JP6655136B2 - Electron-emitting device, electron-emitting device, image forming device, and ionizing device for atmospheric molecules - Google Patents

Electron-emitting device, electron-emitting device, image forming device, and ionizing device for atmospheric molecules Download PDF

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本発明は、対向して配置された電極の間に電圧を印加し、一方の電極から電子を放出させる電子放出素子および電子放出装置、並びに電子放出素子を備える画像形成装置およびイオン流発生装置に関する。   The present invention relates to an electron-emitting device and an electron-emitting device that apply a voltage between electrodes arranged opposite to each other and emit electrons from one of the electrodes, and an image forming apparatus and an ion-flow generating device including the electron-emitting device. .

コピー機に用いられる感光体などの帯電方法として、従来から知られているものは、接触帯電方式と非接触帯電方式との２つに大きく分けられる。現在は、接触帯電方式を用いて感光体表面を帯電させる方法が実用化されている。この方法では、導電性のローラ、ブラシ、および弾性ブレード等の導電性部材を、感光体の表面に接触させた狭ギャップ間で放電させることによって感光体の表面を帯電させている。   Conventionally known methods for charging a photoconductor or the like used in a copying machine can be broadly classified into two types: a contact charging system and a non-contact charging system. At present, a method of charging the surface of a photoreceptor using a contact charging method has been put to practical use. In this method, the surface of the photoconductor is charged by discharging a conductive member such as a conductive roller, a brush, and an elastic blade between the narrow gaps in contact with the surface of the photoconductor.

現在、接触帯電方式を利用した帯電方法では、帯電の安定性の観点から、導電性部材として弾性ローラを用いたローラ帯電方法が広く利用されている。ローラ帯電方法では、導電性を有する弾性ローラを感光体に加圧当接し、弾性ローラに電圧を印加することによって感光体を帯電させる。   At present, in a charging method using a contact charging method, a roller charging method using an elastic roller as a conductive member is widely used from the viewpoint of charging stability. In the roller charging method, a photosensitive elastic member is charged by pressing a conductive elastic roller against a photosensitive member and applying a voltage to the elastic roller.

一方、非接触帯電方式としては、例えば、コロナ放電を利用した方法が挙げられる。この方法は、非常に細いワイヤを用いたコロナ放電によって、感光体の表面を帯電させており、約４〜１０ｋＶ程度の高圧電源を必要とする。また、ワイヤからの放電によって多量のオゾンが発生するため、人体に悪影響を及ぼしたり、感光体の劣化を早めたりするという問題がある。   On the other hand, examples of the non-contact charging method include a method using corona discharge. In this method, the surface of the photoconductor is charged by corona discharge using a very thin wire, and a high voltage power supply of about 4 to 10 kV is required. In addition, since a large amount of ozone is generated by the discharge from the wire, there is a problem that the human body is adversely affected and the photoconductor is deteriorated quickly.

近年、電子放出素子においては、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、およびＢＳＤ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）型などの様々な形態が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。これらの電子放出素子は、面放出型に分類され、素子内部の量子サイズ効果および強電界を利用して電子を加速し、平面状の素子表面から電子を放出させている。また、上述した電子放出素子は、真空中で動作させており、ディスプレイ等の表示装置に用いられている。   2. Description of the Related Art In recent years, in the electron-emitting device, various forms such as MIM (Metal Insulator Metal), MIS (Metal Insulator Semiconductor), and BSD (Ballistic Electron Surface-Emitting Device) have been developed (for example, patents). 1). These electron-emitting devices are classified into a surface emission type, in which electrons are accelerated by utilizing a quantum size effect and a strong electric field inside the device, and electrons are emitted from a planar device surface. The above-described electron-emitting device is operated in a vacuum, and is used for a display device such as a display.

そして、面放出型の電子放出素子は、素子外部に強電界を必要とせず、素子内部で電子を加速させることから、大気中で動作させることが検討されている。すなわち、大気中で動作させることができれば、オゾンを発生させずに電子を放出することができるので、オゾンの発生を抑制できる帯電方法に有用であると考えられている。   The surface emission type electron-emitting device does not require a strong electric field outside the device, and accelerates electrons inside the device. That is, it is considered that if the device can be operated in the atmosphere, electrons can be emitted without generating ozone, which is useful for a charging method capable of suppressing generation of ozone.

特開平１−２９８６２３号公報JP-A-1-298623

ＭＩＭ型電子放出素子は、面内での絶縁体膜の膜厚や電子の移動度などが一様でないと、放出される電子量が不均一となってしまう虞がある。放出電子量が不均一となった場合には、感光体の帯電ムラが発生し、画像の濃淡ムラを生じさせるため、画質の低下の原因となっていた。   In the MIM-type electron-emitting device, if the thickness of the insulator film and the mobility of electrons in the plane are not uniform, the amount of emitted electrons may be non-uniform. When the amount of emitted electrons becomes non-uniform, charging unevenness of the photoreceptor occurs, causing uneven shading of the image, thereby causing deterioration in image quality.

そこで、帯電ムラを抑制する方法として、絶縁体膜（電子加速層）の膜厚や電子の移動度を一様に制御する方法が検討されている。しかしながら、電子放出素子における電子加速層は、一般的に、膜厚が数ｎｍ〜数μｍとされた薄膜であるため、一様な膜を形成するのが難しい。さらに、電子放出素子が大型化されるにつれて、電子加速層の均一性を保つことが困難となる。   Therefore, as a method of suppressing charging unevenness, a method of uniformly controlling the thickness of the insulator film (electron acceleration layer) and the mobility of electrons has been studied. However, since the electron acceleration layer in the electron-emitting device is generally a thin film having a thickness of several nm to several μm, it is difficult to form a uniform film. Further, as the size of the electron-emitting device increases, it becomes difficult to maintain the uniformity of the electron acceleration layer.

また、帯電ムラを抑制する方法としては、電子放出素子が放出する電子量を増加させてもよく、必要以上の電子量とすることで帯電量を飽和させれば、帯電ムラを抑制できる。しかし、この方法では、電子放出素子に余計な負荷をかける事となり、電子放出素子の経時劣化を早めてしまう。   In addition, as a method for suppressing the charging unevenness, the amount of electrons emitted from the electron-emitting device may be increased, and if the amount of electrons is increased to a level more than necessary, the charging amount is saturated, whereby the charging unevenness can be suppressed. However, in this method, an extra load is applied to the electron-emitting device, and the deterioration of the electron-emitting device with time is accelerated.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、部分的に放出する電子量を調整することができ、帯電ムラを抑制することができる電子放出素子および電子放出装置、並びに電子放出素子を備える画像形成装置および大気中分子のイオン化装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide an electron-emitting device, an electron-emitting device, and an electron-emitting device that can partially adjust an amount of emitted electrons and can suppress uneven charging. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus including an emission element and an ionization apparatus for molecules in the atmosphere.

本発明に係る電子放出素子は、互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極から前記第２電極へ向かう電子を加速させる電子加速層を備え、電圧を印加される電圧印加部が分割され、複数の電圧印加部を備えた構成とすることを特徴とする。   An electron-emitting device according to the present invention is an electron-emitting device that applies a voltage between a first electrode and a second electrode that are arranged to face each other and emits electrons from the second electrode. An electron acceleration layer provided between one electrode and the second electrode to accelerate electrons traveling from the first electrode to the second electrode; a voltage application unit to which a voltage is applied is divided; It is characterized by having a configuration provided with an application unit.

本発明に係る電子放出素子では、前記第１電極または前記第２電極は、前記複数の電圧印加部に対応して複数に分割されている構成としてもよい。   In the electron-emitting device according to the present invention, the first electrode or the second electrode may be divided into a plurality of parts corresponding to the plurality of voltage applying units.

本発明に係る電子放出素子では、前記第１電極の上に絶縁性を有する絶縁部が設けられている構成としてもよい。   In the electron-emitting device according to the present invention, an insulating portion having an insulating property may be provided on the first electrode.

本発明に係る電子放出素子では、前記第２電極の上に形成されたバスライン電極を備えている構成としてもよい。   The electron-emitting device according to the present invention may be configured to include a bus line electrode formed on the second electrode.

本発明に係る電子放出素子では、放出面に対向して配置された被帯電物の表面に向かって、電子を放出させる構成とされ、前記放出面は、被帯電物の表面に沿った形状とされている構成としてもよい。   The electron-emitting device according to the present invention is configured to emit electrons toward the surface of the charged object arranged opposite to the emission surface, and the emission surface has a shape along the surface of the charged object. It is good also as a structure which is performed.

本発明に係る電子放出素子では、前記電子加速層は、導電性材料を含有している構成としてもよい。   In the electron-emitting device according to the present invention, the electron acceleration layer may include a conductive material.

