JP7010577B2 - 電子放出装置、帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子放出装置、帯電装置および画像形成装置に関し、詳しくは、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、前記電子放出装置を備えた帯電装置および前記帯電装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物の発生を抑える目的で、電子放出素子を備えた電子放出装置からなる帯電装置や、前記帯電装置を備えた電子写真式の画像形成装置の発明が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

このような従来の電子放出装置９０１の一例を、図４に基づいて説明する。
図４は、従来の電子放出装置９０１の一例を示す説明図である。図４（ａ）は、電子放出装置９０１を電子放出面から見た正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ'矢視断面図である。

図４（ａ）（ｂ）に示されるように、電子放出装置９０１は、電子放出素子９０１１、電子放出素子９０１１を固定する台座９０１５および電子放出素子９０１１の第１電極である表面電極９０１１ａに電圧を印加するための導電性の給電端子９０１４ａを備えている。

電子放出素子９０１１は、第２電極であるアルミ等の導電性基板９０１１ｃと、この導電性基板９０１１ｃ上に形成され、抵抗を調整された半導電層９０１１ｂと、この半導電層９０１１ｂ上に形成された表面電極９０１１ａの３層構造を有する。

上記のように構成された電子放出装置９０１において、駆動電源９０１２ａから給電路９０１６と給電端子９０１４ａを通じて、表面電極９０１１ａと導電性基板９０１１ｃとの間に所定の電圧を印加すると、表面電極９０１１ａから半導電層９０１１ｂを通って導電性基板９０１１ｃに電流が流れ込み、表面電極９０１１ａから電子が放出される。表面電極９０１１ａから放出された放出電子ｅは、高圧電源９０１２ｂによって基板９０１１ｃと被帯電物との間に発生した電界を受けて被帯電物の方向に移動し、被帯電物の表面を所定の表面電位にマイナス帯電させる。

ところで、電子放出素子９０１１は、シリコーン樹脂にＡｇナノ粒子を分散させた１μｍ程度の薄い膜を塗布するため、膜厚が不均一になって膜厚の厚い部分に高い抵抗が生じることがある。このような抵抗の高い部分では、電流が流れ難くなって電子放出が生じなくなることがある。
また、通電や経時変化によって、給電端子９０１４ａと表面電極９０１１ａとの接点に酸化膜等が形成されたり、半導電層９０１１ｂ中のＡｇナノ粒子が酸化したりすることによって高抵抗化が生じることもあり、また、低湿度環境下においても、高抵抗化が生じることがある。

このような高抵抗化による問題を解決すべく、電子放出素子９０１１の抵抗が安定している場合は、給電点から離れた場所の電圧降下を考慮して、図４（ａ）に示されるように、複数の接点９０１１ａ１～９０１１ａ６を予め設けておく。
このようにすれば、一部の接点に不具合が生じたとしても、残りの接点からの給電が可能であれば、電子放出が生じなくなるという問題を防止することができる。

特開２００１－３５７９６１号公報 特開２００６－３２３３６６号公報

一方、膜厚が不均一になって膜厚の薄い部分に低い抵抗が生じることがある。また、半導電層９０１１ｂ中のＡｇナノ粒子の凝集により電流パスが形成されることによって低抵抗化が生じることもあり、また、高湿度環境下においても、大気中に含まれる水分が吸着することによって、低抵抗化が生じることがある。

このような抵抗の低い部分に給電したとき、過電流が流れる、いわゆるリーク現象が生じ、電圧降下により電子放出素子９０１１が電子放出しなくなることがある。

この場合、一部の接点にリーク現象が生じると、残りの接点への給電にも影響を及ぼすことがあるため、図４（ａ）に示されるように、複数の接点９０１１ａ１～９０１１ａ６を予め設けていたとしても、電子放出が生じなくなることがある。

それゆえ、低抵抗化により過電流が流れることに対しては、これまで有効な手段がなく、電子放出装置９０１を製品にする上で非常に大きな問題であり、実用化の障壁となっていた。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う電子放出装置を提供することにある。

第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた中間層と、前記第２電極に給電を行う２以上の給電端子と、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子ごとに切り替える給電端子切替部と、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加し、前記中間層内で加速された電子を前記第２電極から放出させる電圧印加部と、前記給電端子切替部および前記電圧印加部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第２電極および一部の前記給電端子の接点に不具合が生じたとき、前記第２電極への給電が全体として継続するように、前記２以上の給電端子の各々に対して、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電切換部に切り替えさせることを特徴とする電子放出装置を提供するものである。

この発明によれば、一部の給電端子においてリーク現象や給電不足といった不具合が発生した場合であっても、第２電極への給電が全体として継続するように、給電端子からの給電のオンオフを切り替えるため、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う電子放出装置を実現できる。

この発明の実施形態１に係る画像形成システムの内部構成を示す説明図である。 図１に示す感光体ドラムおよび帯電ユニットの概略構成を示す説明図である。 図１に示す帯電ユニットの概略構成を示す説明図である。 従来の電子放出装置の一例を示す説明図である。 図３に示す給電端子の先端部の形状を示す説明図である。

