JP2008151970A - 帯電方法、帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で均一に感光体を帯電させることができる帯電装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の帯電装置１は、駆動電源６および電子放出素子７により構成される第１の電子放出装置２と、駆動電源８および電子放出素子８により構成される第２の電子放出装置３とを備え、これらの電子放出装置は、感光体４の回転方向に沿って整列するように設置されている。本発明の帯電装置１によれば、複数の電子放出装置によって、段階的に感光体４を帯電させることができるため、これにより電子放出素子の寿命を長く保ち、かつ短時間で均一に感光体４を帯電させることが可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、帯電装置および画像形成装置に関するものであり、特に電子写真方式の複写機やプリンタ等において画像形成するときに、静電潜像担持体を帯電させるための帯電装置および画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の被帯電体に静電潜像を形成するに先立って、被帯電体の表面を種々の方法で均一に帯電させる。

従来の帯電方法として、例えばコロナ放電による帯電方法がある。この方法は、非常に細いワイヤから放電させることによって、感光体の表面を帯電させるという方法である。しかしながら、この方法においては、感光体の表面を帯電させるために約４〜１０ｋＶ程度の高圧電源が必要であった。さらに、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すばかりでなく、感光体の劣化を早めるという問題がある。このような問題を解決するために、例えばオゾンの発生量を低減させるように改良されたコロナ帯電装置が、特許文献１および特許文献２に開示されている。

さらに他の帯電方法として、接触帯電方式により感光体表面を帯電させる方法が近年実用化されている。この方法では、導電性のローラ、ブラシ、弾性ブレード、カーボンナノチューブ等の導電性部材を感光体の表面に接触させることによって感光体の表面を帯電させるため、オゾンの発生量および消費電力量を低減させることができる。

このような接触帯電方式を用いた帯電方法のうち、特に導電性部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方法が、帯電の安定性の観点から現在広く利用されている。ローラ帯電方法では、導電性の弾性ローラを感光体に加圧当接し、この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。しかしながら、ローラ帯電方法により感光体を帯電させるとき、感光体の表面に極微な欠陥（ピンホール）があった場合、この感光体表面の欠陥部において、上記ローラの導電性部材から異常な量の電流リークが発生する。これにより感光体の表面が損傷し、画像形成に悪影響を及ぼす。

このローラ帯電方法において生じる問題点をさらに改良した帯電方法として、電圧が印加されるローラ状の帯電部材（一次帯電ローラ）と感光体との間に二次帯電ローラを追加した方法が知られている（例えば、特許文献３参照のこと）。ここで二次帯電ローラは、一次帯電ローラから感光体に電荷を運搬する役割を担うものであり、感光体表面のピンホールにより生じる電流リークの問題を解消するために設けられている。しかしながらこの方法においては、二次帯電ローラと感光体との間の狭ギャップで発生する微小放電により感光体を帯電させるため、帯電時のオゾンやＮＯｘの発生を完全に抑えることはできない。

また、カーボンナノチューブを導電性部材として応用した接触帯電方式による帯電方法が、例えば特許文献４に開示されている。しかしながら、カーボンナノチューブを導電性部材として用いた場合、カーボンナノチューブを感光体に押し付けたときの圧力によって、カーボンナノチューブが損傷し、帯電能力が低下してしまう。

さらに他の帯電方法として、ＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）構造を有する電子放出素子を用いた帯電方法が、特許文献５および特許文献６に開示されている。この電子放出素子において、多孔質半導体層を挟んで設けられている上部薄膜電極および下部薄膜電極間の電位差により電子の加速電界が形成される。そして加速電界の形成により生じた高エネルギーの電子が電子放出素子表面から放出される。

上記のような電子放出素子を備えた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、上記の放電を利用した方法のようにオゾンやＮＯｘは原理的に発生しない。なお、ポーラス化したシリコン薄膜からなる多孔質半導体層の電子放出原理および形成方法に関しては、非特許文献１に詳しく開示されている。
特開平９−１１４１９２号公報（１９９７年５月２日公開） 特開平６−３２４５５６号公報（１９９４年１１月２５日公開） 特開２００１−２９６７２２号公報（２００１年１０月２６日公開） 特開２００１−２８１９６４号公報（２００１年１０月１０日公開） 特開２００１−３３１０１７号公報（２００１年１１月３０日公開） 特開２００１−３５７９６１号公報（２００１年１２月２６日公開） "量子サイズナノシリコンの発光と新規機能"，越田信義ら，信学技報，１９９９−０６：ＰＰ１１６−１２１（１９９９）

