JP2004279134A - 電子放出特性評価装置および電子放出特性評価方法ならびにそのプログラム、記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる電子放出特性評価装置を提供する。
【解決手段】電子放出特性評価装置１は、入力部５２によって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供し、メッシュ設定部５３によって、メッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を表示装置を通して提供する。さらに、光源設定部５４によって、光源の状態についての光源設定環境を表示装置を通して提供し、材質設定部５５によって、物体の材質もしくは表面材質についての材質設定環境を提供する。ユーザがこれらの設定を行うと、評価出力部５６によって、物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される基本領域毎の現象を求めることにより求め、図形全体における電子の流れをベクトルで表現して図形に合成し、物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。
【選択図】 図１
【解決手段】電子放出特性評価装置１は、入力部５２によって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供し、メッシュ設定部５３によって、メッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を表示装置を通して提供する。さらに、光源設定部５４によって、光源の状態についての光源設定環境を表示装置を通して提供し、材質設定部５５によって、物体の材質もしくは表面材質についての材質設定環境を提供する。ユーザがこれらの設定を行うと、評価出力部５６によって、物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される基本領域毎の現象を求めることにより求め、図形全体における電子の流れをベクトルで表現して図形に合成し、物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質が光電子を放出するときの電子放出特性の評価に関し、特に、複写機、プリンタおよびファクシミリなどの電子写真装置が備える現像装置の、トナー帯電に用いられる物質の電子放出特性の評価に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタおよ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装置にトナーが供給され、感光体の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、上記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）。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、転写装置によって記録紙に転写された後、定着装置によって加熱および加圧され、記録紙上に定着される。
【０００４】
また、上述した摩擦帯電方式の問題を克服するために、特許文献１、特許文献２、および、特許文献３には、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手法が開示されている。
【０００５】
また、ホトクロミック反応を利用した光照射によるトナーの帯電については、特許文献４および特許文献５に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８１４７３号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１０月２７日）
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２９５３２７号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１１月１０日）
【０００８】
【特許文献３】
特開平９−６１３２号公報
（公開日：平成９年（１９９７）１月１０日）
【０００９】
【特許文献４】
特開平４−２２０６５７号公報
（公開日：平成４年（１９９２）８月１１日）
【００１０】
【特許文献５】
特開平７−２３４５３６号公報
（公開日：平成７年（１９９５）９月５日）
【００１１】
【特許文献６】
特願２００１−３６６７８６号
（未公開、出願日：平成１３年（２００１）１１月３０日）
【００１２】
【特許文献７】
特開２００１−３３５０２号公報
（公開日：平成１３年（２００１）２月９日）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、層厚規制部材であるブレードは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ためにも使用されている。すなわち、上記従来の構成では、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。
【００１４】
また、上記摩擦帯電方式におけるエネルギー収支では、以下のことがいえる。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（Ｅｌ）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（Ｅｌ）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、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。
【００１５】
また、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ような上記公報に記載された技術を用いると、トナーにホトクロミック材料を含有させる際のトナー成分調整が困難となる。従って、できればこのような成分調整の困難さがないトナーを用いるのが望ましい。
【００１６】
特に、近年では、省エネ技術として、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、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、上記従来の摩擦帯電方式は、上述の如くトナーに対する加圧力や熱的負荷が大きいため、このようなトナーには適合できていない。
【００１７】
そこで本件出願人は、先に出願した未公開の特許文献６に記載しているように、トナーの劣化防止、即ちトナーの破壊やブレードヘの融着防止を可能とし、現像の信頼性を向上させることができる現像装置、特に、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にも適合できる現像装置を実現するために、光照射された貴金属などの物質から光電効果により放出された光電子をトナーに供給して帯電させることが有効であることを見出した。従って、光照射された物体から放出される光電子量はどのくらいであってそれに伴う電子の流れはどのようになるかといった電子放出特性を知ることが重要となる。しかしながら、光電効果により電子を放出する電子放出部には様々な形状や大きさのものが考えられ、考えられた全ての電子放出部を試作し、その電子放出特性を評価するには膨大な費用や時間がかかり、困難である。
【００１８】
なお、特許文献７には感光体の表面に対して帯電ローラを接触又は近接させてその感光体を帯電させる帯電装置についてのシミュレーションを行う帯電解析装置が記載されている。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置、および電子放出特性評価方法、ならびにそのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定手段と、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
上記の発明によれば、入力手段によって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境が提供されるので、このデータを入力する。入力環境としては、表示装置で物体の形状を認識しながら図形のデータを生成入力する環境や、予め用意した図形データの入力を受け付ける環境などがある。また、メッシュ設定手段によって、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境が提供されるので、線密度を設定してメッシュ分割を行う。この場合のメッシュ設定環境は、表示装置で視覚的に確認しながら図形をメッシュに分割することができるものである。さらに、材質設定手段によって、物体の材質もしくは物体の表面材質についての材質設定環境が提供されるので、これらの設定を行う。さらに、光源設定手段によって、物体に光を照射する光源が、物体の形状を表す図形上においてどのような形状であってどのような位置にあり、光強度はどのくらいかなどを示す光源の状態についての光源設定環境が提供されるので、これの設定を行う。この場合の光源設定環境は、光源の図形上における状態を表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるものである。
【００２２】
そして、評価出力手段は、上記のようにして入力や設定が行われた図形のデータと、メッシュと、材質もしくは表面材質と、光源の状態とに基づいて、光源から物体に光が照射されたときの物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求める。すなわち、図形をメッシュに分割したことを利用し、光源からどのような強度および角度で物体に光が入射し、どのような量および角度で光電子が放出されるか、光電子が放出されることに伴う電子の流れがどのようになるかを図形上の各場所について求め、これによって図形全体で電子の流れがどのようになるかを求める。さらに評価出力手段は、図形全体における電子の流れを視覚的に確認することができるように図形に合成する。そしてこれを物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。出力装置としては先に挙げた表示装置でもよいし、印刷装置などでもよい。ユーザは評価結果を見て、図形全体で電子の流れがどのようになっているかが分かる。
【００２３】
このような構成により、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００２４】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置を提供することができる。
【００２５】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、図形を分割するメッシュ単位で構成される部分毎の現象を視覚的に確認することができるので、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００２７】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴としている。
【００２８】
上記の発明によれば、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することにより、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００２９】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴としている。
【００３０】
上記の発明によれば、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示して、物体の電子放出特性の評価結果を出力するので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００３１】
また、本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定ステップと、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力ステップとを備えていることを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、入力ステップによって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境が提供されるので、このデータを入力する。入力環境としては、表示装置で物体の形状を認識しながら図形のデータを生成入力する環境や、予め用意した図形データの入力を受け付ける環境などがある。また、メッシュ設定ステップによって、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境が提供されるので、線密度を設定してメッシュ分割を行う。この場合のメッシュ設定環境は、表示装置で視覚的に確認しながら図形をメッシュに分割することができるものである。さらに、材質設定ステップによって、物体の材質もしくは物体の表面材質についての材質設定環境が提供されるので、これらの設定を行う。さらに、光源設定ステップによって、物体に光を照射する光源が、物体の形状を表す図形上においてどのような形状であってどのような位置にあり、光強度はどのくらいかなどを示す光源の状態についての光源設定環境が提供されるので、これの設定を行う。この場合の光源設定環境は、光源の図形上における状態を表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるものである。
【００３３】
そして、評価出力ステップでは、上記のようにして入力や設定が行われた図形のデータと、線密度と、材質もしくは表面材質と、光源の状態とに基づいて、光源から物体に光が照射されたときの物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求める。すなわち、図形をメッシュに分割したことを利用し、光源からどのような強度および角度で物体に光が入射し、どのような量および角度で光電子が放出されるか、光電子が放出されることに伴う電子の流れはどのようになるかを図形上の各場所について求め、これによって図形全体で電子の流れがどのようになるかを求める。さらに評価出力ステップでは、図形全体における電子の流れを視覚的に確認することができるように図形に合成する。そしてこれを物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。出力装置としては先に挙げた表示装置でもよいし、印刷装置などでもよい。ユーザは評価結果を見て、図形全体にわたって電子の流れがどのようになっているかが分かる。
【００３４】
このような手順により、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００３５】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価方法を提供することができる。
【００３６】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴としている。
【００３７】
上記の発明によれば、図形を分割するメッシュ単位で構成される部分毎の現象を視覚的に確認することができるので、最小の領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００３８】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することにより、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００４０】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴としている。
【００４１】
上記の発明によれば、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示して、物体の電子放出特性の評価結果を出力するので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００４２】
また、本発明のプログラムは、上記課題を解決するために、いずれかの上記電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００４３】
上記の発明によれば、前述した電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させるので、該評価方法はコンピュータで実現される汎用性の高いものとなる。
【００４４】
また、本発明の記録媒体は、上記課題を解決するために、上記プログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴としている。
【００４５】
上記の発明によれば、前述した電子放出特性評価方法を実現するプログラムを容易にコンピュータに提供することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
本実施の形態では、光が照射された電子放出部から放出された光電子をトナーに導いてトナーを帯電させる現像装置を構成する上で、最適な形状および大きさの電子放出部を設計するための、電子放出部の電子放出特性の評価について説明する。
【００４８】
図１に、本実施の形態に係る電子放出特性評価装置５１の構成を示す。電子放出特性評価装置５１は、コンピュータと、コンピュータに電子放出特性評価方法を実行させるソフトウェアとの組み合わせにより構成されており、入力部５２、メッシュ設定部５３、光源設定部５４、材質設定部５５、および評価出力部５６を備えている。
【００４９】
入力部（入力手段）５２は、物体の形状を表す図形のデータの入力環境をユーザに提供する。図２にこの入力環境の一例を示す。同図は、入力環境として提供された画面を示す。この画面は、電子放出部の電極の形状を表す図形のデータを入力する入力画面である。例えば同図では、太線で示した部分が電子放出部６１の電極の輪郭を表しており、該電極は、光が照射されると光電効果により光電子を放出する物体として描画されている。また、該電極の輪郭線と、該輪郭線に繋がる細線とで囲まれた領域６５が、光電子の放出量および電子の流れを求めたい空間に対応している。この画面は通常のＣＡＤ画面と同様の操作により、電子放出部６１の形状に関する図形データの生成入力を行うことが可能である。また、この入力画面で生成入力されるデータは、一般的に使用されるＣＡＤデータと互換性を有しており、他のＣＡＤソフトウェアで作成したＣＡＤデータを取り込むことにより、新たなデータ入力を省略することも可能である。
【００５０】
同図に示す電子放出部６１の電極はドリル孔加工を施したグリッドの断面図であり、特に開口部付近の形状を示している。電子放出部６１を現像装置に用いる場合、トナーに供給される電子は電子放出部６１から発生する光電子が大半であるので、電子放出部６１の開口部の電子放出量を検証することにより、トナーへの電子供給量を把握することができる。
【００５１】
この入力部５２には、ハードウェアとしてＣＰＵ、メモリ、表示装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができ、特に、入力環境において図形のデータを描画しながら生成する場合には表示装置を入力環境の提供に用いる。
【００５２】
メッシュ設定部（メッシュ設定手段）５３は、入力部５２により提供された入力画面を通してデータが入力された電子放出部６１の形状を表す図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境をユーザに提供する。この線密度は解析の精度を表し、線密度を細かく設定することにより、物体の形状が細かく分割されるので、それだけ正確なデータが得られる。また逆に線密度を粗く設定すると物体形状が粗く分割されるので、処理は高速となる。以下では、所定の設定フォームよりＸ方向およびＹ方向の分割数を入力することにより、線密度の設定を行うものとする。
【００５３】
また、メッシュ設定部５３は、入力された線密度に基づき物体形状を細分化するいわゆるメッシャーを備えている。このメッシャーは、シミュレーションで広く用いられているものである。図３にメッシャーの設定画面を示す。図示されていない設定フォームにより、線密度が指定されると、そのＸ，Ｙ方向に指定された線密度に基づき電子放出部６１の形状を表すものとして入力された図形のうちの領域６５が細分化される。シミュレーションにおいては、この細分化された部分毎に光電子の放出量や流れ方向が後述のデータテーブルに基づいて算出されるので、メッシャーにより、分割単位を細かくするほど正確な検証が可能となる。
【００５４】
後述するが、シミュレーションを行うときには、メッシュ単位で構成される部分毎の現象、例えばメッシュ１つ毎の現象を求めることにより、図形全体における電子の流れを算出する。上記部分の大きさ（以後、「基本領域」と称する）をメッシュ何個分とするかは適宜設定可能である。電子放出部６１の電極表面を含む基本領域では、放出される光電子量とその放出方向が算出される。また、光電子放出の無い基本領域では、その領域を通過する電子量および電子の流れ方向が算出される。このような各基本領域での光電子の放出や電子の流れの状態が、基本領域毎の現象である。
【００５５】
メッシュ設定部５３には、ハードウェアとしてメッシュ設定環境を提供するための表示装置を用い、その制御や入力操作には、ＣＰＵ、メモリ、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００５６】
次に、光源設定部（光源設定手段）５４は、電子放出部６１の電極のような物体に光を照射する光源の状態についての設定を行うための光源設定環境をユーザに提供する。光源の状態は、物体への光照射条件を表す。図４は光源設定環境の一例として、光源に関する情報を、入力部５２によって入力された図形上で入力する画面を示している。これによって、光源の図形上における状態を、表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるようになっている。光源に関する情報のうち光源の仕様に関する情報として、光源の種類（例えば棒状光源、平面光源、点状光源のいずれであるかなどの光源情報）、および、光源の強度（明るさ）を入力するようになっている。また、光源に関する他の情報として、マウスやキーの操作を行うことにより、物体と光源との位置関係（距離）を入力するようになっている。
【００５７】
この光源に関する情報により、光源と、電子放出部６１の電極などの物体の各部に照射される光の角度と光量とが明確になるので、基本領域毎にデータテーブルを参照することにより、光電子の放出量および放出方向が算出可能となる。
【００５８】
光源設定部５４には、ハードウェアとして光源設定環境を提供するための表示装置を用い、その制御や入力操作には、ＣＰＵ、メモリ、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００５９】