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。

（実施形態１）
＜画像形成システム１の構成＞
以下、図１に基づき、この発明の実施形態１に係る画像形成システム１について説明する。
図１は、この発明の実施形態１に係る画像形成システム１の内部構成を示す説明図である。

図１に示されるように、画像形成システム１は、画像形成装置２を核に、各々周辺機器であるスキャナ３、自動原稿搬送装置４、後処理装置５、記録材供給装置６、中継搬送ユニット８、および両面搬送装置１０が接続され、機能が拡張されている。このうち、画像形成装置２および後処理装置５は、記録材供給装置６の上面に並んで載置され、これらの上方にスキャナ３が、その上部に配置された自動原稿搬送装置４とともに、システムラック７上に支持されることで配置されている。

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、外部接続機器としてパーソナルコンピュータなどの画像処理装置が接続されると、この外部接続機器からの画像データを記録出力するものである。

画像形成装置２の略中央左側には、感光体（感光体ドラム２００）を中心とした電子写真プロセス部（画像形成部）２０が配置されている。感光体ドラム２００の周囲には、感光体ドラム２００の表面を均一に帯電させる帯電ユニット２０１、均一に帯電された感光体ドラム２００上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現像剤により再現する現像ユニット２０２、感光体ドラム２００上に再現された画像を記録材上に転写する転写ユニット２０３、転写後の感光体ドラム２００上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、および感光体ドラム２００の表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）などが配置されている。

画像形成装置２の下部、すなわち記録材供給装置６側には、記録材を収容可能な記録材供給部２１が配置されている。この記録材供給部２１は、記録材を収容する記録材収容トレイ２１０と、記録材収容トレイ２１０に収容された記録材を１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とで構成されている。この分離供給手段２１１において１枚ずつ分離給紙された記録材は、電子写真プロセス部２０の感光体ドラム２００と転写ユニット２０３との間に順次供給され、感光体ドラム２００上に記録再現されたトナー画像が転写される。
なお、上記記録材供給部２１への記録材の補給や記録材の交換などの作業は、画像形成装置２本体の正面側に記録材収容トレイ２１０を引き出して行う。

画像形成装置２本体の下面には、オプションで配置されている記録材供給装置６から送られてくる記録材を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体ドラム２００と転写ユニット２０３との間に向かって順次供給するための記録材受口２７が設けられている。

電子写真プロセス部２０の上方には定着装置２３が配置されており、画像が転写された記録材を順次受け入れて、記録材上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと記録材を送り出す。画像が記録された記録材は、画像形成装置２の排出ローラ２８から画像形成装置２本体の上面の中継搬送ユニット８に受け渡される。また、画像形成装置２の用紙搬送パス（記録材搬送路）６４は、下から上に向かって略縦型に構成されている。

電子写真プロセス部２０の側方、つまり電子写真プロセス部２０に対して用紙搬送パス６４と略直交する方向に隣接する位置には、光走査ユニット２２が配置されている。そして、光走査ユニット２２の上下空間部には、電子写真プロセス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、装置外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板とを収容する装置制御部２４、インターフェイス基板から受け入れら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により感光体ドラム２００上に画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、そして、これらの各種基板、ならびにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６などが配置されている。

記録材供給装置６は、オプションにて付設された外付けの記録材供給装置であって、３つの記録材供給部６１・６２・６３を有している。記録材供給部６１・６２・６３では、記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０に収容した記録材を、各々に備えられた分離給送手段６１１・６２１・６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離して、この記録材供給装置６の上面に設けられ、画像形成装置２の記録材受口２７に連通している記録材排出口６５に向かって供給する。稼働時には、所望とするサイズの記録材を収容した記録材供給部６１・６２・６３が選択的に動作する。記録材供給部６１・６２・６３への記録材の補給は、該ユニット本体の正面側に記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０を引出すことで行われる。

また、記録材供給装置６は、上部に画像形成装置２と後処理装置５を載置するように構成されているが、この状態で移動してシステムラック７の間に固定して配置可能なように、下部に移動コロ６９および固定部６８を備えている。移動時には、固定部６８を回転させて上昇させておくことで固定部６８を床面から離間させ、固定時には、固定部６８を回転させて下降させることで固定部６８を床面に接触させて記録材供給装置６を固定する。

なお、図１では、記録材供給装置６が３つの記録材供給部６１・６２・６３を有する場合を例示しているが、これに限らず記録材供給装置６は少なくとも１つの記録材供給部６１、６２または６３を有しておればよい。

後処理装置５は、画像形成装置２、中継搬送ユニット８から排出される画像の記録された記録材をこの後処理装置５の上部に設けられた搬入ローラ５０で導き入れて、記録材に対して後処理を施すものである。

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、図１に例示している後処理装置５は、ステープル処理を行うものであり、後処理されたものは下段の排紙トレイ５９に、後処理されないものは上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２によって選択的に排出される。

