(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】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。【選択図】図２
2015121750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３５７９６１号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３３６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【発明の効果】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】（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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【符号の説明】
【０１１１】
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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