, since the air in the pipe 182 is in an oxygen-deficient state, if the air is discharged outside the machine as it is, there is a possibility that the human body may be harmed. Therefore, the above problem can be solved by merging the two gases before the gas is discharged outside the apparatus as in the present embodiment.
【００５９】本実施例に示す帯電装置において、被帯電
体１１６（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。In the charging device shown in the present embodiment, the entire surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V. NO
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected.
【００６０】（実施例１２）次に請求項１２に係る発明
の実施例を説明する。図２０は請求項１２に係る発明の
一実施例を示す図であって、実施例１〜１１に示した構
成の帯電装置に用いられる電子放出素子の例を示す断面
図である。この電子放出素子は、ｎ型Ｓｉ基板を下部電
極５１３とし、その表面を熱酸化などの方法で酸化して
絶縁層５１２を５ｎｍ形成し、さらにその上にスパッタ
リングなどの方法で、上部電極５１８としてＡｕを６ｎ
ｍの厚さで成膜してあり、所謂ＭＩＳ（金属−絶縁体−
半導体）構造を有している。このＭＩＳ構造の場合に
は、図２１に示すように、上部電極５１８と下部電極５
１３の間に電源５１４により電圧（数Ｖ〜１０Ｖ）を印
加すると、ｎ型Ｓｉ基板中のフェルミ準位近傍の電子が
トンネル現象により障壁を透過して絶縁層５１２の伝導
帯へ注入され、そこで加速されて上部電極５１８の伝導
帯へ注入されホットエレクトロンとなる。これらのホッ
トエレクトロンのうち、上部電極５１８の仕事関数φ以
上のエネルギーを有するものは、素子外部に放出され
る。(Embodiment 12) An embodiment of the invention according to claim 12 will be described. FIG. 20 is a view showing one embodiment of the invention according to claim 12, and is a cross-sectional view showing an example of an electron-emitting device used in the charging device having the structure shown in Embodiments 1 to 11. In this electron-emitting device, an n-type Si substrate is used as a lower electrode 513, its surface is oxidized by a method such as thermal oxidation to form an insulating layer 512 having a thickness of 5 nm, and an upper electrode 518 is formed thereon by a method such as sputtering. Au 6n
m, a so-called MIS (metal-insulator-
Semiconductor) structure. In the case of this MIS structure, as shown in FIG.
When a voltage (several volts to 10 volts) is applied by a power supply 514 during the period 13, electrons near the Fermi level in the n-type Si substrate penetrate through the barrier due to a tunnel phenomenon and are injected into the conduction band of the insulating layer 512. It is accelerated and injected into the conduction band of the upper electrode 518 to become hot electrons. Among these hot electrons, those having energy equal to or higher than the work function φ of the upper electrode 518 are emitted outside the element.
【００６１】このＭＩＳ構造の電子放出素子には様々な
長所がある。まず、素子が薄膜状の単純な構造であるた
め大面積化が容易であり、面状電子放出素子を作成しや
すい。また、上部電極４１１が平坦かつ大面積であるこ
とにより、針状の電子放出端を持つ電界放射陰極アレイ
等に比べ素子外部４１０との界面状態が安定であり、ま
た、上部電極４１１の表面が雰囲気ガスの付着により汚
染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には大きな
影響がないため環境ガスの影響を受けにくい。さらに１
０Ｖ程度の低電圧の印加でも電子放出動作が可能であ
り、高圧電源等を要しない点も大きな利点である。The electron-emitting device having the MIS structure has various advantages. First, since the element has a simple structure in the form of a thin film, the area can be easily increased, and a planar electron-emitting element can be easily formed. Further, since the upper electrode 411 is flat and has a large area, the state of the interface with the outside 410 of the element is more stable than that of a field emission cathode array or the like having a needle-like electron emission end. Even if the work function φ changes due to contamination due to the attachment of the atmospheric gas, the electron emission characteristics are not significantly affected, and therefore, are not easily affected by the environmental gas. One more
The electron emission operation can be performed even when a low voltage of about 0 V is applied, which is a great advantage in that a high-voltage power supply or the like is not required.
【００６２】前述の実施例１〜１１に示す各構成の帯電
装置に、請求項１２の実施例の電子放出素子を適用し、
被帯電体（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニッ
ト：タイプ８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電さ
せ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯ
X 濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX
ともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかっ
た。The electron-emitting device according to the twelfth embodiment is applied to the charging device of each configuration shown in the first to eleventh embodiments.
The entire surface of the member to be charged (for example, a photoreceptor unit for a Ricoh printer: type 800) is charged to -700 V, and the ozone concentration and NO around the charging device at this time are charged.
When the X concentration was measured, all of them were ozone, NO X
No value above the background level was detected.
【００６３】（実施例１３）次に請求項１３に係る発明
の実施例を説明する。図２２は請求項１３に係る発明の
一実施例を示す図であって、実施例１〜１１に示した構
成の帯電装置に用いられる電子放出素子の例を示す断面
図である。この電子放出素子は、基板４１４上に金属膜
からなる下部電極４１３を形成し、その上に絶縁層４１
２を形成し、さらにその上に金属膜からなる上部電極４
１１を形成してあり、所謂ＭＩＭ（金属−絶縁体−金
属）構造を有している。この図２２に示すＭＩＭ構造を
電子放出素子として動作させたときの原理を図２３に示
す。図２３において、上部電極４１１と下部電極４１３
の間に電源４１７により電圧（数Ｖ〜１０Ｖ）を印加す
ると、絶縁膜４１２内の電界のため、下部電極４１３中
のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を
透過し、絶縁膜４１２、上部電極４１１の伝導帯へ注入
され、そこで加速されて上部電極４１１の伝導帯へ注入
されホットエレクトロンとなる。これらのホットエレク
トロンのうち、上部電極４１１の仕事関数φ以上のエネ
ルギーを有するものは、素子外部４１０中に放出され
る。例えばＡｕ−Ａｌ2Ｏ3−Ａｌ構造等において、この
原理による電子放出が観測されている（応用物理，Ｖol
３２，Ｎo.８，（１９６３）ｐ５６８）。(Embodiment 13) Next, an embodiment of the invention according to claim 13 will be described. FIG. 22 is a view showing one embodiment of the invention according to claim 13, and is a cross-sectional view showing an example of an electron-emitting device used in the charging device having the structure shown in Embodiments 1 to 11. In this electron-emitting device, a lower electrode 413 made of a metal film is formed on a substrate 414, and an insulating layer 41 is formed thereon.
2 and an upper electrode 4 made of a metal film is further formed thereon.
11 and has a so-called MIM (metal-insulator-metal) structure. FIG. 23 shows the principle when the MIM structure shown in FIG. 22 is operated as an electron-emitting device. In FIG. 23, the upper electrode 411 and the lower electrode 413
When a voltage (several volts to 10 V) is applied by a power supply 417 during this period, electrons near the Fermi level in the lower electrode 413 pass through a barrier due to a tunnel phenomenon due to an electric field in the insulating film 412, and the insulating film 412, The electrons are injected into the conduction band of the upper electrode 411, where they are accelerated and injected into the conduction band of the upper electrode 411 to become hot electrons. Among these hot electrons, those having energy equal to or higher than the work function φ of the upper electrode 411 are emitted into the outside 410 of the element. For example, electron emission based on this principle has been observed in an Au—Al 2 O 3 —Al structure or the like (applied physics, Vol.
32, No. 8, (1963) p568).
【００６４】上記のＡｕ−Ａｌ2Ｏ3−Ａｌ構造の電子放
出素子の作製は例えば以下の方法で実施できる。まず、
表面を清浄化した基板４１４上に下部電極４１３として
Ａｌを２０ｎｍ蒸着する。続いて陽極酸化法によりＡｌ
を酸化する。陽極酸化は３％酒石酸アンモニウム水溶液
で４Ｖの化成電圧で行う。陽極酸化によって酸化できる
Ａｌの膜厚は高い精度で化成電圧に依存しているため、
４Ｖの化成電圧で４ｎｍのＡｌのみ選択的に酸化でき
る。このようにして、下部電極４１３上にＡｌ2Ｏ3で構
成される絶縁膜４１２を形成できる。Ａｌの膜厚を２０
ｎｍ以外に設定した場合は、化成電圧もそれに対応した
電圧とすることは言うまでもない。次に絶縁膜４１２上
に上部電極４１１を形成する。上部電極４１１として
は、例えばＡｕを超高真空中での蒸着により１０ｎｍ形
成すればよい。尚、本実施例において、Ａｌの酸化過程
を、陽極酸化法の代わりに気相酸化法を用いて行うこと
も可能である。すなわち、Ａｌ膜を真空槽に入れ、０.
