JP2015114533A - Electron emission element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧を印加することにより電子を放出する電子放出素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage and a method for manufacturing the same.
コピー機における感光体などの帯電技術として、従来から知られているものは大きく接触帯電方式と非接触帯電方式に分けられる。現在、接触帯電方式により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、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 charging techniques for photoconductors in copying machines can be broadly divided into contact charging systems and non-contact charging systems. Currently, a method for charging the surface of a photoreceptor by a contact charging method has been put into practical use. In this method, the surface of the photosensitive member is charged by contacting a conductive member such as a conductive roller, a brush, or an elastic blade with the surface of the photosensitive member and discharging between the narrow gaps.
このような接触帯電方式を利用した帯電方法のうち、特に導電性部材として導電性の弾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。 Among charging methods using such a contact charging method, a roller charging method using a conductive elastic roller as a conductive member is currently widely used from the viewpoint of charging stability. In the roller charging method, a conductive elastic roller is brought into pressure contact with a photosensitive member, and a voltage is applied to the roller to charge the photosensitive member.
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分において、導電性の弾性ローラ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。 However, when the photosensitive member is charged by the roller charging method and there is a minute defect (pinhole) on the surface of the photosensitive member, an abnormal amount of current is generated from the conductive elastic roller at the defective portion of the photosensitive member surface. A leak occurs. As a result, the surface of the photoconductor is damaged, which adversely affects image formation.
またローラ帯電方法においては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、帯電時にオゾンやNOxが僅かながら発生する。 In the roller charging method, since the photosensitive member is charged by a small discharge generated in a narrow gap with the photosensitive member, ozone and NOx are slightly generated during charging.
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、非常に細いワイヤによりコロナ放電させて感光体の表面を帯電させるという方法である。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 photoreceptor is charged by corona discharge using a very thin wire. In this method, a high voltage power source of about 4 to 10 kV is required to charge the surface of the photoreceptor.
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、例えばオゾンの発生量を低減させるように改善されたノコ歯方式のコロナ帯電器も多く商品化されている。 Furthermore, since a large amount of ozone is generated by the discharge from the wire, there is a problem that not only the human body is adversely affected but also the deterioration of the photoreceptor is accelerated. In order to solve such a problem, for example, a saw tooth type corona charger improved so as to reduce the generation amount of ozone has been commercialized.
非接触帯電方式で、オゾンの発生を抑制できる帯電手法として近年、電子放出素子の開発が進んでいる。電子放出素子としては、MIM(Metal Insulator Metal)型やMIS(Metal Insulator Semiconductor)型、Spidt型のなど様々な形態がある。 In recent years, electron-emitting devices have been developed as a charging method that can suppress the generation of ozone by a non-contact charging method. As an electron-emitting device, there are various forms such as an MIM (Metal Insulator Metal) type, an MIS (Metal Insulator Semiconductor) type, and a Spitt type.
大気中で電子を放出させると、放出した電子はガス分子や粒子等に吸着しイオンや帯電粒子となる。このイオンを電界により対象となる被帯電物へ吸着させることで、被帯電物を帯電することが可能となる。被帯電物の帯電量は電子放出素子と被帯電物との電界強度に依存するため、被帯電物と電子放出素子との間の距離は短い程帯電の効率が向上する。 When electrons are emitted in the atmosphere, the emitted electrons are adsorbed on gas molecules or particles and become ions or charged particles. By adsorbing the ions to the target object to be charged by an electric field, the object to be charged can be charged. Since the charge amount of the object to be charged depends on the electric field strength between the electron emitting element and the object to be charged, the charging efficiency is improved as the distance between the object to be charged and the electron emitting element is shorter.
