JP2015121750A - Electron emission device, charging device with the electron emission device, image formation apparatus with the electron emission device, and method of controlling the electron emission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emission device capable of having its lifetime prolonged by stably controlling the charging amount and charging potential of an electron emission object such as a photoreceptor drum.SOLUTION: A control part 119 finds an estimated value MIe of a discharging current amount Ie corresponding to the amount (electron emission amount) of emitted electrons emitted from an electron emission element (111) based upon an in-element current amount Ip measured by an inflow ammeter 117 and a temperature T and a humidity H around the electron emission element 111 measured by an environment detection part 118, and controls a driving voltage Vd of a driving power source 115 so that the estimated value MIe reaches a target value AIe of the discharging current amount Ie.

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を備えた電子放出装置、その電子放出装置を備えた帯電装置、その帯電装置を備えた画像形成装置、及びその電子放出装置の制御方法に関する。   The present invention relates to an electron-emitting device including an electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage, a charging device including the electron-emitting device, an image forming apparatus including the charging device, and an electron-emitting device It relates to a control method.

周知のように電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置により感光体表面を均一に帯電させ、感光体表面を露光して、感光体表面に静電潜像を形成し、感光体表面の静電潜像を現像する。帯電装置としては、コロナ放電を利用したものがあるが、オゾンやNOx等の放電生成物の発生量が多いという欠点がある。このため、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3では、放電生成物の発生を抑えることが可能な電子放出素子を用いて電子放出装置を構成し、この電子放出装置を画像形成装置の帯電装置として適用している。   As is well known, in an electrophotographic image forming apparatus, the surface of a photoconductor is uniformly charged by a charging device, and the surface of the photoconductor is exposed to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor. Develop the electrostatic latent image. Although some charging devices use corona discharge, there is a drawback that a large amount of discharge products such as ozone and NOx are generated. For this reason, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, an electron-emitting device is configured by using an electron-emitting device capable of suppressing the generation of discharge products, and this electron-emitting device is used in an image forming apparatus. It is applied as a charging device.

次に、従来の電子放出装置の一例を図9を参照して説明する。図9は、従来の電子放出装置の一例を模式的に示す図である。図9に示すように、従来の電子放出装置201は、電子放出素子211、各給電端子212a、212b、台座213、駆動電源214、電界発生用電源215、流入電流計216、回収電流計217、及び制御部218を備えている。   Next, an example of a conventional electron emission device will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a conventional electron emission device. As shown in FIG. 9, a conventional electron emission device 201 includes an electron emission element 211, power supply terminals 212a and 212b, a base 213, a drive power supply 214, an electric field generation power supply 215, an inflow ammeter 216, a recovery ammeter 217, And a control unit 218.

ここでは、電子放出装置201の電子放出素子211が感光体ドラム221から所定の間隔をおいて配置され、感光体ドラム221が回転駆動されつつ、電子放出素子211から放出された電子により感光体ドラム221の表面が均一に帯電される。感光体ドラム221は、金属製の円筒221aの外周に感光体層等を積層したものであり、金属製の円筒221aが接地され、感光体ドラム221の表面に電荷が蓄積される。   Here, the electron-emitting device 211 of the electron-emitting device 201 is disposed at a predetermined interval from the photosensitive drum 221, and the photosensitive drum is driven by the electrons emitted from the electron-emitting device 211 while the photosensitive drum 221 is rotationally driven. The surface of 221 is uniformly charged. The photoconductor drum 221 is formed by laminating a photoconductor layer or the like on the outer periphery of a metal cylinder 221 a. The metal cylinder 221 a is grounded, and electric charges are accumulated on the surface of the photoconductor drum 221.

電子放出素子211は、台座213の下面に固定された金属製の基板211aと、この基板211a上に形成された無機絶縁体層211bと、この無機絶縁体層211b上に形成された表面電極211cとからなる3層構造である。   The electron-emitting device 211 includes a metal substrate 211a fixed to the lower surface of the pedestal 213, an inorganic insulator layer 211b formed on the substrate 211a, and a surface electrode 211c formed on the inorganic insulator layer 211b. Is a three-layer structure.

また、各給電端子212a、212bは、台座213の側部に固定されて、その先端が電子放出素子211の表面電極211cに接触するように配置されている。駆動電源214は、電子放出素子211の基板211aに接続されると共に、各給電端子212a、212bを介して電子放出素子211の表面電極211cに接続され、基板211aと表面電極211cとの間に直流、パルス波形、正弦波形、三角波形等の駆動電圧Vdを印加する。この駆動電圧Vdの印加により、無機絶縁体層211bで電子が加速され、加速された電子(放出電流量Ie)が表面電極211c或いは表面電極211cの近傍から大気中に放出される。   Further, each of the power supply terminals 212 a and 212 b is fixed to the side portion of the base 213, and is arranged so that the tip thereof is in contact with the surface electrode 211 c of the electron emission element 211. The driving power source 214 is connected to the substrate 211a of the electron-emitting device 211 and is connected to the surface electrode 211c of the electron-emitting device 211 via the power supply terminals 212a and 212b, and a direct current is connected between the substrate 211a and the surface electrode 211c. A drive voltage Vd such as a pulse waveform, a sine waveform, or a triangular waveform is applied. By applying the drive voltage Vd, electrons are accelerated in the inorganic insulator layer 211b, and the accelerated electrons (emission current amount Ie) are emitted into the atmosphere from the surface electrode 211c or the vicinity of the surface electrode 211c.

更に、電界発生用電源215は、各給電端子212a、212bを介して表面電極211cに接続されており、所定の電界発生電圧Veを表面電極211cと接地点との間に印加する。これにより、表面電極211cと感光体ドラム221の円筒221aとの間に電界が発生し、この電界により表面電極211c或いは表面電極211cの近傍から放出された電子が感光体ドラム221の表面へと移動する。表面電極211cと感光体ドラム221の表面との離間距離は、表面電極211cから放出された電子を感光体ドラム221の表面に到達させることができる距離であれば、特に制限されない。   Further, the electric field generating power source 215 is connected to the surface electrode 211c via the power supply terminals 212a and 212b, and applies a predetermined electric field generating voltage Ve between the surface electrode 211c and the grounding point. As a result, an electric field is generated between the surface electrode 211c and the cylinder 221a of the photosensitive drum 221, and electrons emitted from the surface electrode 211c or the vicinity of the surface electrode 211c by this electric field move to the surface of the photosensitive drum 221. To do. The distance between the surface electrode 211c and the surface of the photosensitive drum 221 is not particularly limited as long as the electrons emitted from the surface electrode 211c can reach the surface of the photosensitive drum 221.

一方、流入電流計216は、駆動電源214と電子放出素子211の基板211aとの間に挿入されて、電子放出素子211に流入する素子内電流量Ipを測定する。また、回収電流計217は、各給電端子212a、212bを介して電子放出素子211の表面電極211cに接続され、表面電極211cから大気中に放出されずに回収された回収電流量Icを測定する。尚、図9における素子内電流量Ip及び回収電流量Icの矢印方向は、電流の流れの向きを示しており、電子の流れの向きとは逆になっている。   On the other hand, the inflow ammeter 216 is inserted between the driving power source 214 and the substrate 211 a of the electron emission element 211 and measures the in-element current amount Ip flowing into the electron emission element 211. The recovery ammeter 217 is connected to the surface electrode 211c of the electron-emitting device 211 via the power supply terminals 212a and 212b, and measures the recovery current amount Ic recovered without being emitted from the surface electrode 211c into the atmosphere. . Note that the arrow directions of the in-element current amount Ip and the recovered current amount Ic in FIG. 9 indicate the direction of current flow, and are opposite to the direction of electron flow.

制御部218は、駆動電源214を制御して、電子放出素子211の表面電極211cに印加される駆動電圧Vdを調節するものであり、流入電流計216により測定された素子内電流量Ip及び回収電流計217により測定された回収電流量Icに基づいて放出電流量Ieが予め設定された目標値となるように駆動電圧Vdを調節する。   The control unit 218 controls the drive power supply 214 to adjust the drive voltage Vd applied to the surface electrode 211c of the electron-emitting device 211. The in-device current amount Ip measured by the inflow ammeter 216 and the recovery Based on the recovered current amount Ic measured by the ammeter 217, the drive voltage Vd is adjusted so that the emission current amount Ie becomes a preset target value.

このように従来は、電子放出素子211から放出される放出電流量Ieを監視し、駆動電圧Vdをリアルタイムで制御することによって、感光体ドラム221表面の帯電量並びに帯電電位を制御していた。   As described above, conventionally, the charge amount and the charge potential on the surface of the photosensitive drum 221 are controlled by monitoring the emission current amount Ie emitted from the electron-emitting device 211 and controlling the drive voltage Vd in real time.

特開2001−357961号公報JP 2001-357916 A 特開2006−323366号公報JP 2006-323366 A 特開2010−2867号公報JP 2010-2867 A

しかしながら、通常、電子放出素子211の電子放出効率ηは0.01%以下と非常に小さい。この電子放出効率ηとは電子放出素子を流れる素子内電流量Ipの内、大気中に放出される放出電流量Ieの割合のことであり、次式(1)で表される。また、放出電流量Ieは次式(2)で表される。   However, the electron emission efficiency η of the electron-emitting device 211 is usually very small as 0.01% or less. The electron emission efficiency η is the ratio of the emission current amount Ie emitted into the atmosphere in the device current amount Ip flowing through the electron emission device, and is expressed by the following equation (1). Further, the emission current amount Ie is expressed by the following equation (2).

η=Ie/Ip=(Ip−Ic)/Ip …(1)
Ie=(Ip−Ic) …(2)
ここで、η=0.0001(0.01%)以下であるから、上記式(1)に基づきIp≒Icと考えることができる。このため、上記従来のように、素子内電流量Ip及び回収電流量Icを測定し、上記式(2)に基づいて放出電流量Ieを求めようとしても、SN比が小さすぎて正確な放出電流量Ieを求めることが困難であった。その結果、感光体ドラム221表面の帯電量並びに帯電電位を正確に制御することができないといった課題があった。
η = Ie / Ip = (Ip−Ic) / Ip (1)
Ie = (Ip−Ic) (2)
Here, since η = 0.0001 (0.01%) or less, it can be considered that Ip≈Ic based on the above equation (1). For this reason, even if the in-device current amount Ip and the recovered current amount Ic are measured and the emission current amount Ie is obtained based on the above equation (2) as in the conventional case, the SN ratio is too small and accurate emission is performed. It was difficult to obtain the current amount Ie. As a result, there has been a problem that the amount of charge on the surface of the photosensitive drum 221 and the charged potential cannot be accurately controlled.

また、電子放出装置201の耐用限度内であっても、電子放出素子211の表面電極211cが経時変化して劣化してくると、放出電流量Ieが減少してより少なくなるため、感光体ドラム221表面の帯電量並びに帯電電位の制御が益々困難になって、帯電量並びに帯電電位を所定値に維持することができなくなるといった課題があった。これを回避するために、電子放出装置201の使用初期から必要以上に高い駆動電圧を表面電極211c印加することが考えられるが、この場合は、表面電極211cの劣化が加速され、電子放出素子211の寿命が短くなるといった課題があった。   Even within the service life limit of the electron-emitting device 201, if the surface electrode 211c of the electron-emitting device 211 deteriorates with the passage of time, the emission current amount Ie decreases and becomes smaller. There has been a problem that it becomes more difficult to control the charge amount and the charge potential on the surface of 221 and the charge amount and the charge potential cannot be maintained at predetermined values. In order to avoid this, it is conceivable that a driving voltage higher than necessary is applied to the surface electrode 211c from the beginning of use of the electron-emitting device 201. In this case, the deterioration of the surface electrode 211c is accelerated, and the electron-emitting device 211 is accelerated. There has been a problem that the life of the product becomes shorter.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、感光体ドラム等の電子放出対象物の帯電量並びに帯電電位を安定制御し、装置の長寿命化を実現することが可能な電子放出装置、その電子放出装置を備えた帯電装置、その帯電装置を備えた画像形成装置、及びその電子放出装置の制御方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electron emission device capable of stably controlling the charge amount and charge potential of an electron emission object such as a photosensitive drum and extending the life of the device, and its electron emission It is an object of the present invention to provide a charging device including the apparatus, an image forming apparatus including the charging device, and a method for controlling the electron emission device.