しかしながら、この多孔質半導体層を用いた電子放出素子においては、特に大気中へ電子放出される際にチャージング（電子捕捉）が引き起こされる。これにより多孔質半導体層を構成するナノサイズの半導体微粒子（ナノシリコン結晶）に帯電する電子が、多孔質半導体内部の電界を不均一にし電子の加速を抑制してしまう。結果として、電子放出素子から放出される電子放出量を低下させてしまうという問題が生じる。特にこのような問題点は帯電速度を上げるために、電子放出素子に高電圧を印加した場合ほど顕著にみられ、帯電が不安定になる上に電子放出素子の寿命も短くなってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子放出素子の寿命を保ったまま高速かつ均一に感光体の表面を帯電させることができる帯電装置、および画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る帯電装置は、上記課題を解決するために、被帯電体の回転方向に沿って複数の電子放出手段を備え、前記被帯電体の回転方向上流側に配置された前記電子放出手段である第１の電子放出手段から放出される電子によって所望する帯電状態に近い状態まで前記被帯電体を帯電させた後、前記被帯電体の回転方向下流側に配置された前記電子放出手段である第２の電子放出手段から放出される電子によって所望する帯電状態まで前記被帯電体を帯電させることを特徴としている。

本発明に係る帯電装置においては、被帯電体は電子放出手段から放出される電子によって帯電されるため、オゾンやＮＯｘは原理的に発生しない。さらに上記の構成によれば、複数の電子放出手段が被帯電体の回転方向に沿って設置されている。まず被帯電体の回転方向上流側にある第１の電子放出手段から放出される電子により被帯電体を帯電させた後、被帯電体の回転方向下流側にある第２の電子放出手段によって帯電させる。

このように被帯電体に対して複数の電子放出手段から段階的に電子を放出することによって、ある電子放出手段による被帯電体の帯電量が不足した場合であっても、続いて被帯電体に電子を放出する他の電子放出手段によって不足分を補うことができるため、より均一で安定した帯電を行うことが可能である。すなわち、第１の電子放出手段によって所望する帯電状態に近い状態まで帯電させた後、さらに第２の電子放出手段によって所望する帯電状態まで帯電させることによって、被帯電体の帯電量のばらつきを低減し均一に帯電させることができる。また、複数の電子放出手段を用いて被帯電体を帯電させるため、電子放出手段１つ当たりの電圧印加時間が短縮され、負荷が低減する結果、電子放出手段の寿命を長く保つことができる。

なお、電子放出手段の配設数は２以上であればよく、複数の電子放出手段の中に、少なくとも、上記第１および第２の電子放出手段の機能を果たす電子放出手段が含まれていればよい。

本発明に係る帯電装置では、前記第１の電子放出手段に供給される電圧が、前記第２の電子放出手段に供給される電圧よりも高いことが好ましい。

上記の構成によれば、第１の電子放出手段に供給される電圧と、第２の電子放出手段に供給される電圧とをそれぞれ独立して制御し得るとき、第１の電子放出手段に供給される電圧を第２の電子放出手段に供給される電圧よりも高くすることによって、第１の電子放出手段から放出される電子量が増加するため、被帯電体の帯電速度を向上させることができる。このとき、第２の電子放出手段に供給される電圧が第１の電子放出手段に供給される電圧よりも低いことによって、第２の電子放出手段から放出される電子量のばらつきが減少するため、被帯電体を安定して帯電させることができる。これにより、被帯電体の帯電速度の向上と、帯電量のばらつきの低減とを同時に実現させることが可能であり、被帯電体をより短時間で均一に帯電させることができる。

本発明に係る帯電装置では、前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に供給される電圧に応じて、前記第１の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離は、前記第２の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離と異なることが好ましい。

上記の構成において、例えば第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に同一の電圧を供給し、同一量の電子を放出させた場合、第２の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離を前記第１の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離よりも長くする。これにより被帯電体を段階的に帯電させることが可能であるため、より均一で安定した帯電を行うことが可能である。すなわち、第１の電子放出手段によって所望する帯電状態に近い状態まで帯電させた後、さらに第２の電子放出手段によって所望する帯電状態まで帯電させることによって、被帯電体の帯電量のばらつきを低減し均一に帯電させることができる。

また、上述したように、第１の電子放出手段から被帯電体までの距離と第２の電子放出手段から被帯電体までの距離とが異なるように、第１の電子放出手段および第２の電子放出手段が設置されているため、例えば被帯電体が偏心した場合であっても、被帯電体までの距離が異なる複数の電子放出手段によって、被帯電体を適切に帯電させることができる。その結果、被帯電体の偏心による影響を低減し、安定した帯電を行うことができる。

本発明に係る帯電装置では、前記第１の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角は９０度であり、前記第２の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角は０度以上かつ９０度以下になるように、前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段が設置されていることが好ましい。

