JP2004198646A

JP2004198646A - 現像装置

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Publication number: JP2004198646A
Application number: JP2002365625A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Goto; 利充後藤; Tasuke Kamimura; 太介上村; Kiyoshi Toizumi; 潔戸泉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】トナーなどの現像剤の破壊やブレードヘの融着などの劣化を防止して現像の信頼性を高める。
【解決手段】光電効果により電子を発生する電子放出部１５を現像剤規制ブレード１４に設け、その電子放出部１５に光を照射することにより発生する光電子がトナー帯電に寄与する構成とすることで、ブレードによる摩擦帯電のみて現像剤帯電を行う場合よりも、現像剤への加圧力及び熱的負荷を低減する。また、未帯電の現像剤が現像領域に搬送されないように、照射手段（紫外線照射器１６）への電圧印加、電子放出部１５への電圧印加、現像バイアス印加、現像ローラ１３の回転駆動などを所定タイミングで制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの電子写真装置（画像形成装置）に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの電子写真装置においては、静電潜像を担持搬送する感光体に対して現像手段にトナーが供給され、感光体表面上の静電潜像がトナーによって現像（可視化）される。このような現像装置では、トナーは現像ローラ表面に供給ローラにより周方向から順次供給され、現像ローラの回転により感光体へ向けて担持搬送される。
【０００３】
また、現像ローラ上に形成されるトナー層は、供給ローラよりも現像ローラの回転方向下流側に設けられたブレードによって、現像ローラ上でその層厚が規制される。このとき同時に、トナーは、ブレードとの摩擦により電荷を帯びる（摩擦帯電）。そして、帯電されたトナーは、現像ローラにより、さらに回転方向下流側に位置する感光体との対向部まで担持搬送されて、感光体表面上の静電潜像に対して静電的に供給され、静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。可視化されたトナー像は、転写手段によって記録用紙に転写された後、定着手段によって加熱及び加圧され記録用紙上に定着される。
【０００４】
現像装置に適用される帯電方式としては、上記した摩擦帯電方式のほか、例えば、トナーに特殊な波長の光に反応するホトクロミック化合物などを含有させ、現像装置内部でトナーに直接光を照射することによりトナーを帯電させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照。）。
【０００５】
さらに、ホトクロミック反応を利用した光照射によるトナーに関する提案もなされている（例えば、特許文献４及び特許文献５参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８１４７３号公報
【特許文献２】
特開平７−２９５３２７号公報
【特許文献３】
特開平９−６１３２号公報
【特許文献４】
特開平４−２２０６５７号公報
【特許文献５】
特開平７−２３４５３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、摩擦帯電方式を用いた現像装置によれば、層厚規制部材であるブレードがトナーの層厚を規制すると同時に、トナーを摩擦帯電させる手段として使用されている。すなわち、トナーをブレードとの摩擦により帯電させているため、トナーにおいて所望の帯電量を得るために、ブレードを現像ローラに対して比較的大きな加圧力（Ｆ）をもって圧接させている。このように、ブレードによってトナーに対して大きな加圧力が作用する構成では、この加圧力によってトナーの破壊が生じる恐れがある。
【０００８】
また、上記摩擦帯電方式におけるエネルギー収支では、以下のことが言える。
【０００９】
すなわち、現像ローラの駆動エネルギー（Ｅｋ）は、ブレードの作用によってトナー層厚規制エネルギー（Ｅｓ）とトナー帯電エネルギー（Ｅｔ）とに変換されるが、一部は熱ロスエネルギー（Ｅ１）として消費される。このときに発生する熱ロスエネルギー（Ｅ１）によっては、トナーが軟化することでトナーの破壊が促進されるか、あるいは、軟化したトナーがブレード表面に融着してトナーの摩擦帯電特性が劣化するといった問題が生じる。
【００１０】
ここで、近年では、省エネルギー技術として、トナーの軟化点を低減させて定着エネルギーを削減するか、あるいは、トナーの顔料部数を増加させて着色力を高める（トナーの耐破壊性が低下する）といったトナーの改良が進んでいる。しかしながら、従来の摩擦帯電方式では、上述したようにトナーに対する加圧力や熱的負荷が大きいため、このようなトナーを用いた現像には適用できない。
【００１１】