オゾンの発生を抑制した電子放出素子を用いて感光体を帯電する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。ここに用いられる電子放出素子は、導電性基材上に100nm程度の5H−BNなどのSP3結合性窒化ホウ素薄膜をプラズマにより作製し、レーザー照射により10μmの高さが均一な紡錘状の突起を作製する。この電子放出素子によれば、非常に高硬度で耐熱性の高い材料を用いることにより、耐久性の高い電子放出素子を作製することができる。 A method of charging a photosensitive member using an electron-emitting device that suppresses generation of ozone is known (see, for example, Patent Document 1). The electron-emitting device used here is an SP3-bonded boron nitride thin film of about 100 nm, such as 5H-BN, formed on a conductive substrate by plasma, and a spindle-shaped protrusion having a uniform height of 10 μm is formed by laser irradiation. Make it. According to this electron-emitting device, a highly durable electron-emitting device can be manufactured by using a material having extremely high hardness and high heat resistance.
湾曲状の被帯電物に帯電させる際、上述のように帯電効率は距離に依存するため被帯電物に平行に湾曲する電子放出素子を用いた方がより効率よく帯電させることが可能となる。しかしながら、上述の電子放出素子は、高硬度の材料を用いるために可撓性に乏しいという課題がある。 When charging a curved object to be charged, the charging efficiency depends on the distance as described above. Therefore, it is possible to charge more efficiently by using an electron-emitting device that curves in parallel to the object to be charged. However, the above-described electron-emitting device has a problem that it is poor in flexibility because a high-hardness material is used.
そのため、SP3結合性窒化ホウ素薄膜を形成後に電子放出素子を湾曲状に形成すると、薄膜に亀裂が生じる。また、上述の電子放出素子は膜の不均一が帯電ムラに影響するため、紡錘状の突起の高さを揃える必要がある。しかし、湾曲面へプラズマを用いて均一に薄膜を形成ためには基板形状に合わせて磁界を形成する必要があり、非常に高度な技術を要する。そのため、湾曲面において紡錘状の突起の高さを揃えることは容易ではない。 Therefore, if the electron-emitting device is formed in a curved shape after forming the SP3-bonded boron nitride thin film, the thin film is cracked. Further, in the above-described electron-emitting device, nonuniformity of the film affects charging unevenness, so that the heights of the spindle-shaped protrusions must be made uniform. However, in order to form a thin film uniformly on the curved surface using plasma, it is necessary to form a magnetic field in accordance with the shape of the substrate, which requires a very advanced technique. Therefore, it is not easy to align the height of the spindle-shaped projections on the curved surface.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、湾曲形状を容易に作製できる電子放出素子とその製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides an electron-emitting device capable of easily producing a curved shape and a method for manufacturing the same.
この発明は、互いに対向する第1電極および第2電極と、第1電極と第2電極の間に設けられた可撓性の中間層とを有し、第1電極と第2電極の間に電圧を印加することにより、第2電極から電子を放出させる電子放出素子を提供するものである。 The present invention includes a first electrode and a second electrode facing each other, and a flexible intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, and the gap between the first electrode and the second electrode. The present invention provides an electron-emitting device that emits electrons from a second electrode by applying a voltage.
本発明の電子放出素子によれば、可撓性の中間層を有するので、湾曲形状の電子放出素子を容易に得ることができる。 According to the electron-emitting device of the present invention, since it has a flexible intermediate layer, a curved electron-emitting device can be easily obtained.
この発明の電子放出素子の特徴は、互いに対向する第1電極および第2電極と、第1電極と第2電極の間に設けられた可撓性の中間層とを有し、第1電極と前記第2電極の間に電圧を印加することにより、第2電極から電子を放出させることである。 The electron-emitting device according to the present invention has a first electrode and a second electrode facing each other, and a flexible intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode. Electrons are emitted from the second electrode by applying a voltage between the second electrodes.
前記中間層は樹脂より形成されていてもよいし、前記中間層は導電性材料を含んでもよい。導電性材料は中間層の電気伝導度を調整するために用いる材料であり、これには、例えば、導電性微粒子や導電性樹脂を用いることができる。
前記第1電極は金属板上に形成されてもよいし、絶縁性基板上に形成されてもよい。
The intermediate layer may be formed of a resin, and the intermediate layer may include a conductive material. The conductive material is a material used for adjusting the electric conductivity of the intermediate layer, and for this, for example, conductive fine particles or conductive resin can be used.