上記の構成において、例えば第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に同一の電圧を供給し、同一量の電子を放出させた場合、第２の放出手段から放出される電子の入射角を、第１の電子放出手段から放出される電子の入射角よりも小さくする。これにより被帯電体を段階的に帯電させることが可能であるため、より均一で安定した帯電を行うことが可能である。すなわち、第１の電子放出手段によって所望する帯電状態に近い状態まで帯電させた後、さらに第２の電子放出手段によって所望する帯電状態まで帯電させることによって、被帯電体の帯電量のばらつきを低減し均一に帯電させることができる。

また、例えば被帯電体が偏心し、第１の電子放出手段による被帯電体の帯電が不安定になったとしても、第２の電子放出手段から放出される電子が偏心した被帯電体表面に対して９０度により近い入射角で安定して入射すれば、被帯電体を適切に帯電させることができる。その結果、被帯電体の偏心による影響を低減し、安定した帯電を行うことができる。

本発明に係る帯電装置では、前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段のいずれか一方から電子が放出されているとき、他方からは電子が放出されないことが好ましい。

これにより、電子放出手段の劣化を低減させ、電子放出手段の寿命をより長く保つことができる。

本発明に係る帯電装置では、前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段をさらに備え、前記第２の電子放出手段に供給される電圧を制御する駆動手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段に供給する電圧を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、検出手段は第１の電子放出手段から放出された電子によって帯電された被帯電体の帯電状態を検出する。第２の電子放出手段に供給される電圧を制御する駆動手段は、この検出手段が検出した非帯電体の帯電状態に基づいて第２の電子放出手段に供給する電圧を調整する。すなわち、第１の電子放出手段による被帯電体の帯電状態に応じて第２の電子放出手段から放出される電子量を調整することが可能である。

これにより、例えば第１の電子放出手段による帯電状態に不足が生じた場合であっても、その不足分を第２の電子放出手段によって補うことができるため、より均一に安定した帯電を行うことが可能である。

本発明に係る帯電装置では、前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段と、前記第２の電子放出手段の位置を調整する位置調整手段とをさらに備え、前記位置調整手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離を変化させるように前記第２の電子放出手段の位置を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、位置調整手段は、検出手段が検出した第１の電子放出手段による被帯電体の帯電状態に基づいて第２の電子放出手段と被帯電体との距離を変化させるように、第２の電子放出手段の位置を調整する。これにより例えば被帯電体が偏心することによって第１の電子放出手段による帯電が不均一であっても、第２の電子放出手段の位置を調整し、第２の電子放出手段と被帯電体との距離を変化させることによって、被帯電体の帯電状態が均一になるように帯電を補うことができるため、より均一に安定した帯電を行うことができる。

本発明に係る帯電装置では、前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段と、前記第２の電子放出手段の位置を調整する位置調整手段とをさらに備え、前記位置調整手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角を変化させるように前記第２の電子放出手段の位置を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、位置調整手段は、検出手段が検出した第１の電子放出手段による被帯電体の帯電状態に基づいて第２の電子放出手段から放出される電子が被帯電体表面に入射する入射角が変化するように第２の電子放出手段の位置を調整する。これにより例えば被帯電体が偏心することによって第１の放出手段による帯電が不均一であっても、第２の電子放出手段の位置を調整し、第２の電子放出手段から放出される電子が偏心した被帯電体表面に入射する入射角を変化させることによって、被帯電体の帯電状態が均一になるように帯電を補うことができるため、より均一に安定した帯電を行うことができる。

本発明に係る帯電装置は、以上のように、複数の電子放出手段を備えており、これらの電子放出手段を用いて被帯電体を段階的に帯電させるため、電子放出手段の寿命を保ったまま高速かつ均一に被帯電体の表面を帯電させることができる。

〔第１の実施形態〕
本発明の帯電装置の一実施形態について図１ないし図４に基づいて具体的に説明すると以下の通りである。なお以下の実施形態に示す帯電装置は、本発明の帯電装置の具体的な一例に過ぎず、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

まず本発明に係る帯電装置１について、図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明の帯電装置１を模式的に示した概略図である。図１に示すように、帯電装置１は、２つの電子放出装置２・３を備えている。２つの電子放出装置２・３は感光体（被帯電体）４の回転方向に沿って整列するように設置されており、感光体４に対して電子を放出することによって感光体４を帯電させる。これらの電子放出装置２・３と感光体４とは、一定の間隔を空けて対向するように設置されている。

２つの電子放出装置２・３は、それぞれ駆動電源（駆動手段）６・８および電子放出素子（電子放出手段）７・９を備えている。感光体４の回転方向上流側に位置する第１の電子放出装置２の電子放出素子（第１の電子放出手段）７は駆動電源６に、また感光体４の回転方向下流側に位置する第２の電子放出装置３の電子放出素子（第２の電子放出手段）９は駆動電源８によって、それぞれ独立して電圧が印加される。また、感光体４は、アルミニウム等からなるドラム形状の導電性支持体５の表面上に厚さ約２５μｍで形成されており、導電性支持体５は接地されている。

