(57)【要約】【課題】  被帯電体における帯電ムラを解消することができる帯電装置を提供する。【解決手段】  帯電装置１は、電子を放出する電子放出部１５が長手方向Ｘに沿って帯状に形成される長尺の電子源１１であって、電子放出部１５の一部を成す分割電子放出部４０がそれぞれ形成される複数の分割電子源１４を、長手方向Ｘに沿って一列に配置して構成される電子源１１を含み、電子放出部１５から放出される電子により、被帯電体を帯電させる。電子源１１は、隣接する分割電子源１４によって繋ぎ目１６が形成される繋ぎ目領域１７において、一方の分割電子源１４の端部１４ａと、他方の分割電子源１４の端部１４ａとが、幅方向Ｙに重複するように配設され、繋ぎ目領域１７では、一方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された端部電子放出部４２と、他方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された端部電子放出部４２とが、幅方向Ｙに重複している。【選択図】      図２
2015094810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子放出部が長手方向に沿って帯状に形成される長尺の電子源であって、前記電子放出部の一部を成す分割電子放出部がそれぞれ形成される複数の分割電子源を、前記長手方向に沿って一列に配置して構成される電子源を含み、前記電子放出部から放出される電子により、被帯電体を帯電させる帯電装置であって、
前記複数の分割電子源の隣接する分割電子源の端部によって形成される繋ぎ目領域において、一方の分割電子源の前記端部と、他方の分割電子源の前記端部とが、前記長手方向に垂直な幅方向に重複するように配設され、該繋ぎ目領域では、前記一方の分割電子源の前記端部に形成された分割電子放出部と、前記他方の分割電子源の前記端部に形成された分割電子放出部とが、前記幅方向に重複していることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記複数の分割電子源は、前記幅方向の寸法が互いに同一であり、
前記電子源において、各分割電子源の前記幅方向の中心が同一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記一方の分割電子源の前記端部と、前記他方の分割電子源の前記端部とは、前記長手方向に対して傾斜する斜辺を有する、互いに同一の直角三角形状に形成され、
前記繋ぎ目領域では、互いの前記斜辺が一致するように、前記一方の分割電子源の前記端部と、前記他方の分割電子源の前記端部とが配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記分割電子源は、第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に設けられ、導電性微粒子を含む電子加速層とを含む積層構造部を有し、前記第１電極層と前記第２電極層との間に電圧が印加されると、前記分割電子放出部において、前記第１電極層から放出される電子を前記電子加速層で加速させて、前記第２電極層から電子を放出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項５】
前記分割電子源は、前記繋ぎ目領域に配設される前記端部と、該端部に連なり、前記幅方向において、前記電子源における前記幅方向の寸法と同一の寸法を有する矩形状の中央部とを含み、
前記積層構造部は、前記第１電極層と前記第２電極層との間に設けられ、電気絶縁性を有する絶縁層であって、層厚方向に貫通する孔を形成し、内部に前記電子加速層の一部が充填される複数の開口部が設けられる絶縁層をさらに有し、
前記端部に対応する部分の絶縁層は、単位面積当たりの、前記開口部により形成される孔の開口面積の割合が、前記中央部に対応する部分の絶縁層よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記分割電子源は、前記長手方向および前記幅方向に垂直な方向から見て、台形状、平行四辺形状、菱形状および三角形状のうちのいずれか１つの形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項７】
前記複数の分割電子源は、互いに同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項８】
前記被帯電体は、感光体ドラムであり、
前記分割電子源は、前記長手方向および前記幅方向に垂直な方向から見て、平行四辺形状または菱形状に形成され、
前記複数の分割電子源を一列に配置して前記電子源を構成したときの、前記電子放出部における有効部分の前記長手方向の寸法が、分割電子源の個数を調整することにより、第１の用紙サイズに対応した感光体ドラムにおける軸線方向の寸法と、第１の用紙サイズとは異なる第２の用紙サイズに対応した感光体ドラムにおける軸線方向の寸法とのいずれにも一致させることができるように、前記分割電子源の前記長手方向の寸法が決定されていることを特徴とする請求項７に記載の帯電装置。
【請求項９】
前記第１の用紙サイズは、Ａ３サイズであり、前記第２の用紙サイズは、Ａ４サイズであることを特徴とする請求項８に記載の帯電装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間中に負極性イオンを発生し、被帯電体を帯電させる帯電装置およびその帯電装置を備える画像形成装置に関するものであり、特に、電子写真プロセスにおける感光体の帯電プロセスを、電子放出による負極性イオンを利用して行う帯電装置およびその帯電装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置には、被帯電体である感光体ドラムを帯電させるための帯電装置が搭載されている。このような帯電装置としては、従来から、コロナ帯電器やローラ帯電器等が知られており、これらは広く実用化されている。しかしながら、前記のいずれの帯電器も、放電を伴う電荷発生機構を備える構成であるため、電荷発生の際には、オゾンおよび様々な酸化物が生成されてしまう。これにより、感光体ドラムおよびその周辺の樹脂構造物を劣化させてしまうという欠点を有している。
【０００３】
近年、オゾン等の酸化物が生成されない新規な帯電方式として、電界電子放出原理を利用した固体帯電器が開発されている。
【０００４】
電界電子放出を電子放出メカニズムとするものとしては、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型やＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）型の電子放出素子が知られている。その中でも弾道電子面放出型電子源（Ballistic electron Surface-emitting Device：略称「ＢＳＤ」）と呼ばれる電子源は、低真空中での特性が優れており、大気中での帯電装置への利用が提案されている。
【０００５】
このような電界電子放出による電子源を、電子写真プロセスにおける帯電プロセスで利用した帯電装置が、たとえば特許文献１に開示されている。一般的に、電子写真プロセスが用いられる複写機やプリンタ等の画像形成装置では、印刷可能な用紙サイズのうちの最大の用紙サイズに基づいて、被帯電体となる感光体ドラムの軸線方向の寸法が決定されている。
【０００６】
具体的には、印刷可能な用紙サイズがＡ４サイズである画像形成装置では、感光体ドラムの軸線方向の寸法は、約２４０ｍｍとされ、印刷可能な用紙サイズがＡ３サイズである画像形成装置では、感光体ドラムの軸線方向の寸法は、約３３０ｍｍとされている。
【０００７】
一方、感光体ドラムを帯電させるために感光体ドラムに対向して設置される電子源では、電子を放出する部分である電子放出部が、少なくとも感光体ドラムの軸線方向の両端間の全域に対向して形成されている必要がある。したがって、画像形成装置に搭載される電子源は、感光体ドラムの軸線方向の寸法よりも長尺に形成される。しかしながら、このような長尺の電子源を、単独の部品として一体的に作製するためには、大型の装置が必要となってしまい、製造コストが増大してしまう。また、製品歩留まりも低下してしまう。
【０００８】
そこで、特許文献１では、このような問題を解決するために、小型に形成された分割電子源を、感光体ドラムの軸線方向に沿って、複数配置する技術が提案されている。この場合、平面視で矩形状の分割電子源を、感光体ドラムの軸線方向に沿って一列に配置すると、隣接する分割電子源の繋ぎ目領域には電子放出部が形成されず、この繋ぎ目領域では電子放出によるイオン密度が他の部分に比べて減少してしまい、これにより、感光体ドラムにおける前記繋ぎ目領域に対応する部分では、残余の部分に比べて帯電電位が低下し、軸線方向に帯電ムラが生じてしまう。
【０００９】