スキャナ３は、自動原稿搬送装置４により自動的に供給されるシート状の原稿を１枚ずつ順次露光走査して原稿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セットされるブック状の原稿、または自動原稿搬送装置４による自動供給が不可能なシート状の原稿の原稿画像を読み取る手動読み取りモードとを備えている。そして、透明な原稿載置台３０上にセットされた原稿の原稿画像を、相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する第１走査ユニット３１および第２走査ユニット３２で露光走査して、ミラーや結像レンズ３３等の光学部品で導いて光電変換素子３４上に結像させることで、原稿画像を電気的信号に変換した上で出力するものである。

自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置して読み取り走査可能なように、自動原稿搬送装置４が装置リア側を支点にして上方に回動し、装置の手前側が開放するように構成されている。

中継搬送ユニット８は、画像形成装置２の頂部に設けられた排紙トレイ２９の上部に装着され、画像形成装置２の排出ローラ２８から排出される画像が記録された記録材を、画像形成装置２の下流側に位置する後処理装置５に向かって導入するための搬送ユニットである。

また、この中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中で、記録材を該中継搬送ユニットの上面８２と後処理装置５の上面５４とで形成された排出トレイ９に導く別の記録材搬送経路８３が分岐している。２つの排出先は、搬送路の分岐部に配置されたゲート８１の切換により、変更可能になっている。

両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録材の両面に画像を形成する際に記録材を反転させるための搬送装置である。記録材を反転させる際には、排出ローラ２８が記録材を途中まで排出させた状態で停止し、逆転することにより記録材を両面搬送装置１０側へ導く。この際、定着装置２３の後に設けられたゲート８５の切換により、記録材が定着装置２３側へ戻らず両面搬送装置１０に進入することになる。両面搬送装置１０を通過した記録材は、電子写真プロセス部２０の手前から再度、用紙搬送パス６４に入って電子写真プロセス部２０等を通過することで裏面に画像が形成される。

この画像形成システム１は、記録材供給装置６の上に画像形成装置２と後処理装置５とが並んで載置される構造を有し、画像形成装置２本体の幅寸法をＬ１、後処理装置５本体の幅寸法をＬ２とすると、記録材供給装置６の幅寸法Ｌは、Ｌ１＋Ｌ２にほぼ等しくなるよう設計されている。

この画像形成システム１のように、各周辺機器を組み合わせてシステムを構成することにより、ユーザが所望する画像形成システム１を容易に実現できるようになる。
一方、このような画像形成システム１においては、システム全体の温度や湿度等の調整を考慮する必要が生じる。これに対して、各周辺機器にヒータやファン等を設けると、システム全体として部品点数が増加し、画像形成システム１のコストアップ等の問題を招来する。
そこで、この画像形成システム１は、画像形成装置２と記録材供給装置６との間にヒータ（発熱体）３００を設ける構成としている。

＜帯電ユニット２０１の構成＞
次に、図２、図３および図５に基づき、この発明の実施形態１に係る電子放出装置としての帯電ユニット２０１について説明する。
図２は、図１に示す感光体ドラム２００および帯電ユニット２０１の概略構成を示す説明図である。図３は、図１に示す帯電ユニット２０１の概略構成を示す説明図である。図３（ａ）は、帯電ユニット２０１を電子放出面から見た正面図であり、図３（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ'矢視断面図である。図５は、図３に示す給電端子２０１４ａの先端部の形状を示す説明図である。

図２に示されるように、この発明の帯電ユニット２０１は、電子放出素子２０１１、電子放出素子２０１１を固定する台座２０１５および電子放出素子２０１１の表面電極２０１１ａに電圧を印加するための給電端子２０１４ａを備えている。

電子放出素子２０１１は、導電性基板２０１１ｃと、この導電性基板２０１１ｃ上に形成された半導電層２０１１ｂと、さらにこの半導電層２０１１ｂ上に形成された表面電極２０１１ａの３層構造を有する。
図３（ａ）に示されるように、表面電極２０１１ａは、電子放出素子２０１１の長手方向に延びた表面電極２０１１ａの端部に配置されたバスライン２０１１ｃｂからなる。

この発明の「第１電極」は、導電性基板２０１１ｃによって実現する。また、この発明の「第２電極」は、表面電極２０１１ａによって実現する。また、この発明の「中間層」は、半導電層２０１１ｂによって実現する。また、この発明の「給電端子切替部」は、２０１１ａ１～２０１１ａ８の接点（切り替えスイッチ部）によって実現する。また、この発明の「電圧印加部」は、駆動電源２０１２ａ、高圧電源２０１２ｂおよび制御装置２０１３の協働によって実現する。また、この発明の「制御部」は、プロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板によって実現する。

なお、実施形態１では、導電性基板２０１１ｃの材料として、厚さ０．５ｍｍのアルミ板を用いている。また、半導電層２０１１ｂは、主体となる樹脂と樹脂中に分散された導電性微粒子を含んでおり、スプレー法、スピンコート法、ドクターブレード法、ロールコート法、ディッピング法等により、当該導電性微粒子を厚さ約１μｍに塗布して形成する。樹脂は、絶縁性の樹脂材料であり、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。

また、導電性微粒子は金属や半導体などの導電性材料を用いることが可能である。例えば、金、銀、白金、パラジウム等の導電性を有する金属微粒子を用いることができる。さらに、表面電極２０１１ａの材料としては、半導電層２０１１ｂ内への電圧の印加が可能となるような材料であれば、どのような材料であっても、特に制限なく用いることができる。