なお、上記した特許文献１〜５に開示されている技術は、特殊なホトクロミック化合物を含有させたトナーに光を照射させることによりトナーを帯電させるものであり、放電された電子をトナーに降り注ぐ手法については何ら示唆されていない。
【００１２】
本発明はそのような問題点を解決するためになされたもので、トナーなどの現像剤の破壊やブレードヘの融着などの現像剤劣化を防止することができ、現像の信頼性を向上させることが可能な現像装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、当該現像装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで制御するように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１４】
この発明の現像装置によれば、光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設け、その電子放出部から発生する電子が現像剤帯電に寄与するようにしているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができ、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などを防止することができる。
【００１５】
さらに、この発明の現像装置では、装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで制御するので、以下の作用効果も達成できる。
【００１６】
まず、装置への印刷要求直後に全ての帯電制御をＯＮ状態にすると、現像ローラ上の未帯電の現像剤が、感光体（潜像担持体）との接触領域（現像領域）に到達してしまい、印刷品位の低下（白抜け、画像ボケ、未帯電現像剤の付着等）及び現像剤の機内飛散が発生する。さらに、未帯電の現像剤が現像ローラに吸着搬送されずに、電子放出部の表面に付着して電子放出部の現像剤帯電能力の低下が発生する。
【００１７】
従って、未帯電現像剤が現像領域に搬送されないようにする必要があり、本発明では、現像装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで制御すること、つまり照射手段への電圧印加、電子放出部への電圧印加、現像ローラへの現像バイアス印加、並びに現像ローラの回転駆動を所定タイミングで制御することによって、所定の帯電量となった現像剤のみが現像領域に搬送されるようにすることで、上記した不具合を解消している。また、未帯電の現像剤が電子放出部に付着することを防止している。
【００１８】
この発明の現像装置の具体的な制御を以下に説明する。
【００１９】
まず、照射手段の光源として、一般的な蛍光ランプを使用している場合、光量が安定するまで所定の時間が必要となる。しかも、ランプ光量が安定するまでの時間は現像装置中において最も長いため、印刷要求があった直後に、最初に照射手段を駆動する。また、ランプ光量が安定するまでの時間は現像装置中において最も長いことから、ランプ光量が不安定な期間中に他の機能部の駆動を制御することにより時間短縮をはかる。この場合、前記照射手段の光量が不安定な期間中に電子放出部にバイアスを印加することが好ましい。すなわち、電子放出部から放出された電子は、現像ローラと電子放出部の光電面との間の電界により、増殖され現像ローラ上のトナーを帯電させるが、安定な放出量が得られるまでには照射手段と同じく、所定の時間が必要となる。しかし、照射手段が安定な光量に到達するよりも短い時間で放出量が安定するため、照射手段を最初に駆動し、安定するまでの時間に電子放出部にバイアスを印加することにより、時間短縮をはかることができる。
【００２０】
さらに、現像ローラに現像バイアスを印加した時点から所定時間が経過した後に、現像ローラの駆動を開始する。このように、帯電した現像剤が現像ローラに安定吸着した後に現像ローラを回転することで、感光体と現像装置の現像領域に現像剤を常に安定した状態で搬送することが可能になる。
【００２１】
本発明の現像装置は、感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、当該現像装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで停止するように構成されていることによって特徴づけられる。
【００２２】
この発明の現像装置によれば、光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設け、その電子放出部から発生する電子が現像剤帯電に寄与するようにしているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができ、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などを防止することができる。
【００２３】
さらに、この発明の現像装置では、装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで停止するので、現像ローラ上の未帯電現像剤が装置内に飛散することを防止できる。すなわち、装置への印刷終了要求直後に全ての帯電制御をＯＦＦ状態とすると、現像ローラ上の未帯電現像剤が機内に飛散するという不具合が生じるが、所定のタイミングで駆動を停止することで、そのような不具合を解消することができる。また、照射手段の駆動終了のタイミングを調整することで、次の印刷要求に対して迅速に対応できるようになる。