そこで、特許文献１では、このような問題を考慮して、複数の分割電子源を、感光体ドラムの軸線方向に沿って千鳥状に配置し、隣接する電子源の端部同士を、感光体ドラムの周方向において重複させることが提案されている。さらに、分割電子源を一列に配置する場合には、各分割電子源における電子放出部の形状を、中央部の幅に比べて両端部の幅が大きくなるように形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４６１６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、複写機およびプリンタの機構サイズは小さくなっており、静電潜像を形成する感光体ドラムも、高速機を除いて概ねφ３０ｍｍ程度で構成されている。この結果、帯電、露光、現像、転写、クリーニングから成る電子写真プロセスの各機構は、感光体ドラムのまわりのごく狭い範囲に配置しなければならず、感光体の帯電プロセスにおいても、感光体ドラムの周方向に使用できる空間（長さ）はおよそ１０ｍｍ程度である。
【００１２】
したがって、このような狭い空間に、特許文献１のように、小型の分割電子源を二列の千鳥状に配置するには、技術的に大きな課題を有する。第一に、複数列に分割電子源を千鳥配置する場合、一つの分割電子源に要求されるイオン供給量（供給イオン密度）が、現実的に達成困難な程度に高くなってしまう。厳密には、感光体ドラムの回転速度と感光体の帯電電位の条件次第ではあるが、分割電子源を二列の千鳥配置とした場合、一つの分割電子源が帯電に費やすことのできる時間が１／２に減少するため、供給すべきイオン量は２倍に増大する。感光体と分割電子源との間に電界が掛かっている中で、その空間のイオン量が増大すると、電子雪崩を生じ易くなり、非放電系の帯電装置としての意味を失ってしまう。
【００１３】
第二に、複数列に分割電子源を千鳥配置する場合、分割電子源を一列に配置する場合に比べて、電子源全体としてみたときに、感光体ドラムの周方向における長さ、換言すれば総面積が増大し、帯電装置の製造コストが増大してしまう。
【００１４】
一方、分割電子源を一列に配置する場合に、各分割電子源における電子放出部の形状を、中央部の幅に比べて両端部の幅が大きくなるように形成する方法では、感光体と分割電子源との間の電界強度の不均一性による、帯電電位のばらつきを生じるため、帯電ムラは解消されない。
【００１５】
これは、円筒状の感光体ドラムと平板状の分割電子源とが対向する構成に起因した問題である。小型の分割電子源の端部を中央部に比べて電子放出面積が大きくなるように構成する場合、感光体ドラムの周方向における長さの違いは、感光体ドラムの表面と電子源との電界強度の違いとなって影響する。つまり、感光体ドラムと電子源との距離が離れるに従って、電子源から得られるイオンの回収電界強度が弱くなるため、イオンの回収効率低下、すなわち感光体ドラムの帯電時定数の低下を生じるのである。この結果、個々の分割電子源の中央部では帯電電位が高く、端部では帯電電位が低くなってしまい、感光体ドラムの表面には帯電ムラが生じる。
【００１６】
本発明の目的は、被帯電体における帯電ムラを解消することができる帯電装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、電子を放出する電子放出部が長手方向に沿って帯状に形成される長尺の電子源であって、前記電子放出部の一部を成す分割電子放出部がそれぞれ形成される複数の分割電子源を、前記長手方向に沿って一列に配置して構成される電子源を含み、前記電子放出部から放出される電子により、被帯電体を帯電させる帯電装置であって、
前記複数の分割電子源の隣接する分割電子源の端部によって形成される繋ぎ目領域において、一方の分割電子源の前記端部と、他方の分割電子源の前記端部とが、前記長手方向に垂直な幅方向に重複するように配設され、該繋ぎ目領域では、前記一方の分割電子源の前記端部に形成された分割電子放出部と、前記他方の分割電子源の前記端部に形成された分割電子放出部とが、前記幅方向に重複していることを特徴とする帯電装置である。
【００１８】
また本発明は、前記複数の分割電子源は、前記幅方向の寸法が互いに同一であり、
前記電子源において、各分割電子源の前記幅方向の中心が同一直線上に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記一方の分割電子源の前記端部と、前記他方の分割電子源の前記端部とは、前記長手方向に対して傾斜する斜辺を有する、互いに同一の直角三角形状に形成され、
前記繋ぎ目領域では、互いの前記斜辺が一致するように、前記一方の分割電子源の前記端部と、前記他方の分割電子源の前記端部とが配設されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記分割電子源は、第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に設けられ、導電性微粒子を含む電子加速層とを含む積層構造部を有し、前記第１電極層と前記第２電極層との間に電圧が印加されると、前記分割電子放出部において、前記第１電極層から放出される電子を前記電子加速層で加速させて、前記第２電極層から電子を放出させることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記分割電子源は、前記繋ぎ目領域に配設される前記端部と、該端部に連なり、前記幅方向において、前記電子源における前記幅方向の寸法と同一の寸法を有する矩形状の中央部とを含み、
前記積層構造部は、前記第１電極層と前記第２電極層との間に設けられ、電気絶縁性を有する絶縁層であって、層厚方向に貫通する孔を形成し、内部に前記電子加速層の一部が充填される複数の開口部が設けられる絶縁層をさらに有し、
前記端部に対応する部分の絶縁層は、単位面積当たりの、前記開口部により形成される孔の開口面積の割合が、前記中央部に対応する部分の絶縁層よりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記分割電子源は、前記長手方向および前記幅方向に垂直な方向から見て、台形状、平行四辺形状、菱形状および三角形状のうちのいずれか１つの形状に形成されていることを特徴とする。
また本発明は、前記複数の分割電子源は、互いに同一であることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記被帯電体は、感光体ドラムであり、
前記分割電子源は、前記長手方向および前記幅方向に垂直な方向から見て、平行四辺形状または菱形状に形成され、
前記複数の分割電子源を一列に配置して前記電子源を構成したときの、前記電子放出部における有効部分の前記長手方向の寸法が、分割電子源の個数を調整することにより、第１の用紙サイズに対応した感光体ドラムにおける軸線方向の寸法と、第１の用紙サイズとは異なる第２の用紙サイズに対応した感光体ドラムにおける軸線方向の寸法とのいずれにも一致させることができるように、前記分割電子源の前記長手方向の寸法が決定されていることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記第１の用紙サイズは、Ａ３サイズであり、前記第２の用紙サイズは、Ａ４サイズであることを特徴とする。
また本発明は、前記帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、分割電子源を一列に配置して電子源が構成されるので、電子源における、長手方向に垂直な幅方向の寸法を小さくしつつ、被帯電体における帯電ムラを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１に備えられる電子源１１の構成を示す平面図である。
【図３】電子源１１における繋ぎ目領域１７付近を拡大して示す図である。
【図４】繋ぎ目領域１７の他の構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る帯電装置１Ａに備えられる電子源１１Ａの構成を示す平面図である。
【図６】電子源１１Ａを構成している分割電子源１４Ａの構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１が搭載される複合機１００の一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１の構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１に備えられる電子源１１の構成を示す平面図である。図３は、電子源１１における繋ぎ目領域１７付近を拡大して示す図である。
【００２８】
本実施形態に係る帯電装置１は、電子写真方式の画像形成装置に搭載されている電子写真用の感光体ドラム２を帯電させるための装置として構成される。すなわち、帯電装置１は、画像形成装置に搭載されて用いられる。被帯電体である感光体ドラム２は、図１に示すように、円筒状のアルミ素管２１の外表面に、２０〜３０μｍの厚さを有する感光体層２２が設けられて構成される。
【００２９】
なお、図１では、画像形成装置に搭載された状態における帯電装置１を、感光体ドラム２の軸線に垂直な仮想平面で切断したときの断面を、感光体ドラム２の一部とともに示している。また、図１に示す電子源１１の断面は、図２における切断面線Ｉ−Ｉから見た断面、すなわち、後述する分割電子源１４における長手方向Ｘの中央部の断面を示している。
【００３０】
