JP4114842B2

JP4114842B2 - 帯電装置

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Publication number: JP4114842B2
Application number: JP2000133217A
Authority: JP
Inventors: 達哉佐藤; 浩近藤; 智明菅原; 正治田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP2001313151A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられ、電子放出によって被帯電体を帯電させる帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＵＬ規格、ＴＵＶ規格、ＢＡＭ規格など、複数の国、地域で複数の団体により電子写真方式の画像形成装置に対して、発生するオゾン量を規制するための規格が設定されている。また、画像形成装置においては、帯電装置の放電により発生するＮＯｘに起因する物質が感光体に付着して吸湿することで、感光体表面電位を低下させることにより不良画像が発生するという不具合が問題になっている。
【０００３】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる帯電装置には、コロナ帯電器、ローラ帯電器、ブラシ帯電器、固体帯電器がある。
コロナ帯電器は、最も多く利用されている帯電方式である。しかし、コロナ帯電器は、非常に多くのオゾンおよびＮＯ_xを発生する。そこで、例えば、オゾンの発生量を低減するようにしたコロナ帯電器が特開平9-114192号公報に記載されている。このコロナ帯電器は、非常に細い４０〜５０ミクロンのワイヤを用いて放電を行うことによりオゾンの発生量を５０％以下に低減している。
【０００４】
また、特開平6-324556号公報には、ワイヤの３方を囲むように配置された金属筐体と、その解放部近傍に配置された金属メッシュ電極とを有し、ワイヤから発生したオゾンを閉じこめ、オゾン分子の衝突確率を高めることにより、放出されるオゾン量の低減を計るコロナ帯電器が記載されている。
ローラ帯電器は、古くは特開昭56ー91253号公報に記載され、近年、盛んに検討されている帯電方式である。ローラ帯電器は、オゾンの発生を非常に少なくでき、有望視されている。
ブラシ帯電器は、特公昭55-29837号公報などに記載されている。
【０００５】
オゾン吸着剤は、帯電装置により発生したオゾンを活性炭などの触媒機能により酸化したり、表面に吸着させたりするのに用いられている。
固体帯電器は、古くは特開昭54-53537号公報に記載されたものがある。特開平5-94077号公報には、絶縁部材上に放電電極を、微小間隔を介して多数併設する装置が記載されている。特開平6-75457号公報には、帯電器と被記録体との間隔を５００〜３０００μｍに設定することにより、イオンの飛距離を短くしてオゾンの拡散を抑制すると共にトナーなどの付着を防止するものが記載されている。
【０００６】
特開平9-244350号公報には、板状基板上の放電電極と、その外周に配設した沿面グロー放電手段と、帯電器全体を覆うカバーを備えた放電装置が記載されている。また、特開平9-115646号公報には、平面型固体放電装置において電極材料に特定の仕事関数の材料を用いる事によりＮＯ_xの低減を図ったものが記載されている。
【０００７】
特開平8-203418号公報には、ライン電極表面にP-N接合の半導体素子、又はエレクトロルミネッセンス材料よりなる電子放出素子層を設けた電荷発生器、及びこれを一画素単位で独立に駆動して誘電体上に潜像を形成する静電潜像形成装置が開示されている。特開平8-137215号公報には、電荷発生制御素子を1次元あるいは２次元に配列して形成した電荷発生器において、上記電荷発生制御素子の電荷放出部材を備えた電荷発生部を素子の最表面に形成すると共に、電荷発生制御素子を素子の下部に形成したことを特徴とする電荷発生器が記載されている。
【０００８】
特開平8-92130号公報には、電荷発生制御素子を1次元あるいは２次元に配列して形成した電荷発生器において、上記電荷発生制御素子を半導体基板上に形成すると共に、該電荷発生制御素子の電荷放出部をＰ−Ｎ接合を有するダイオードで構成し、該ダイオードに逆バイアスを印加することによって電子もしくは電荷を放出するように構成したことを特徴とする電荷発生器が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
コロナ帯電器は、非常に多くのオゾンおよびＮＯ_xを発生する。特開平9-114192号公報や特開平6-324556号公報に記載されている、オゾン量を低減させるようにしたコロナ帯電器では、せいぜい５０％程度のオゾン量の低減しか出来ず、オゾン吸着剤等の併用が必要であった。
オゾン吸着剤は、経時劣化が生じるためにオゾンフィルタの交換、メンテナンスが必要であった。
【００１０】
ローラ帯電器は、帯電が不均一になりやすく、ローラ表面のトナー汚染、ローラに印加するバイアス交流による振動、画像のモワレなどが生じやすい。また、ローラ帯電器は、回転体であり、ローラ表面のクリーニングが必要になるために部材が多い。ローラ帯電器は、他にも、感光体の感光層が絶縁破壊されてピンホールが発生しやすくなったり、振動音、帯電ローラ跡（可塑剤）、ローラの永久変形等が生じやすい。
【００１１】
ブラシ帯電器は、筋状帯電むら、環境変動、低温ストリーマ放電、白斑点、感光体磨耗、磨耗感光体の蓄積、ブラシの抜け、感光体傷に対する異常放電に起因するブラシの溶融などの欠点がある。
上述した固体帯電器では、装置を小型化できるなどの利点はあるものの、放電面積が広く、期待するほどオゾンやＮＯ_xなどの不快物質の低減は出来ない。
上記静電潜像形成装置においては、一画素単位で駆動する構成の素子であるため、逆に均一帯電による電子写真プロセスへの適用が困難である事、駆動装置等の装置構成全体が煩雑になる事などの欠点を有している。
【００１２】
また、被帯電体に対向させて動作させる必要があるため、被帯電体に印加するバイアス電圧がパッシェン則における放電しきい値よりも高い場合には電荷発生器と被帯電体の間の空間で放電破壊が起こり、結局オゾンやＮOxなどが発生してしまうという欠点も有している。その上、電子放出面に被帯電体や周囲の雰囲気からの粒子やイオンが付着してしまうため、安定な動作が出来ないという不具合がある。特にエレクトロルミネッセンス材料からなる電子放出素子層の場合には、同時に起こる発光が被帯電体に入射することにより、電子写真用感光体を帯電させる際に帯電電位の低下が起こってしまうという問題がある。
【００１３】
請求項１に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止及び長寿命化、均一帯電性の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項２に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び均一帯電性の一層の向上を図ることができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項５に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項７に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び有毒ガス成分放出防止を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項９に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項１１に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
請求項１２に係る発明は、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる帯電装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、素子内部の電界によりエネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子の電子放出面により形成された負イオン生成空間部と、この負イオン生成空間部に負イオン化するための気体を導入する手段とを備え、前記負イオン生成空間部で生成された負イオンおよび電子を、前記負イオン生成空間部に導入された気体と共に放出して該負イオンおよび電子により被帯電体を帯電させる帯電装置であって、気体放出部と被帯電体の間に被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極を有し、この電極と気体放出部との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体に向かって引き出すものである。
【００２０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、気体に混入した粒子を電子放出面へ付着しないように取り除く粒子フィルタを備えたものである。