【００２４】
この発明の現像装置において、印刷停止要求があった後に、現像ローラを停止し、その現像ローラの停止後に、現像ローラへの現像バイアスの印加停止と、電子放出部への電気的バイアスの印加停止とを略同時に行うようにする。これは、現像ローラへの現像バイアスの印加停止及び電子放出部への電気的バイアスの印加停止を、現像ローラ停止前に行うと、現像ローラ上の現像剤の飛散を引き起こすので、これを回避するためである。
【００２５】
この発明の現像装置において、照射手段の光源として、一般的な蛍光ランプを使用している場合、光量が安定するまで所定の時間が必要であるので、印刷要求終了後においても暫く点灯し続け、所定時間が経過した時点で、次の印刷要求がなかった場合には駆動電圧を停止することが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
＜実施形態１＞
まず、本発明の現像装置を適用する電子写真装置（画像形成装置）のプロセス部の概略構成を図１を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示す電子写真装置は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、露光手段（図示せず）、本発明の実施形態である現像装置１０（詳細は後述する）、転写用放電ローラ３、クリーニング手段（図示せず）、除電手段（図示せず）、及び、定着ローラ４などを備えている。なお、図１において、Ｌは上記露光手段からの光ビームを示しており、この光ビームが感光体ドラム１の表面に照射されることによって感光体ドラム１表面に静電潜像が書き込まれる。また、Ｐは記録用紙を示している。
【００２９】
感光体ドラム１は、所定方向（図１に示す矢印Ａ方向）に回転しており、その外周表面が帯電ローラ２によって均一帯電される。均一帯電された感光体ドラム１の表面には、露光手段により画像データに応じて制御される光ビームＬが照射され静電潜像が形成される。
【００３０】
感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１の回転によって、現像装置１０と対向する位置まで移動し、現像装置１０によって現像剤であるトナーが供給されて可視化される（感光体ドラム１上にトナー像が形成される）。このとき、現像装置１０の現像ローラ１３は、感光体ドラム１に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図１に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【００３１】
なお、感光体ドラム１は有機光半導体で構成されており、−７００Ｖ（帯電ローラ２による帯電量）に帯電して、周速度が５０ｍｍ／ｓでＡ方向に回転している。現像ローラ１３は、円筒状の導電性ゴム弾性材料で構成されており、−４００Ｖの現像バイアスがバイアス印加手段２０にて印加され、感光体ドラム１と等しい周速度でＢ方向に回転している。供給ローラ１２は、円筒状の発泡性ゴム弾性材料で構成されており、感光体ドラム１と等しい周速度でＢ方向に回転している。
【００３２】
転写用放電ローラ３は、感光体ドラム１上に現像によって形成されたトナー像を記録用紙Ｐに転写する。感光体ドラム１の回転方向における転写用放電ローラ３の下流側には、さらにクリーニング手段及び除電手段（ともに図示せず）が配置されている。クリーニング手段は転写後の感光体ドラム１表面の残留トナーを除去し、また、除電手段は感光体ドラム１表面の除電を行う。
【００３３】
そして、トナー像が転写された後の記録用紙Ｐは定着ローラ４に搬送され、その記録用紙Ｐが、上下一対の定着ローラ４の間を通過する際に加熱及び加圧を受けてトナー像が記録用紙Ｐ上に定着される。
【００３４】
次に、本発明の実施形態である現像装置１０について説明する。
【００３５】
現像装置１０は、図１に示すように、感光体ドラム１と対向するように配置され、その感光体ドラム１の表面に形成される静電潜像を、例えば１成分系の非磁性よりなるトナーを現像剤として用いて現像する。
【００３６】
現像装置１０は、トナーを収容する容器状の現像槽１１、供給ローラ（現像剤供給手段）１２、現像ローラ（現像剤担持体）１３、及びトナー規制ブレード（層厚規制ブレード）１４などを備えている。
【００３７】
供給ローラ１２は、現像装置１０内に配置されており、現像ローラ１３と互いに外周面同士が対面するように回転可能に連設され、現像槽１１内のトナーを現像ローラ１３の外周面に供給する。
【００３８】
現像ローラ１３は、現像装置１０内に感光体ドラム１と対向する箇所にて回転可能に配置されており、供給ローラ１２により供給されたトナーを感光体ドラム１に向けて担持搬送する。
【００３９】
トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３の回転方向に対し、供給ローラ１２の下流側で、かつ感光体ドラム１の上流側にて現像ローラ１３と接触して配置され、現像ローラ１３表面に形成されるトナー層を層厚規制する。