第１の電子放出装置２の詳細な構成について図２を参照して以下に説明する。図２は、第１の電子放出装置２の構成を模式的に示した概略図である。第１の電子放出装置２は、駆動電源６および電子放出素子７を備えている。電子放出素子７は、導電性の基板からなるベース電極２０、ベース電極２０上に形成されたｎ型シリコン層２１、ｎ型シリコン層２１上に形成されたノンドープの薄いポリシリコン層２２、ポリシリコン層２２の一部が多孔質化されている多孔質ポリシリコン層２３、および多孔質ポリシリコン層２３上に形成された金属膜からなる加速電極２４により構成されている。

駆動電源６は、電子放出素子７のベース電極２０および加速電極２４に電気的に接続されている。駆動電源６は、直流、パルス波形、正弦波形、三角波形等の電圧を電子放出素子７に供給することができる。なお、第２の電子放出素子３は、第１の電子放出素子２と同様に、駆動電源８および電子放出素子９を備えており、電子放出素子９は、図２に示す第１の電子放出装置の電子放出素子７と同様に構成されている。また、駆動電源８は、第１の電子放出装置の駆動電源６と同様に機能するが、駆動電源６から独立して電子放出素子９への電圧の供給を制御する。

図２に示す電子放出装置２においては、アースより負電位であり、かつベース電極２０に対して正の電圧が駆動電源６によって加速電極２４に印加される。そして、電子放出素子７の内部に電圧の印加により生じた電界によって、駆動電源６からベース電極２０に供給された電子が加速電極２４側に加速される。加速された電子は、加速電極２４を突き抜けて電子放出装置２から外に放出される。このとき、図１に示すように導電性支持体５が接地されていると、加速電極２４の電子放出面２５より放出された電子が接地されている導電性支持体５に引き付けられ、感光体４の表面上において帯電する。

ここで、図１に示すように本発明においては、第１の電子放出装置２の設置された位置より、感光体４の回転方向の下流側に第２の電子放出装置３が設置されている。第２の電子放出装置３の駆動電源８は第１の電子放出装置２の駆動電源６とは独立して設けられており、それぞれが電気的に接続された電子放出素子に対して別個独立して制御を行うことが可能である。すなわち、第１の電子放出装置２と第２の電子放出装置３との間で、それぞれの加速電極２４の電位および加速電極２４とベース電極２０との間に印加される電圧が異なるように制御することができる。

なお、本実施形態においては、２つの電子放出装置を感光体４の回転方向に沿って整列するように設置したが、３つ以上の電子放出装置を同様に設置してもよい。また図３に示すように、複数の電子放出装置を感光体４の幅方向に設置してもよい。図３は、本発明の帯電装置の他の実施形態を模式的に示した概略図である。本実施形態において、帯電装置３０は、第１の電子放出装置３１および第２の電子放出装置３２をそれぞれ複数備えている。複数の第１の電子放出装置３１は、感光体４の幅方向に直線状に設置されている。また複数の第２の電子放出装置３２は、直線状に整列した第１の電子放出装置３１よりも感光体４の回転方向下流側において、感光体４の幅方向に直線状に設置されている。

このとき、複数の第１の電子放出装置３１および複数の第２の電子放出装置３２を、それぞれが整列する直線において千鳥状に配列させれば、それぞれが整列する直線上の隙間における帯電不良を補い合うことになり、感光体４の帯電の均一性が向上するという効果が生じる。

そして上述したような構成において、第１の電子放出装置２の電位を第２の電子放出装置３の電位よりも高くすることによって、図４を参照した以下に述べる理由により感光体４を高速かつ均一に帯電させる効果が生じる。

図４は帯電装置に印加する電圧を変化させた場合における、被帯電体４表面の帯電状態の時間変化を表したグラフである。ここで、１．電子放出装置を１つ用いて、その電子放出素子の加速電極の電位を−６５０Ｖとして電子放出量が−２４０μＡとなるような電圧をベース電極と加速電極との間に印加した場合（帯電状態１）、２．電子放出装置を１つ用いて、加速電極の電位を−６５０Ｖとして電子放出量が−１４００μＡとなるような電圧をベース電極と加速電極との間に印加した場合（帯電状態２）、および３．電子放出装置を２つ用いて、第１の電子放出装置の加速電極の電位を−２０００Ｖとして電子放出量が−２４０μＡとなるような電圧をベース電極と加速電極との間に印加した（帯電状態３）後、第２の電子放出装置の加速電極の電位を−６５０Ｖとして電子放出量が−２４０μＡとなるような電圧をベース電極と加速電極との間に印加した（帯電状態４）場合、すなわち感光体を二段階に帯電させる場合において、それぞれ感光体を−６５０Ｖまで帯電させた。