The first electrode may be formed on a metal plate or may be formed on an insulating substrate.
別の観点によれば、この発明は、前記の電子放出素子の製造方法であって、予め湾曲した第1電極上に中間層と第2電極を形成し、第2電極および中間層を第1電極に対応して湾曲させることを特徴とする電子放出素子の製造方法を提供するものである。
前記の電子放出素子の製造方法において、第1電極上に中間層および第2電極を形成し、第1および第2電極と中間層とを湾曲させて曲面を形成するようにしてもよい。
According to another aspect, the present invention is the above-described method for manufacturing an electron-emitting device, wherein an intermediate layer and a second electrode are formed on a first electrode that is curved in advance, and the second electrode and the intermediate layer are formed as the first electrode. The present invention provides a method for manufacturing an electron-emitting device, characterized by being bent in accordance with an electrode.
In the method for manufacturing the electron-emitting device, the intermediate layer and the second electrode may be formed on the first electrode, and the curved surface may be formed by bending the first and second electrodes and the intermediate layer.
また、この発明の電子放出素子は、画像形成装置の感光体の形状に沿った基材上に設けられ、感光体に対向するように設置されて帯電装置として機能することができると共に、電子線加速装置と併用されて殺菌手段としても機能することができる。
また、この発明の電子放出素子は、第2電極から放出する電子を用いてガスまたは粒子を帯電する帯電手段として機能することができ、また、第2電極からの電子を液体中で放出させることにより液体を還元する還元手段としても機能することができる。
The electron-emitting device according to the present invention is provided on a base material along the shape of the photoconductor of the image forming apparatus and can be installed so as to face the photoconductor to function as a charging device. It can also be used as a sterilizing means in combination with an acceleration device.
In addition, the electron-emitting device of the present invention can function as a charging means for charging a gas or particles using electrons emitted from the second electrode, and emits electrons from the second electrode in a liquid. Therefore, it can also function as a reducing means for reducing the liquid.
以下、図面に示す実施形態1〜4に基づいて本発明を詳述する。なお、以下に記述する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明はこれによって限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on
実施形態1
図1は、本発明の実施形態1における電子放出装置6の構成説明図である。同図に示すように、電子放出素子1は基材3の湾曲面に形成され、互いに対向して配置される第1電極1aと第2電極1cとを有し、第1電極1aと第2電極1cとの間に中間層1bを備えている。そして、電子放出素子1の構成を示す図2は、中間層1bが導電性微粒子8を含んだ樹脂7から形成されることを示している。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an