電子放出装置である帯電装置１は、長尺で板状に形成された電子源１１と、電子源１１を動作させるための電源１２，１３とを含んで構成され、電子源１１には、電圧が印加されると電子を放出する電子放出部１５（図３参照）が、その長手方向Ｘに沿って帯状に形成されている。電子源１１は、画像形成装置において、その長手方向Ｘが感光体ドラム２の軸線方向と平行となり、電子放出部１５が感光体ドラム２に対向するような姿勢で、感光体ドラム２から離間して設置される。
【００３１】
電子源１１は、本実施形態では、図２に示すように、長尺で板状に形成された２つの分割電子源１４から成り、各分割電子源１４には、電子放出部１５の一部を成す分割電子放出部４０が、その中心軸線Ｊに沿って帯状に形成されている。電子源１１は、この２つの分割電子源１４を、それらの中心軸線Ｊが互いに一致し、各分割電子放出部４０が同一の方向に臨むような姿勢で、一列に配置することによって構成される。これにより、電子源１１には、長手方向Ｘに沿って配置される分割電子放出部４０によって、帯状の電子放出部１５が形成される。なお、図２〜図６では、理解を容易にするために、分割電子放出部４０を、ハッチングを付して示している。この分割電子放出部４０の構成については、後述する。
【００３２】
ここで、中心軸線Ｊとは、分割電子源１４において、その幅方向Ｙの中心を通り、長手方向Ｘに延びる軸線のことである。したがって、各分割電子源１４の幅方向Ｙの寸法Ｌ１が互いに同一である場合には、電子源１１は、図２に示すように、その幅方向Ｙの寸法が、長手方向Ｘに沿って一定となるように構成される。なお、幅方向Ｙは、感光体ドラム２に対向して設置されたときに、感光体ドラム２の周方向に一致する方向である。
【００３３】
前記のように、電子源１１は、２つの分割電子源１４を長手方向Ｘに沿って一列に配置することによって構成されるので、その２つの分割電子源１４が連なる部分には、繋ぎ目１６が形成されることとなる。以下、電子源１１の長手方向Ｘに関して、繋ぎ目１６が形成されている領域を「繋ぎ目領域１７」（図３参照）と称することとする。
【００３４】
本実施形態に係る電子源１１は、この繋ぎ目領域１７において、一方の分割電子源１４における長手方向Ｘ一方の端部１４ａと、他方の分割電子源１４における長手方向Ｘ一方の端部１４ａとが、幅方向Ｙに関して重複するように配設されている。換言すれば、電子源１１は、繋ぎ目領域１７を、長手方向Ｘに垂直な仮想平面で切断したときの断面において、一方の分割電子源１４の端部１４ａと、他方の分割電子源１４の端部１４ａとが、幅方向Ｙに並ぶように構成されている。
【００３５】
さらに、電子源１１は、各分割電子源１４の端部１４ａには、分割電子放出部４０の一部が形成され、繋ぎ目領域１７では、一方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された分割電子放出部４０の一部と、他方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された分割電子放出部４０の一部とが、幅方向Ｙに重複して設けられるように構成されている。
【００３６】
分割電子源１４を形成する際には、製造過程における分割電子源１４のハンドリング性を容易にするとともに、後述する下面電極層３２と表面電極層３３との短絡を防止するために、分割電子放出部４０が、図２に示すように、分割電子源１４の平面視での外形線１８よりも内側に退避した位置に形成される。より詳細には、後述する下面電極層３２の外形線１９よりも内側に退避した位置に形成される。これにより、電子源１１における繋ぎ目１６の両側には、分割電子放出部４０が形成されない領域が、ある程度の幅をもって形成されることとなる。
【００３７】
したがって、長手方向Ｘに沿って一列に並べたときに、幅方向Ｙに平行に繋ぎ目が延びるような形状に分割電子源が形成されている場合には、電子源の長手方向Ｘにおいて、繋ぎ目付近の領域からは電子が放出されず、被帯電体における帯電ムラを引き起こしてしまうこととなる。
【００３８】
これに対し、本実施形態では、電子源１１は、前記のように、一方の分割電子源１４における長手方向Ｘの端部１４ａと、他方の分割電子源１４における長手方向Ｘの端部１４ａとが、幅方向Ｙに関して重複するように配設され、かつ、繋ぎ目領域１７では、一方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された分割電子放出部４０と、他方の分割電子源１４の端部１４ａに形成された分割電子放出部４０とが、幅方向Ｙに重複するように構成されている。すなわち、電子源１１は、長手方向Ｘに関して、電子が放出されない領域が存在しないように構成されている。これにより、繋ぎ目１６に起因して発生する被帯電体での帯電ムラを可及的に抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、分割電子源１４を、従来技術のように長手方向Ｘに沿って二列の千鳥状に配置するのではなく、長手方向Ｘに沿って一列に配置したうえで、上記のように構成しているので、千鳥状に配置される場合に比べて、電子源１１における幅方向Ｙの寸法を小さくすることができる。
【００４０】
本実施形態では、電子源１１は、図２および図３に示すように、繋ぎ目１６が、長手方向Ｘに対して傾斜した方向、たとえば長手方向Ｘに対して４５度を成す方向に沿って直線状に延びるように構成されている。
【００４１】
すなわち、一方の分割電子源１４の端部１４ａと、他方の分割電子源１４の端部１４ａとは、長手方向Ｘに対して傾斜する斜辺を有するように、互いに同一の直角三角形状に形成され、繋ぎ目領域１７では、互いの斜辺同士が一致するように、一方の分割電子源１４の端部１４ａと、他方の分割電子源１４の端部１４ａとが配設されている。
【００４２】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、繋ぎ目領域１７の他の構成例を説明するための図である。繋ぎ目領域１７は、図４（ａ）に示すように、繋ぎ目１６が階段状に延びるように形成されてもよく、図４（ｂ）に示すように、繋ぎ目１６が鋸刃状に延びるように形成されてもよい。いずれの場合においても、長手方向Ｘに関して、電子が放出されない領域が存在しないように、電子源１１を構成することができる。
【００４３】
しかしながら、図４（ａ）に示すように、繋ぎ目１６が階段状に延びるように場合には、電子が放出されない領域の幅方向Ｙの寸法が、長手方向Ｘに関して変動してしまうこととなる。したがって、この場合には、繋ぎ目領域１７付近において、電子放出量が、長手方向Ｘに関して大きく変動してしまうこととなる。
【００４４】
一方、図４（ｂ）に示すように、繋ぎ目１６が鋸刃状に延びるように形成される場合には、繋ぎ目１６が長手方向Ｘに往復することで、図２および図３に示す場合に比べて、電子が放出されない領域の幅方向Ｙの寸法が大きくなってしまうこととなる。したがって、この場合には、繋ぎ目領域１７における電子放出量と、繋ぎ目領域１７以外の部分（後述する基部１４ｂ）における電子放出量との差が、図２および図３に示す場合に比べて大きくなってしまうこととなる。
【００４５】
このため、電子源１１は、長手方向Ｘに対して傾斜した方向に沿って繋ぎ目１６が直線状に延びるように構成されるのが好ましい。
【００４６】
なお、図２および図３に示す本実施形態では、分割電子源１４は、直角三角形状に形成される端部１４ａと、端部１４ａに連なり、長手方向Ｘに沿って一定の幅方向Ｙの寸法を有する基部１４ｂとによって、台形状に形成されている。基部１４ｂは、幅方向Ｙの寸法がＬ１であり、長手方向の寸法がＬ２である矩形状の部分であり、端部１４ａは、幅方向Ｙの寸法がＬ１よりも小さくなるように形成され、長手方向Ｘに沿って基部１４ｂから離反するに従って、幅方向Ｙの寸法が連続的に減少している直角三角形状の部分である。
【００４７】
また、本実施形態では、電子源１１を構成する２つの分割電子源１４は、互いに同一に構成されている。すなわち、本実施形態では、電子源１１は、２つの同一の分割電子源１４を用い、一方の分割電子源１４に対して、他方の分割電子源１４を１８０度回転させて一列に配置することにより構成されている。このように、本実施形態では、一種類の分割電子源１４を用いて電子源１１を構成しているので、形状の異なる複数種類の分割電子源１４を用いて電子源１１を構成する場合に比べて、製造コストを低減することができる。
【００４８】
以下では、電子源１１を構成している分割電子源１４の基本的な構造について、図１および図２を参照して説明する。
【００４９】
電子放出素子である分割電子源１４は、電界放出型の電子源として構成される。電界放出型の電子源としては、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal)構造を有するものによって実現されてもよく、あるいは、ＭＩＳ(Metal Insulator Semiconductor)構造を有するものによって実現されてもよい。
【００５０】
分割電子源１４は、具体的には、図１に示すように、板状に形成される基材３１と、基材３１の厚み方向Ｚの一方側の主面３１ａ上に形成される下面電極層３２と、下面電極層３２に対向して設けられる表面電極層３３と、下面電極層３２と表面電極層３３との間に挟まれるように設けられる電子加速層３４とを含んで構成される。
【００５１】