【００２１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、空気から正電荷を取り除く、周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極を備えたものである。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電装置において、気体放出部と被帯電体の間に設けられ被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状を有する第１の電極と、この第１の電極に平行で負イオンを通過しうる形状を有し複数の区画に区分された第２の電極とを備え、この第２の電極の各区画に互いに独立に電圧を印加して負イオンの分布を制御し、前記第１の電極と気体放出部との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体に向かって引き出すものである。
【００２３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に導入される気体を加熱する手段を有するものである。
【００２４】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に気体を導入する手段としての圧縮空気供給手段と、この圧縮空気供給手段により供給される圧縮空気を酸素高濃度成分と酸素低濃度成分とに分離して排出するガス分離手段と、このガス分離手段により分離された酸素高濃度成分を前記負イオン生成空間部に導入する手段とを有するものである。
【００２５】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の帯電装置において、前記ガス分離手段を中空糸状のガス分離膜により構成したものである。
【００２６】
請求項８に係る発明は、請求項７記載の帯電装置において、前記ガス分離手段により分離された酸素低濃度成分を、当該帯電装置から放出された気体が被帯電体に照射された後に通過する経路近傍に導く手段を有するものである。
【００２７】
請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子はＭＩＳ構造を有するものである。
【００２８】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子はＭＩＭ構造を有するものである。
【００２９】
請求項１１に係る発明は、請求項９記載の帯電装置において、前記電子放出素子は、多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の表面側に電子を通過し得る薄膜電極を有し、前記多孔質半導体層の裏面側に該多孔質半導体層に電子を注入し得る電極を有するものである。
【００３０】
請求項１２に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子は、下部電極と、この下部電極上に形成されたタンタルオキサイド膜と、このタンタルオキサイド膜上に形成されたＺｎＳ膜と、このＺｎＳ膜上に形成された上部電極とにより構成されているエレクトロルミネッセント素子であるものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の第1参考例を示す。この第1参考例は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置などに用いられる帯電装置の例である。この第1参考例の帯電装置では、電極を兼ねたホルダ１０２に支持された電子放出素子１０１の電子放出面により負イオン生成空間部１０７を形成している。この電子放出素子１０１は電源１０９から電圧が印加されて動作する。このとき、負イオン生成空間部１０７を形成する電子放出素子１０１の電子放出面は等電位面となっており、負イオン生成空間１０７は無電界状態である。
【００３３】
負イオン生成空間部１０７は気体が導入される導入路１０５に接続され、送風ファンや圧縮気体供給手段などの気体送り込み手段１０６は負イオン生成空間部１０７内に導入路１０５を通して気体を送り込むようになっている。また、負イオン生成空間部１０７の開口部は負イオン生成空間部１０７に導入された気体および負イオンを放出するための放出口１０８を形成し、負イオン生成空間部１０７は放出口１０８及び導入路１０５との接続部を除いて閉じた空間を形成している。なお、電子放出素子１０１を構成する基板が例えば厚手の金属板のように剛直であれば、電子放出素子１０１自体で負イオン生成空間部１０７の構造を維持できるため、必ずしもホルダ１０２で電子放出素子１０１を支持する必要はない。
【００３４】
図３は第１参考例の電子放出素子１０１を示す。電子放出素子１０１は、下部電極２１１、開口部を有する上部電極２１３及び電子放出部材２１２が積層されて構成されている。電子放出部材２１２は、Ｐ型半導体層２１２-１と、その上部に形成されたＰ⁺型半導体層２１２-２と、更にその上部に形成されたＮ⁺⁺型半導体層２１２-３とで構成されている。これらのＰ型半導体層２１２-１，Ｐ⁺ 型半導体層２１２-２，Ｎ⁺⁺型半導体層２１２-３の材料としては、単結晶シリコン，多結晶シリコン，あるいはアモルファスシリコン等が挙げられる。各半導体層２１２-１〜２１２-３の膜厚とキャリア濃度は、Ｐ型半導体層２１２-１が数百ｎｍ〜数μｍで10¹⁴〜10¹⁶cm^-3、Ｐ⁺ 型半導体層２１２-２が数十ｎｍで10¹⁶〜10¹⁸cm^-3、Ｎ⁺⁺型半導体層２１２-３が数ｎｍ〜数十ｎｍで10¹⁹〜10²⁰cm^-3程度に設定される。
【００３５】
この第１参考例において、下部電極２１１の電位は上部電極２１３に印加されているＤＣ電位に対して数Ｖ〜数十Ｖ負の電位となっている。かかるバイアス状態においては、Ｐ型半導体層２１２-１とＮ⁺⁺型半導体層２１２-３は逆バイアス状態となり、Ｐ⁺ 型半導体層２１２-２の領域近傍において、強電界によりアバランシェ降伏が生じる。
【００３６】
このアバランシェ降伏は次のようにして起こる。一つの電子が電子放出部材２１２におけるＰＮ接合の高電界によって加速（高エネルギー化）されたとすると、この電子はエネルギーが高いので共有結合の結合手を切って電子−正孔対を発生させる。その発生した高エネルギーの電子はさらに別の電子−正孔対を発生させる。この現象は１０⁵〜１０⁶Ｖ・ｃｍ^-1以上の高電界の時に起こる。このようにして電子−正孔対が雪崩的に増大して起こる接合の降伏現象がアバランシェ降伏である。
【００３７】
上記アバランシェ降伏により生じた高エネルギーの電子（ホットエレクトロン）がＮ⁺⁺型半導体層212-３の表面より効率よく上部電極２１３の開口部に放出されるため、電子の放出開始電圧を大幅に低減可能な電子放出を実現することができる。
【００３８】
図４は本発明の第２参考例における電子放出素子を示す。この第２参考例は、上記第１参考例において、電子放出素子１０１の代りに図４に示すような電子放出素子を用いたものである。この電子放出素子は、Ｐ⁺型半導体基板３０１と、その上部に形成されたＰ型半導体領域３０３と、このＰ型半導体領域３０３に包囲されるＮ⁺型半導体ガードリング３０２及び、アバランシェ降伏を起こすＰ⁺半導体領域３０４と、Ｐ⁺半導体３０１に対するオーミック電極３０６と、ショットキ障壁接合となる金属電極３０７とにより構成され、電源３０９から電極３０６、３０７の間に電圧が印加される。この電子放出素子の点線で囲まれた領域３１０は電子放出時の空乏層である。
【００３９】
この電子放出素子において、原理的に半導体材料としては、例えばＳｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＳｉＣ，ＢＰ，ＡｌＮ，ダイヤモンド等が適用可能であり、特に間接遷移型でバンドギャップの大きい材料が適している。また、ショットキ障壁接合となる金属電極３０７の材料としては、Ｗの他にＡｌ，Ａｕ，ＬａＢ₆等一般に知られている上記Ｐ型半導体に対してショットキ障壁接合を形成するものであれば良い。
【００４０】
ここで、図５を用いて、第２参考例の電子放出素子の動作原理を説明する。
Ｐ型半導体とショットキ障壁接合を形成するショットキダイオードに電源３０９より逆バイアス電圧を印加することにより、Ｐ型半導体の伝導帯の底Ｅ_cはショットキ障壁φＢＰを形成する電極３０７の真空準位Ｅ_vacよりも高いエネルギー準位とすることができ、この状態でアバランシェ降伏を起こすことにより、Ｐ型半導体においては少数キャリアであった電子を多数生成することが可能となり、電子の放出効率を高めることが出来る。また、空乏層３１０内の電界が電子にエネルギーを与えるために、電子がホットエレクトロンとなり、格子系の温度よりも運動エネルギーが大きくなり、ショットキ障壁接合を形成する電極３０７へと注入される。ショットキ障壁接合を形成する電極３０７表面の仕事関数φＷＫよりも大きなエネルギーを持った電子は、真空中へ放出される。
【００４１】
以上のような構成からなる第１参考例、第２参考例の帯電装置を用いて被帯電体１１６の帯電を行う場合には、図２に示すように帯電装置の放出口１０８を被帯電体１１６に対して所定間隔だけあけて対向配置させる。