上記課題を解決するために、本発明の電子放出装置は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加して、前記電子放出素子から電子を放出させる駆動電源とを備えた電子放出装置であって、前記電子放出素子を流れる素子内電流を検出する素子内電流検出部と、前記電子放出素子が置かれた環境の温度又は湿度を検出する環境検出部と、前記素子内電流検出部により検出された素子内電流及び前記環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御する制御部とを備えている。   In order to solve the above problems, an electron-emitting device according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, and an electron-emitting device having an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode; An electron emission apparatus comprising: a drive power source that applies a drive voltage between the first electrode and the second electrode to emit electrons from the electron emission element; and the inside of the element that flows through the electron emission element An in-element current detection unit that detects current, an environment detection unit that detects temperature or humidity of an environment in which the electron-emitting device is placed, an in-element current detected by the in-element current detection unit, and the environment detection unit And a control unit that controls the drive voltage of the drive power source based on the temperature or humidity detected by.

このような本発明の電子放出装置では、素子内電流検出部により検出された素子内電流及び環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき駆動電源の駆動電圧を制御している。ここで、素子内電流検出部による素子内電流の検出誤差及び環境検出部による温度又は湿度の検出誤差を小さく抑えることは容易である。このため、素子内電流及び温度又は湿度に基づく駆動電圧の制御により電子放出素子の電子放出量を高精度で制御することができる。   In such an electron emission device of the present invention, the drive voltage of the drive power source is controlled based on the in-element current detected by the in-element current detector and the temperature or humidity detected by the environment detector. Here, it is easy to suppress the detection error of the in-element current by the in-element current detection unit and the detection error of the temperature or humidity by the environment detection unit. For this reason, the electron emission amount of the electron-emitting device can be controlled with high accuracy by controlling the drive voltage based on the current in the device and the temperature or humidity.

また、本発明の電子放出装置においては、前記制御部は、前記素子内電流検出部により検出された素子内電流及び前記環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき前記電子放出素子から放出される電子放出量又は放出電流量の推定値を求め、前記推定値が前記電子放出量又は前記放出電流量の予め設定された目標値となるように前記駆動電源の駆動電圧を制御している。   Further, in the electron emission device of the present invention, the control unit is emitted from the electron emission device based on the element current detected by the element current detection unit and the temperature or humidity detected by the environment detection unit. An estimated value of the electron emission amount or emission current amount is obtained, and the drive voltage of the drive power source is controlled so that the estimated value becomes a preset target value of the electron emission amount or emission current amount.

電子放出量又は放出電流量の推定値は、検出誤差が小さな素子内電流及び同じく検出誤差が小さな温度又は湿度に基づき求められることから、放出電流量の近似値としての精度が高い。従って、推定値が放出電流量の目標値となるように駆動電源の駆動電圧を制御することにより、実際の放出電流量をリアルタイムで高精度に制御することができる。   Since the estimated value of the electron emission amount or the emission current amount is obtained based on the in-element current with a small detection error and the temperature or humidity with the same detection error, the accuracy as an approximate value of the emission current amount is high. Therefore, by controlling the drive voltage of the drive power supply so that the estimated value becomes the target value of the emission current amount, the actual emission current amount can be controlled with high accuracy in real time.

更に、本発明の電子放出装置においては、前記制御部は、前記電子放出装置の耐用限度内において前記目標値を一定値に継続的に維持している。   Furthermore, in the electron emission device of the present invention, the control unit continuously maintains the target value at a constant value within the service life limit of the electron emission device.

これにより、電子放出装置の耐用限度内において電子放電素子からは常に一定量の放電電子が放出されることになり、電子放出に伴う電子放電素子の表面電極の劣化を最低限に抑えることができ、電子放出素子の長寿命化を実現することができる。   As a result, a certain amount of discharge electrons are always emitted from the electron discharge element within the limit of the lifetime of the electron emission device, and deterioration of the surface electrode of the electron discharge element due to electron emission can be minimized. In addition, the lifetime of the electron-emitting device can be increased.

次に、本発明の電子放出装置は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加して、前記電子放出素子から電子を放出させる駆動電源と、前記第2電極と該第2電極に対峙する電子放出対象物との間に電界発生電圧を印加して、前記電子を前記第2電極から前記電子放出対象物へと移動させる電界を生成する電界発生用電源とを備えた電子放出装置であって、前記電界発生用電源から前記第2電極へと流れる電流を検出する電界電流検出部と、前記電界電流検出部により検出された電流に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御する制御部とを備えている。   Next, an electron-emitting device according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, an electron-emitting device having an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, the first electrode, An electric field is generated between a driving power source that applies a driving voltage to the second electrode to emit electrons from the electron-emitting device, and the second electrode and an electron emission target facing the second electrode. An electron emission device comprising: an electric field generation power source that generates an electric field that applies a voltage to move the electrons from the second electrode to the electron emission target; An electric field current detection unit that detects a current flowing to the two electrodes, and a control unit that controls the drive voltage of the drive power source based on the current detected by the electric field current detection unit.

このような本発明の電子放出装置では、電界電流検出部により検出された電界発生用電源から第2電極へと流れる電流に基づき駆動電源の駆動電圧を制御している。ここで、電界電流検出部による電流の検出誤差を小さく抑えることは容易である。このため、その検出された電流に基づく駆動電圧の制御により電子放出素子の電子放出量を高精度で制御することができる。   In such an electron emission device of the present invention, the drive voltage of the drive power supply is controlled based on the current flowing from the electric field generating power supply detected by the electric field current detection unit to the second electrode. Here, it is easy to suppress a current detection error by the electric field current detector. For this reason, the electron emission amount of the electron-emitting device can be controlled with high accuracy by controlling the driving voltage based on the detected current.

また、本発明の電子放出装置においては、前記制御部は、前記電界電流検出部により検出された電流を前記電子放出素子から放出される電子放出量又は放出電流量の推定値として設定し、前記推定値が前記電子放出量又は前記放出電流量の予め設定された目標値となるように前記駆動電源の駆動電圧を制御している。   Further, in the electron emission device of the present invention, the control unit sets the current detected by the electric field current detection unit as an estimated amount of electron emission amount or emission current amount emitted from the electron emission element, and The drive voltage of the drive power supply is controlled so that the estimated value becomes a preset target value of the electron emission amount or the emission current amount.

電子放出量又は放出電流量の推定値は、電界発生用電源から第2電極へと流れる検出誤差が小さな電流に基づき求められることから、放出電流量の近似値としての精度が高い。従って、推定値が放出電流量の目標値となるように駆動電源の駆動電圧を制御することにより、実際の放出電流量をリアルタイムで高精度に制御することができる。   Since the estimated value of the electron emission amount or the emission current amount is obtained based on a current having a small detection error flowing from the electric field generating power source to the second electrode, the accuracy as an approximate value of the emission current amount is high. Therefore, by controlling the drive voltage of the drive power supply so that the estimated value becomes the target value of the emission current amount, the actual emission current amount can be controlled with high accuracy in real time.

更に、本発明の電子放出装置においては、前記制御部は、前記電子放出装置の耐用限度内において前記目標値を一定値に継続的に維持している。   Furthermore, in the electron emission device of the present invention, the control unit continuously maintains the target value at a constant value within the service life limit of the electron emission device.

これにより、電子放出装置の耐用限度内において電子放電素子からは常に一定量の放電電子が放出されることになり、電子放出に伴う電子放電素子の表面電極の劣化を最低限に抑えることができ、電子放出素子の長寿命化を実現することができる。   As a result, a certain amount of discharge electrons are always emitted from the electron discharge element within the limit of the lifetime of the electron emission device, and deterioration of the surface electrode of the electron discharge element due to electron emission can be minimized. In addition, the lifetime of the electron-emitting device can be increased.

次に、本発明の帯電装置は、上記本発明の電子放出装置を備えている。   Next, a charging device of the present invention includes the electron emission device of the present invention.

また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の帯電装置を備えている。   The image forming apparatus of the present invention includes the charging device of the present invention.

このような帯電装置及び画像形成装置においても、上記本発明の電子放出装置と同様の作用効果を奏する。   Such a charging device and an image forming apparatus also have the same effects as the electron emission device of the present invention.

次に、本発明の電子放出装置の制御方法は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子から電子を放出させるために、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加する電子放出装置の制御方法であって、前記電子放出素子を流れる素子内電流を検出し、前記電子放出素子が置かれた環境の温度又は湿度を検出し、前記検出された素子内電流及び前記検出された温度又は湿度に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御している。   Next, a method for controlling an electron-emitting device according to the present invention emits electrons from an electron-emitting device having a first electrode, a second electrode, and an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode. In order to achieve this, there is provided a control method for an electron emission device that applies a drive voltage between the first electrode and the second electrode, wherein an in-element current flowing through the electron emission element is detected, and the electron emission element is The temperature or humidity of the placed environment is detected, and the drive voltage of the drive power supply is controlled based on the detected current in the element and the detected temperature or humidity.

また、本発明の電子放出装置の制御方法は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子から電子を放出させるために、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加し、前記電子を前記第2電極から該第2電極に対峙する電子放出対象物へと移動させる電界を生成するために、前記第2電極と前記電子放出対象物との間に電界発生電圧を印加する電子放出装置の制御方法であって、前記電界発生用電源から前記第2電極へと流れる電流を検出し、前記検出された電流に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御している。   In addition, according to the method for controlling an electron-emitting device of the present invention, electrons are emitted from an electron-emitting device having a first electrode, a second electrode, and an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode. For this purpose, a driving voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate an electric field that moves the electrons from the second electrode to an electron emission target facing the second electrode. And a method of controlling an electron emission device for applying an electric field generation voltage between the second electrode and the electron emission target, wherein a current flowing from the electric field generation power source to the second electrode is detected, The drive voltage of the drive power supply is controlled based on the detected current.

このような電子放電装置の制御方法においても、上記本発明の電子放出装置と同様の作用効果を奏する。   Also in such a control method of an electron discharge device, the same effects as the electron emission device of the present invention are obtained.

本発明では、素子内電流検出部により検出された素子内電流及び環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき駆動電源の駆動電圧を制御している。ここで、素子内電流検出部による素子内電流の検出誤差及び環境検出部による温度又は湿度の検出誤差を小さく抑えることは容易である。このため、素子内電流及び温度又は湿度に基づく駆動電圧の制御により電子放出素子の電子放出量を高精度で制御することができる。   In the present invention, the drive voltage of the drive power supply is controlled based on the in-element current detected by the in-element current detection unit and the temperature or humidity detected by the environment detection unit. Here, it is easy to suppress the detection error of the in-element current by the in-element current detection unit and the detection error of the temperature or humidity by the environment detection unit. For this reason, the electron emission amount of the electron-emitting device can be controlled with high accuracy by controlling the drive voltage based on the current in the device and the temperature or humidity.

また、電界電流検出部により検出された電界発生用電源から第2電極へと流れる電流に基づき駆動電源の駆動電圧を制御している。ここで、電界電流検出部による電流の検出誤差を小さく抑えることは容易である。このため、その検出された電流に基づく駆動電圧の制御により電子放出素子の電子放出量を高精度で制御することができる。   Further, the drive voltage of the drive power supply is controlled based on the current flowing from the electric field generating power supply detected by the electric field current detection unit to the second electrode. Here, it is easy to suppress a current detection error by the electric field current detector. For this reason, the electron emission amount of the electron-emitting device can be controlled with high accuracy by controlling the driving voltage based on the detected current.