ただし、表面電極２０１１ａは、半導電層２０１１ｂ内で加速され高エネルギーを有する電子を、なるべくエネルギーの損失なく通過させて放出させることが好ましい。この観点から、表面電極２０１１ａの材料としては、仕事関数が低く、薄膜を形成することが可能な材料で形成されることが好ましい。
このような材料として、例えば、金、銀、炭素、チタン、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられ、実施形態１では、金をスパッタにより５０ｎｍの厚さで形成している。

バスライン２０１１ｃｂの材料は、ＳＵＳやリン青銅等の金属からなる給電端子２０１４ａと機械的に接触して電圧が印加されることから、チタン、アルミニウムといった比較的硬い金属を使うことが好ましい。実施形態１では、バスライン２０１１ｃｂは、半導電層２０１１ｂ上にチタン２５ｎｍ、アルミニウム２５ｎｍ、金５０ｎｍの順で、スパッタにより形成されている。

なお、表面電極２０１１ａおよびバスライン２０１１ｃｂは、スパッタ以外にも蒸着装置によって形成されても問題ない。

台座２０１５は、電子放出素子２０１１および給電端子２０１４ａを固定するためのものであり、直方体の形状で電子放出素子２０１１とほぼ同じ長さをしており、給電端子２０１４ａを固定するための複数のビス穴（図示せず）が両側面に形成されている。
なお、実施形態１では、台座２０１５の材質として、絶縁性樹脂であるポリアセタール（ＰＯＭ）を用いている。

給電端子２０１４ａは、断面がＬ字形をした薄い金属板（実施形態１では、厚さ０．１５ｍｍのステンレス製）からなり、図２のＺ軸方向（帯電ユニット２０１から感光体ドラム２００に向かう方向）において、台座２０１５からはみ出さない長さとなっている。そして、給電端子２０１４ａは、台座２０１５の両側面に対し、複数のビス（図示せず）で固定されている。

また、給電端子２０１４ａの先端部は、電子放出素子２０１１の表面電極２０１１ａのバスライン２０１１ｃｂに対し、押圧された構成となっている。その結果、電子放出素子２０１１は、２本の給電端子２０１４ａのばね力により、幅方向両側から台座２０１５に対して固定される。

次に、帯電ユニット２０１のシステム構成について、図２を用いて説明する。帯電ユニット２０１は感光体ドラム２００に対し、所定の間隔（実施形態１では１ｍｍ）をおいて配置されている。また、電子放出素子２０１１の導電性基板２０１１ｃには高圧電源２０１２ｂが、給電端子２０１４ａには駆動電源２０１２ａが接続されている。さらに、駆動電源２０１２ａおよび高圧電源２０１２ｂは、制御装置２０１３により、印加する電圧の大きさやタイミングが制御されるように構成されている。

以上のように構成された帯電ユニット２０１において、駆動電源２０１２ａを用いて、給電端子２０１４ａと導電性基板２０１１ｃとの間に所定の駆動電圧（実施形態１では２０Ｖ）を印加すると、表面電極２０１１ａには、給電端子２０１４ａから駆動電流Ｉが流れ、半導電層２０１１ｂを通って導電性基板２０１１ｃに流れ込む。電子は、この電流の流れとは反対方向に移動し、表面電極２０１１ａまたは表面電極２０１１ａの近傍（エッジ部分）に到達した電子の一部が、電子放出素子２０１１から放出電子ｅとして放出される。

一方、電子放出素子２０１１の導電性基板２０１１ｃには、高圧電源２０１２ｂにより、所定の高電圧が印加されており（実施形態１では－６００Ｖ）、これにより電子放出素子２０１１と、接地されている感光体ドラム２００との間で電界が生じる。その結果、電子放出素子２０１１から放出された放出電子ｅは、感光体ドラム２００方向に移動し、感光体ドラム２００の表面をマイナス帯電させる。

実施形態１では、電子放出素子２０１１に印加されている電圧が－６００Ｖであることから、感光体ドラム２００はほぼ－６００Ｖに帯電されたところで電子の移動が止まり、感光体ドラム２００の表面は約－６００Ｖで均一に帯電される。

上述のように、この発明の帯電ユニット２０１は、Ｌ字形の給電端子２０１４ａの先端部が、表面電極２０１１ａのバスライン２０１１ｃｂに当接し、バスライン２０１１ｃｂに対して直接給電する構成となっている。このように、電子放出素子２０１１の長手方向に対して、長尺の金属製の給電端子２０１４ａを用いて給電することで、従来のような長手方向での電圧降下を解消することができ、長手方向に関して、均一で安定した帯電を行うことが可能となる。

さらに、図３（ａ）に示されるように、実施形態１では、給電端子２０１４ａが８カ所に設けられており、バスライン２０１１ｃｂに当接させている。また、８個の給電端子２０１４ａは、給電路２０１６に対して、２０１１ａ１～２０１１ａ８の接点（切り替えスイッチ部）を有し、スイッチング等でＯＮ／ＯＦＦが可能な構成となっている。
なお、給電端子は複数あれば、８カ所に限定されることはなく、本体の仕様等で任意に設置可能である。