さらに、本実施形態では、分割電子源１４は、基材３１の主面３１ａ上に形成される、バスライン３５ならびに第１および第２の給電端子３６，３７（図２参照）と、下面電極層３２と電子加速層３４との間に設けられるパターン処理絶縁層３８とを含んで構成される。なお、下面電極層３２と、表面電極層３３と、電子加速層３４と、パターン処理絶縁層３８とによって、積層構造部が構成され、この積層構造部により、分割電子放出部４０が形成される。
【００５２】
基材３１は、下面電極層３２を形成可能な電気絶縁性を有する板状体であり、たとえば、厚さ０．５ｍｍのガラス基板によって実現される。なお、基材３１を構成する材料としては、ガラスに限らず、セラミックスなどの無機材料、および硬質樹脂から成る有機材料などであってもよい。本実施形態では、図２に示すように、平面視で台形状に形成される。
【００５３】
下面電極層３２は、基材３１の主面３１ａ上に、金属などの導電性物質を、電極として面状に付着さることによって構成される。本実施形態では、図２に示すように、基材３１の形状に対応するように、平面視で台形状に形成される。
【００５４】
分割電子源１４は、電流駆動型であることから、下面電極層３２における電力消費を可及的に低減するために、下面電極層３２は、抵抗の小さな金属材料を用い、層厚を厚くして構成するのが好ましい。具体的には、銅を用いて、数百ｎｍ以上の層厚に構成するのが好ましく、たとえば、チタン、クロム、モリブデンなどの薄膜で銅をサンドイッチした積層構造を、下面電極層３２として好適に用いることができる。
【００５５】
一例を挙げると、下面電極層３２は、ガラス製の基材３１の主面３１ａ上に、まずチタンを５０ｎｍ成膜し、その上に重なるように銅を５００ｎｍ成膜し、さらに、その上に重なるように再びチタンを５０ｎｍ成膜した積層構造によって実現される。また、他の例としては、下面電極層３２は、ガラス製の基材３１の主面３１ａ上に、まずクロムを５０ｎｍ成膜し、その上に重なるように銅を３００ｎｍ成膜し、さらに、その上に重なるように再びクロムを５０ｎｍ成膜した積層構造によって実現されてもよい。
【００５６】
バスライン３５は、表面電極層３３へ給電するための補助電極であり、基材３１の主面３１ａにおける、幅方向Ｙの一方側の縁辺、本実施形態では長い方の縁辺に近接して、直線状に形成される。
【００５７】
バスライン３５は、下面電極層３２と同様に、抵抗の小さな金属を用い、層厚を厚くして構成するのが好ましい。具体的には、銅を用いて、数百ｎｍ以上の層厚に構成するのが好ましく、たとえば、チタン、クロム、モリブデンなどの薄膜で銅をサンドイッチした積層構造を、バスライン３５として好適に用いることができる。
【００５８】
下面電極層３２およびバスライン３５は、図２に示すように、基材３１の主面３１ａ上において、長手方向Ｘに沿って互いに平行に延設され、これらは、互いに電気的に絶縁されるように、幅方向Ｙに、たとえば０．５ｍｍ程度の間隔を空けて形成される。
【００５９】
基材３１の主面３１ａ上には、基部１４ｂにおける端部１４ａに連なる側とは反対側の端部において、第１および第２の給電端子３６，３７が形成される。第１の給電端子３６には、バスライン３５が電気的に接続され、第２の給電端子３７には、下面電極層３２が電気的に接続されている。また、図１に示すように、第１の給電端子３６は、電源１２の正極側の端子に電気的に接続され、第２の給電端子３７は、電源１２，１３の負極側の端子に接続されている。
【００６０】
パターン処理絶縁層３８は、電気絶縁性を有する材料から成り、下面電極層３２を全体的に覆い、かつ、バスライン３５には接触しないように面状に形成される。そして、このパターン処理絶縁層３８には、図１に示すように、複数の開口部３９が、面方向（厚み方向Ｚに垂直な方向）に分散して設けられている。各開口部３９には、パターン処理絶縁層３８を厚み方向Ｚに貫通する貫通孔が形成されている。
【００６１】
この開口部３９内には、後述する電子加速層３４をパターン処理絶縁層３８上に形成する際に、電子加速層３４を構成する材料が充填される。かかる構成により、下面電極層３２と後述する表面電極層３３との間に電圧が印加されると、開口部３９内に充填された電子加速層３４と下面電極層３２とが直接接触している領域にのみ電流が流れ、図１において矢印で示すように、その一部が、表面電極層３３を透過あるいは電極の隙間をすり抜けて、分割電子源１４の外部へ放出されることとなる。すなわち、この開口部３９は、分割電子源１４において、電流が流れる領域、換言すれば、電子が放出される領域を規定している。
【００６２】
したがって、分割電子源１４は、このパターン処理絶縁層３８に設けられる開口部３９の大きさ、すなわち開口面積と、開口部３９の個数とを適宜設定することで、換言すれば、単位面積当たりの、開口部３９により形成される開口の面積の割合（以下、「開口率」と称する）を適宜設定することで、単位面積当たりに放出される電子の量を制御できるようになっている。つまり、パターン処理絶縁層３８の開口率は、単位面積当たりに放出すべき電子の量に基づいて決定される。
【００６３】
このように、本実施形態に係る分割電子源１４は、下面電極層３２と電子加速層３４との間にパターン処理絶縁層３８を設けることで、単位面積当たりの電子放出量、換言すれば、感光体ドラム２に供給される単位面積当たりのイオンの量を制御可能に構成されている。
【００６４】
なお、パターン処理絶縁層３８において、開口部３９は、下面電極層３２の外形線１９よりも内側に退避した領域に形成される。また、分割電子放出部４０は、積層構造部において、パターン処理絶縁層３８のうちの開口部３９が形成されている領域に対応した部分である。
【００６５】
開口部３９における開口の形状は、円形状であっても、矩形状であってもよい。また、開口のサイズについては、最小側は、その製造可能限度でよく、後述するようにパターン処理絶縁層３８を構成する材料としてアクリル樹脂が用いられる場合には、１０μｍ程度とされる。一方、最大側は、開口部３９への電流供給を確実にするために、１００μｍ程度とされる。最大側がこのようなサイズに決定されているのは、開口のサイズが１００μｍ程度よりも大きくなってしまうと、電極の線路長が増大してしまい、開口部３９における開口領域の全域に亘って均一に電圧を印加することができなくなり、電子の放出量の低下、ひいては、感光体ドラム２に供給されるイオン量の低下を引き起こしてしまうからである。
【００６６】
このようなパターン処理絶縁層３８を構成する材料としては、電気的絶縁性、耐熱性および適度な表面硬度を有し、さらに、開口部３９を形成するためのパターン形成処理を容易に行えるという観点から、アクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００６７】
アクリル樹脂としては、たとえば感光性アクリル樹脂が用いられ、この場合、感光性アクリル樹脂のベースポリマーは、メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとのポリマーであり、感光剤としてナフトキシジアジド系ポジ型感光剤が含まれる。
【００６８】
アクリル樹脂が用いられる場合、その層厚は１μｍ程度とされる。この層厚の上限は、電子加速層３４の層厚の２倍程度であると、電子加速層３４を形成し易いという製造上の制限から来ている。電子加速層３４は、その必要膜厚を実現するためにスピンコート法で作成される。スピンコート法では、コート基材表面の凹凸形状が、コート膜の均一性に影響を与える。つまり、コート基材表面の凹凸を形成するアクリル樹脂の層厚が１μｍ以上の場合、凹部に入りこんだコート液はスピンコートの回転に因って抜け難く成り、電子加速層３４に必要な薄膜と成らない。また、凹部の作るアクリル樹脂膜の壁面において、スピンの回転軸中心からより外側に当る壁面に、遠心力によるコート液の吹き溜まりを生じ、凹部内部に膜厚の不均一性を生じてしまう。一方、アクリル樹脂の層厚が表記以下の場合には、電気絶縁性が低下するため、分割電子源１４の電気的耐圧に問題を生じる。
【００６９】
電子加速層３４は、図１に示すように、パターン処理絶縁層３８に設けられる全ての開口部３９を覆うように、パターン処理絶縁層３８上に面状に設けられ、また、開口部３９内には、その構成材料が充填される。なお、電子加速層３４は、バスライン３５の部分には積層されないようにされる。
【００７０】
電子加速層３４は、本実施形態では、絶縁性微粒子と導電性微粒子とが、シリコーン樹脂で固着されて構成される。シリコーン樹脂を用いることにより、電子加速層３４の機械的強度が向上されるだけでなく、シリコーン樹脂が有する撥水機能により、電子加速層３４への水分子の付着を抑制することができる。したがって、湿度変動を伴う大気中においても、電子加速層３４の電気抵抗を安定させることができ、電子源１１を安定して動作させることができる。このようなシリコーン樹脂としては、たとえば、東レ・ダウコーニング・シリコン株式会社製のＳＲ２４４１シリコーン樹脂を用いることができる。
【００７１】