本発明に係る電子放出装置は、本発明に係る電子放出素子と、前記第２電極の表面に対向して設けられた第３電極とを備えていることを特徴とする。   An electron-emitting device according to the present invention includes the electron-emitting device according to the present invention, and a third electrode provided to face the surface of the second electrode.

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る電子放出素子を備えていることを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention includes the electron-emitting device according to the present invention.

本発明に係る画像形成装置では、前記複数の電圧印加部に対応した複数の電源と、前記複数の電圧印加部から放出される電子によって帯電される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの帯電電位を測定する電位センサと、前記複数の電源が印加する電圧を制御する電源制御部とを備え、前記電源制御部は、前記電位センサによって測定された帯電電位に基づいて、前記複数の電源の電圧を個別に制御する構成としてもよい。   In the image forming apparatus according to the present invention, a plurality of power supplies corresponding to the plurality of voltage applying units, a photosensitive drum charged by electrons emitted from the plurality of voltage applying units, and a charging potential of the photosensitive drum And a power supply control unit that controls a voltage applied by the plurality of power supplies, wherein the power supply control unit determines a voltage of the plurality of power supplies based on a charging potential measured by the potential sensor. May be individually controlled.

本発明に係る大気中分子のイオン化装置は、本発明に係る電子放出素子を備えていることを特徴とする。   An atmospheric molecular ionization apparatus according to the present invention includes the electron-emitting device according to the present invention.

本発明に係る大気中分子のイオン化装置は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極から前記第２電極へ向かう電子を加速させる電子加速層を備え、
電圧を印加される電圧印加部が分割され、複数の電圧印加部を備えた構成とされており、
前記複数の電圧印加部は、それぞれに対応した電源が接続されて個別に駆動する電子放出素子、を備えることを特徴とする。 The apparatus for ionizing atmospheric molecules according to the present invention includes an electron acceleration layer provided between the first electrode and the second electrode, for accelerating electrons traveling from the first electrode toward the second electrode.
A voltage application unit to which a voltage is applied is divided, and has a configuration including a plurality of voltage application units,
The plurality of voltage applying units include an electron-emitting device that is individually driven by being connected to a corresponding power supply.

本発明によると、複数の電圧印加部をそれぞれ個別に駆動させることで、電圧印加部毎に放出する電子量を調整することができ、帯電ムラを抑制することができる。   According to the present invention, by individually driving a plurality of voltage applying units, the amount of electrons emitted for each voltage applying unit can be adjusted, and uneven charging can be suppressed.

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一部を示す要部概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a main part showing a part of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態に係る電子放出装置の概略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view of an electron emission device according to a first embodiment of the present invention. 図２に示す電子放出素子の上面図である。FIG. 3 is a top view of the electron-emitting device shown in FIG. 2. 図３Ａの矢符Ａ−Ａでの概略断面図である。FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 3A. 本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の上面図である。FIG. 5 is a top view of an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention. 図４Ａの矢符Ｂ−Ｂでの概略断面図である。FIG. 4B is a schematic sectional view taken along arrow BB in FIG. 4A. 本発明の第３実施形態に係る電子放出装置の概略側面図である。It is a schematic side view of the electron emission device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 図５に示す電子放出素子の上面図である。FIG. 6 is a top view of the electron-emitting device shown in FIG. 5. 図６Ａの矢符Ｃ−Ｃでの概略断面図である。FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along arrow CC in FIG. 6A. 図６Ａから絶縁性基板、第１電極、および絶縁部を抜き出して示す上面図である。FIG. 6B is a top view illustrating the insulating substrate, the first electrode, and the insulating portion extracted from FIG. 6A. 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の一部を示す要部概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a main part of a part of an image forming apparatus according to a fourth embodiment of the present disclosure.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。 (1st Embodiment)
Hereinafter, an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一部を示す要部概略図である。   FIG. 1 is a schematic view of a main part showing a part of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図１では、画像形成装置１のうち、トナー像が形成される感光体ドラム２（像担持体）の近傍を抜き出して示している。なお、画像形成装置１は、さらに、用紙Ｐを搬送する搬送装置や、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置などを備えていてもよい。   In FIG. 1, the vicinity of the photosensitive drum 2 (image carrier) on which the toner image is formed is extracted and shown in the image forming apparatus 1. The image forming apparatus 1 may further include a transport device that transports the paper P, a fixing device that fixes the toner image on the paper P, and the like.

感光体ドラム２は、円筒状とされており、回転方向Ｒ（図１では、時計回り）へ回転し、押圧ローラ７との間に挟持した用紙Ｐを矢符Ｈの方向へ搬送する。感光体ドラム２の近傍には、押圧ローラ７との当接部から回転方向Ｒに沿う順で、クリーナ５、電子放出装置１０、電位センサ６（検知センサの一例）、露光部３、およびトナー供給部４が設けられている。   The photoconductor drum 2 is formed in a cylindrical shape, rotates in a rotation direction R (clockwise in FIG. 1), and conveys the paper P sandwiched between the photoconductor drum 2 and the pressing roller 7 in a direction indicated by an arrow H. In the vicinity of the photosensitive drum 2, the cleaner 5, the electron emission device 10, the potential sensor 6 (an example of a detection sensor), the exposure unit 3, and the toner are arranged in the rotation direction R from the contact portion with the pressing roller 7. A supply unit 4 is provided.

電子放出装置１０は、電子放出素子２０を備えており、電源部８から印加された電圧によって、電子を放出し、感光体ドラム２を帯電させる。具体的に、電子放出素子２０から放出された電子は、大気中のガス分子や粒状物質等に付着し、直ちにイオン化する。そして、イオンは、電子放出装置１０と感光体ドラム２との間の電位差により、感光体ドラム２の方へ移動し、感光体ドラム２を帯電させる。電源部８は、電源制御部９によって印加する電圧を制御されている。電位センサ６は、感光体ドラム２の表面状態として、感光体ドラム２の帯電電位を読み取る。なお、電子放出装置１０および電源部８については、後述する図２ないし図３Ｂに詳細に示し、電源制御部９および電位センサ６を併せて説明する。   The electron emission device 10 includes an electron emission element 20, and emits electrons according to a voltage applied from the power supply unit 8 to charge the photosensitive drum 2. Specifically, the electrons emitted from the electron-emitting device 20 adhere to gas molecules and particulate matter in the atmosphere and are immediately ionized. The ions move toward the photosensitive drum 2 due to a potential difference between the electron-emitting device 10 and the photosensitive drum 2 and charge the photosensitive drum 2. The voltage applied to the power supply unit 8 is controlled by a power supply control unit 9. The potential sensor 6 reads the charged potential of the photosensitive drum 2 as the surface state of the photosensitive drum 2. The electron emission device 10 and the power supply unit 8 will be described in detail later with reference to FIGS. 2 to 3B, and the power supply control unit 9 and the potential sensor 6 will be described together.

露光部３は、感光体ドラム２の表面を露光して静電潜像を形成する。トナー供給部４は、感光体ドラム２の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム２の表面にトナー像を形成する。感光体ドラム２の表面のトナー像は、押圧ローラ７との当接部を通過する際、用紙Ｐに転写される。クリーナ５は、感光体ドラム２の表面の残留トナーを除去および回収する。   The exposure unit 3 exposes the surface of the photosensitive drum 2 to form an electrostatic latent image. The toner supply unit 4 develops the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 2 to form a toner image on the surface of the photosensitive drum 2. The toner image on the surface of the photosensitive drum 2 is transferred to the sheet P when passing through the contact portion with the pressing roller 7. The cleaner 5 removes and collects residual toner on the surface of the photosensitive drum 2.

なお、これに限定されず、感光体ドラム２の近傍には、トナー供給部４と押圧ローラ７との間に濃淡センサを設けてもよく、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像の濃淡を検出する構成としてもよい。つまり、濃淡センサ（検知センサの一例）は、感光体ドラム２の表面状態として、トナー像の濃淡を検出する。また、本実施の形態では、感光体ドラム２の表面から直接用紙Ｐにトナー像が転写される構成としたが、感光体ドラム２と押圧ローラ７との間に中間転写ベルトを設けた構成としてもよい。つまり、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像は、一旦、中間転写ベルトに転写された後、用紙Ｐに再度転写される構成としてもよい。中間転写ベルトを用いる場合には、複数の感光体ドラム２を設けて、色の異なるトナー像を複数重ねることで、カラーの画像を形成することができる。   The present invention is not limited to this. A density sensor may be provided between the toner supply unit 4 and the pressing roller 7 in the vicinity of the photoconductor drum 2, and a toner image formed on the surface of the photoconductor drum 2 may be provided. A configuration for detecting shading may be adopted. That is, the density sensor (an example of a detection sensor) detects the density of the toner image as the surface state of the photosensitive drum 2. Further, in the present embodiment, the toner image is directly transferred from the surface of the photosensitive drum 2 to the sheet P. However, an intermediate transfer belt is provided between the photosensitive drum 2 and the pressing roller 7. Is also good. That is, the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 2 may be temporarily transferred to the intermediate transfer belt and then transferred to the paper P again. When an intermediate transfer belt is used, a color image can be formed by providing a plurality of photosensitive drums 2 and superposing a plurality of toner images of different colors.