００１〜１０Ｔｏｒｒ程度の酸素を導入して基板を加熱
することによりＡｌを酸化し、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁膜
４１２を形成することができる。The production of the electron-emitting device having the above Au—Al 2 O 3 —Al structure can be carried out, for example, by the following method. First,
20 nm of Al is deposited as a lower electrode 413 on the substrate 414 whose surface has been cleaned. Subsequently, Al
To oxidize. The anodic oxidation is performed with a 3% ammonium tartrate aqueous solution at a formation voltage of 4V. Since the thickness of Al that can be oxidized by anodic oxidation depends on the formation voltage with high accuracy,
At a formation voltage of 4 V, only 4 nm of Al can be selectively oxidized. Thus, the insulating film 412 made of Al 2 O 3 can be formed on the lower electrode 413. Al film thickness of 20
When it is set to a value other than nm, it goes without saying that the formation voltage is also a voltage corresponding thereto. Next, an upper electrode 411 is formed over the insulating film 412. As the upper electrode 411, for example, Au may be formed to a thickness of 10 nm by vapor deposition in an ultrahigh vacuum. In the present embodiment, the oxidation process of Al may be performed by using a vapor phase oxidation method instead of the anodic oxidation method. That is, the Al film was placed in a vacuum chamber,
By heating the substrate by introducing oxygen of about 001 to 10 Torr, Al is oxidized, and an insulating film 412 made of Al 2 O 3 can be formed.
【００６５】このＭＩＭ構造の電子放出素子には様々な
長所がある。まず、素子が薄膜状の単純な構造であるた
め大面積化が容易であり、面状電子放出素子を作成しや
すい。また上部電極４１１が平坦かつ大面積のため、針
状の電子放出端を持つ電界放射陰極アレイ等に比べ素子
外部４１０との界面状態が安定であり、上部電極４１１
の表面が雰囲気ガスの付着により汚染して仕事関数φが
変化しても電子放出特性には大きな影響がないため環境
ガスの影響を受けにくい。さらに１０Ｖ程度の低電圧の
印加でも電子放出動作が可能であり高圧電源等を要しな
い点も大きな利点である。さらに、前述のＭＩＳ構造と
異なり基板を半導体材料にする必要が無く、ガラス上に
でも形成できるため長尺化や大面積化などが安価にでき
る。The electron-emitting device having the MIM structure has various advantages. First, since the element has a simple structure in the form of a thin film, the area can be easily increased, and a planar electron-emitting element can be easily formed. Further, since the upper electrode 411 is flat and has a large area, the state of the interface with the outside 410 of the element is more stable than that of a field emission cathode array having a needle-like electron emission end.
Even if the work function φ changes due to contamination of the surface by the attachment of the atmospheric gas, the electron emission characteristics are not significantly affected, and therefore, are not easily affected by the environmental gas. Another major advantage is that electron emission can be performed even when a low voltage of about 10 V is applied, and a high-voltage power supply or the like is not required. Further, unlike the above-mentioned MIS structure, the substrate does not need to be made of a semiconductor material, and can be formed on glass, so that the length and the area can be reduced.
【００６６】前述の実施例１〜１１に示す各構成の帯電
装置に、請求項１３の電子放出素子を適用し、被帯電体
（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイプ
８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の
帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測定
を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバックグ
ラウンドレベル以上の値は検出されなかった。The electron-emitting device according to claim 13 is applied to the charging device of each configuration shown in the above-described first to eleventh embodiments, and the entire surface of a member to be charged (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is used. was charged to -700 V, was measured for the ozone concentration and NO X concentration in the charging apparatus around at this time, any ozone background level or higher values both NO X was detected.
【００６７】（実施例１４）次に請求項１４に係る発明
の実施例を説明する。請求項１２や請求項１３の実施例
に示したような、薄い絶縁膜を使用する電子放出素子に
おいては、電子の放射効率をより高めようとすると（よ
り多くの電子を放射させようとすると）、前記絶縁膜の
膜厚をさらに薄くする必要があるが、上記絶縁膜の膜厚
を薄くしすぎると、前記積層構造の上下の電極間に電圧
を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、このよう
な絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸化膜
の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率（引
き出し効率）をあまり高くできないという問題がある。
上記問題を解決すべく、請求項１４における電子放出素
子は、基本的には多孔質半導体を高抵抗層として用いた
素子であり、金属薄膜／多孔質半導体／半導体基板をそ
の構成要素にしている。尚、このような電子放出素子及
び電子放出動作については、「信学技報,TECHNICAL REP
ORT OF IEICE.,ED96-141,(1996-12)」に詳細な説明がな
されている。(Embodiment 14) Next, an embodiment of the invention according to claim 14 will be described. In the electron-emitting device using the thin insulating film as described in the embodiments of the twelfth and thirteenth aspects, if the emission efficiency of electrons is to be further increased (if more electrons are to be emitted). Although it is necessary to further reduce the thickness of the insulating film, if the thickness of the insulating film is too thin, there is a risk of causing dielectric breakdown when a voltage is applied between the upper and lower electrodes of the laminated structure, In order to prevent such dielectric breakdown, there is a limitation in reducing the thickness of the insulating film or the oxide film, and thus there is a problem that the electron emission efficiency (drawing efficiency) cannot be increased so much.
In order to solve the above problem, the electron-emitting device according to claim 14 is basically an element using a porous semiconductor as a high-resistance layer, and has a metal thin film / porous semiconductor / semiconductor substrate as its constituent element. . In addition, regarding such an electron-emitting device and an electron-emitting operation, refer to “IEICE Technical Report, Technical Report.
ORT OF IEICE., ED96-141, (1996-12) ".
【００６８】図２４は請求項１４に係る発明の一実施例
を示す図であって、実施例１〜１１に示した構成の帯電
装置に用いられる電子放出素子の例を示す断面図であ
る。この図２４に示す構成の電子放出素子は例えば、以
下の方法で作製できる。まず、裏面のオーミック電極６
０４を取った状態の面方位（１００）のｎ形シリコン基
板（ｎ形シリコンウエハ）（比抵抗が０．０１〜０．０
３Ωｃｍ）６０３の表面に、５５ｗｔ％ＨＦ水溶液とエ
タノールとの混合液（混合比は１：１）中で定電流陽極
酸化処理を施し、多孔質シリコン層（以下、ＰＳ層とい
う）６０２を形成する。陽極酸化中には５００Ｗのタン
グステンランプにより試料面を光照射する。ＰＳ層６０
２の厚さは約３μｍである。作製したＰＳ層６０２の表
面にＡｕ薄膜を真空蒸着し（厚さ１０ｎｍ）、これを表
面側のＡｕ薄膜電極６０１として裏面のオーミック電極
６０４との間でダイオードを形成する。FIG. 24 is a view showing one embodiment of the invention according to claim 14, and is a cross-sectional view showing an example of an electron-emitting device used in the charging device having the structure shown in Embodiments 1 to 11. The electron-emitting device having the configuration shown in FIG. 24 can be manufactured, for example, by the following method. First, the ohmic electrode 6 on the back
04 (100) n-type silicon substrate (n-type silicon wafer) (resistivity of 0.01 to 0.0
A constant current anodic oxidation treatment is performed on a surface of 603 (3 Ωcm) in a mixture of 55 wt% HF aqueous solution and ethanol (mixing ratio is 1: 1) to form a porous silicon layer (hereinafter, referred to as PS layer) 602. . During the anodic oxidation, the sample surface is irradiated with light by a 500 W tungsten lamp. PS layer 60
The thickness of 2 is about 3 μm. An Au thin film is vacuum-deposited (thickness: 10 nm) on the surface of the produced PS layer 602, and this is used as an Au thin film electrode 601 on the front surface side to form a diode between the Au thin film electrode 601 on the back surface.