また、絶縁性微粒子および導電性微粒子は、共にナノサイズの粒子である。絶縁性微粒子は、本実施形態では、二酸化ケイ素（略称「シリカ」：以下「ＳｉＯ２」という）で形成されている。すなわち、本実施形態では、絶縁性微粒子は、シリカ微粒子である。なお、絶縁性微粒子の材料は、電気絶縁性を有する材料であって、表面に電子トラップとして機能する適当な表面準位を有するものであればよく、ＳｉＯ２、酸化アルミニウム（以下「Ａｌ２Ｏ３」という）、および二酸化チタン（以下「ＴｉＯ２」という）から選ばれる材料を主成分としたものを用いることができる。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＴｉＯ２のように高い電気絶縁性を有する材料であれば、電子加速層３４の抵抗値を所望の値に調整することが容易となる。また、これらの酸化物を用いると、酸化が生じにくくなり、大気中において利用された場合であっても、電子源１１の劣化を防止することができる。また、電子トラップはエネルギー障壁となり、電界電子放出の種になると考えられるため、非晶質の構造が優位となる。このようなシリカ微粒子としては、たとえば、アエロジル社のフュームドシリカＲ８２００を用いることができる。
【００７２】
また、絶縁性微粒子は、本実施形態では、その粒径が１２ｎｍの平均粒径を有する微粒子である。その粒子径分布は、できるだけ均一な方が好ましい。平均粒径が１０ｎｍよりも小さいと、粒子間に働く力が強いために粒子が凝集しやすく、分散が困難になる。また、平均粒径が１０００ｎｍよりも大きいと、分散性はよいものの、電子加速層３４の空隙が大きくなり、電子加速層３４の抵抗調整が困難になってしまう。このため、平均粒径は、上述した平均粒径であることが好ましい。
【００７３】
一方、導電性微粒子は、たとえば銀によって形成される。導電性微粒子は、電子源１１が大気中で酸化して劣化することを防ぐため、貴金属を用いて形成されるとよい。たとえば、導電性微粒子は、銀のほか、金、白金、パラジウムまたはニッケルを主成分とする金属材料で形成するとよい。導電性微粒子は、公知の微粒子製造技術であるスパッタ法や噴霧加熱法を用いて作成可能であり、応用ナノ研究所が製造販売する銀ナノ粒子等の市販の金属微粒子粉体が利用可能である。
【００７４】
また、導電性微粒子は、本実施形態では、その粒径が１０ｎｍの平均粒径を有するナノ粒子である。導電性微粒子は、電子加速層３４の導電性を制御するため、絶縁性微粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径を有する微粒子を用いる必要がある。このため、導電性微粒子の平均粒径は、３〜２０ｎｍであるのが好ましい。導電性微粒子の平均粒径を、絶縁性微粒子の平均粒径よりも小さくすることによって、電子加速層３４内で、導電性微粒子による導電パスが形成されず、電子加速層３４内での絶縁破壊が起こり難くなる。平均粒径が３ｎｍ以下では、凝集力が強すぎるために、微粒子分散溶液の状態で粒子径を維持することができない。また原理的には不明確な点が多いが、平均粒径が３〜２０ｎｍの範囲内の導電性微粒子を用いることで、電子放出の作成時の再現性が良い。
【００７５】
上記構成の電子加速層３４は、その層厚が３００〜１０００ｎｍで形成される。この層厚は、電子加速層３４に電流路を形成するための通電処理、いわゆるフォーミングという前処理に要する電力量によって制限される。
【００７６】
本来絶縁体として振舞う電子加速層３４は、気温２５℃、相対湿度１０〜７０％の大気中で、ゆっくりした昇圧速度で電圧を印加することで、電子放出を伴う電流を流すようになる。これがフォーミングと言われる処理であり、この処理が済んだ素子は、その後、必要な電圧を印加するだけで電子放出が可能となる。
【００７７】
フォーミング処理中には、電子源１１は電力を消費する。層厚によってフォーミングに要する電圧値、電流値は異なり、電子加速層３４が薄い場合には低電圧で、厚い場合には高電圧の印加を必要とする。このため、電子加速層３４が厚い場合には、フォーミング時の消費電力量が大きく成る傾向にある。
【００７８】
基板での消費電力量の増加は、基材３１の主面３１ａ上に形成された電極の破壊を招いてしまう。つまり電極で生じるジュール熱と、ガラスなどの基材３１を構成する材料と電極を構成する材料との熱膨張率の違いとが相まって、電極の破損を生じてしまう。この現象を防止するために、電子加速層３４の厚い素子では、電子放出に要するフォーミング電圧を印加できなくなる。層厚別のフォーミング特性評価の結果、層厚１０００ｎｍという上限は、このような現象を起こさない層厚の境界となっている。
【００７９】
また、３００ｎｍという層厚の下限は、現状のスピンコート法による下限値である。電子加速層３４は、より薄く形成する工夫を施すことで、さらなる性能の向上が望めると考えられる。
【００８０】
表面電極層３３は、電子加速層３４の全面およびバスライン３５を一体的に被覆するように積層される。このような構成とすることで、電圧ロスの少ないバスライン３５を介して、表面電極層３３への電力供給が可能と成る。
【００８１】
表面電極層３３の層厚は、５０〜２００ｎｍの範囲とすることが好ましい。５０ｎｍより薄くなると良好な導電性が得られなくなってしまう。これは、電子加速層３４の表面の凹凸が、表面電極層３３の層厚変動に影響するためと考えられる。また、２００ｎｍを超える場合には、電子源１１からの電子放出量が極端に減少してしまう。表面電極層３３は、電極としての機能を有し、かつ大気中での酸化抑制を有する材料であれば良く、たとえば、金およびパラジウムからなる金属膜が好適に用いられる。
【００８２】
上記の構造を有する分割電子源１４は、電源１２，１３によって、バスライン３５ならびに第１および第２の給電端子３６，３７を介して、下面電極層３２と表面電極層３３との間に電圧が印加されることで、電子加速層３４における、下面電極層３２と直接接触している領域に電流を流し、その一部を、印加電圧の形成する強電界により、弾道電子として、表面電極層３３を透過させて、あるいは表面電極層３３の隙間から放出させる。
【００８３】
画像形成装置においては、電子源１１は、表面電極層３３が感光体ドラム２に対向するように、感光体ドラム２からたとえば１〜５ｍｍ程度離間した位置に配置されて固定される。これにより、電子写真プロセスの動作時には、前記のようにして電子源１１から放出された電子が、空間で酸素イオンとなり、軸線まわりに一定の速度で回転する感光体ドラム２の表面に着弾して、帯電電位を生じさせる。このとき、空間に高電界領域を形成しないため、オゾン、ＮＯｘなどの発生量を計測限界程度に少なく抑えることができる。
【００８４】
なお、このように動作させるためには、表面電極層３３が正電位となるように１５〜２０Ｖの電圧を印加するための電源１２と、電子放出により生じた負極性イオンを感光体ドラム２の表面へ移動させるための電源１３とが必要となる。電源１３は、感光体ドラム２の飽和帯電電位を決定する役割を有することから、−６００〜−８００Ｖの電圧を印加する必要がある。
【００８５】
前記のように、電子源１１において、繋ぎ目領域１７では、繋ぎ目１６の両側には、電子が放出されない領域が、ある程度の幅をもって形成されることとなる。このため、図３に示すように、基部１４ｂに形成される分割電子放出部４０（以下、「基部電子放出部４１」と称する）の幅方向Ｙの寸法Ｄ１に比べて、繋ぎ目領域１７に形成される分割電子放出部４０の幅方向Ｙの寸法（＝Ｄ２＋Ｄ３）が小さくなってしまう。
【００８６】
したがって、分割電子源１４において、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率と、端部１４ａに形成される分割電子放出部４０（以下、「端部電子放出部４２」と称する）におけるパターン処理絶縁層３８の開口率とが同一であると、基部１４ｂに比べて、繋ぎ目領域１７における電子放出量が小さくなってしまう。この場合、基部１４ｂにおける電子放出量と、繋ぎ目領域１７における電子放出量との差に起因して、被帯電体において、帯電ムラが生じてしまうこととなる。
【００８７】
そこで、本実施形態では、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率が、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率よりも大きくなるように、パターン処理絶縁層３８において開口部３９が形成されている。一例を挙げると、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率が５０％である場合に、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率は、５１．２％とされる。
【００８８】
このように、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率が、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率よりも大きくなるように、それぞれの開口率を適宜設定することによって、基部１４ｂおける電子放出量と、繋ぎ目領域１７における電子放出量とを略同一にすることができる。これにより、被帯電体に発生する帯電ムラをさらに抑制することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、上記のように、積層構造部を構成している電子加速層３４が、絶縁性微粒子と導電性微粒子とを含んで構成されている。しかしながら、これに限らず、他の実施形態としては、電子加速層３４が、絶縁性微粒子を含まない構成としてもよい。