この帯電装置は、次のように動作する。ここで、例えば負イオン生成空間部１０７に導入される気体は空気であるものとする。
電子放出素子１０１に電源１０９から電圧が印加され、図４に示すような電子放出素子に電源３０９から電圧が印加されることにより、負イオン生成空間部１０７内において電子放出が起こる。
【００４２】
空気は、気体送り込み手段（ここでは送風ファン）１０６により発生する気流に従い、導入路１０５から負イオン生成空間部１０７内へ導入され、空気中に存在する酸素分子等のエネルギー的に安定な負イオン状態を取る分子や原子への電子付着により負イオンが発生する。これに対し、窒素分子のように負イオンがエネルギー的に不安定状態をとる分子や原子は、仮に負イオンが生成しても再び電子と解離してしまい、エネルギー的に安定な負イオン状態を取る分子へ電子が付着するまで負電荷は気体中を電子の状態で移動することとなる。
【００４３】
ここで、負イオン生成空間部１０７内が無電界であることにより電子が加速されることが無く、仮に電子放出素子から放出された電子が気体分子の電離を起こし得たとしても、そのたびに電子はエネルギーを失っていくため、いずれ電離が不可能なエネルギーとなる。また電離により気体分子から放出された電子の方も加速されることがない。以上の結果として電子雪崩が発生することがないため、コロナ放電のような自続放電に進行することがない。
【００４４】
上記のようにして発生した負イオンが気流と共に放出口１０８に向かって移動することにより、負イオン流が発生する。
また、放出口１０８と被帯電体１１６との間に、負イオン生成空間部１０７において発生した負イオンおよび電子が被帯電体１１６側に向けて加速流動するような電界が形成されるように、その被帯電体１１６側にバイアス電源１２０からバイアス電圧が印加されている。
【００４５】
放出口１０８から外部に向かう気流、および放出口１０８と被帯電体１１６との間の電位差により形成される電界により、放出口１０８に向けて移動した負イオン流が被帯電体１１６上に投射されることによって、被帯電体１１６が帯電される。
【００４６】
この帯電装置においては、素子内部の電界によりエネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子を使用するため、針状の電子放出端を持つ電界放射陰極と異なり、電子放出動作を行う際に、電子放出素子外部に強電界を必要としない。したがって、電子放出面で形成された無電界の空間で負イオン生成が可能であり、かつ放電が発生することがない。
【００４７】
また、被帯電体１１６と電子放出部１０８を対向させる必要がないために被帯電体１１６にバイアス電圧を印加しても電子放出素子外部の電界に影響を与えないようにでき、やはり放電は発生し得ない。
さらには、負イオン生成空間部１０７を形成する壁面全体から電子が放出されるため、非常に高効率の負イオン生成が可能となっている。
【００４８】
以上のように第１参考例及び第２参考例においては、電子放出素子から放出された電子による分子や原子への電子付着のみを利用して負イオンを発生させるため、通常のコロナ放電方式のように反応活性なラジカルが発生する箇所がないので、放電生成物として良く知られているオゾンやＮＯｘの生成がほとんど起こらない。
【００４９】
さらに、前述の針状の電子放出端を持つ電界放射陰極が抱えている、放出電流の集中による先端部の局所的な温度上昇、イオン衝撃による先端部の損傷という他の問題をも解消し、長寿命で安定な動作ができる。
また、放出口１０８の形状や位置により負イオン量の分布を調整できるため、シールド内の電子放出素子の位置に依存せずに均一な帯電を行うことが出来る。
【００５０】
図３および図４の電子放出素子を使用した第１参考例及び第２参考例の帯電装置により、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【００５１】
このように、第１参考例及び第２参考例によれば、素子内部の電界によりエネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子の電子放出面により形成された負イオン生成空間部１０７と、この負イオン生成空間部１０７に負イオン化するための気体を導入する手段としての気体送り込み手段１０６及び導入路１０５とを備え、負イオン生成空間部１０７で生成された負イオンおよび電子を、負イオン生成空間部１０７に導入された気体と共に放出して該負イオンおよび電子により被帯電体１１６を帯電させるので、オゾン及びＮOxの発生防止及び長寿命化を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【００５２】
すなわち、電子放出素子から放出された電子による気体の電子付着のみを利用して負イオンを発生させるため、通常のコロナ放電方式のように反応活性なラジカルが発生する箇所がないので、放電生成物として良く知られているオゾンやＮＯｘの生成がほとんど起こらない。また、電子放出素子が放出電流の集中による局所的な温度上昇、イオン衝撃による先端部の損傷というような問題をもたず、長寿命で安定な動作ができる。さらに、放出口の形状や位置により負イオン量の分布を調整できるため、シールド内の電子放出素子の位置に依存せずに均一な帯電を行うことが出来る。
【００５３】
次に、本発明の第３参考例について説明する。この第３参考例は、上記第１参考例において、図６に示すように、気体送り込み手段１０６の前段に粒子フィルタ１３０を配備している。この帯電装置においては、気体は、気体送り込み手段（ここでは送風ファン）１０６により発生する気流に従い、導入路１０５から負イオン生成空間部１０７内へ導入されるが、その際、送風ファン１０６の前段に配備された粒子フィルタ１３０により気体に混入している粒子（トナー、埃、たばこの煙など）は取り除かれ、負イオン生成空間部１０７には清浄な気体が送り込まれる。このため、電子放出面への気体中粒子の付着により電子放出量が不安定になることを防止できる。
【００５４】
粒子フィルタ１３０としては、不織布フィルタが使用できるが、より小さな粒子の侵入を防止する必要があればＨＥＰＡフィルタを使用することも可能である。なお、第３参考例では気体送り込み手段１０６の前段に粒子フィルタ１３０が配備されているが、もちろん粒子フィルタ１３０を導入路１０５内に配備しても同様の効果が得られる。
【００５５】
この第３参考例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、粒子フィルタ１３０を配備する前後での被帯電体１１６の帯電に要する時間を比較したところ、粒子フィルタ１３０を配備した後の方が被帯電体１１６の帯電に要する時間が短縮された。
【００５６】
このように、第３参考例によれば、第１参考例において、負イオン生成空間部１０７に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、気体に混入した粒子を電子放出面へ付着しないように取り除く粒子フィルタ１３０を備えたので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【００５７】
すなわち、第１参考例と同様な効果が得られ、かつ、粒子フィルタにより気体に混入している粒子（トナー、埃、たばこの煙など）が取り除かれて負イオン生成空間部には清浄な気体が送り込まれるため、電子放出面への気体中粒子の付着により電子放出量が不安定になることを防止できる。
なお、上記第２参考例において、第３参考例と同様に気体送り込み手段１０６の前段に粒子フィルタ１３０を配備してもよい。
【００５８】
次に、本発明の第４参考例について説明する。この第４参考例は、上記第１参考例において、図７に示すように気体送り込み手段１０６の前段に周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極１３１を配備し、この電極１３１に電源１３２から負の電圧を印加している。
【００５９】
静電気学会誌，２３（１），ｐ．３７−４３（１９９９）によると、通常の大気中ではＨ₃Ｏ⁺（Ｈ₂Ｏ）_nやＮＨ₄ ⁺（Ｈ₂Ｏ）_n、ピリジン同族体の正イオン、アミン同族体のイオン等の正イオンの存在が確認されており、これら正イオンがそのまま負イオン生成空間部１０７内に導入されると、それにより負電荷の中和が起こり帯電効率の低下の原因となる。
【００６０】
第４参考例の帯電装置においては、気体は、気体送り込み手段（ここでは送風ファン）１０６により発生する気流に従い、導入路１０５から負イオン生成空間部１０７内へ導入されるが、その際に送風ファン１０６の前段に配備された周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極１３１（ここでは金属メッシュ）により、気体に混入している正イオンは取り除かれ、負イオン生成空間部１０７には正電荷がほぼ除かれた気体が送り込まれる。
このため、負電荷が上記正イオンにより中和されるのを防止する事ができ、帯電効率の向上につながる。特に正帯電性のトナーを使用している環境では浮遊トナーの負イオン生成空間部への導入も防止でき、いっそう効果がある。
【００６１】
第４参考例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、正イオンフィルタ用電極１３１を配備する前後での被帯電体１１６の帯電に要する時間を比較したところ、正イオンフィルタ用電極１３１を配備した後の方が被帯電体１１６の帯電に要する時間が短縮された。