本発明の電子放出素子1は、中間層1bが導電性微粒子8を含んだ樹脂7であるため、基材3に合わせて湾曲した第1電極1aの形状に沿って中間層1bを形成するか、又は、予め可撓性樹脂を用いて形成した中間層1bを第1電極1aに沿わせることにより、被帯電物2の曲率に合わせて湾曲させることが可能となる。
なお、導電性微粒子8は電気伝導度を調整するために用いる材料であり、必ずしも微粒子である必要はない。例えば、導電性樹脂なども導電度の調整剤として用いることが可能である。また、樹脂の種類によってはこの調整剤が不要となる。
In the electron-
The conductive
さらに、本発明の電子放出素子1の構成によると、中間層1bの材料として室温硬化型樹脂など、低温で硬化可能な樹脂を用いることが可能となる。低温で硬化可能な樹脂を用いることにより、高温での焼成工程を得ずに中間層1bを形成することができ、熱膨張率の異なる中間層1bや第1電極1aに大きな体積変化を生じさせることがないため、第1電極1aに反りを生じさせたり、中間層1bの剥離や亀裂が生じることを防止できる。このため、中間層1bや第2電極1cの剥離による部分的な欠損を抑制し、均一な電子放出性能をもつ電子放出素子を得ることができる。
Furthermore, according to the configuration of the electron-emitting
また、本発明の電子放出装置6は、電子放出素子1と、第1電極1aと第2電極1cとの間に電圧を印加する電源4aとを備えている。電子放出装置6は、電源4aから、第1電極1aと第2電極1cとの間に適度な電圧V1を印加することにより、該電極間で電子を加速させて第2電極1cの表面から電子を放出するものである。
In addition, the
本発明により作製した電子放出素子1は、真空中および大気圧中でも安定して駆動が可能であることが確認されている。電子放出素子1を大気中で駆動させることにより、第2電極1cの表面から放出される電子で大気中の分子をイオン化できるため、イオン発生装置としてイオン風冷却装置や帯電装置などに用いることができる。
It has been confirmed that the electron-emitting
また、本発明の電子放出装置6は、外部に強電界を必要とせず、内部の電極間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。
Moreover, since the
図1では、被帯電物2としての円筒状の感光体に対して電子放出装置6により電子を放出すると、放出された電子は、大気中のガス分子などに付着し直ちにイオン化する。イオンは電子放出装置6と被帯電物2との間に印加される電源4bの電圧V2により、被帯電物2の方へ移動し被帯電物2を帯電させる。このように、本発明の電子放出素子1は、画像形成装置において被帯電物(感光体)2を一様に帯電する帯電装置に用いたり、転写装置やトナーのクリーニングに用いることができる。
In FIG. 1, when an
また、図3や図4に示すように電子放出素子1に対向するように第3電極10を置き、電源4bにより電圧V2を印加することで、電子放出素子1より放出された電子を回収させたり、加速させたりすることができる。真空中では、電子放出素子1より発生した電子を電子放出素子1と対向するように配置した第3電極10により加速させることが可能となる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
これにより電子放出素子1の第3電極10側に蛍光体層を配置した場合、第2電極1cから放出される電子を蛍光体層に照射することにより、蛍光体層を発光させることができるので、自発光装置として用いることもできる。その他にも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用いることができる。
Thereby, when the phosphor layer is arranged on the
<実施例1>
図2は、この発明の実施例1の電子放出素子1の構成を示す説明図である。この実施例の電子放出素子1は、第1電極1aと、第1電極1a上の周囲に形成された絶縁膜11と、中間層1bと、第2電極1cとを備えている。
<Example 1>
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the electron-emitting
第1電極1aは、基板の機能を兼ねる電極基板であり、導電性を有する板状体で構成されている。例えば、第1電極1aとして、アルミニウム板やステンレス鋼板を用いることができる。また、第1電極1aは、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ることもできる。この実施例では、板厚0.3mmのステンレス鋼板を用いた。
The
次に、電子放出素子1の特徴部となる中間層1bについて説明する。中間層1bは、図2に示すように、主体となる樹脂7と、樹脂7中に分散された導電性微粒子8を含んでいる。樹脂7は、絶縁性の樹脂であり、例えば、シラノール(R3Si-OH)を縮合重合したシリコーン樹脂を用いることができる。
Next, the
また、導電性微粒子8は、金属や半導電体など導電性材料を用いることが可能である。例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミ等の導電性を有する金属微粒子を用いることができる。