次に、材質設定部（材質設定手段）５５は、入力部５２によってデータが入力された図形の物体の材質もしくは表面材質、例えば図２の入力データでは電子放出部６１の電極の材質、もしくは物体の表面がメッキなどで加工されていればその材質についての設定を行うための材質設定環境をユーザに提供する。この材質設定環境は、入力画面として提供されればよい。予め用意された材質もしくは表面材質の中から選択する方式で入力する。
【００６０】
材質設定部５５には、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、表示装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００６１】
次に、評価出力部（評価出力手段）５６は、光源から電子放出部６１の電極のような物体に光が照射されたときの、物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを求め、表示装置や印刷装置などの出力装置で出力する。帯電させたい物体に到達する電子は電子放出部６１の電極で発生する光電子の他に、光電子の流れに伴って電離により発生する電子も存在し得るので、光電子の放出に伴う電子の流れには、光電子の流れと、光電子の流れに伴って発生する電子の流れとが含まれる。
【００６２】
物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを求めるときには、基本データとなるデータテーブルを参照する。このデータテーブルは、物体の材質もしくは表面材質別に構成され、光源の光量、物体の光電面に対する光の入射角度、光源と光電面との距離といった光入射条件に対応した、物体の光電面からの光電子の放出量および放出角度といった光電子放出状態のデータをテーブル形式で有しており、記憶装置に格納されている。そして、評価出力部５６は、入力部５２によって入力された図形のデータと、メッシュ設定部５３によって設定されたメッシュと、光源設定部５４によって設定された光源の状態と、材質設定部５５によって設定された上記材質または表面材質とに基づいて上記光入射条件を判定し、データテーブルから上記光電子放出状態を求める。
【００６３】
表１に、データテーブルの一例を示す。このデータテーブルは、光源が紫外線を照射するものである場合に、紫外線の照射強度、紫外線が金からなる光電面に入射する角度、および、光源と物体の光電面との距離という光入射条件に対応する光電子放出状態のデータを有するデータテーブルである。光電子放出状態は、光電面からの光電子の放出角度および光電子放出量を示すが、光電子放出量については、光電面にバイアス電圧を印加しない状態での電界強度として求める。
【００６４】
【表１】
【００６５】
同表において、例えば、
（１）光電面に紫外線を照射する紫外線強度 ： ２０００μＷ／ｃｍ２
（２）光源から照射された紫外線が光電面に照射される入射角度 ： ４０°
（３）光源と光電面との距離 ： ４ｍｍ
という光入射条件に対して、
（４）光電子の放出角度 ： １４７°
（５）光電子放出量 ： ２．６×１０３ Ｖ／ｍｍ
という光電子放出状態が対応している。
【００６６】
なお、評価出力部５６は、データテーブルにない光入射条件に対応する光電子放出状態を、その光入射条件に近い複数の光入射条件に対応する光電子放出状態から算出することができるようになっている。また、実際の実験より求められた実験データも同様の構成で記憶することにより、実際のデータの抽出が容易に行える。この実験データの用い方については後述する。
【００６７】
評価出力部５６には、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、表示装置、印刷装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００６８】
次に、評価出力部５６が、物体を表す図形全体における電子の流れを求める手順について、図５を用いて説明する。
【００６９】
図５は、電子放出部６１の電極を表す図形の領域６５における電子の流れを示すものであり、矢印（ベクトル）の向きが電子の流れ方向（向き）を、矢印（ベクトル）の長さが電子量を示し、矢印が長いほど電子量が多いことを表している。また、同図では、四角ａ〜ｇをそれぞれメッシュ４個分からなる基本領域として図示してある。
【００７０】
光電面上の各点からの光電子放出状態は、表１の紫外線強度、入射角度、光電面と光源との距離に基づいて算出され、光電面上のＡ点からＫ点までのそれぞれの光電子放出量と放出角度とが求められる。
【００７１】
最初に光電面のＡ点、Ｂ点から誘起された光電子の流れに対しては、例えば四角ａでベクトル和が行われ、その結果、四角ａの現象として矢印▲１▼で示す電子の量および流れ方向が求められる。次に、光電面Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点から誘起された光電子の流れと四角ａで求められた電子の流れとに対しては、四角ｂで示す領域でベクトル和が行われ、四角ｂの現象として矢印▲２▼で示す電子の量および流れ方向とが求められる。四角ｃではＦ点からの光電子の流れと四角ｂからの光電子の流れとに基づいて、矢印▲３▼で示す電子の量および流れ方向が、四角ｃの現象として計算される。こうして、四角ｄ、四角ｅ、…における現象として矢印▲４▼、矢印▲５▼、…を順次求めていく。なお、上記例では便宜上、一部の基本領域だけを取り上げたが、電子の流れを求めたい図形全体の領域について上述のようにベクトル和を行って矢印を求めていく。
【００７２】
以上の様に、各基本領域毎に、光電面の各点から誘起された光電子の量および流れ方向に基づいてベクトル和を行うことで、各基本領域における電子の量および流れ方向を算出することができる。ここで、四角ａ・ｂ・ｃ・…の互いの位置関係については上記例ではほぼ電子の流れの上流側から下流側へ向かう順とされていて、この順にベクトル和を求めることにより、電子の流れが求まる。
【００７３】
評価出力部５６は、こうして、基本領域毎の現象を求めることにより、領域６５といった図形全体の電子の流れを求める。なお、電子の流れを求める図形の全体をどのような範囲とするかについては、ユーザの選択次第である。従って、電子の流れとしては、電子によって帯電させる点への光電子供給状態が分かるようなものだけでもよく、ユーザが知りたいところに合わせた結果が出ればよい。
【００７４】
そして、評価出力部５６は、このようにして求まった電子の流れを、図５で示すように、電極を表す図形に前記矢印（ベクトル）で表される図を合成し、これを電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。上記合成を出力装置で出力することにより、ユーザは電子放出部６１の電極形状および大きさに対する電子の流れを視覚的に確認することができる。
【００７５】
なお、上記説明では基本領域として、四角ａ〜ｇという複数のメッシュを１グループとする領域を挙げたが、これに限らず、最細分化された領域であるメッシュ１つずつを基本領域としてメッシュ毎に同様のベクトル和を行えば、細かく電子の流れを算出することができる。
【００７６】
次に、上記の構成の電子放出特性評価装置５１による電子放出特性評価方法の一連の処理を、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。
【００７７】
図６は、電子放出特性評価方法のうち、シミュレーションを行うための条件設定処理についてのフローチャートである。まずＳ１で、入力部５２が、電子を放出する電子放出部６１の断面形状について、ＣＡＤなどの図面作成ソフトを用いた図形データの入力環境をユーザに提供し、入力を受け付ける。既に電子放出部６１の断面形状が入力されている場合には、入力部５２はその断面形状のデータを読み込む。次にＳ２で、メッシュ設定部５３が、シミュレーションを行う場合の線密度の大きさを入力するメッシュ設定環境をユーザに提供し、入力を受け付ける。次にＳ３では、メッシュ設定部５３が、Ｓ２で入力された線密度に基づき物体形状を細分化（メッシャー）する。
【００７８】
次に光源設定部５４が光源設定環境をユーザに提供し、Ｓ４では光源の種類、および物体と光源との位置関係、Ｓ５では光源の強度といったように、Ｓ１で入力された物体の形状、および、Ｓ３でメッシュに分割された物体の形状の位置に基づいた、ユーザによる上記項目の入力（例えば光源の強度は数値入力）を受け付ける。次にＳ６では、材質設定部５５が材質設定環境をユーザに提供し、ユーザが、Ｓ１で入力された物体の材質、および、その材質にメッキなどの表面加工が施されている場合には表面のメッキの材質などを入力すると、これを受け付ける。このＳ６での入力は、評価出力部５６がどのデータテーブルを選択するかの判断基準となるステップである。Ｓ１からＳ６までのステップにより、電子放出部６１から光電子の放出に伴う電子の流れのシミュレーションを行うに当たり、必須の条件入力が完了したこととなり、これらの入力条件に基づいてシミュレーションが実行される。
【００７９】
次に、図７は、電子放出特性評価方法のうち、評価出力部５６により電子の流れを求める処理に対応したフローチャートである。
【００８０】
Ｓ１１では、前述のＳ５で入力された電子放出部６１の材質を判別し、Ｓ１２で、判別した材質に適合するデータテーブルを決定する。データテーブルの決定は前述のＳ６の結果により複数の中から選択することによって行うようになっているが、選択方法としては、Ｓ６で入力された電子放出部６１の材質を入力した時点で自動選別する構成であってもよいし、ユーザによる手動選択の入力環境を提供するようになっていてもよい。次に、決定したデータテーブルを参照してデータを抽出する処理を開始するが、まずＳ１３で、図６の処理で入力された条件に対応する実験データの有無を確認する。実際の実験により得られたデータが存在する場合にはＳ１４で実際の実験データを抽出し、実験データの存在しない場合にはＳ１５でデータテーブルを参照する。そして、前述した図５の処理に移行する。なお、Ｓ１３〜Ｓ１５においては、部分的であっても実験データが存在する部分については実際の実験データを用い、実験データが存在しない部分に関してはデータテーブルを用いるようにしてもよく、これにより、さらに現実に近いシミュレーションが可能となる。
【００８１】
本実施の形態に係る電子放出特性評価装置５１およびその電子放出特性評価方法によれば、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００８２】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる。
【００８３】
また、電子放出部から放出された電子は外部の電界などの作用により流動する。このような場合、物体形状の一部にでも最適でない部分があれば、電子の流れを阻害することが考えられる。また、適切でない部分では光を受光しているにも係わらず、電子の発生率が著しく良くない場合が考えられる。
【００８４】
そこで、電子放出特性評価装置５１において、評価出力部５６が、求めた電子の流れを、例えば各基本領域に対して求めた矢印（ベクトル）をそのまま図示するといったように、基本領域毎の現象を視覚的に確認することができるように図形に合成するとよい。このようにすると、基本領域毎の現象を視覚的に確認することができるので、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００８５】
また、評価出力部５６が、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力するようにすれば、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００８６】
また、評価出力部５６は、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示したものを、物体の電子放出特性の評価結果とするので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になりそれだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００８７】
また、本実施の形態では、以上に述べた電子放出特性評価方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムで実現することができる。これによれば、前記の電子放出特性評価方法をコンピュータが実行することができるので、該電子放出特性評価方法をコンピュータで実現される汎用的なものとすることができる。また、このプログラムを記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録することもできる。これによれば、上記プログラムを容易にコンピュータに提供することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理が行われるために図示していないメモリ、例えばＲＯＭのようなものそのものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【００８９】
いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサがアクセスして実行させる構成であっても良いし、あるいは、いずれの場合もプログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータの図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【００９０】
ここで、上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であっても良い。
【００９１】
また、本実施の形態においては、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であっても良い。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであっても良い。
【００９２】
上記記録媒体がコンピュータシステムに備えられるプログラム読み取り装置により読み取られることで、上述した電子放出特性評価方法が実行される。
【００９３】
コンピュータシステムは前述したような構成であるが、さらに、ネットワークを介してサーバーなどに接続するための通信手段としてのモデムなどが備えられていてもよい。
【００９４】
次に、以上のようにして電子放出特性を評価した結果に基いて作製した現像装置の実施例を、以下に述べる。
【００９５】
〔実施例１〕
実施例１について図８および図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、実施例１に係る現像装置の概略構成を、図８を参照して説明する。
【００９６】
現像装置１０は、図８に示すように、感光体ドラム２と対向するように配置され、該感光体ドラム２の表面に形成される静電潜像を、現像剤として例えば１成分系の非磁性よりなるトナー（現像剤）を用いて現像する。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、およびトナー規制ブレード（層厚規制ブレード）１４を備えた構成となっている。
【００９７】
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と互いの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。
【００９８】
現像ローラ１３は、現像装置１０内に感光体ドラム（潜像保持体）２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２に向けて担持搬送する。
【００９９】
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、かつ感光体ドラム２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。
【０１００】
さらに、現像装置１０は、感光体ドラム２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の一部に具備された電子放出部１５と、該電子放出部１５に対して紫外線を照射する紫外線照射器（光源、光照射手段）１６とを備えている。このトナー帯電手段の詳細については後述する。
【０１０１】
ここで、上記現像装置１０を備えた電子写真装置におけるプロセス部を簡単に説明する。
【０１０２】
上記プロセス部は、図８に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光手段（図示せず）、現像装置１０、転写用放電ローラ４、クリーニング手段（図示せず）、除電手段（図示せず）、定着ローラ５からなる。また、図８中において、Ｐは記録用紙、Ｌは上記露光手段から照射されて感光体ドラム２表面に静電潜像を書き込む光ビームを示している。
【０１０３】
感光体ドラム２は、所定方向（図８に示す矢印Ａ方向）に回転しており、まず、その外周表面が帯電ローラ３によって均一帯電される。均一帯電された感光体ドラム２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。
【０１０４】
感光体ドラム２上に形成された上記静電潜像は、感光体ドラム２の回転によって、現像装置１０と対向する位置まで移動し、該現像装置１０によってトナーを供給されて可視化される（感光体ドラム２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２に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図８に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【０１０５】
尚、実施例１では、感光体ドラム２は、有機光半導体で構成されており、−７００Ｖ（帯電ローラ３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の現像バイアスが印加されて感光体ドラム２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２と等しい周速度でＢ方向に回転している。
【０１０６】
転写用放電ローラ４は、感光体ドラム２上に現像によって形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。感光体ドラム２の回転方向における転写用放電ローラ４の下流側には、さらにクリーニング手段および除電手段が配置され、該クリーニング手段は転写後の感光体ドラム２表面の残留トナーを除去し、該除電手段は感光体ドラム２表面を除電する。
【０１０７】
トナー像が転写された後の用紙Ｐは定着ローラ５に搬送され、該用紙Ｐが上下一対の定着ローラ５の間を通過する際に加熱および加圧を受け、トナー像が用紙Ｐ上に定着される。
【０１０８】
次に、現像装置１０における現像の詳細過程を説明する。
【０１０９】
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の接触領域Ｗｓとの間に案内され、現像ローラ１３上のトナーの層厚が規制される。尚、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。
【０１１０】
トナー規制ブレード１４によって現像ローラ１３上に層厚規制されたトナーは、トナー帯電手段を構成する電子放出部１５および紫外線照射器１６によって、電荷を与えられ、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、トナーが所望の帯電量に帯電する。尚、上記紫外線照射器１６の発光は、現像ローラ１３の回転と同期させれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制でき好ましい。また、図示はしていないが、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。
【０１１１】
上記構成のトナー帯電手段において、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。このため、現像装置１０では、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および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【０１１２】
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及ぼすことはなく、該電子放出部１５の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【０１１３】
上記トナー帯電手段によっ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２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【０１１４】
続いて、上記トナー規制ブレード１４の具体的構成を、図９（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【０１１５】
トナー規制ブレード１４は、例えば、基材としてＳＵＳの金属（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部１５が形成される領域では、図９（ａ）および（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として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１１６】
図９（ａ）の記載では、上記開口部１５１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施例においては開口部１５１の形状は特に限定されるものではなく、四角や三角の形状であってもよく、また、スリット形状の開口部であってもよい。
【０１１７】
また、光電面１５２を形成する材料は、上述のような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、この他にＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、上記光電面１５２は、トナー規制ブレード１４において、必ずしも図９（ｂ）に示すように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との対向面側に形成されていればよい。
【０１１８】
さらに、上記電子放出部１５に照射される光は、上述のような紫外線に限定されるものではなく、光電面１５２を形成する材料に対して光電効果を起こしう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。
【０１１９】
上記構成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、該光電面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。
【０１２０】
また、電子放出部１５において、該電子放出部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ことは容易に理解できる。このような場合、電子放出部１５は、光電面１５２から放出した分の電子を外部から供給可能な構成とすればよい。ここで、上記電子放出部１５は、ＳＵＳからなるトナー規制ブレード１４の基材上に光電面１５２としてアルミニウム薄膜を蒸着した構成であるため、トナー規制ブレード１４の基材を接地することにより上記構成は容易に実現できる。トナー規制ブレード１４上の接触領域Ｗｓと現像ローラ１３との間にはトナーが介在するので、聾者の間に電圧を印加することができる。