図４に示す帯電状態１および帯電状態２の曲線が示すように、帯電装置が電子放出装置を１つ備えている場合には、電子放出量が多いほど、すなわちベース電極と加速電極との間に印加される電圧が大きいほどより短時間で帯電させることができる。しかしながら、帯電状態２の曲線が示すように急激に大量の電子放出を行うと、感光体の帯電状態にばらつきが生じる可能性がある。さらにチャージングが起こりやすくなり、電子放出素子の劣化を引き起こす結果、電子放出素子の寿命が短くなってしまう。

また、加速電極の電位は所望の帯電電位と等しくする必要があることから、帯電速度を上げるために加速電極の電位を変動させることはできない。このため帯電状態１の曲線が示すようにベース電極と加速電極の間の電圧を低くして放電電流を少なくした場合、感光体を所望の帯電電位まで帯電させるのにより長時間を要する。

これに対して、２つの電子放出装置を用いて第３および第４の帯電状態の二段階で帯電を行う場合には、第２の電子放出装置の加速電極の電位を所望の帯電電位と等しくしておけば、第１の電子放出装置の加速電極の電位を自由に変動させることが可能である。このため、第１の電子放出装置の加速電極の電位を変化させることによって、電子放出量を少なく抑えた状態のまま帯電速度を上げることが可能である。

そこで、第１の電子放出装置によって、感光体を所望の電位を超えない電位で、かつ所望の電位に近い電位になるまで短時間で帯電させた後、加速電極の電圧を所望の電位に設定した第２の電子放出装置で所望の帯電電位まで帯電させることによって、電子放出素子の寿命を保ったまま短時間で、かつ安定して感光体を帯電させることができる。

本発明の帯電装置のさらに他の実施形態を図５および図６に基づいて、以下に説明する。図５は、本発明の帯電装置５０を模式的に示した概略図である。また、図６は、帯電装置６０を模式的に示した概略図である。図５に示すように、帯電装置５０が備える電子放出装置５１は、第１の電子放出素子５３および第２の電子放出素子５４を備えている。そして電子放出装置５１の２つの電子放出素子５３・５４に印加される電圧は、１つの駆動電源５２によって制御される。すなわち２つの電子放出素子５３・５４に印加される電圧は同一である。

一方、第２の電子放出素子５４と感光体４との間の距離は、第１の電子放出素子５３と感光体４との間の距離よりも長い。これにより、例えば感光体４が偏心した場合に、下流側の第２の電子放出素子５４は、第１の電子放出素子５３よりも偏心による感光体４との間の距離の変動の割合が少ないため、偏心による影響を受けにくい。このため、感光体４と第１の電子放出素子５３との距離が、感光体４の一回転あたり１０％変動したとしても、第２の電子放出素子５４と感光体４との間の距離が電子放出装置１０と感光体４との間の距離の倍であれば、感光体４の一回転あたりの変動は５％に抑えることができる。すなわち、第１の電子放出素子５３による感光体４の帯電が不均一な場合であっても、第２の電子放出素子５４によって均一になるように帯電を補うことができるため、感光体４の偏心が帯電状態に及ぼす影響を低減し、均一な帯電を実現できる。

さらに、感光体４が最終的に到達する電位は、主として第２の電子放出素子５４による帯電量の影響をうけるため、第１の電子放出素子５３による帯電量が不足した場合であっても、偏心による影響が小さい第２の電子放出素子５４によって、帯電量の不足を補うことができる。

より具体的に説明すると、例えば、最終的な感光体４の帯電量を１００とし、第１の電子放出素子５３による帯電量を８０、第２の電子放出素子５４による帯電量を２０とする。感光体４の偏心により第１の電子放出素子と感光体４との間の距離が長くなり、所望量の８割程度の帯電量しか得られなかった場合、第１の電子放出素子５３による帯電量は６４になる。ここで、第２の電子放出素子５４も同様に偏心の影響を受けたならば、第２の電子放出素子５４による帯電量は１６になる。その結果、感光体４の帯電量は８０になり所望量の８割しか帯電させることができない。

しかしながら、下流側に位置する第２の電子放出素子５４は、第１の電子放出素子５３よりも偏心による影響を受けにくいため、第２の電子放出素子５４が全く偏心の影響を受けなかった場合、所望する帯電量が得られるため、感光体４の帯電量は８４になる。さらに、電子放出素子による帯電特性は線形ではない。すなわち、帯電開始直後等の感光体４の電位が低いとき、帯電速度が速いため効率よく帯電させることが可能であり、所望の電位に近づくほど帯電速度は遅くなる。