【００６９】このダイオードのＡｕ薄膜電極６０１に電
源６０５により正電圧ＶPSを印加し、ｎ形シリコン基板
６０３からＰＳ層６０２に電子を注入する。その際の電
流はＩPSである。その場合、ＰＳ層６０２は高抵抗であ
るので、印加電界の大部分はＰＳ層６０２にかかってい
るが、ＰＳ層６０２の表面には酸化層が存在するため、
図２５のエネルギーバンド図に示すように、電界強度は
ＰＳ層６０２の表面ほど強い。さらに、ｎ形シリコン基
板６０３から注入された電子は、Ａｕ薄膜電極６０１側
に向けてＰＳ層６０２を走行し、Ａｕ薄膜電極側に向か
う。そしてＰＳ層６０２表面付近に達した電子は、そこ
での強電界により一部はＡｕ薄膜電極６０１をトンネル
し、素子外部に放出される。A positive voltage V PS is applied to the Au thin film electrode 601 of this diode by the power supply 605, and electrons are injected from the n-type silicon substrate 603 into the PS layer 602. The current at that time is I PS . In that case, since the PS layer 602 has high resistance, most of the applied electric field is applied to the PS layer 602, but since an oxide layer exists on the surface of the PS layer 602,
As shown in the energy band diagram of FIG. 25, the electric field intensity is higher on the surface of the PS layer 602. Further, the electrons injected from the n-type silicon substrate 603 travel in the PS layer 602 toward the Au thin film electrode 601 and move toward the Au thin film electrode. Some of the electrons that have reached the vicinity of the surface of the PS layer 602 tunnel through the Au thin film electrode 601 due to the strong electric field there, and are emitted to the outside of the element.
【００７０】本実施例では電子放出素子を構成する半導
体基板をシリコン基板としたものであるが、本発明はシ
リコン基板に限られたものではなく、陽極酸化を適用で
きる半導体は全て利用することができる。すなわち、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ヒ化ガ
リウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セ
レン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、IＶ 族、III−Ｖ
族、II−ＶI 族などの単体及び化合物半導体の多くが、
これに該当する。In this embodiment, the semiconductor substrate constituting the electron-emitting device is a silicon substrate. However, the present invention is not limited to a silicon substrate, and any semiconductor to which anodization can be applied can be used. it can. That is, group IV, III-V, such as germanium (Ge), silicon carbide (SiC), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), and cadmium selenide (CdSe).
Group and II-VI and other simple and compound semiconductors
This is the case.
【００７１】本実施例によれば、薄い絶縁膜を形成する
工程が不要であり絶縁破壊の恐れが小さい、複雑な工程
は不要である、素子構成が単純である、大面積化が容易
である、という利点が得られ上述の問題を解決できる。
ただし、「信学技報,TECHNICAL REPORT OF IEICE.,ED96
-141,(1996-12)」によれば、本実施例における電子放出
素子は発光素子としても機能しうるため、例えば電子写
真の感光体に対向させると発光が直接感光体を照射し、
帯電を阻害してしまう。しかしながら、本実施例におい
てはシールド内において負イオン生成を行うため、電子
放出素子が感光体に対向する必要がないため、前記の問
題を回避できる。また、同じく「信学技報,TECHNICAL R
EPORT OF IEICE.,ED96-141,(1996-12)」によると、形成
したＰＳ層６０２を、１０００℃、１５分で急速熱酸化
（ＲＴＯ：Rapid Thermal Oxidation）処理した後に、
ＰＳ層６０２の表面にＡｕ薄膜を真空蒸着したところ、
放出電子量が増大したことも報告されている。これはＰ
Ｓ層６０２の表面の酸化によりリーク電流が減少し、素
子内部の電界効果が高まったためと考えられている。勿
論このような処理を施した電子放出素子も本実施例に適
用できることは言うまでもない。さらに、「ディスプレ
イ アンド イメージング1999,Vol.8,pp77-82」による
と、多孔質半導体層として多結晶シリコン膜に陽極酸化
処理を施したものを適用することにより、電子の散乱損
失が減少し、安定な電子放出を得られることが報告され
ている。このことは帯電装置の安定動作のためには非常
に有効である。According to the present embodiment, the step of forming a thin insulating film is unnecessary and the possibility of dielectric breakdown is small. No complicated steps are required. The element structure is simple and the area can be easily increased. And the above-mentioned problem can be solved.
However, `` IEICE Technical Report, TECHNICAL REPORT OF IEICE., ED96
According to (-141, (1996-12)), the electron-emitting device in this embodiment can also function as a light-emitting device.
It will hinder charging. However, in this embodiment, since the negative ions are generated in the shield, it is not necessary for the electron-emitting device to face the photoconductor, so that the above problem can be avoided. Also, see "Technical R, Technical R
According to EPORT OF IEICE., ED96-141, (1996-12), the formed PS layer 602 is subjected to rapid thermal oxidation (RTO) at 1000 ° C. for 15 minutes.
When a Au thin film was vacuum-deposited on the surface of the PS layer 602,
It has also been reported that the amount of emitted electrons has increased. This is P
It is considered that the leakage current was reduced due to oxidation of the surface of the S layer 602, and the electric field effect inside the element was increased. Of course, it is needless to say that an electron-emitting device that has been subjected to such processing can be applied to the present embodiment. Furthermore, according to "Display and Imaging 1999, Vol. 8, pp77-82", by applying a polycrystalline silicon film that has been anodized as a porous semiconductor layer, electron scattering loss is reduced, It is reported that stable electron emission can be obtained. This is very effective for stable operation of the charging device.
【００７２】前述の実施例１〜１１に示す各構成の帯電
装置に、請求項１４の電子放出素子を適用し、被帯電体
（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイプ
８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の
帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測定
を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバックグ
ラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、請
求項１２や請求項１３の電子放出素子に比べ、素子の絶
縁破壊が起こる頻度が著しく少なかった。The electron-emitting device according to claim 14 is applied to the charging device of each configuration shown in the first to eleventh embodiments, and the entire surface of a member to be charged (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) is used. Was charged to −700 V, and the ozone concentration and NO x concentration around the charging device were measured at this time. As a result, neither ozone nor NO x was detected at a value higher than the background level. In addition, as compared with the electron-emitting device according to the twelfth and thirteenth aspects, the frequency of occurrence of dielectric breakdown of the element was significantly lower.
【００７３】（実施例１５）次に請求項１５に係る発明
の実施例を説明する。図２６は請求項１５に係る発明の
一実施例を示す図であって、実施例１〜１１に示した構
成の帯電装置に用いられる電子放出素子の例を示す断面
図であり、図中の符号９１１は下部電極、９１２は電子
放出部材、９１３は上部電極である。この電子放出素子
は、下部電極９１１と、下部電極９１１上に形成された
３００〜５００ｎｍの厚さを有するタンタルオキサイド
（Ｔａ2Ｏ5）膜９１２−１と、その上部に形成された約
５００ｎｍの厚さを有するＺｎＳ膜９１２−２と、さら
にその上部に形成された約１０ｎｍの厚さを有する金
（Ａｕ）からなる上部電極膜９１３により構成されてい
る、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子である。
尚、このようなＥＬ薄膜の材料及び電子放出動作につい
ては、「応用物理、第６３巻、第６号、第592〜595頁
（1994年）」に詳細な説明がなされている。(Embodiment 15) An embodiment of the invention according to claim 15 will now be described. FIG. 26 is a sectional view showing an example of the electron-emitting device used in the charging device having the structure shown in the first to eleventh embodiments. Reference numeral 911 denotes a lower electrode, 912 denotes an electron-emitting member, and 913 denotes an upper electrode. This electron-emitting device includes a lower electrode 911, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film 912-1 having a thickness of 300 to 500 nm formed on the lower electrode 911, and an approximately 500 nm thick film formed thereon. An electroluminescent (EL) element composed of a ZnS film 912-2 having a thickness and an upper electrode film 913 formed of gold (Au) having a thickness of about 10 nm further formed thereon. is there.