【００４０】
さらに、現像装置１０は、感光体ドラム１に供給されるトナーを所定の電荷量に帯電させるためのトナー帯電手段（現像剤帯電手段）として、トナー規制ブレード１４の一部に形成された電子放出部１５と、電子放出部１５に対して紫外線を照射する紫外線照射器（照射手段）１６とを備えている。なお、トナー帯電手段の詳細については後述する。
【００４１】
次に、現像装置１０の現像過程を説明する。
【００４２】
現像装置１０では、上述したように、供給ローラ１２より現像ローラ１３表面にトナーを順次供給して、現像ローラ１３がトナーを保持した状態で回転運動する。これにより、現像ローラ１３によって搬送されるトナーが、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４との接触領域Ｗｓに送られ、現像ローラ１３上のトナーの層厚が規制される。なお、接触領域Ｗｓは、トナー規制ブレード１４の先端に設けられている。
【００４３】
トナー規制ブレード１４にて現像ローラ１３上に層厚規制されたトナーは、電子放出部１５及び紫外線照射器１６によって電荷が与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー規制ブレード１４に形成された電子放出部１５に対して紫外線照射器１６から紫外線を照射することによって、光電効果によって電子放出部１５から光電子が誘起される。この光電子は現像ローラ１３上のトナーに向けて放出され、トナーが所定の帯電量に帯電する。なお、紫外線照射器１６の発光を、現像ローラ１３の回転と同期させるようにすれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制できて好ましい。また、図示はしないが、電子放出部１５と紫外線照射器１６との間は、トナーが入り込んで光照射の障害とならないようにシールされることが好ましい。
【００４４】
電子放出部１５は、トナー規制ブレード１４上の接触領域Ｗｓとは別の位置に形成されており、電子放出部１５は現像ローラ１３上のトナーとは非接触となっている。このため、トナーに対して無負荷の状態で帯電を行うことができる。従って、この実施形態の現像装置１０においては、トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３に対して、少なくともトナーの層厚規制に必要な程度の力にて圧接されていればよく、トナー規制ブレード１４によるトナーへの加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができる。
【００４５】
また、電子放出部１５の形成領域は、現像ローラ１３とは完全に非接触であるため、その表面粗さがトナーの層形成に影響を及ぼすことがなく、従って、電子放出部１５の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【００４６】
そして、所定の帯電量まで帯電されたトナーは、さらに現像ローラ１３の回転によって感光体ドラム１との対向部まで送られ、感光体ドラム１の表面上の静電潜像に対して静電的に供給され、その静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【００４７】
次に、この実施形態の特徴部分であるトナー規制ブレード１４の具体的な構成を図２を参照しながら説明する。
【００４８】
トナー規制ブレード１４は、例えば、基材としてステンレス（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部１５が形成される領域には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、エッチング加工等により複数の開口部１５１が設けられている。さらに、電子放出部１５が形成される領域には、光電面１５２としてアルミニウム薄膜が蒸着法等によって積層されている。
【００４９】
なお、図２（ａ）に示す構造では、開口部１５１の形状を円形としているが、これに限定されることなく、開口部の形状は四角形や三角形等の他の任意の形状であってもよい。さらに、開口部はスリット形状であってもよい。
【００５０】
また、電子放出部１５の光電面１５２を形成する材料は、アルミニウムに限定されるものではなく、光の照射を受けたときに光電効果が生じるものであればよく、例えば、Ｔａなどの金属、Ｍｇ−Ａｇなどの合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、電子放出部１５の光電面１５２は、図２（ｂ）に示すように、トナー規制ブレード１４の両面に形成されている必要はなく、少なくとも紫外線照射器１６との対向面側（光照射面側）に形成されていればよい。
【００５１】
さらに、電子放出部１５に照射する光は、紫外線に限定されるものではなく、光電面１５２を構成する材料に対して光電効果を起こし得る波長を有するものであれば、可視光線やＸ線等であってもよい。
【００５２】
そして、以上の構造のトナー規制ブレード１４において、電子放出部１５の光電面１５２に紫外線が照射されると、光電面１５２にて光電効果による光電子が誘起される。この光電子は、主に、紫外線の照射面側、すなわち、紫外線照射器１６との対向面側において発生するものであるが、発生した光電子の一部は、電子放出部１５の開口部１５１を通って現像ローラ１３との対向面側からトナーに向けて放射され、トナーの帯電に寄与する。