なお、第４参考例では正イオンフィルタ用電極１３１として金属メッシュ電極を使用しているが、正イオンフィルタ用電極１３１は格子状等その他の形状でももちろん適用可能である。
【００６２】
このように、第４参考例によれば、第１参考例において、負イオン生成空間部１０７に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、空気から正電荷を取り除く、周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極１３１を備えたので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【００６３】
すなわち、第１参考例と同様な効果が得られ、かつ、正イオンフィルタ用電極１３１により、気体に混入している正イオンが取り除かれているので、負イオン生成空間部には正電荷がほぼ除かれた気体が送り込まれる。このため、負電荷の中和を防止する事ができ、帯電効率の向上につながる。
なお、上記第２参考例、第３参考例において、第４参考例と同様に気体送り込み手段１０６の前段に周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極１３１を配備して該電極１３１に電源１３２から負の電圧を印加するようにしてもよい。
【００６４】
次に、本発明の第１実施例について説明する。この第１実施例は、上記第１参考例において、図８に示すように放出口１０８と被帯電体１１６との間に、被帯電体１１６の表面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極１４０（ここでは金属メッシュ）を配備している。ここで、電極１４０の形状は、そのほか格子状など、負イオンが被帯電体１１６に到達することを妨げないものであれば特に制限されない。
【００６５】
電極１４０には電源１４１により気体放出部１０８に対し正電位となるように電圧を印加してある。さらに、電極１４０を通過した負イオンおよび電子が被帯電体１１６側に向けて流動するような電界が形成されるように、被帯電体１１６側にバイアス電源１２０により電圧が印加されている。電極１４０の形状が被帯電体１１６の表面に平行であるので、電極１４０−被帯電体１１６間の電界は気体放出部１０８の形状に依存せず、均一な電界内を負イオンが飛行するため、被帯電体１１６の帯電が均一化される。
この第１実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、被帯電体１１６の帯電電位の分布を電極１４０を配備する前後で比較したところ、電極１４０（ここでは金属メッシュ）を配備した方が被帯電体１１６の帯電電位の分布が小さくなっていた。
【００６６】
この第１実施例によれば、第１参考例において、気体放出部１０８と被帯電体１１６の間に被帯電体１１６面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極１４０を有し、この電極１４０と気体放出部１０８との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体１１６に向かって引き出すので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命及び均一帯電性の向上を図ることができる。
【００６７】
すなわち、第１参考例と同様な効果が得られ、かつ、電極１４０−被帯電体１１６間の電界が気体放出部１０８の形状に依存せず、均一な電界内を負イオンが飛行するために帯電が均一化される。
なお、上記第２参考例乃至第４参考例において、第１実施例と同様に放出口１０８と被帯電体１１６との間に、被帯電体１１６の表面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極１４０を配備して該電極１４０に電源１４１により気体放出部１０８に対し正電位となるように電圧を印加するようにしてもよい。
【００６８】
次に、本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例は、上記第１実施例において、図９に示すように被帯電体１１６の表面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極が複数の区画に区分された電極群１４２で構成され、電極群１４２の各区画には互いに独立に電圧を印加する事が出来るようになっている。この第６実施例では、電源群１４３により電極群１４２の各区画に互いに独立に電圧を印加している。
【００６９】
ここで、電極群１４２の各区画の形状は、格子状であるが、そのほか網状など、負イオンが被帯電体１１６に到達することを妨げないものであれば特に制限されない。電極群１４２の各区画には電源群１４３により独立に、気体放出部１０８に対し正電位となるように電圧を印加してある。これにより、気体放出部１０８から負イオンが放出された時点で負イオンの分布が不均一であったとしても、電極群１４２の電位分布を調整することで負イオンの分布を均一化することが出来る。
【００７０】
電極１４０には電源１４１により電極群１４２に対して正電位となるように電圧を印加してある。さらに、電極１４０を通過した負イオンおよび電子が被帯電体１１６側に向けて流動するような電界が形成されるように、その被帯電体１１６側にバイアス電源１２０により電圧が印加されている。電極１４０の形状が被帯電体１１６の表面に平行であるため、電極１４０−被帯電体１１６間の電界は電極群１４２の電位分布に依存せず、均一な電界内を負イオンが飛行するため被帯電体１１６の帯電が均一化される。
この第２実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、被帯電体１１６の帯電電位の分布を上記第１実施例と比較したところ、本第２実施例の方がさらに被帯電体１１６の帯電電位の分布が小さくなり改善されていた。
【００７１】
この第２実施例によれば、上記第１実施例において、気体放出部１０８と被帯電体１１６の間に設けられ被帯電体１１６面に平行で負イオンを通過しうる形状を有する第１の電極１４０と、この第１の電極１４０に平行で負イオンを通過しうる形状を有し複数の区画に区分された第２の電極１４２とを備え、この第２の電極１４２の各区画に互いに独立に電圧を印加して負イオンの分布を制御し、前記第１の電極１４０と気体放出部１０８との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体１１６に向かって引き出すので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及均一帯電性の一層の向上を図ることができる。
【００７２】
すなわち、第１実施例と同様な効果が得られ、かつ、電極群１４２の各区画に対して電源群１４３により独立に、気体放出部１０８に対し正電位となるように電圧を印加することにより、負イオンが放出された時点で負イオンの分布が不均一であったとしても、電極群１４２の電位分布を調整することで負イオンの分布を均一化することが出来る。
【００７３】
なお、上記第２参考例乃至第４参考例において、第２実施例と同様に、気体放出部１０８と被帯電体１１６の間に被帯電体１１６面に平行で負イオンを通過しうる形状を有する第１の電極１４０と、この第１の電極１４０に平行で負イオンを通過しうる形状を有し複数の区画に区分された第２の電極１４２とを設け、この第２の電極１４２の各区画に互いに独立に電圧を印加して負イオンの分布を制御し、第１の電極１４０と気体放出部１０８との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体１１６に向かって引き出すようにしてもよい。
【００７４】
次に、本発明の第３実施例について説明する。この第３実施例は、上記参考例及び上記実施例において、負イオン生成空間部１０７に導入する気体が空気の場合、水蒸気等の生活温度範囲での低温で凝縮する気体が空気に混在している。電子放出素子の動作中は電子放出素子に流れる電流により電子放出面は室温よりも高温となりうるが、未使用時の温度が低下している電子放出面において例えば水蒸気が凝縮すると、その後の電子放出動作が著しく阻害されることとなる。
【００７５】
第３実施例では、上記第１参考例において、図１０に示すように、導入路１０５内に、電子放出素子１０１の電子放出面を加熱する手段１５０（ここでは電熱線）を配備している。この加熱手段１５０により加熱された気体からの熱移動により未使用時においても電子放出素子１０１の電子放出面の温度が帯電装置外部の気体に比べて高温となる。これにより、未使用時に水蒸気などが電子放出素子１０１の電子放出面に凝縮して電子放出効率を低下させることを防止でき、帯電効率の向上が可能となる。
【００７６】
さらに、オゾンは熱により分解が促進されるため、第１参考例及び第２参考例において説明したようなわずかな気体分子の電離をきっかけに発生した微量のオゾンすらも気体が高温のために分解されることとなる。
第３実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【００７７】