The material of the EL thin film and the electron emission operation are described in detail in “Applied Physics, Vol. 63, No. 6, pp. 592-595 (1994)”.
【００７４】次に、この実施例において、電子放出素子
のスイッチングトランジスタがオン状態における下部電
極９１１に印加されるドライブ電圧波形を図２７に基づ
いて説明する。図２７において、は上部電極９１３、
すなわち金からなる上部電極膜９１３に印加されている
ＤＣ電位である。は電子放出状態における下部電極９
１１に印加される電位である。ＤＣ電位に対して下部
電極電位として負の電位が印加されているバイアス状
態においては、ＺｎＳ膜９１２−２の膜中においてホッ
トエレクトロンが発生し、金よりなる上部電極膜９１３
をトンネリングして、このホットエレクトロンが外部に
放出される。尚、図２７に示した下部電極９１１に印加
される駆動電位の波形は、図２８に示すようなパルス
波形でもよいことが、前記の「応用物理、第６３巻、第
６号、第592〜595頁（1994年）」に示されている。Next, a drive voltage waveform applied to the lower electrode 911 in this embodiment when the switching transistor of the electron-emitting device is in the ON state will be described with reference to FIG. In FIG. 27, the upper electrode 913,
That is, the DC potential is applied to the upper electrode film 913 made of gold. Represents the lower electrode 9 in the electron emission state
11 is the potential applied to In a bias state in which a negative potential is applied as a lower electrode potential with respect to the DC potential, hot electrons are generated in the ZnS film 912-2 and the upper electrode film 913 made of gold is generated.
And the hot electrons are emitted to the outside. It should be noted that the waveform of the driving potential applied to the lower electrode 911 shown in FIG. 27 may be a pulse waveform as shown in FIG. 28, as described in the aforementioned “Applied Physics, Vol. 63, No. 6, 592- 595 (1994) ".
【００７５】本実施例においては、発光を伴う電子放出
面を被帯電体に対向させずに帯電動作を行うことができ
るため、被帯電体が電子写真用感光体であっても帯電電
位を低下させることがない。このことにより、薄い絶縁
膜を形成する工程が不要であり絶縁破壊の恐れが小さ
い、複雑な工程は不要である、素子構成が単純である、
大面積化が容易である、という利点をもつ電子放出素子
を問題なく使用することができる。In the present embodiment, since the charging operation can be performed without the electron emission surface that emits light facing the member to be charged, the charging potential is reduced even if the member to be charged is an electrophotographic photosensitive member. I will not let you. This eliminates the need for a process of forming a thin insulating film, reduces the risk of dielectric breakdown, does not require a complicated process, and simplifies the element configuration.
An electron-emitting device having an advantage that the area can be easily increased can be used without any problem.
【００７６】前述の実施例１〜１１に示す各構成の帯電
装置に、請求項１５の電子放出素子を適用し、被帯電体
（例えばリコー製プリンタ用の感光体ユニット：タイプ
８００）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の
帯電装置周辺におけるオゾン濃度及びＮＯX 濃度の測定
を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯX ともバックグ
ラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、請
求項１２や請求項１３の電子放出素子に比べ、素子の絶
縁破壊が起こる頻度が著しく少なかった。The electron-emitting device according to claim 15 is applied to the charging device of each configuration shown in the above-mentioned first to eleventh embodiments, and the whole surface of a member to be charged (for example, a photosensitive unit for a Ricoh printer: type 800) is applied. Was charged to −700 V, and the ozone concentration and NO x concentration around the charging device were measured at this time. As a result, neither ozone nor NO x was detected at a value higher than the background level. In addition, as compared with the electron-emitting device according to the twelfth and thirteenth aspects, the frequency of occurrence of dielectric breakdown of the element was significantly lower.
【００７７】（比較例）本発明に対する比較例として、
図２９に従来のコロナ帯電方式の帯電装置の構成例を示
す。図２９に示す従来のコロナワイヤー１００１を用い
た帯電装置１０００を用い、前述の実施例１〜１５と同
一環境条件で被帯電体１１６（例えばリコー製プリンタ
用の感光体ユニット：タイプ８００）の表面全体を−７
００Ｖに帯電させた。この時の帯電装置周辺におけるオ
ゾン濃度及びＮＯX 濃度の測定を行ったところ、オゾ
ン：４ｐｐｍ、ＮＯX ：０．６ｐｐｍが検出された。Comparative Example As a comparative example for the present invention,
FIG. 29 shows a configuration example of a conventional corona charging type charging device. Using the charging device 1000 using the conventional corona wire 1001 shown in FIG. 29, the surface of the member to be charged 116 (for example, a photoconductor unit for a Ricoh printer: type 800) under the same environmental conditions as those in the above-described first to fifteenth embodiments. -7
It was charged to 00V. Was subjected to measurement of ozone concentration and NO X concentration in the charging apparatus around at this time, ozone: 4ppm, NO X: 0.6ppm was detected.
【００７８】（実施例１６）次に請求項１６に係る発明
の実施例を説明する。請求項１６に係る画像形成装置
は、光導電性の感光体を帯電し、帯電された感光体に対
して画像露光や光書込みにより静電潜像を形成し、該静
電潜像を現像して可視像化した後、感光体上の可視像を
転写材に直接あるいは中間転写体を介して転写し、画像
を形成するものであり、前記感光体を帯電する手段、あ
るいは前記可視像を転写材あるいは中間転写体に転写す
る手段として、実施例１〜１５の何れか一つに記載した
構成の帯電装置を具備する構成とした。(Embodiment 16) An embodiment of the invention according to claim 16 will be described below. An image forming apparatus according to claim 16 charges a photoconductive photoconductor, forms an electrostatic latent image on the charged photoconductor by image exposure or optical writing, and develops the electrostatic latent image. The visible image on the photoreceptor is transferred to a transfer material directly or via an intermediate transfer member to form an image, and a means for charging the photoreceptor, As a means for transferring an image to a transfer material or an intermediate transfer member, a charging device having the configuration described in any one of Examples 1 to 15 was provided.
【００７９】一例として、本実施例の画像形成装置は、
被帯電体である感光体１１６に近接して実施例１〜１５
の何れか一つに記載の構成の帯電装置を配設し、感光体
表面の均一帯電を行うものである。図示を省略するが、
被帯電体である感光体１１６の周囲には、上記帯電装置
の他、原稿像露光装置または光書き込み装置、現像装
置、転写装置、クリーニング装置、除電装置等が配設さ
れ、また、転写装置より転写材搬送方向下流側には定着
装置が配設されている。さらに画像形成装置には、転写
紙等の転写材の給紙部や搬送手段、排紙部等が設けられ
ている。そして電子写真プロセスによる画像形成が実行
されると、まず感光体１１６が実施例１〜１５の何れか
一つに記載の構成の帯電装置により均一に帯電された
後、帯電された感光体に対して画像露光や光書込みによ
り静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置のトナ
ーにより現像されて可視像化した後、転写装置により感
光体上の可視像（トナー像）が転写材に転写される。ト
ナー像が転写された転写材は定着装置に搬送され、定着
装置により転写材上のトナー像が定着され、定着後の転
写材は排紙部に排出される。一方、転写後の感光体は、
クリーニング装置で残留トナーを除去され、除電装置で
残留電荷を除電される。As an example, the image forming apparatus of this embodiment is
Examples 1 to 15 in the vicinity of the photoreceptor 116 to be charged
The charging device of any one of (1) to (3) is provided to uniformly charge the surface of the photoconductor. Although illustration is omitted,
In addition to the above-described charging device, a document image exposing device or an optical writing device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, a static elimination device, and the like are provided around the photosensitive member 116, which is a member to be charged. A fixing device is provided downstream in the transfer material transport direction. Further, the image forming apparatus is provided with a paper feeding unit, a conveying unit, a paper discharging unit, and the like for a transfer material such as a transfer paper. When an image is formed by an electrophotographic process, first, the photoconductor 116 is uniformly charged by the charging device having the configuration described in any one of the first to fifteenth embodiments. An electrostatic latent image is formed by image exposure or optical writing, and this electrostatic latent image is developed by a toner of a developing device to become a visible image, and then a visible image (toner image) on a photoconductor by a transfer device. Is transferred to the transfer material. The transfer material onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device, where the toner image on the transfer material is fixed by the fixing device, and the transfer material after fixing is discharged to a paper discharge unit. On the other hand, the photoconductor after transfer is
The residual toner is removed by the cleaning device, and the residual charge is removed by the discharging device.