【００５３】
ここで、電子放出部１５が電気的にフロートの状態であれば、電子放出部１５の光電面１５２が光電子を放出しつづけることができないので、光電面１５２から放出した分の電子を外部から供給できる構成とする必要がある。これを実現する手段としては、電子放出部１５が、ステンレスからなるトナー規制ブレード１４の導電性基材上に光電面１５２としてアルミニウム薄膜を蒸着した構成である点を利用して、トナー規制ブレード１４の導電性基材を接地するという構成を採用すればよい。
【００５４】
以上のように、この実施形態の現像装置１０によれば、光電効果により電子放出部１５から発生した光電子がトナー帯電に寄与するので、トナー規制ブレード１４の圧接力を、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて大幅に低くすることができる。これにより、トナー規制ブレード１４によるトナーへの加圧力及び熱的負荷が大幅に低減され、トナー破壊やトナー規制ブレード１４へのトナー融着といった不具合を回避することができる。
【００５５】
＜実施形態２＞
本発明の他の実施形態を図３〜図７を参照しながら説明する。
【００５６】
前記した＜実施形態１＞の現像装置１０では、光電効果によって光電面１５２から誘起された光電子が、電子放出部１５の開口部１５１を通って現像ローラ１３との対向面側からトナーに向けて放射される。しかしながら、このような構成において、トナー規制ブレード１４の光照射面側で発生する光電子の全てが、開口部１５１を通過するとは限らず、開口部１５１を通過しない光電子はトナーの帯電には寄与しないためトナー帯電効率があまり高くならない場合がある。
【００５７】
この実施形態は、そのような点を解消したものであり、トナー帯電効率をより一層向上させるところに特徴がある。その具体的な構成を以下に説明する。
この実施形態の現像装置１０’は、図３に示すように、前記した図１の現像装置１０の構成において、トナー規制ブレード１４をトナー規制ブレード１４’に替えるとともに、トナー規制ブレード１４’にバイアス印加手段１９を接続してトナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアス（グリッド電圧）を印加するように構成している。その他の構成は、図１に示す現像装置１０と同じである。
【００５８】
なお、この実施形態において、バイアス印加手段１９はトナー規制ブレード１４’の基材に接続している。また、現像ローラ１３側のバイアス印加手段は、感光体ドラム１と現像ローラ１３との間に現像バイアスを印加するためのバイアス印加手段２０をそのまま兼用している。
【００５９】
次に、この実施形態に用いるトナー規制ブレード１４’の具体的な構成を図４を参照しながら説明する。
【００６０】
トナー規制ブレード１４’は、図２に示したトナー規制ブレード１４とほぼ同様の構成であるが、図４（ｂ）に示すように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓに絶縁層１７及び金属層１８が設けられている点が異なる。それ以外の構成つまりトナー規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成などは、図２のトナー規制ブレード１４と同じである。
【００６１】
このようにトナー規制ブレード１４’に絶縁層１７及び金属層１８を設けているのは次の理由による。
【００６２】
まず、この実施形態の現像装置１０’では、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加するので、図１に示す現像装置１０のような構成つまりトナー規制ブレード１４の導電性基材と現像ローラ１３とが直接接触する構成をそのまま採用すると、トナー規制ブレード１４と現像ローラ１３との間が導通するので、電気的バイアスを印加することができなくなる。これを解消するために、この実施形態では、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’の基材との間を絶縁する絶縁層１７を設けている。絶縁層１７としては、例えば上記基材の上にフッ素樹脂を厚さ８０μｍで積層したフッ素樹脂層が挙げられる。
【００６３】
また、金属層１８は、現像ローラ１３の表面において均一なトナー層が形成されるように、現像ローラ１３との接触面において適切な硬度や表面粗さを提供するものである。金属層１８としては、例えば、厚さ２０μｍのステンレスを積層した金属層が挙げられる。
【００６４】
なお、現像ローラとトナー規制ブレードとの間を絶縁する構成としては、トナー規制ブレード側に絶縁層を設ける構成に限定されるものではなく、導電性基材からなる現像ローラの外周層に、例えばゴム等の絶縁層を設ける構成であってもよい。
【００６５】
そして、以上の構成の現像装置１０’では、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加することにより、以下の２つの作用（１）及び（２）によって帯電効果を向上させることができる。
【００６６】
