【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及び画像形成装置に関する。
【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（潜像保持体）に対して現像手段から現像剤（トナー）が供給され、感光体表面上の静電潜像が現像剤によって現像（可視化）される。このような現像装置において、現像剤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現像剤層は、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、現像剤は、ブレードとの摩擦により電荷を帯びる（摩擦帯電）。そして、帯電された現像剤は、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、現像剤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、現像装置内部で現像剤に直接光を照射することにより現像剤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】
【特許文献１】
特開平０７−２８１４７３号公報
【特許文献２】
特開平０７−２９５３２７号公報
【特許文献３】
特開平０９−００６１３２号公報
【０００６】
【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現像剤の層厚を規制すると同時に、現像剤を摩擦帯電させる手段として使用されている。すなわち、現像剤をブレードとの摩擦により帯電させているため、現像剤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、ブレードによって現像剤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現像剤の破壊が生じる恐れがある。
【０００７】
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。
【０００８】
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現像剤層厚規制エネルギー（Ｅｓ）と現像剤帯電エネルギー（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、現像剤が軟化することで現像剤の破壊が促進されるか、あるいは、軟化した現像剤がブレード表面に融着して現像剤の摩擦帯電特性が劣化するといった問題が生じる。
【０００９】
ここで、近年では、省エネルギー技術として、現像剤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、現像剤の顔料部数を増加させて着色力を高める（現像剤の耐破壊性が低下する）といった現像剤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、上述したように現像剤に対する加圧力や熱的負荷が大きいため、このような現像剤を用いた現像には適用できない。
【００１０】
なお、上記した特許文献１〜３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現像剤に光を照射させることにより現像剤を帯電させるものであり、放電された電子を現像剤に降り注ぐ手法並びに電子放出部の特有の問題等については何ら示唆されていない。
【００１１】
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、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、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現像剤や、着色力を高めるために顔料部数を増加させた現像剤にも適用することが可能な現像装置の提供と、そのような特徴をもつ現像装置を備えた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、潜像保持体上に形成されている静電潜像を現像する現像装置であって、前記潜像保持体に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層厚規制ブレードと、光照射手段からの光を受光することによる光電効果によって電子を放出する硬質材料製の光電膜を有する電子放出部とを備え、前記電子放出部が前記層厚規制ブレードに設けられているとともに、前記層厚規制ブレードと電子放出部との間に、導電性を有する軟質材料からなる中間層が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の現像装置に用いる中間層を構成する軟質材料とは、電子放出部の光電膜を構成する硬質材料（例えばＰｔやＰｔの化合物）よりも硬度が低くて延性を有する金属材料（例えばＡｕ、またはＡｕの化合物）のことである。
【００１４】
本発明の現像装置において、前記光電膜の材質がＰｔ、またはＰｔの化合物であることが好ましい。また、光電膜の厚さは１μｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の現像装置において、前記中間層の材質がＡｕ、またはＡｕの化合物であることが好ましい。また、中間層の厚さは１μｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
本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。さらに、電子放出部での光電効果により光電子を放出して帯電を行う方式であるので、現像剤に対して熱的負荷が及ぶこともない。また、帯電された現像剤は、現像剤担持体および層厚規制ブレード等によって攪拌作用を受け、現像剤における最終的な帯電の均一度をさらに上げることができる。その結果として、現像剤にストレスを与えないソフト現象システムを実現できる。
【００１７】
さらに、本発明の現像装置においては、層厚規制ブレード（基材）と光電膜との間に、軟質材料からなる中間層を設けているので、電子放出部に曲げを加えた場合であっても、中間層の緩衝性により光電膜の曲げを少なくすることができ、光電膜にひび割れ等が生じることがなくなる。これにより、光電膜のひび割れにより現像剤の帯電効率を低下させるという悪影響が発生することがなく、良好な光電効果（光電子放出）が実現できる。
【００１８】
本発明の現像装置において、光電膜を形成する材質をＰｔ、またはＰｔの化合物とすることで、光電子の発生が大きくなり、現像剤の帯電効率を向上させることができ、現像剤にストレスを与えないソフト現象システムを効果的に実現できる。
【００１９】
また、光電膜の厚さを１μｍ以上とすることで、ピンホールの発生がなくて、生産性やコストを配慮した対応（厚さの設定）を行うことができるので、安定した光電子の発生（帯電）が可能となる。すなわち、電子放出部から発生した光電子を現像剤担持体側（現像剤）に付与するために、電子放出部にはバイアスが印加される。その場合において、光電膜の層厚が薄ければ光電膜にピンホールが発生し、安定した光電子の放出が行えなくなるが、光電膜の厚さを１μｍ以上とすることで、そのような問題を解消することができる。
【００２０】
本発明の現像装置において、中間層として、軟性でかつ導電性であるＡｕ、またはＡｕの化合物を用いることにより、硬質材質からなる光電膜がひび割れるなどの悪影響を効果的に抑制し、安定した光電子の放出（帯電）が可能となる。
【００２１】
また、中間層の厚さを１μｍ以上とすることで、安定した光電子の発生（帯電）が可能となる。すなわち、中間層は層厚規制ブレード（基材）と光電膜との間に位置し、緩衝材的な作用を及ぼすので、中間層の厚さが薄すぎると、緩衝材的な作用が機能しなくなるが、中間層の厚さを緩衝材的作用が機能する１μｍ以上とすることにより、安定した光電子の発生（帯電）が実現できる。
【００２２】
本発明は、以上の特徴をもつ現像装置を備えているので、現像剤にストレスを与えないソフト現象システムを実現することができる結果、良好な画像形成を行うことができる。また、光電膜の材質が硬質材料である場合でも、緩衝材的な作用を及ぼす導電性物質の中間層を備えているので、光電膜がひび割れるなどの問題が生じることもない。
【００２３】
【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。
【００２４】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の画像形成装置の実施形態のプロセス部の概略構成を示す図である。
【００２５】
図１に示す画像形成装置（電子写真装置）は、感光体ドラム（潜像保持体）１、帯電ローラ２、露光手段（図示せず）、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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に供給する現像剤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。
【００２８】
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。
【００２９】
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表面の残留現像剤を除去し、また、除電手段は感光体ドラム１表面の除電を行う。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、現像装置１０について説明する。
【００３２】
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成分系の非磁性体からなる現像剤を用いて現像する。
【００３３】
現像装置１０は、現像剤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、及び現像剤規制ブレード（層厚規制ブレード）１４などを備えている。
【００３４】
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内の現像剤を現像ローラ１３の外周面に供給する。
【００３５】
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により供給された現像剤を感光体ドラム１に向けて担持搬送する。
【００３６】
現像剤規制ブレード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表面に形成される現像剤層を層厚規制する。
【００３７】