また、未使用時にヒータ１５０を加熱した場合とヒータ１５０を加熱しない場合での被帯電体１１６の帯電に要する時間を比較したところ、ヒータ１５０を加熱していた方が被帯電体１１６の帯電に要する時間が短縮された。
なお、第３実施例においては加熱手段１５０として電熱線を使用したが、加熱手段１５０としてランプや、導入路１０５そのものを加熱する手段を用いることもできる。
【００７８】
このように、第３実施例によれば、上記第１参考例において、負イオン生成空間部１０７に導入される気体を加熱する手段１５０を有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【００７９】
すなわち、第１参考例と同様な効果が得られ、ヒータ１５０からの輻射熱および加熱された気体からの熱移動により未使用時においても電子放出面の温度が帯電装置外部の気体に比べて高温となるため、未使用時に水蒸気などが電子放出面に凝縮して電子放出効率を低下させることを防止でき、帯電効率の向上が可能となる。さらに、仮に微量のオゾンが発生したとしても熱分解させることができる。
なお、上記第２参考例乃至第２実施例において、第３実施例と同様に負イオン生成空間部１０７に導入される気体を加熱する手段１５０を設けるようにしてもよい。
【００８０】
次に、本発明の第４実施例について説明する。この第４実施例では、上記第１参考例において、図１１に示すように導入路１０５の途中に酸素分離手段１８０を配備している。圧縮空気より酸素を分離して圧縮空気を酸素が高濃度である成分と酸素が低濃度である成分に分ける手段１８０としては、酸素の透過率が高い、シリコーンをベースにした酸素富化膜（永柳工業（株）製）やポリイミド製の酸素富化膜が使用できる。
【００８１】
気体送り込み手段１０６（コンプレッサ等の圧縮空気供給装置）により加圧された空気は、導入路１０５を介して酸素分離手段１８０へ送り込まれ、図１２の如く酸素富化膜１８０を通過した後の高酸素濃度ガスが導入路１０５を介して負イオン生成空間部１０７内へ導入される。これにより、負イオン状態を得やすい酸素分子がより多く負イオン生成空間部１０７内へ供給され、負イオン生成効率が向上する。
【００８２】
第４実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、酸素分離手段１８０を配備する前後での被帯電体１１６の帯電に要する時間を比較したところ、酸素分離手段１８０を配備した後の方が被帯電体１１６の帯電に要する時間が短縮された。
【００８３】
この第４実施例によれば、第１参考例において、負イオン生成空間部１０７に気体を導入する手段としての圧縮空気供給手段（気体送り込み手段１０６及び導入路１０５）と、この圧縮空気供給手段により供給される圧縮空気を酸素高濃度成分と酸素低濃度成分とに分離して排出するガス分離手段としての酸素分離手段１８０と、このガス分離手段により分離された酸素高濃度成分を負イオン生成空間部１０７に導入する手段としての導入路１０５とを有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な電を行うことができる。
【００８４】
すなわち、第１参考例と同様な効果が得られ、かつ、酸素富化膜通過後の高酸素濃度ガスが負イオン生成部１０７内へ導入されるため、負イオン状態を得やすい酸素分子がより多く負イオン生成部１０７内へ供給されて負イオン生成効率が向上し、帯電効率を向上させることが出来る。
【００８５】
なお、上記第２参考例乃至第４参考例、第１実施例乃至第３実施例において、第４実施例と同様に負イオン生成空間部１０７に気体を導入する手段としての圧縮空気供給手段（気体送り込み手段１０６及び導入路１０５）と、この圧縮空気供給手段により供給される圧縮空気を酸素高濃度成分と酸素低濃度成分とに分離して排出するガス分離手段としての酸素分離手段１８０と、このガス分離手段により分離された酸素高濃度成分を負イオン生成空間部１０７に導入する手段としての導入路１０５とを設けるようにしてもよい。
【００８６】
次に、本発明の第５実施例について説明する。この第５実施例では、上記第１参考例において、図１３に示すように気体導入路１０５の途中に、酸素富化膜からなる中空糸膜を多数束ねたものを酸素分離手段１８１として配備している。この酸素分離手段１８１は、ポリイミド製の中空糸膜として例えば宇部興産（株）製のポリイミド製窒素富化膜を多数束ねたものから構成したものを用いる。
【００８７】
この中空糸膜は、図１４に示すように側面が空気中の窒素より酸素を透過しやすい性質をもっており、大気を用いた圧縮空気を導入させるとこの中空糸膜を通過する間に、中空糸膜内部は窒素濃度が高くなり、また側面側からは酸素が透過して行く。この中空糸膜の側面側から放出される高酸素濃度ガスは負イオン生成空間部１０７内へ導入される。酸素分離手段１８１は、中空糸膜が圧力により破裂しないように中空糸膜内部のガスを別経路で外部に放出する構造としてある。
【００８８】
酸素分離手段１８１を中空糸膜を多数束ねた形状とすることにより、同じ流路径であっても図１２のように単純に平面状の膜を通過させる場合に比べて膜の酸素が通過しうる断面積を大幅に増すことが出来る。このため、より多くの高酸素濃度の空気を負イオン生成空間部１０７内へ供給することが出来る。これにより、負イオンを得やすい酸素分子がより多く負イオン生成空間部１０７内へ供給され、負イオン生成効率がさらに向上する。
【００８９】
また、ガス分離膜は圧縮空気圧と分離ガス流量とが比例する関係を有するが、圧縮空気が粘性を有すると共に中空糸膜は極めて長細い管（内径２０μ程度）であるため、圧縮空気の空気圧がある程度変化しても、それに急激に反応して分離ガス量が変動するようなことはない。すなわち、中空糸状のガス分離膜を用いれば、負イオン生成空間部１０７へ供給される圧縮空気の酸素濃度を高くできるのに加え、圧縮空気供給源の空気供給に多少の変動があったとしても、ガス分離膜が緩衝材となって空気供給の変動を吸収することになる。また、この変動がある程度の大きさを持っていた場合にも、分離ガス流量は徐々に変化するため、その変化が負イオン流に与える影響も緩和され、被帯電体１１６の帯電に与える影響も最小限で防止できる。この場合、ガス分離膜の長さを７０ｃｍ以上とすることで、上記緩衝作用を十分に機能させることが可能となり、圧縮空気供給源の変動に対しても被帯電体１１６の均一な帯電ができる。
【００９０】
この第５実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、被帯電体１１６の帯電に要する時間を第４実施例と比較したところ、第５実施例の方がさらに被帯電体１１６の帯電に要する時間が短縮された。
【００９１】
この第５実施例によれば、第１参考例において、ガス分離手段としての酸素分離手段１８１を中空糸状のガス分離膜により構成したので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【００９２】
すなわち、第４実施例と同様な効果が得られ、かつ、酸素分離手段１８１を中空糸膜を多数束ねた形状とすることにより、同じ流路径であっても図１２のように単純に平面状の膜を通過させる場合に比べて酸素が通過しうる断面積を大幅に増すことが出来るため、より多くの高酸素濃度の空気を負イオン生成空間部１０７へ供給することが出来る。これにより、負イオンを得やすい酸素分子がより多く負イオン生成空間部１０７へ供給されて負イオン生成効率がさらに向上し、帯電効率をより向上させることが出来る。
【００９３】
なお、上記第２参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第３実施例において、第５実施例と同様に導入路１０５の途中に、酸素富化膜からなる中空糸膜を多数束ねたものを酸素分離手段１８１からなるガス分離手段として配備するようにしてもよい。
【００９４】
次に、本発明の第６実施例について説明する。この第６実施例では、上記第５実施例において、図１５に示すように導入路１０５の途中に酸素富化膜からなる中空糸膜を多数束ねたものを酸素分離手段１８１とし、さらに、この酸素分離手段１８１により分離した低酸素濃度ガスを、放出口１０８から放出された気体が被帯電体１１６に照射された後に通過する経路の近傍に導くように流路１８２を配備している。この流路１８２は、具体的には酸素分離手段１８１において分離された低酸素濃度ガスを、被帯電体１１６に照射された後に通過する経路の近傍に導くパイプである。
【００９５】
放出口１０８からの流出空気流は、いわゆる高酸素濃度状態である為、そのまま機外に排出してしまうと、異常燃焼等の危険をまねく恐れがある。他方、パイプ１８２内の空気は、酸欠状態である為、このまま機外に排出されると人体に害を及ぼす恐れがある。
そこで、この第６実施例では、放出口１０８からの流出空気とパイプ１８２からの空気とを機外排出以前に合流させることにより上記問題を解決することが出来る。
【００９６】
この第６実施例の帯電装置においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面全体を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【００９７】