図２は、本発明の第１実施形態に係る電子放出装置の概略側面図であって、図３Ａは、図２に示す電子放出素子の上面図であって、図３Ｂは、図３Ａの矢符Ａ−Ａでの概略断面図である。なお、図面の見易さを考慮して、図３Ａでは、第３電極８０および第２電源８ｂを省略しており、図３Ｂでは、上面分割部５１に沿って傾斜させた状態を模式的に示し、ハッチングを省略している。   FIG. 2 is a schematic side view of the electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3A is a top view of the electron-emitting device shown in FIG. 2, and FIG. 3B is an arrow of FIG. It is a schematic sectional drawing in the code | symbol AA. 3A, the third electrode 80 and the second power supply 8b are omitted in FIG. 3A, and FIG. 3B schematically illustrates a state in which the third electrode 80 and the second power supply 8b are inclined along the upper surface dividing portion 51. And hatching is omitted.

本発明の第１実施形態に係る電子放出素子２０は、互いに対向して配置された第１電極３０と第２電極４０と、第１電極３０と第２電極４０との間に設けられ、第１電極３０から第２電極４０へ向かう電子を加速させる電子加速層５０とを備え、第１電極３０と第２電極４０との間に電圧を印加し、第２電極４０から電子を放出させる。   The electron-emitting device 20 according to the first embodiment of the present invention is provided between the first electrode 30 and the second electrode 40 and the first electrode 30 and the second electrode 40 that are arranged to face each other. An electron acceleration layer 50 for accelerating electrons traveling from the first electrode 30 to the second electrode 40 is provided. A voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 to emit electrons from the second electrode 40.

また、電子放出装置１０は、第１電極３０と第２電極４０との間に電圧を印加する第１電源８ａ（電源部８の一部）を備えている。さらに、電子放出装置１０は、電子放出素子２０（特に、第２電極４０）と対向して配置された第３電極８０と、第３電極８０に電圧を印加する第２電源８ｂ（電源部８の一部）を備えている。電子放出素子２０から放出された電子は、第３電極８０の電界によって引き寄せられて回収されたり、真空中においては加速エネルギーを与えられたりする。なお、電子放出装置１０を画像形成装置１に適用した場合は、感光体ドラム２が第３電極８０に相当する。   In addition, the electron emission device 10 includes a first power supply 8a (part of the power supply unit 8) that applies a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. Further, the electron-emitting device 10 includes a third electrode 80 disposed to face the electron-emitting device 20 (particularly, the second electrode 40), and a second power supply 8 b (power supply unit 8) for applying a voltage to the third electrode 80. Part). The electrons emitted from the electron-emitting device 20 are attracted and collected by the electric field of the third electrode 80, or are given acceleration energy in a vacuum. When the electron emission device 10 is applied to the image forming apparatus 1, the photosensitive drum 2 corresponds to the third electrode 80.

具体的に、電子放出素子２０は、基板となる第１電極３０の上に、絶縁部６０、電子加速層５０、第２電極４０、およびバスライン電極７０が順に積層されている。以下では、説明の簡略化のため、第１電極３０と第２電極４０とが対向する方向を高さ方向Ｚと呼び、高さ方向Ｚに垂直な方向を、それぞれ横方向Ｘおよび縦方向Ｙと呼ぶ。電子放出素子２０は、上面視において、矩形状とされており、横方向Ｘが短手方向の側辺に対して平行とされ、縦方向Ｙが長手方向の側辺に対して平行とされている。   Specifically, in the electron-emitting device 20, an insulating portion 60, an electron acceleration layer 50, a second electrode 40, and a bus line electrode 70 are sequentially stacked on a first electrode 30 serving as a substrate. Hereinafter, for the sake of simplicity, a direction in which the first electrode 30 and the second electrode 40 face each other is referred to as a height direction Z, and directions perpendicular to the height direction Z are defined as a horizontal direction X and a vertical direction Y, respectively. Call. The electron-emitting device 20 has a rectangular shape in a top view, with the horizontal direction X being parallel to the short side and the vertical direction Y being parallel to the long side. I have.

第１電極３０は、基板の機能を兼ねる電極基板であって、導電性を有する板状体で構成されており、上面視（図３Ａ参照）において矩形状とされている。第１電極３０は、例えば、Ａ４サイズの用紙への印字に対応した１５ｍｍ×２３４ｍｍのＳＵＳ基板を用いることができる。なお、第１電極３０は、導電性が確保されていればよく、後述する図５のように、セラミックやガラスなどの絶縁性基板上に導電性薄膜を形成したものを用いてもよい。   The first electrode 30 is an electrode substrate that also functions as a substrate, is formed of a conductive plate, and has a rectangular shape when viewed from above (see FIG. 3A). As the first electrode 30, for example, a SUS substrate of 15 mm × 234 mm corresponding to printing on A4 size paper can be used. Note that the first electrode 30 only needs to have conductivity, and as shown in FIG. 5 described later, a material in which a conductive thin film is formed on an insulating substrate such as ceramic or glass may be used.

絶縁部６０は、絶縁性を有する材料で形成され、電子放出素子２０の上面視における一部の領域に設けられており、第１電極３０から第２電極４０へ流れる電流を遮断する。本実施の形態では、絶縁部６０は、上面視において、電子放出素子２０の縦方向Ｙで対向する２つの側辺に沿って第１電極３０上に設けられた絶縁縦辺部６１と、電子放出素子２０の横方向Ｘで対向する２つの側辺に沿って第１電極３０上に設けられた絶縁横辺部６２とで構成されている。つまり、第１電極３０の上には、絶縁部６０によって矩形状の絶縁開口部６４が形成されており、上面視において、絶縁開口部６４の内側の領域では、第１電極３０が露出しており、絶縁開口部６４の外側の領域では、第１電極３０が絶縁部６０に覆われている。ところで、第２電極４０が薄いために高抵抗であるときや、電子加速層５０の抵抗が低いときには、第１電極３０とバスライン電極７０との間で電流がショート（短絡）することがあり、絶縁部６０はこういった問題を防ぐために設けられている。そのため、第１電極３０とバスライン電極７０との間でのリーク電流が発生しなければ、絶縁部６０を設けない構造としてもよい。   The insulating portion 60 is formed of a material having an insulating property, is provided in a partial region of the electron-emitting device 20 when viewed from above, and blocks a current flowing from the first electrode 30 to the second electrode 40. In the present embodiment, the insulating portion 60 includes an insulating vertical side portion 61 provided on the first electrode 30 along two sides facing each other in the vertical direction Y of the electron-emitting device 20 in a top view, The light-emitting device 20 includes an insulating horizontal side portion 62 provided on the first electrode 30 along two sides facing each other in the horizontal direction X. That is, a rectangular insulating opening 64 is formed on the first electrode 30 by the insulating part 60, and the first electrode 30 is exposed in a region inside the insulating opening 64 when viewed from above. In a region outside the insulating opening 64, the first electrode 30 is covered with the insulating portion 60. By the way, when the second electrode 40 has a high resistance due to its thinness or when the resistance of the electron acceleration layer 50 is low, a current may be short-circuited (short-circuited) between the first electrode 30 and the bus line electrode 70. The insulating section 60 is provided to prevent such a problem. Therefore, if no leak current occurs between the first electrode 30 and the bus line electrode 70, a structure without the insulating portion 60 may be adopted.

電子加速層５０は、電子放出素子２０全体に積層されている。従って、電子加速層５０は、絶縁部６０が設けられた領域では、絶縁部６０の上に積層され、それ以外の領域では、第１電極３０の上に積層されている。なお、本実施の形態では、電子加速層５０を電子放出素子２０全体に積層したが、これに限定されず、絶縁部６０を除く領域に電子加速層５０を設けるなど、適宜変更してもよい。電子加速層５０を設ける範囲は、電子加速層５０の形成方法に基づいて決定すればよい。   The electron acceleration layer 50 is laminated on the entire electron-emitting device 20. Therefore, the electron acceleration layer 50 is stacked on the insulating portion 60 in a region where the insulating portion 60 is provided, and is stacked on the first electrode 30 in other regions. In the present embodiment, the electron acceleration layer 50 is laminated on the entire electron-emitting device 20, but the present invention is not limited to this. . The range in which the electron acceleration layer 50 is provided may be determined based on the method for forming the electron acceleration layer 50.