次に、給電端子２０１４ａの先端部の形状について、図５を用いて説明する。
なお、図５（ａ）（ｂ）は給電端子２０１４ａの先端部の形状を示したものであり、バスライン２０１１ｃｂをエッジで傷つけないように先端部を折り曲げるように構成されている。

（実施例１）
次に、実施形態１の帯電ユニット２０１を用いた実験例（実施例１）について、図３を用いて説明する。

実施例１において、実施形態１に示した画像形成システム１（シャープ製モノクロデジタル複合機ＭＸ－Ｍ２６４改造機）に帯電ユニット２０１を組み込み、帯電ユニット２０１による帯電特性および実写テストを行った。

なお、帯電ユニット２０１としては、図３に示されたこの発明による電子放出素子２０１１を用いたもの（実施例１）および図４に示された従来の電子放出素子９０１１を用いたもの（比較例１，２）の２種類の帯電ユニットを使用した。

具体的な実験方法としては、最初に図１に示された画像形成システム１の現像ユニット２０２を取り外して、代わりに表面電位計プローブを設置して、帯電ユニット２０１による感光体ドラム２００の帯電電位の測定を行った。

なお、今回、表面電位計としては、ＴＲＥＫ社製ＭＯＤＥＬ３４４を用い、感光体ドラム２００の中央部（Ｃ点）および両端部（フロント側（Ｆ点）およびリア側（Ｒ点））の長手方向３か所の電位を測定した。また、この実験に用いた画像形成システム１のプロセス速度は１１２．５ｍｍ／ｓｅｃである。

図３（ａ）において、Ｆ点は、帯電ユニット２０１の接点２０１１ａ１、２０１１ａ５、２０１１ａ２および２０１１ａ６の中間点（Ｆ'点）、Ｃ点は、接点２０１１ａ２、２０１１ａ６、２０１１ａ３および２０１１ａ７の中間点（Ｃ'点）、そしてＲ点は、接点２０１１ａ３、２０１１ａ７、２０１１ａ４および２０１１ａ８の中間点（Ｒ'点）にそれぞれ対応する。

２３℃、５０％の環境下において、接点２０１１ａ１のみを接続してＯＮ状態とし、他の接点２０１１ａ２～接点２０１１ａ８を非接続ＯＦＦの状態にして、電源仕様が印加電圧最大３０Ｖ、電流値５００ｍＡの駆動電源２０１２ａを用いて標準電圧２０Ｖ電圧を印加したところ、５００ｍＡの過電流が流れ、いわゆるリーク状態となりＮＧとなった。
このようになった原因としては、接点２０１１ａ１付近の半導電層２０１１ｂの抵抗が低いためと考えられる。

次に、２０１１ａ２のみをＯＮ状態にして２０Ｖの電圧を印加したところ、８０ｍＡの電流が流れた。また、駆動電圧２０１２ａに６００Ｖを印加して、電位計で感光体ドラム２００のＦ点、Ｃ点、Ｒ点の表面電位を測定したところ、それぞれＦ点－５００Ｖ、Ｃ点－６００Ｖ、Ｒ＝－４８０Ｖとなった。

ここで、複合機を用いて画像を出力したが、Ｆ点、Ｒ点が濃くなり、均一なハーフトーン画像を得ることができなかった。
このようになった原因としては、接点２０１１ａ２から遠くなるにつれて、電圧降下が生じてしまい、感光体ドラム２００を帯電するのに必要な電子が不足したものと考えられる。

次に、２０１１ａ２に加えて、接点２０１１ａ７のみを追加接続してＯＮにした。２０Ｖ、３００ｍＡの出力（駆動電源２０１２ａは６００Ｖ）で表面電位を測定したところ、Ｆ点、Ｃ点、Ｒ点のいずれも－６００Ｖが得られ、かつ、均一なハーフトーン画像が得られた。

この状態で５０００枚を印字したところ、ハーフトーン画像は、Ｆ側が黒くなったため、表面電位を測定したところ、Ｆ点－５００Ｖ、Ｃ点－６００Ｖ、Ｒ点－６００Ｖとなっていた。このため、最初に過電流でＮＧであった接点２０１１ａ１を追加で接続したところ、２０Ｖ、３５０ｍＡの条件で均一なハーフトーン画像が得られ、表面電位もＦ点、Ｃ点、Ｒ点のいずれもが－６００Ｖであった。さらに、５０００枚の印字を行ったが良好なハーフトーン画像が継続して得られた。
２０１１ａ１のリーク状態から回復した原因としては、通電による接点２０１１ａ１付近の高抵抗化によってリークが改善ざれたものと考えられる。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。

３０℃、８０％の高温高湿下において、接点２０１１ａ１から接点２０１１ａ８まで、１カ所ずつ駆動電源２０１２ａで２０Ｖを印加していったところ、数カ所でリークが発生した。
このようになった原因としては、高温高湿環境下においては、大気中に含まれる水分が吸着することによって素子の低抵抗化が生じるため、過電流が流れてリーク現象が発生しやすくなったものと考えられる。