本発明の電子放電装置の実施形態を適用した画像形成システムの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the image forming system to which embodiment of the electronic discharge apparatus of this invention is applied. 第1実施形態の帯電ユニット及び感光体ドラムを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a charging unit and a photosensitive drum according to the first embodiment. (a)は図2の帯電ユニットを電子放出面から見て示す平面図であり、(b)は図2の帯電ユニットを示す断面図である。FIG. 3A is a plan view showing the charging unit of FIG. 2 as viewed from the electron emission surface, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing the charging unit of FIG. 図2の帯電ユニットで用いられるデータテーブルを概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the data table used with the charging unit of FIG. 図2の帯電ユニットに係る実験例1により求められた電子放出素子の駆動電圧に対する電子放出効率の特性を示すグラフである。3 is a graph showing the characteristics of the electron emission efficiency with respect to the drive voltage of the electron-emitting device obtained by Experimental Example 1 relating to the charging unit of FIG. 2. 第2実施形態の帯電ユニット及び感光体ドラムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the charging unit and photoreceptor drum of 2nd Embodiment. 図6の帯電ユニットに係る実験例2により求められたドラム電流量と電界発生電流量との関係を示す図表である。7 is a chart showing a relationship between a drum current amount and an electric field generated current amount obtained by Experimental Example 2 relating to the charging unit of FIG. 6. 第3実施形態の帯電ユニット及び感光体ドラムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the charging unit and photoreceptor drum of 3rd Embodiment. 従来の帯電ユニット及び感光体ドラムを模式的に示す図である。It is a figure which shows the conventional charging unit and a photoreceptor drum typically.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の電子放電装置の実施形態を適用した画像形成システム1の内部構成を示す断面図である。この画像形成システム1は、画像形成装置2を中心にして、スキャナ3、自動原稿搬送装置4、後処理装置5、用紙供給装置6、中継搬送ユニット8、及び両面搬送装置10等の周辺機器を組み合わせてなり、そのシステムとしての機能が拡張されている。このうち、画像形成装置2及び後処理装置5は、用紙供給装置6の上に並べて載置されている。また、スキャナ3及び自動原稿搬送装置4は、システムラック7の上に重ねて設けられて、画像形成装置2及び後処理装置5の上方に配置されている。また、用紙供給装置6の下面には移動コロ55及び固定部54が設けられている。固定部54を回転させて上昇させ、この固定部54を床面から離間させて、移動コロ55を床面に接触させ、この状態で用紙供給装置6を移動させて、用紙供給装置6、画像形成装置2、及び後処理装置5をシステムラック7の内側に配置し、固定部54を回転させて下降させ、この固定部54を床面に接触させて、移動コロ55を床面から離間させ、用紙供給装置6を固定している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal configuration of an image forming system 1 to which an embodiment of an electronic discharge device of the present invention is applied. The image forming system 1 includes peripheral devices such as a scanner 3, an automatic document conveying device 4, a post-processing device 5, a paper feeding device 6, a relay conveying unit 8, and a double-sided conveying device 10 with an image forming apparatus 2 as a center. Combined, the system functions are expanded. Among these, the image forming apparatus 2 and the post-processing apparatus 5 are placed side by side on the paper supply apparatus 6. Further, the scanner 3 and the automatic document feeder 4 are provided on the system rack 7 so as to be disposed above the image forming apparatus 2 and the post-processing apparatus 5. Further, a moving roller 55 and a fixed portion 54 are provided on the lower surface of the paper supply device 6. The fixing unit 54 is rotated and raised, the fixing unit 54 is separated from the floor surface, the moving roller 55 is brought into contact with the floor surface, and the sheet supply device 6 is moved in this state, and the sheet supply device 6 and the image are moved. The forming apparatus 2 and the post-processing apparatus 5 are disposed inside the system rack 7, the fixing portion 54 is rotated and lowered, the fixing portion 54 is brought into contact with the floor surface, and the moving roller 55 is separated from the floor surface. The paper supply device 6 is fixed.

画像形成装置2は、スキャナ3にて読み込まれた画像の記録出力はもとより、パーソナルコンピュータなどの外部機器からネットワーク等を通じて受信入力した画像の記録出力も行う。   The image forming apparatus 2 not only records and outputs an image read by the scanner 3 but also records and outputs an image received and input from an external device such as a personal computer through a network or the like.

画像形成装置2の略中央左側には、電子写真プロセス部11が配置されている。この電子写真プロセス部11では、感光体ドラム15の周囲に、感光体ドラム15表面を均一に帯電させる帯電ユニット21、均一に帯電された感光体ドラム15表面に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット22、光走査ユニット22により書き込まれた静電潜像をトナーにより現像する現像ユニット12、感光体ドラム15表面に形成されたトナー像を記録用紙に転写する転写ユニット13、転写後の感光体ドラム15表面に残留した現像剤を除去して感光体ドラム15表面に新たなトナー像を記録することを可能にするクリーニングユニット14、及び感光体ドラム15表面の電荷を除去する除電ランプユニット(不図示)などを配置している。   An electrophotographic process unit 11 is disposed substantially on the left side of the center of the image forming apparatus 2. In the electrophotographic process unit 11, a charging unit 21 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 15 around the photosensitive drum 15, and a light image is scanned on the surface of the uniformly charged photosensitive drum 15 to electrostatic latent image. An optical scanning unit 22 for writing an image, a developing unit 12 for developing the electrostatic latent image written by the optical scanning unit 22 with toner, a transfer unit 13 for transferring a toner image formed on the surface of the photosensitive drum 15 to a recording sheet, The developer remaining on the surface of the photosensitive drum 15 after the transfer is removed to remove a charge on the surface of the photosensitive drum 15 and the cleaning unit 14 that makes it possible to record a new toner image on the surface of the photosensitive drum 15. A static elimination lamp unit (not shown) is arranged.

また、画像形成装置2本体の下部には、記録用紙を収容して供給する用紙供給部16が配置されている。この用紙供給部16は、記録用紙を収容する用紙収容トレイ16aと、用紙収容トレイ16aに収容された記録用紙を1枚ずつ分離給紙する分離供給部16bとで構成されている。この分離供給部16bにて1枚ずつ分離給紙された記録用紙は、感光体ドラム15と転写ユニット13との間のニップ域へと搬送されて、感光体ドラム15表面に形成されたトナー像を転写される。   In addition, a paper supply unit 16 that houses and supplies recording paper is disposed in the lower part of the main body of the image forming apparatus 2. The paper supply unit 16 includes a paper storage tray 16a that stores recording paper and a separation supply unit 16b that separates and feeds the recording paper stored in the paper storage tray 16a one by one. The recording sheets separated and fed one by one by the separation supply unit 16b are conveyed to the nip area between the photosensitive drum 15 and the transfer unit 13, and the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 15 is conveyed. Is transcribed.

更に、用紙供給装置6は、オプションで付設されたものであって、3つの用紙供給部56、57、58を有している。用紙供給部56、57、58では、用紙収容トレイ56a、57a、58aに収容されている記録用紙を、各々に備えられた分離給送部56b、57b、58bによってそれぞれ1枚ずつに分離して、用紙排出口53及び画像形成装置2本体の下部に形成された用紙受口27を通じて画像形成装置2へと供給する。画像形成装置2では、用紙受口27を通じて供給された記録用紙を感光体ドラム15と転写ユニット13との間のニップ域へと搬送して、この記録用紙に感光体ドラム15表面に形成されたトナー像を転写する。   Further, the paper supply device 6 is optionally attached and has three paper supply units 56, 57, and 58. In the paper supply units 56, 57, and 58, the recording papers stored in the paper storage trays 56a, 57a, and 58a are separated one by one by the separation feeding units 56b, 57b, and 58b provided respectively. Then, the sheet is supplied to the image forming apparatus 2 through the sheet discharge opening 53 and the sheet receiving opening 27 formed in the lower part of the main body of the image forming apparatus 2. In the image forming apparatus 2, the recording sheet supplied through the sheet receiving port 27 is conveyed to the nip area between the photosensitive drum 15 and the transfer unit 13, and the recording sheet is formed on the surface of the photosensitive drum 15. Transfer the toner image.

ここで、画像形成装置2の稼働時には、所望とするサイズの記録用紙を収容した用紙供給部16及び各用紙供給部56、57、58のいずれかを選択的に動作させて、記録用紙を感光体ドラム15と転写ユニット13との間のニップ域へと搬送供給し、この記録用紙にトナー像を転写することができる。   Here, when the image forming apparatus 2 is in operation, the recording paper is exposed to light by selectively operating either the paper supply unit 16 containing the recording paper of a desired size and each of the paper supply units 56, 57, and 58. The toner image can be transferred to the recording paper by being conveyed and supplied to the nip area between the body drum 15 and the transfer unit 13.

電子写真プロセス部11の上方には定着装置23が配置されている。定着装置23は、トナー像が転写された記録用紙を受け入れて、記録用紙上に転写されたトナー像を加熱定着して、記録用紙を排出する。この記録用紙は、排紙ローラ28を通じて画像形成装置2本体の上側の中継搬送ユニット8へと搬送される。従って、画像形成装置2の用紙搬送パスは、下から上に向かって略縦型に構成されている。   A fixing device 23 is disposed above the electrophotographic process unit 11. The fixing device 23 receives the recording sheet on which the toner image is transferred, heat-fixes the toner image transferred onto the recording sheet, and discharges the recording sheet. This recording sheet is conveyed to the relay conveyance unit 8 on the upper side of the main body of the image forming apparatus 2 through the sheet discharge roller 28. Accordingly, the sheet conveyance path of the image forming apparatus 2 is configured in a substantially vertical shape from the bottom to the top.

中継搬送ユニット8は、画像形成装置2の排紙ローラ28から搬出された記録用紙を後処理装置5へと中継搬送したり排出トレイ9に排出したりする。後処理装置5への記録用紙の中継搬送と排出トレイ9への記録用紙の排出との切替えは、記録用紙の搬送路の分岐部に配置されたゲート46により行われる。   The relay conveyance unit 8 relays and conveys the recording paper conveyed from the paper discharge roller 28 of the image forming apparatus 2 to the post-processing apparatus 5 or discharges it to the discharge tray 9. Switching between the relay conveyance of the recording paper to the post-processing device 5 and the discharge of the recording paper to the discharge tray 9 is performed by a gate 46 arranged at a branch portion of the conveyance path of the recording paper.

後処理装置5では、記録用紙が画像形成装置2から中継搬送ユニット8を通じて搬送されて来ると、この記録用紙を搬入ローラ41を通じて導入し、この記録用紙に対して後処理を施す。後処理としては、ステープル処理、パンチング処理、ソート処理等あるが、この後処理装置5では、ステープル処理を行っており、ステープル処理を施した記録用紙を下段の排紙トレイ45に排出し、またステープル処理を施さなかった記録用紙を上段の排紙トレイ44に排出する。各排紙トレイ44、45に対する記録用紙の排出の切替えは、切替えゲート43により行われる。   In the post-processing device 5, when the recording paper is conveyed from the image forming apparatus 2 through the relay conveyance unit 8, the recording paper is introduced through the carry-in roller 41 and post-processing is performed on the recording paper. Post-processing includes stapling, punching, sorting, and the like. The post-processing device 5 performs stapling, and discharges recording paper subjected to stapling to a lower discharge tray 45. The recording paper that has not been subjected to the stapling process is discharged to the upper discharge tray 44. Switching of recording paper discharge to each of the paper discharge trays 44 and 45 is performed by a switching gate 43.

また、両面搬送装置10は、記録用紙の両面にトナー像を記録するときに記録用紙の表裏を反転させる。記録用紙の両面にトナー像を記録する場合は、記録用紙の表面にトナー像が記録されて、この記録用紙が排紙ローラ28へと搬送されて来ると、排紙ローラ28による記録用紙の搬送途中で該排紙ローラ28が一旦停止されて、排紙ローラ28が逆回転され、記録用紙がゲート47の切替えにより両面搬送装置10へと導かれ、記録用紙が両面搬送装置10を通じて電子写真プロセス部11へと再度導かれて、記録用紙の表裏が反転され、電子写真プロセス部11により記録用紙の裏面にトナー像が記録され、記録用紙が排紙ローラ28を通じて中継搬送ユニット8へと搬送される。   Further, the double-sided conveyance device 10 reverses the front and back of the recording paper when recording toner images on both sides of the recording paper. When recording toner images on both sides of the recording paper, the toner image is recorded on the surface of the recording paper, and when the recording paper is conveyed to the paper discharge roller 28, the recording paper is conveyed by the paper discharge roller 28. In the middle, the paper discharge roller 28 is temporarily stopped, the paper discharge roller 28 is reversely rotated, the recording paper is guided to the double-sided conveying device 10 by switching the gate 47, and the recording paper is passed through the double-sided conveying device 10 to the electrophotographic process. The recording paper is guided again to the unit 11, the front and back sides of the recording paper are reversed, the toner image is recorded on the back surface of the recording paper by the electrophotographic process unit 11, and the recording paper is conveyed to the relay conveyance unit 8 through the paper discharge roller 28. The

一方、スキャナ3は、自動原稿搬送装置4により原稿載置台30上で搬送される原稿の画像を読み取る自動読み取りモードと、ユーザのマニュアル操作により原稿載置台30上に載置された原稿の画像を読み取る手動読み取りモードとのいずれかで動作する。このスキャナ3では、第1走査ユニット31及び第2走査ユニット32を相互に所定の速度関係で移動させるかあるいはそれぞれの規定位置に位置決めし、第1走査ユニット31の光源により原稿載置台30上の原稿を露光して、第1走査ユニット31及び第2走査ユニット32の各ミラーにより原稿からの反射光を結像レンズ33を通じて光電変換素子34へと導き、光電変換素子34により原稿の画像を読取って、原稿の画像を示す画像データを出力する。   On the other hand, the scanner 3 reads an image of a document that is conveyed on the document placement table 30 by the automatic document conveyance device 4 and an image of the document placed on the document placement table 30 by a user's manual operation. Operates in either manual reading mode or reading. In the scanner 3, the first scanning unit 31 and the second scanning unit 32 are moved with respect to each other at a predetermined speed, or are positioned at their respective specified positions, and the light source of the first scanning unit 31 is used on the document table 30. The original is exposed, the reflected light from the original is guided to the photoelectric conversion element 34 through the imaging lens 33 by the mirrors of the first scanning unit 31 and the second scanning unit 32, and the image of the original is read by the photoelectric conversion element 34. Then, image data indicating the image of the document is output.