The conductive
樹脂7に対する導電性微粒子8の含有量を変えることにより、中間層1bの抵抗値を調整することができる。導電性微粒子8は中間層1bの導電性を調整するために用いるため、材料調整時に酸化し導電性が低下することを抑制するために、酸化しにくい貴金属類がより好ましい。
By changing the content of the conductive
中間層1bは、樹脂7と導電性微粒子8を混合した分散液を用い、スピンコート法、ドクターブレード法、スプレー法、ディッピング法等により第1電極1aの表面に塗布することができる。
The
この実施例では、試薬瓶へ樹脂7としてシリコーン樹脂(室温硬化性、東レ・ダウコーニング株式会社製)を入れ、これに導電性微粒子8としてAgナノ粒子(平均径10nm、絶縁被覆アルコラート1nm膜、株式会社応用ナノ粒子研究所製)を混合し、さらに上記混合液が入った試薬瓶を超音波振動器にかけて導電性微粒子8を樹脂7中に分散させ、分散液を作製した。
In this example, a silicone resin (room temperature curable, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) is placed as a
なお、樹脂7と導電性微粒子8の割合は、シリコーン樹脂(75〜98wt%)、Agナノ粒子(2〜25wt%)の範囲が好ましい。上記分散液の割合とすることにより、中間層1bの抵抗値が調整され、5〜40V程度の適度な印加電圧で電子放出させることができる。
The ratio of the
この実施例では、シリコーン樹脂80wt%、Agナノ粒子(20wt%)とした。このように作製した分散液をスピンコート法を用いて第1電極1aの表面に1.0μmの厚さで塗布し、室温で硬化させ中間層1bを得た。そして、中間層1bの表面にスパッタ法によりAu−Pdの厚さ50nmの第2電極1cを形成した。
In this example, 80 wt% silicone resin and Ag nanoparticles (20 wt%) were used. The dispersion prepared in this manner was applied to the surface of the
ここでは、シリコーン樹脂として室温硬化性シリコーンを用いたが、シリコーン樹脂の硬化方法は限定されない。ただし、熱硬化性シリコーン樹脂は、硬化温度が一般的に100℃〜150℃であり、熱応力による撓みが発生するため、第1電極1aの材料や膜厚により適さない場合がある。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できるため熱応力が発生することがなく、第1電極1aの材料や膜厚に影響されずに用いることができる。
Here, room temperature curable silicone is used as the silicone resin, but the curing method of the silicone resin is not limited. However, the thermosetting silicone resin generally has a curing temperature of 100 ° C. to 150 ° C., and bends due to thermal stress. Therefore, it may not be suitable depending on the material and film thickness of the
実施例1の電子放出素子1を図1の電子放出装置6に具体的に適用する方法について説明する。
図5(a)は図1の電子放出装置6を被帯電物2側から見た図であり、図5(b)は図5(a)のA−A矢視断面図である。これらの図に示すように、第1電極1aの上面の周囲に絶縁膜11を形成し、幅10mm、長さ234mmの開口部12から第1電極1aが露出した状態の表面に、上記で作製した樹脂7と導電性微粒子8の分散液をスピンコート法で塗布した。
A method for specifically applying the electron-emitting
5A is a view of the
形成された塗布膜では大気中の湿気によりシリコーン樹脂が縮合重合し、樹脂7中にAgナノ粒子が分散されて中間層1bが形成される。中間層1bの膜厚は、電子放出素子に印加する電圧の大きさや中間層1bの抵抗値によって異なるが、例えば、0.3〜10.0μmとすることができる。
In the formed coating film, the silicone resin is condensed and polymerized by moisture in the atmosphere, and Ag nanoparticles are dispersed in the
中間層1bの厚さが厚い程、絶縁破壊電圧が大きくなるため、より高い電圧V1(図2)を印加できる。また、中間層1bは導電性微粒子8の粒子径が大きい程、また、導電微粒子8の含有量が多い程、導電性微粒子8が凝集することにより、リークポイントができやすくなる。したがって、用いる導電性微粒子8の粒子径、含有量、および凝集状態から、作製する膜厚を決定することが好ましい。ここでは、中間層1bの膜厚を1μmとした。