本実施の形態において、電子加速層５０は、樹脂と、樹脂中に分散された導電性微粒子とで構成されている。樹脂は、絶縁性の樹脂材料であって、例えば、シラノール（Ｒ3Ｓ
ｉ−ＯＨ）を縮合重合したシリコーン樹脂である。電子加速層５０は、上述した材料に限定されず、導電性微粒子として、例えば、金、銀、白金、およびパラジウム等の導電性を有する金属粒子を用いてもよい。また、金属粒子以外の導電性材料としては、カーボン、導電性高分子、および半導電性材料などを用いてもよい。さらに、絶縁性材料としては、上述した絶縁性の樹脂に換えて、水ガラス、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、およびＡｌ2Ｏ3等を用いてもよい。絶縁性材料に添加する導電性微粒子の含有量は、適宜設定すればよく、それによって、電子加速層５０の抵抗値を調整することができる。 In the present embodiment, the electron acceleration layer 50 is composed of a resin and conductive fine particles dispersed in the resin. The resin is an insulating resin material, for example, silanol (R 3 S
i-OH). The electron acceleration layer 50 is not limited to the above-described materials, and conductive metal particles such as gold, silver, platinum, and palladium may be used as the conductive fine particles. Further, as the conductive material other than the metal particles, carbon, a conductive polymer, a semiconductive material, or the like may be used. Further, as the insulating material, water glass, SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 or the like may be used instead of the above-mentioned insulating resin. The content of the conductive fine particles to be added to the insulating material may be appropriately set, whereby the resistance value of the electron acceleration layer 50 can be adjusted.

本実施の形態において、電子加速層５０は、塗布装置を用いたスプレー法で形成している。電子放出素子２０は、電子加速層５０を形成する前に、第１電極３０の上に絶縁部６０を形成した状態とされている。なお、絶縁部６０の有無は、適宜選択することができ、絶縁部６０を設けない構成としてもよい。塗布装置は、電子放出素子２０の上方から電子加速層５０の材料となる分散液を塗布する。分散液の作製手順としては、先ず、樹脂であるシリコーン樹脂（室温硬化性樹脂、東レ・ダウコーニング株式会社製）と、導電性微粒子であるＡｇナノ粒子（平均径１０ｎｍ）とを試薬瓶に入れて混合することで、混合液が作製される。そして、超音波振動器を用いて、試薬瓶に入れた混合液をさらに撹拌することで、分散液が作製される。   In the present embodiment, the electron acceleration layer 50 is formed by a spray method using a coating device. The electron-emitting device 20 is in a state where an insulating section 60 is formed on the first electrode 30 before the electron acceleration layer 50 is formed. Note that the presence or absence of the insulating portion 60 can be appropriately selected, and a structure without the insulating portion 60 may be employed. The coating device applies a dispersion liquid serving as a material of the electron acceleration layer 50 from above the electron-emitting device 20. First, a silicone resin (room temperature-curable resin, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) and Ag nanoparticles (average diameter: 10 nm), which are conductive fine particles, are put into a reagent bottle. And mixing to produce a mixed solution. Then, the mixed liquid placed in the reagent bottle is further stirred by using an ultrasonic vibrator, whereby a dispersion liquid is produced.

なお、電子加速層５０を形成する領域を特定する際には、塗布装置と電子放出素子２０との間に目隠し板を設けるなどして、電子放出素子２０が露出されない領域を設ければよい。また、上述した分散液は、適切な溶媒で希釈されていてもよく、希釈して粘度等を調整することで、膜厚の制御性を向上させることができる。   When specifying the region where the electron acceleration layer 50 is to be formed, a region where the electron-emitting device 20 is not exposed may be provided by providing a blind plate between the coating device and the electron-emitting device 20. Further, the above-mentioned dispersion liquid may be diluted with an appropriate solvent, and the controllability of the film thickness can be improved by diluting and adjusting the viscosity and the like.

上述したように、本実施の形態では、分散液の材料として室温硬化性シリコーン樹脂を用いており、大気中の湿気によってシリコーン樹脂が縮合重合して硬化する。なお、本発明はこれに限定されず、異なる硬化方法とされたシリコーン樹脂を用いてもよい。但し、熱硬化性シリコーン樹脂は、一般的に硬化温度が１００〜１５０℃であって、熱応力による撓みが発生するため、第１電極３０の材料や膜厚を考慮する必要がある。一方、ＵＶ硬化性シリコーン樹脂は、ＵＶ光の照射によって硬化し熱応力が発生しないため、第１電極３０の材料や膜厚に影響されない。また、分散液の材料として、シリコーン樹脂以外を用いてもよく、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＶＡ、ＰＥＧ、およびアクリル樹脂などを用いてもよい。   As described above, in the present embodiment, a room-temperature-curable silicone resin is used as a material of the dispersion liquid, and the silicone resin is cured by condensation polymerization due to moisture in the air. The present invention is not limited to this, and a silicone resin having a different curing method may be used. However, since the thermosetting silicone resin generally has a curing temperature of 100 to 150 ° C. and is bent by thermal stress, it is necessary to consider the material and thickness of the first electrode 30. On the other hand, since the UV-curable silicone resin is cured by irradiation with UV light and does not generate thermal stress, it is not affected by the material or thickness of the first electrode 30. Further, a material other than the silicone resin may be used as the material of the dispersion liquid. For example, polycarbonate (PC), PVA, PEG, and acrylic resin may be used.

また、本実施の形態では、樹脂と導電性微粒子とを混合して電子加速層５０を形成したが、これに限定されず、電子加速層５０の材料として絶縁性材料を用いてもよい。絶縁性材料は、例えば、酸化物、ハロゲン化物、硫化物、ＳＰ３結合性材料、およびｎ型シリコンなどである。電子加速層５０を絶縁性材料で形成した場合、電子のすり抜けを利用したトンネル現象によって電子を放出させているため、電子加速層５０の膜厚を数〜数十ｎｍとすることが望ましく、その場合、電子放出効率がより向上する。また、電子加速層５０は、薄膜とされており、導電性微粒子等を用いていないため、電気的特性が均一になる。つまり、導電性微粒子を用いた場合、導電性微粒子の凝集によって導電性に偏りを生じさせることがあるが、このことを考慮する必要がない。その結果、電子を放出する面内における放出性能の均一性を向上させることができる。なお、電子加速層５０を絶縁性材料で形成する方法としては、ＣＶＤ法やスパッタ法が挙げられる。   In the present embodiment, the electron acceleration layer 50 is formed by mixing a resin and conductive fine particles. However, the present invention is not limited to this, and an insulating material may be used as the material of the electron acceleration layer 50. Insulating materials include, for example, oxides, halides, sulfides, SP3 binding materials, and n-type silicon. When the electron accelerating layer 50 is formed of an insulating material, electrons are emitted by a tunnel phenomenon utilizing the passage of electrons. Therefore, it is desirable that the film thickness of the electron accelerating layer 50 be several to several tens nm. In this case, the electron emission efficiency is further improved. Further, since the electron acceleration layer 50 is a thin film and does not use conductive fine particles or the like, electric characteristics are uniform. That is, when conductive fine particles are used, the conductivity may be biased due to aggregation of the conductive fine particles, but this need not be considered. As a result, it is possible to improve the uniformity of the emission performance in the plane that emits electrons. In addition, as a method of forming the electron acceleration layer 50 with an insulating material, a CVD method or a sputtering method is used.

第２電極４０は、既存の方法を用いて形成すればよく、本実施の形態では、蒸着法を用いて形成されている。本実施の形態では、第２電極４０の膜厚は、５０ｎｍとされている。なお、第２電極４０は、薄くすると、電子放出効率が向上するのに対し、膜抵抗が大きくなって電圧降下が発生したり、熱や機械的磨耗によって破壊し易くなったりするため、材料等に応じて適宜膜厚を調整すればよい。   The second electrode 40 may be formed using an existing method, and in this embodiment, is formed using an evaporation method. In the present embodiment, the thickness of the second electrode 40 is set to 50 nm. When the second electrode 40 is thin, the electron emission efficiency is improved. On the other hand, the film resistance is increased and a voltage drop occurs, or the second electrode 40 is easily broken by heat or mechanical wear. The film thickness may be appropriately adjusted according to the conditions.