したがって、帯電量が８０の感光体４を帯電させる場合よりも、帯電量が６４の感光体４を帯電させる場合のほうが、同じ時間であってもより効率よく帯電をさせることができる。例えば、第１の電子放出素子５３によって帯電量が８０になるまで感光体４を帯電させたとき、第２の電子放出素子５４によってさらに帯電量を２０しか帯電させることができないが、第１の電子放出素子５３によって帯電量が６４になるまで感光体４を帯電させたとき、第２の電子放出素子５４によってさらに帯電量を３０を帯電させることができる。結果として、第１の電子放出素子５３による帯電量が不足した場合であっても、第２の電子放出素子５４によって帯電量の不足を補うことができる。

また図６に示す帯電装置６０の備える電子放出装置６１は、図５に示す電子放出装置５１と同様に、第１の電子放出素子６３および第２の電子放出素子６４を備え、これらの電子放出素子６３・６４は１つの駆動電源６２によって制御される。同一の駆動電源６２によって制御されるこれらの電子放出素子６３・６４に印加される電圧は同一である一方で、第１の電子放出素子６３から放出される電子の感光体４に対する入射角が直角になるように第１の電子放出素子６３が設置されている一方で、第２の電子放出素子６４から放出される電子の感光体４に対する入射角が直角ではないように第２の電子放出素子６４は設置されている。

これにより、例えば感光体４が偏心した場合に、第１の電子放出素子６３の電子放出面２５から放出される電子が感光体４に対して直角に入射せず、電子放出面２５から放出される電子のうち、感光体４の回転方向上流側の電子が下流側の電子よりも早く感光体４に達することによって、感光体４の帯電状態にむらが生じても、第２の電子放出素子６４から放出される電子の偏心した感光体４に対する入射角が直角に近い入射角になっていれば、感光体４の偏心が帯電状態に及ぼす影響を低減させることができる。このため、図５に示す帯電装置５０の場合と同様に、第１の電子放出素子６３による感光体４の帯電が不均一であったとしても、第２の電子放出素子６４によって均一になるように帯電を補うことができるため、感光体４の帯電状態が感光体４の偏心に影響されにくく均一な帯電を実現できるという効果が生まれる。

〔第２の実施形態〕
本発明の帯電装置の他の実施形態について図７ないし図１１に基づいて具体的に説明すると以下の通りである。

まず本実施形態に係る帯電装置について、図７を参照して以下に説明する。図７は、本発明の帯電装置７０を模式的に示した概略図である。図７に示すように、帯電装置７０は、第１の電子放出装置７１および第２の電子放出装置７２を備えており、感光体４に対して電子を放出することによって感光体４の表面を帯電させる。第１および第２の電子放出装置７１・７２はそれぞれ、第１の実施形態と同様に、駆動電源７３・７５および電子放出素子７４・７６により構成されている。本実施形態において第２の電子放出装置７２は、さらに感光体４の帯電状態を検出する帯電センサ（検出手段）７７を備えている。検出装置７７は、第１の電子放出装置７１と第２の電子放出装置７２との間に設置されている。

この帯電装置６０において、例えば第１の電子放出装置７１よって所望の帯電電位に近い状態まで感光体４を短時間で帯電させ、第１の電子放出装置７１による帯電が終了した段階における帯電状態を、帯電センサ７７を用いて検出する。このとき、例えば感光体４の電位が所望の帯電電位を超えていなくても、予想以上に帯電電位が低い場合、第２の電子放出装置７２によって所望の帯電電位まで帯電させるのに長時間要してしまい、結果として所望の電位まで十分な帯電が行われず帯電不良となってしまうこと可能性がある。

そこで、帯電センサ７７により検出された感光体４の帯電電位が所定値よりも低い場合には、第２電子放出装置７２の駆動電源７５は帯電センサ７７からの情報に基づいて、電子放出素子７６の加速電極２４の電位は変化させず、ベース電極２０の電位を変化させる。これにより、加速電極２４とベース電極２０の間に印加される電圧を高くし、電子放出素子７６から放出させる電子量を増加させることが可能となる。その結果、感光体４の帯電不良が予防され、動的に安定した帯電を行うことができる。

また、本実施形態において電子放出装置は、図８および図９に示すように構成されていてもよい。図８に示す帯電装置８０の電子放出装置８１は、図５に示す電子放出装置５１と同様に、第１の電子放出素子８３および第２の電子放出素子８４を備え、これらの電子放出素子８３・８４は１つの駆動電源８２によって制御される。そして第２の電子放出素子８４と感光体４との間の距離は、第１の電子放出素子８３と感光体４との間の距離よりも長い。電子放出装置８１は第１の電子放出素子８３と第２の電子放出素子８４との間に帯電センサ８５を備え、さらに帯電センサ８５の情報に基づいて第２の電子放出素子８４の位置を調整する位置調整装置（位置調整手段）（図示せず）を備えている。位置調整装置は帯電センサ８５が検出した感光体４の帯電量に基づいて第２の電子放出素子８４の位置を調整することによって、第２の電子放出素子８４と感光体４との間の距離を調整する。