さらに、現像装置１０は、感光体ドラム１に供給される現像剤を所定の電荷量に帯電させるための現像剤帯電手段として、現像剤規制ブレード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（光照射手段）１６とを備えている。なお、現像剤帯電手段の詳細については後述する。
【００３８】
次に、現像装置１０の現像過程を説明する。
【００３９】
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表面に現像剤を順次供給して、現像ローラ１３が現像剤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現像剤が、現像ローラ１３と現像剤規制ブレード１４との接触領域Ｗｓに送られ、現像ローラ１３上の現像剤の層厚が規制される。なお、接触領域Ｗｓは、現像剤規制ブレード１４の先端に設けられている。
【００４０】
現像剤規制ブレード１４にて現像ローラ１３上に層厚規制された現像剤は、現像剤帯電手段を構成する電子放出部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、現像剤規制ブレード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上の現像剤に向けて放出され、現像剤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るので好ましい。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、現像剤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。
【００４１】
電子放出部１５は、現像剤規制ブレード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上の現像剤とは非接触となっている。このため、現像剤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、現像剤規制ブレード１４は、現像ローラ１３に対して、少なくとも現像剤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、現像剤規制ブレード１４による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る。
【００４２】
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、その表面粗さが現像剤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。
【００４３】
そして、所定の帯電量まで帯電された現像剤は、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。
【００４４】
次に、この実施形態に用いる現像剤規制ブレード１４の具体的な構成を図２を参照しながら説明する。
【００４５】
現像剤規制ブレード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、光電膜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。
【００４６】
光電膜１５２の厚さは、１μｍ程度であることが好ましい。すなわち、積層された光電膜１５２の層厚が薄すぎると、光電膜１５２にピンホールが発生し、安定した光電子の放出が行えなくなる。また、逆に光電膜１５２の層厚が厚すぎると生産コストが高くなるので、これらの点を考慮すると、光電膜１５２の層厚は１μｍ程度とすることが適当である。
【００４７】
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。
【００４８】
また、電子放出部１５の光電膜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、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。
【００４９】
さらに、光電膜１５２の材料としては、効果的な光電効果を得ることができる材料が特に好ましく、その最適な材質は、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔ、あるいは、Ａｕの化合物、Ａｇの化合物またはＰｔの化合物である。また、光電膜１５２を、Ａｕの化合物、Ａｇの化合物またはＰｔの化合物により形成する場合、その各金属それぞれのいかなる組み合わせの化合物でもよいし、あるいは、上記した各金属とＣｕ、Ｐｄ、Ｎｉとのいかなる組み合わせの化合物であってもよい。例えば、ＡｕとＡｇとの化合物であってもよいし、ＡｕとＣｕとの化合物であってもよい。さらに、ＡｕとＡｇとＣｕとの化合物であってもよい。
【００５０】
また、電子放出部１５の光電膜１５２は、図２（ｂ）に示すように、現像剤規制ブレード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、光電膜１５２を形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、以上の構成の現像剤規制ブレード１４において、電子放出部１５の光電膜１５２に紫外線が照射されると、光電膜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との対向面側から現像剤に向けて放射され、現像剤の帯電に寄与する。
【００５３】
次に、本発明の特徴部分について説明する。
【００５４】
まず、上記した例においては、光電膜１５２を現像剤規制ブレード１４の基材上にメッキや蒸着により薄層を形成する内容について説明を行ったが、光電膜１５２に高い光電効果を起こし得る材料としてＰｔやＰｔの化合物など硬質の材料を用いることができる。
【００５５】
このように光電膜１５２の硬質材料とする場合、電子放出部１５を現像ローラ１３の外周に沿うように略円弧状に曲げると、現像剤規制ブレ−ド１４の基材上に薄層で形成された光電膜１５２（例えばＰｔ薄膜）の硬質材料にひび割れが生じ、所定量の光電子を発生することができないという問題が生じることがある。
【００５６】
これを解消するため、この実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、現像剤規制ブレ−ド１４の基材と光電膜１５２との間に、例えばＡｕなどの軟質材料を中間層１５３として形成している。このように、軟質材料製の中間層１５３を設けておくと、電子放出部１５に曲げを加えた場合であっても、中間層１５３の緩衝性により光電膜１５２にダメージが加わることがなくなる。
【００５７】
すなわち、軟質材料からなる中間層１５３を用いることで、現像剤規制ブレード１４の曲げに対して、光電膜１５２（Ｐｔ薄膜）の曲げを少なくすることができるので、光電膜１５２にひび割れ等が生じることがなくなり、これにより、光電膜１５２は安定した光電子の発生を行うことが可能となる。
【００５８】
ここで、中間層１５３は導電性を有することが好ましい。すなわち、図１に示す現像装置１０においては、現像剤規制ブレード１４の基材上に形成された光電膜１５２に、紫外線を照射し光電効果により光電子を放出させる構成であり、後述する光電子放出の継続（現像剤規制ブレード１４への電子の安定供給）などを達成するために、中間層１５３を構成する軟質材料は導電性を有する材料であることが好ましい。
【００５９】
また、中間層１５３の層厚は１μｍ程度であることが好ましい。すなわち、中間層１５３は、現像剤規制ブレード１４の基材と光電膜１５２との間に位置し、緩衝材的な作用を及ぼすので、層厚が薄すぎる場合には、緩衝材的な作用が機能しなくなる。また、逆に層厚が厚すぎる場合には、生産コストが高くなるので、これらの点を考慮すると、中間層１５３の層厚は１μｍ程度が適当である。
【００６０】
なお、中間層１５３の材料は、ＡｕやＡｕの化合物に限定されるものではなく、光電膜１５２を構成する硬質材料よりも軟性であって、硬質材料を保護する材質であればよく、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉなどであってもよいし、これらを含む化合物であってもよい。
【００６１】
ここで、図１に示す現像装置１０においては、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の光電膜１５２が光電子を放出しつづけることができないので、光電膜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。これを実現するための手段としては、電子放出部１５が、ステンレスからなる現像剤規制ブレード１４の導電性基材上に導電性材料（例えばＡｕなどの材料）からなる中間層１５３を設け、その中間層１５３の上に光電膜１５２としてＰｔ薄膜を蒸着した構成である点を利用して、現像剤規制ブレード１４の基材を接地するという構成を採用すればよい。このように構成することで、現像剤規制ブレード１４の基材から光電膜１５２に電子を安定して供給することができる。
【００６２】
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現像剤帯電に寄与するので、現像剤規制ブレード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、現像剤規制ブレード１４による現像剤への加圧力及び熱的負荷が大幅に低減され、現像剤破壊や現像剤規制ブレード１４への現像剤融着といった不具合を回避することができる。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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膜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との対向面側から現像剤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、現像剤規制ブレード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現像剤の帯電には寄与しないため現像剤帯電効率があまり高くならない場合がある。
【００６５】
この実施形態は、そのような点を解消したものであり、現像剤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、現像剤規制ブレード１４を現像剤規制ブレード１４’に替えるとともに、現像剤規制ブレード１４’にバイアス印加手段１９を接続して現像剤規制ブレード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。