【００９０】
本実施形態のように、電子加速層３４において、絶縁性微粒子が含まれる場合には、一般に絶縁性微粒子の粒子径が小さくなるほど絶縁性微粒子の凝集が発生しやすくなるため、絶縁性微粒子の分散状態により電子加速層３４の層厚が不均一になる場合がある。電子放出量は、下面電極層３２と表面電極層３３との間に印加される電圧によって形成される電子加速層３４内部の電界強度が強いほど増加するため、電子加速層３４の層厚が均一なほど電界強度が均一にかかり、面方向での均一な電子放出が可能となる。
【００９１】
したがって、電子加速層３４が、絶縁性微粒子を含まない構成とすることで、絶縁性微粒子に起因する層厚の不均一が発生しないため、面方向での均一な電子放出が可能となる。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、分割電子源１４を一列に配置して電子源１１を構成することで、電子源１１における幅方向Ｙの寸法を小さくしつつ、長手方向Ｘに関して、電子が放出されない領域が存在しないように構成されているので、繋ぎ目１６に起因して発生する被帯電体での帯電ムラを、可及的に抑制することができる。また、電子源１１を製造するための装置として、小型の装置を用いることができることから、製造コストを削減することができる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、電子源１１は、分割電子源１４を一列に配置したときに、繋ぎ目１６が、長手方向Ｘに対して傾斜した方向に沿って直線状に延びるように構成されているので、繋ぎ目領域１７付近において、電子放出量が、長手方向Ｘに関して大きく変動してしまうことなく、また、基部１４ｂにおける電子放出量と、繋ぎ目領域１７における電子放出量との差をできるだけ小さくすることができる。したがって、繋ぎ目１６に起因して発生する被帯電体での帯電ムラを、さらに抑制することができる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、基部１４ｂおける電子放出量と、繋ぎ目領域１７における電子放出量とが略同一となるように、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率が、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率よりも大きくされているので、繋ぎ目１６に起因して発生する被帯電体での帯電ムラを、さらに抑制することができる。
【００９５】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る帯電装置１Ａに備えられる電子源１１Ａの構成を示す平面図である。なお、図５では、分割電子源１４Ａにおける、基材３１および分割電子放出部４０だけを描画している。
【００９６】
本実施形態に係る帯電装置１Ａは、電子源１１Ａの構成においてのみ、第１の実施形態に係る帯電装置１と異なっている。また、電子源１１Ａを構成している分割電子源１４Ａの基本的な構造は、第１の実施形態における分割電子源１４と同一である。分割電子源１４Ａにおいて、分割電子源１４と同一の構成については、同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。
【００９７】
第１の実施形態では、分割電子源１４は、平面視で、台形状に形成されていたが、本実施形態では、分割電子源１４Ａは、平面視で、平行四辺形状に形成されている。ここで、分割電子源１４Ａにおいて、長手方向Ｘに平行な縁辺の長さをＬ５とし、長手方向Ｘにおける全体の寸法をＬ６とすると、分割電子源１４Ａは、Ｌ６＜２×Ｌ５を満足するように構成されている。これにより、分割電子源１４Ａは、矩形状の基部１４ｂと、その両端にそれぞれ連なる、直角三角形状の端部１４ａとを有する形状となる。
【００９８】
各端部１４ａには、端部電子放出部４２が形成され、基部１４ｂには、基部電子放出部４１が形成される。そして、第１の実施形態と同様に、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率が、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率よりも大きくなるように、パターン処理絶縁層３８において開口部３９が形成される。
【００９９】
本実施形態では、電子源１１Ａは、互いに同一に構成される５つの分割電子源１４Ａを、それらの中心軸線Ｊが互いに一致し、各分割電子放出部４０が同一の方向に臨むような姿勢で、長手方向Ｘに沿って一列に配置することによって構成される。これにより、電子源１１Ａには、長手方向Ｘに沿って配置される分割電子放出部４０によって、帯状の電子放出部１５が形成される。
【０１００】
すなわち、電子源１１Ａにおいては、一列に並ぶ５つの分割電子放出部４０によって、平行四辺形状の電子放出部１５が形成され、この電子放出部１５における、長手方向Ｘの両端の三角形状の部分は、それらの間の矩形状の部分に比べて、幅方向Ｙの寸法が小さくなっている。このため、その両端の三角形状の部分を、被帯電体の帯電用に用いるのは好ましくない。すなわち、電子源１１Ａにおいては、その両端の三角形状の部分の間の矩形状の部分が、被帯電体の帯電用に用いられる。以下、この矩形状の部分を、「有効部分２０」と称することとする。
【０１０１】
したがって、本実施形態に係る電子源１１Ａを、電子写真方式の画像形成装置に搭載されている電子写真用の感光体ドラム２を帯電させるための装置に用いる場合には、前記の有効部分２０の長手方向Ｘの寸法（＝５×Ｌ５−（Ｌ６−Ｌ５））が、感光体ドラム２の軸線方向の寸法に一致するように、分割電子源１４Ａにおける寸法Ｌ５，Ｌ６が設定すればよい。
【０１０２】
ここで、従来から、電子写真方式の画像形成装置としては、印刷可能な用紙サイズがＡ４サイズである画像形成装置と、印刷可能な用紙サイズがＡ３サイズである画像形成装置の２種類が広く普及している。前者の画像形成装置においては、軸線方向の寸法が約２４０ｍｍの感光体ドラム２が搭載され、後者の画像形成装置においては、軸線方向の寸法が約３３０ｍｍの感光体ドラム２が搭載されている。
【０１０３】
そこで、本実施形態では、複数の分割電子源１４Ａを一列に配置して電子源１１Ａを構成したときの、電子放出部１５における有効部分２０の長手方向Ｘの寸法が、分割電子源１４Ａの個数を調整することにより、Ａ４サイズに対応した感光体ドラム２における軸線方向の寸法（＝２４０ｍｍ）と、Ａ３サイズに対応した感光体ドラム２における軸線方向の寸法（＝３３０ｍｍ）とのいずれにも一致させることができるように、分割電子源１４Ａにおける寸法Ｌ５，Ｌ６が決定されている。
【０１０４】
このように分割電子源１４Ａにおける寸法Ｌ５，Ｌ６を決定することで、分割電子源１４Ａは、印刷可能な用紙サイズがＡ３サイズである画像形成装置における帯電装置１Ａと、印刷可能な用紙サイズがＡ４サイズである画像形成装置における帯電装置１Ａとの両方において、電子源１１Ａを構成するために用いることができる。すなわち、この場合には、一種類の分割電子源１４Ａによって、印刷可能な用紙サイズの異なる２種類の画像形成装置における帯電装置１Ａを構成することができる。したがって、種類の異なる画像形成装置ごとに、分割電子源１４Ａを製造する場合に比べて、製造コストを削減することができる。なお、分割電子源１４Ａにおける寸法Ｌ５，Ｌ６を決定する際には、利用可能な値のうち、最も大きなものを選択するのが装置構成上好ましい。
【０１０５】
具体例を挙げると、分割電子源１４Ａの寸法Ｌ５は、たとえば４７．６ｍｍに設定される。これにより、印刷可能な用紙サイズがＡ４サイズである画像形成装置に対しては、５個の分割電子源１４Ａを一列に並べることによって電子源１１Ａを構成することができ、印刷可能な用紙サイズがＡ３サイズである画像形成装置に対しては、７個の分割電子源１４Ａを一列に並べることによって電子源１１Ａを構成することができる。
【０１０６】
図６は、電子源１１Ａを構成している分割電子源１４Ａの構成を示す平面図である。分割電子源１４Ａは、前記のように、３個以上を一列に並べることによって電子源１１Ａを構成するために好適に用いられる。
【０１０７】
したがって、分割電子源１４Ａは、第１の実施形態における分割電子源１４とは異なり、その長手方向Ｘにおける両方の端部１４ａが、繋ぎ目領域１７に配設され得ることとなる。それ故、分割電子源１４Ａにおいては、下面電極層３２および表面電極層３３のそれぞれに給電するための第１および第２の給電端子３６，３７を、第１の実施形態における分割電子源１４のように、長手方向Ｘにおける端部１４ａに配設することができない。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、分割電子源１４Ａは、図６に示すように、幅方向Ｙにおける一方側の端部に第１の給電端子３６が配設され、幅方向Ｙにおける他方側の端部に第２の給電端子３７が配設されて構成されている。
【０１０９】
なお、第１の実施形態では、分割電子源１４は、平面視で、台形状に形成され、第２の実施形態では、分割電子源１４Ａは、平面視で、平行四辺形状に形成されていたが、さらに他の実施形態では、分割電子源は、平面視で、菱形状あるいは三角形状に形成されてもよい。