【００８０】本実施例の画像形成装置においては、感光
体１１６を帯電する手段として、実施例１〜１５の何れ
か一つに記載の構成の帯電装置を具備する構成としたの
で、オゾン及びＮＯX の発生が防止されると共に、均一
でむらのない帯電を行うことができるので良好な画像形
成を行うことができる。また、本実施例の画像形成装置
においては、感光体を帯電する手段の他に、可視像（ト
ナー像）を転写材あるいは中間転写体に転写する手段と
して、実施例１〜１５の何れか一つに記載の構成の帯電
装置を具備する構成としても良く、この場合には、転写
部でのオゾン及びＮＯX の発生が防止されると共に、均
一でむらのない転写を行うことが可能となり、転写抜け
等の転写不良のない良好な画像形成を行うことができ
る。In the image forming apparatus of the present embodiment, the charging device having the structure described in any one of Embodiments 1 to 15 is provided as a means for charging the photosensitive member 116. Generation of X can be prevented, and uniform and uniform charging can be performed, so that good image formation can be performed. Further, in the image forming apparatus of the present embodiment, in addition to the means for charging the photoreceptor, any one of Examples 1 to 15 may be used as a means for transferring a visible image (toner image) to a transfer material or an intermediate transfer body. It may be configured to include a charging device configured as claimed in, in this case, the generation of ozone and nO X in the transfer portion can be prevented, it is possible to perform non-uniformity without transcription uniform And good image formation without transfer defects such as transfer omissions.
【００８１】[0081]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような作用効果を得ることができる。すなわち、請
求項１記載の帯電装置においては、電子放出素子から放
出された電子による電子付着のみを利用して負イオンを
発生させるため、通常のコロナ放電方式のように反応活
性なラジカルが発生する箇所がないため、放電生成物と
して良く知られているオゾンやＮＯX の生成がほとんど
起こらない。また、電子放出素子が、放出電流の集中に
よる局所的な温度上昇、イオン衝撃による先端部の損傷
というような問題を持たず、長寿命で安定な動作ができ
る。また、放出口の形状や位置により負イオン量の分布
を調整できるため、シールド内の電子放出素子の位置に
依存せず均一な帯電を行うことができる。したがって、
オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化を図るこ
とができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を実
現することができる。As described above, according to the present invention, the following functions and effects can be obtained. That is, in the charging device according to the first aspect, negative ions are generated using only the electron attachment by the electrons emitted from the electron-emitting device, so that reactive radicals are generated as in a normal corona discharge method. because there is no point, the generation of ozone and nO X which is well known as a discharge product hardly occurs. Further, the electron-emitting device does not have a problem such as a local temperature rise due to a concentration of the emission current and damage to the tip portion due to ion bombardment. Further, since the distribution of the amount of negative ions can be adjusted by the shape and position of the emission port, uniform charging can be performed without depending on the position of the electron-emitting device in the shield. Therefore,
Prevention of ozone and NO X, it is possible to extend the life of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００８２】請求項２記載の帯電装置においては、請求
項１の効果に加えて、粒子フィルターにより気体に混入
している粒子（トナー、埃、たばこの煙など）は取り除
かれており、負イオン生成部には清浄な気体が送り込ま
れるため、電子放出面への気体中粒子の付着により電子
放出量が不安定になるということを防止することができ
る。したがって、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の
長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な
帯電を行うことができる帯電装置を実現することができ
る。In the charging device according to the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, particles (toner, dust, tobacco smoke, etc.) mixed in the gas are removed by the particle filter, and the negative ions are removed. Since a clean gas is fed into the generation unit, it is possible to prevent the amount of electron emission from becoming unstable due to the attachment of particles in the gas to the electron emission surface. Therefore, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００８３】請求項３記載の帯電装置においては、請求
項１または２の効果に加えて、正イオンフィルター用電
極１３１（例えば金属メッシュ）により、気体に混入し
ている正イオンは取り除かれているため、負イオン生成
部には正電荷がほぼ除かれた気体が送り込まれるため、
負電荷の中和を防止することができ、帯電効率の向上に
つながる。したがって、オゾン及びＮＯX の発生防止、
装置の長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、
均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現すること
ができる。In the charging device according to the third aspect, in addition to the effect of the first or second aspect, the positive ions mixed in the gas are removed by the positive ion filter electrode 131 (for example, a metal mesh). Therefore, the gas from which the positive charge has been almost removed is sent to the negative ion generator,
Neutralization of negative charges can be prevented, leading to improvement in charging efficiency. Therefore, prevention of ozone and NO X,
It is possible to extend the life of the device and improve the charging efficiency,
A charging device capable of performing uniform charging can be realized.
【００８４】請求項４記載の帯電装置においては、請求
項１，２または３の効果に加えて、電極１４０−被帯電
体１１６間の電界は気体放出部の形状に依存せず、均一
な電界内を負イオンが飛行するため帯電が均一化され
る。したがって、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の
長寿命化及び帯電均一性の向上を図ることができ、より
均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現すること
ができる。In the charging device according to the fourth aspect, in addition to the effects of the first, second, or third aspect, the electric field between the electrode 140 and the member to be charged 116 does not depend on the shape of the gas discharging portion, and is uniform. Since the negative ions fly in the interior, the charge is made uniform. Therefore, prevention of ozone and NO X, can a long service life and increased charging uniformity of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing a more uniform charging.
【００８５】請求項５記載の帯電装置においては、請求
項１，２または３の効果に加えて、電極群１４２の各区
画に対し電源群１４３により独立に、気体放出部１０８
に対し正電位となるように電圧を印加してあることによ
り、負イオンが放出された時点で分布が不均一であった
としても、電極群１４２の電位分布を調整することで負
イオンの分布を均一化することができる。したがって、
オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電
均一性のいっそうの向上を図ることができ、より均一な
帯電を行うことができる帯電装置を実現することができ
る。In the charging device according to the fifth aspect, in addition to the effects of the first, second, or third aspect, the gas discharge section 108 is independently provided for each section of the electrode group 142 by the power supply group 143.
By applying a voltage so as to have a positive potential, the potential distribution of the negative electrode can be adjusted by adjusting the potential distribution of the electrode group 142 even if the distribution is not uniform when the negative ions are released. Can be made uniform. Therefore,
It is possible to prevent the generation of ozone and NO x , prolong the life of the device, and further improve the charging uniformity, thereby realizing a charging device capable of performing more uniform charging.
【００８６】請求項６記載の帯電装置においては、請求
項１〜５の何れかの効果に加えて、ヒーター等の加熱手
段からの輻射熱及び加熱された気体からの熱移動により
未使用時においても電子放出面の温度が帯電装置外部の
気体に比べて高温となることにより、未使用時に水蒸気
などが電子放出面に凝縮して電子放出効率を低下させる
ということを防止でき、帯電効率の向上が可能となる。
したがって、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿
命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電
を行うことができる帯電装置を実現することができる。In the charging device according to the present invention, in addition to the effects of any one of the first to fifth aspects, even when the charging device is not in use due to radiant heat from a heating means such as a heater and heat transfer from a heated gas. Since the temperature of the electron emission surface is higher than that of the gas outside the charging device, it is possible to prevent water vapor and the like from condensing on the electron emission surface when not in use and lowering the electron emission efficiency. It becomes possible.