本実施の形態において、電子加速層５０上には、複数の第２電極４０が形成されている。具体的に、第２電極４０は、パターニングによって、複数に分割して設けられている。複数の第２電極４０は、上面視において、縦方向Ｙに並べて配置されており、略平行四辺形状とされている。第２電極４０のうち、横方向Ｘで対向する側辺は、縦方向Ｙに対して平行であって、縦方向Ｙで対向する側辺は、横方向Ｘに対して傾斜している。つまり、第２電極４０が形成される領域は、上面視において、絶縁開口部６４全体を覆うように、絶縁開口部６４より大きい矩形状とされている。そして、第２電極４０が形成される領域の一部には、第２電極４０を設けずに電子加速層５０を露出させた上面分割部５１が設けられている。その結果、第２電極４０が複数に分割された構造とされている。上述したように、上面分割部５１は、縦方向Ｙに平行な側辺から対向する側辺に向かって延伸され、横方向Ｘに対して傾斜している。   In the present embodiment, a plurality of second electrodes 40 are formed on the electron acceleration layer 50. Specifically, the second electrode 40 is provided by being divided into a plurality by patterning. The plurality of second electrodes 40 are arranged side by side in the vertical direction Y when viewed from above, and have a substantially parallelogram shape. The side of the second electrode 40 facing in the horizontal direction X is parallel to the vertical direction Y, and the side facing in the vertical direction Y is inclined with respect to the horizontal direction X. That is, the region where the second electrode 40 is formed has a rectangular shape larger than the insulating opening 64 so as to cover the entire insulating opening 64 in a top view. Then, in a part of the region where the second electrode 40 is formed, the upper surface dividing portion 51 is provided in which the electron acceleration layer 50 is exposed without providing the second electrode 40. As a result, the structure is such that the second electrode 40 is divided into a plurality. As described above, the upper surface dividing portion 51 extends from the side parallel to the vertical direction Y toward the opposite side, and is inclined with respect to the horizontal direction X.

なお、上面分割部５１を設ける工程については、特に限定されず、例えば、第２電極４０を形成する際に、目隠し板等で上面分割部５１に対応する領域を覆うことで、第２電極４０を形成する領域を特定してもよい。また、矩形状の大きな第２電極４０を形成した後、上面分割部５１に対応する領域の第２電極４０を除去することで、複数に分割された第２電極４０としてもよい。   The step of providing the upper surface dividing portion 51 is not particularly limited. For example, when forming the second electrode 40, a region corresponding to the upper surface dividing portion 51 may be covered with a blind plate or the like to form the second electrode 40. May be specified. Alternatively, after forming the large second electrode 40 having a rectangular shape, the second electrode 40 in a region corresponding to the upper surface dividing portion 51 may be removed to form the second electrode 40 divided into a plurality.

電子放出素子２０では、第１電極３０と第２電極４０とが対向し、その間に絶縁部６０が設けられていない領域が、主に電圧が印加される電圧印加部ＤＨとして機能する。つまり、本実施の形態では、上面視において、絶縁開口部６４の内側であって、第２電極４０が設けられている領域が電圧印加部ＤＨに相当し、第２電極４０を複数に分割することで、複数の電圧印加部ＤＨを備えた構成としている。   In the electron-emitting device 20, a region in which the first electrode 30 and the second electrode 40 face each other and the insulating portion 60 is not provided therebetween functions as a voltage application portion DH to which a voltage is mainly applied. That is, in the present embodiment, the area in which the second electrode 40 is provided, which is inside the insulating opening 64 and corresponds to the voltage application section DH when viewed from above, divides the second electrode 40 into a plurality. Thus, a configuration including a plurality of voltage applying units DH is provided.

バスライン電極７０は、スパッタ法で形成され、膜厚を１００ｎｍとし、アルミニウムで形成されている。なお、バスライン電極７０を厚膜とした場合、バスライン電極７０が設けられた領域からの電子放出効率が低くなる。そのため、バスライン電極７０と第１電極３０との間には、絶縁部６０を設けることで、電子加速層５０を流れる電流を減らすことが望ましい。また、バスライン電極７０と絶縁部６０とは、設ける範囲（幅）を適宜設定することができ、バスライン電極７０が絶縁部６０より幅が小さい構成とされていれば、電子放出効率は低下しない。さらに、バスライン電極７０を設ける位置については、適宜変更することができ、第２電極４０とバスライン電極７０とが接続された構成とされていればよい。   The bus line electrode 70 is formed by sputtering, has a thickness of 100 nm, and is formed of aluminum. When the bus line electrode 70 is made thick, the electron emission efficiency from the region where the bus line electrode 70 is provided becomes low. Therefore, it is desirable to provide an insulating portion 60 between the bus line electrode 70 and the first electrode 30 to reduce the current flowing through the electron acceleration layer 50. In addition, the range (width) in which the bus line electrode 70 and the insulating portion 60 are provided can be appropriately set. If the bus line electrode 70 is configured to have a smaller width than the insulating portion 60, the electron emission efficiency decreases. do not do. Further, the position at which the bus line electrode 70 is provided can be changed as appropriate, and it is only necessary that the second electrode 40 and the bus line electrode 70 are connected.

具体的に、バスライン電極７０は、複数の第２電極４０に応じて、複数設けられており、電子放出素子２０の横方向Ｘで対向する一方の側辺（図３Ａでは、左辺）に沿って、それぞれが対応する第２電極４０の上に形成されている。また、複数のバスライン電極７０は、上面視において、絶縁開口部６４の外側の領域に設けられている。   Specifically, a plurality of bus line electrodes 70 are provided in accordance with the plurality of second electrodes 40, and along one side (the left side in FIG. 3A) of the electron-emitting device 20 facing in the horizontal direction X. Each is formed on the corresponding second electrode 40. Further, the plurality of bus line electrodes 70 are provided in a region outside the insulating opening 64 in a top view.

第１電源８ａは、複数設けられており、それぞれの一端が対応するバスライン電極７０に接続され、他端が第１電極３０に接続されて接地されている。つまり、複数の第１電源８ａは、それぞれ対応する電圧印加部ＤＨにのみ電圧を印加する構成とされており、例えば、隣接する電圧印加部ＤＨに対して、互いに異なる電圧を印加することができる。   A plurality of first power sources 8a are provided, one end of each of which is connected to the corresponding bus line electrode 70, and the other end of which is connected to the first electrode 30 and grounded. In other words, the plurality of first power sources 8a are configured to apply a voltage only to the corresponding voltage application unit DH, and can apply different voltages to adjacent voltage application units DH, for example. .

本実施の形態では、バスライン電極７０を電子放出素子２０の一方の側辺側にのみ設けたが、横方向Ｘで対向する他方の側辺（図３Ａでは、右辺）側にさらに設け、対応する第１電源８ａに接続された構成としてもよい。つまり、第１電源８ａとの接続箇所を複数設けることで、第２電極４０での電圧降下が生じにくい構成とすることができる。なお、バスライン電極７０を設けるか否かは、適宜選択することができ、バスライン電極７０を設けない場合は、第２電極４０に直接第１電源８ａが接続されていればよい。   In the present embodiment, the bus line electrode 70 is provided only on one side of the electron-emitting device 20. However, the bus line electrode 70 is further provided on the other side (the right side in FIG. Connected to the first power supply 8a. That is, by providing a plurality of connection points with the first power supply 8a, a configuration in which a voltage drop at the second electrode 40 is unlikely to occur can be achieved. Whether or not to provide the bus line electrode 70 can be appropriately selected. When the bus line electrode 70 is not provided, the first power supply 8a may be directly connected to the second electrode 40.

図１に示す画像形成装置１では、電位センサ６によって測定された感光体ドラム２の帯電電位に基づいて、電源制御部９が複数の第１電源８ａの電圧を個別に制御する構成とされている。なお、電位センサ６は、複数の電圧印加部ＤＨに対応して、縦方向Ｙに複数並べて設けられていてもよい。それによって、感光体ドラム２における縦方向Ｙでの帯電電位の分布を検出することができる。電源制御部９は、安定的な帯電電位を保持するように、電圧印加部ＤＨ毎に印加する電圧を設定する。例えば、帯電電位が目標値より低い箇所があれば、電源制御部９は、対応する箇所の電圧印加部ＤＨの電圧を大きくするようにフィードバックする。   In the image forming apparatus 1 illustrated in FIG. 1, the power supply control unit 9 individually controls the voltages of the plurality of first power supplies 8 a based on the charged potential of the photosensitive drum 2 measured by the potential sensor 6. I have. Note that a plurality of potential sensors 6 may be provided side by side in the vertical direction Y corresponding to the plurality of voltage applying units DH. Thereby, the distribution of the charged potential in the vertical direction Y on the photosensitive drum 2 can be detected. The power control unit 9 sets a voltage to be applied to each voltage application unit DH so as to maintain a stable charging potential. For example, if there is a portion where the charging potential is lower than the target value, the power supply control unit 9 performs feedback so as to increase the voltage of the voltage application unit DH at the corresponding portion.