この第６実施例によれば、上記第５実施例において、ガス分離手段としての酸素分離手段１８１により分離された酸素低濃度成分を、当該帯電装置から放出された気体が被帯電体１１６に照射された後に通過する経路の近傍に導く手段１８２を有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び有毒ガス成分放出防止を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
すなわち、第５実施例と同様な効果が得られ、かつ、高酸素濃度ガスと低酸素濃度ガスを機外排出以前に合流させるため、有害ガス成分の放出を防ぐことが出来る。
【００９８】
次に、本発明の第７実施例について説明する。この第７実施例では、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例において、それぞれ上記電子放出素子の代りに図１６に示すようなＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）構造の電子放出素子を用いた実施例である。このＭＩＳ構造の電子放出素子においては、n型Ｓｉ基板を下部電極５１３とし、その表面を熱酸化などの方法で酸化して絶縁層５１２を５ｎｍ形成してある。この絶縁層５１２の上には、スパッタリングなどの方法で、上部電極５１８として、Auを6nmの厚さで成膜してある。
【００９９】
この場合、図１７に示すようにn型Ｓｉ基板５１３中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過して絶縁層５１２の伝導帯へ注入され、そこで加速されて上部電極５１８の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなる。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極５１８の仕事関数φ以上のエネルギーを有するものは、電子放出素子外部に放出される。
【０１００】
このＭＩＳ構造の電子放出素子には様々な長所がある。まず、素子が薄膜状の単純な構造であるために大面積化が容易であり、面状電子放出素子を作成しやすい。また、上部電極５１８が平坦かつ大面積であることにより、針状の電子放出端を持つ電界放射陰極アレイ等に比べ素子外部との界面状態が安定であり、また上部電極５１８の表面が雰囲気ガスの付着により汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には大きな影響がないために環境ガスの影響を受けにくい。さらに、電源５１７から上部電極５１８と下部電極５１３との間に１０Ｖ程度の低電圧を印加しても電子放出動作が可能であり、高圧電源等を要しない点も大きな利点である。
【０１０１】
上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第６実施例の各構成の帯電装置に上記ＭＩＳ構造の電子放出素子用いた第７実施例においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【０１０２】
この第７実施例によれば、電子放出素子はＭＩＭ構造を有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
すなわち、第１実施例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第６実施例と同様な効果が得られ、かつ、電子放出素子が薄膜状の単純な構造であるために大面積化が容易であり、面状電子放出素子を作製しやすくて生産性が向上する。さらに、電子放出素子の外部との界面状態が安定であり、上部電極の表面が雰囲気ガスの付着により汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には大きな影響がなくて環境ガスの影響を受けにくいため、帯電能力が安定する。
【０１０３】
次に、本発明の第８実施例について説明する。この第８実施例では、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例において、それぞれ上記電子放出素子の代りに図１８に示すようなＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造の電子放出素子を用いた実施例である。このＭＩＭ構造の電子放出素子は、下部電極４１３の上に絶縁層４１２を形成し、この絶縁層４１２の上に上部電極４１１を形成してある。
【０１０４】
このＭＩＭ構造の電子放出素子の動作原理を説明すると、図１９に示すよえに上部電極４１１と下部電極４１３の間に電源４１７から電圧（数Ｖ〜１０Ｖ）を印加すると、絶縁膜４１２内の電界のため、下部電極４１３中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を透過して絶縁膜４１２の伝導帯へ注入され、そこで加速されて上部電極４１１の伝導帯へ注入され、ホットエレクトロンとなる。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極４１１の仕事関数φ以上のエネルギーを有するものは、素子外部４１０に放出される。例えばＡｕ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ａｌ構造等においてこの原理による電子放出が観測されている（応用物理，Ｖol３２，Ｎo.８，（１９６３）ｐ５６８参照）。
【０１０５】
ＭＩＭ構造の電子放出素子、例えばＡｕ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ａｌ構造の電子放出素子の作製は例えば以下の方法で実施できる。
表面を清浄化した基板４１４上に下部電極４１３としてＡｌを２０ｎｍ蒸着する。続いて、このＡｌを陽極酸化法により酸化する。陽極酸化は３％酒石酸アンモニウム水溶液で４Ｖの化成電圧で行う。陽極酸化によって酸化できるＡｌの膜厚は高い精度で化成電圧に依存しているため、４Ｖの化成電圧で４ｎｍのＡｌのみ選択的に酸化できる。このようにして、下部電極４１３上にＡｌ₂Ｏ₃で構成される絶縁膜４１２を形成出来る。Ａｌの膜厚を２０ｎｍ以外に設定する場合は、化成電圧もそれに対応した電圧とすることは言うまでもない。次に絶縁膜４１２上に上部電極４１１を形成する。上部電極４１１としては、例えばＡｕを超高真空中での蒸着により１０ｎｍ形成すればよい。
【０１０６】
この第８実施例において、Ａｌの酸化過程で陽極酸化法の代りに気相酸化法を用いることも可能である。すなわちＡｌ膜を真空槽に入れ、０.００１〜１０Ｔｏｒｒ程度の酸素を導入して基板を加熱することによりＡｌを酸化し、Ａｌ₂Ｏ₃からなる絶縁膜４１２を形成することが出来る。
【０１０７】
このＭＩＭ構造の電子放出素子には次のような様々な長所がある。まず、素子が薄膜状の単純な構造であるために大面積化が容易であり、面状電子放出素子を作成しやすい。また、上部電極４１１が平坦かつ大面積であるため、針状の電子放出端を持つ電界放射陰極アレイ等に比べ素子外部４１０との界面状態が安定であり、上部電極４１１の表面が雰囲気ガスの付着により汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には大きな影響がないため環境ガスの影響を受けにくい。また、１０Ｖ程度の低電圧の印加でも電子放出動作が可能であり、高圧電源等を要しない点も大きな利点である。さらに、上述のＭＩＳ構造の電子放出素子と異なり基板を半導体材料にする必要が無く、ガラス上にでも形成できるため長尺化や大面積化などが安価にできる。
【０１０８】
上述の第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例の各構成の帯電装置に上記ＭＩＭ構造の電子放出素子を用いた第１２実施例においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【０１０９】
この第８実施例によれば、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第６実施例において、電子放出素子はＭＩＭ構造を有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１１０】
すなわち、第７実施例と同様な効果が得られ、かつ、電子放出素子は基板を半導体材料にする必要が無くガラス上にでも形成できるため、長尺化や大面積化などが安価にできる。
【０１１１】
次に、本発明の第９実施例について説明する。上記第７実施例や第８実施例における薄い絶縁膜を有する電子放出素子においては、電子の放射効率をより高めようとすると（より多くの電子を放射させようとすると）、上記絶縁膜の膜厚をさらに薄くする必要があるが、上記絶縁膜の膜厚を薄くしすぎると、上記積層構造の上下の電極間に電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、このような絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率（引き出し効率）をあまり高くできないという問題がある。
【０１１２】