【０１２１】
このように、実施例１に係る現像装置１０は、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大幅に低減することができる。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およ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できる。
【０１２２】
〔実施例２〕
実施例２について図１０ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１２３】
上記実施例１に係る現像装置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る。しかしながら、上記構成において、トナー規制ブレード１４の光照射面側で発生する光電子は、開口部１５１を通過するとは限らず、該開口部１５１を通過しない光電子が存在する場合は、通過しない光電子がトナーの帯電には寄与しないことがある。
【０１２４】
実施例２では、現像装置においてトナー帯電効率を向上させることのできる好適例を説明する。
【０１２５】
実施例２に係る現像装置１０’は、図１０に示すように、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’に代えると共に、該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構成となっている。このため、トナー規制ブレード１４’はバイアス印加手段１９と接続されている。このバイアス印加手段１９は、トナー規制ブレード１４’の基材に接続する構成とすることができる。また、現像ローラ１３側のバイアス印加手段２０は、感光体ドラム２と現像ローラ１３との間で現像バイアスを印加するためのバイアス印加手段をそのまま兼用することができる。現像装置１０’においてその他の構成は現像装置１０と同じである。
【０１２６】
トナー規制ブレード１４’の具体的構成を、図１１（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【０１２７】
トナー規制ブレード１４’は、トナー規制ブレード１４とほぼ同様の構成であるが、図１１（ｂ）に示すように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓにおいて絶縁層１７および金属層１８が設けられている点が異なっている。尚、トナー規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成は、トナー規制ブレード１４と同様の構成である。
【０１２８】
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ため、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であれば、トナー規制ブレード１４と現像ローラ１３との間が導通してしまい上述のような電気的バイアスを印加することができない。
【０１２９】
すなわち、絶縁層１７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ために設けられるものであり、例えば、上記基材の上に厚さ８０μｍのフッ素樹脂層として形成される。
【０１３０】
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ＳＵＳの金属層が積層される。
【０１３１】
尚、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、上述のように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。
【０１３２】
上記構成の現像装置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つの作用によって帯電効果を向上させることができる。
【０１３３】
まず、第１の作用として、上記電気的バイアスを印加することで、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付近では図１２に示すような電気力線（図中、破線にて示す）が発生する。
【０１３４】
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、発生した光電子をトナーの帯電に効率的に使用できる。
【０１３５】
次に、第２の作用として、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、該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。
【０１３６】
ここで、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’間の電気的バイアスは、電界強度が０．５〜２．５×１０６（Ｖ／ｍ）となる範囲で印加されている。
【０１３７】
このときの、所望の帯電量（−２．０×１０−２ μＣ／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１３に示す。図１３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５０ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓ相当までトナー帯電が可能となる。
【０１３８】
実施例２に係る現像装置１０’の構成において、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１４に示す。このとき、電子放出部１５における開口部１５１のパターン条件は、開口率が４０％、開口部１５１の穴形がφ２００μｍとなっている。紫外線照射器１６は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。尚、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の面積の比率を示す。さらに、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’間には５×１０−６Ｖ／ｍの電気的バイアスが印加されている。
【０１３９】
図１４より、従来の摩擦帯電方式では、トナーの所望の帯電量を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１４０】
〔実施例３〕
実施例３について図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１４１】
実施例１および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（図９（ｂ）参照）が直方形状となっている。すなわち、実施例１および２における電子放出部１５の開口部１５１では、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。
【０１４２】
これに対し、実施例３に係るトナー規制ブレードは、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を、現像ローラ１３との対向面側の開口面積より大きくすることで、電子放出部１５における受光領域の面積を拡大し、光電子の発生量の増加を図っている。
【０１４３】
本実施例３における上記トナー規制ブレードの一例を図１５（ａ）および（ｂ）に示す。
【０１４４】
図１５（ａ）および（ｂ）に示すトナー規制ブレード２１は、例えば、基材としてＳＵＳの金属（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では、複数の開口部２２１が設けられており、さらに、光電面２２２として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１４５】
ここで、上記開口部２２１は、光照射面側の開口直径φ１と、現像ローラ１３との対向面側の開口直径φ２とがφ１＞φ２となるようなすり鉢形状となっている。尚、上記形状の開口部２２１をトナー規制ブレード２１に形成することは、例えば片面エッチングによって容易に形成可能である（尚、図９に示すようなストレート穴は両面エッチングを行った場合に得られる）。また、上記光電面２２２は、電子放出部２２において、少なくとも光照射面側と開口部２２１の内面とに形成されていればよい。
【０１４６】
電子放出部２２をこのような形状とした場合、電子放出部２２へ照射された光は、光電面２２２と開口部２２１の内面とによって受光される。このため、電子放出部２２における受光領域の面積を拡大でき、光電子の発生量を増加させてトナー帯電の安定化を図ることができる。
【０１４７】
但し、上記開口部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）の関係を満たしていれば、その形状は特に限定されるものではないことは、実施例１および２における電子放出部１５の場合と何ら変わりはない。
【０１４８】
上記トナー規制ブレード２１は、実施例１に係る現像装置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であってもよい。しかしながら、実施例２に係る現像装置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に対応させることが好適である。
【０１４９】
〔実施例４〕
実施例４について図１６および図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１５０】
上記実施例１ないし４に係る現像装置は、トナー帯電手段における電子放出部をトナー規制ブレードの一部に設けた構成である。このような構成では、上記電子放出部における光電膜を形成するための部材を新たに設ける必要がなく、現像装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【０１５１】
一方で、上記構成の現像装置では、トナー帯電手段によって帯電が施されるトナーは、現像ローラ１３上に層厚規制された後のトナーである。このため、現像ローラ１３上に層形成されているトナーのうち、外周部側におけるトナーはトナー帯電手段から放出される電子を多く受け取りその帯電量は多くなるが、内周部側のトナーの帯電量は小さくなる。すなわち、最終的なトナー帯電の均一性が低くなる。
【０１５２】
これに対し、本実施例４に係る現像装置は、トナー帯電手段の位置を実施例１ないし４に係る現像装置と異ならせることにより、トナー帯電の均一性を高める上で好適な構成を示すものである。
【０１５３】
本実施例４に係る現像装置３０は、図１６に示すように、感光体ドラム２と対向するように配置され、該感光体ドラム２の表面に形成される静電潜像を、現像剤として例えば１成分系の非磁性よりなるトナーを用いて現像する。現像装置３０は、ホッパー３１、現像槽３２、および帯電槽３３を備えている。
【０１５４】
ホッパー３１は、現像装置３０の最上流に位置する槽であり、未帯電のトナーを貯蔵している。現像槽３２は、感光体ドラム２に供給されるトナーを収容する槽であり、供給ローラ３４、現像ローラ３５、およびトナー規制ブレード３６を備えた構成となっている。
【０１５５】
供給ローラ３４および現像ローラ３５は、互いの外周面同士が対面するようにそれぞれ回転可能に連設されている。そして、供給ローラ３４は現像槽３２内のトナーを現像ローラ３５の外周面に供給し、現像ローラ３５は供給ローラ３４により供給されたトナーを感光体ドラム２に向けて担持搬送する。トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５の回転方向に対し、供給ローラ３４の下流側、かつ感光体ドラム２の上流側にて現像ローラ３５と接触して配置され、現像ローラ３５表面に形成されるトナー層を層厚規制する。
【０１５６】
帯電槽３３は、ホッパー３１の下流、かつ現像槽３２の上流に配置されており、ホッパー３１から現像槽３２に向けて補給されるトナーに対してトナー帯電を施す槽である。すなわち、ホッパー３１は、現像槽３２においてトナー無しが検出された場合、トナー補給ローラ３７を回転させ、現像槽３２に向けてトナー補給を行う。このとき、ホッパー３１から現像槽３２へ補給されるトナーは、必ず帯電槽３３を通過し、該帯電槽３３にてトナー帯電が行われる。
【０１５７】
このため、帯電槽３３は、光の照射を受けることにより自らの電子を誘起させてその電子を放出するトナー帯電ローラ（帯電部材）３８と、該トナー帯電ローラ３８に紫外線を照射する冷陰極ガラスランプ３９からなるトナー帯電手段をその内部に有している。上記トナー帯電手段の詳細については後述する。
【０１５８】
ここで、上記現像装置３０を備えた電子写真装置におけるプロセス部を簡単に説明する。
【０１５９】
上記プロセス部は、図１６に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光手段（図示せず）、現像装置３０、転写用放電ローラ４、クリーニング手段（図示せず）、除電手段（図示せず）、定着ローラ５からなる。また、図１６中において、Ｐは記録用紙、Ｌは上記露光手段から照射されて感光体ドラム２表面に静電潜像を書き込む光ビームを示している。
【０１６０】
感光体ドラム２は、所定方向（図１６に示す矢印Ａ方向）に回転しており、まず、その外周表面が帯電ローラ３によって均一帯電される。均一帯電された感光体ドラム２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。
【０１６１】
感光体ドラム２上に形成された上記静電潜像は、感光体ドラム２の回転によって、現像装置３０と対向する位置まで移動し、該現像装置３０によってトナーを供給されて可視化される（感光体ドラム２上にトナー像が形成される）。このとき、現像装置３０の現像ローラ３５は、感光体ドラム２に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図１６に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【０１６２】
尚、本実施例４では、感光体ドラム２は、有機光半導体で構成されており、−７００Ｖ（帯電ローラ３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３５は、円筒状の導電性ゴム弾性材料で構成されており、−４００Ｖの現像バイアスが印加されて感光体ドラム２と等しい周速度でＢ方向に回転している。供給ローラ３４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２と等しい周速度でＢ方向に回転している。
【０１６３】
転写用放電ローラ４は、感光体ドラム２上に現像によって形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。感光体ドラム２の回転方向における転写用放電ローラ４の下流側には、さらにクリーニング手段および除電手段が配置され、該クリーニング手段は転写後の感光体ドラム２表面の残留トナーを除去し、該除電手段は感光体ドラム２表面を除電する。
【０１６４】
トナー像が転写された後の用紙Ｐは定着ローラ５に搬送され、該用紙Ｐが上下一対の定着ローラ５の間を通過する際に加熱および加圧を受け、トナー像が用紙Ｐ上に定着される。
【０１６５】
次に、現像装置３０における現像の詳細過程を説明する。
【０１６６】
上記現像槽３２でトナー無しが検出された場合、ホッパー３１内部に設置されているトナー補給ローラ３７が回転され、未帯電トナーがホッパー３１から帯電槽３３内へ送り込まれる。トナー補給ローラ３７には、例えば発砲ウレタンローラが用いられる。
【０１６７】
帯電槽３３では、トナー帯電手段を構成するトナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９によって、電荷を与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対して冷陰極ガラスランプ３９から光を照射することによって、光電効果によって上記電子放出部から光電子が誘起される。この光電子は帯電槽３３内を通過するトナーに向けて放出され、該トナーが所望の帯電量まで帯電される。尚、上記冷陰極ガラスランプ３９の発光は、トナー補給ローラ３７の回転と同期させれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制でき好ましい。
【０１６８】
上記構成の帯電槽３３において、トナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９からなるトナー帯電手段は、該帯電槽３３を通過するトナーに対して光電効果によって発生する光電子を放出して、その光電子をトナーに降り注ぐことによってトナー帯電を行っている。このため、トナー帯電手段に対し非接触の状態で帯電槽３３を通過するトナーに対しても帯電を行うことができる。すなわち、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができる。
【０１６９】
また、上記トナー帯電手段は現像ローラ１３とは完全に非接触であり、該トナー帯電手段における電子放出部の表面粗さがトナーの層形成に及ぼすことはない。したがって、上記トナー帯電手段は、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができると共に、電子放出部の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【０１７０】
帯電槽３３の上記トナー帯電手段によって所定の帯電量まで帯電されたトナーは、現像槽３２へ送られる。現像槽３２では、上述したように、供給ローラ３４より現像ローラ３５表面にトナーを順次供給して、現像ローラ３５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３５によって搬送されるトナーが現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内され、現像ローラ３５上のトナーの層厚が規制される。
【０１７１】
このとき、現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内されるトナーは、帯電槽３３において既に帯電状態とされているため、トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５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３５によるトナーへの加圧力および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【０１７２】
現像ローラ３５に層形成されたトナーは、さらに現像ローラ３５の回転によって感光体ドラム２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【０１７３】
続いて、上記帯電槽３３内に備えられるトナー帯電手段の具体的構成を、図１７（ａ）ないし（ｃ）を参照して説明する。
【０１７４】
上記トナー帯電手段は、図１７（ａ）に示すように、帯電槽３３内に備えられており、円筒形状のトナー帯電ローラ３８の内部に冷陰極ガラスランプ３９を配置した構成となっている。尚、トナー帯電ローラの形状は円筒形状に限定されるものでなく角筒形状などであってもよい。
【０１７５】
トナー帯電ローラ３８は、例えば、基材としてＳＵＳの金属円筒（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部が形成される領域では、図１７（ｂ）および（ｃ）に示すように、エッチング加工等により複数の開口部３８１が設けられている。さらに、電子放出部が形成される領域には、光電面３８２として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１７６】
尚、本実施例４では、上記電子放出部は、トナー帯電ローラ３８の円筒側面の全面にて形成されているものとして説明を行うが、トナー帯電ローラ３８の一部の領域に形成されるものであってもよい。例えば、後述の実施例７で説明するようなバイアス印加手段と組み合わせる場合には、該バイアスの印加領域（電極板との対向領域）にのみ電子放出部を形成する構成であってもよい。
【０１７７】
また、図１７（ｂ）の記載では、上記開口部３８１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施例においては開口部３８１の形状は特に限定されるものではなく、四角や三角の形状であってもよく、また、スリット形状の開口部であってもよい。
【０１７８】
また、光電面３８２を形成する材料は、上述のような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、この他にＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、上記光電面３８２は、トナー帯電ローラ３８において、必ずしも図１７（ｃ）に示すように両面に形成されている必要はなく、少なくとも冷陰極ガラスランプ３９との対向面側（すなわち、トナー帯電ローラ３８の内周面側）に形成されていればよい。
【０１７９】
さらに、トナー帯電ローラ３８の上記電子放出部に照射される光は、光電面３８２を形成する材料に対して光電効果を起こしうる波長を有するものであれば、可視光線、紫外線、Ｘ線等を使用可能である。
【０１８０】
上記構成のトナー帯電手段によってトナー帯電を行う場合は、冷陰極ガラスランプ３９を発光させることにより、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対し、該トナー帯電ローラ３８の内面側から光を照射する。これにより、トナー帯電ローラ３８の電子放出部において光電効果による光電子が誘起される。こうして発生した光電子の一部は、電子放出部の開口部３８１を通ってトナー帯電ローラ３８の外周面より放射され、トナーの帯電に寄与する。
【０１８１】
また、電子放出部において、該電子放出部が電気的にフロートの状態であれば、電子放出部の光電面３８２が光電子を放出しつづけることができないことは容易に理解できる。このため、電子放出部は、光電面３８２から放出した分の電子を外部から供給可能な構成とする必要がある。ここで、上記電子放出部は、ＳＵＳからなるトナー帯電ローラ３８の基材上に光電面３８２としてアルミニウム薄膜を蒸着した構成であるため、トナー帯電ローラ３８の基材を接地することにより上記構成は容易に実現できる。
【０１８２】
本実施例４に係る現像装置３０の構成において、トナー規制ブレード３６による加圧力と、トナーの帯電特性との関係は、実施例２の図１４に示される関係とほぼ同様となる。このとき、電子放出部における開口部３８１のパターン条件は、開口率が４０％、開口部３８１の穴形がφ２００μｍとなっている。また、冷陰極ガラスランプ３９は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。但し、この場合、トナー帯電ローラ３８と電極板４２（図２０参照）との間には、後述の実施例６の構成によって５×１０−６Ｖ／ｍの電気的バイアスが印加されているものとする。