自動原稿搬送装置4では、自動読み取りモードのときに、原稿を原稿セットトレイ40から引き出して原稿載置台30上へと搬送し、更に原稿を原稿載置台30から原稿排出トレイ42へと搬送して排出する。また、手動読み取りモードのときには原稿を原稿載置台30上に載置する必要があるため、自動原稿搬送装置4を該装置4の後側を支点にして往復回転可能に支持し、該装置4の手前側を開放することができるようにしている。   In the automatic document feeder 4, in the automatic reading mode, the document is pulled out from the document set tray 40 and conveyed onto the document table 30, and further, the document is conveyed from the document table 30 to the document discharge tray 42. Discharge. Further, since it is necessary to place the document on the document placing table 30 in the manual reading mode, the automatic document feeder 4 is supported so as to be reciprocally rotatable with the rear side of the device 4 as a fulcrum. The front side can be opened.

また、光走査ユニット22の上下の空間には、装置制御部24、画像制御部25、及びこれらに電力を供給する電源ユニット26などが配置されている。装置制御部24は、電子写真プロセス部11をコントロールするプロセスコントロールユニット(PCU)基板と、パーソナルコンピュータなどの外部機器からの画像データを受信入力するインターフェイス基板とを有している。また、画像制御部25は、スキャナ3から出力された画像データあるいはインターフェイス基板に受信入力された画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査ユニット22を制御して、画像データに対応する静電潜像を感光体ドラム15表面に形成するイメージコントロールユニット(ICU)基板を有している。   In the space above and below the optical scanning unit 22, an apparatus control unit 24, an image control unit 25, a power supply unit 26 that supplies power to these units, and the like are arranged. The apparatus control unit 24 includes a process control unit (PCU) substrate that controls the electrophotographic process unit 11 and an interface substrate that receives and inputs image data from an external device such as a personal computer. In addition, the image control unit 25 performs predetermined image processing on the image data output from the scanner 3 or the image data received and input to the interface board, and controls the optical scanning unit 22 to correspond to the image data. An image control unit (ICU) substrate for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 15 is provided.

ところで、画像形成装置2の電子写真プロセス部11における帯電ユニット21は、本発明の電子放電装置の実施形態を適用したものである。この実施形態の電子放電装置では、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を用いているため、オゾンやNOx等の放電生成物の発生を抑えることができ、また感光体ドラム15表面の帯電電位を安定制御し、電子放電装置の長寿命化を実現することが可能である。
<第1実施形態>
次に、本発明の電子放電装置の第1実施形態である帯電ユニット21について、図2及び図3(a)、(b)を参照して詳細に説明する。
By the way, the charging unit 21 in the electrophotographic process unit 11 of the image forming apparatus 2 is an application of the embodiment of the electrodischarge apparatus of the present invention. In the electron discharge device of this embodiment, since an electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage is used, the generation of discharge products such as ozone and NOx can be suppressed, and the surface of the photosensitive drum 15 It is possible to stably control the charging potential of the electronic discharge device and to extend the life of the electronic discharge device.
<First Embodiment>
Next, the charging unit 21, which is the first embodiment of the electronic discharge device of the present invention, will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B.

図2は、第1実施形態の帯電ユニット21及び感光体ドラム15を模式的に示す図である。また、図3(a)は、帯電ユニット21を電子放出面から見て示す平面図であり、図3(b)は、帯電ユニット21を示す断面図である。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the charging unit 21 and the photosensitive drum 15 according to the first embodiment. FIG. 3A is a plan view showing the charging unit 21 as viewed from the electron emission surface, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing the charging unit 21.

図2及び図3(a)、(b)に示す帯電ユニット21は、電子放出素子111、各給電端子112、113、台座114、駆動電源115、電界発生用電源116、流入電流計117、環境検出部118、及び制御部119を備えている。   2 and 3A and 3B, the charging unit 21 includes an electron-emitting device 111, power supply terminals 112 and 113, a pedestal 114, a driving power source 115, an electric field generating power source 116, an inflow ammeter 117, and an environment. A detection unit 118 and a control unit 119 are provided.

ここでは、帯電ユニット21の電子放出素子111が感光体ドラム15表面から所定の間隔をおいて配置され、感光体ドラム15が回転駆動されつつ、電子放出素子111から放出された電子により感光体ドラム15表面が均一に帯電される。感光体ドラム15は、金属製の円筒15aの外周に感光体層等を積層したものであり、金属製の円筒15aが接地され、感光体ドラム15表面に電荷が蓄積される。   Here, the electron emission element 111 of the charging unit 21 is arranged at a predetermined interval from the surface of the photosensitive drum 15, and the photosensitive drum is driven by the electrons emitted from the electron emission element 111 while the photosensitive drum 15 is rotationally driven. 15 surfaces are uniformly charged. The photoconductor drum 15 is formed by laminating a photoconductor layer or the like on the outer periphery of a metal cylinder 15a. The metal cylinder 15a is grounded, and electric charges are accumulated on the surface of the photoconductor drum 15.

電子放出素子111は、台座114の下面に固定支持された金属製の基板121と、この基板121上に形成された無機絶縁体層122と、この無機絶縁体層122上に形成された表面電極123とからなる3層構造である。   The electron-emitting device 111 includes a metal substrate 121 fixedly supported on the lower surface of the pedestal 114, an inorganic insulator layer 122 formed on the substrate 121, and a surface electrode formed on the inorganic insulator layer 122. 3 layer structure.

基板121は、導電性材料からなる矩形の薄板状のものであり、無機絶縁体層122が基板121上に形成され、更に表面電極123が無機絶縁体層122上に形成されて、基板121と表面電極123との間に無機絶縁体層122が挟み込まれている。また、表面電極123は、電子放出素子111の長手方向に延びた2本のバスライン部123a、123bと、各バスライン部123a、123bを接続する複数の櫛歯電極部123cとからなる。各櫛歯電極部123cは、電子放出素子111の長手方向に対して斜め方向に延びて、互いに間隔を開けて平行に配置されており、各櫛歯電極部123cの間で無機絶縁体層122が露呈している。   The substrate 121 is a rectangular thin plate made of a conductive material, and an inorganic insulator layer 122 is formed on the substrate 121, and a surface electrode 123 is formed on the inorganic insulator layer 122. An inorganic insulator layer 122 is sandwiched between the surface electrode 123. The surface electrode 123 includes two bus line portions 123a and 123b extending in the longitudinal direction of the electron-emitting device 111 and a plurality of comb electrode portions 123c that connect the bus line portions 123a and 123b. Each comb-tooth electrode portion 123c extends obliquely with respect to the longitudinal direction of the electron-emitting device 111, and is arranged parallel to each other with a space between each other, and the inorganic insulator layer 122 is interposed between the comb-tooth electrode portions 123c. Is exposed.

例えば、基板121は、厚さ0.4mmのアルミ板を成形したものである。また、無機絶縁体層122は、主体となる樹脂と、この樹脂中に分散された導電性微粒子とを含む材料からなり、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基板121表面に厚さ約1μmで塗布されて形成される。従って、無機絶縁体層122は、絶縁体乃至半導体としての特性を有する。樹脂としては、シリコーン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を適用することができる。導電性微粒子としては、導体や半導体などの微粒子を用いることが可能であり、導体の微粒子の具体例として金、銀、白金、パラジウム等からなる金属微粒子を挙げることができる。また、無機絶縁体層122として、他の種類の絶縁体層や半導体層等、あるいは複数の材質を組み合わせたもの等を適用してもよく、要するに基板121と表面電極123との間で電子を加速することができれば如何なる種類のものであっても構わない。   For example, the substrate 121 is formed by forming an aluminum plate having a thickness of 0.4 mm. The inorganic insulator layer 122 is made of a material containing a main resin and conductive fine particles dispersed in the resin, and the surface of the substrate 121 is formed by a spin coat method, a doctor blade method, a spray method, a dipping method, or the like. To a thickness of about 1 μm. Therefore, the inorganic insulator layer 122 has characteristics as an insulator or a semiconductor. As the resin, an insulating resin material such as a silicone resin can be used. As the conductive fine particles, fine particles such as conductors and semiconductors can be used. Specific examples of the conductive fine particles include metal fine particles made of gold, silver, platinum, palladium, and the like. In addition, as the inorganic insulator layer 122, another kind of insulator layer, semiconductor layer, or a combination of a plurality of materials may be applied. In short, electrons are transferred between the substrate 121 and the surface electrode 123. Any kind of thing may be used as long as it can be accelerated.

表面電極123については、無機絶縁体層122内への電圧の印加が可能であれば、その材質が特に制限されることはない。ただし、表面電極123としては、無機絶縁体層122内で加速され高エネルギーとなった電子を、なるべくエネルギーの損失無く通過させて放出可能であるものが望ましい。この観点から、表面電極123を、仕事関数が低くて、薄膜を形成することが可能な材料で形成するのが好ましい。このような材料としては、例えば、金、銀、炭素、チタン、ニッケル、アルミニウムなどを挙げることができる。第1実施形態では、スパッタ法により厚さ50nmの金の薄膜を形成して表面電極123としている。また、表面電極123として、他の種類の導体等、あるいは複数の材質を組み合わせたもの等、更には無機絶縁体層122表面全体を覆うものなどを適用してもよく、要するに電子を放出することができれば如何なる種類及び形状のものであっても構わない。   The material of the surface electrode 123 is not particularly limited as long as a voltage can be applied to the inorganic insulator layer 122. However, it is desirable that the surface electrode 123 be capable of emitting electrons that have been accelerated and become high energy in the inorganic insulator layer 122 without loss of energy as much as possible. From this viewpoint, it is preferable to form the surface electrode 123 with a material having a low work function and capable of forming a thin film. Examples of such a material include gold, silver, carbon, titanium, nickel, and aluminum. In the first embodiment, the surface electrode 123 is formed by forming a gold thin film having a thickness of 50 nm by sputtering. Further, as the surface electrode 123, another type of conductor or the like, a combination of a plurality of materials, or the like, further covering the entire surface of the inorganic insulator layer 122 may be applied. In short, electrons are emitted. As long as it is possible, it may be of any kind and shape.

台座114は、絶縁性材料からなり、基板121と同様に平面視すると矩形であって、直方体の形状を有し、その長さが電子放出素子111の全長に相当する。この台座114は、電子放出素子111及び各給電端子112、113を固定支持するためのものであり、その直方体の形状の両側面には、各給電端子112、113をビス止めするための複数のビス孔(図示せず)が形成されている。第1実施形態では、台座114の材料として絶縁性樹脂であるポリアセタール(POM)を用いている。   The pedestal 114 is made of an insulating material and is rectangular when viewed from the top like the substrate 121 and has a rectangular parallelepiped shape. The length of the pedestal 114 corresponds to the entire length of the electron-emitting device 111. The pedestal 114 is for fixing and supporting the electron-emitting device 111 and the power supply terminals 112 and 113, and a plurality of power supply terminals 112 and 113 are screwed to both sides of the rectangular parallelepiped shape. Screw holes (not shown) are formed. In the first embodiment, polyacetal (POM), which is an insulating resin, is used as the material for the pedestal 114.

各給電端子112、113は、薄い金属板からなり、それぞれの側板部112a、113aと、各側板部112a、113aの下端で折り曲げられた複数の接触部112b、113bと有し、側面視すると概ねL字形となっている。第1実施形態では、各給電端子112、113を厚さ0.15mmのステンレス板から形成している。   Each power supply terminal 112, 113 is made of a thin metal plate, and has side plate portions 112a, 113a and a plurality of contact portions 112b, 113b bent at the lower ends of the side plate portions 112a, 113a. It is L-shaped. In the first embodiment, the power supply terminals 112 and 113 are formed from a stainless steel plate having a thickness of 0.15 mm.