Therefore, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００８７】請求項７記載の帯電装置においては、請求
項１〜６の何れかの効果に加えて、容器内部において気
体の散乱される箇所が飛躍的に増大するため、噴出口か
ら放出される気体量が特定の部位に偏らず、より均一化
されることにより、負イオンの発生量が安定となり帯電
能力の安定性が向上する。したがって、オゾン及びＮＯ
X の発生防止、装置の長寿命化及び帯電能力の安定性向
上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯
電装置を実現することができる。In the charging device according to the seventh aspect, in addition to the effects of any one of the first to sixth aspects, since the location where the gas is scattered inside the container is dramatically increased, the charging device is discharged from the ejection port. Since the gas amount is not biased to a specific portion and is made more uniform, the generation amount of negative ions is stabilized, and the stability of the charging ability is improved. Therefore, ozone and NO
It is possible to prevent the generation of X , prolong the life of the device and improve the stability of the charging ability, and realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００８８】請求項８記載の帯電装置においては、請求
項１〜７の何れかの効果に加えて、電子の高エネルギー
化による放電を防ぎつつ、負イオン引き出し電界により
負イオンを確実に放出口まで引き出すことができ、帯電
効率を向上させることができる。したがって、オゾン及
びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化及び帯電効率の向
上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯
電装置を実現することができる。In the charging device according to the present invention, in addition to the effects of any one of the first to seventh aspects, the discharge of the negative ions is ensured by the negative ion extracting electric field while preventing the discharge due to the high energy of the electrons. And the charging efficiency can be improved. Therefore, prevention of ozone and NO X, it is possible to improve the long service life and the charging efficiency of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００８９】請求項９記載の帯電装置においては、請求
項１〜８の何れかの効果に加えて、酸素富化膜通過後の
高酸素濃度ガスが負イオン生成部１０７内へ導入される
ことにより、負イオン状態を得やすい酸素分子がより多
く供給され、負イオン生成効率が向上し、帯電効率を向
上させることができる。したがって、オゾン及びＮＯX
の発生防止、装置の長寿命化及び帯電効率の向上を図る
ことができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を
実現することができる。According to the charging device of the ninth aspect, in addition to the effect of any one of the first to eighth aspects, the high oxygen concentration gas after passing through the oxygen-enriched film is introduced into the negative ion generating section 107. Thereby, more oxygen molecules that can easily obtain a negative ion state are supplied, the negative ion generation efficiency is improved, and the charging efficiency can be improved. Therefore, ozone and NO x
, Generation of the device and improvement of charging efficiency can be achieved, and a charging device capable of performing uniform charging can be realized.
【００９０】請求項１０記載の帯電装置においては、請
求項９の効果に加えて、酸素分離手段１８１を中空糸膜
を多数束ねた形状とすることにより、同じ流路径であっ
ても図１６のように単純に平面上の膜を通過させる場合
に比べて酸素が通過しうる断面積を大幅に増すことがで
きる。このため、より多くの高酸素濃度の空気を供給す
ることができるので、これにより負イオンを得やすい酸
素分子がより多く供給され、負イオン生成効率がさらに
向上し、帯電効率をより向上させることができる。した
がって、オゾン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化
及び帯電効率のいっそうの向上を図ることができ、均一
な帯電を行うことができる帯電装置を実現することがで
きる。In the charging device according to the tenth aspect, in addition to the effect of the ninth aspect, by forming the oxygen separating means 181 into a shape in which a number of hollow fiber membranes are bundled, even if the flow path diameter is the same, the oxygen separating means 181 has the same structure as that of FIG. Thus, the cross-sectional area through which oxygen can pass can be greatly increased as compared with the case of simply passing through a film on a plane. As a result, more air with a high oxygen concentration can be supplied, so that more oxygen molecules from which negative ions are easily obtained are supplied, and the negative ion generation efficiency is further improved, and the charging efficiency is further improved. Can be. Therefore, prevention of ozone and NO X, it is possible to further improve the long service life and the charging efficiency of the device, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００９１】請求項１１記載の帯電装置においては、請
求項１０の効果に加えて、高酸素濃度ガスと低酸素濃度
ガスを機外排出以前に合流させるため、有害ガス成分の
放出を防ぐことができる。したがって、オゾン及びＮＯ
X の発生防止、装置の長寿命化及び有害ガス成分放出防
止を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯
電装置を実現することができる。In the charging device according to the eleventh aspect, in addition to the effect of the tenth aspect, since the high oxygen concentration gas and the low oxygen concentration gas are merged before being discharged outside the apparatus, it is possible to prevent the emission of harmful gas components. it can. Therefore, ozone and NO
It is possible to prevent the generation of X , prolong the life of the device and prevent the emission of harmful gas components, and realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００９２】請求項１２記載の帯電装置においては、請
求項１〜１１の何れかの効果に加えて、電子放出素子が
ＭＩＳ構造を有する薄膜状の単純な構造であるため大面
積化が容易であり、面状電子放出素子を作製しやすく生
産性が向上する。さらに、素子外部との界面状態が安定
であり、また、上部電極の表面が雰囲気ガスの付着によ
り汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には大
きな影響がなく、環境ガスの影響を受けにくいため、帯
電能力が安定する。したがって、オゾン及びＮＯX の発
生防止、装置の長寿命化、生産性の向上及び帯電能力の
安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことが
できる帯電装置を実現することができる。In the charging device according to the twelfth aspect, in addition to the effect of any one of the first to eleventh aspects, since the electron-emitting device has a simple thin-film structure having a MIS structure, it is easy to increase the area. Yes, it is easy to manufacture a planar electron-emitting device, and the productivity is improved. Furthermore, the interface state with the outside of the element is stable, and even if the surface of the upper electrode is contaminated by the adhesion of atmospheric gas and the work function φ changes, there is no significant effect on the electron emission characteristics, and the influence of environmental gas The charging ability is stable because it is not easily received. Therefore, prevention of ozone and NO X, the life of the device, it is possible to improve the stability of the improved and charging ability of the productivity, it is possible to realize a charging device capable of performing uniform charging.
【００９３】請求項１３記載の帯電装置においては、請
求項１〜１１の何れかの効果に加えて、基板を半導体材
料にする必要が無く、ガラス上にでも形成できるため長
尺化や大面積化などが安価にできる。したがって、オゾ
ン及びＮＯX の発生防止、装置の長寿命化、生産性の向
上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることが
でき、均一な帯電を行うことができる帯電装置を実現す
ることができる。In the charging device according to the thirteenth aspect, in addition to the effects of any one of the first to eleventh aspects, the substrate does not need to be made of a semiconductor material, and can be formed on glass. Can be made at low cost. Therefore, prevention of ozone and NO X, the life of the device, increase productivity, it is possible to improve stability of the low cost and charging ability, to realize a charging device capable of performing uniform charging be able to.
【００９４】請求項１４記載の帯電装置においては、請
求項１〜１１の何れかの効果に加えて、薄い絶縁膜を形
成する工程が不要であり、絶縁破壊の恐れが小さい、複
雑な工程は不要である、素子構成が単純である、大面積
化が容易である、という利点が得られ、さらなる帯電装
置の生産性の向上、低コスト化、帯電能力の安定性向上
を図ることができる。したがって、オゾン及びＮＯX の
発生防止、装置の長寿命化、生産性の向上、低コスト化
及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯
電を行うことができる帯電装置を実現することができ
る。In the charging device according to the fourteenth aspect, in addition to the effects of any one of the first to eleventh aspects, a step of forming a thin insulating film is unnecessary, and a complicated process which has a low possibility of dielectric breakdown is provided. The advantages of being unnecessary, having a simple element configuration, and being easy to increase the area can be obtained, and the productivity, cost, and stability of the charging ability of the charging device can be further improved. Therefore, prevention of ozone and NO X, the life of the device, increase productivity, it is possible to improve stability of the low cost and charging ability, to realize a charging device capable of performing uniform charging be able to.
【００９５】請求項１５記載の帯電装置においては、請
求項１〜１１の何れかの効果に加えて、薄い絶縁膜を形
成する工程が不要であり、絶縁破壊の恐れが小さい、複
雑な工程は不要である、素子構成が単純である、大面積
化が容易である、という利点が得られ、帯電装置の生産
性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図る
ことができる。したがって、オゾン及びＮＯX の発生防
止、装置の長寿命化、生産性の向上、低コスト化及び帯
電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行
うことができる帯電装置を実現することができる。In the charging device according to the fifteenth aspect, in addition to the effect of any one of the first to eleventh aspects, a step of forming a thin insulating film is unnecessary, and a complicated process which has a low possibility of dielectric breakdown is provided. The advantages of being unnecessary, having a simple element configuration, and being easy to increase the area are obtained, so that the productivity, cost, and stability of the charging ability of the charging device can be improved. Therefore, prevention of ozone and NO X, the life of the device, increase productivity, it is possible to improve stability of the low cost and charging ability, to realize a charging device capable of performing uniform charging be able to.