この問題を解決すべく、第９実施例における電子放出素子は、基本的には多孔質半導体を高抵抗層として用いた素子であり、金属薄膜／多孔質半導体／半導体基板をその構成要素にしている。なお、このような電子放出素子及び電子放出動作については、信学技報,TECHNICAL REPORT OF IEICE.,ED96-141,(1996-12)に詳細な説明がなされている。
【０１１３】
図２０は第９実施例における電子放出素子の構成を示す。この第９実施例は、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例において、それぞれ電子放出素子として図２０に示す電子放出素子を用いた実施例である。この電子放出素子は例えば、以下の方法で作製できる。
【０１１４】
裏面にオーミック電極をとった面方位（１００）のｎ形シリコン基板（ｎ形シリコンウエハ）（比抵抗が０．０１〜０．０３Ωｃｍ）６０１の表面に、５５ｗｔ％ＨＦ水溶液とエタノールとの混合液（混合比は１：１）中で定電流陽極酸化処理を施し、多孔質シリコン層（以下、ＰＳ層という）６０２を形成する。その陽極酸化中には５００Ｗのタングステンランプにより試料面に光を照射する。ＰＳ層６０２の厚さは約３μｍである。作製したＰＳ層６０２の表面にはＡｕ薄膜を真空蒸着し（厚さ１００Å）、これを表面側のＡｕ薄膜電極６０３として裏面のオーミック電極６０４との間でダイオードを形成する。
【０１１５】
このダイオードのＡｕ薄膜電極６０３に電源６０５により正電圧Ｖ_PSを印加し、ｎ形シリコン基板６０１からＰＳ層６０２に電子を注入する。その際の電流はＩ_PSである。その場合、ＰＳ層６０２は高抵抗であるので、印加電界の大部分はＰＳ層６０２にかかっているが、ＰＳ層６０２の表面には酸化層が存在するため、図２１のエネルギーバンド図に示すように、電界強度はＰＳ層６０２の表面ほど強い。
【０１１６】
更に、ｎ形シリコン基板６０１から注入された電子は、Ａｕ薄膜電極６０３側に向けてＰＳ層６０２を走行し、Ａｕ薄膜電極６０３側に向かう。ＰＳ層６０２の表面付近に達した電子は、そこでの強電界により一部はＡｕ薄膜をトンネルして素子外部に放出される。
【０１１７】
この第９実施例の電子放出素子ではシリコンを基板としたものであるが、電子放出素子の基板がシリコンに限られたものではなく、陽極酸化を適用できる半導体は全て電子放出素子の基板に利用することができる。すなわち、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、IV族、III −Ｖ族、II−VI族などの単体及び化合物半導体の多くが、これに該当する。
【０１１８】
第９実施例の電子放出素子によれば、薄い絶縁膜を形成する工程が不要であり、絶縁破壊のおそれが小さく、複雑な工程は不要であり、素子構成が単純であり、大面積化が容易であるという利点が得られ、上述の問題を解決できる。ただし、信学技報,TECHNICAL REPORT OF IEICE.,ED96-141,(1996-12)によれば、第９実施例の電子放出素子は、発光素子としても機能し得るため、被帯電体１１６例えば電子写真の感光体に対向させると発光が直接感光体を照射して感光体の帯電を阻害してしまう。しかしながら、第９実施例においては、シールド内において負イオン生成を行うので、電子放出素子が感光体に対向する必要がないため、上記の問題を回避できる。
【０１１９】
また、同じく信学技報,TECHNICAL REPORT OF IEICE.,ED96-141,(1996-12)によると、形成したＰＳ層６０２を１０００℃，１５分急速熱酸化（ＲＴＯ：Rapid Thermal Oxidation）処理した後に、ＰＳ層６０２の表面にＡｕ薄膜を真空蒸着したところ、放出電子量が増大したことも報告されている。これはＰＳ層６０２表面の酸化によりリーク電流が減少し、素子内部の電界効果が高まったためと考えられている。もちろん、このような処理を施した電子放出素子も本発明に適用できることは言うまでもない。
【０１２０】
さらに、ディスプレイアンドイメージング 1999，Vol8，pp77−82によると、多孔質半導体層として多結晶シリコン膜に陽極酸化を施したものを適用することにより、電子の散乱損失が減少し、安定な電子放出を得られることが報告されている。このことは、帯電装置の安定動作のために非常に有効である。
【０１２１】
上述の第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例の各構成の帯電装置に上記電子放出素子をそれぞれ用いた第９実施例においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、上記第７実施例および第８実施例の電子放出素子に比べ、電子放出素子の絶縁破壊が起こる頻度が著しく少なかった。
【０１２２】
この第９実施例によれば、電子放出素子の電子放出部材は、半導体基板６０１と、該半導体基板６０１の表面を多孔質化した多孔質半導体層６０２と、該多孔質半導体層６０２上に形成される金属薄膜電極６０３と、前記半導体基板の裏面に形成されるオーミック電極とを有するので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１２３】
すなわち、第７実施例と同様な効果が得られ、かつ、電子放出素子は、薄い絶縁膜を形成する工程が不要であり、絶縁破壊のおそれが小さく、複雑な工程が不要であり、素子構成が単純であり、大面積化が容易であるという利点が得られ、さらなる帯電装置生産性、低コスト化、帯電能力の安定性向上ができる。
【０１２４】
次に、本発明の第１０実施例について説明する。この第１０実施例では、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至上記第６実施例において、それぞれ上記電子放出素子の代りに図２２に示すようなエレクトロルミネッセント素子からなる電子放出素子を用いたものである。図２２において、９１１は下部電極、９１３は上部電極である。電子放出部材９１２は、３００〜５００ｎｍの厚さを有するタンタルオキサイド（Ｔａ₂Ｏ₅ ）膜９１２-１，その上部に形成された約５００ｎｍの厚さを有するＺｎＳ膜９１２-２により構成され、ＺｎＳ膜９１２-２の上部に約１０ｎｍの厚さを有する金（Ａｕ）からなる上部電極膜９１２-３が形成されている。このようなＥＬ薄膜の材料及び電子放出動作については、応用物理第63巻第６号第592 〜595 頁（1994年）に詳細な説明がなされている。
【０１２５】
次に、この第１０実施例において、電子放出素子のスイッチングトランジスタのオン状態における下部電極９１１に印加されるドライブ電圧波形を図２３に基づいて説明する。図２３において、（1）は上部電極９１３，すなわち金からなる上部電極膜９１２-３に印加されるＤＣ電位である。（2）は電子放出状態における下部電極９１１に印加される電位である。ＤＣ電位（1）に対して下部電極電位（2）として負の電位が印加されているバイアス状態においては、ＺｎＳ膜９１２-２の膜中においてホットエレクトロンが発生し、このホットエレクトロンが金よりなる上部電極膜９１２-３をトンネリングして外部に放出される。なお、図２３に示した下部電極９１１に印加される駆動電位（2）の波形は、図２４に示したようなパルス波形でもよいことが、上記刊行物（応用物理）に示されている。
【０１２６】
この第１０実施例においては、発光を伴う電子放出面を被帯電体１１６に対向させずに帯電動作を行うことが出来るため、被帯電体１１６が電子写真用感光体であっても帯電電位を低下させることがない。このことにより、薄い絶縁膜を形成する工程が不要であり、絶縁破壊のおそれが小さく、複雑な工程は不要であり、素子構成が単純であり、大面積化が容易であるという利点をもつ電子放出素子を問題なく使用することができる。
【０１２７】
上述の第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第６実施例の各構成の帯電装置にそれぞれ上記電子放出素子を用いた第１０実施例においては、被帯電体１１６（例えばリコー感光体ユニットタイプ800）の表面を−７００Ｖに帯電させ、この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、いずれもオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。また、第８実施例および第９実施例の電子放出素子に比べ、電子放出素子の絶縁破壊が起こる頻度が著しく少なかった。
【０１２８】
このように、第１０実施例によれば、電子放出素子は、下部電極９１１と、この下部電極９１１上に形成されたタンタルオキサイド膜９１２-１と、このタンタルオキサイド膜９１２-１上に形成されたＺｎＳ膜９１２-2と、このＺｎＳ膜９１２-2上に形成された上部電極９１３とにより構成されているエレクトロルネッセント素子であるので、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１２９】
すなわち、上記第１参考例及び第２参考例と同様な効果が得られ、さらに、電子放出素子は、薄い絶縁膜を形成する工程が不要であり、絶縁破壊のおそれが小さく、複雑な工程が不要であり、素子構成が単純であり、大面積化が容易であるという利点が得られ、帯電装置生産性の向上、低コスト化および帯電能力の安定性向上を図ることができる。
【０１３０】