（１）上記電気的バイアス（グリッド電圧）を印加すると、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電界が発生する。このとき、トナー規制ブレード１４’の電子放出部１５における開口部１５１付近においては、図５に示すような電気力線（図中、破線にて示す）が発生する。このため、電子放出部１５の光電面１５２において、開口部１５１付近で発生した光電子は、上記電気力線に沿って移動し、開口部１５１を通過して現像ローラ１３側に引き寄せられる。すなわち、電子放出部１５から発生した光電子をトナーの帯電に効率的に使用することができる。
【００６７】
（２）現像ローラ１３側に引き寄せられた光電子は、上記電界の作用によって加速される。そして加速された電子が、気体分子に衝突すると、その気体分子が電子を放出してイオン化する。このとき、気体分子より放出された電子も同様の作用を生じるため、気体中の電子が急激に増加する、いわゆる電子なだれの現象が発生する。この電子なだれによって生じた電子もトナーの帯電に寄与するため、帯電効率が大幅に向上する。
【００６８】
ここで、この実施形態において、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’と間の電気的バイアスは、電界強度が１．０〜６．０×１０^６（Ｖ／ｍ）となる範囲で印加する。このような範囲の電界強度の電気的バイアスを印加した場合について、所望の帯電量（−２．０×１０^−２μＣ／ｋｇとする）が得られるときの電界強度とプロセス速度の関係を図６に示す。
【００６９】
この図６から明らかなように、上記電気的バイアスの電界強度を上げることによって所望の帯電量が得られるプロセス速度も向上しており、上記範囲の電気的バイアスを印加する場合、プロセス速度５０〜２００ｍｍ／ｓに相当する程度にまでトナー帯電が可能になることがわかる。
【００７０】
次に、トナー規制ブレード１４’による加圧力とトナーの帯電特性との関係を図７に示す。図７には、電子放出部１５の開口部１５１のパターン条件を、開口率：４０％、開口部１５１の内径：φ２００μｍとし、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’との間に５×１０^−６Ｖ／ｍの電気的バイアスを印加した状態で、電子放出部１５に紫外線照射器１６から波長２５４ｎｍの紫外光を照射したときのデータを示している。なお、上記開口率とは、電子放出部１５の形成領域の面積に対する開口部１５１の面積（開口面積）の比率である。
【００７１】
図７から明らかなように、従来の摩擦帯電方式では、トナーの所望の帯電量（−２．０×１０^−２μＣ／ｋｇ）を得るには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であるのに対し、本発明の帯電方式では、従来の摩擦帯電方式に必要な加圧力の１／４、すなわち約４９ｋＰａの加圧力で所望の帯電量が得られることがわかる。
【００７２】
＜実施形態３＞
本発明の別の実施を図８に基づいて説明する。
【００７３】
前記した＜実施形態１＞及び＜実施形態２＞では、トナー規制ブレード１４またはトナー規制ブレード１４’の電子放出部１５において、開口部１５１のブレード断面における形状が直方形状（図２（ｂ）参照）となっている。すなわち、開口部１５１の光照射面側の開口面積と、現像ローラ１３との対向面側の開口面積とが等しくなっている。
【００７４】
これに対し、この実施形態では、トナー規制ブレードの電子放出部における開口部の形状を、光照射面側の開口面積が現像ローラ１３との対向面側の開口面積よりも大きくなるような形状とすることで、電子放出部１５における受光領域の面積を大きくして、光電子の発生量の増加をはかっている点に特徴がある。
【００７５】
この実施形態に用いるトナー規制ブレード２１の具体的な構成を図８を参照しながら説明する。
【００７６】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すトナー規制ブレード２１は、例えば、基材としてステンレス（すなわち、導電性基材）を使用しており、その一部に電子放出部２２が形成されている。電子放出部２２の形成領域には、複数の開口部２２１が設けられており、さらに、光電面２２２としてアルミニウム薄膜が蒸着法等によって積層されている。
【００７７】
ここで、電子放出部２２の開口部２２１は、光照射面側の開口直径φＤと、現像ローラ１３との対向面側の開口直径φｄとがφＤ＞φｄであり、光照射面側からローラ対向面側に向かうに従って開口面積が小さくなるような、すり鉢形状（円すいテーパ形状）に成形されている。このような形状の開口部２２１をトナー規制ブレード２１に形成することは、例えばブレード基材の片面エッチングによって可能である。なお、図２に示すようなストレートの開口部１５１は両面エッチングを行った場合に得られるものである。
【００７８】
また、電子放出部２２の光電面２２２は、電子放出部２２において、少なくともトナー規制ブレード２１の光照射面側と開口部２２１の内面（円すいテーパ面）に形成されていればよい。
【００７９】