【０１８３】
図１４より、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）を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１８４】
このように、本実施例４に係る現像装置３０は、トナー規制ブレード３６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大幅に低減することができる。これにより、トナー規制ブレード３６によるトナーへの加圧力およ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３６へのトナー融着といった不具合を回避できる。
【０１８５】
尚、現像装置３０では、上記トナー帯電手段がホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されているが、該トナー帯電手段の配置箇所はこれに限定されるものではない。すなわち、上記トナー帯電手段は、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行えるものであれば、その配置箇所は現像装置３０内の任意の箇所であってもよい。具体的には、上記トナー帯電手段は、供給ローラ３４の上流側に配置されていれば、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行える。
【０１８６】
このように、上記トナー帯電手段によって帯電されたトナーが現像ローラ３５上に層形成される前のものであれば、その後の層形成に至る過程において、トナーに攪拌作用が生じ、現像ローラ３５上でのトナー帯電量は均一化される
また、本実施例４に係る現像装置３０では、上記トナー帯電手段は、ホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されている。このような構成では、現像装置内で浮遊落下する状態のトナーに対して帯電を行うこととなる。
【０１８７】
このような場合、上記トナー帯電手段によって帯電されるトナーは比較的散乱状態にある（凝集度が低い）ため、該トナー帯電手段は、落下するトナーに対し比較的均一に帯電を行うことができ、最終的なトナー帯電量の均一性がより向上する。
【０１８８】
〔実施例５〕
実施例５について図１８および図１９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１８９】
本実施例５に係る現像装置は、実施例５で説明したトナー帯電ローラ３８に代えて、図１８（ａ）ないし（ｃ）に示すようなトナー帯電ローラ４０を用いた構成である。すなわち、上記トナー帯電手段は、図１８（ａ）に示すように、円筒形状のトナー帯電ローラ４０の内部に冷陰極ガラスランプ３９を配置した構成となっている。
【０１９０】
トナー帯電ローラ４０は、図１８（ｂ）に示すように、基材として例えばガラス、石英ガラス、アクリル樹脂等の円筒形状の透明基材４０１を用いており、該透明基材４０１における外周面側に電子放出部４０２としての金属薄膜が形成されている構成である。もちろん、電子放出部４０２の材質は、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特に限定されるものでなく、例えば、ＡｌやＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。
【０１９１】
上記トナー帯電手段では、冷陰極ガラスランプ３９から照射される光は、トナー帯電ローラ４０の内周面側から該トナー帯電ローラ４０に対して照射される。この照射光は、トナー帯電ローラ４０の透明基材４０１を透過して電子放出部４０２に到達する。
【０１９２】
ここで、電子放出部４０２は、トナー帯電ローラ３８における電子放出部とは異なり、開口部３８１を有していない。すなわち、電子放出部４０２は、光電面として作用する金属薄膜のみからなっている。
【０１９３】
尚、上記構成のトナー帯電ローラ４０において、開口部３８１を有さない電子放出部４０２から放出される光電子が該トナー帯電ローラ４０の外周面側から放出される作用については、先に説明した実施例４における電子放出部２４と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、上記電子放出部４０２を形成する金属薄膜（アルミニウム膜）の膜厚は、実施例４にて説明した電子放出部２４と同様に、透過率が４０〜７０％になるように最適化されていることが好ましい。
【０１９４】
また、トナー帯電手段におけるコストを低廉化するために、図１９（ａ）および（ｂ）に示すような構成も考えられる。この場合のトナー帯電手段は、図１９（ａ）に示すように、冷陰極ガラスランプ３９の外周面に、電子放出部４１となる金属薄膜が直接形成されている構成である。すなわち、図１９（ｂ）に示すように、冷陰極ガラスランプ３９のガラス管３９１の表面に電子放出部４１となる金属薄膜が直接形成される。この構成では、トナー帯電ローラ４０における透明基材４０１が必要なく、部材点数を減らしてコストの削減を図ることができる。
【０１９５】
もちろん、上記電子放出部４１は、トナー帯電ローラ４０における電子放出部４０２と同様、その材料はＡｕ，Ｔａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーであってもよく、また、その膜厚は、透過率が４０〜７０％になるように最適化されていることが好ましい。
【０１９６】
本実施例５に係る現像装置の構成（図１８または図１９に示す構成）において、トナー規制ブレード３６による加圧力と、トナーの帯電特性との関係は、実施例１の図１４に示される関係とほぼ同様となる。このとき、冷陰極ガラスランプ３９は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。
【０１９７】
図１４より、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）を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１９８】
〔実施例６〕
実施例６について図２０および図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１９９】
本実施例６に係る現像装置３０’は、図２０に示すように、現像装置３０の構成において帯電槽３３の内面側壁に電極板４２を設け、トナー帯電ローラ３８と電極板４２とをバイアス印加手段４３に接続することによって、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加する構成となっている。現像装置３０’においてその他の構成は現像装置３０と同じである。
【０２００】
上記構成の現像装置３０’では、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加することにより、実施例２で説明したのと同様の作用によって上記トナー帯電手段における帯電効果を向上させることができる。すなわち、上記電気的バイアスを印加することによって発生する電界の作用により、電子放出部から放出される光電子の利用率を高める作用と、電子なだれの作用とによって帯電効率を向上させることができる。
【０２０１】
ここで、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間の電気的バイアスは、電界強度が０．５〜２．５×１０６（Ｖ／ｍ）となる範囲で印加されている。
【０２０２】
このときの、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２１に示す。図２１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５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓ相当までトナー帯電が可能となる。
【０２０３】
尚、上記説明において、現像装置３０’は、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１７に示すトナー帯電手段と組み合わせた構成を示すものであるが、図１８または図１９に示すトナー帯電手段と組み合わせる構成とすることも可能である。ここで、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１７に示すトナー帯電手段と組み合わせる場合は、バイアス印加手段４３はトナー帯電ローラ３８の基材に接続する構成とすることができる。
【０２０４】
一方、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１８または図１９に示すトナー帯電手段と組み合わせる場合は、バイアス印加手段４３はトナー帯電ローラ４０の電子放出部４０２あるいは冷陰極ガラスランプ３９表面に形成される電子放出部４１と直接接続される、もしくは、電子放出部４０２または電子放出部４１の下層に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透明導電層を形成し、該透明導電層を介して接続される。
【０２０５】
尚、上記各実施例の説明において、トナーは非磁性一成分トナーを用いる場合を説明したが、各実施例の現像装置において使用可能なトナーは非磁性一成分トナーに限定されるものでなく、磁性トナーや二成分のトナーであってもよい。但し、各実施例の現像装置は、トナーへの熱的負荷を低減しトナーの破壊やブレードへの融着を防止することを目的としているものであり、特にトナー融着の問題が顕著に発生する非磁性一成分トナーに適用する場合に好適な効果が得られる。
【０２０６】
また、上記各実施例の説明においては、トナーの帯電は主にトナー帯電手段によって行い、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力はトナーの層厚規制に必要となる最小限の圧接力に設定されるものとしている。
【０２０７】
しかしながら、現像装置はこれに限定されるものではなく、トナー帯電手段をトナー帯電に関し補助的に用いるものであってもよい。すなわち、この場合は、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力がトナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲での最大の圧接力に設定され、このときの摩擦帯電による帯電量に対して所望の帯電量に不足する分をトナー帯電手段にて付加する構成となる。
【０２０８】
このように、トナー帯電手段をトナー帯電に関し補助的に用いる構成では、該トナー帯電手段において要求される帯電能力が小さく設定できるため、該トナー帯電手段にかかるコストを削減できる。
【０２０９】
尚、トナー帯電手段における帯電能力とトナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力との関係は、トナー帯電手段によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との和が最終的に必要な所望の帯電量に到達していればよい。すなわち、トナー帯電手段によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との比率は、トナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲で任意に設定可能である。
【０２１０】
また、光照射手段は、上記各実施例で用いられている紫外線照射器１６や冷陰極ガラスランプ３９に限定されるものではなく、光電効果を誘起できる光を照射できるものであれば特に限定されない。但し、上記光照射手段は熱量発生の少ない光源が好ましく、紫外線照射器や冷陰極ガラスランプ以外にキセノンランプ等が好適に使用できる。
【０２１１】
また、上記各実施例における電子放出部は、トナーを帯電するための放出電子を光電効果によって得ているが、電子放出部を加熱して電子を放出させる熱電効果（熱電子放出）を利用することも原理的には可能である。但し、各現像装置は、トナーにかかる熱的負荷を低減することを目的とするものであり、発熱のない光電効果を利用することが好適であるのはいうまでもない。
【０２１２】
以上、実施例１ないし６について述べた。
【０２１３】
前述のシミュレーションで得られた電子放出特性を基に、評価結果を実施例１ないし６のような各現像装置に適用すると、装置に最適な電子放出部の開口形状を決定することができる。
【０２１４】
実機で実験を行ったところ、両面からのエッチング加工（ストレート）で加工されたグリッド電極に光電面から放出される電流密度は、１００ｎＡ／ｃｍ２である。なお、グリッド電極とグランドプレートとの間に、８×１０６Ｖ／ｍの電界強度を印加している。また、この両面エッチング加工のグリッド電極に対するシミュレーションから得られた値“ｋ”は「−０．８」である。
“ｋ”は次の式で表せことができる。
【０２１５】
【数１】
【０２１６】
ここで、
Ｖ ： グリッド電極に印加する電圧
ｎ ： メッシュに分割した個数
Ｅｙ ： 電界ベクトルの ｙ 成分
である。
【０２１７】
次に比電荷を変化させた時の “ｋ” を表２に示す。
【０２１８】
【表２】
【０２１９】
上記の表から “ｋ”値として、−０．３２以下であれば良く、−１．２ ＜ “ｋ” ＜ −０．８ が望ましい。
【０２２０】
また、電流密度の計算方法（トナーの帯電量を２０μＣ／ｇとする場合）について以下に説明する。現像スリーブ上に ０．５ｍｇ／ｃｍ２ のトナーが存在し、このトナーを２０μＣ／ｇに帯電させるのに必要な電荷量は、１０×１０−９ Ｃ／ｃｍ２となる。２０ＰＰＭの現像スリーブの移動速度を１００ｍｓｅｃ、光電面の幅を１ｃｍとすると、必要な電流密度は１００ｎＡ／ｃｍ２となる。
【０２２１】
【発明の効果】
本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定手段と、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力手段とを備えている構成である。
【０２２２】
それゆえ、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【０２２３】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２２４】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成する構成である。
【０２２５】
それゆえ、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となるという効果を奏する。
【０２２６】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力する構成である。
【０２２７】
それゆえ、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となるという効果を奏する。
【０２２８】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とする構成である。
【０２２９】
それゆえ、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になるという効果を奏する。
【０２３０】
また、本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定ステップと、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力ステップとを備えている構成である。
【０２３１】
それゆえ、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【０２３２】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価方法を提供することができるという効果を奏する。
【０２３３】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成する構成である。
【０２３４】
それゆえ、最小の領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となるという効果を奏する。
【０２３５】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力する構成である。
【０２３６】
それゆえ、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となるという効果を奏する。
【０２３７】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とする構成である。
【０２３８】
それゆえ、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になるという効果を奏する。
【０２３９】
また、本発明のプログラムは、以上のように、いずれかの上記電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させる構成である。
【０２４０】
それゆえ、前述した電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させるので、該評価方法はコンピュータで実現される汎用性の高いものとなるという効果を奏する。
【０２４１】
また、本発明の記録媒体は、以上のように、上記プログラムをコンピュータ読取可能に記録した構成である。
【０２４２】
それゆえ、前述した電子放出特性評価方法を実現するプログラムを容易にコンピュータに提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子放出特性評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電子放出特性評価装置が備える入力部が提供する入力環境を示す画面状態図である。
【図３】図１の電子放出特性評価装置が備えるメッシュ設定部によって図形がメッシュ分割された状態を示す画面状態図である。
【図４】図１の電子放出特性評価装置が備える光源設定部部が提供する光源設定環境を示す画面状態図である。
【図５】図１の電子放出特性評価装置が備える評価出力部によって電子の流れが求められる状態を示す画面状態図である。
【図６】図１の電子放出特性評価装置によって行われる電子放出特性評価方法の処理の一部を示すフローチャートである。
【図７】図１の電子放出特性評価装置によって行われる電子放出特性評価方法の処理の他の一部を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】図８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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】実施例２に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１０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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】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を説明する図である。
【図１３】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１４】図１０の現像装置における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１５】実施例３に係る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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１６】実施例４に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１７】図１６の現像装置に使用されるトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面状態を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１８】実施例５に係る現像装置に使用されるトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面付近の断面図である。
【図１９】実施例６に係る現像装置に使用される他のトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面付近の断面図である。
【図２０】実施例６に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２１】図２０の現像装置の電子放出部と該電子放出部に対向して設けられる電極板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。
【符号の説明】
１０，１０’，３０ 現像装置
１３，３５ 現像ローラ
１５，２２，２４，４１，４０２ 電子放出部
１６ 紫外線照射器（光源）
５１ 電子放出特性評価装置
５２ 入力部（入力手段）
５３ メッシュ設定部（メッシュ設定手段）
５４ 光源設定部（光源設定手段）
５５ 材質設定部（材質設定手段）
５６ 評価出力部（評価出力手段）
６１ 電子放出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質が光電子を放出するときの電子放出特性の評価に関し、特に、複写機、プリンタおよびファクシミリなどの電子写真装置が備える現像装置の、トナー帯電に用いられる物質の電子放出特性の評価に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタおよ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装置にトナーが供給され、感光体の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、上記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）。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、転写装置によって記録紙に転写された後、定着装置によって加熱および加圧され、記録紙上に定着される。
【０００４】
また、上述した摩擦帯電方式の問題を克服するために、特許文献１、特許文献２、および、特許文献３には、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手法が開示されている。
【０００５】
また、ホトクロミック反応を利用した光照射によるトナーの帯電については、特許文献４および特許文献５に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８１４７３号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１０月２７日）