Since the breakdown voltage increases as the thickness of the
次に、中間層1bの表面に、マグネトロンスパッタ装置を用いて第2電極1cを形成した。第2電極1cは、第1電極1aとの間で中間層1bに対して電圧を印加できるものであればよいため、導電性を有する材質および製法であれば特に制限されるものではない。
Next, the
また、第2電極1cの膜厚は、厚すぎると電子が第2電極1cにトラップされて外部へ放出される電子の量が減少し、電子の放出効率が減少するため、できるだけ薄い方が好ましい。この実施例ではAu−Pdを材料として膜厚50nm、幅15mm、長さ244mmの第2電極1cを形成した。
In addition, if the film thickness of the
膜厚が薄く、素子面積が大きい場合、第2電極1c上で電位勾配を発生しやすくなるため、開口部12の外の第2電極1cを厚くするか、バスラインなどを形成し電位勾配をなくす方が好ましい。
When the film thickness is small and the element area is large, a potential gradient is likely to be generated on the
次に、図1に示す被帯電物2として外径30mmの電子写真複写機用の感光体を用いた。そのため、上記のように製作した電子放出素子1を外径30mmの曲面に合うように湾曲した基材3上に接合した。接合方法は図5(a)、(b)に示すように、ビス13を用いたが、接着剤や粘着剤などを用いてよい。
Next, a photosensitive member for an electrophotographic copying machine having an outer diameter of 30 mm was used as the object to be charged 2 shown in FIG. Therefore, the electron-emitting
基材3の材料は、電子放出素子1が保持できれば材料は問わない。ただし、金属などの導電性を有する基材の場合、第1電極1aから基材3を通して周辺部材へリーク電流が流れないように基材3と第1電極1aの間に絶縁性フィルムを挿入するなどの絶縁処理を施す必要がある。
The material of the
作製した電子放出素子1を図1に示すように、被帯電物2である感光体の内部にある金属管をアースに接続し、電源4aから20Vの直流電圧V1を印加し、電源4bから600Vの直流電圧V2をそれぞれ印加し、第2電極1cと被帯電物2間の電位差を600Vとした。
As shown in FIG. 1, the manufactured electron-emitting
また、第2電極1cと被帯電物2間のギャップは1mmに設定した。この時の被帯電物2、つまり感光体の表面の帯電電位は550V〜600Vとなった。
The gap between the
<実施例2>
実施例2の電子放出素子において、実施例1の電子放出素子と異なるのは、第1電極1aを可撓性樹脂フィルム上に形成したことである。それ以外の構成は実施例1と同じであり、詳細な説明は省略する。
<Example 2>
The electron-emitting device of Example 2 differs from the electron-emitting device of Example 1 in that the
可撓性樹脂フィルムとしては、適当な可撓性を有する樹脂フィルムであれば特に限定されないが、ここでは、厚さ200μmの絶縁性放熱シート(デンカ社製)を用いた。この絶縁性放熱シートを用いた第1電極は、実施例1の第1電極と比較して、より可撓性を有するため、電子放出素子1を被帯電物2の形状に合わせて変形することが、より容易になる。
Although it will not specifically limit if it is a resin film which has appropriate flexibility as a flexible resin film, Here, the 200-micrometer-thick insulating heat dissipation sheet (made by Denka) was used. Since the first electrode using this insulating heat radiation sheet is more flexible than the first electrode of Example 1, the electron-emitting
加工方法としては、前記フィルム上に金属をスパッタや蒸着、インクジェットやスピンコート、スプレーなどによる塗布法やメッキなどを用いて厚さ0.5μmの第1電極1aを形成する。なお、前記フィルム上に導電性膜を圧着などにより接着することでも第1電極1aを形成可能である。なお、第1電極1aについては、導電性が確保できれば厚みに制限はない。ただし、第1電極1aが厚すぎて、フィルムに対して大きな段差ができると、その部分で上層の中間層1bや電極1cが破断する恐れがあるため、フィルムに対して段差ができないような厚さが好ましい。
As a processing method, the