次に、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第１０実施例に対する比較例について説明する。図２５に示す従来のコロナワイヤの帯電装置１００を用い、上記第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第１０実施例と同一環境条件で被帯電体１１６の表面を−７００Ｖに帯電させた。この時の帯電装置周辺におけるオゾン濃度およびＮＯ_x濃度の測定を行ったところ、
オゾン：４ｐｐｍ
ＮＯ_x：０．６ｐｐｍ
が検出された。これに対して、第１参考例乃至第４参考例及び第１実施例乃至第１０実施例では、上述のようにオゾン、ＮＯ_xともバックグラウンドレベル以上の値は検出されなかった。
【０１３１】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例えば転写用帯電装置、分離用帯電装置などにも適用することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止及び長寿命化、均一帯電性の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項２に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１３３】
請求項４に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び均一帯電性の一層の向上を図ることができる。
請求項５に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１３４】
請求項６に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項７に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び帯電効率の一層の向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項８に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化及び有毒ガス成分放出防止を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１３５】
請求項９に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項１０に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【０１３６】
請求項１１に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
請求項１２に係る発明によれば、オゾン及びＮOxの発生防止、長寿命化、装置生産性の向上、低コスト化及び帯電能力の安定性向上を図ることができ、均一な帯電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1参考例を示す斜視図である。
【図２】同第１参考例を示す断面図である。
【図３】同第１参考例の電子放出素子を示す断面図である。
【図４】本発明の第２参考例における電子放出素子を示す断面図である。
【図５】同第２参考例における電子放出素子のエネルギーバンドを示す図である。
【図６】本発明の第３参考例を示す断面図である。
【図７】本発明の第４参考例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図１２】同第４実施例の酸素富化膜を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図１４】同第５実施例の中空糸膜を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第６実施例を示す断面図である。
【図１６】本発明の第７実施例におけるＭＩＳ構造の電子放出素子を示す断面図である。
【図１７】同電子放出素子の動作を説明するための図である。
【図１８】本発明の第８実施例におけるＭＩＭ構造の電子放出素子を示す断面図である。
【図１９】同電子放出素子の動作を説明するための図である。
【図２０】本発明の第９実施例における電子放出素子の構成を示す断面図である。
【図２１】同電子放出素子のエネルギーバンドを示す図である。
【図２２】本発明の第１０実施例の電子放出素子を示す断面図である。
【図２３】同第１０実施例における電子放出素子の下部電極ドライブ電圧波形を示す波形図である。
【図２４】同第１０実施例における電子放出素子の下部電極ドライブ電圧波形の別の例を示す波形図である。
【図２５】従来のコロナワイヤの帯電装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１電子放出素子
１０２電極を兼ねたホルダ
１０５導入路
１０６気体送り込み手段
１０７負イオン生成空間部
１０８放出口
１０９、１２０電源
１１６被帯電体
１３０粒子フィルタ
１３１正イオンフィルタ用電極
１４０、１４２電極
１５０加熱手段
１８０、１８１酸素分離手段
１８２パイプ
６０１半導体基板
６０２多孔質半導体層
６０３金属薄膜電極
９１１下部電極
９１２-１タンタルオキサイド膜
９１２-2 ＺｎＳ膜
９１３上部電極

Claims

素子内部の電界によりエネルギーを与えた電子を放出する電子放出素子の電子放出面により形成された負イオン生成空間部と、この負イオン生成空間部に負イオン化するための気体を導入する手段とを備え、前記負イオン生成空間部で生成された負イオンおよび電子を、前記負イオン生成空間部に導入された気体と共に放出して該負イオンおよび電子により被帯電体を帯電させる帯電装置であって、気体放出部と被帯電体の間に被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状の電極を有し、この電極と気体放出部との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体に向かって引き出すことを特徴とした帯電装置。
請求項１記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、気体に混入した粒子を電子放出面へ付着しないように取り除く粒子フィルタを備えたことを特徴とした帯電装置。
請求項１または２記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に到達する前の導入気体の経路の所定箇所に配備され、空気から正電荷を取り除く、周囲に対して負電位の正イオンフィルタ用電極を備えたことを特徴とした帯電装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電装置において、気体放出部と被帯電体の間に設けられ被帯電体面に平行で負イオンを通過しうる形状を有する第１の電極と、この第１の電極に平行で負イオンを通過しうる形状を有し複数の区画に区分された第２の電極とを備え、この第２の電極の各区画に互いに独立に電圧を印加して負イオンの分布を制御し、前記第１の電極と気体放出部との間に電圧を印加して負イオンを被帯電体に向かって引き出すことを特徴とした帯電装置。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に導入される気体を加熱する手段を有することを特徴とした帯電装置。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記負イオン生成空間部に気体を導入する手段としての圧縮空気供給手段と、この圧縮空気供給手段により供給される圧縮空気を酸素高濃度成分と酸素低濃度成分とに分離して排出するガス分離手段と、このガス分離手段により分離された酸素高濃度成分を前記負イオン生成空間部に導入する手段とを有することを特徴とした帯電装置。
請求項６記載の帯電装置において、前記ガス分離手段を中空糸状のガス分離膜により構成したことを特徴とした帯電装置。
請求項７記載の帯電装置において、前記ガス分離手段により分離された酸素低濃度成分を、当該帯電装置から放出された気体が被帯電体に照射された後に通過する経路近傍に導く手段を有することを特徴とした帯電装置。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子はＭＩＳ構造を有することを特徴とした帯電装置。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子はＭＩＭ構造を有することを特徴とした帯電装置。
請求項９記載の帯電装置において、前記電子放出素子は、多孔質半導体層と、該多孔質半導体層の表面側に電子を通過し得る薄膜電極を有し、前記多孔質半導体層の裏面側に該多孔質半導体層に電子を注入し得る電極を有することを特徴とした帯電装置。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の帯電装置において、前記電子放出素子は、下部電極と、この下部電極上に形成されたタンタルオキサイド膜と、このタンタルオキサイド膜上に形成されたＺｎＳ膜と、このＺｎＳ膜上に形成された上部電極とにより構成されているエレクトロルミネッセント素子であることを特徴とした帯電装置。