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２９５３２７号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１１月１０日）
【０００８】
【特許文献３】
特開平９−６１３２号公報
（公開日：平成９年（１９９７）１月１０日）
【０００９】
【特許文献４】
特開平４−２２０６５７号公報
（公開日：平成４年（１９９２）８月１１日）
【００１０】
【特許文献５】
特開平７−２３４５３６号公報
（公開日：平成７年（１９９５）９月５日）
【００１１】
【特許文献６】
特願２００１−３６６７８６号
（未公開、出願日：平成１３年（２００１）１１月３０日）
【００１２】
【特許文献７】
特開２００１−３３５０２号公報
（公開日：平成１３年（２００１）２月９日）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、層厚規制部材であるブレードは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ためにも使用されている。すなわち、上記従来の構成では、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。
【００１４】
また、上記摩擦帯電方式におけるエネルギー収支では、以下のことがいえる。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（Ｅｌ）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（Ｅｌ）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、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。
【００１５】
また、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ような上記公報に記載された技術を用いると、トナーにホトクロミック材料を含有させる際のトナー成分調整が困難となる。従って、できればこのような成分調整の困難さがないトナーを用いるのが望ましい。
【００１６】
特に、近年では、省エネ技術として、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、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、上記従来の摩擦帯電方式は、上述の如くトナーに対する加圧力や熱的負荷が大きいため、このようなトナーには適合できていない。
【００１７】
そこで本件出願人は、先に出願した未公開の特許文献６に記載しているように、トナーの劣化防止、即ちトナーの破壊やブレードヘの融着防止を可能とし、現像の信頼性を向上させることができる現像装置、特に、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にも適合できる現像装置を実現するために、光照射された貴金属などの物質から光電効果により放出された光電子をトナーに供給して帯電させることが有効であることを見出した。従って、光照射された物体から放出される光電子量はどのくらいであってそれに伴う電子の流れはどのようになるかといった電子放出特性を知ることが重要となる。しかしながら、光電効果により電子を放出する電子放出部には様々な形状や大きさのものが考えられ、考えられた全ての電子放出部を試作し、その電子放出特性を評価するには膨大な費用や時間がかかり、困難である。
【００１８】
なお、特許文献７には感光体の表面に対して帯電ローラを接触又は近接させてその感光体を帯電させる帯電装置についてのシミュレーションを行う帯電解析装置が記載されている。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置、および電子放出特性評価方法、ならびにそのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定手段と、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
上記の発明によれば、入力手段によって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境が提供されるので、このデータを入力する。入力環境としては、表示装置で物体の形状を認識しながら図形のデータを生成入力する環境や、予め用意した図形データの入力を受け付ける環境などがある。また、メッシュ設定手段によって、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境が提供されるので、線密度を設定してメッシュ分割を行う。この場合のメッシュ設定環境は、表示装置で視覚的に確認しながら図形をメッシュに分割することができるものである。さらに、材質設定手段によって、物体の材質もしくは物体の表面材質についての材質設定環境が提供されるので、これらの設定を行う。さらに、光源設定手段によって、物体に光を照射する光源が、物体の形状を表す図形上においてどのような形状であってどのような位置にあり、光強度はどのくらいかなどを示す光源の状態についての光源設定環境が提供されるので、これの設定を行う。この場合の光源設定環境は、光源の図形上における状態を表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるものである。
【００２２】
そして、評価出力手段は、上記のようにして入力や設定が行われた図形のデータと、メッシュと、材質もしくは表面材質と、光源の状態とに基づいて、光源から物体に光が照射されたときの物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求める。すなわち、図形をメッシュに分割したことを利用し、光源からどのような強度および角度で物体に光が入射し、どのような量および角度で光電子が放出されるか、光電子が放出されることに伴う電子の流れがどのようになるかを図形上の各場所について求め、これによって図形全体で電子の流れがどのようになるかを求める。さらに評価出力手段は、図形全体における電子の流れを視覚的に確認することができるように図形に合成する。そしてこれを物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。出力装置としては先に挙げた表示装置でもよいし、印刷装置などでもよい。ユーザは評価結果を見て、図形全体で電子の流れがどのようになっているかが分かる。
【００２３】
このような構成により、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００２４】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置を提供することができる。
【００２５】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、図形を分割するメッシュ単位で構成される部分毎の現象を視覚的に確認することができるので、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００２７】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴としている。
【００２８】
上記の発明によれば、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することにより、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００２９】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、上記課題を解決するために、上記評価出力手段は、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴としている。
【００３０】
上記の発明によれば、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示して、物体の電子放出特性の評価結果を出力するので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００３１】
また、本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定ステップと、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力ステップとを備えていることを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、入力ステップによって、物体の形状を表す図形のデータの入力環境が提供されるので、このデータを入力する。入力環境としては、表示装置で物体の形状を認識しながら図形のデータを生成入力する環境や、予め用意した図形データの入力を受け付ける環境などがある。また、メッシュ設定ステップによって、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境が提供されるので、線密度を設定してメッシュ分割を行う。この場合のメッシュ設定環境は、表示装置で視覚的に確認しながら図形をメッシュに分割することができるものである。さらに、材質設定ステップによって、物体の材質もしくは物体の表面材質についての材質設定環境が提供されるので、これらの設定を行う。さらに、光源設定ステップによって、物体に光を照射する光源が、物体の形状を表す図形上においてどのような形状であってどのような位置にあり、光強度はどのくらいかなどを示す光源の状態についての光源設定環境が提供されるので、これの設定を行う。この場合の光源設定環境は、光源の図形上における状態を表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるものである。
【００３３】
そして、評価出力ステップでは、上記のようにして入力や設定が行われた図形のデータと、線密度と、材質もしくは表面材質と、光源の状態とに基づいて、光源から物体に光が照射されたときの物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求める。すなわち、図形をメッシュに分割したことを利用し、光源からどのような強度および角度で物体に光が入射し、どのような量および角度で光電子が放出されるか、光電子が放出されることに伴う電子の流れはどのようになるかを図形上の各場所について求め、これによって図形全体で電子の流れがどのようになるかを求める。さらに評価出力ステップでは、図形全体における電子の流れを視覚的に確認することができるように図形に合成する。そしてこれを物体の電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。出力装置としては先に挙げた表示装置でもよいし、印刷装置などでもよい。ユーザは評価結果を見て、図形全体にわたって電子の流れがどのようになっているかが分かる。
【００３４】
このような手順により、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００３５】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価方法を提供することができる。
【００３６】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴としている。
【００３７】
上記の発明によれば、図形を分割するメッシュ単位で構成される部分毎の現象を視覚的に確認することができるので、最小の領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００３８】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することにより、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００４０】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、上記課題を解決するために、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴としている。
【００４１】
上記の発明によれば、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示して、物体の電子放出特性の評価結果を出力するので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００４２】
また、本発明のプログラムは、上記課題を解決するために、いずれかの上記電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００４３】
上記の発明によれば、前述した電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させるので、該評価方法はコンピュータで実現される汎用性の高いものとなる。
【００４４】
また、本発明の記録媒体は、上記課題を解決するために、上記プログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴としている。
【００４５】
上記の発明によれば、前述した電子放出特性評価方法を実現するプログラムを容易にコンピュータに提供することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
本実施の形態では、光が照射された電子放出部から放出された光電子をトナーに導いてトナーを帯電させる現像装置を構成する上で、最適な形状および大きさの電子放出部を設計するための、電子放出部の電子放出特性の評価について説明する。
【００４８】
図１に、本実施の形態に係る電子放出特性評価装置５１の構成を示す。電子放出特性評価装置５１は、コンピュータと、コンピュータに電子放出特性評価方法を実行させるソフトウェアとの組み合わせにより構成されており、入力部５２、メッシュ設定部５３、光源設定部５４、材質設定部５５、および評価出力部５６を備えている。
【００４９】
入力部（入力手段）５２は、物体の形状を表す図形のデータの入力環境をユーザに提供する。図２にこの入力環境の一例を示す。同図は、入力環境として提供された画面を示す。この画面は、電子放出部の電極の形状を表す図形のデータを入力する入力画面である。例えば同図では、太線で示した部分が電子放出部６１の電極の輪郭を表しており、該電極は、光が照射されると光電効果により光電子を放出する物体として描画されている。また、該電極の輪郭線と、該輪郭線に繋がる細線とで囲まれた領域６５が、光電子の放出量および電子の流れを求めたい空間に対応している。この画面は通常のＣＡＤ画面と同様の操作により、電子放出部６１の形状に関する図形データの生成入力を行うことが可能である。また、この入力画面で生成入力されるデータは、一般的に使用されるＣＡＤデータと互換性を有しており、他のＣＡＤソフトウェアで作成したＣＡＤデータを取り込むことにより、新たなデータ入力を省略することも可能である。
【００５０】
同図に示す電子放出部６１の電極はドリル孔加工を施したグリッドの断面図であり、特に開口部付近の形状を示している。電子放出部６１を現像装置に用いる場合、トナーに供給される電子は電子放出部６１から発生する光電子が大半であるので、電子放出部６１の開口部の電子放出量を検証することにより、トナーへの電子供給量を把握することができる。
【００５１】
この入力部５２には、ハードウェアとしてＣＰＵ、メモリ、表示装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができ、特に、入力環境において図形のデータを描画しながら生成する場合には表示装置を入力環境の提供に用いる。
【００５２】
メッシュ設定部（メッシュ設定手段）５３は、入力部５２により提供された入力画面を通してデータが入力された電子放出部６１の形状を表す図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境をユーザに提供する。この線密度は解析の精度を表し、線密度を細かく設定することにより、物体の形状が細かく分割されるので、それだけ正確なデータが得られる。また逆に線密度を粗く設定すると物体形状が粗く分割されるので、処理は高速となる。以下では、所定の設定フォームよりＸ方向およびＹ方向の分割数を入力することにより、線密度の設定を行うものとする。
【００５３】
また、メッシュ設定部５３は、入力された線密度に基づき物体形状を細分化するいわゆるメッシャーを備えている。このメッシャーは、シミュレーションで広く用いられているものである。図３にメッシャーの設定画面を示す。図示されていない設定フォームにより、線密度が指定されると、そのＸ，Ｙ方向に指定された線密度に基づき電子放出部６１の形状を表すものとして入力された図形のうちの領域６５が細分化される。シミュレーションにおいては、この細分化された部分毎に光電子の放出量や流れ方向が後述のデータテーブルに基づいて算出されるので、メッシャーにより、分割単位を細かくするほど正確な検証が可能となる。
【００５４】
後述するが、シミュレーションを行うときには、メッシュ単位で構成される部分毎の現象、例えばメッシュ１つ毎の現象を求めることにより、図形全体における電子の流れを算出する。上記部分の大きさ（以後、「基本領域」と称する）をメッシュ何個分とするかは適宜設定可能である。電子放出部６１の電極表面を含む基本領域では、放出される光電子量とその放出方向が算出される。また、光電子放出の無い基本領域では、その領域を通過する電子量および電子の流れ方向が算出される。このような各基本領域での光電子の放出や電子の流れの状態が、基本領域毎の現象である。
【００５５】
メッシュ設定部５３には、ハードウェアとしてメッシュ設定環境を提供するための表示装置を用い、その制御や入力操作には、ＣＰＵ、メモリ、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００５６】
次に、光源設定部（光源設定手段）５４は、電子放出部６１の電極のような物体に光を照射する光源の状態についての設定を行うための光源設定環境をユーザに提供する。光源の状態は、物体への光照射条件を表す。図４は光源設定環境の一例として、光源に関する情報を、入力部５２によって入力された図形上で入力する画面を示している。これによって、光源の図形上における状態を、表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるようになっている。光源に関する情報のうち光源の仕様に関する情報として、光源の種類（例えば棒状光源、平面光源、点状光源のいずれであるかなどの光源情報）、および、光源の強度（明るさ）を入力するようになっている。また、光源に関する他の情報として、マウスやキーの操作を行うことにより、物体と光源との位置関係（距離）を入力するようになっている。
【００５７】
この光源に関する情報により、光源と、電子放出部６１の電極などの物体の各部に照射される光の角度と光量とが明確になるので、基本領域毎にデータテーブルを参照することにより、光電子の放出量および放出方向が算出可能となる。
【００５８】
光源設定部５４には、ハードウェアとして光源設定環境を提供するための表示装置を用い、その制御や入力操作には、ＣＰＵ、メモリ、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００５９】
次に、材質設定部（材質設定手段）５５は、入力部５２によってデータが入力された図形の物体の材質もしくは表面材質、例えば図２の入力データでは電子放出部６１の電極の材質、もしくは物体の表面がメッキなどで加工されていればその材質についての設定を行うための材質設定環境をユーザに提供する。この材質設定環境は、入力画面として提供されればよい。予め用意された材質もしくは表面材質の中から選択する方式で入力する。
【００６０】
材質設定部５５には、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、表示装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００６１】
次に、評価出力部（評価出力手段）５６は、光源から電子放出部６１の電極のような物体に光が照射されたときの、物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを求め、表示装置や印刷装置などの出力装置で出力する。帯電させたい物体に到達する電子は電子放出部６１の電極で発生する光電子の他に、光電子の流れに伴って電離により発生する電子も存在し得るので、光電子の放出に伴う電子の流れには、光電子の流れと、光電子の流れに伴って発生する電子の流れとが含まれる。
【００６２】
物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを求めるときには、基本データとなるデータテーブルを参照する。このデータテーブルは、物体の材質もしくは表面材質別に構成され、光源の光量、物体の光電面に対する光の入射角度、光源と光電面との距離といった光入射条件に対応した、物体の光電面からの光電子の放出量および放出角度といった光電子放出状態のデータをテーブル形式で有しており、記憶装置に格納されている。そして、評価出力部５６は、入力部５２によって入力された図形のデータと、メッシュ設定部５３によって設定されたメッシュと、光源設定部５４によって設定された光源の状態と、材質設定部５５によって設定された上記材質または表面材質とに基づいて上記光入射条件を判定し、データテーブルから上記光電子放出状態を求める。
【００６３】
表１に、データテーブルの一例を示す。このデータテーブルは、光源が紫外線を照射するものである場合に、紫外線の照射強度、紫外線が金からなる光電面に入射する角度、および、光源と物体の光電面との距離という光入射条件に対応する光電子放出状態のデータを有するデータテーブルである。光電子放出状態は、光電面からの光電子の放出角度および光電子放出量を示すが、光電子放出量については、光電面にバイアス電圧を印加しない状態での電界強度として求める。
【００６４】
【表１】
同表において、例えば、
（１）光電面に紫外線を照射する紫外線強度 ： ２０００μＷ／ｃｍ２
（２）光源から照射された紫外線が光電面に照射される入射角度 ： ４０°
（３）光源と光電面との距離 ： ４ｍｍ
という光入射条件に対して、
（４）光電子の放出角度 ： １４７°
（５）光電子放出量 ： ２．６×１０３ Ｖ／ｍｍ
という光電子放出状態が対応している。
【００６６】
なお、評価出力部５６は、データテーブルにない光入射条件に対応する光電子放出状態を、その光入射条件に近い複数の光入射条件に対応する光電子放出状態から算出することができるようになっている。また、実際の実験より求められた実験データも同様の構成で記憶することにより、実際のデータの抽出が容易に行える。この実験データの用い方については後述する。
【００６７】
評価出力部５６には、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、表示装置、印刷装置、キーボード、マウスといった通常のコンピュータハードウェアを用いることができる。