このようにして形成した第1電極1a上に、実施例1で記載した方法と同様にして中間層1bを作製した。なお、金属−樹脂間の接着力は一般的に弱いため、適宜プライマー処理などを用いて接着力を強化してもよい。第2電極1cの作製方法としては、実施例1で挙げた薄膜形成方法を用いた。ただし実施例1と異なるのは、上記フィルムが実施例1の第1電極よりも可撓性に優れるため容易にロール状にできる点である。
On the
そのため、図5のような電子放出素子1のパターンが複数個並んだフィルムをロール・ツー・ロール方式でスパッタすることで、第2電極1cを同時に形成できるため、より容易に大量生産が可能となる。このようにして作製した電子放出素子1はパターン形状毎に切り出し、湾曲した基材に固定して使用することができる。
Therefore, since the
<実施例3>
実施例3の電子放出装置の特徴は、その製造方法において被帯電物2の形状に合わせてあらかじめ加工された曲面を有する第1電極1a上に中間層1bを形成したことである。それ以外は実施例1と同じであり、その構成は図5に示されているので詳細な説明は省略する。
<Example 3>
The feature of the electron emission device of Example 3 is that the
なお、予め曲面を有する第1電極1a上に中間層1bを形成する手法として、ディッピングやスプレーなどの塗布法が挙げられる。これらの塗布法は曲面へも均一な膜を形成することが可能である。
In addition, as a method of forming the
また、第2電極1cの作製方法としては、実施例1と同様にスパッタ法や無電解メッキ法などが挙げられる。なお、無電解メッキ法を用いる場合、曲面への影響を考慮する必要がないが、樹脂の種類と処理液との組み合わせに考慮が必要となる。
Moreover, as a manufacturing method of the
しかし、この実施例では、第1電極1aが予め曲面を有しているため、スパッタ時における金属ターゲットと中間層1b間の距離が異なり、パターン作製位置によって電子放出素子1の第2電極1bの膜厚が不均一となり、素子によってばらつきが生じる原因となる。そのため、第2電極1b形成時は複数個のパターンが並んだ基板でもパターンをマスクで覆い、ひとつずつ作製するか、または複数個のパターンを切り出して第2電極1bを形成するか、もしくは、電子放出素子を回転させながらスパッタ処理を行う機構を追加して表面電極の膜厚を均一化する処置が必要となる。
However, in this embodiment, since the
ここで、湾曲した曲面を有する電子放出素子1の場合、第2電極1cをスパッタ法で作製すると、湾曲により金属ターゲットに近い部分の膜厚が厚くなる。図5(b)に示すように第2電極1cが内側になるように湾曲した曲面を有する電子放出素子1のパターニングの場合、湾曲により金属ターゲットに近くなる第2電極1cの端部の厚さが、金属ターゲットから遠い中央部分に比べて厚くなる。そして、第2電極1cの厚さが均一でないことから電子放出量にムラが生じる。それは、前述のように厚いほど第2電極1cへ回収される電子の量が増加し、放出量が減少するためである。
Here, in the case of the electron-emitting
また、図1のように被帯電物2が感光体で帯電面が矢印R方向に回転するため、回転方向については電子放出量にムラがあっても感光体の長手方向(軸方向)へは帯電ムラとしてその影響がでない。そのため第2電極1bは回転方向に膜厚ムラが形成されても構わない。したがって上記の手法、つまり、パターンを一つずつマスクで覆い作製する手法を用いて電子放出素子1を作製することが可能であるが、曲面の半径と周長および被帯電物2の移動の有無および方向を考慮する必要がある。
Further, as shown in FIG. 1, since the object to be charged 2 is the photosensitive member and the charging surface rotates in the direction of arrow R, the longitudinal direction (axial direction) of the photosensitive member does not vary even in the electron emission amount in the rotational direction. It is not affected by charging unevenness. Therefore, the
実施形態2
図6は、この発明の実施形態2の電子放出装置61の構成説明図であり、図6(a)は外観斜視図、図6(b)は縦断面図を示す。
この実施形態では、実施例2で作製した電子放出素子1を、第2電極1cが内側になるよう筒状に形成し、電子放出素子1の内部に向かって電子を放出させる。電子放出素子1を筒状に形成する方法としては、厚さ1mm、内径20mm、長さ5cmのアルミニウム管114の内壁に実施例2で作製した電子放出素子1を、第2電極1cが内側になるように設置する。
FIGS. 6A and 6B are configuration explanatory views of an
In this embodiment, the electron-emitting