各給電端子112、113の側板部112a、113aは、電子放出素子111よりもやや短い長さを有しており、各側板部112a、113aを台座114の両側面に当接させて、複数のビスを各側板部112a、113aの各孔を通じて台座114の両側面の各ビス孔にねじ込んで、各給電端子112、113を固定している。また、各給電端子112、113の接触部112b、113bは、該各給電端子112、113の側板部112a、113aが台座114の両側面に固定されることにより表面電極123の各バスライン部123a、123bに押圧されて接触した状態となる。これにより、各給電端子112、113と表面電極123の各バスライン部123a、123bとが電気的に接続される。同時に、電子放出素子111は、各給電端子112、113のばね力により該電子放出素子111の幅方向両側から台座114に押し付けられて固定支持される。   The side plate portions 112a and 113a of the power supply terminals 112 and 113 have a length slightly shorter than that of the electron-emitting device 111, and the side plate portions 112a and 113a are in contact with both side surfaces of the pedestal 114 so that a plurality of side plate portions 112a and 113a Screws are screwed into the screw holes on both side surfaces of the pedestal 114 through the holes of the side plate portions 112a and 113a to fix the power supply terminals 112 and 113, respectively. Further, the contact portions 112 b and 113 b of the power supply terminals 112 and 113 are connected to the bus line portions 123 a of the surface electrode 123 by fixing the side plate portions 112 a and 113 a of the power supply terminals 112 and 113 to both side surfaces of the base 114. , 123b is pressed and brought into contact. As a result, the power supply terminals 112 and 113 and the bus line portions 123a and 123b of the surface electrode 123 are electrically connected. At the same time, the electron-emitting device 111 is fixedly supported by being pressed against the pedestal 114 from both sides in the width direction of the electron-emitting device 111 by the spring force of the power supply terminals 112 and 113.

次に、電子放出素子111を駆動及び制御するための駆動電源115、電界発生用電源116、流入電流計117、環境検出部118、及び制御部119について説明する。   Next, the drive power supply 115, the electric field generation power supply 116, the inflow ammeter 117, the environment detection unit 118, and the control unit 119 for driving and controlling the electron-emitting device 111 will be described.

図2に示すように駆動電源115は、電子放出素子111の基板121に接続されると共に、各給電端子112、113を介して電子放出素子111の表面電極123に接続され、基板121と表面電極123との間に直流、パルス波形、正弦波形、三角波形等の駆動電圧Vdを印加する。第1実施形態では、直流電圧の駆動電圧Vdを印加している。   As shown in FIG. 2, the drive power supply 115 is connected to the substrate 121 of the electron-emitting device 111 and is connected to the surface electrode 123 of the electron-emitting device 111 via the power supply terminals 112 and 113. A driving voltage Vd such as a direct current, a pulse waveform, a sine waveform, or a triangular waveform is applied between the first and second electrodes. In the first embodiment, a driving voltage Vd of a DC voltage is applied.

電子放出素子111においては、基板121と表面電極123との間に駆動電圧Vdが印加されると、無機絶縁体層122で電子が加速され、加速された電子が表面電極123或いは表面電極123の近傍から放出電子として大気中に放出される。   In the electron emitter 111, when a driving voltage Vd is applied between the substrate 121 and the surface electrode 123, electrons are accelerated in the inorganic insulator layer 122, and the accelerated electrons are applied to the surface electrode 123 or the surface electrode 123. It is emitted into the atmosphere as emitted electrons from the vicinity.

また、電界発生用電源116は、各給電端子112、113を介して表面電極123に接続されており、所定の電界発生電圧Veを表面電極123と接地点との間に印加する。この電界発生電圧Veにより、表面電極123から放出された電子を感光体ドラム15表面に引き寄せる電界が発生する。感光体ドラム15表面と表面電極123との離間距離は、表面電極123から放出された電子を感光体ドラム15表面に到達させることができる距離であれば、特に制限されない。第1実施形態では、離間距離を1mmに設定している。   The electric field generating power source 116 is connected to the surface electrode 123 via the power supply terminals 112 and 113, and applies a predetermined electric field generating voltage Ve between the surface electrode 123 and the grounding point. The electric field generating voltage Ve generates an electric field that attracts electrons emitted from the surface electrode 123 to the surface of the photosensitive drum 15. The separation distance between the surface of the photosensitive drum 15 and the surface electrode 123 is not particularly limited as long as the electrons emitted from the surface electrode 123 can reach the surface of the photosensitive drum 15. In the first embodiment, the separation distance is set to 1 mm.

更に、流入電流計117は、駆動電源115と基板121との間に挿入されて、電子放出素子111に流入する素子内電流量Ipを測定し、この測定した素子内電流量Ipを制御部119に通知する。尚、図2における素子内電流量Ipの矢印方向は、電流の流れの向きを示しており、電子の流れの向きとは逆になっている。   Further, the inflow ammeter 117 is inserted between the drive power supply 115 and the substrate 121, measures the in-element current amount Ip flowing into the electron-emitting device 111, and uses the measured in-element current amount Ip as the control unit 119. Notify 2 indicates the direction of the current flow, and is opposite to the direction of the electron flow.

また、環境検出部118は、台座114の上面に固定され、電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hを測定して、この測定した温度T及び湿度Hを制御部119に通知する。   The environment detection unit 118 is fixed to the upper surface of the pedestal 114, measures the temperature T and humidity H around the electron-emitting device 111, and notifies the control unit 119 of the measured temperature T and humidity H.

そして、制御部119は、流入電流計117により測定された素子内電流量Ip及び環境検出部118により測定された電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hに基づき電子放出素子111から放出される放出電子の量(電子放出量)に対応する放出電流量Ieの推定値MIeを求め、この推定値MIeが放出電流量Ieの予め設定された目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御する。   Then, the control unit 119 emits the electron emission element 111 based on the in-element current amount Ip measured by the inflow ammeter 117 and the temperature T and humidity H around the electron emission element 111 measured by the environment detection unit 118. An estimated value MIe of the emission current amount Ie corresponding to the amount of emitted electrons (electron emission amount) is obtained, and the drive voltage of the drive power supply 115 is set so that the estimated value MIe becomes a preset target value AIe of the emission current amount Ie. Vd is controlled.

ここで、推定値MIeを求めるための具体的な手順は、次の実験例1で詳しく説明するが、概ね次の通りである。まず、前提として、電子放出素子111の電子放出効率ηが電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hに対応して変化することから、温度T及び湿度Hに対応する電子放出効率ηを予め測定して求め、図4に示すようなデータテーブルDtを作成して制御部119に内蔵のメモリ(図示せず)に記憶しておく。このデータテーブルDtには、低温低湿環境LL、常温常湿環境NN、及び高温高湿環境HHに対応する電子放出効率ηの値が格納されている。そして、制御部119は、環境検出部118により測定された電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hが各環境LL、NN、HHのいずれに対応するか又は最も近似するかを判定し、データテーブルDtを参照して、この判定した環境に対応する電子放出効率ηを検索して求め、この検索した電子放出効率η及び流入電流計117により測定された素子内電流量Ipに基づき放出電流量Ie(電子放出量)の推定値MIeを算出して求める。この放出電流量Ieの推定値MIeは、放出電流量Ieが上記式(1)に示した関係にあることから次の式(3)により求めることができる。   Here, a specific procedure for obtaining the estimated value MIe will be described in detail in the following experimental example 1, but is generally as follows. First, as a premise, since the electron emission efficiency η of the electron emission element 111 changes corresponding to the temperature T and humidity H around the electron emission element 111, the electron emission efficiency η corresponding to the temperature T and humidity H is measured in advance. Thus, a data table Dt as shown in FIG. 4 is created and stored in a memory (not shown) built in the control unit 119. The data table Dt stores values of electron emission efficiency η corresponding to the low temperature and low humidity environment LL, the normal temperature and normal humidity environment NN, and the high temperature and high humidity environment HH. Then, the control unit 119 determines whether the temperature T and the humidity H around the electron-emitting device 111 measured by the environment detection unit 118 correspond to each of the environments LL, NN, and HH, or is closest to the data. Referring to the table Dt, the electron emission efficiency η corresponding to the determined environment is retrieved and obtained, and the amount of emission current is calculated based on the retrieved electron emission efficiency η and the in-element current amount Ip measured by the inflow ammeter 117. An estimated value MIe of Ie (electron emission amount) is calculated and obtained. The estimated value MIe of the emission current amount Ie can be obtained from the following equation (3) because the emission current amount Ie is in the relationship shown in the above equation (1).

MIe=η×Ip …(3)
このように電子放出素子111の素子内電流量Ip及び電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hに基づき電子放出素子111の放出電流量Ie(電子放出量)の推定値MIeを求めることができる。この放出電流量Ieの推定値MIeは、測定誤差が小さな素子内電流量Ip、温度T、及び湿度Hに基づき求められることから、放出電流量Ieの近似値としての精度が高い。従って、推定値MIeが放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより、実際の放出電流量Ieをリアルタイムで高精度に制御することができ、感光体ドラム15表面の帯電量並びに帯電電位を適切に制御することが可能となる。
MIe = η × Ip (3)
Thus, the estimated value MIe of the emission current amount Ie (electron emission amount) of the electron emission element 111 can be obtained based on the in-element current amount Ip of the electron emission element 111 and the temperature T and humidity H around the electron emission element 111. . Since the estimated value MIe of the emission current amount Ie is obtained based on the in-element current amount Ip, the temperature T, and the humidity H with a small measurement error, the accuracy as an approximate value of the emission current amount Ie is high. Therefore, by controlling the drive voltage Vd of the drive power supply 115 so that the estimated value MIe becomes the target value AIe of the emission current amount Ie, the actual emission current amount Ie can be controlled in real time with high accuracy. It becomes possible to appropriately control the charge amount and the charge potential on the surface of the body drum 15.

これに対して図9の従来の電子放出装置201では、流入電流計216により測定された素子内電流量Ipと回収電流計217により測定された回収電流量Icとの差を放出電流量Ieとして求めているが、Ip≒Icであるため、正確な放出電流量Ieを求めることができず、感光体ドラム221表面の帯電量並びに帯電電位を正確に制御することができない。
<第1実施形態に係わる実験例1>
次に、実験例1において、流入電流計117により測定された素子内電流量Ipと、環境検出部118により測定された電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hと、電子放出素子111の放出電流量Ieの推定値MIeとの関係を明確する。
On the other hand, in the conventional electron emission device 201 of FIG. 9, the difference between the in-element current amount Ip measured by the inflow ammeter 216 and the recovered current amount Ic measured by the recovered ammeter 217 is taken as the emission current amount Ie. However, since Ip≈Ic, an accurate emission current amount Ie cannot be obtained, and the charge amount and charge potential on the surface of the photosensitive drum 221 cannot be accurately controlled.
<Experimental Example 1 According to First Embodiment>
Next, in Experimental Example 1, the element current amount Ip measured by the inflow ammeter 117, the temperature T and humidity H around the electron emitter 111 measured by the environment detector 118, and the emission of the electron emitter 111 The relationship between the current amount Ie and the estimated value MIe is clarified.

まず、本発明者等は、駆動電圧Vdと電子放出効率ηの関係について、低温低湿環境LL、常温常湿環境NN、及び高温高湿環境HHの3環境下でのエージング試験に基づく検討を行った。3環境の条件は、具体的には下記の通りである。   First, the present inventors have examined the relationship between the drive voltage Vd and the electron emission efficiency η based on an aging test under three environments of a low temperature and low humidity environment LL, a normal temperature and normal humidity environment NN, and a high temperature and high humidity environment HH. It was. Specifically, the three environmental conditions are as follows.

低温低湿環境LL:5℃、15%
常温常湿環境NN:25℃、50%
高温高湿環境HH:30℃、80%
また、第1実施形態における電子放出素子111の目標耐用限度は、電子写真プロセス部11による少なくとも60,000枚(60K枚)の記録用紙の処理が遂行されるまでは感光体ドラム15表面の帯電量並びに帯電電位を繰り返し適確に設定することができるというものである。
Low temperature and low humidity environment LL: 5 ° C, 15%
Normal temperature and humidity environment NN: 25 ° C, 50%
High temperature and high humidity environment HH: 30 ° C, 80%
The target lifetime limit of the electron-emitting device 111 in the first embodiment is that the surface of the photosensitive drum 15 is charged until the electrophotographic process unit 11 processes at least 60,000 (60K) recording sheets. The quantity and the charging potential can be set repeatedly and accurately.

このため、低温低湿環境LL、常温常湿環境NN、及び高温高湿環境HHのいずれにおいても、電子写真プロセス部11による記録用紙の処理枚数が0枚のときの駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの特性、記録用紙の処理枚数が30K枚のときの駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの特性、及び記録用紙の処理枚数が60K枚のときの駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの特性を求めた。   Therefore, in any of the low temperature and low humidity environment LL, the normal temperature and normal humidity environment NN, and the high temperature and high humidity environment HH, the electron emission efficiency η with respect to the driving voltage Vd when the number of recording sheets processed by the electrophotographic process unit 11 is zero. Characteristics, the characteristics of the electron emission efficiency η with respect to the driving voltage Vd when the number of processed recording sheets is 30K, and the characteristics of the electron emission efficiency η with respect to the driving voltage Vd when the number of processed recording sheets is 60K. .