【００６８】
次に、評価出力部５６が、物体を表す図形全体における電子の流れを求める手順について、図５を用いて説明する。
【００６９】
図５は、電子放出部６１の電極を表す図形の領域６５における電子の流れを示すものであり、矢印（ベクトル）の向きが電子の流れ方向（向き）を、矢印（ベクトル）の長さが電子量を示し、矢印が長いほど電子量が多いことを表している。また、同図では、四角ａ〜ｇをそれぞれメッシュ４個分からなる基本領域として図示してある。
【００７０】
光電面上の各点からの光電子放出状態は、表１の紫外線強度、入射角度、光電面と光源との距離に基づいて算出され、光電面上のＡ点からＫ点までのそれぞれの光電子放出量と放出角度とが求められる。
【００７１】
最初に光電面のＡ点、Ｂ点から誘起された光電子の流れに対しては、例えば四角ａでベクトル和が行われ、その結果、四角ａの現象として矢印▲１▼で示す電子の量および流れ方向が求められる。次に、光電面Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点から誘起された光電子の流れと四角ａで求められた電子の流れとに対しては、四角ｂで示す領域でベクトル和が行われ、四角ｂの現象として矢印▲２▼で示す電子の量および流れ方向とが求められる。四角ｃではＦ点からの光電子の流れと四角ｂからの光電子の流れとに基づいて、矢印▲３▼で示す電子の量および流れ方向が、四角ｃの現象として計算される。こうして、四角ｄ、四角ｅ、…における現象として矢印▲４▼、矢印▲５▼、…を順次求めていく。なお、上記例では便宜上、一部の基本領域だけを取り上げたが、電子の流れを求めたい図形全体の領域について上述のようにベクトル和を行って矢印を求めていく。
【００７２】
以上の様に、各基本領域毎に、光電面の各点から誘起された光電子の量および流れ方向に基づいてベクトル和を行うことで、各基本領域における電子の量および流れ方向を算出することができる。ここで、四角ａ・ｂ・ｃ・…の互いの位置関係については上記例ではほぼ電子の流れの上流側から下流側へ向かう順とされていて、この順にベクトル和を求めることにより、電子の流れが求まる。
【００７３】
評価出力部５６は、こうして、基本領域毎の現象を求めることにより、領域６５といった図形全体の電子の流れを求める。なお、電子の流れを求める図形の全体をどのような範囲とするかについては、ユーザの選択次第である。従って、電子の流れとしては、電子によって帯電させる点への光電子供給状態が分かるようなものだけでもよく、ユーザが知りたいところに合わせた結果が出ればよい。
【００７４】
そして、評価出力部５６は、このようにして求まった電子の流れを、図５で示すように、電極を表す図形に前記矢印（ベクトル）で表される図を合成し、これを電子放出特性の評価結果として出力装置で出力する。上記合成を出力装置で出力することにより、ユーザは電子放出部６１の電極形状および大きさに対する電子の流れを視覚的に確認することができる。
【００７５】
なお、上記説明では基本領域として、四角ａ〜ｇという複数のメッシュを１グループとする領域を挙げたが、これに限らず、最細分化された領域であるメッシュ１つずつを基本領域としてメッシュ毎に同様のベクトル和を行えば、細かく電子の流れを算出することができる。
【００７６】
次に、上記の構成の電子放出特性評価装置５１による電子放出特性評価方法の一連の処理を、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。
【００７７】
図６は、電子放出特性評価方法のうち、シミュレーションを行うための条件設定処理についてのフローチャートである。まずＳ１で、入力部５２が、電子を放出する電子放出部６１の断面形状について、ＣＡＤなどの図面作成ソフトを用いた図形データの入力環境をユーザに提供し、入力を受け付ける。既に電子放出部６１の断面形状が入力されている場合には、入力部５２はその断面形状のデータを読み込む。次にＳ２で、メッシュ設定部５３が、シミュレーションを行う場合の線密度の大きさを入力するメッシュ設定環境をユーザに提供し、入力を受け付ける。次にＳ３では、メッシュ設定部５３が、Ｓ２で入力された線密度に基づき物体形状を細分化（メッシャー）する。
【００７８】
次に光源設定部５４が光源設定環境をユーザに提供し、Ｓ４では光源の種類、および物体と光源との位置関係、Ｓ５では光源の強度といったように、Ｓ１で入力された物体の形状、および、Ｓ３でメッシュに分割された物体の形状の位置に基づいた、ユーザによる上記項目の入力（例えば光源の強度は数値入力）を受け付ける。次にＳ６では、材質設定部５５が材質設定環境をユーザに提供し、ユーザが、Ｓ１で入力された物体の材質、および、その材質にメッキなどの表面加工が施されている場合には表面のメッキの材質などを入力すると、これを受け付ける。このＳ６での入力は、評価出力部５６がどのデータテーブルを選択するかの判断基準となるステップである。Ｓ１からＳ６までのステップにより、電子放出部６１から光電子の放出に伴う電子の流れのシミュレーションを行うに当たり、必須の条件入力が完了したこととなり、これらの入力条件に基づいてシミュレーションが実行される。
【００７９】
次に、図７は、電子放出特性評価方法のうち、評価出力部５６により電子の流れを求める処理に対応したフローチャートである。
【００８０】
Ｓ１１では、前述のＳ５で入力された電子放出部６１の材質を判別し、Ｓ１２で、判別した材質に適合するデータテーブルを決定する。データテーブルの決定は前述のＳ６の結果により複数の中から選択することによって行うようになっているが、選択方法としては、Ｓ６で入力された電子放出部６１の材質を入力した時点で自動選別する構成であってもよいし、ユーザによる手動選択の入力環境を提供するようになっていてもよい。次に、決定したデータテーブルを参照してデータを抽出する処理を開始するが、まずＳ１３で、図６の処理で入力された条件に対応する実験データの有無を確認する。実際の実験により得られたデータが存在する場合にはＳ１４で実際の実験データを抽出し、実験データの存在しない場合にはＳ１５でデータテーブルを参照する。そして、前述した図５の処理に移行する。なお、Ｓ１３〜Ｓ１５においては、部分的であっても実験データが存在する部分については実際の実験データを用い、実験データが存在しない部分に関してはデータテーブルを用いるようにしてもよく、これにより、さらに現実に近いシミュレーションが可能となる。
【００８１】
本実施の形態に係る電子放出特性評価装置５１およびその電子放出特性評価方法によれば、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【００８２】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる。
【００８３】
また、電子放出部から放出された電子は外部の電界などの作用により流動する。このような場合、物体形状の一部にでも最適でない部分があれば、電子の流れを阻害することが考えられる。また、適切でない部分では光を受光しているにも係わらず、電子の発生率が著しく良くない場合が考えられる。
【００８４】
そこで、電子放出特性評価装置５１において、評価出力部５６が、求めた電子の流れを、例えば各基本領域に対して求めた矢印（ベクトル）をそのまま図示するといったように、基本領域毎の現象を視覚的に確認することができるように図形に合成するとよい。このようにすると、基本領域毎の現象を視覚的に確認することができるので、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となる。
【００８５】
また、評価出力部５６が、図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力するようにすれば、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となる。
【００８６】
また、評価出力部５６は、求めた電子の流れを図形上にベクトルで表示したものを、物体の電子放出特性の評価結果とするので、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になりそれだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になる。
【００８７】
また、本実施の形態では、以上に述べた電子放出特性評価方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムで実現することができる。これによれば、前記の電子放出特性評価方法をコンピュータが実行することができるので、該電子放出特性評価方法をコンピュータで実現される汎用的なものとすることができる。また、このプログラムを記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録することもできる。これによれば、上記プログラムを容易にコンピュータに提供することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理が行われるために図示していないメモリ、例えばＲＯＭのようなものそのものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【００８９】
いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサがアクセスして実行させる構成であっても良いし、あるいは、いずれの場合もプログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータの図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【００９０】
ここで、上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であっても良い。
【００９１】
また、本実施の形態においては、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であっても良い。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであっても良い。
【００９２】
上記記録媒体がコンピュータシステムに備えられるプログラム読み取り装置により読み取られることで、上述した電子放出特性評価方法が実行される。
【００９３】
コンピュータシステムは前述したような構成であるが、さらに、ネットワークを介してサーバーなどに接続するための通信手段としてのモデムなどが備えられていてもよい。
【００９４】
次に、以上のようにして電子放出特性を評価した結果に基いて作製した現像装置の実施例を、以下に述べる。
【００９５】
〔実施例１〕
実施例１について図８および図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、実施例１に係る現像装置の概略構成を、図８を参照して説明する。
【００９６】
現像装置１０は、図８に示すように、感光体ドラム２と対向するように配置され、該感光体ドラム２の表面に形成される静電潜像を、現像剤として例えば１成分系の非磁性よりなるトナー（現像剤）を用いて現像する。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、およびトナー規制ブレード（層厚規制ブレード）１４を備えた構成となっている。
【００９７】
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と互いの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。
【００９８】
現像ローラ１３は、現像装置１０内に感光体ドラム（潜像保持体）２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２に向けて担持搬送する。
【００９９】
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、かつ感光体ドラム２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。
【０１００】
さらに、現像装置１０は、感光体ドラム２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の一部に具備された電子放出部１５と、該電子放出部１５に対して紫外線を照射する紫外線照射器（光源、光照射手段）１６とを備えている。このトナー帯電手段の詳細については後述する。
【０１０１】
ここで、上記現像装置１０を備えた電子写真装置におけるプロセス部を簡単に説明する。
【０１０２】
上記プロセス部は、図８に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光手段（図示せず）、現像装置１０、転写用放電ローラ４、クリーニング手段（図示せず）、除電手段（図示せず）、定着ローラ５からなる。また、図８中において、Ｐは記録用紙、Ｌは上記露光手段から照射されて感光体ドラム２表面に静電潜像を書き込む光ビームを示している。
【０１０３】
感光体ドラム２は、所定方向（図８に示す矢印Ａ方向）に回転しており、まず、その外周表面が帯電ローラ３によって均一帯電される。均一帯電された感光体ドラム２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。
【０１０４】
感光体ドラム２上に形成された上記静電潜像は、感光体ドラム２の回転によって、現像装置１０と対向する位置まで移動し、該現像装置１０によってトナーを供給されて可視化される（感光体ドラム２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２に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図８に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【０１０５】
尚、実施例１では、感光体ドラム２は、有機光半導体で構成されており、−７００Ｖ（帯電ローラ３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の現像バイアスが印加されて感光体ドラム２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２と等しい周速度でＢ方向に回転している。
【０１０６】
転写用放電ローラ４は、感光体ドラム２上に現像によって形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。感光体ドラム２の回転方向における転写用放電ローラ４の下流側には、さらにクリーニング手段および除電手段が配置され、該クリーニング手段は転写後の感光体ドラム２表面の残留トナーを除去し、該除電手段は感光体ドラム２表面を除電する。
【０１０７】
トナー像が転写された後の用紙Ｐは定着ローラ５に搬送され、該用紙Ｐが上下一対の定着ローラ５の間を通過する際に加熱および加圧を受け、トナー像が用紙Ｐ上に定着される。
【０１０８】
次に、現像装置１０における現像の詳細過程を説明する。
【０１０９】
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の接触領域Ｗｓとの間に案内され、現像ローラ１３上のトナーの層厚が規制される。尚、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。
【０１１０】
トナー規制ブレード１４によって現像ローラ１３上に層厚規制されたトナーは、トナー帯電手段を構成する電子放出部１５および紫外線照射器１６によって、電荷を与えられ、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、トナーが所望の帯電量に帯電する。尚、上記紫外線照射器１６の発光は、現像ローラ１３の回転と同期させれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制でき好ましい。また、図示はしていないが、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。
【０１１１】
上記構成のトナー帯電手段において、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。このため、現像装置１０では、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および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【０１１２】
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及ぼすことはなく、該電子放出部１５の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【０１１３】
上記トナー帯電手段によっ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２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【０１１４】
続いて、上記トナー規制ブレード１４の具体的構成を、図９（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【０１１５】
トナー規制ブレード１４は、例えば、基材としてＳＵＳの金属（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部１５が形成される領域では、図９（ａ）および（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として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１１６】
図９（ａ）の記載では、上記開口部１５１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施例においては開口部１５１の形状は特に限定されるものではなく、四角や三角の形状であってもよく、また、スリット形状の開口部であってもよい。
【０１１７】
また、光電面１５２を形成する材料は、上述のような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、この他にＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、上記光電面１５２は、トナー規制ブレード１４において、必ずしも図９（ｂ）に示すように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との対向面側に形成されていればよい。
【０１１８】
さらに、上記電子放出部１５に照射される光は、上述のような紫外線に限定されるものではなく、光電面１５２を形成する材料に対して光電効果を起こしう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。
【０１１９】
上記構成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、該光電面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。
【０１２０】
また、電子放出部１５において、該電子放出部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ことは容易に理解できる。このような場合、電子放出部１５は、光電面１５２から放出した分の電子を外部から供給可能な構成とすればよい。ここで、上記電子放出部１５は、ＳＵＳからなるトナー規制ブレード１４の基材上に光電面１５２としてアルミニウム薄膜を蒸着した構成であるため、トナー規制ブレード１４の基材を接地することにより上記構成は容易に実現できる。トナー規制ブレード１４上の接触領域Ｗｓと現像ローラ１３との間にはトナーが介在するので、聾者の間に電圧を印加することができる。
【０１２１】
このように、実施例１に係る現像装置１０は、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大幅に低減することができる。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およ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できる。
【０１２２】
〔実施例２〕
実施例２について図１０ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１２３】
上記実施例１に係る現像装置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る。しかしながら、上記構成において、トナー規制ブレード１４の光照射面側で発生する光電子は、開口部１５１を通過するとは限らず、該開口部１５１を通過しない光電子が存在する場合は、通過しない光電子がトナーの帯電には寄与しないことがある。
【０１２４】
実施例２では、現像装置においてトナー帯電効率を向上させることのできる好適例を説明する。
【０１２５】
実施例２に係る現像装置１０’は、図１０に示すように、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’に代えると共に、該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構成となっている。このため、トナー規制ブレード１４’はバイアス印加手段１９と接続されている。このバイアス印加手段１９は、トナー規制ブレード１４’の基材に接続する構成とすることができる。また、現像ローラ１３側のバイアス印加手段２０は、感光体ドラム２と現像ローラ１３との間で現像バイアスを印加するためのバイアス印加手段をそのまま兼用することができる。現像装置１０’においてその他の構成は現像装置１０と同じである。
【０１２６】
トナー規制ブレード１４’の具体的構成を、図１１（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【０１２７】
トナー規制ブレード１４’は、トナー規制ブレード１４とほぼ同様の構成であるが、図１１（ｂ）に示すように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓにおいて絶縁層１７および金属層１８が設けられている点が異なっている。尚、トナー規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成は、トナー規制ブレード１４と同様の構成である。
【０１２８】
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ため、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であれば、トナー規制ブレード１４と現像ローラ１３との間が導通してしまい上述のような電気的バイアスを印加することができない。
【０１２９】
すなわち、絶縁層１７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ために設けられるものであり、例えば、上記基材の上に厚さ８０μｍのフッ素樹脂層として形成される。
【０１３０】