このとき、アルミニウム管114の内面に電子放出素子1を接着させるために、あらかじめ第1電極1aのフィルム面に粘着剤を塗布し粘着性を持たせておく。
At this time, in order to adhere the electron-emitting
次に、図6に示すように、アルミニウム管114の中心に棒状の第3電極110を図示しない固定部材を用いて固定する。第3電極110には外径3mmのステンレス鋼の丸棒を用いている。
Next, as shown in FIG. 6, the rod-shaped
このように作製した筒状の電子放出装置61の内部へ窒素ガスを流し、電源4aから500Hz、18Vの交流電圧V1を、電源4bから1kVの直流電圧V2をそれぞれ印加した。それにより、ガスや浮遊粒子へ電子が付着しガスや粒子を負に帯電できた。帯電したガスはイオンとして電子放出装置61の外へ放出されるため、イオン発生装置として使用できる。
Nitrogen gas was allowed to flow into the cylindrical
また、粒子を帯電させた場合は電子放出装置61の外へ帯電した粒子を放出する際にフィルターを設けることで、帯電していない場合と比較して、より効率よく粒子を捕集可能である。また、粒子の飽和帯電量が既知の場合はフィルターに捕集された電荷量により粒子の個数濃度を測定することが可能である。
In addition, when the particles are charged, a filter is provided when discharging the charged particles to the outside of the
電子放出面である第2電極1c近傍では、イオン化した粒子は電界により第3電極110方向へ引き寄せられる力が働く。しかし粒子を含んだガスの流れが早い程、粒子はガスの流れに従い第2電極1cへ衝突するため第2電極1cが損耗し易くなる。そのため、ガスの流速は遅い程好ましい。また、電源4aから電圧V1として直流電圧を印加してもガスおよび粒子を帯電可能である。
In the vicinity of the
実施形態3
図7はこの発明の実施形態3の電子放出装置62の構成説明図であり、図7(a)は外観斜視図、図7(b)は要部縦断面図を示す。ここでは、実施例2で作製した電子放出素子1を、第2電極1cを外側にして筒状に形成する。筒状に形成することで電子放出素子1の外周面から外へ向かって電子を放出することが可能となる。
7A and 7B are explanatory views of the configuration of an
筒状の形状に作製する方法としては、第1電極1aの裏面へ粘着剤や接着剤を塗布して棒状部材17へ接着させる。この棒状部材は絶縁性を有し電子放出素子1の形状を筒状に保持可能であればよいので、ここでは樹脂製の直径5mmの丸棒を用いた。また、電子放出素子1の作製方法として、基材として導電性の棒にディッピング法などを用いて中間層1bを形成し、スパッタやメッキを用いて第1電極1cを作製してもよい。
As a method for producing a cylindrical shape, a pressure-sensitive adhesive or an adhesive is applied to the back surface of the
このように作製した筒状の電子放出素子1を口部内径21.8mmの樹脂製のペットボトル容器120の内部にセッティングし、真空中で電源4aから15Vの直流電圧V1を、電源4bから600Vの直流電圧V2印加する。そして、容器120の内部に加速した電子を電子線加速装置により照射すると、特許文献(特開2011−26000号公報)に記載の電子線容器殺菌装置と同様にペットボトル容器120の電子線殺菌が可能となる。
The cylindrical electron-emitting
実施形態4
図8は実施形態4の電子放出装置63を示す縦断面図である。この実施形態における電子放出装置63は実施形態2(図6)から第3電極110を除去したものであるため、詳細な説明は省略する。実施形態2とさらに異なるのは、電子放出装置63において、第1電極1aの両端部が液体と接触しないように防水性の封止部材130を用いて防水を行う点である。
Embodiment 4
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an
電子放出装置63を水中に浸し、電源4aから8Vの直流電圧V1を印加することで、特許文献(特開2008−98119号公報)に記載の電子放出装置と同様に水を還元し水素を発生することが可能となる。また、第2電極1cをひだ状にすることにより、還元対象との接触面積が増加し効率よく還元を行うことが可能となる。
By immersing the
1 電子放出素子
1a 第1電極
1b 中間層
1c 第2電極
2 被帯電物
3 基材
4a 電源
4b 電源
6 電子放出装置
7 樹脂
8 導電性微粒子
10 第3電極
11 絶縁膜
13 ビス
17 基材
61 電子放出装置
62 電子放出装置
63 電子放出装置
110 第3電極
114 アルミニウム管
120 ペットボトル容器
130 封止部材
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