【００６６】
なお、この実施形態において、バイアス印加手段１９は現像剤規制ブレード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。
【００６７】
次に、この実施形態に用いる現像剤規制ブレード１４’の具体的な構成を図４を参照しながら説明する。
【００６８】
現像剤規制ブレード１４’は、図２に示した現像剤規制ブレード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現像剤規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成などは、図２の現像剤規制ブレード１４と同じである。
【００６９】
このように現像剤規制ブレード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。
【００７０】
まず、この実施形態の現像装置１０’では、現像剤規制ブレード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現像剤規制ブレード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、現像剤規制ブレード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と現像剤規制ブレード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。
【００７１】
また、金属層１８は、現像ローラ１３の表面において均一な現像剤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。
【００７２】
なお、現像ローラと現像剤規制ブレードとの間を絶縁する構成としては、現像剤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。
【００７３】
そして、以上の構成の現像装置１０’では、現像剤規制ブレード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。
【００７４】
（１）上記電気的バイアス（グリッド電圧）を印加すると、現像剤規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電界が発生する。このとき、現像剤規制ブレード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の光電膜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現像剤の帯電に効率的に使用することができる。
【００７５】
（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現像剤の帯電に寄与するため、帯電効率が大幅に向上する。
【００７６】
ここで、この実施形態において、現像ローラ１３と現像剤規制ブレード１４’と間の電気的バイアスは、電界強度が１．０〜６．０×１０６（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。
【００７７】
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現像剤帯電が可能になることがわかる。
【００７８】
次に、現像剤規制ブレード１４’による加圧力と現像剤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と現像剤規制ブレード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。
【００７９】
図７から明らかなように、従来の摩擦帯電方式では、現像剤の所望の帯電量（−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。
【００８０】
＜実施形態３＞
本発明の別の実施形態を図８に基づいて説明する。
【００８１】
前記した＜実施形態１＞及び＜実施形態２＞では、現像剤規制ブレード１４または現像剤規制ブレード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。
【００８２】
これに対し、この実施形態では、現像剤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。
【００８３】
この実施形態に用いる現像剤規制ブレード２１の具体的な構成を図８を参照しながら説明する。
【００８４】
図８（ａ）及び（ｂ）に示す現像剤規制ブレード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、光電膜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。また、光電膜２２２と現像剤規制ブレード２１の基材との間には、前記した図２及び図４と同様に、導電性を有する軟質材料（例えばＡｕ）からなる中間層２２３が設けられている。
【００８５】
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を現像剤規制ブレード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。
【００８６】
また、電子放出部２２の光電膜２２２は、電子放出部２２において、少なくとも現像剤規制ブレード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。
【００８７】
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、光電膜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、現像剤帯電の安定化をはかることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
また、この実施形態において、現像剤規制ブレード２１は、図１に示す現像装置１０のように、現像剤規制ブレード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、現像剤規制ブレード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。
【００９０】
【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層厚規制ブレードに設けているので、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現像剤や、着色力を高めるために顔料部数を増加させた現像剤を用いた現像にも適用することが可能である。
【００９１】
しかも、本発明の現像装置では、電子放出部の光電膜と層厚規制ブレードとの間に、軟質材料からなる中間層を設けているので、光電膜として光電子の発生が大きなＰｔ（またはＰｔの化合物）などの硬質材料による膜を形成する場合であっても、光電膜にひび割れが発生することを防止することができ、良好な光電効果（光電子放出）が実現できる。
【００９２】
本発明の画像形成装置は、上記したような特徴をもつ現像装置を備えているので、良好な画像形成を行うことができる。
【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現像剤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現像剤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現像剤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現像剤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】現像剤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】現像剤帯電量と現像剤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現像剤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。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（潜像保持体）
２ 帯電ローラ
３ 転写用放電ローラ
４ 定着ローラ
１０，１０’ 現像装置
１１ 現像槽
１２ 供給ローラ（現像剤供給手段）
１３ 現像ローラ（現像剤担持体）
１４，１４’ 現像剤規制ブレード（層厚規制ブレード）
１５ 電子放出部
１５１ 開口部
１５２ 光電膜
１５３ 中間層
１６ 紫外線照射器（光照射手段）
１７ 絶縁層
１８ 金属層
１９ バイアス印加手段（現像剤規制ブレード側）
２０ バイアス印加手段（現像ローラ側）
２１ 現像剤規制ブレード
２２ 電子放出部
２２１ 開口部
２２２ 光電膜
２２３ 中間層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus used in an electrophotographic apparatus (image forming apparatus) such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a developer (toner) is supplied from a developing unit to a photosensitive member (latent image holding member) that carries and conveys an electrostatic latent image, and a surface of the photosensitive member is supplied. The upper electrostatic latent image is developed (visualized) by the developer. In such a developing device, the developer is sequentially supplied to the surface of the developing roller by a supply roller from a circumferential direction, and is carried and conveyed toward the photoconductor by rotation of the developing roller.