このため、印加電圧を１８Ｖとし、接点２０１１ａ１および接点２０１１ａ８の２ケ所を選択して、接続をＯＮにしたところ、１８Ｖ、４１０ｍＡの出力で均一なハーフトーン画像が得られた。その後、５００枚で接点２０１１ａ８においてリークが発生したので、接点２０１１ａ８の接続をＯＦＦにして新たに接点２０１１ａ４を接続ＯＮにしたところ、均一なハーフトーン画像が得られた。その後、１０００枚後および２０００枚後において、接点２０１１ａ８を通電したが、３回以上連続してリークが発生したため、発熱による発火や電源への負荷を考慮して使用を禁止することとした。最終的に、１００００枚にわたり、均一なハーフトーン画像が得られた。

（実施例３）
次に、実施例３について説明する。

５℃、１５％の低温低室下において、接点２０１１ａ１から２０１１ａ８まで１カ所ずつ駆動電源２０１２ａで２０Ｖを印加していった。最終的に、接点２０１１ａ１、２０１１ａ２、２０１１ａ４および２０１１ａ７の４カ所を使用し、駆動電源２０１２ａの印加電圧２２Ｖ、４００ｍＡの出力で均一なハーフトーン画像が得られた。その後、３０００枚でＦ側のハーフトーン画像が黒くなっていたため、表面電位を測定したところ、Ｆ点側のみ－４００Ｖに低下していることを確認した。

このようになった原因としては、通電による高抵抗化と給電端子２０１４ａと表面電極２０１１ａの接合部に酸化膜等が生じたため、電圧降下が生じたものと考えられる。このため、接点２０１１ａ５を追加して接点の合計を５カ所に増やしたところ、印加電圧２４Ｖ、４２０ｍＡの出力で均一なハーフトーン画像を得ることができた。その後、５０００枚で印加電圧を２５Ｖ、７５００枚で２８Ｖに上げて電流値を４５０ｍＡ維持することで１００００枚にわたり、均一なハーフトーン画像を得ることができた。

なお、１００００枚後のメンテナンス時において、サービスマンは、複合機本体の液晶画面で印加電圧の履歴の確認を行い、また任意でデータを出力することが可能である。

（比較例１）
次に、比較例１について説明する。

図４に示されるように、従来の全ての接点が接続されている構成を有する電子放出装置９０１を用いて、２３℃、５０％の環境下において、２０１２ａの電源で印加電圧２０Ｖを印加したところ、５００ｍＡ以上の過電流が流れ、リークを確認した。電圧を１５Ｖまで下げたが、リークが改善されなかったため、印字に至らなかった。
このようになった原因としては、８つの接点の一つからその他の全接点にわたって低抵抗化等が生じたため、リークが発生したためと考えられる。

（比較例２）
次に、比較例２について説明する。

２３℃、５０％の環境下において、印加電圧２０Ｖ、１００ｍＡの電流値が得られ、ハーフトーン画像を確認したところ、Ｒ側が顕著に黒くなっていた。このとき、Ｒ側の表面電位は－３５０Ｖであった。印加電圧を３０Ｖまで上げたところ、他の接点のいずれかでリークが発生したため、ＮＧとなった。
このようになった原因としては、抵抗の低い箇所全てに高い電圧が印加されてしまい、リークを誘発したためであると考えられる。

このように、この発明によると、一つの素子内において抵抗ばらつきや環境依存性、経時変化があるような場合でも、複数の接点を任意でＯＮ/ＯＦＦすることや、印加電圧を切り替えることで、本来ＮＧとなるような素子でも常に安定した状態で素子を使用することが可能となる。また、過去の使用履歴やデータを記録し、制御することで良好な画質を永く維持することもできることがわかった。

なお、上記実施例においては、モノクロデジタル複合機用帯電装置の事例を説明したが、この発明はモノクロデジタル複合機用帯電装置に限定される訳ではなく、カラーデジタル複合機用帯電装置にも適用できることは言うまでもない。

（その他の実施形態）
１．実施形態１において、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８にそれぞれ流れる電流値を計測し、計測した電流値に基づき、全体として安定した給電を継続できるように、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８の接点をＯＮまたはＯＦＦにするようにしてもよい。（実施形態２）

このようにすれば、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８にそれぞれ流れる電流値の計測結果から、一部の接点において、リークや給電不足といった不具合が発生する可能性の高いと判断した場合、当該一部の接点に対応する給電端子２０１４ａからの給電をＯＦＦにすることにより、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う電子放出装置を実現できる。

２．実施形態２において、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８にそれぞれ流れる電流値の代わりに、あるいは電流値とともに、それぞれの給電端子２０１４ａと表面電極２０１１ａとの間に印加される電圧値を計測し、計測した電流値および電圧値の少なくとも一方に基づき、全体として安定した給電を継続できるように、２０１１ａ１～接点２０１１ａ８の接点をＯＮまたはＯＦＦにするようにしてもよい。（実施形態３）