これにより、感光体４が偏心し、第１の電子放出素子８３によって感光体４が所望するように帯電されていなくても、帯電センサ８５が第１の電子放出素子８３による帯電状態を検出することによって、続く第２の電子放出素子８４による帯電が所望のとおり行われるように第２の電子放出素子８４の位置を調節し得る。これにより第２の電子放出素子８４による感光体４の帯電量を調整することができるため、感光体４の偏心による帯電不良が予防され、動的に安定した帯電を行うことが可能となる。

さらに図９に示す帯電装置９０の備える電子放出装置９１は、図６に示す電子放出装置６０と同様に、第１の電子放出素子９３と第２の電子放出素子９４を備え、これらの電子放出素子９３・９４は１つの駆動回路９２によって制御される。そして、第１の電子放出素子９３から放出される電子の感光体４に対する入射角が直角になるように第１の電子放出素子９３が設置されている一方で、第２の電子放出素子９４から放出される電子の感光体４に対する入射角が直角ではないように第２の電子放出素子９４は設置されている。

そして電子放出装置９１は第１の電子放出素子９３と第２の電子放出素子９４との間に帯電センサ９５を備え、さらに帯電センサ９５の情報に基づいて第２の電子放出素子９４の位置を調整する位置調整装置（図示せず）を備えている。位置調整装置は帯電センサ９５が検出した感光体４の帯電量に基づいて第２の電子放出素子９４の位置を調整することによって、第２の電子放出素子９４から放出される電子の感光体に対する入射角を調整する。

これにより、感光体４が偏心し、第１の電子放出素子９３によって感光体４が所望するように帯電されていなくても、帯電センサ９５が第１の電子放出素子９３による帯電状態を検出することによって、続く第２の電子放出素子９４による帯電が所望のとおり行われるように第２の電子放出素子９４の位置を調節し得る。これにより、第２の電子放出素子９４による感光体４の帯電量を調整することができるため、感光体４の偏心による帯電不良が予防され、動的に安定した帯電を行うことが可能となる。

また、図１０に示すように、帯電装置１０１は、駆動電源１０６および電子放出素子１０７により構成される第１の電子放出装置１０２、駆動電源１０８および電子放出素子１０９により構成される第２の電子放出装置１０３、駆動電源１１０および電子放出素子１１１により構成される第３の電子放出装置１０４、および駆動電源１１２および電子放出素子１１３により構成される第４の電子放出装置１０５を備えていてもよい。このように、複数の電子放出装置を感光体４の回転方向に沿って整列させ、それぞれの電子放出装置を用いて段階的に感光体４を帯電させることによって、電子放出素子の寿命を保ったまま、より短時間で安定して感光体４を帯電させることができる。

さらに、感光体４を帯電させるとき、図１０に示す全ての電子放出装置から電子が放出されていなくてもよい。少なくとも１つの電子放出装置から電子が放出するようにその駆動電源を作動させ、他の電子放出装置の駆動電源を停止させていてもよい。これにより、チャージングを抑制することが可能であり、電子の放出効率および帯電の均一性の低下を防ぐことができる。

また、図１１に示すように、帯電装置１１４は、駆動電源１１７および２つの電子放出素子１１８・１１９により構成される第１の電子放出装置１１５、ならびに駆動電源１２０および２つの電子放出素子１２１・１２２により構成される第２の電子放出装置１１６を備えていてもよい。この構成において、それぞれの電子放出装置を交互に用いて電子放出を行えば、電子放出素子のチャージングを抑制することができ、素子の長寿命化が図れる。さらに、電子放出素子の電子放出量の低下を防げることから、安定して均一に帯電を行うことが可能である。また、それぞれの電子放出装置が備える２つの電子放出素子を交互に用いて電子の放出を行っても同様の効果が得られる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

（他の構成）
なお本発明を、以下のように表現することも可能である。

（第１の構成）
電子放出素子を含む電子放出装置によって被帯電体を帯電させる装置であって、該電子放出装置は被帯電体の回転方向に沿って複数個設置されていることを特徴とする、帯電装置。