そして、電子放出部２２を以上のような形状とすることにより、電子放出部２２に照射された光は、光電面２２２に加えて開口部２２１の内面で受光されるので、電子放出部２２における受光領域の面積を拡大することができる。これにより光電子の発生量が増加する結果、トナー帯電の安定化をはかることができる。
【００８０】
なお、電子放出部２２の開口部２２１は、［光照射面側の開口面積］＞［現像ローラ１３との対向面側の開口面積］の関係を満足するのであれば、その形状は特に限定されるものではなく、前記した＜実施形態１＞及び＜実施形態２＞における電子放出部１５の場合と同様に任意の形状を採用することができる。
【００８１】
また、この実施形態において、トナー規制ブレード２１は、図１に示す現像装置１０のように、トナー規制ブレード２１と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加しない構成としてもよいが、図３に示す現像装置１０’のように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓに絶縁層を設け、トナー規制ブレード２１と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加する構成とするが好ましい。
【００８２】
＜実施形態４＞
この実施形態は、現像装置の各機能部を所定のタイミングで駆動制御・停止する場合の実施形態であり、その具体的な処理を、図１２のフローチャート及び図９〜図１１を参照しながら以下に説明する。なお、この処理例では、図３に示す現像装置１０’を制御する場合の例を示している。
【００８３】
まず、印刷開始時のタイミングについて説明する。
【００８４】
照射手段である紫外線照射器１６の光源として、一般的な蛍光ランプを使用した場合の時間と照射光量の関係を図１１に示す。この図１１のグラフから明らかなように、照射光量が安定するまでには約２分程度必要であり、現像装置１０’の機能部の中では最もウォーミングアップの時間がかかる。そのため、この実施形態においては、印刷要求があった後（ステップＳ１）、すぐに照射手段である紫外線照射器１６を駆動（光源ＯＮ）してランプを点灯させておく（ステップＳ２）。
【００８５】
また、紫外線照射器１６の光量が不安定な期間中に電子放出部１５にバイアスを印加する（ステップＳ３）。電子放出量もランプ光量と同じく、安定な電子放出量になるまでの所定の時間が必要であるが、紫外線照射器１６のランプが安定するよりも短い時間（数秒）ｔ２（図９）で安定な状態になるため、紫外線照射器１６を駆動した後に、電子放出部１５の光電面１５２に電気的バイアス（グリッド電圧）を印加する。このように、光量が不安定な期間中に、電子放出部１５に電気的バイアスを印加しておくことにより時間の短縮が期待される。
【００８６】
そして、紫外線照射器１６のランプ光量が安定になったタイミングｔ１（図９）で、現像ローラ１３に現像バイアスを印加する（ステップＳ４）。現像バイアスを印加する際には、電子放出部１５と現像ローラ１３との間の電位差を一定に保つため、電子放出部１５に印加しているバイアス電圧に現像バイアス分の電圧を付加する。すなわち、電子放出部１５の光電面１５２から放出された光電子は、現像ローラ１３と光電面１５２との間に形成される電界にて増殖され、現像ローラ１３上のトナーを帯電させるので、電界強度を一定に保つ必要がある。
【００８７】
現像ローラ１３に現像バイアスを印加してから所定時間ｔ３（図９）が経過した時点で、現像ローラ１３（及び感光体ドラム１）の回転を開始する（ステップＳ５）。このように現像バイアスを印加してから現像ローラ１３を回転させることにより、帯電した現像剤が現像ローラ１３に安定吸着した後に、現像ローラ１３の回転が開始されることになるので、感光体ドラム１と現像装置１０’との現像領域に安定した現像剤の搬送が可能となる。
【００８８】
次に、印刷終了時のタイミングについて説明する。
【００８９】
まず、装置への印刷終了要求があった直後に全ての帯電制御をＯＦＦ状態とすると、現像ローラ１３上の未帯電現像剤の機内飛散を招くため、所定のタイミングで起動を停止する。具体的には、印字終了要求後ｔ４（図１０、ステップＳ７）、初めに、現像ローラ１３（及び感光体ドラム１）の回転を停止する（ステップＳ８）。その後、ｔ５（図１０）が経過した時点で、現像ローラ１３への現像バイアスの印加停止と、電子放出部１５への電気的バイアス（グリッド電圧）の印加停止とを略同時に行う（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００９０】
このように、現像ローラ１３と感光体ドラム１の停止後に、現像ローラ１３への現像バイアスの印加停止と電子放出部１５へのバイアスの印加停止を行う理由は、それらバイアスの印加停止を、現像ローラ１３を停止する前に行うと、現像ローラ１３上の現像剤の飛散を引き起こすという不具合を回避するためである。
【００９１】