このようにすれば、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８にそれぞれ流れる電流値および電圧値の少なくとも一方の計測結果から、一部の接点において、リークや給電不足といった不具合が発生する可能性の高いと判断した場合、当該一部の接点に対応する給電端子２０１４ａからの給電をＯＦＦにすることにより、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う電子放出装置を実現できる。

３．実施形態２または３において、電流値および／または電圧値の測定は、給電端子２０１４ａとの接点２０１１ａ１～２０１１ａ８に限られず、接点２０１１ａ１～接点２０１１ａ８以外の点、例えば、各接点の中間点や各接点から離れた任意の点であってもよい。（実施形態４）

このようにすれば、多様な計測データに基づいて、より柔軟に給電端子２０１４ａからの給電の切り替えを実現することが可能となるため、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う電子放出装置を実現できる。

４．実施形態１～４において、画像形成装置２が可動していないときに、電流値および／または電圧値を計測させるものであってもよい。（実施形態５）

このようにすれば、画像形成装置２が稼働していないときに電流値や電圧値の測定を実行することで、印字の際のシーケンス内での対応を避けることができ、印字時間を短縮化することができる画像形成装置２を実現できる。

以上に述べたように、
（ｉ）この発明の電子放出装置は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた中間層と、前記第２電極に給電を行う２以上の給電端子と、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子ごとに切り替える給電端子切替部と、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加し、前記中間層内で加速された電子を前記第２電極から放出させる電圧印加部と、前記給電端子切替部および前記電圧印加部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第２電極および一部の前記給電端子の接点に不具合が生じたとき、前記第２電極への給電が全体として継続するように、前記２以上の給電端子の各々に対して、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電切換部に切り替えさせることを特徴とする。

「一部の前記給電端子の接点に不具合が生じたとき」とは、一部の給電端子にリーク現象や給電不足等の不具合が生じることによって、電子放出しなくなったことをいう。
「前記第２電極への給電が全体として継続できるように」とは、例えば、一部の給電端子に不具合が生じたために、第２電極への給電が困難になったときに、当該一部の給電端子をオフにすることによって、残りの給電端子が第２電極への給電を継続できるようにすることをいう。
また、給電端子のオンオフの組み合わせにより、給電端子全体として第２電極への安定した給電が継続できるのならば、不具合が生じた当該一部の給電端子をオンにしたままであってもよい。
また、不具合が生じていない一部の給電端子をオフにしても、給電端子全体として第２電極への安定した給電が継続できるならば、当該一部の給電端子をオフにしてもよい。
また、不具合が生じて、一部の給電端子を一旦オフ（またはオン）にした後、その後の経過に応じて、当該給電端子を再びオン（またはオフ）にしてもよい。
なお、必ずしも給電の効率が最適になることを要求するものではない。

さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
（ii）この発明による電子放出装置において、前記制御部は、最低限必要な複数の前記給電端子から前記第２電極に給電されるように、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子切替部に切り替えさせるものであってもよい。

このようにすれば、電圧降下等で必要な表面電位が得られない場合、最低限必要な複数の給電端子を同時に使用することで、不要な給電端子の使用による給電点や電子放出素子の劣化を防ぐことができ、また、消費電力の節約にもなるため、電子放出装置の安定使用および長寿命化が実現できる。

（iii）この発明による電子放出装置において、前記第２電極と前記給電端子との接点に流れる電流値および前記第２電極と前記給電端子との間に印加される電圧値の少なくとも一方を計測する給電端子計測部をさらに備え、前記制御部は、前記電流値および前記電圧値の少なくとも一方に基づき、前記接点に不具合が生じたか否かを決定する請求項１または２に記載の電子放出装置。

このようにすれば、第２電極と給電端子との接点に流れる電流値および第２電極と給電端子との間に印加される電圧値の少なくとも一方に基づいて接点に不具合が生じたか否かを判断するため、第２電極への給電が全体として継続するように、より適切に給電端子からの給電のオンオフを切り替えることができる電子放出装置を実現できる。

（iv）この発明による電子放出装置において、前記電流値および前記電圧値の少なくとも一方を履歴データとして保持する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記履歴データに基づき、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子ごとに前記給電切換部に切り替えさせるものであってもよい。

このようにすれば、給電点における電流値や電圧値のデータが連続して不具合と判断された場合や、予め設定された任意の回数と照らし合わせ不具合が生じた可能性がある場合、その給電点の計測および使用を止めることで、計測や画像形成に至る時間の短縮を図る電子放出装置を実現できる。

（ｖ）前記電子放出装置を備え、外部の対象物に電子を放出して帯電させる帯電装置であってもよい。

このようにすれば、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う帯電装置を実現できる。

（vi）前記帯電装置および電子写真方式の画像形成部を備えた画像形成装置であってもよい。

このようにすれば、均一かつ長期にわたって安定した電子放出を行う帯電装置を備えた画像形成装置を実現できる。

「画像形成装置」は、トナーによる像形成に電子写真方式を用いるプリンタなどの複写（コピー機能）機能を有する複写機や複合機、または複写以外の機能をも含むＭＦＰ（Multifunctional Peripheral：多機能周辺装置）など、画像を形成して出力する装置である。