（第２の構成）
上記帯電装置において、上記複数の電子放出装置は、異なる電位の電圧を印加されることを特徴とする、第１の構成に記載の帯電装置。

（第３の構成）
上記帯電装置において、上記複数の電子放出装置は、異なる距離に設置されることを特徴とする、第１及び第２の構成に記載の帯電装置。

（第４の構成）
上記帯電装置において、上記複数の電子放出装置は、被帯電体に対して垂直ではない入射角で電子放出するように設置されることを特徴とする、第１〜３の構成に記載の帯電装置。

（第５の構成）
上記帯電装置において、上記複数の電子放出装置は、被帯電体の回転方向の上流側に設置された電子放出装置の電位が、下流側に設置された電子放出装置の電位より高いことを特徴とする、第１〜４の構成に記載の帯電装置。

（第６の構成）
上記帯電装置において、被帯電体の帯電量をモニタリングする機構を備え、被帯電体の帯電量に応じて下流側の電子放出装置に印加する電圧を調整できることを特徴とする、第１〜５の構成に記載の帯電装置。

（第７の構成）
上記帯電装置において、被帯電体の帯電量をモニタリングする機構を備え、被帯電体の帯電量に応じて下流側の電子放出装置と被帯電体との距離を調整できることを特徴とする、第１〜６の構成に記載の帯電装置。

（第８の構成）
上記帯電装置において、被帯電体の帯電量をモニタリングする機構を備え、被帯電体の帯電量に応じて下流側の電子放出装置の被帯電体に対する電子放出角度を調整できることを特徴とする、第１〜７の構成に記載の帯電装置。

（第９の構成）
上記帯電装置において、上記複数の電子放出装置のうち、少なくとも一つ以上が電子放出を行っていない時間帯を持つことを特徴とする、第１〜８の構成に記載の帯電装置。

本発明に係る帯電装置は、オゾンやＮＯｘを原理的に発生させず、短時間で均一に被帯電体を帯電させることが可能であるから、特に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適用することができる。

本発明の一実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の帯電装置における電子放出装置の構造を示す模式図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した上部概略図である。 電子放出装置に印加する電圧を変化させた場合における被帯電体４表面の帯電状態の時間変化を示す図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。 本発明の他の実施形態における帯電装置を模式的に示した概略図である。

符号の説明

１ 帯電装置
２ 第１の電子放出装置
３ 第２の電子放出装置
４ 感光体（被帯電体）
５ 導電性支持体
６ 駆動電源（駆動手段）
７ 電子放出素子（第１の電子放出手段）
８ 駆動電源
９ 電子放出素子（第２の電子放出手段）
７７ 帯電センサ（検出手段）

Claims (10)

1. 被帯電体の回転方向に沿って複数の電子放出手段を備え、
   前記被帯電体の回転方向上流側に配置された前記電子放出手段である第１の電子放出手段から放出される電子によって所望する帯電状態に近い状態まで前記被帯電体を帯電させた後、前記被帯電体の回転方向下流側に配置された前記電子放出手段である第２の電子放出手段から放出される電子によって所望する帯電状態まで前記被帯電体を帯電させることを特徴とする帯電装置。
2. 前記第１の電子放出手段に供給される電圧が、前記第２の電子放出手段に供給される電圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に供給される電圧に応じて、
   前記第１の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離と、前記第２の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離とが異なるように、前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
4. 前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に供給される電圧に応じて、
   前記第１の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角は９０度であり、前記第２の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角は０度以上かつ９０度以下になるように、前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段が設置されていることを特徴とする帯電装置。
5. 前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段のいずれか一方から電子が放出されているとき、他方からは電子が放出されないことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
6. 前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段をさらに備え、
   前記第２の電子放出手段に供給される電圧を制御する駆動手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段に供給する電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
7. 前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段と、
   前記第２の電子放出手段の位置を調整する位置調整手段とをさらに備え、
   前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に供給される電圧に応じて、
   前記位置調整手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段と前記被帯電体との間の距離を変化させるように前記第２の電子放出手段の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
8. 前記被帯電体の帯電状態を検出する検出手段と、
   前記第２の電子放出手段の位置を調整する位置調整手段とをさらに備え、
   前記第１の電子放出手段および前記第２の電子放出手段の各々に供給される電圧に応じて、
   前記位置調整手段は、前記検出手段が検出した第１の電子放出手段により帯電された前記被帯電体の帯電状態に基づいて、前記第２の電子放出手段から放出される電子が前記被帯電体表面に入射する入射角を変化させるように前記第２の電子放出手段の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
9. 請求項１〜８に記載の帯電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
10. 被帯電体の帯電面の回転方向に沿って、前記帯電面に向けて電子を放出する電子放出手段を複数配置し、前記帯電面の単位面積あたりの電子放出量について、前記回転方向上流側の電子放出量を下流側の電子放出量より多くすることによって、前記被帯電体を均一に帯電させることを特徴とする帯電方法。

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