電子放出素子２０を大型化した際、薄膜の電子加速層５０を形成すると、面内で膜厚に差が生じやすく、膜厚にムラができる。電子放出素子２０では、膜厚によって電子の放出量が変化するため、一様な電圧を印加すると、電子の放出量にもムラができる。本実施の形態では、電子の放出量のムラを電圧の制御に反映することで、面内で安定した電子の放出量としている。   If the electron accelerating layer 50 is formed as a thin film when the size of the electron-emitting device 20 is increased, a difference in the film thickness easily occurs in the plane, and the film thickness becomes uneven. In the electron-emitting device 20, the amount of emitted electrons changes depending on the film thickness. Therefore, when a uniform voltage is applied, the amount of emitted electrons becomes uneven. In the present embodiment, the uneven emission amount of the electrons is reflected in the control of the voltage, so that the electron emission amount is stabilized in the plane.

なお、上述した画像形成装置１において、感光体ドラム２は、回転軸が縦方向Ｙと平行にして設けられており、高さ方向Ｚを無視すると回転方向Ｒが横方向Ｘと平行になる。このことを考慮すると、上面分割部５１は、横方向Ｘに対して傾斜して設けられていることが好ましい。上面分割部５１には、第２電極４０が設けられていないため、電子がほとんど放出されず、感光体ドラム２の対応する部分が帯電されない。しかしながら、上面分割部５１が感光体ドラム２の回転方向Ｒに対して傾斜して設けられていると、感光体ドラム２が回転することで、第２電極４０と対向する位置に移動し、放出された電子によって帯電される。このように、電子放出素子２０に電子がほとんど放出されない領域を設けても、上面分割部５１を横方向Ｘに対して傾斜させることで、回転する感光体ドラム２での帯電ムラを抑制することができる。   In the image forming apparatus 1 described above, the photosensitive drum 2 is provided with the rotation axis parallel to the vertical direction Y, and the rotation direction R is parallel to the horizontal direction X when the height direction Z is ignored. In consideration of this, it is preferable that the upper surface dividing portion 51 is provided to be inclined with respect to the horizontal direction X. Since the upper surface dividing portion 51 is not provided with the second electrode 40, electrons are hardly emitted, and the corresponding portion of the photosensitive drum 2 is not charged. However, if the upper surface dividing portion 51 is provided so as to be inclined with respect to the rotation direction R of the photoconductor drum 2, the photoconductor drum 2 rotates to move to a position facing the second electrode 40 and emit light. Charged by the electrons. As described above, even if a region where almost no electrons are emitted is provided in the electron-emitting device 20, it is possible to suppress charging unevenness in the rotating photosensitive drum 2 by inclining the upper surface dividing portion 51 with respect to the horizontal direction X. Can be.

上述したように、複数の電圧印加部ＤＨは、それぞれに対応した第１電源８ａが接続されて個別に駆動する構成とされている。それによって、電圧印加部ＤＨ毎に放出する電子量を調整することができ、帯電ムラを抑制することができる。また、電位センサ６による測定結果を電圧の制御にフィードバックさせることで、安定的な帯電電位を保持し、帯電ムラを抑制することができる。なお、濃淡センサを設けた場合は、濃淡センサで検知したトナー像の濃淡を電圧の制御にフィードバックさせればよい。また、第２電極４０を分割することで、それぞれに応じた電圧を印加でき、個別に駆動する電圧印加部ＤＨを容易に設けることができる。さらに、本実施の形態に係る電子放出装置１０は、素子外部に強電界を必要とせず、素子内部の電子加速層５０で電子を加速させるので、オゾンを発生させずに電子を放出することができる。   As described above, the plurality of voltage applying units DH are configured to be individually driven by being connected to the corresponding first power sources 8a. Thereby, the amount of electrons emitted for each voltage application unit DH can be adjusted, and charging unevenness can be suppressed. In addition, by feeding back the measurement result of the potential sensor 6 to voltage control, a stable charging potential can be maintained, and uneven charging can be suppressed. When a density sensor is provided, the density of the toner image detected by the density sensor may be fed back to voltage control. In addition, by dividing the second electrode 40, a voltage corresponding to each can be applied, and a voltage application unit DH that is individually driven can be easily provided. Furthermore, since the electron-emitting device 10 according to the present embodiment does not require a strong electric field outside the element and accelerates the electrons in the electron acceleration layer 50 inside the element, it is possible to emit electrons without generating ozone. it can.

本実施の形態では、電子放出素子２０を画像形成装置１の帯電器に適用したが、これに限定されず、他の装置に適用してもよい。電子放出素子２０を大気中で駆動させることによって、第２電極４０の表面から放出される電子は、大気中の分子をイオン化する。そのため、電子放出素子２０をイオン流発生装置に適用して、イオン流（イオン風）冷却装置に用いてもよい。   In the present embodiment, the electron-emitting device 20 is applied to the charger of the image forming apparatus 1, but is not limited thereto, and may be applied to other devices. By driving the electron-emitting device 20 in the atmosphere, the electrons emitted from the surface of the second electrode 40 ionize molecules in the atmosphere. Therefore, the electron-emitting device 20 may be applied to an ion flow generator and used as an ion flow (ion wind) cooling device.

また、真空中では大気中と異なり、第２電極４０から放出された電子を第３電極８０によって加速させることができる。これによって、第３電極８０側に蛍光体層を配置した場合、放出された電子を照射して蛍光体層を発光させる発光装置として用いることができる。さらに、電子放出素子２０は、電子線源として殺菌や滅菌、ＥＢ硬化、ＳＥＭなどの分析装置などにも用いることができる。   In a vacuum, unlike the atmosphere, electrons emitted from the second electrode 40 can be accelerated by the third electrode 80. Accordingly, when the phosphor layer is disposed on the third electrode 80 side, the phosphor layer can be used as a light emitting device that emits the emitted electrons to emit light. Further, the electron-emitting device 20 can also be used as an electron beam source in an analyzer such as sterilization, sterilization, EB curing, or SEM.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電子放出素子について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態と同様にして、電子放出素子を画像形成装置に適用することができるので、画像形成装置に関する図面は省略する。 (2nd Embodiment)
Next, an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the electron-emitting device can be applied to the image forming apparatus in the same manner as the first embodiment, and the drawings relating to the image forming apparatus are omitted.

図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の上面図であって、図４Ｂは、図４Ａの矢符Ｂ−Ｂでの概略断面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図面の見易さを考慮して、図４Ａでは、第３電極８０および第２電源８ｂを省略しており、図４Ｂでは、上面分割部５１に沿って傾斜させた状態を模式的に示し、ハッチングを省略している。   FIG. 4A is a top view of the electron-emitting device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along arrow BB of FIG. 4A. Note that components having substantially the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 4A, the third electrode 80 and the second power supply 8b are omitted, and FIG. 4B schematically illustrates a state in which the third electrode 80 and the second power supply 8b are inclined along the upper surface dividing portion 51. And hatching is omitted.

第２実施形態では、第１実施形態に対して、上面分割部５１に対応する領域に絶縁部６０（絶縁分割部６３）が設けられている点で異なる。具体的に、電子放出素子２０は、基板となる第１電極３０の上に、絶縁部６０、電子加速層５０、および第２電極４０が順に積層されている。なお、第２実施形態では、バスライン電極７０が設けられていないため、複数の第１電源８ａは、対応する第２電極４０に直接接続されている。また、第１電極３０、電子加速層５０、および第２電極４０の形状については、第１実施形態と同様とされている。   The second embodiment is different from the first embodiment in that an insulating portion 60 (insulating divided portion 63) is provided in a region corresponding to the upper surface dividing portion 51. Specifically, in the electron-emitting device 20, an insulating portion 60, an electron acceleration layer 50, and a second electrode 40 are sequentially stacked on a first electrode 30 serving as a substrate. In the second embodiment, since the bus line electrodes 70 are not provided, the plurality of first power sources 8a are directly connected to the corresponding second electrodes 40. Further, the shapes of the first electrode 30, the electron acceleration layer 50, and the second electrode 40 are the same as those in the first embodiment.

第２実施形態において、絶縁部６０は、絶縁縦辺部６１と絶縁横辺部６２とに加えて、絶縁開口部６４の内側の領域に設けられた絶縁分割部６３を備えた構成とされている。絶縁分割部６３は、上面視において、一方の絶縁縦辺部６１から対向する他方の絶縁縦辺部６１に向かって延伸されており、横方向Ｘに対して傾斜している。つまり、絶縁分割部６３は、上面視において、上面分割部５１と重なる領域に形成されている。絶縁分割部６３を設けることで、隣接する電圧印加部ＤＨを確実に分離することができ、１つの第１電源８ａによって電圧が印加される領域を限定することができる。   In the second embodiment, the insulating section 60 is configured to include an insulating dividing section 63 provided in a region inside the insulating opening 64 in addition to the insulating vertical side section 61 and the insulating horizontal side section 62. I have. The insulating division portion 63 extends from one insulating vertical side portion 61 to the other insulating vertical side portion 61 facing thereto and is inclined with respect to the horizontal direction X in a top view. That is, the insulating division portion 63 is formed in a region overlapping with the upper surface division portion 51 in a top view. By providing the insulating division 63, the adjacent voltage applying unit DH can be reliably separated, and the region to which the voltage is applied by one first power supply 8a can be limited.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る電子放出素子について、図面を参照して説明する。なお、第３実施形態は、第１実施形態と同様にして、電子放出素子を画像形成装置に適用することができるので、画像形成装置に関する図面は省略する。 (Third embodiment)
Next, an electron-emitting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, the electron-emitting device can be applied to the image forming apparatus in the same manner as in the first embodiment, and the drawings relating to the image forming apparatus are omitted.