また、電子放出効率ηは、素子内電流量Ip及び回収電流量Ic(図9に示す)を高精度で測定して、上記式(1)に基づき求めることができる。あるいは、感光体ドラム15の周囲に帯電ユニット21だけを設け、他の現像ユニット12や転写ユニット13等を排除した実験用のシステムを構成した上で、電子放出素子111により感光体ドラム15表面を所定の帯電量並びに帯電電位に帯電させ、このときに感光体ドラム15に流れるドラム電流量Ipc(図6に示す)、及び素子内電流量Ipを高精度で測定して、そのドラム電流量Ipcを放出電流量Ieの推定値として扱えば、上記式(1)に基づき電子放出効率ηを求めることができる。   Further, the electron emission efficiency η can be obtained based on the above formula (1) by measuring the in-element current amount Ip and the recovered current amount Ic (shown in FIG. 9) with high accuracy. Alternatively, an experimental system in which only the charging unit 21 is provided around the photosensitive drum 15 and the other developing units 12 and the transfer unit 13 are excluded, and the surface of the photosensitive drum 15 is covered with the electron emitting element 111. A drum current amount Ipc (shown in FIG. 6) and an element current amount Ip flowing through the photosensitive drum 15 at this time are charged with a predetermined charge amount and charging potential, and the drum current amount Ipc is measured with high accuracy. Is treated as an estimated value of the emission current amount Ie, the electron emission efficiency η can be obtained based on the above equation (1).

その結果を、図5のグラフに示す。図5のグラフにおいては、横軸に駆動電圧Vdを示し、縦軸に電子放出効率ηを示している。また、グループGLは、低温低湿環境LLにおいて、記録用紙の処理枚数0枚、30K枚、60K枚別に、駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηを2回ずつ測定したときの測定値群からなる。同様に、グループGNは、常温常湿環境NNにおいて、記録用紙の処理枚数0枚、30K枚、60K枚別に、駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηを2回ずつ測定したときの測定値群からなり、またグループGHは、高温高湿環境HHにおいて、記録用紙の処理枚数0枚、30K枚、60K枚別に、駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηを2回ずつ測定したときの測定値群からなる。   The result is shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the drive voltage Vd, and the vertical axis represents the electron emission efficiency η. Further, the group GL includes a group of measurement values obtained when the electron emission efficiency η with respect to the drive voltage Vd is measured twice for each of the 0, 30K, and 60K recording sheets processed in the low temperature and low humidity environment LL. Similarly, the group GN includes a group of measurement values obtained when the electron emission efficiency η with respect to the drive voltage Vd is measured twice for each of the 0, 30K, and 60K recording sheets processed in the room temperature and humidity environment NN. The group GH consists of a group of measurement values obtained when the electron emission efficiency η with respect to the drive voltage Vd is measured twice for each of the 0, 30K, and 60K recording sheets processed in the high-temperature and high-humidity environment HH.

図5のグラフから明らかなように低温低湿環境LL、常温常湿環境NN、及び高温高湿環境HHのいずれにおいても、駆動電圧Vdと電子放出効率ηとが略比例関係にあり、記録用紙の処理枚数の影響が殆どみられない。また、各環境LL、NN、HHのいずれにおいても、駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの変動幅が特定されている。更に、各環境LL、NN、HHの間では、駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの値に明確な差異がある。このため、各環境LL、NN、HH別に、平均的な電子放出効率ηを設定しておけば、その平均的な電子放出効率ηと素子内電流量Ipとを用いて、放出電流量Ieの推定値MIeを求めることができる。この放出電流量Ieの推定値MIeは、上記式(3)により求められる。   As apparent from the graph of FIG. 5, in any of the low temperature and low humidity environment LL, the normal temperature and normal humidity environment NN, and the high temperature and high humidity environment HH, the drive voltage Vd and the electron emission efficiency η are substantially proportional to each other. The effect of the number of processed sheets is hardly seen. In each of the environments LL, NN, and HH, the fluctuation range of the electron emission efficiency η with respect to the drive voltage Vd is specified. Furthermore, there is a clear difference in the value of the electron emission efficiency η with respect to the drive voltage Vd between the environments LL, NN, and HH. For this reason, if an average electron emission efficiency η is set for each environment LL, NN, and HH, the average electron emission efficiency η and the in-element current amount Ip are used to calculate the emission current amount Ie. The estimated value MIe can be obtained. The estimated value MIe of the emission current amount Ie is obtained by the above equation (3).

この放出電流量Ieの推定値MIeは、測定誤差が小さな素子内電流量Ip、温度T、及び湿度Hに基づき求められることから、放出電流量Ieの近似値としての精度が高く、よって推定値MIeが放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより、実際の放出電流量Ieをリアルタイムに高精度で制御することができる。   Since the estimated value MIe of the emission current amount Ie is obtained based on the in-element current amount Ip, the temperature T, and the humidity H with a small measurement error, the accuracy as an approximate value of the emission current amount Ie is high. By controlling the drive voltage Vd of the drive power supply 115 so that MIe becomes the target value AIe of the emission current amount Ie, the actual emission current amount Ie can be controlled with high accuracy in real time.

また、電子放出素子111の目標耐用限度、つまり電子写真プロセス部11による少なくとも60,000枚(60K枚)の記録用紙の処理が遂行されるまで、常に必要な放出電流量Ieを得るのに必要最低限な駆動電圧Vdを電子放出素子111の表面電極123に印加することが可能となるため、表面電極123の劣化を抑制することができ、電子放出素子111の長寿命化を実現できると同時に、その電子放出素子111の目標耐用限度の間は感光体ドラム15表面を安定的に帯電することが可能となる。   Further, it is necessary to always obtain the necessary emission current amount Ie until the target lifetime of the electron-emitting device 111 is processed, that is, until at least 60,000 (60K) recording sheets are processed by the electrophotographic process unit 11. Since the minimum drive voltage Vd can be applied to the surface electrode 123 of the electron-emitting device 111, deterioration of the surface electrode 123 can be suppressed, and at the same time, the life of the electron-emitting device 111 can be increased. The surface of the photosensitive drum 15 can be stably charged during the target life limit of the electron-emitting device 111.

尚、第1実施形態及び実験例1では、電子放出素子111周辺の温度湿度環境を判定して、この温度湿度環境に対応する電子放出効率ηを求めているが、電子放出素子111周辺の温度及び湿度のいずれか一方を測定して、この測定した温度又は湿度の環境に対応する電子放出効率ηを求めるようにしても構わない。
<第2実施形態>
次に、本発明の電子放電装置の第2実施形態である帯電ユニット21Aについて、図6を参照して詳細に説明する。第2実施形態の帯電ユニット21Aは、第1実施形態の帯電ユニット21の代りに、図1に示す電子写真プロセス部11における感光体ドラム15表面の近傍に設けられ、感光体ドラム15表面を均一に帯電させるものである。
In the first embodiment and Experimental Example 1, the temperature and humidity environment around the electron emitter 111 is determined and the electron emission efficiency η corresponding to this temperature and humidity environment is obtained. Alternatively, either one of humidity and humidity may be measured, and the electron emission efficiency η corresponding to the measured temperature or humidity environment may be obtained.
Second Embodiment
Next, a charging unit 21A, which is a second embodiment of the electronic discharge device of the present invention, will be described in detail with reference to FIG. The charging unit 21A of the second embodiment is provided in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 15 in the electrophotographic process unit 11 shown in FIG. 1 instead of the charging unit 21 of the first embodiment, and the surface of the photosensitive drum 15 is uniform. To be charged.

図6は、第2実施形態の帯電ユニット21A及び感光体ドラム15を模式的に示す図である。尚、図6において、図2及び図3(a)、(b)と同じ作用を果す部位には同一の符号を付す。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the charging unit 21 </ b> A and the photosensitive drum 15 according to the second embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the portions that perform the same actions as in FIGS. 2, 3 (a), and (b).

まず、第2実施形態の帯電ユニット21Aにおいては、図2及び図3(a)、(b)に示す第1実施形態の帯電ユニット21と同様に電子放電素子111、各給電端子112、113、台座114、駆動電源115、電界発生用電源116、環境検出部118、及び制御部119を設けているが、図2及び図3(a)、(b)に示す帯電ユニット21における流入電流計117を省略して、電界電流計131を追加している点が第1実施形態の帯電ユニット21とは異なる。   First, in the charging unit 21A of the second embodiment, similarly to the charging unit 21 of the first embodiment shown in FIG. 2 and FIGS. 3A and 3B, the electron discharge element 111, the power supply terminals 112, 113, A pedestal 114, a drive power supply 115, an electric field generating power supply 116, an environment detection unit 118, and a control unit 119 are provided. An inflow ammeter 117 in the charging unit 21 shown in FIGS. 2 and 3A and 3B is provided. Is different from the charging unit 21 of the first embodiment in that an electric field ammeter 131 is added.

このような構成の帯電ユニット21Aにおいて、電子放電素子111は、台座114の下面に固定支持された基板121と、この基板121上に形成された無機絶縁体層122と、この無機絶縁体層122上に形成された表面電極123とからなる3層構造である。また、表面電極123は、2本のバスライン部123a、123bと、各バスライン部123a、123bを接続する複数の櫛歯電極部123cとからなる。更に、各給電端子112、113は、台座114の両側面に固定されて、表面電極123の各バスライン部123a、123bに接触し、電子放電素子111を台座114に押し付けて固定支持する。   In the charging unit 21A having such a configuration, the electron discharge element 111 includes a substrate 121 fixedly supported on the lower surface of the base 114, an inorganic insulator layer 122 formed on the substrate 121, and the inorganic insulator layer 122. It has a three-layer structure composed of the surface electrode 123 formed on the top. The surface electrode 123 includes two bus line portions 123a and 123b and a plurality of comb electrode portions 123c that connect the bus line portions 123a and 123b. Further, the power supply terminals 112 and 113 are fixed to both side surfaces of the pedestal 114, come into contact with the bus line portions 123 a and 123 b of the surface electrode 123, and the electron discharge element 111 is pressed against the pedestal 114 and fixedly supported.

また、駆動電源115は、電子放出素子111における基板121と表面電極123との間に直流、パルス波形、正弦波形、三角波形等の駆動電圧Vdを印加する。第2実施形態では、直流電圧の駆動電圧Vdを印加している。これにより、電子放出素子111における無機絶縁体層122で電子が加速され、加速された電子が表面電極123或いは表面電極123の近傍から放出電子として大気中に放出される。   The drive power supply 115 applies a drive voltage Vd such as a direct current, a pulse waveform, a sine waveform, or a triangular waveform between the substrate 121 and the surface electrode 123 in the electron-emitting device 111. In the second embodiment, a DC voltage drive voltage Vd is applied. Thereby, electrons are accelerated by the inorganic insulator layer 122 in the electron-emitting device 111, and the accelerated electrons are emitted from the surface electrode 123 or the vicinity of the surface electrode 123 into the atmosphere as emitted electrons.

更に、電界発生用電源116は、所定の電界発生電圧Veを表面電極123と接地点との間に印加する。これにより、表面電極123から放出された電子を感光体ドラム15表面に引き寄せる電界が発生する。感光体ドラム15表面と表面電極123との離間距離は、表面電極123から放出された電子を感光体ドラム15表面に到達させることができる距離であれば、特に制限されない。   Further, the electric field generating power supply 116 applies a predetermined electric field generating voltage Ve between the surface electrode 123 and the ground point. As a result, an electric field that attracts electrons emitted from the surface electrode 123 to the surface of the photosensitive drum 15 is generated. The separation distance between the surface of the photosensitive drum 15 and the surface electrode 123 is not particularly limited as long as the electrons emitted from the surface electrode 123 can reach the surface of the photosensitive drum 15.

また、電界電流計131は、電界発生用電源116と接地点との間に挿入されて、接地箇所から電界発生用電源116へと流れる電界発生電流量Ieaを検出し、この電界発生電流量Ieaを制御部119に通知する。   The electric field ammeter 131 is inserted between the electric field generating power source 116 and the grounding point, detects the electric field generating current amount Iea flowing from the grounded part to the electric field generating power source 116, and this electric field generating current amount Iea. Is notified to the control unit 119.

更に、環境検出部118は、台座114の上面に固定され、電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hを測定して、この測定した温度T及び湿度Hを制御部119に通知する。   Furthermore, the environment detection unit 118 is fixed to the upper surface of the pedestal 114, measures the temperature T and humidity H around the electron-emitting device 111, and notifies the control unit 119 of the measured temperature T and humidity H.

そして、制御部119は、電界電流計131により測定された電界発生電流量Ieaを電子放出素子111から放出される放出電子の量(電子放出量)に対応する放出電流量Ieの推定値として設定し、この推定値(電界発生電流量Iea)が目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御する。   Then, the control unit 119 sets the electric field generation current amount Iea measured by the electric field ammeter 131 as an estimated value of the emission current amount Ie corresponding to the amount of emitted electrons (electron emission amount) emitted from the electron-emitting device 111. Then, the drive voltage Vd of the drive power supply 115 is controlled so that the estimated value (electric field generation current amount Iea) becomes the target value AIe.