[0003]
The thickness of the developer layer formed on the developing roller is regulated on the developing roller by a blade provided downstream of the supply roller in the rotation direction of the developing roller. At the same time, the developer is charged by friction with the blade (frictional charging). Then, the charged developer is carried and transported by the developing roller to a portion facing the photosensitive member located further downstream in the rotation direction, and is electrostatically supplied to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member. Then, the electrostatic latent image is developed (visualized) as a toner image. The visualized toner image is transferred to a recording sheet by a transfer unit, and then heated and pressed by a fixing unit and fixed on the recording sheet.
[0004]
As the charging method applied to the developing device, in addition to the above-described triboelectric charging method, for example, a photochromic compound or the like that reacts to light of a specific wavelength is contained in the developer, and light is directly applied to the developer inside the developing device. A method of charging a developer by irradiation has been proposed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-07-281473
[Patent Document 2]
JP 07-295327 A
[Patent Document 3]
JP-A-09-006132
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the developing device using the triboelectric charging method, the blade, which is a layer thickness regulating member, regulates the layer thickness of the developer and is used as a means for frictionally charging the developer. That is, since the developer is charged by friction with the blade, the blade is pressed against the developing roller with a relatively large pressing force (F) in order to obtain a desired charge amount in the developer. As described above, in a configuration in which a large pressing force acts on the developer by the blade, there is a possibility that the developer may be destroyed by the pressing force.
[0007]
In addition, the following can be said in the energy balance in the above-mentioned friction charging system.
[0008]
That is, the driving energy (Ek) of the developing roller is converted into the developer layer thickness regulating energy (Es) and the developer charging energy (Et) by the action of the blade, and a part thereof is converted into heat loss energy (E1). Consumed. Depending on the heat loss energy (E1) generated at this time, the destruction of the developer is promoted by softening of the developer, or the softened developer is fused to the blade surface to cause triboelectric charging of the developer. There is a problem that characteristics are deteriorated.
[0009]
Here, in recent years, as an energy saving technique, the fixing energy is reduced by lowering the softening point of the developer, or the coloring power is increased by increasing the number of pigment parts of the developer (deterioration resistance of the developer decreases. Are being improved. However, the conventional triboelectric charging method cannot be applied to development using such a developer because the pressure and thermal load on the developer are large as described above.
[0010]
The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above charge the developer by irradiating the developer containing a special photochromic compound with light, and develop the discharged electrons. There is no suggestion as to the method of pouring into the agent or the specific problem of the electron-emitting portion.
[0011]
The present invention has been made in order to solve such problems, and it is possible to prevent the deterioration of the developer such as the destruction of the developer and the fusion to the blade, and to improve the reliability of development. Developing devices, in particular, a developing device that can be applied to a developer having a reduced softening point to reduce fixing energy and a developer having an increased number of pigments to increase coloring power. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus provided with a developing device having such characteristics.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A developing device of the present invention is a developing device for developing an electrostatic latent image formed on a latent image holding member, and a developer carrying member that conveys a developer to the latent image holding member; A layer thickness regulating blade that regulates the layer thickness of the developer on the carrier, and an electron emitting portion having a hard material photoelectric film that emits electrons by a photoelectric effect by receiving light from the light irradiating means. Wherein the electron emitting portion is provided on the layer thickness regulating blade, and an intermediate layer made of a conductive soft material is provided between the layer thickness regulating blade and the electron emitting portion. And
[0013]
The soft material forming the intermediate layer used in the developing device of the present invention is a metal material (for example, Au) having a lower hardness and a ductility than a hard material (for example, Pt or a compound of Pt) forming the photoelectric film of the electron-emitting portion. , Or Au compound).
[0014]
In the developing device of the present invention, the material of the photoelectric film is preferably Pt or a compound of Pt. Further, the thickness of the photoelectric film is preferably 1 μm or more.
[0015]
In the developing device of the invention, it is preferable that the material of the intermediate layer is Au or a compound of Au. The thickness of the intermediate layer is preferably 1 μm or more.
[0016]
According to the developing device of the present invention, the electron emission portion that generates electrons (photoelectrons) by the photoelectric effect is provided on the developer regulating blade, and the electrons generated from the electron emission portion contribute to the developer charging. Further, as compared with a conventional developing device using a triboelectric charging system, the pressure applied to the developer can be greatly reduced, and the destruction of the developer and the fusion of the developer to the blade can be prevented. Further, since the method is such that the photoelectrons are emitted and charged by the photoelectric effect in the electron emitting portion, the developer is not subjected to a thermal load. Further, the charged developer is agitated by the developer carrier, the layer thickness regulating blade, and the like, so that the final uniformity of charge of the developer can be further increased. As a result, a soft phenomenon system that does not give stress to the developer can be realized.
[0017]
Further, in the developing device of the present invention, since the intermediate layer made of a soft material is provided between the layer thickness regulating blade (base material) and the photoelectric film, the electron emitting portion may be bent. Also, the bending of the photoelectric film can be reduced due to the buffering property of the intermediate layer, and cracks and the like do not occur in the photoelectric film. Thus, a favorable photoelectric effect (photoelectron emission) can be realized without the adverse effect of reducing the charging efficiency of the developer due to cracking of the photoelectric film.
[0018]
In the developing device of the present invention, when the material forming the photoelectric film is Pt or a compound of Pt, the generation of photoelectrons is increased, and the charging efficiency of the developer can be improved. No soft phenomenon system can be realized effectively.
[0019]
In addition, by setting the thickness of the photoelectric film to 1 μm or more, pinholes do not occur, and a response (thickness setting) can be performed in consideration of productivity and cost. Charging) is possible. That is, a bias is applied to the electron-emitting portion in order to apply photoelectrons generated from the electron-emitting portion to the developer carrier (developer). In such a case, if the thickness of the photoelectric film is small, pinholes are generated in the photoelectric film and stable photoelectrons cannot be emitted. However, such a problem can be solved by setting the thickness of the photoelectric film to 1 μm or more. Can be eliminated.
[0020]
In the developing device of the present invention, by using Au or a compound of Au which is soft and conductive as the intermediate layer, adverse effects such as cracking of the photoelectric film made of a hard material are effectively suppressed, and stable photoelectrons are obtained. Can be released (charged).
[0021]
Further, by setting the thickness of the intermediate layer to 1 μm or more, stable generation (charging) of photoelectrons becomes possible. That is, since the intermediate layer is located between the layer thickness regulating blade (substrate) and the photoelectric film and acts as a cushioning material, if the thickness of the intermediate layer is too small, the function as a cushioning material functions. However, stable generation (charge) of photoelectrons can be realized by setting the thickness of the intermediate layer to 1 μm or more at which the function as a buffer material functions.