図５は、本発明の第３実施形態に係る電子放出装置の概略側面図であって、図６Ａは、図５に示す電子放出素子の上面図であって、図６Ｂは、図６Ａの矢符Ｃ−Ｃでの概略断面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図面の見易さを考慮して、図６Ａでは、第３電極８０および第２電源８ｂを省略しており、図６Ｂでは、下面分割部９１に沿って傾斜させた状態を模式的に示し、ハッチングを省略している。   FIG. 5 is a schematic side view of an electron emission device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 6A is a top view of the electron emission element shown in FIG. 5, and FIG. 6B is an arrow of FIG. It is a schematic sectional drawing in the symbol CC. Note that components having substantially the same functions as those of the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 6A, the third electrode 80 and the second power supply 8b are omitted in FIG. 6A, and FIG. 6B schematically illustrates a state in which the third electrode 80 and the second power supply 8b are inclined along the lower surface dividing portion 91. And hatching is omitted.

第１実施形態では、第２電極４０が分割された構成とされていたが、第３実施形態では、第１電極３０が分割された構成とされている。具体的に、電子放出素子２０は、絶縁性基板９０の上に、第１電極３０、絶縁部６０、電子加速層５０、および第２電極４０が順に積層されている。なお、バスライン電極７０を設けるかどうかは適宜選択することができる。   In the first embodiment, the second electrode 40 is divided. However, in the third embodiment, the first electrode 30 is divided. Specifically, in the electron-emitting device 20, a first electrode 30, an insulating unit 60, an electron acceleration layer 50, and a second electrode 40 are sequentially stacked on an insulating substrate 90. Note that whether to provide the bus line electrode 70 can be appropriately selected.

第２電極４０は、上面視において、絶縁開口部６４全体を覆うように、絶縁開口部６４より大きい矩形状とされている。絶縁性基板９０は、例えば、セラミックやガラスなどの絶縁性を有する材料で形成された基板である。第１電極３０は、絶縁性基板９０上の一部に薄膜として形成されている。なお、第１電極３０の形状については、後述する図７を参照して、詳細に説明する。   The second electrode 40 has a rectangular shape larger than the insulating opening 64 so as to cover the entire insulating opening 64 in a top view. The insulating substrate 90 is a substrate formed of, for example, an insulating material such as ceramic or glass. The first electrode 30 is formed as a thin film on a part of the insulating substrate 90. The shape of the first electrode 30 will be described in detail with reference to FIG.

図７は、図６Ａから絶縁性基板、第１電極、および絶縁部を抜き出して示す上面図である。   FIG. 7 is a top view showing the insulating substrate, the first electrode, and the insulating portion extracted from FIG. 6A.

図７は、図６Ａに示す状態に対して、電子加速層５０および第２電極４０を取り除いた状態を示している。第３実施形態において、第１電極３０は、第１実施形態における第２電極４０に似た形状とされている。具体的に、第１電極３０は、パターニングによって、複数に分割して設けられている。複数の第１電極３０は、上面視において、縦方向Ｙに並べて配置されており、略平行四辺形状とされている。第１電極３０のうち、横方向Ｘで対向する側辺は、縦方向Ｙに対して平行であって、縦方向Ｙで対向する側辺は、横方向Ｘに対して傾斜している。つまり、絶縁開口部６４の内側の領域は、第１電極３０が略全体を覆うように形成されており、一部に絶縁性基板９０を露出させた下面分割部９１が設けられている。その結果、第１電極３０が複数に分割された構造とされている。下面分割部９１は、上面分割部５１と同様に配置され、縦方向Ｙに平行な側辺から対向する側辺に向かって延伸され、横方向Ｘに対して傾斜している。なお、下面分割部９１には、図６Ｂに示すように、電子加速層５０が堆積されている。   FIG. 7 shows a state where the electron acceleration layer 50 and the second electrode 40 are removed from the state shown in FIG. 6A. In the third embodiment, the first electrode 30 has a shape similar to the second electrode 40 in the first embodiment. Specifically, the first electrode 30 is provided by being divided into a plurality by patterning. The plurality of first electrodes 30 are arranged side by side in the vertical direction Y when viewed from above, and have a substantially parallelogram shape. The side of the first electrode 30 facing in the horizontal direction X is parallel to the vertical direction Y, and the side facing in the vertical direction Y is inclined with respect to the horizontal direction X. That is, the region inside the insulating opening 64 is formed so that the first electrode 30 covers substantially the entirety thereof, and the lower surface dividing portion 91 that partially exposes the insulating substrate 90 is provided. As a result, the first electrode 30 has a structure divided into a plurality. The lower surface division portion 91 is arranged in the same manner as the upper surface division portion 51, extends from a side parallel to the vertical direction Y toward the opposite side, and is inclined with respect to the horizontal direction X. The electron accelerating layer 50 is deposited on the lower surface division 91 as shown in FIG. 6B.

第３実施形態では、上面視において、絶縁開口部６４の内側であって、第１電極３０が設けられている領域が電圧印加部ＤＨに相当し、第１電極３０を複数に分割することで、複数の電圧印加部ＤＨを備えた構成としている。   In the third embodiment, a region where the first electrode 30 is provided, which is inside the insulating opening 64 and corresponds to the voltage application unit DH in a top view, is obtained by dividing the first electrode 30 into a plurality. , A plurality of voltage applying units DH.

また、第１電極３０は、絶縁開口部６４の外側の領域であって、絶縁部６０の下に設けられた第１電極接続部３１を備えている。第１電極接続部３１は、複数の第１電極３０のそれぞれから延伸されており、対応する第１電源８ａにそれぞれ接続されている。つまり、複数の第１電源８ａは、それぞれの一端が対応する第１電極接続部３１に接続され、他端が第２電極４０に接続されて接地されている。第１電源８ａと第１電極接続部３１とを接続する方法は適宜選択することができ、例えば、電子加速層５０および絶縁部６０を貫通するビアホールを形成するなどすればよい。   The first electrode 30 includes a first electrode connection portion 31 provided in a region outside the insulating opening 64 and below the insulating portion 60. The first electrode connection portions 31 extend from each of the plurality of first electrodes 30, and are connected to the corresponding first power sources 8a. That is, each of the plurality of first power sources 8a has one end connected to the corresponding first electrode connection unit 31 and the other end connected to the second electrode 40, and grounded. The method of connecting the first power supply 8a and the first electrode connection portion 31 can be appropriately selected. For example, a via hole penetrating the electron acceleration layer 50 and the insulating portion 60 may be formed.

本実施の形態では、下面分割部９１では、絶縁性基板９０の上に電子加速層５０が堆積されていたが、これに限定されず、絶縁性基板９０の上に絶縁部６０を堆積した構成としてもよい。つまり、下面分割部９１に絶縁分割部６３のような絶縁部６０を設けた構成としてもよい。   In the present embodiment, the electron accelerating layer 50 is deposited on the insulating substrate 90 in the lower surface dividing portion 91, but is not limited to this, and the insulating portion 60 is deposited on the insulating substrate 90. It may be. That is, a configuration in which the insulating portion 60 such as the insulating dividing portion 63 is provided in the lower surface dividing portion 91 may be adopted.

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の一部を示す要部概略図である。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Fourth embodiment)
FIG. 8 is a schematic view of a main part showing a part of an image forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. Note that components having substantially the same functions as those of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第４実施形態は、第１実施形態に対して、電子放出素子２０が湾曲した形状とされている点が異なる。画像形成装置１において、感光体ドラム２は、電子放出素子２０に対向する面が曲面とされている。電子放出素子２０は、放出面Ｆｍ（第２電極４０側の面）に対向して配置された感光体ドラム２の表面に向かって、電子を放出させる構成とされ、放出面Ｆｍは、感光体ドラム２の表面に沿った形状とされている。つまり、電子放出素子２０は、円弧状に形成されている。   The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the electron-emitting device 20 has a curved shape. In the image forming apparatus 1, the surface of the photosensitive drum 2 facing the electron-emitting device 20 has a curved surface. The electron-emitting device 20 is configured to emit electrons toward the surface of the photosensitive drum 2 that is disposed to face the emission surface Fm (the surface on the side of the second electrode 40). The shape is along the surface of the drum 2. That is, the electron-emitting device 20 is formed in an arc shape.