そして、電子放出部１５への電気的バイアスの印加停止後、紫外線照射器１６の駆動を停止する（光源ＯＦＦ：ステップＳ１１）。紫外線照射器１６の光源に使用している蛍光ランプは、前記したように光量が安定するまでに所定時間が必要であるので、印刷要求終了後においても暫く点灯し続け、所定時間ｔ６（図１０）が経過した時点で、次の印刷要求がなかった場合には駆動電圧を停止する。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置によれば、光照射による光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設けているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷が大幅に低減され、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などの現像剤劣化を防止することができ、現像の信頼性を向上させることができる。従って、本発明の現像装置は、定着エネルギーを削減するために軟化点を低減したトナーや、着色力を高めるために顔料部数を増加させたトナーを用いた現像にも適用することが可能である。
【００９３】
また、本発明の現像装置では、印刷要求があった後、照射手段への電圧印加、電子放出部への電圧印加、現像ローラへの現像バイアス印加、並びに、現像ローラの回転駆動を所定タイミングで制御するので、印刷品位の低下、現像剤の機内飛散並びに電子放出部の現像剤帯電能力の低下の発生を防止することができる。さらに、印刷停止要求があった後に、前記した各機能部の駆動を所定のタイミングで停止するので、現像ローラ上の未帯電現像剤が機内に飛散することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の現像装置に使用されるトナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図３の現像装置に使用されるトナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＹ−Ｙ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図５】図３の現像装置においてトナー規制ブレードと現像ローラとの間に電気的バイアスを印加した時にトナー規制ブレードの開口部付近に生じる電気力線の説明図である。
【図６】トナー規制ブレードと現像ローラとの間に印加される電気的バイアスの電界強度と画像形成可能なプロセス速度との関係を示すグラフである。
【図７】トナー帯電量とトナー規制ブレードの加圧力との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の別の実施形態に使用されるトナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＺ−Ｚ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態における印刷要求時のタイミングチャートである。
【図１０】同じく印刷終了時のタイミングチャートである。
【図１１】蛍光ランプの照射光量の時間変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の更に別の実施形態で実行する駆動制御処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１０’ 現像装置
１１現像槽
１２供給ローラ
１３現像ローラ
１４，１４’ トナー規制ブレード
１５電子放出部
１５１開口部
１５２光電面
１６紫外線照射器（照射手段）
１７絶縁層
１８金属層
１９バイアス印加手段（トナー規制ブレード側）
２０バイアス印加手段（現像ローラ側）
２１トナー規制ブレード
２２電子放出部
２２１開口部
２２２光電面

Claims

感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、当該現像装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで制御するように構成されていることを特徴とする現像装置。
請求項１記載の現像装置において、印刷要求があった直後に前記照射手段を駆動することを特徴とする現像装置。
請求項２記載の現像装置において、前記照射手段の光量が不安定な期間中に他の駆動制御を行うことを特徴とする現像装置。
請求項３記載の現像装置において、前記照射手段の光量が不安定な期間中に電子放出部にバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
請求項３記載の現像装置において、前記電子放出部の光電子放出量が安定した後に、前記現像ローラに現像バイアスを印加することを特徴とする現像装置。
請求項５記載の現像装置において、前記現像ローラに現像バイアスを印加した時点から所定時間が経過した後に、現像ローラの駆動を開始することを特徴とする現像装置。
感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、当該現像装置の各機能部の駆動を所定のタイミングで停止するように構成されていることを特徴とする現像装置。
請求項７記載の現像装置において、印刷停止要求があった後に前記現像ローラを停止し、その現像ローラの停止後に前記現像ローラへの現像バイアスの印加停止と、電子放出部への電気的バイアスの印加停止とを略同時に行うことを特徴とする現像装置。
請求項８記載の現像装置において、前記電子放出部への電気的バイアスの印加停止から所定時間が経過した後に、前記照射手段の駆動を停止することを特徴とする現像装置。