[0022]
Since the present invention includes the developing device having the above-described features, a soft phenomenon system that does not apply stress to the developer can be realized. As a result, good image formation can be performed. In addition, even when the material of the photoelectric film is a hard material, since the intermediate layer of the conductive material which acts as a buffer material is provided, there is no problem such as cracking of the photoelectric film.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a process unit in an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
[0025]
The image forming apparatus (electrophotographic apparatus) shown in FIG. 1 includes a photosensitive drum (latent image carrier) 1, a charging roller 2, an exposing unit (not shown), a developing device 10 (details will be described later), a transfer discharge. The image forming apparatus includes a roller 3, a cleaning unit (not shown), a charge removing unit (not shown), and a fixing roller 4. In FIG. 1, L indicates a light beam from the above-described exposure unit, and when this light beam is applied to the surface of the photosensitive drum 1, an electrostatic latent image is written on the surface of the photosensitive drum 1. P indicates a recording sheet.
[0026]
The photosensitive drum 1 is rotating in a predetermined direction (the direction of arrow A shown in FIG. 1), and the outer peripheral surface thereof is uniformly charged by the charging roller 2. The light beam L controlled according to the image data by the exposure means is applied to the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1 to form an electrostatic latent image.
[0027]
The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is moved to a position facing the developing device 10 by the rotation of the photosensitive drum 1, and the developing device 10 supplies a developer and is visualized (photosensitive member). A toner image is formed on the drum 1). At this time, the developing roller 13 of the developing device 10 is rotating in a predetermined direction (the direction of the arrow B shown in FIG. 1) to carry and transport the developer to be supplied to the photosensitive drum 1.
[0028]
The photosensitive drum 1 is made of an organic optical semiconductor, is charged to -700 V (the amount of charge by the charging roller 2), and rotates in the direction A at a peripheral speed of 50 mm / s. The developing roller 13 is made of a cylindrical conductive rubber elastic material. A developing bias of −400 V is applied by the bias applying unit 20, and the developing roller 13 rotates in the B direction at the same peripheral speed as the photosensitive drum 1. . The supply roller 12 is made of a cylindrical foamed rubber elastic material, and rotates in the B direction at the same peripheral speed as the photosensitive drum 1.
[0029]
The transfer discharge roller 3 transfers the toner image formed on the photosensitive drum 1 by development to the recording paper P. On the downstream side of the transfer discharge roller 3 in the rotation direction of the photosensitive drum 1, a cleaning unit and a charge removing unit (both not shown) are further disposed. The cleaning unit removes the residual developer on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer, and the charge removing unit removes the charge on the surface of the photosensitive drum 1.
[0030]
Then, the recording paper P on which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing roller 4, and the recording paper P is heated and pressurized when passing between the pair of upper and lower fixing rollers 4 to form a toner image. The image is fixed on the recording paper P.
[0031]
Next, the developing device 10 will be described.
[0032]
As shown in FIG. 1, the developing device 10 is disposed so as to face the photosensitive drum 1, and converts an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1 from, for example, a one-component non-magnetic material. Develop using the following developer.
[0033]
The developing device 10 includes a container-like developing tank 11 containing a developer, a supply roller (developer supply unit) 12, a developing roller (developer carrier) 13, a developer regulating blade (layer thickness regulating blade) 14, and the like. It has.
[0034]
The supply roller 12 is disposed in the developing device 10, is rotatably connected to the developing roller 13 so that the outer peripheral surfaces thereof face each other, and supplies the developer in the developing tank 11 to the outer peripheral surface of the developing roller 13. Supply.
[0035]
The developing roller 13 is rotatably disposed in the developing device 10 at a position facing the photosensitive drum 1, and carries the developer supplied by the supply roller 12 toward the photosensitive drum 1.
[0036]
The developer regulating blade 14 is disposed in contact with the developing roller 13 on the downstream side of the supply roller 12 and on the upstream side of the photosensitive drum 1 with respect to the rotation direction of the developing roller 13, and is formed on the surface of the developing roller 13. The thickness of the developer layer is regulated.
[0037]
Further, the developing device 10 includes, as a developer charging unit for charging the developer supplied to the photosensitive drum 1 to a predetermined charge amount, an electron emission unit 15 formed on a part of the developer regulating blade 14. And an ultraviolet irradiator (light irradiating means) 16 for irradiating the electron emitting section 15 with ultraviolet rays. The details of the developer charging means will be described later.
[0038]
Next, the developing process of the developing device 10 will be described.
[0039]
In the developing device 10, as described above, the developer is sequentially supplied from the supply roller 12 to the surface of the developing roller 13, and the developing roller 13 rotates while holding the developer. As a result, the developer conveyed by the developing roller 13 is sent to the contact area Ws between the developing roller 13 and the developer regulating blade 14, and the layer thickness of the developer on the developing roller 13 is regulated. The contact area Ws is provided at the tip of the developer regulating blade 14.
[0040]
The developer whose thickness has been regulated on the developing roller 13 by the developer regulating blade 14 is charged by an electron emitting portion 15 and an ultraviolet irradiator 16 which constitute a developer charging means, and has a charge amount required for development. Be charged. That is, by irradiating the electron emitting portion 15 formed on the developer regulating blade 14 with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiator 16, photoelectrons are induced from the electron emitting portion 15 by a photoelectric effect. The photoelectrons are emitted toward the developer on the developing roller 13, and the developer is charged to a predetermined charge amount. It is preferable that the light emission of the ultraviolet irradiator 16 is synchronized with the rotation of the developing roller 13 because unnecessary light emission leading to an increase in power consumption can be suppressed. Although not shown, it is preferable that the space between the electron emitting section 15 and the ultraviolet irradiator 16 is sealed so that the developer does not enter and hinder the light irradiation.
[0041]
The electron emitting portion 15 is formed at a position different from the contact area Ws on the developer regulating blade 14, and the electron emitting portion 15 is not in contact with the developer on the developing roller 13. Therefore, the developer can be charged without any load. Therefore, in the developing device 10 of this embodiment, the developer regulating blade 14 only needs to be pressed against the developing roller 13 with at least a force necessary for regulating the layer thickness of the developer. The pressure and thermal load on the developer by the regulating blade 14 can be significantly reduced.