（vii）この発明による画像形成装置において、前記制御部は、前記画像形成部が稼働していないときに前記給電端子計測部に前記電流値および前記電圧値の少なくとも１つを計測させるものであってもよい。

このようにすれば、電流値や電圧値の測定を画像形成部が稼働していないときに実行することで、印字の際のシーケンス内での対応を避けることができ、印字時間を短縮化することができる画像形成装置を実現できる。

「前記画像形成部が稼働していないとき」とは、節電モードなどの休止時間などである。ただし、ユーザによってはいつでもすぐにプリントアウトできるように節電モードを設定しない場合もあるため、その場合は、例えば、印字後３０分経過時点といったように、タイマーを設定することにより、予め定められた時間に計測を実行する。

この発明の好ましい態様は、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含む。
前述した実施形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

１：画像形成システム、 ２：画像形成装置、 ３：スキャナ、 ４：自動原稿搬送装置、 ５：後処理装置、 ６：記録材供給装置、 ７：システムラック、 ８：中継搬送ユニット、 ９：排出トレイ、 １０：両面搬送装置、 ２０：電子写真プロセス部、 ２１：記録材供給部、 ２２：光走査ユニット、 ２３：定着装置、 ２４：装置制御部、 ２５：画像制御部、 ２６：電源ユニット、 ２７：記録材受口、 ２８：排出ローラ、 ２９：排紙トレイ、 ３０：原稿載置台、 ３１：第１走査ユニット、 ３２：第２走査ユニット、 ３３：結像レンズ、 ３４：光電変換素子、 ４０：原稿セットトレイ、 ４１：原稿搬送手段、 ４２：原稿排出トレイ、 ５０：搬入ローラ、 ５２：切り換えゲート、 ５４，８２：上面、 ５６，５９：排紙トレイ、 ６１，６２，６３：記録材供給部、 ６４：用紙搬送パス、 ６５：記録材排出口、 ６８：固定部、 ６９：移動コロ、 ８１，８５：ゲート、 ８３，８４：記録材搬送経路、 ２００：感光体ドラム、 ２０１：帯電ユニット、 ２０２：現像ユニット、 ２０３：転写ユニット、 ２０４：クリーニングユニット、 ２１０：記録材収容トレイ、 ２１１：分離供給手段、 ３００：ヒータ、 ６１０，６２０，６３０：記録材収容トレイ、 ６１１，６２１，６３１：分離供給手段、 ９０１：電子放出装、 ２０１１，９０１１：電子放出素子、 ２０１１ａ，９０１１ａ：表面電極、 ２０１１ａ１～２０１１ａ８，９０１１ａ１～９０１１ａ６：接点、 ２０１１ｂ，９０１１ｂ：半導電層、 ２０１１ｃ，９０１１ｃ：導電性基板、 ２０１１ｃｂ：バスライン、 ２０１２ａ，９０１２ａ：駆動電源、 ２０１２ｂ，９０１２ｂ：高圧電源、 ２０１３：制御装置、 ２０１４ａ，９０１４ａ：給電端子、 ２０１５，９０１５：台座、 ２０１６，９０１６：給電路、 ｅ：放出電子、 Ｉ：駆動電流、 Ｌ，Ｌ１，Ｌ２：幅寸法

Claims (6)

1. 第１電極と、
   第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた半導体層と、
   前記第２電極に給電を行う２以上の給電端子と、
   前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子ごとに切り替える給電端子切替部と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加し、前記半導体層内で加速された電子を前記第２電極から放出させる電圧印加部と、
   前記第２電極と前記給電端子との２以上の接点にそれぞれ流れる電流値を計測する給電端子計測部と、
   前記給電端子切替部、前記電圧印加部および前記給電端子計測部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記給電端子計測部で計測された前記第２電極と前記給電端子との２以上の接点にそれぞれ流れる電流値に基づき、全体として安定した給電を継続できるように、前記２以上の接点に対応する前記給電端子からの給電をそれぞれオンまたはオフに切り換え可能にし、
   一部の前記接点において過電流が流れる可能性が高いと判断したとき、前記一部の接点に対応する前記給電端子からの給電をオフに切り換えるように前記給電端子切替部を制御することを特徴とする電子放出装置。
2. 前記制御部は、最低限必要な複数の前記給電端子から前記第２電極に給電されるように、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子切替部に切り替えさせる請求項１に記載の電子放出装置。
3. 前記電流値を履歴データとして保持する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記履歴データに基づき、前記第２電極への給電のオンオフを前記給電端子ごとに前記給電端子切替部に切り替えさせる請求項１または２に記載の電子放出装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の電子放出装置を備え、
   外部の対象物に電子を放出して帯電させる帯電装置。
5. 請求項４に記載の帯電装置および電子写真方式の画像形成部を備えた画像形成装置。
6. 請求項１～３のいずれか１つに記載の電子放出装置を備え、外部の対象物に電子を放出させる帯電装置と、
   電子写真方式の画像形成部とを備え、
   前記制御部は、前記画像形成部が稼働していないときに前記給電端子計測部に前記電流値を計測させる画像形成装置。

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