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ＳＵＳの金属層が積層される。
【０１３１】
尚、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、上述のように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。
【０１３２】
上記構成の現像装置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つの作用によって帯電効果を向上させることができる。
【０１３３】
まず、第１の作用として、上記電気的バイアスを印加することで、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付近では図１２に示すような電気力線（図中、破線にて示す）が発生する。
【０１３４】
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、発生した光電子をトナーの帯電に効率的に使用できる。
【０１３５】
次に、第２の作用として、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、該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。
【０１３６】
ここで、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’間の電気的バイアスは、電界強度が０．５〜２．５×１０６（Ｖ／ｍ）となる範囲で印加されている。
【０１３７】
このときの、所望の帯電量（−２．０×１０−２ μＣ／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１３に示す。図１３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５０ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓ相当までトナー帯電が可能となる。
【０１３８】
実施例２に係る現像装置１０’の構成において、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１４に示す。このとき、電子放出部１５における開口部１５１のパターン条件は、開口率が４０％、開口部１５１の穴形がφ２００μｍとなっている。紫外線照射器１６は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。尚、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の面積の比率を示す。さらに、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’間には５×１０−６Ｖ／ｍの電気的バイアスが印加されている。
【０１３９】
図１４より、従来の摩擦帯電方式では、トナーの所望の帯電量を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１４０】
〔実施例３〕
実施例３について図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１４１】
実施例１および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（図９（ｂ）参照）が直方形状となっている。すなわち、実施例１および２における電子放出部１５の開口部１５１では、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。
【０１４２】
これに対し、実施例３に係るトナー規制ブレードは、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を、現像ローラ１３との対向面側の開口面積より大きくすることで、電子放出部１５における受光領域の面積を拡大し、光電子の発生量の増加を図っている。
【０１４３】
本実施例３における上記トナー規制ブレードの一例を図１５（ａ）および（ｂ）に示す。
【０１４４】
図１５（ａ）および（ｂ）に示すトナー規制ブレード２１は、例えば、基材としてＳＵＳの金属（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では、複数の開口部２２１が設けられており、さらに、光電面２２２として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１４５】
ここで、上記開口部２２１は、光照射面側の開口直径φ１と、現像ローラ１３との対向面側の開口直径φ２とがφ１＞φ２となるようなすり鉢形状となっている。尚、上記形状の開口部２２１をトナー規制ブレード２１に形成することは、例えば片面エッチングによって容易に形成可能である（尚、図９に示すようなストレート穴は両面エッチングを行った場合に得られる）。また、上記光電面２２２は、電子放出部２２において、少なくとも光照射面側と開口部２２１の内面とに形成されていればよい。
【０１４６】
電子放出部２２をこのような形状とした場合、電子放出部２２へ照射された光は、光電面２２２と開口部２２１の内面とによって受光される。このため、電子放出部２２における受光領域の面積を拡大でき、光電子の発生量を増加させてトナー帯電の安定化を図ることができる。
【０１４７】
但し、上記開口部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）の関係を満たしていれば、その形状は特に限定されるものではないことは、実施例１および２における電子放出部１５の場合と何ら変わりはない。
【０１４８】
上記トナー規制ブレード２１は、実施例１に係る現像装置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であってもよい。しかしながら、実施例２に係る現像装置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に対応させることが好適である。
【０１４９】
〔実施例４〕
実施例４について図１６および図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１５０】
上記実施例１ないし４に係る現像装置は、トナー帯電手段における電子放出部をトナー規制ブレードの一部に設けた構成である。このような構成では、上記電子放出部における光電膜を形成するための部材を新たに設ける必要がなく、現像装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【０１５１】
一方で、上記構成の現像装置では、トナー帯電手段によって帯電が施されるトナーは、現像ローラ１３上に層厚規制された後のトナーである。このため、現像ローラ１３上に層形成されているトナーのうち、外周部側におけるトナーはトナー帯電手段から放出される電子を多く受け取りその帯電量は多くなるが、内周部側のトナーの帯電量は小さくなる。すなわち、最終的なトナー帯電の均一性が低くなる。
【０１５２】
これに対し、本実施例４に係る現像装置は、トナー帯電手段の位置を実施例１ないし４に係る現像装置と異ならせることにより、トナー帯電の均一性を高める上で好適な構成を示すものである。
【０１５３】
本実施例４に係る現像装置３０は、図１６に示すように、感光体ドラム２と対向するように配置され、該感光体ドラム２の表面に形成される静電潜像を、現像剤として例えば１成分系の非磁性よりなるトナーを用いて現像する。現像装置３０は、ホッパー３１、現像槽３２、および帯電槽３３を備えている。
【０１５４】
ホッパー３１は、現像装置３０の最上流に位置する槽であり、未帯電のトナーを貯蔵している。現像槽３２は、感光体ドラム２に供給されるトナーを収容する槽であり、供給ローラ３４、現像ローラ３５、およびトナー規制ブレード３６を備えた構成となっている。
【０１５５】
供給ローラ３４および現像ローラ３５は、互いの外周面同士が対面するようにそれぞれ回転可能に連設されている。そして、供給ローラ３４は現像槽３２内のトナーを現像ローラ３５の外周面に供給し、現像ローラ３５は供給ローラ３４により供給されたトナーを感光体ドラム２に向けて担持搬送する。トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５の回転方向に対し、供給ローラ３４の下流側、かつ感光体ドラム２の上流側にて現像ローラ３５と接触して配置され、現像ローラ３５表面に形成されるトナー層を層厚規制する。
【０１５６】
帯電槽３３は、ホッパー３１の下流、かつ現像槽３２の上流に配置されており、ホッパー３１から現像槽３２に向けて補給されるトナーに対してトナー帯電を施す槽である。すなわち、ホッパー３１は、現像槽３２においてトナー無しが検出された場合、トナー補給ローラ３７を回転させ、現像槽３２に向けてトナー補給を行う。このとき、ホッパー３１から現像槽３２へ補給されるトナーは、必ず帯電槽３３を通過し、該帯電槽３３にてトナー帯電が行われる。
【０１５７】
このため、帯電槽３３は、光の照射を受けることにより自らの電子を誘起させてその電子を放出するトナー帯電ローラ（帯電部材）３８と、該トナー帯電ローラ３８に紫外線を照射する冷陰極ガラスランプ３９からなるトナー帯電手段をその内部に有している。上記トナー帯電手段の詳細については後述する。
【０１５８】
ここで、上記現像装置３０を備えた電子写真装置におけるプロセス部を簡単に説明する。
【０１５９】
上記プロセス部は、図１６に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光手段（図示せず）、現像装置３０、転写用放電ローラ４、クリーニング手段（図示せず）、除電手段（図示せず）、定着ローラ５からなる。また、図１６中において、Ｐは記録用紙、Ｌは上記露光手段から照射されて感光体ドラム２表面に静電潜像を書き込む光ビームを示している。
【０１６０】
感光体ドラム２は、所定方向（図１６に示す矢印Ａ方向）に回転しており、まず、その外周表面が帯電ローラ３によって均一帯電される。均一帯電された感光体ドラム２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。
【０１６１】
感光体ドラム２上に形成された上記静電潜像は、感光体ドラム２の回転によって、現像装置３０と対向する位置まで移動し、該現像装置３０によってトナーを供給されて可視化される（感光体ドラム２上にトナー像が形成される）。このとき、現像装置３０の現像ローラ３５は、感光体ドラム２に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図１６に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【０１６２】
尚、本実施例４では、感光体ドラム２は、有機光半導体で構成されており、−７００Ｖ（帯電ローラ３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３５は、円筒状の導電性ゴム弾性材料で構成されており、−４００Ｖの現像バイアスが印加されて感光体ドラム２と等しい周速度でＢ方向に回転している。供給ローラ３４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２と等しい周速度でＢ方向に回転している。
【０１６３】
転写用放電ローラ４は、感光体ドラム２上に現像によって形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。感光体ドラム２の回転方向における転写用放電ローラ４の下流側には、さらにクリーニング手段および除電手段が配置され、該クリーニング手段は転写後の感光体ドラム２表面の残留トナーを除去し、該除電手段は感光体ドラム２表面を除電する。
【０１６４】
トナー像が転写された後の用紙Ｐは定着ローラ５に搬送され、該用紙Ｐが上下一対の定着ローラ５の間を通過する際に加熱および加圧を受け、トナー像が用紙Ｐ上に定着される。
【０１６５】
次に、現像装置３０における現像の詳細過程を説明する。
【０１６６】
上記現像槽３２でトナー無しが検出された場合、ホッパー３１内部に設置されているトナー補給ローラ３７が回転され、未帯電トナーがホッパー３１から帯電槽３３内へ送り込まれる。トナー補給ローラ３７には、例えば発砲ウレタンローラが用いられる。
【０１６７】
帯電槽３３では、トナー帯電手段を構成するトナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９によって、電荷を与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対して冷陰極ガラスランプ３９から光を照射することによって、光電効果によって上記電子放出部から光電子が誘起される。この光電子は帯電槽３３内を通過するトナーに向けて放出され、該トナーが所望の帯電量まで帯電される。尚、上記冷陰極ガラスランプ３９の発光は、トナー補給ローラ３７の回転と同期させれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制でき好ましい。
【０１６８】
上記構成の帯電槽３３において、トナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９からなるトナー帯電手段は、該帯電槽３３を通過するトナーに対して光電効果によって発生する光電子を放出して、その光電子をトナーに降り注ぐことによってトナー帯電を行っている。このため、トナー帯電手段に対し非接触の状態で帯電槽３３を通過するトナーに対しても帯電を行うことができる。すなわち、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができる。
【０１６９】
また、上記トナー帯電手段は現像ローラ１３とは完全に非接触であり、該トナー帯電手段における電子放出部の表面粗さがトナーの層形成に及ぼすことはない。したがって、上記トナー帯電手段は、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができると共に、電子放出部の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【０１７０】
帯電槽３３の上記トナー帯電手段によって所定の帯電量まで帯電されたトナーは、現像槽３２へ送られる。現像槽３２では、上述したように、供給ローラ３４より現像ローラ３５表面にトナーを順次供給して、現像ローラ３５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３５によって搬送されるトナーが現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内され、現像ローラ３５上のトナーの層厚が規制される。
【０１７１】
このとき、現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内されるトナーは、帯電槽３３において既に帯電状態とされているため、トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５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３５によるトナーへの加圧力および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【０１７２】
現像ローラ３５に層形成されたトナーは、さらに現像ローラ３５の回転によって感光体ドラム２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【０１７３】
続いて、上記帯電槽３３内に備えられるトナー帯電手段の具体的構成を、図１７（ａ）ないし（ｃ）を参照して説明する。
【０１７４】
上記トナー帯電手段は、図１７（ａ）に示すように、帯電槽３３内に備えられており、円筒形状のトナー帯電ローラ３８の内部に冷陰極ガラスランプ３９を配置した構成となっている。尚、トナー帯電ローラの形状は円筒形状に限定されるものでなく角筒形状などであってもよい。
【０１７５】
トナー帯電ローラ３８は、例えば、基材としてＳＵＳの金属円筒（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部が形成される領域では、図１７（ｂ）および（ｃ）に示すように、エッチング加工等により複数の開口部３８１が設けられている。さらに、電子放出部が形成される領域には、光電面３８２として薄膜のアルミニウムが例えば蒸着によって積層されている。
【０１７６】
尚、本実施例４では、上記電子放出部は、トナー帯電ローラ３８の円筒側面の全面にて形成されているものとして説明を行うが、トナー帯電ローラ３８の一部の領域に形成されるものであってもよい。例えば、後述の実施例７で説明するようなバイアス印加手段と組み合わせる場合には、該バイアスの印加領域（電極板との対向領域）にのみ電子放出部を形成する構成であってもよい。
【０１７７】
また、図１７（ｂ）の記載では、上記開口部３８１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施例においては開口部３８１の形状は特に限定されるものではなく、四角や三角の形状であってもよく、また、スリット形状の開口部であってもよい。
【０１７８】
また、光電面３８２を形成する材料は、上述のような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、この他にＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、上記光電面３８２は、トナー帯電ローラ３８において、必ずしも図１７（ｃ）に示すように両面に形成されている必要はなく、少なくとも冷陰極ガラスランプ３９との対向面側（すなわち、トナー帯電ローラ３８の内周面側）に形成されていればよい。
【０１７９】
さらに、トナー帯電ローラ３８の上記電子放出部に照射される光は、光電面３８２を形成する材料に対して光電効果を起こしうる波長を有するものであれば、可視光線、紫外線、Ｘ線等を使用可能である。
【０１８０】
上記構成のトナー帯電手段によってトナー帯電を行う場合は、冷陰極ガラスランプ３９を発光させることにより、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対し、該トナー帯電ローラ３８の内面側から光を照射する。これにより、トナー帯電ローラ３８の電子放出部において光電効果による光電子が誘起される。こうして発生した光電子の一部は、電子放出部の開口部３８１を通ってトナー帯電ローラ３８の外周面より放射され、トナーの帯電に寄与する。
【０１８１】
また、電子放出部において、該電子放出部が電気的にフロートの状態であれば、電子放出部の光電面３８２が光電子を放出しつづけることができないことは容易に理解できる。このため、電子放出部は、光電面３８２から放出した分の電子を外部から供給可能な構成とする必要がある。ここで、上記電子放出部は、ＳＵＳからなるトナー帯電ローラ３８の基材上に光電面３８２としてアルミニウム薄膜を蒸着した構成であるため、トナー帯電ローラ３８の基材を接地することにより上記構成は容易に実現できる。
【０１８２】
本実施例４に係る現像装置３０の構成において、トナー規制ブレード３６による加圧力と、トナーの帯電特性との関係は、実施例２の図１４に示される関係とほぼ同様となる。このとき、電子放出部における開口部３８１のパターン条件は、開口率が４０％、開口部３８１の穴形がφ２００μｍとなっている。また、冷陰極ガラスランプ３９は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。但し、この場合、トナー帯電ローラ３８と電極板４２（図２０参照）との間には、後述の実施例６の構成によって５×１０−６Ｖ／ｍの電気的バイアスが印加されているものとする。
【０１８３】
図１４より、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）を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１８４】
このように、本実施例４に係る現像装置３０は、トナー規制ブレード３６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大幅に低減することができる。これにより、トナー規制ブレード３６によるトナーへの加圧力およ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３６へのトナー融着といった不具合を回避できる。
【０１８５】
尚、現像装置３０では、上記トナー帯電手段がホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されているが、該トナー帯電手段の配置箇所はこれに限定されるものではない。すなわち、上記トナー帯電手段は、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行えるものであれば、その配置箇所は現像装置３０内の任意の箇所であってもよい。具体的には、上記トナー帯電手段は、供給ローラ３４の上流側に配置されていれば、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行える。
【０１８６】
このように、上記トナー帯電手段によって帯電されたトナーが現像ローラ３５上に層形成される前のものであれば、その後の層形成に至る過程において、トナーに攪拌作用が生じ、現像ローラ３５上でのトナー帯電量は均一化される
また、本実施例４に係る現像装置３０では、上記トナー帯電手段は、ホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されている。このような構成では、現像装置内で浮遊落下する状態のトナーに対して帯電を行うこととなる。
【０１８７】
このような場合、上記トナー帯電手段によって帯電されるトナーは比較的散乱状態にある（凝集度が低い）ため、該トナー帯電手段は、落下するトナーに対し比較的均一に帯電を行うことができ、最終的なトナー帯電量の均一性がより向上する。
【０１８８】
〔実施例５〕
実施例５について図１８および図１９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１８９】
本実施例５に係る現像装置は、実施例５で説明したトナー帯電ローラ３８に代えて、図１８（ａ）ないし（ｃ）に示すようなトナー帯電ローラ４０を用いた構成である。すなわち、上記トナー帯電手段は、図１８（ａ）に示すように、円筒形状のトナー帯電ローラ４０の内部に冷陰極ガラスランプ３９を配置した構成となっている。
【０１９０】
トナー帯電ローラ４０は、図１８（ｂ）に示すように、基材として例えばガラス、石英ガラス、アクリル樹脂等の円筒形状の透明基材４０１を用いており、該透明基材４０１における外周面側に電子放出部４０２としての金属薄膜が形成されている構成である。もちろん、電子放出部４０２の材質は、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特に限定されるものでなく、例えば、ＡｌやＴａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。
【０１９１】
上記トナー帯電手段では、冷陰極ガラスランプ３９から照射される光は、トナー帯電ローラ４０の内周面側から該トナー帯電ローラ４０に対して照射される。この照射光は、トナー帯電ローラ４０の透明基材４０１を透過して電子放出部４０２に到達する。