[0042]
Further, since the formation region of the electron emission portion 15 is completely out of contact with the developing roller 13, the surface roughness does not affect the formation of the developer layer. The roughness is not subject to design constraints.
[0043]
Then, the developer charged to a predetermined charge amount is further fed to a portion facing the photosensitive drum 1 by rotation of the developing roller 13, and electrostatically charged against an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image is developed (visualized) as a toner image.
[0044]
Next, a specific configuration of the developer regulating blade 14 used in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0045]
The developer regulating blade 14 uses, for example, stainless steel (that is, a conductive substrate) as a base material, and a region where the electron emission portion 15 is formed is shown in FIGS. 2A and 2B. As described above, the plurality of openings 151 are provided by etching or the like. Further, in a region where the electron emission section 15 is formed, an aluminum thin film is laminated as a photoelectric film 152 by a vapor deposition method or the like.
[0046]
The thickness of the photoelectric film 152 is preferably about 1 μm. That is, if the layer thickness of the stacked photoelectric film 152 is too small, pinholes are generated in the photoelectric film 152, and stable emission of photoelectrons cannot be performed. Conversely, if the thickness of the photoelectric film 152 is too large, the production cost increases. Therefore, in consideration of these points, it is appropriate to set the layer thickness of the photoelectric film 152 to about 1 μm.
[0047]
In the structure shown in FIG. 2A, the shape of the opening 151 is circular. However, the shape of the opening is not limited to this, and the shape of the opening may be any other shape such as a square or a triangle. Good. Further, the opening may have a slit shape.
[0048]
Further, the material for forming the photoelectric film 152 of the electron-emitting portion 15 is not limited to aluminum, but may be any other metal such as Ta, as long as the photoelectric effect occurs when irradiated with light. Alloys such as Mg-Ag, semiconductors, and conductive polymers may be used.
[0049]
Further, as a material of the photoelectric film 152, a material that can obtain an effective photoelectric effect is particularly preferable, and the most suitable material is Au, Ag, or Pt, or a compound of Au, a compound of Ag, or a compound of Pt. It is. When the photoelectric film 152 is formed of a compound of Au, a compound of Ag, or a compound of Pt, a compound of any combination of each metal may be used, or a combination of each of the above-described metals and Cu, Pd, and Ni may be used. The compounds may be in any combination. For example, it may be a compound of Au and Ag or a compound of Au and Cu. Further, a compound of Au, Ag and Cu may be used.
[0050]
Also, as shown in FIG. 2B, the photoelectric film 152 of the electron emission section 15 does not need to be formed on both sides of the developer regulating blade 14, and at least the side opposite to the ultraviolet irradiator 16 (light It may be formed on the irradiation surface side).
[0051]
Further, the light applied to the electron-emitting portion 15 is not limited to ultraviolet light, and any light having a wavelength that can cause a photoelectric effect on the material forming the photoelectric film 152, such as visible light or X-rays. It may be.
[0052]
In the developer regulating blade 14 having the above configuration, when the photoelectric film 152 of the electron emission section 15 is irradiated with ultraviolet rays, photoelectrons are induced in the photoelectric film 152 by the photoelectric effect. The photoelectrons are mainly generated on the surface irradiated with the ultraviolet light, that is, on the surface facing the ultraviolet irradiator 16, and a part of the generated photoelectrons passes through the opening 151 of the electron emission unit 15. Radiated toward the developer from the side facing the developing roller 13 to contribute to the charging of the developer.
[0053]
Next, features of the present invention will be described.
[0054]
First, in the above-described example, the content of forming a thin layer of the photoelectric film 152 on the base material of the developer regulating blade 14 by plating or vapor deposition has been described, but a material capable of causing a high photoelectric effect on the photoelectric film 152 is described. A hard material such as Pt or a compound of Pt can be used.
[0055]
In the case where the photoelectric film 152 is made of a hard material as described above, when the electron emitting portion 15 is bent in a substantially arc shape along the outer periphery of the developing roller 13, a thin layer is formed on the base material of the developer regulating blade 14. In some cases, a crack occurs in the hard material of the photoelectric film 152 (for example, a Pt thin film) that is generated, and a predetermined amount of photoelectrons cannot be generated.
[0056]
In order to solve this problem, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, a soft material such as Au is placed between the base material of the developer regulating blade 14 and the photoelectric film 152 as an intermediate layer. 153. As described above, when the intermediate layer 153 made of a soft material is provided, even if the electron emitting portion 15 is bent, the photoelectric film 152 is not damaged by the buffer property of the intermediate layer 153.
[0057]
That is, by using the intermediate layer 153 made of a soft material, the bending of the photoelectric film 152 (Pt thin film) with respect to the bending of the developer regulating blade 14 can be reduced, so that the photoelectric film 152 is cracked. As a result, the photoelectric film 152 can stably generate photoelectrons.
[0058]
Here, the intermediate layer 153 preferably has conductivity. That is, the developing device 10 shown in FIG. 1 has a configuration in which the photoelectric film 152 formed on the base material of the developer regulating blade 14 is irradiated with ultraviolet rays to emit photoelectrons by a photoelectric effect. In order to achieve continuation (stable supply of electrons to the developer regulating blade 14) and the like, the soft material forming the intermediate layer 153 is preferably a conductive material.
[0059]
The thickness of the intermediate layer 153 is preferably about 1 μm. That is, the intermediate layer 153 is located between the base material of the developer regulating blade 14 and the photoelectric film 152 and acts as a cushioning material. Will not work. On the other hand, if the layer thickness is too large, the production cost increases. Therefore, considering these points, the layer thickness of the intermediate layer 153 is appropriately about 1 μm.
[0060]
The material of the intermediate layer 153 is not limited to Au or a compound of Au, but may be any material that is softer than the hard material forming the photoelectric film 152 and protects the hard material. It may be Ag, Cu, Pd, Ni or the like, or a compound containing these.