ここで、電界発生電流量Ieaは、次の実験例2で詳しく説明するが、感光体ドラム15と接地点の間に流れるドラム電流量Ipcに略一致する。そして、ドラム電流量Ipcは、放出電流量Ieが感光体ドラム15に流れることにより生じる電流の量であり、放出電流量Ieに概ね等しい。このため、電界電流計131により測定された電界発生電流量Ieaを放出電流量Ieの推定値として設定し、この推定値(電界発生電流量Iea)が放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより、実際の放出電流量Ieをリアルタイムで高精度に制御することができ、感光体ドラム15表面の帯電量並びに帯電電位を適切に制御することが可能となる。
<第2実施形態に係る実験例2>
次に、実験例2において、電界電流計131により測定された電界発生電流量Ieaと、放出電流量Ieとの関係を明確する。
Here, the electric field generation current amount Iea will be described in detail in the following experimental example 2, but substantially matches the drum current amount Ipc flowing between the photosensitive drum 15 and the grounding point. The drum current amount Ipc is the amount of current generated when the emission current amount Ie flows through the photosensitive drum 15, and is approximately equal to the emission current amount Ie. For this reason, the electric field generation current amount Iea measured by the electric field ammeter 131 is set as an estimated value of the emission current amount Ie, and this estimation value (electric field generation current amount Iea) becomes the target value AIe of the emission current amount Ie. Further, by controlling the drive voltage Vd of the drive power supply 115, the actual emission current amount Ie can be controlled with high accuracy in real time, and the charge amount and the charge potential on the surface of the photosensitive drum 15 can be appropriately controlled. It becomes possible.
<Experimental example 2 according to the second embodiment>
Next, in Experimental Example 2, the relationship between the electric field generation current amount Iea measured by the electric field ammeter 131 and the emission current amount Ie is clarified.

まず、電子放出素子111の放出電流量Ieを直接側定することができなくても、感光体ドラム15と接地点との間に流れるドラム電流量Ipcを測定すれば、次式(4)に示すようにドラム電流量Ipcを放出電流量Ieの推定値として扱うことができる。   First, even if the emission current amount Ie of the electron emitter 111 cannot be directly determined, if the drum current amount Ipc flowing between the photosensitive drum 15 and the ground point is measured, the following equation (4) is obtained. As shown, the drum current amount Ipc can be treated as an estimated value of the emission current amount Ie.

Ie≒Ipc …(4)
ところが、図1から明らかなように感光体ドラム15の周囲には、帯電ユニット21だけでなく、現像ユニット12や転写ユニット13等が配置されているため、感光体ドラム15には、放出電流量Ieに対応するドラム電流量Ipcだけでなく、現像ユニット12や転写ユニット13等から様々な電流が流れる。このため、稼動中の電子写真プロセス部11における感光体ドラム15に流れる電流を測定しても、この測定した電流を放出電流量Ieとみなすことはできない。
Ie≈Ipc (4)
However, as is clear from FIG. 1, not only the charging unit 21 but also the developing unit 12 and the transfer unit 13 are disposed around the photosensitive drum 15. In addition to the drum current amount Ipc corresponding to Ie, various currents flow from the developing unit 12, the transfer unit 13, and the like. For this reason, even if the current flowing through the photosensitive drum 15 in the electrophotographic process unit 11 in operation is measured, the measured current cannot be regarded as the emission current amount Ie.

そこで、本発明者等は、感光体ドラム15の周囲に帯電ユニット21だけを設け、他の現像ユニット12や転写ユニット13等を排除して、上記式(4)が成立するような実験用のシステムを構成した上で、電子放出素子111により感光体ドラム15表面を所定の帯電量並びに帯電電位に帯電させ、このときに感光体ドラム15に流れるドラム電流量Ipc及び電界発生用電源116に流れる電界発生電流量Iea等を測定した。   Therefore, the present inventors have provided only the charging unit 21 around the photosensitive drum 15 and excluded the other developing unit 12, the transfer unit 13 and the like, and used for the experiment in which the above formula (4) is satisfied. After the system is configured, the surface of the photosensitive drum 15 is charged to a predetermined charging amount and charging potential by the electron-emitting device 111, and at this time, the drum current amount Ipc that flows through the photosensitive drum 15 and the electric field generating power source 116 flow. The electric field generation current amount Iea and the like were measured.

図6から明らかなようにドラム電流量Ipcは、感光体ドラム15の金属製の円筒15aと接地点との間で測定することができる。また、電界発生電流量Ieaは、電界電流計131により測定することができる。   As is apparent from FIG. 6, the drum current amount Ipc can be measured between the metal cylinder 15a of the photosensitive drum 15 and the grounding point. The electric field generation current amount Iea can be measured by the electric field ammeter 131.

更に、環境検出部118により電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hを測定して、低温低湿環境LL、常温常湿環境NN、及び高温高湿環境HHを選択的に設定したり、あるいは感光体ドラム15の周面速度(プロセス速度)Pvを変更したりして、多様な環境及び動作条件におけるドラム電流量Ipc及び電界発生電流量Ieaを測定して求めた。   Further, the environment detection unit 118 measures the temperature T and the humidity H around the electron-emitting device 111, and selectively sets the low temperature and low humidity environment LL, the normal temperature and normal humidity environment NN, and the high temperature and high humidity environment HH, or is sensitive. The drum surface current (process speed) Pv of the body drum 15 was changed, and the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea in various environments and operating conditions were measured and obtained.

その結果を、図7の図表Stに示す。この図7の図表Stでは、各実験番号1〜6別に、プロセス速度Pv、温度湿度環境、及び感光体ドラム15の帯電電位Vsを様々に設定して組み合わせた上で、ドラム電流量Ipc及び電界発生電流量Ieaを測定した結果を示している。   The results are shown in a chart St in FIG. In the chart St of FIG. 7, for each experiment number 1 to 6, the process speed Pv, the temperature / humidity environment, and the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 are variously set and combined, and then the drum current amount Ipc and the electric field are set. The result of measuring the generated current amount Iea is shown.

例えば、各実験番号1〜3では、常温常湿環境NNを設定し、感光体ドラム15の帯電電位Vsを−600Vに設定した上で、プロセス速度Pvを112.5mm/sec、165mm/sec、225mm/secに変更して、ドラム電流量Ipc及び電界発生電流量Ieaを測定した結果を示している。各実験番号1〜3の測定結果の比較により、プロセス速度Pvが変更されても、ドラム電流量Ipcと電界発生電流量Ieaとが概ね等しいことが分かる。   For example, in each of Experiment Nos. 1 to 3, after setting the room temperature and humidity environment NN and setting the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 to −600 V, the process speed Pv is 112.5 mm / sec, 165 mm / sec, The result of measuring the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea by changing to 225 mm / sec is shown. Comparison of the measurement results of each experiment number 1 to 3 shows that the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea are substantially equal even if the process speed Pv is changed.

また、各実験番号1、4、5では、プロセス速度Pvを112.5mm/secに設定し、感光体ドラム15の帯電電位Vsを−600Vに設定した上で、温度湿度環境を低温低湿環境LL、高温高湿環境HHに変更して、ドラム電流量Ipc及び電界発生電流量Ieaを測定した結果を示している。各実験番号1、4、5の測定結果の比較により、温度湿度環境が変更されても、ドラム電流量Ipcと電界発生電流量Ieaとが概ね等しいことが分かる。   In each of experiment numbers 1, 4, and 5, the process speed Pv is set to 112.5 mm / sec, the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 is set to −600 V, and the temperature and humidity environment is set to the low temperature and low humidity environment LL. The results of measuring the drum current amount Ipc and the electric field generated current amount Iea by changing to a high temperature and high humidity environment HH are shown. From the comparison of the measurement results of the experiment numbers 1, 4, and 5, it can be seen that the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea are substantially equal even when the temperature and humidity environment is changed.

更に、各実験番号1、6では、常温常湿環境NNを設定し、プロセス速度Pvを112.5mm/secに設定した上で、感光体ドラム15の帯電電位Vsを−600V、−800Vに変更して、ドラム電流量Ipc及び電界発生電流量Ieaを測定した結果を示している。各実験番号1、6の測定結果の比較により、感光体ドラム15の帯電電位Vsが変更されても、ドラム電流量Ipcと電界発生電流量Ieaとが概ね等しいことが分かる。   Furthermore, in each experiment number 1 and 6, the normal temperature and humidity environment NN is set, the process speed Pv is set to 112.5 mm / sec, and the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 is changed to −600V and −800V. The results of measuring the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea are shown. By comparing the measurement results of the experiment numbers 1 and 6, it can be seen that the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount Iea are substantially equal even if the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 is changed.

すなわち、プロセス速度Pv、温度湿度環境、及び感光体ドラム15の帯電電位Vsを様々に設定して組み合わせたにもかかわらず、次式(5)に示すようにドラム電流量Ipcと電界発生電流量Ieaとが概ね等しくなる。   That is, although the process speed Pv, temperature and humidity environment, and the charging potential Vs of the photosensitive drum 15 are variously set and combined, the drum current amount Ipc and the electric field generation current amount are expressed as shown in the following equation (5). Iea is approximately equal.

Ipc≒Iea …(5)
従って、上記各式(4)、(5)に基づき電界発生電流量Ieaを放出電流量Ieの推定値として設定することが可能であり、しかも電界電流計131により電界発生電流量Ieaを直接測定することから、放出電流量Ieに近似する推定値(電界発生電流量Iea)を高精度で求めることができ、この推定値(電界発生電流量Iea)が放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより、実際の放出電流量Ieをリアルタイムで高精度に制御することができる。
Ipc ≒ Iea (5)
Therefore, the electric field generation current amount Iea can be set as an estimated value of the emission current amount Ie based on the above equations (4) and (5), and the electric field generation current amount Iea is directly measured by the electric field ammeter 131. Thus, an estimated value (electric field generation current amount Iea) approximate to the emission current amount Ie can be obtained with high accuracy, and this estimation value (electric field generation current amount Iea) becomes the target value AIe of the emission current amount Ie. By controlling the drive voltage Vd of the drive power supply 115 as described above, the actual emission current amount Ie can be controlled with high accuracy in real time.

尚、実験例2では、環境検出部118を用いているが、第2実施形態では、環境検出部118を必要としないので、環境検出部118を省略することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の電子放電装置の第3実施形態である帯電ユニット21Bについて、図8を参照して詳細に説明する。第3実施形態の帯電ユニット21Bは、第1実施形態の帯電ユニット21の代りに、図1に示す電子写真プロセス部11における感光体ドラム15表面の近傍に設けられ、感光体ドラム15表面を均一に帯電させるものである。
Although the environment detection unit 118 is used in Experimental Example 2, the environment detection unit 118 can be omitted in the second embodiment because the environment detection unit 118 is not required.
<Third Embodiment>
Next, a charging unit 21B, which is a third embodiment of the electronic discharge device of the present invention, will be described in detail with reference to FIG. The charging unit 21B of the third embodiment is provided in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 15 in the electrophotographic process unit 11 shown in FIG. 1 instead of the charging unit 21 of the first embodiment, and the surface of the photosensitive drum 15 is uniform. To be charged.

図8は、第3実施形態の帯電ユニット21B及び感光体ドラム15を模式的に示す図である。尚、図8において、図2、図3(a)、(b)、及び図6と同じ作用を果す部位には同一の符号を付す。   FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the charging unit 21 </ b> B and the photosensitive drum 15 of the third embodiment. In FIG. 8, the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those in FIGS. 2, 3 (a), 3 (b), and 6.

この第3実施形態の帯電ユニット21Bにおいては、図2及び図3(a)、(b)に示す帯電ユニット21と同様に電子放電素子111、各給電端子112、113、台座114、駆動電源115、電界発生用電源116、流入電流計117、環境検出部118、及び制御部119を設け、更に図6に示す電界電流計131をも設けている。   In the charging unit 21B of the third embodiment, similarly to the charging unit 21 shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, the electron discharge element 111, the power supply terminals 112 and 113, the pedestal 114, and the drive power supply 115 are used. Further, an electric field generating power source 116, an inflow ammeter 117, an environment detecting unit 118, and a control unit 119 are provided, and an electric field ammeter 131 shown in FIG. 6 is also provided.