【００９６】請求項１６記載の画像形成装置において
は、感光体を帯電する手段、あるいは、感光体上の可視
像を転写材に転写する手段等に、請求項１〜１５の何れ
か一つに記載の構成の帯電装置を具備する構成としたの
で、オゾン及びＮＯX の発生が防止されると共に、均一
でむらのない帯電あるいは転写を行うことができるの
で、良好な画像形成を行うことができる。したがって、
オゾン及びＮＯX の発生が防止され、良好な画像形成を
行うことができる画像形成装置を実現することができ
る。In the image forming apparatus according to the present invention, the means for charging the photoreceptor or the means for transferring a visible image on the photoreceptor to a transfer material may be used. because a configuration having a charging device configured as described, the generation of ozone and nO X is prevented, it is possible to perform the unevenness without charging or transfer a uniform, to perform good image formation it can. Therefore,
Generation of ozone and NO X is prevented, it is possible to realize an image forming apparatus capable of performing good image formation.
【図１】本発明の一実施例を示す帯電装置の斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view of a charging device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す帯電装置を被帯電体に対向して配置
した状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the charging device shown in FIG. 1 is arranged so as to face a member to be charged.
【図３】本発明の一実施例を示す電子放出素子の概略断
面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の別の実施例を示す電子放出素子の概略
断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing another embodiment of the present invention.
【図５】図４に示す構造の電子放出素子の動作原理の説
明図である。5 is an explanatory diagram of the operation principle of the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図６】本発明の別の実施例を示す帯電装置の断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view of a charging device showing another embodiment of the present invention.
【図７】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の断
面図である。FIG. 7 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図８】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の断
面図である。FIG. 8 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図９】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の斜
視図である。FIG. 9 is a perspective view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１０】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１１】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１２】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１３】図１２に示す帯電装置の電源（１０９，１７
１）の動作タイミングを示す図である。FIG. 13 shows a power supply (109, 17) of the charging device shown in FIG.
It is a figure which shows the operation timing of 1).
【図１４】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１５】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 15 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１６】酸素富化膜による高酸素濃度ガスの分離の説
明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of separation of a high oxygen concentration gas by an oxygen-enriched film.
【図１７】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図１８】中空糸膜による高酸素濃度ガスと低酸素濃度
ガスの分離の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of separation of a high oxygen concentration gas and a low oxygen concentration gas by a hollow fiber membrane.
【図１９】本発明のさらに別の実施例を示す帯電装置の
断面図である。FIG. 19 is a sectional view of a charging device showing still another embodiment of the present invention.
【図２０】本発明のさらに別の実施例を示す電子放出素
子の概略断面図である。FIG. 20 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing still another embodiment of the present invention.
【図２１】図２０に示す構造の電子放出素子の動作原理
の説明図である。21 is an explanatory diagram of the operation principle of the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図２２】本発明のさらに別の実施例を示す電子放出素
子の概略断面図である。FIG. 22 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing still another embodiment of the present invention.
【図２３】図２２に示す構造の電子放出素子の動作原理
の説明図である。23 is an explanatory diagram of the operation principle of the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図２４】本発明のさらに別の実施例を示す電子放出素
子の概略断面図である。FIG. 24 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing still another embodiment of the present invention.
【図２５】図２４に示す構造の電子放出素子におけるエ
ネルギーバンドを示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an energy band in the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図２６】本発明のさらに別の実施例を示す電子放出素
子の概略断面図である。FIG. 26 is a schematic sectional view of an electron-emitting device showing still another embodiment of the present invention.
【図２７】図２６に示す構造の電子放出素子の下部電極
に印加されるドライブ波形の一例を示す図である。27 is a diagram showing an example of a drive waveform applied to a lower electrode of the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図２８】図２６に示す構造の電子放出素子の下部電極
に印加されるドライブ波形の別の例を示す図である。28 is a diagram showing another example of the drive waveform applied to the lower electrode of the electron-emitting device having the structure shown in FIG.
【図２９】従来のコロナ帯電方式の帯電装置の構成例を
示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional corona charging type charging device.
１０１：電子放出素子 １０２：シールド １０３：電極 １０４：制御用電源 １０５：気体の導入路 １０６：気体送り込み手段 １０７：負イオン生成空間部 １０８：放出口 １０９，１２０，１３２，１４１，１７１：電源 １１６：被帯電体（感光体） １３０：粒子フィルター １３１：正イオンフィルター用電極 １４０：電極（金属メッシュ） １４２：電極群 １４３：電源群 １５０：加熱手段（電熱線（ヒーター）） １６０：シールド（中空容器） １６１：スチールウール １７０：環状電極 １７２：メッシュ状電極 １８０：酸素分離手段（酸素富化膜） １８１：酸素分離手段（中空糸膜の束） １８２：流路（パイプ） ４１１：上部電極（金属膜） ４１２：絶縁膜 ４１３：下部電極（金属膜） ４１４：基板 ５１２：絶縁層 ５１３：下部電極（半導体基板） ５１８：上部電極（金属膜） ６０１：ｎ型シリコン基板 ６０２：多孔質シリコン層 ６０３：Ａｕ薄膜電極 ６０４：オーミック電極 ９１１：下部電極 ９１２：電子放出部材 ９１２−１：タンタルオキサイド膜 ９１２−２：ＺｎＳ膜 ９１３：上部電極 101: Electron emitting element 102: Shield 103: Electrode 104: Control power supply 105: Gas introduction path 106: Gas supply means 107: Negative ion generation space 108: Emission port 109, 120, 132, 141, 171: Power supply 116 : Charged object (photosensitive member) 130: particle filter 131: electrode for positive ion filter 140: electrode (metal mesh) 142: electrode group 143: power supply group 150: heating means (heating wire (heater)) 160: shield (hollow) Vessel 161: steel wool 170: annular electrode 172: mesh electrode 180: oxygen separating means (oxygen-enriched membrane) 181: oxygen separating means (bundle of hollow fiber membranes) 182: flow path (pipe) 411: upper electrode ( (Metal film) 412: insulating film 413: lower electrode (metal film) 414: substrate 512: insulating layer 513: Lower electrode (semiconductor substrate) 518: upper electrode (metal film) 601: n-type silicon substrate 602: porous silicon layer 603: Au thin film electrode 604: ohmic electrode 911: lower electrode 912: electron emitting member 912-1: tantalum oxide Film 912-2: ZnS film 913: Upper electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正治 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 菅原 智明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H003 AA18 CC01 DD01 EE01 EE03 EE06 EE10 2H032 AA02 BA07 BA18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoji Tanaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo, Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Tomoaki Sugawara 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo・ F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2H003 AA18 CC01 DD01 EE01 EE03 EE06 EE10 2H032 AA02 BA07 BA18
Claims (16)
電装置であって、 素子内部の電界によりエネルギーを与えた電子を放出す
る電子放出素子と、前記電子放出素子を取り囲むシール
ドからなる負イオン生成空間部と、前記電子放出素子か
ら放出された電子のエネルギーを制御する手段と、前記
負イオン生成空間部に負イオン化するための気体を導入
する手段と前記負イオン生成空間部で生成された負イオ
ン及び電子を、前記負イオン生成空間部に導入された気
体と共に放出する手段を有し、前記負イオン及び電子に
より被帯電体を帯電させることを特徴とする帯電装置。1. A charging device for charging an object to be charged by electron emission, comprising: an electron-emitting device for emitting electrons energized by an electric field inside the device; and a negative ion generator comprising a shield surrounding the electron-emitting device. A space, a unit for controlling energy of electrons emitted from the electron-emitting device, a unit for introducing a gas for negative ionization into the negative ion generation space, and a negative electrode generated in the negative ion generation space. A charging device, comprising: means for discharging ions and electrons together with the gas introduced into the negative ion generation space, and charging a member to be charged with the negative ions and electrons.