[0061]
Here, in the developing device 10 shown in FIG. 1, if the electron emission section 15 is in an electrically floating state, the photoelectric film 152 of the electron emission section 15 cannot continuously emit photoelectrons. It is necessary to provide a structure that can supply the electrons emitted from the outside from the outside. As means for realizing this, the electron emission section 15 is provided with an intermediate layer 153 made of a conductive material (for example, a material such as Au) on the conductive base material of the developer regulating blade 14 made of stainless steel. A configuration in which the base material of the developer regulating blade 14 is grounded may be adopted by utilizing the point that a Pt thin film is deposited as the photoelectric film 152 on the intermediate layer 153. With this configuration, electrons can be stably supplied from the base material of the developer regulating blade 14 to the photoelectric film 152.
[0062]
As described above, according to the developing device 10 of this embodiment, the photoelectrons generated from the electron-emitting portion 15 by the photoelectric effect contribute to the developer charging, so that the pressing force of the developer regulating blade 14 is reduced by the conventional frictional charging. It can be significantly reduced as compared with the developing device using the system. Thus, the pressure and thermal load on the developer by the developer regulating blade 14 are greatly reduced, and problems such as destruction of the developer and fusion of the developer to the developer regulating blade 14 can be avoided.
[0063]
<Embodiment 2>
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0064]
In the developing device 10 of the above-described <Embodiment 1>, the photoelectrons induced from the photoelectric film 152 by the photoelectric effect pass through the opening 151 of the electron emission unit 15 and are directed toward the developer from the surface facing the developing roller 13. Radiated. However, in such a configuration, all of the photoelectrons generated on the light irradiation surface side of the developer regulating blade 14 do not always pass through the opening 151, and the photoelectrons that do not pass through the opening 151 are not charged with the developer. Since it does not contribute, the developer charging efficiency may not be very high.
[0065]
This embodiment solves such a point, and is characterized in that the developer charging efficiency is further improved. The specific configuration will be described below.
As shown in FIG. 3, the developing device 10 'of this embodiment is different from the developing device 10 of FIG. 1 in that the developer regulating blade 14 is replaced with a developer regulating blade 14'. And a bias applying means 19 connected to the developing roller 13 'to apply an electric bias (grid voltage) between the developer regulating blade 14' and the developing roller 13. Other configurations are the same as those of the developing device 10 shown in FIG.
[0066]
In this embodiment, the bias applying means 19 is connected to the base material of the developer regulating blade 14 '. The bias applying unit on the developing roller 13 side also serves as the bias applying unit 20 for applying a developing bias between the photosensitive drum 1 and the developing roller 13.
[0067]
Next, a specific configuration of the developer regulating blade 14 'used in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0068]
The developer regulating blade 14 'has substantially the same configuration as the developer regulating blade 14 shown in FIG. 2, but as shown in FIG. 4B, the insulating layer 17 and the insulating layer 17 are provided in the contact area Ws with the developing roller 13. The difference is that a metal layer 18 is provided. The other configuration, that is, the configuration of the electron emission portion 15 formed on the developer regulating blade 14 'is the same as that of the developer regulating blade 14 of FIG.
[0069]
The reason why the insulating layer 17 and the metal layer 18 are provided on the developer regulating blade 14 'is as follows.
[0070]
First, in the developing device 10 ′ of this embodiment, an electric bias is applied between the developer regulating blade 14 ′ and the developing roller 13, so that the configuration as the developing device 10 shown in FIG. If the configuration in which the conductive substrate 14 and the developing roller 13 directly contact each other is adopted as it is, the conduction between the developer regulating blade 14 and the developing roller 13 is conducted, so that an electrical bias cannot be applied. In order to solve this, in this embodiment, an insulating layer 17 is provided to insulate between the developing roller 13 and the base material of the developer regulating blade 14 '. As the insulating layer 17, for example, a fluororesin layer in which a fluororesin is laminated with a thickness of 80 μm on the above-described base material is exemplified.
[0071]
Further, the metal layer 18 provides appropriate hardness and surface roughness on a contact surface with the developing roller 13 so that a uniform developer layer is formed on the surface of the developing roller 13. Examples of the metal layer 18 include a metal layer in which stainless steel having a thickness of 20 μm is laminated.
[0072]
The configuration for insulating between the developing roller and the developer regulating blade is not limited to the configuration in which the insulating layer is provided on the developer regulating blade side, but may be applied to the outer peripheral layer of the developing roller made of a conductive base material. For example, a configuration in which an insulating layer of rubber or the like is provided may be employed.
[0073]
In the developing device 10 'having the above-described configuration, by applying an electric bias between the developer regulating blade 14' and the developing roller 13, the charging effect is achieved by the following two actions (1) and (2). Can be improved.
[0074]
(1) When the electric bias (grid voltage) is applied, an electric field is generated between the developer regulating blade 14 ′ and the developing roller 13. At this time, lines of electric force (shown by broken lines in FIG. 5) are generated near the opening 151 of the electron emission section 15 of the developer regulating blade 14 '. Therefore, in the photoelectric film 152 of the electron emission unit 15, photoelectrons generated near the opening 151 move along the line of electric force, pass through the opening 151, and are drawn to the developing roller 13 side. That is, the photoelectrons generated from the electron emission section 15 can be efficiently used for charging the developer.
[0075]
(2) The photoelectrons attracted to the developing roller 13 are accelerated by the action of the electric field. When the accelerated electrons collide with gas molecules, the gas molecules emit electrons and are ionized. At this time, the electrons emitted from the gas molecules also have the same effect, so that the electrons in the gas rapidly increase, that is, a so-called avalanche phenomenon occurs. The electrons generated by the avalanche also contribute to the charging of the developer, so that the charging efficiency is greatly improved.
[0076]
Here, in this embodiment, the electric bias between the developing roller 13 and the developer regulating blade 14 ′ is such that the electric field strength is 1.0 to 6.0 × 10 6 (V / m). When an electric bias having an electric field strength in such a range is applied, a desired charge amount (−2.0 × 10 -2 FIG. 6 shows the relationship between the electric field intensity and the process speed when (μC / kg) is obtained.
[0077]
As is apparent from FIG. 6, the process speed at which a desired amount of charge is obtained is also improved by increasing the electric field strength of the electric bias. It can be seen that the developer can be charged to an extent corresponding to 200 mm / s.
[0078]
Next, FIG. 7 shows the relationship between the pressure applied by the developer regulating blade 14 'and the charging characteristics of the developer. FIG. 7 shows that the pattern conditions of the opening 151 of the electron emitting section 15 are as follows: the opening ratio: 40%, the inner diameter of the opening 151: φ200 μm, and 5 × 10 5 between the developing roller 13 and the developer regulating blade 14 ′. -6 The data when the electron emitter 15 is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm from the ultraviolet irradiator 16 in a state where an electric bias of V / m is applied is shown. Note that the aperture ratio is a ratio of the area of the opening 151 (opening area) to the area of the formation region of the electron-emitting portion 15.