【０１１０】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例１は、第１の実施形態に対応した実施例であり、実施例２は、第２の実施形態に対応した実施例である。
【０１１１】
（実施例１）
帯電装置１において、電子源１１は、感光体ドラム２の表面から１ｍｍの間隔をあけて設置されている。２つの分割電子源１４は、互いに同一に構成され、感光体ドラム２の軸線方向の中心に対応した位置に、繋ぎ目１６が形成されている。
【０１１２】
分割電子源１４において、ガラス製の基材３１の寸法は、幅方向Ｙの寸法Ｌ１が１２ｍｍであり、上底に対応する辺の長さＬ２が１２３ｍｍであり、下底に対応する辺の長さＬ３が１３５ｍｍである。また、繋ぎ目１６は、長手方向Ｘに対して４５度傾斜して直線状に延びている。
【０１１３】
分割電子源１４の基部１４ｂでは、第１および第２の給電端子３６，３７が設けられる側の縁辺から９ｍｍの間隔をあけて、分割電子放出部４０が形成されている。この端面から９ｍｍの領域は、感光体ドラム２の軸線方向の端部に設けられる余白部分に対向して配置される。
【０１１４】
分割電子放出部４０は、基材３１の外形線１８における、上底に対応する縁辺、下底に対応する縁辺、および繋ぎ目１６を構成する縁辺から１ｍｍの間隔をあけて形成されている。すなわち、分割電子放出部４０の周りには１ｍｍ幅の余白部分が設けられている。
【０１１５】
基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８では、１辺が４０μｍの正方形の開口を形成する開口部３９が、幅方向Ｙに１６．６μｍの間隔をあけて設けられている。これにより、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率は５０％とされている。
【０１１６】
一方、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８では、１辺が４１．７μｍの正方形の開口を形成する開口部３９が、幅方向Ｙに１６．６μｍの間隔をあけて設けられている。これにより、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率は５１．２％とされている。このように構成することで、電子放出部１５からの電子放出量は、長手方向Ｘに関して一様となる。
【０１１７】
感光体ドラム２の直径を３０ｍｍとし、その感光体ドラム２を表面速度が２２５ｍｍ／ｓの速さで軸線まわりに回転させるという条件下で、高圧のバイアス電源１３を−６６０Ｖに設定し、電子源１１の駆動電源１２を１８．５Ｖに設定すると、感光体の帯電電位を−６００Ｖとすることができる。厳密には、電子源１１からのイオン供給量と、感光体ドラム２の表面速度とが関係した非線形な時定数の関係となるが、前記の表面速度の前後では、感光体の帯電電位は高圧のバイアス電源１３のおよそ９０％で飽和する動作特性にある。
【０１１８】
また、かかる電子源１１を複写機に搭載し実印字を行った結果、従来の帯電方法を用いているスコロトロン帯電器、ローラ帯電器と同様の印字出力が得られる事を確認した。このとき、電子源１１における繋ぎ目１６に対向する感光体ドラム２の中央部では、帯電電位の低下は認められず、該中央部以外の部分と同様の印字出力を形成できた。さらに、複写機動作中のオゾン濃度を、ＥＢＡＲＡ  ＪＩＴＳＵＧＹＯ社のオゾンメータＥＧ−２００１で計測すると、上記稼働条件でのオゾン量は、計測限界以下であることも確認できた。
【０１１９】
（実施例２）
帯電装置１Ａにおいて、電子源１１Ａは、感光体ドラム２の表面から１ｍｍの間隔をあけて設置されている。電子源１１Ａは、互いに同一に構成された５つの分割電子源１４Ａを、感光体ドラム２の軸線方向に沿って一列に並べて構成されている。
【０１２０】
分割電子源１４Ａにおいて、ガラス製の基材３１の寸法は、幅方向Ｙの寸法Ｌ４が１２ｍｍであり、長手方向Ｘに延びる縁辺の長さＬ５が４７．６ｍｍである。また、繋ぎ目１６は、長手方向Ｘに対して４５度傾斜して直線状に延びている。
【０１２１】
基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８では、１辺が４０μｍの正方形の開口を形成する開口部３９が、幅方向Ｙに１６．６μｍの間隔をあけて設けられている。これにより、基部電子放出部４１におけるパターン処理絶縁層３８の開口率は５０％とされている。
【０１２２】
一方、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８では、１辺が４１．７μｍの正方形の開口を形成する開口部３９が、幅方向Ｙに１６．６μｍの間隔をあけて設けられている。これにより、端部電子放出部４２におけるパターン処理絶縁層３８の開口率は５１．２％とされている。このように構成することで、電子放出部１５からの電子放出量は、長手方向Ｘに関して一様となる。
【０１２３】
電子源１１Ａにおけるその他の構成要件については、前述の実施例１と同様である。このような場合においても、感光体に対する表面電位および現像性能は、実施例１と同様であった。
【０１２４】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第１の実施形態に係る帯電装置１が搭載される複合機１００の一例を概略的に示す図である。画像形成装置である複合機１００は、画像データに基づいて、記録用紙などの記録媒体上に、多色または単色の画像を形成する装置である。複合機１００は、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０と、トナーカートリッジ２００とを備えて構成される。
【０１２５】
装置本体１１０は、その鉛直方向上部に、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９０と、読取部９２とを有する。原稿載置台９０の鉛直方向上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられる。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９０の上に原稿を搬送する装置である。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９０から離間する方向Ｍに角変位可能に構成され、原稿載置台９０上に原稿を手置きできるように構成されている。原稿載置台９０上に載置された原稿の画像情報は、読取部９２によって読取られ、図示しない制御部に入力される。
【０１２６】
装置本体１１０は、露光ユニット５１、現像器５２、感光体ドラム５３、クリーナユニット５４、帯電装置１、中間転写ユニット５５、２次転写ローラ５６、定着ユニット５７、内部給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２、排紙トレイ９１、記録媒体搬送部Ｕ、およびトナーカートリッジ２００が着脱可能に装着されるトナーカートリッジ装着部１３０を備えて構成される。本実施形態では、感光体ドラム５３、クリーナユニット５４および帯電装置１は、装置本体１１０に着脱可能なプロセスカートリッジ３００に設けられている。
【０１２７】
複合機１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。よって、現像器５２、プロセスカートリッジ３００およびトナーカートリッジ装着部１３０は、各色に応じてそれぞれ４つずつ設けられ、各トナーカートリッジ装着部１３０には、対応する色のトナーが収容されたトナーカートリッジ２００が装着される。
【０１２８】
感光体ドラム５３は、その軸線回りに回転できるように図示しない駆動部によって支持される、円筒状部材である。感光体ドラム５３は、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される感光体層とを含む。感光体層は、光を照射されることによって導電性を示す部材である。感光体ドラム５３の感光体層の表面には、帯電装置１による帯電、および露光ユニット５１による露光により、静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。
【０１２９】
帯電装置１は、電界電子放出によって、感光体ドラム５３表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電装置１は、感光体ドラム５３に臨む位置に、感光体ドラム５３の長手方向に沿って、感光体ドラム５３およびクリーナユニット５４の鉛直方向下方に設置される。
【０１３０】
露光ユニット５１は、感光体ドラム５３に対して光を照射する装置である。露光ユニット５１は、帯電した感光体ドラム５３を画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム５３の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する。
【０１３１】