の何処かに粒子フィルターを配備し、気体に混入した粒
子の電子放出面への付着を防止することを特徴とする帯
電装置。2. The charging device according to claim 1, wherein a particle filter is provided somewhere in a path of the introduced gas before reaching the negative ion generation space, and a particle filter mixed in the gas to the electron emission surface is provided. A charging device characterized by preventing adhesion.
て、 前記負イオン生成空間部に到達する前の導入気体の経路
の何処かに、周囲に対して負電位の正イオンフィルター
用電極を配備し、正電荷による電荷の中和を防止するこ
とを特徴とする帯電装置。3. The charging device according to claim 1, wherein a positive ion filter electrode having a negative potential with respect to the surroundings is provided somewhere in a path of the introduced gas before reaching the negative ion generation space. And a charge device for preventing charge neutralization by positive charge.
いて、 気体放出部と被帯電体の間に、被帯電体面に平行で負イ
オンを通過しうる形状の電極を有し、気体放出部と前記
電極の間に電圧を印加し、負イオンを被帯電体に向かっ
て引き出すことを特徴とする帯電装置。4. The charging device according to claim 1, further comprising an electrode between the gas discharging portion and the charged member, the electrode having a shape parallel to the surface of the charged member and capable of passing negative ions. A voltage is applied between a portion and the electrode to extract negative ions toward a member to be charged.
いて、 気体放出部と被帯電体の間に、被帯電体面に平行で負イ
オンを通過しうる形状の電極を有し、前記電極に平行で
負イオンを通過しうる形状の電極が複数の区画に区分さ
れてあり、各区画に互いに独立に電圧を印加し、負イオ
ンの分布を制御した後、気体放出部と前記電極の間に電
圧を印加し、負イオンを被帯電体に向かって引き出すこ
とを特徴とする帯電装置。5. The charging device according to claim 1, further comprising an electrode between the gas discharge portion and the member to be charged, the electrode having a shape parallel to the surface of the member to be charged and capable of passing negative ions. An electrode having a shape parallel to and capable of passing negative ions is divided into a plurality of sections, and a voltage is applied independently to each section to control the distribution of the negative ions. A voltage is applied to the charging device to extract negative ions toward the member to be charged.
置において、 電子放出面を加熱する手段を有することを特徴とする帯
電装置。6. The charging device according to claim 1, further comprising means for heating an electron emission surface.
置において、 電子放出素子を取り囲むシールドは、内壁面全体に噴出
口を有する中空容器の中空部に気体の散乱される箇所を
有する構造とし、導入された気体が前記散乱される箇所
を経由した後に前記噴出口から負イオン生成部に放出さ
れることを特徴とする帯電装置。7. The charging device according to claim 1, wherein the shield surrounding the electron-emitting device is a portion where gas is scattered in a hollow portion of a hollow container having a discharge port on the entire inner wall surface. And a discharge device that discharges the introduced gas to the negative ion generator from the jet port after passing through the scattered portion.
置において、 電子放出素子を間欠的に動作させ、電子放出されていな
い時間帯に気体が放出される位置まで負イオンを引き出
すための負イオン引き出し電界を発生させることを特徴
とする帯電装置。8. The charging device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is operated intermittently so that negative ions are discharged to a position where gas is released during a time period when electrons are not being emitted. A charging device characterized by generating a negative ion extraction electric field for extraction.
置において、 前記負イオン生成空間部に気体を導入する手段は圧縮空
気供給手段であり、前記圧縮空気供給手段により供給さ
れた圧縮空気を酸素高濃度成分と低濃度成分とに分離し
て排出するガス分離手段と、前記ガス分離手段により分
離された空気成分の内、酸素高濃度成分側を前記負イオ
ン生成空間部に導入する手段を有することを特徴とする
帯電装置。9. The charging device according to claim 1, wherein the means for introducing a gas into the negative ion generation space is a compressed air supply means, and is supplied by the compressed air supply means. Gas separation means for separating the compressed air into a high-concentration component and a low-concentration component and discharging the compressed air, and, among the air components separated by the gas separation means, the high-oxygen-concentration component side to the negative ion generation space. A charging device having a means for introducing.
とを特徴とする帯電装置。10. The charging device according to claim 9, wherein said gas separating means comprises a hollow fiber-shaped gas separation membrane.
記帯電装置から放出された気体が被帯電体に照射された
後に通過する経路近傍に導く手段を有することを特徴と
する帯電装置。11. The charging device according to claim 10, wherein the low-oxygen concentration component separated by the gas separating means is guided to a vicinity of a path through which the gas discharged from the charging device passes after being irradiated on the member to be charged. A charging device comprising means.
電装置において、 前記電子放出素子は、ＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）
構造を有することを特徴とする帯電装置。12. The charging device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a metal-insulator-semiconductor (MIS).
A charging device having a structure.
電装置において、 前記電子放出素子は、ＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構
造を有することを特徴とする帯電装置。13. The charging device according to claim 1, wherein the electron-emitting device has an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure.
電装置において、 前記電子放出素子は、多孔質半導体層と、該多孔質半導
体層の表面側に電子を透過しうる薄膜電極を有し、前記
多孔質半導体層の裏面側に該多孔質半導体層に電子を注
入しうる電極を有することを特徴とする帯電装置。14. The charging device according to claim 1, wherein the electron-emitting device has a porous semiconductor layer and a thin-film electrode capable of transmitting electrons to a surface side of the porous semiconductor layer. A charging device, comprising: an electrode capable of injecting electrons into the porous semiconductor layer on the back side of the porous semiconductor layer.
電装置において、 前記電子放出素子は、下部電極と、下部電極上に形成さ
れたタンタルオキサイド（Ｔａ2Ｏ5）膜と、前記タンタ
ルオキサイド（Ｔａ2Ｏ5）膜上に形成されたＺｎＳ膜
と、前記ＺｎＳ膜上に形成された上部電極とにより構成
されているエレクトロルミネッセント素子であることを
特徴とする帯電装置。15. The charging device according to claim 1, wherein the electron-emitting device comprises: a lower electrode; a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film formed on the lower electrode; A charging device, which is an electroluminescent device including a ZnS film formed on the tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film and an upper electrode formed on the ZnS film.
感光体に対して画像露光や光書込みにより静電潜像を形
成し、該静電潜像を現像して可視像化した後、感光体上
の可視像を転写材に直接あるいは中間転写体を介して転
写し、画像を形成する画像形成装置において、 前記感光体を帯電する手段、あるいは前記可視像を転写
材あるいは中間転写体に転写する手段として、請求項１
〜１５の何れか一つに記載の帯電装置を具備することを
特徴とする画像形成装置。16. A photoconductive photoreceptor is charged, an electrostatic latent image is formed on the charged photoreceptor by image exposure or optical writing, and the electrostatic latent image is developed into a visible image. Then, the visible image on the photoreceptor is transferred to a transfer material directly or via an intermediate transfer member, and in an image forming apparatus for forming an image, a means for charging the photoreceptor, or the visible image is transferred to the transfer material. Alternatively, as means for transferring to an intermediate transfer member,
An image forming apparatus, comprising: the charging device according to any one of claims 15 to 15.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007065529A (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Ricoh Co Ltd | Charge applying device and image forming apparatus provided with the same |
| US7515851B2 (en) | 2003-06-13 | 2009-04-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Electron emitter, charger, and charging method |
| JP2013214443A (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Sharp Corp | Ion generator |
| JP2017111234A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | シャープ株式会社 | Charging device and image forming apparatus |
| KR101786631B1 (en) | 2014-05-09 | 2017-10-18 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Ionizer for vehicle |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7515851B2 (en) | 2003-06-13 | 2009-04-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Electron emitter, charger, and charging method |
| JP2007065529A (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Ricoh Co Ltd | Charge applying device and image forming apparatus provided with the same |
| JP4621565B2 (en) * | 2005-09-02 | 2011-01-26 | 株式会社リコー | Charge applying device and image forming apparatus having the same |
| JP2013214443A (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Sharp Corp | Ion generator |
| KR101786631B1 (en) | 2014-05-09 | 2017-10-18 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Ionizer for vehicle |
| JP2017111234A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | シャープ株式会社 | Charging device and image forming apparatus |
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