この第3実施形態では、電子放出素子111周辺の環境が低温低湿環境LL又は常温常湿環境NNであるときには、図5のグラフから明らかなように駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの変動幅が著しく小さいことから、第1実施形態と同様に低温低湿環境LL又は常温常湿環境NNに対応する電子放出効率ηを求めて、上記式(3)に基づき放出電流量Ieの推定値MIeを求めている。これにより、放出電流量Ieの正確な推定値MIeを取得することができ、この放出電流量Ieの推定値MIeが放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより実際の放出電流量Ieを高精度に制御することができる。   In the third embodiment, when the environment around the electron-emitting device 111 is a low-temperature and low-humidity environment LL or a normal temperature and normal-humidity environment NN, as shown in the graph of FIG. Since it is remarkably small, the electron emission efficiency η corresponding to the low temperature and low humidity environment LL or the normal temperature and normal humidity environment NN is obtained as in the first embodiment, and the estimated value MIe of the emission current amount Ie is obtained based on the above equation (3). ing. Thereby, an accurate estimated value MIe of the emission current amount Ie can be obtained, and the drive voltage Vd of the drive power supply 115 is set so that the estimated value MIe of the emission current amount Ie becomes the target value AIe of the emission current amount Ie. By controlling, the actual emission current amount Ie can be controlled with high accuracy.

また、電子放出素子111周辺の環境が高温高湿環境HHであるときには、図5のグラフから明らかなように駆動電圧Vdに対する電子放出効率ηの変動幅が僅かながらも拡がることから、第1実施形態と同様に放出電流量Ieの推定値MIeを求めるよりも、第2実施形態と同様に電界電流計131により測定された電界発生電流量Ieaを放出電流量Ieの推定値として設定するのが好ましい。そして、この推定値(電界発生電流量Iea)が放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御することにより実際の放出電流量Ieを高精度に制御している。   Further, when the environment around the electron-emitting device 111 is a high-temperature and high-humidity environment HH, the fluctuation range of the electron-emitting efficiency η with respect to the drive voltage Vd slightly increases as is apparent from the graph of FIG. Rather than obtaining the estimated value MIe of the emission current amount Ie as in the embodiment, the electric field generation current amount Iea measured by the field ammeter 131 is set as the estimated value of the emission current amount Ie as in the second embodiment. preferable. Then, the actual emission current amount Ie is controlled with high accuracy by controlling the drive voltage Vd of the drive power supply 115 so that the estimated value (electric field generation current amount Iea) becomes the target value AIe of the emission current amount Ie. Yes.

具体的には、制御部119は、図4に示すデータテーブルDtを参照して、環境検出部118により測定された電子放出素子111周辺の温度T及び湿度Hが各環境LL、NN、HHのいずれに対応するか又は最も近似するかを判定し、この判定した環境が低温低湿環境LL又は常温常湿環境NNに対応するか又は最も近似すれば、この判定した環境に対応する電子放出効率ηをデータテーブルDtから検索して求め、上記式(3)にその検索した電子放出効率η及び流入電流計117により測定された素子内電流量Ipを代入して、放出電流量Ieの推定値MIeを算出して求め、この推定値MIeが放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御する。   Specifically, the control unit 119 refers to the data table Dt shown in FIG. 4, and the temperature T and humidity H around the electron-emitting device 111 measured by the environment detection unit 118 are the values of the environments LL, NN, and HH. If it corresponds to the low temperature / humidity environment LL or the normal temperature / humidity environment NN, the electron emission efficiency η corresponding to the determined environment is determined. Is retrieved from the data table Dt, the electron emission efficiency η and the in-element current amount Ip measured by the inflow ammeter 117 are substituted into the above equation (3), and the estimated value MIe of the emitted current amount Ie is substituted. And the drive voltage Vd of the drive power supply 115 is controlled so that the estimated value MIe becomes the target value AIe of the emission current amount Ie.

また、制御部119は、その判定した環境が高温高湿環境HHであれば、電界電流計131により測定された電界発生電流量Ieaを放出電流量Ieの推定値として設定し、この推定値(電界発生電流量Iea)が放出電流量Ieの目標値AIeとなるように駆動電源115の駆動電圧Vdを制御する。   Further, if the determined environment is a high temperature and high humidity environment HH, the control unit 119 sets the electric field generation current amount Iea measured by the electric field ammeter 131 as an estimated value of the emission current amount Ie, and this estimated value ( The drive voltage Vd of the drive power supply 115 is controlled so that the electric field generation current amount Iea) becomes the target value AIe of the emission current amount Ie.

このような放出電流量Ieの推定値の算出方法の使い分けにより、環境変化の影響や電流測定誤差の原因となるノイズの影響を効果的に抑えて、実際の放出電流量Ieをリアルタイムで高精度に制御することができ、感光体ドラム15表面の帯電量並びに帯電電位を適切に制御することが可能となる。   By properly using the method of calculating the estimated value of the emission current amount Ie, the actual emission current amount Ie can be accurately measured in real time by effectively suppressing the influence of environmental changes and noise that causes current measurement errors. Therefore, it is possible to appropriately control the charge amount and the charge potential on the surface of the photosensitive drum 15.

尚、上記各実施形態では、モノクロ用の画像形成装置の帯電体ユニットを例示しているが、本発明の電子放電装置は、カラー用の画像形成装置における帯電ユニットとしても適用することができる。また、本発明の電子放電装置は、感光体ドラム表面を帯電させるためにだけではなく、他の種類の電子放出対象物を帯電させたり、あるいは電子を空間に放出させたりするためにも適用することができる。   In each of the above embodiments, the charging unit of the monochrome image forming apparatus is illustrated. However, the electronic discharge device of the present invention can also be applied as a charging unit in a color image forming apparatus. The electron discharge device of the present invention is applied not only to charge the surface of the photosensitive drum, but also to charge other types of electron emission objects or discharge electrons to the space. be able to.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態及び変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。   As mentioned above, although preferred embodiment and modification of this invention were described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood.

1 画像形成システム
2 画像形成装置
10 感光体ドラム(電子放出対象物)
11 電子写真プロセス部
12 現像ユニット
13 転写ユニット
14クリーニングユニット
21、21A、21B 帯電ユニット(帯電装置)
22 光走査ユニット
23 定着装置
111 電子放出素子
112、113 給電端子
114 台座
115 駆動電源
116 電界発生用電源
117 流入電流計(素子内電流検出部)
118 環境検出部
119 制御部
121 基板(第1電極)
122 無機絶縁体層(中間層)
123 表面電極(第2電極)
131 電界電流計(電界電流検出部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming system 2 Image forming apparatus 10 Photosensitive drum (electron emission target)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electrophotographic process part 12 Developing unit 13 Transfer unit 14 Cleaning unit 21, 21A, 21B Charging unit (charging device)
22 Optical scanning unit 23 Fixing device 111 Electron emitting elements 112 and 113 Feeding terminal 114 Base 115 Drive power supply 116 Electric field generating power supply 117 Inflow ammeter (in-element current detection unit)
118 Environment Detection Unit 119 Control Unit 121 Substrate (First Electrode)
122 Inorganic insulator layer (intermediate layer)
123 Surface electrode (second electrode)
131 Field ammeter (field current detector)

Claims (10)

第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加して、前記電子放出素子から電子を放出させる駆動電源とを備えた電子放出装置であって、
前記電子放出素子を流れる素子内電流を検出する素子内電流検出部と、
前記電子放出素子が置かれた環境の温度又は湿度を検出する環境検出部と、
前記素子内電流検出部により検出された素子内電流及び前記環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子放出装置。
A drive voltage is applied between the first electrode, the second electrode, and an electron-emitting device having an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode. An electron emission device including a drive power source for applying and emitting electrons from the electron emission element;
An in-element current detector for detecting an in-element current flowing through the electron-emitting device;
An environment detector for detecting the temperature or humidity of the environment in which the electron-emitting device is placed;
An electron emission apparatus comprising: a control unit that controls a drive voltage of the drive power source based on an in-element current detected by the in-element current detection unit and a temperature or humidity detected by the environment detection unit. .
請求項1に記載の電子放出装置であって、
前記制御部は、前記素子内電流検出部により検出された素子内電流及び前記環境検出部により検出された温度又は湿度に基づき前記電子放出素子から放出される電子放出量又は放出電流量の推定値を求め、前記推定値が前記電子放出量又は前記放出電流量の予め設定された目標値となるように前記駆動電源の駆動電圧を制御することを特徴とする電子放出装置。
The electron emission device according to claim 1,
The controller is configured to estimate an electron emission amount or an emission current amount emitted from the electron-emitting device based on an in-element current detected by the in-element current detection unit and a temperature or humidity detected by the environment detection unit. And the drive voltage of the drive power supply is controlled so that the estimated value becomes a preset target value of the electron emission amount or the emission current amount.
請求項1又は2に記載の電子放出装置であって、
前記制御部は、前記電子放出装置の耐用限度内において前記目標値を一定値に継続的に維持することを特徴とする電子放出装置。
The electron-emitting device according to claim 1 or 2,
The control unit continuously maintains the target value at a constant value within a service life limit of the electron emission device.
第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加して、前記電子放出素子から電子を放出させる駆動電源と、前記第2電極と該第2電極に対峙する電子放出対象物との間に電界発生電圧を印加して、前記電子を前記第2電極から前記電子放出対象物へと移動させる電界を生成する電界発生用電源とを備えた電子放出装置であって、
前記電界発生用電源から前記第2電極へと流れる電流を検出する電界電流検出部と、
前記電界電流検出部により検出された電流に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子放出装置。
A drive voltage is applied between the first electrode, the second electrode, and an electron-emitting device having an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode. And applying an electric field generating voltage between a driving power source for emitting electrons from the electron-emitting device, and the second electrode and an electron-emitting target facing the second electrode, so that the electrons are An electron emission device comprising an electric field generating power source for generating an electric field to be moved from two electrodes to the electron emission target,
An electric field current detector for detecting a current flowing from the electric field generating power source to the second electrode;
An electron emission apparatus comprising: a control unit that controls a drive voltage of the drive power source based on a current detected by the electric field current detection unit.
請求項4に記載の電子放出装置であって、
前記制御部は、前記電界電流検出部により検出された電流を前記電子放出素子から放出される電子放出量又は放出電流量の推定値として設定し、前記推定値が前記電子放出量又は前記放出電流量の予め設定された目標値となるように前記駆動電源の駆動電圧を制御することを特徴とする電子放出装置。
The electron emission device according to claim 4,
The control unit sets the current detected by the electric field current detection unit as an estimated value of an electron emission amount or an emission current amount emitted from the electron-emitting device, and the estimated value is the electron emission amount or the emission current. An electron-emitting device characterized in that the drive voltage of the drive power supply is controlled to be a preset target value of the amount.
請求項4又は5に記載の電子放出装置であって、
前記制御部は、前記電子放出装置の耐用限度内において前記目標値を一定値に継続的に維持することを特徴とする電子放出装置。
The electron-emitting device according to claim 4 or 5,
The control unit continuously maintains the target value at a constant value within a service life limit of the electron emission device.
請求項1から6のいずれか1項に記載の電子放出装置を備えた帯電装置。   A charging device comprising the electron-emitting device according to claim 1. 請求項7に記載の帯電装置を備えた電子写真方式の画像形成装置。   An electrophotographic image forming apparatus comprising the charging device according to claim 7. 第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子から電子を放出させるために、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加する電子放出装置の制御方法であって、
前記電子放出素子を流れる素子内電流を検出し、
前記電子放出素子が置かれた環境の温度又は湿度を検出し、
前記検出された素子内電流及び前記検出された温度又は湿度に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御することを特徴とする電子放出装置の制御方法。
In order to emit electrons from an electron-emitting device having a first electrode, a second electrode, and an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, the first electrode, the second electrode, A method for controlling an electron emission device that applies a driving voltage between
Detecting an internal current flowing through the electron-emitting device;
Detecting the temperature or humidity of the environment in which the electron-emitting device is placed;
A control method for an electron-emitting device, wherein a drive voltage of the drive power supply is controlled based on the detected in-element current and the detected temperature or humidity.
第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた中間層を有する電子放出素子から電子を放出させるために、前記第1電極と前記第2電極との間に駆動電圧を印加し、前記電子を前記第2電極から該第2電極に対峙する電子放出対象物へと移動させる電界を生成するために、前記第2電極と前記電子放出対象物との間に電界発生電圧を印加する電子放出装置の制御方法であって、
前記電界発生用電源から前記第2電極へと流れる電流を検出し、
前記検出された電流に基づき前記駆動電源の駆動電圧を制御することを特徴とする電子放出装置の制御方法。
In order to emit electrons from an electron-emitting device having a first electrode, a second electrode, and an intermediate layer provided between the first electrode and the second electrode, the first electrode, the second electrode, A driving voltage is applied between the second electrode and the electron emission object to generate an electric field that moves the electrons from the second electrode to the electron emission object facing the second electrode. A control method of an electron emission device for applying an electric field generating voltage between
Detecting a current flowing from the electric field generating power source to the second electrode;
A control method for an electron-emitting device, wherein a drive voltage of the drive power supply is controlled based on the detected current.
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