【０１９２】
ここで、電子放出部４０２は、トナー帯電ローラ３８における電子放出部とは異なり、開口部３８１を有していない。すなわち、電子放出部４０２は、光電面として作用する金属薄膜のみからなっている。
【０１９３】
尚、上記構成のトナー帯電ローラ４０において、開口部３８１を有さない電子放出部４０２から放出される光電子が該トナー帯電ローラ４０の外周面側から放出される作用については、先に説明した実施例４における電子放出部２４と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、上記電子放出部４０２を形成する金属薄膜（アルミニウム膜）の膜厚は、実施例４にて説明した電子放出部２４と同様に、透過率が４０〜７０％になるように最適化されていることが好ましい。
【０１９４】
また、トナー帯電手段におけるコストを低廉化するために、図１９（ａ）および（ｂ）に示すような構成も考えられる。この場合のトナー帯電手段は、図１９（ａ）に示すように、冷陰極ガラスランプ３９の外周面に、電子放出部４１となる金属薄膜が直接形成されている構成である。すなわち、図１９（ｂ）に示すように、冷陰極ガラスランプ３９のガラス管３９１の表面に電子放出部４１となる金属薄膜が直接形成される。この構成では、トナー帯電ローラ４０における透明基材４０１が必要なく、部材点数を減らしてコストの削減を図ることができる。
【０１９５】
もちろん、上記電子放出部４１は、トナー帯電ローラ４０における電子放出部４０２と同様、その材料はＡｕ，Ｔａ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ等の合金、半導体、導電ポリマーであってもよく、また、その膜厚は、透過率が４０〜７０％になるように最適化されていることが好ましい。
【０１９６】
本実施例５に係る現像装置の構成（図１８または図１９に示す構成）において、トナー規制ブレード３６による加圧力と、トナーの帯電特性との関係は、実施例１の図１４に示される関係とほぼ同様となる。このとき、冷陰極ガラスランプ３９は、波長２５４ｎｍの紫外光を照射している。
【０１９７】
図１４より、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）を得るためには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であることが分かる。これに対し、本実施例の帯電方式では、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ている。
【０１９８】
〔実施例６〕
実施例６について図２０および図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１９９】
本実施例６に係る現像装置３０’は、図２０に示すように、現像装置３０の構成において帯電槽３３の内面側壁に電極板４２を設け、トナー帯電ローラ３８と電極板４２とをバイアス印加手段４３に接続することによって、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加する構成となっている。現像装置３０’においてその他の構成は現像装置３０と同じである。
【０２００】
上記構成の現像装置３０’では、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加することにより、実施例２で説明したのと同様の作用によって上記トナー帯電手段における帯電効果を向上させることができる。すなわち、上記電気的バイアスを印加することによって発生する電界の作用により、電子放出部から放出される光電子の利用率を高める作用と、電子なだれの作用とによって帯電効率を向上させることができる。
【０２０１】
ここで、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間の電気的バイアスは、電界強度が０．５〜２．５×１０６（Ｖ／ｍ）となる範囲で印加されている。
【０２０２】
このときの、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２１に示す。図２１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５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓ相当までトナー帯電が可能となる。
【０２０３】
尚、上記説明において、現像装置３０’は、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１７に示すトナー帯電手段と組み合わせた構成を示すものであるが、図１８または図１９に示すトナー帯電手段と組み合わせる構成とすることも可能である。ここで、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１７に示すトナー帯電手段と組み合わせる場合は、バイアス印加手段４３はトナー帯電ローラ３８の基材に接続する構成とすることができる。
【０２０４】
一方、電極板４２およびバイアス印加手段４３を図１８または図１９に示すトナー帯電手段と組み合わせる場合は、バイアス印加手段４３はトナー帯電ローラ４０の電子放出部４０２あるいは冷陰極ガラスランプ３９表面に形成される電子放出部４１と直接接続される、もしくは、電子放出部４０２または電子放出部４１の下層に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透明導電層を形成し、該透明導電層を介して接続される。
【０２０５】
尚、上記各実施例の説明において、トナーは非磁性一成分トナーを用いる場合を説明したが、各実施例の現像装置において使用可能なトナーは非磁性一成分トナーに限定されるものでなく、磁性トナーや二成分のトナーであってもよい。但し、各実施例の現像装置は、トナーへの熱的負荷を低減しトナーの破壊やブレードへの融着を防止することを目的としているものであり、特にトナー融着の問題が顕著に発生する非磁性一成分トナーに適用する場合に好適な効果が得られる。
【０２０６】
また、上記各実施例の説明においては、トナーの帯電は主にトナー帯電手段によって行い、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力はトナーの層厚規制に必要となる最小限の圧接力に設定されるものとしている。
【０２０７】
しかしながら、現像装置はこれに限定されるものではなく、トナー帯電手段をトナー帯電に関し補助的に用いるものであってもよい。すなわち、この場合は、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力がトナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲での最大の圧接力に設定され、このときの摩擦帯電による帯電量に対して所望の帯電量に不足する分をトナー帯電手段にて付加する構成となる。
【０２０８】
このように、トナー帯電手段をトナー帯電に関し補助的に用いる構成では、該トナー帯電手段において要求される帯電能力が小さく設定できるため、該トナー帯電手段にかかるコストを削減できる。
【０２０９】
尚、トナー帯電手段における帯電能力とトナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力との関係は、トナー帯電手段によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との和が最終的に必要な所望の帯電量に到達していればよい。すなわち、トナー帯電手段によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との比率は、トナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲で任意に設定可能である。
【０２１０】
また、光照射手段は、上記各実施例で用いられている紫外線照射器１６や冷陰極ガラスランプ３９に限定されるものではなく、光電効果を誘起できる光を照射できるものであれば特に限定されない。但し、上記光照射手段は熱量発生の少ない光源が好ましく、紫外線照射器や冷陰極ガラスランプ以外にキセノンランプ等が好適に使用できる。
【０２１１】
また、上記各実施例における電子放出部は、トナーを帯電するための放出電子を光電効果によって得ているが、電子放出部を加熱して電子を放出させる熱電効果（熱電子放出）を利用することも原理的には可能である。但し、各現像装置は、トナーにかかる熱的負荷を低減することを目的とするものであり、発熱のない光電効果を利用することが好適であるのはいうまでもない。
【０２１２】
以上、実施例１ないし６について述べた。
【０２１３】
前述のシミュレーションで得られた電子放出特性を基に、評価結果を実施例１ないし６のような各現像装置に適用すると、装置に最適な電子放出部の開口形状を決定することができる。
【０２１４】
実機で実験を行ったところ、両面からのエッチング加工（ストレート）で加工されたグリッド電極に光電面から放出される電流密度は、１００ｎＡ／ｃｍ２である。なお、グリッド電極とグランドプレートとの間に、８×１０６Ｖ／ｍの電界強度を印加している。また、この両面エッチング加工のグリッド電極に対するシミュレーションから得られた値“ｋ”は「−０．８」である。
“ｋ”は次の式で表せことができる。
【０２１５】
【数１】
ここで、
Ｖ ： グリッド電極に印加する電圧
ｎ ： メッシュに分割した個数
Ｅｙ ： 電界ベクトルの ｙ 成分
である。
【０２１７】
次に比電荷を変化させた時の “ｋ” を表２に示す。
【０２１８】
【表２】
上記の表から “ｋ”値として、−０．３２以下であれば良く、−１．２ ＜ “ｋ” ＜ −０．８ が望ましい。
【０２２０】
また、電流密度の計算方法（トナーの帯電量を２０μＣ／ｇとする場合）について以下に説明する。現像スリーブ上に ０．５ｍｇ／ｃｍ２ のトナーが存在し、このトナーを２０μＣ／ｇに帯電させるのに必要な電荷量は、１０×１０−９ Ｃ／ｃｍ２となる。２０ＰＰＭの現像スリーブの移動速度を１００ｍｓｅｃ、光電面の幅を１ｃｍとすると、必要な電流密度は１００ｎＡ／ｃｍ２となる。
【０２２１】
【発明の効果】
本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定手段と、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定手段と、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力手段とを備えている構成である。
【０２２２】
それゆえ、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【０２２３】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価装置を提供することができるという効果を奏する。
【０２２４】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成する構成である。
【０２２５】
それゆえ、小さな領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となるという効果を奏する。
【０２２６】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力する構成である。
【０２２７】
それゆえ、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となるという効果を奏する。
【０２２８】
さらに本発明の電子放出特性評価装置は、以上のように、上記評価出力手段は、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とする構成である。
【０２２９】
それゆえ、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になるという効果を奏する。
【０２３０】
また、本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定ステップと、上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定ステップと、上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力ステップとを備えている構成である。
【０２３１】
それゆえ、ユーザは条件の入力から評価結果の出力を得るまで、特に図形をメッシュに分割するにも、光源の状態を設定するにも、物体の形状を表す図形全体を意識するだけでよい。ユーザは、自分が考えた構成の電子放出部全体の形状について、光電効果によりどのような電子の流れが期待できるかを早く知りたいので、電子放出特性の評価を行う上で、条件の入力から評価結果の出力を得るまで、図形全体を意識しさえすればよいことは非常に好ましい。
【０２３２】
従って、光電効果により電子を放出する電子放出部に様々な形状や大きさのものが考えられても、電子放出部を試作することなくその電子放出特性を評価することができ、開発に費用も時間もかからない。この結果、光照射された物体の電子放出特性を費用を抑制して短時間で知ることができる、電子放出特性評価方法を提供することができるという効果を奏する。
【０２３３】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成する構成である。
【０２３４】
それゆえ、最小の領域単位で電子放出特性の評価結果を得ることができる。従って、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが可能となり、最適な電子放出特性を有する電子放出部の形状設計が可能となるという効果を奏する。
【０２３５】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力する構成である。
【０２３６】
それゆえ、物体から放出された光電子が実際に必要となる特定の位置でどのような量になるかを知ることができる。従って、得られる特定の位置での電子量を、光電効果により電子を放出する製品に反映することが可能となり、開発期間のさらなる短縮が可能となるという効果を奏する。
【０２３７】
さらに本発明の電子放出特性評価方法は、以上のように、上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とする構成である。
【０２３８】
それゆえ、物体の形状に係わらず、物体の細部まで形状の適否を確認することが容易になり、それだけ最適な電子放出部の形状設計が容易になるという効果を奏する。
【０２３９】
また、本発明のプログラムは、以上のように、いずれかの上記電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させる構成である。
【０２４０】
それゆえ、前述した電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させるので、該評価方法はコンピュータで実現される汎用性の高いものとなるという効果を奏する。
【０２４１】
また、本発明の記録媒体は、以上のように、上記プログラムをコンピュータ読取可能に記録した構成である。
【０２４２】
それゆえ、前述した電子放出特性評価方法を実現するプログラムを容易にコンピュータに提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子放出特性評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電子放出特性評価装置が備える入力部が提供する入力環境を示す画面状態図である。
【図３】図１の電子放出特性評価装置が備えるメッシュ設定部によって図形がメッシュ分割された状態を示す画面状態図である。
【図４】図１の電子放出特性評価装置が備える光源設定部部が提供する光源設定環境を示す画面状態図である。
【図５】図１の電子放出特性評価装置が備える評価出力部によって電子の流れが求められる状態を示す画面状態図である。
【図６】図１の電子放出特性評価装置によって行われる電子放出特性評価方法の処理の一部を示すフローチャートである。
【図７】図１の電子放出特性評価装置によって行われる電子放出特性評価方法の処理の他の一部を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】図８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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】実施例２に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１０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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】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を説明する図である。
【図１３】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１４】図１０の現像装置における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１５】実施例３に係る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ものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１６】実施例４に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１７】図１６の現像装置に使用されるトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面状態を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１８】実施例５に係る現像装置に使用されるトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面付近の断面図である。
【図１９】実施例６に係る現像装置に使用される他のトナー帯電手段の構成を示すものであり、（ａ）は上記トナー帯電手段の断面図、（ｂ）は上記トナー帯電手段の表面付近の断面図である。
【図２０】実施例６に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２１】図２０の現像装置の電子放出部と該電子放出部に対向して設けられる電極板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。
【符号の説明】
１０，１０’，３０ 現像装置
１３，３５ 現像ローラ
１５，２２，２４，４１，４０２ 電子放出部
１６ 紫外線照射器（光源）
５１ 電子放出特性評価装置
５２ 入力部（入力手段）
５３ メッシュ設定部（メッシュ設定手段）
５４ 光源設定部（光源設定手段）
５５ 材質設定部（材質設定手段）
５６ 評価出力部（評価出力手段）
６１ 電子放出部
Claims (10)
- 物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力手段と、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定手段と、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定手段と、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定手段と、
上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力手段とを備えていることを特徴とする電子放出特性評価装置。 - 上記評価出力手段は、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴とする請求項１に記載の電子放出特性評価装置。
- 上記評価出力手段は、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴とする請求項２に記載の電子放出特性評価装置。
- 上記評価出力手段は、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子放出特性評価装置。
- 物体の形状を表す図形のデータの入力環境を提供する入力ステップと、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形を、表示装置で視覚的に確認しながらメッシュに分割することができるように、線密度の設定入力を受け付けてメッシュ分割の状態を設定するためのメッシュ設定環境を提供するメッシュ設定ステップと、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体の材質もしくは上記物体の表面材質についての設定を行うための材質設定環境を提供する材質設定ステップと、
上記入力環境を通してデータが入力された上記図形の上記物体に光を照射する光源の上記図形上における状態を、上記表示装置で視覚的に確認しながら設定することができるように、上記光源の状態についての設定を行うための光源設定環境を提供する光源設定ステップと、
上記入力環境を通して入力された上記図形のデータと、上記メッシュ設定環境を通して設定されたメッシュと、上記材質設定環境を通して設定された上記材質または表面材質と、上記光源設定環境を通して設定された上記光源の状態とに基づいて、上記光源から上記物体に光が照射されたときの上記物体からの光電子の放出に伴う電子の流れを、上記メッシュ単位で構成される部分毎の現象を求めることにより求め、視覚的に確認することができるように上記図形に合成し、上記物体の電子放出特性の評価結果として上記出力装置で出力する評価出力ステップとを備えていることを特徴とする電子放出特性評価方法。 - 上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを、上記部分毎の現象を視覚的に確認することができるように、上記図形に合成することを特徴とする請求項５に記載の電子放出特性評価装置。
- 上記評価出力ステップでは、上記図形の特定の位置に到達する電子の総量を求めて出力することを特徴とする請求項６に記載の電子放出特性評価方法。
- 上記評価出力ステップでは、上記電子の流れを上記図形上にベクトルで表示したものを、上記物体の電子放出特性の評価結果とすることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の電子放出特性評価方法。
- 請求項５ないし８のいずれかに記載の電子放出特性評価方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項９に記載のプログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
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