[0079]
As is clear from FIG. 7, in the conventional triboelectric charging method, the desired amount of charge of the developer (−2.0 × 10 -2 In order to obtain (μC / kg), a pressing force of about 196 kPa is required, whereas in the charging method of the present invention, the pressing force required for a conventional frictional charging method is ４, that is, a pressing force of about 49 kPa. It can be seen that the desired charge amount can be obtained from the above.
[0080]
<Embodiment 3>
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0081]
In the above-described <Embodiment 1> and <Embodiment 2>, in the electron emission portion 15 of the developer regulating blade 14 or the developer regulating blade 14 ', the opening 151 has a rectangular cross-sectional shape (see FIG. 2B ) See). In other words, the opening area of the opening 151 on the light irradiation surface side is equal to the opening area on the side facing the developing roller 13.
[0082]
On the other hand, in this embodiment, the shape of the opening in the electron emission portion of the developer regulating blade is such that the opening area on the light irradiation surface side is larger than the opening area on the surface facing the developing roller 13. Thus, the feature is that the area of the light receiving region in the electron emission section 15 is increased to increase the amount of photoelectrons generated.
[0083]
The specific configuration of the developer regulating blade 21 used in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0084]
The developer regulating blade 21 shown in FIGS. 8A and 8B uses, for example, stainless steel (that is, a conductive substrate) as a base material, and has an electron emission portion 22 formed in a part thereof. I have. A plurality of openings 221 are provided in the formation region of the electron emission section 22, and an aluminum thin film is further laminated as a photoelectric film 222 by a vapor deposition method or the like. Further, an intermediate layer 223 made of a conductive soft material (for example, Au) is provided between the photoelectric film 222 and the base material of the developer regulating blade 21 as in FIGS. 2 and 4 described above. I have.
[0085]
Here, the opening 221 of the electron emission portion 22 has an opening diameter φD on the light irradiation surface side and an opening diameter φd on the surface facing the developing roller 13 as φD> φd. It is formed in a mortar shape (conical taper shape) such that the opening area becomes smaller toward the surface side. The opening 221 having such a shape can be formed in the developer regulating blade 21 by, for example, one-sided etching of the blade base material. Note that a straight opening 151 as shown in FIG. 2 is obtained when double-sided etching is performed.
[0086]
Further, the photoelectric film 222 of the electron emission section 22 may be formed on at least the light irradiation surface side of the developer regulating blade 21 and the inner surface (conical tapered surface) of the opening 221 in the electron emission section 22.
[0087]
When the electron-emitting portion 22 has the above-described shape, the light emitted to the electron-emitting portion 22 is received by the inner surface of the opening 221 in addition to the photoelectric film 222. The area of the light receiving region can be enlarged. As a result, the amount of generated photoelectrons is increased, so that the charging of the developer can be stabilized.
[0088]
The shape of the opening 221 of the electron emitting portion 22 is not particularly limited as long as the relationship of [opening area on the light irradiation surface side]> [opening area on the side facing the developing roller 13] is satisfied. Instead, any shape can be adopted as in the case of the electron-emitting portion 15 in <Embodiment 1> and <Embodiment 2> described above.
[0089]
Further, in this embodiment, the developer regulating blade 21 may be configured such that no electric bias is applied between the developer regulating blade 21 and the developing roller 13 as in the developing device 10 shown in FIG. As in the developing device 10 ′ shown in FIG. 3, an insulating layer is preferably provided in a contact area Ws with the developing roller 13, and an electric bias is preferably applied between the developer regulating blade 21 and the developing roller 13. .
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the developing device of the present invention, the electron emission portion that generates electrons (photoelectrons) by the photoelectric effect of light irradiation is provided on the layer thickness regulating blade. Compared with the developing device, the pressure and thermal load on the developer are greatly reduced, and the deterioration of the developer such as the destruction of the developer and the fusion of the developer to the blade can be prevented, and the reliability of development can be improved. Can be improved. Therefore, the developing device of the present invention can be applied to development using a developer whose softening point is reduced in order to reduce fixing energy and a developer whose pigment number is increased in order to increase coloring power. It is.
[0091]
In addition, in the developing device of the present invention, since an intermediate layer made of a soft material is provided between the photoelectric film of the electron emission portion and the layer thickness regulating blade, Pt (or Pt of Pt) which generates large photoelectrons as the photoelectric film. Even when a film made of a hard material such as a compound is formed, the occurrence of cracks in the photoelectric film can be prevented, and a good photoelectric effect (photoelectron emission) can be realized.
[0092]
Since the image forming apparatus of the present invention includes the developing device having the above-described features, it is possible to form a good image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
2A is a plan view showing a configuration of a developer regulating blade used in the developing device of FIG. 1 and FIG. 2B is a sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of another embodiment of the present invention.
4A is a plan view showing a configuration of a developer regulating blade used in the developing device of FIG. 3 and FIG. 4B is a sectional view taken along line YY of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of lines of electric force generated near the opening of the developer regulating blade when an electric bias is applied between the developer regulating blade and the developing roller in the developing device of FIG. 3;
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an electric field intensity of an electric bias applied between a developer regulating blade and a developing roller and a process speed at which an image can be formed.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a developer charge amount and a pressing force of a developer regulating blade.
8A and 8B are a plan view showing a configuration of a developer regulating blade used in another embodiment of the present invention and a sectional view taken along line ZZ of FIG. 8A. is there.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum (latent image holder)
2 Charging roller
3 Discharge roller for transfer
4 Fixing roller
10,10 'developing device
11 Developing tank
12 Supply roller (developer supply means)
13 Developing roller (developer carrier)
14, 14 'Developer regulating blade (layer thickness regulating blade)
15 Electron emission section
151 opening
152 photoelectric film
153 Middle class
16 UV irradiator (light irradiation means)
17 Insulating layer
18 Metal layer
19 bias applying means (developer regulating blade side)
20 bias applying means (developing roller side)
21 Developer regulating blade
22 electron emission part
221 opening
222 photoelectric film
223 Intermediate layer