露光ユニット５１としては、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いることができる。ＬＳＵは、画像データに応じて変調されたレーザ光を出射するレーザ出射部と、レーザ出射部から出射されたレーザ光を偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を収束する収束レンズと、収束レンズによって収束されたレーザ光を反射する反射ミラーとを含む。なお、露光ユニット５１としては、ＬＳＵに限られず、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）書込みヘッドなどであってもよい。
【０１３２】
現像器５２は、感光体ドラム５３上に形成された静電潜像を４色（ＣＭＹＫ）のそれぞれの色のトナーによって顕像化する部材である。現像器５２は、静電潜像が形成された状態の感光体ドラム５３上にトナーを供給することで、感光体ドラム５３上にトナー像を形成する。
【０１３３】
クリーナユニット５４は、後述する中間転写ベルト６１にトナー像を転写した後において、感光体ドラム５３上の表面に残留したトナーを回収する部材である。
【０１３４】
中間転写ユニット５５は、感光体ドラム５３の鉛直方向上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、１次転写ローラ６４、および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備える。
【０１３５】
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム５３に接触するように、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、および１次転写ローラ６４に張架される。中間転写ベルト６１は、たとえば、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成される。中間転写ベルト駆動ローラ６２および中間転写ベルト従動ローラ６３は、中間転写ベルト６１を所定の向きに回転させる部材である。
【０１３６】
中間転写ベルト６１上には、感光体ドラム５３上に形成された各色のトナー像が順次重なるように転写されて、カラートナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト６１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、２次転写ローラ５６と対向する位置に搬送される。
【０１３７】
１次転写ローラ６４は、ＣＭＹＫの各色に対応して４つ設けられる。１次転写ローラ６４は、各感光体ドラム５３上のトナー像を中間転写ベルト６１上に転写させるための電圧である転写バイアスを、中間転写ベルト６１に印加する。１次転写ローラ６４は、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（たとえばステンレス）軸と、該金属軸の表面を被覆する導電性弾性材（たとえばＥＰＤＭ（エチレンプロピレン共重合ゴム）、発泡ウレタンなど）とを含むローラ状部材である。１次転写ローラ６４は、導電性弾性材によって、中間転写ベルト６１に対して均一に転写バイアスを印加することができる。
【０１３８】
２次転写ローラ５６は、上記のように中間転写ベルト６１上に形成されたカラートナー像を記録媒体上に転写させる部材である。２次転写ローラ５６は、中間転写ベルト駆動ローラ６２とともに中間転写ベルト６１を挟持するように配置される。２次転写ローラ５６には、カラートナー像を記録媒体に転写させるための電圧が印加される。２次転写ローラ５６と中間転写ベルト駆動ローラ６２とによってニップが形成されるように、２次転写ローラ５６および中間転写ベルト駆動ローラ６２のうちの一方を硬質材料（金属など）で形成し、他方を軟質材料（弾性ゴム、発泡性樹脂など）で形成することが好ましい。
【０１３９】
中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、カラートナー像が記録媒体に転写された後において、中間転写ベルト６１上に残存したトナーを回収する部材である。中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、中間転写ベルト６１に接触するクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードは中間転写ベルト従動ローラ６３とともに中間転写ベルト６１を挟持する。
【０１４０】
定着ユニット５７は、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とを備える。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、記録媒体を挟んで回転可能に設けられる。ヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて、図示しない制御部によって所定の温度となるように設定される。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、カラートナー像を構成するトナーを記録媒体に熱圧着することにより、該トナーを溶融させて記録媒体に定着させる。
【０１４１】
内部給紙カセット８１および手差し給紙カセット８２は、画像形成に使用する記録用紙などの記録媒体を蓄積しておく部材である。排紙トレイ９１は、画像が形成された記録媒体をフェイスダウンで集積するためのトレイである。
【０１４２】
記録媒体搬送部Ｕは、記録媒体を、内部給紙カセット８１および手差し給紙カセット８２から、２次転写ローラ５６および定着ユニット５７を経由させて、排紙トレイ９１に送る部材である。記録媒体搬送部Ｕは、ピックアップローラ１１１ａ，１１１ｂ、搬送ローラ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ、およびレジストローラ１１３を備える。
【０１４３】
ピックアップローラ１１１ａは、内部給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、内部給紙カセット８１から記録媒体を１枚ずつ取り出す部材である。ピックアップローラ１１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から記録媒体を１枚ずつ取り出す部材である。
【０１４４】
搬送ローラ１１２ａ〜１１２ｄは、記録媒体を搬送するための小型のローラである。レジストローラ１１３は、搬送されてきたシートを一旦保持し、中間転写ベルト６１上のカラートナー像と記録媒体とが合わせるタイミングで、記録媒体を２次転写ローラ５６に搬送する部材である。
【０１４５】
複合機１００において、内部給紙カセット８１または手差し給紙カセット８２から取り出された記録媒体は、レジストローラ１１３まで搬送され、レジストローラ１１３によって所定のタイミングで２次転写ローラ５６まで搬送されて、２次転写ローラ５６と中間転写ベルト６１との間を通過したときにトナー像が転写される。トナー像が転写された記録媒体は、定着ユニット５７を通過することによってトナー像が定着し、搬送ローラ１１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。
【０１４６】
なお、複合機１００において、記録媒体の両面に画像を形成する両面印刷の場合には、片面におけるトナー像の定着が終了して定着ユニット５７から排出された記録媒体は、その後端が搬送ローラ１１２ｂで把持され、該搬送ローラ１１２ｂによって搬送ローラ１１２ｃ，１１２ｄに導かれる。搬送ローラ１１２ｃ、１１２ｄに導かれた記録用紙は、再度、レジストローラ１１３、２次転写ローラ５６、および定着ユニット５７を通過することで、記録媒体の裏面における印刷が行われて、排紙トレイ９１に排出される。
【０１４７】
本実施形態に係る複合機１００によれば、感光体ドラム５３を帯電させるための帯電装置として、第１の実施形態に係る帯電装置１が用いられているので、オゾンおよび様々な酸化物が発生することによる、感光体ドラム５３およびその周辺の樹脂構造物の劣化を防止することができるとともに、帯電ムラに起因する現像性能の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  帯電装置
２  感光体ドラム
１１  電子源
１２，１３  電源
１４  分割電子源
１５  電子放出部
１６  繋ぎ目
１７  繋ぎ目領域
３１  基材
３２  下面電極層
３３  表面電極層
３４  電子加速層
３５  バスライン
３８  パターン処理絶縁層
３９  開口部
４０  分割電子放出部
４１  基部電子放出部
４２  端部電子放出部
【図１】
2015094810.tif 000003
【図２】
2015094810.tif 000004
【図３】
2015094810.tif 000005
【図４】
2015094810.tif 000006
【図５】
2015094810.tif 000007
【図６】
2015094810.tif 000008
【図７】
2015094810.tif 000009