感光体ドラム２での帯電効率は、電子放出素子２０と感光体ドラム２との間の電界強度に比例し、距離が離れると低下する傾向であるため、電子放出素子２０と感光体ドラム２との形状が異なっていると、距離に部分的な差が生じてしまう。上述した構成によると、感光体ドラム２に沿った形状とすることで、放出面Ｆｍの全ての領域で電子放出素子２０と感光体ドラム２とを一様な距離とすることができ、帯電効率の低下を回避することができる。   The charging efficiency of the photoconductor drum 2 is proportional to the electric field intensity between the electron-emitting device 20 and the photoconductor drum 2, and tends to decrease as the distance increases. If the shapes are different, a partial difference occurs in the distance. According to the above-described configuration, by forming the shape along the photoconductor drum 2, the electron-emitting device 20 and the photoconductor drum 2 can have a uniform distance over the entire emission surface Fm, and the charging efficiency can be improved. Can be avoided.

なお、第４実施形態に適用される電子放出素子２０は、第１電極３０および第２電極４０のいずれが分割された構成であってもよく、上述した第１実施形態ないし第３実施形態に係る電子放出素子２０が湾曲した構成とされていればよい。   Note that the electron-emitting device 20 applied to the fourth embodiment may have a configuration in which any one of the first electrode 30 and the second electrode 40 is divided, and is different from the above-described first to third embodiments. It is sufficient that the electron-emitting device 20 has a curved configuration.

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。   It should be noted that the embodiment disclosed this time is an example in all respects, and is not a basis for restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not construed only by the embodiments described above, but is defined based on the description of the claims. Further, all changes within the meaning and scope equivalent to the claims are included.

本発明に係る電子放出素子は、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる帯電装置や、電子線硬化装置、あるいは発光体と組み合わせた画像表示装置、または放出された電子が発生させるイオン流を利用したイオン流発生装置等に好適に適用することができる。   The electron-emitting device according to the present invention includes, for example, an image display device combined with a charging device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile, an electron beam curing device, or a luminous body, The present invention can be suitably applied to an ion flow generator using an ion flow generated by generated electrons.

１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
６ 電位センサ（検知センサの一例）
８ 電源部
８ａ 第１電源
８ｂ 第２電源
９ 電源制御部
１０ 電子放出装置
２０ 電子放出素子
３０ 第１電極
４０ 第２電極
５０ 電子加速層
６０ 絶縁部
７０ バスライン電極
８０ 第３電極
ＤＨ 電圧印加部
Ｘ 横方向
Ｙ 縦方向
Ｚ 高さ方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 2 Photoconductor drum 6 Potential sensor (an example of a detection sensor)
Reference Signs List 8 power supply section 8a first power supply 8b second power supply 9 power supply control section 10 electron emission device 20 electron emission element 30 first electrode 40 second electrode 50 electron acceleration layer 60 insulating section 70 bus line electrode 80 third electrode DH voltage application section X horizontal direction Y vertical direction Z height direction

Claims (10)

互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極から前記第２電極へ向かう電子を加速させる電子加速層と、
前記第１電極上に絶縁性を有する絶縁部と、を備え、
電圧を印加される電圧印加部が分割され、複数の電圧印加部を備えた構成とし、
前記絶縁部は、電子放出素子を断面で見たときに、前記第２電極方向に延伸され、電子放出素子を上面から見たときに、前記第２電極が分割されて前記電子加速層を露出させた部分と重なる領域に分割して配置される絶縁分割部を備えることを特徴とする電子放出素子。 An electron-emitting device that applies a voltage between a first electrode and a second electrode disposed to face each other to emit electrons from the second electrode,
An electron acceleration layer provided between the first electrode and the second electrode, for accelerating electrons traveling from the first electrode to the second electrode;
An insulating portion having an insulating property on the first electrode,
A voltage application unit to which a voltage is applied is divided, and has a configuration including a plurality of voltage application units,
The insulating portion extends in the direction of the second electrode when the electron-emitting device is viewed in a cross section, and the second electrode is divided to expose the electron acceleration layer when the electron-emitting device is viewed from above. An electron-emitting device, comprising: an insulating division portion that is divided and arranged in a region that overlaps with the part that has been made. 請求項１に記載の電子放出素子であって、
前記第１電極は、前記複数の電圧印加部に対応して複数に分割されていることを特徴とする電子放出素子。 The electron-emitting device according to claim 1,
The electron-emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is divided into a plurality of parts corresponding to the plurality of voltage applying parts. 請求項１または請求項２に記載の電子放出素子であって、
前記第２電極に接続されたバスライン電極を備えていることを特徴とする電子放出素子。 The electron-emitting device according to claim 1 or 2, wherein:
An electron-emitting device comprising a bus line electrode connected to the second electrode. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の電子放出素子であって、
放出面に対向して配置された被帯電物の表面に向かって、電子を放出させる構成とされ、
前記放出面は、被帯電物の表面に沿った形状とされていることを特徴とする電子放出素子。 The electron-emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein
It is configured to emit electrons toward the surface of the charged object disposed opposite to the emission surface,
The electron emission device according to claim 1, wherein the emission surface has a shape along a surface of the charged object. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の電子放出素子であって、
前記電子加速層は、導電性材料を含有していることを特徴とする電子放出素子。 The electron-emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The electron emission element according to claim 1, wherein the electron acceleration layer contains a conductive material. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の電子放出素子と、
前記第２電極の表面に対向して設けられた第３電極とを備えていることを特徴とする電子放出装置。 An electron-emitting device according to any one of claims 1 to 5,
An electron-emitting device, comprising: a third electrode provided to face the surface of the second electrode. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の電子放出素子を備えた画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the electron-emitting device according to claim 1. 互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子を備える画像形成装置において、
前記電子放出素子は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極から前記第２電極へ向かう電子を加速させる電子加速層と、前記第１電極上に絶縁性を有する絶縁部と、を備え、
電圧を印加される電圧印加部が分割され、複数の電圧印加部を備えた構成とし、
前記複数の電圧印加部に対応した複数の電源と、
前記複数の電圧印加部から放出される電子によって帯電される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面状態を検知する検知センサと、
前記複数の電源が印加する電圧を制御する電源制御部とを備え、
前記電源制御部は、前記検知センサの検知結果に基づいて、前記複数の電源の電圧を個別に制御すること
を特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus including an electron-emitting device that applies a voltage between a first electrode and a second electrode that are arranged to face each other and emits electrons from the second electrode.
The electron emission element is provided between the first electrode and the second electrode, and has an electron acceleration layer for accelerating electrons traveling from the first electrode to the second electrode. And an insulating portion having
A voltage application unit to which a voltage is applied is divided, and has a configuration including a plurality of voltage application units,
A plurality of power supplies corresponding to the plurality of voltage applying units;
A photosensitive drum charged by electrons emitted from the plurality of voltage applying units,
A detection sensor for detecting a surface state of the photosensitive drum,
A power control unit that controls a voltage applied by the plurality of power supplies,
The image forming apparatus, wherein the power supply control unit individually controls voltages of the plurality of power supplies based on a detection result of the detection sensor. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の電子放出素子を備えた大気中分子のイオン化装置。   An ionizer for molecules in the atmosphere, comprising the electron-emitting device according to any one of claims 1 to 5. 互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子を備えた大気中分子のイオン化装置であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極から前記第２電極へ向かう電子を加速させる電子加速層と、
前記第１電極上に絶縁性を有する絶縁部と、を備え、
電圧を印加される電圧印加部が分割され、複数の電圧印加部を備えた構成とし、
前記絶縁部は、電子放出素子を断面で見たときに、前記第２電極方向に延伸され、電子放出素子を上面から見たときに、前記第２電極が分割されて前記電子加速層を露出させた部分と重なる領域に分割して配置される絶縁分割部を備える電子放出素子、を備えた大気中分子のイオン化装置。 Apparatus for applying a voltage between a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other to emit electrons from the second electrode.
An electron acceleration layer provided between the first electrode and the second electrode, for accelerating electrons traveling from the first electrode to the second electrode;
An insulating portion having an insulating property on the first electrode,
A voltage application unit to which a voltage is applied is divided, and has a configuration including a plurality of voltage application units,
The insulating portion extends in the direction of the second electrode when the electron-emitting device is viewed in a cross section, and the second electrode is divided to expose the electron acceleration layer when the electron-emitting device is viewed from above. An ion-emitting device having an electron-emitting device provided with an insulating division portion divided and arranged in a region overlapping with the overlapped portion.
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