JP4216040B2 - Developing apparatus and electrophotographic apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの電子写真装置に用いられる現像装置及び電子写真装置に関する。
【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(画像形成装置)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よりトナーが供給され、感光体の表面上の静電潜像がトナー(現像剤)によって現像(可視化)される。その現像装置では、トナーは現像槽内で回転する供給ローラにより現像ローラの表面に順次供給され、その現像ローラの回転によりトナーが感光体表面に供給される。
【0003】
その現像ローラ上に供給されたトナー層は、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、ブレードと現像ローラとに挟まれて摩擦を受け電荷を帯びる(摩擦帯電方式)。
【0004】
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、感光体表面上に形成された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する。可視化されたトナー像は、転写手段によって記録紙に転写された後、定着手段によって加熱及び加圧され、記録紙上に定着される。
【0005】
このように、帯電されたトナーによって静電潜像を現像する静電荷像現像方法では、その帯電量が一定に保持されていることが重要であるが、トナーの帯電量は、周囲の環境条件によって変化しやすく、また、経時的にも変化しやすい。そこで、このような問題に対処するために、例えば、トナーに特殊な波長の光に反応するホトクロミック化合物などを含有させ、現像装置内部でトナーに直接光を照射することによりトナーを帯電させる手法等が開示されている(例えば、特許文献1,2,3参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−281473号公報(段落「0006」,図1)
【特許文献2】
特開平7−295327号公報(段落「0013」,図2)
【特許文献3】
特開平9−6132号公報(段落「0014」〜「0016」,図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来例の構成では、前述したように、層厚規制手段としての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、ブレードを用いた従来の摩擦帯電方式では、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た。そのため、ブレードによってトナーに対して大きなストレスが作用し、トナーの破壊が生じる虞れがあった。また、ブレードにトナーが融着するような問題もあった。
【0008】
また、上記摩擦帯電方式におけるエネルギー収支については、以下の点が確認されている。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。
【0009】
このときに発生する熱ロスエネルギー(E1)によっては、トナーが軟化することでトナーの破壊が促進される、あるいは、軟化したトナーがブレード表面に融着してトナーの摩擦帯電特性が劣化するといった問題が生じる。
【0010】
また、上記公報に記載された技術は、特殊なホトクロミック化合物を含有させたトナーに光を照射させることによりトナーを帯電させるものであるが、放電された電子をトナーに降り注がせる手法については何等示唆されていない。
【0011】
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したり、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。
【0012】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、トナーの破壊やブレードヘの融着を防止でき、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及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【0014】
(1)感光体上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置であって、
前記感光体にトナーを供給する現像ローラと、
前記現像ローラの表面に形成されるトナー層の層厚を規制するトナー規制ブレードと、
前記トナー規制ブレードの一部に形成され、かつ、光電効果によって発生させた電子によって前記トナー規制ブレードによって層厚が規制されたトナーを帯電させる電子放出部と、
前記電子放出部に設けられ、光電効果によって発生させた電子を通過させる開口部と、
トナー規制ブレードを挟んで前記現像ローラの反対側に配置された、前記電子放出部に対して光を照射する照射手段と、を備え、
前記電子放出部を前記照射手段側から覆うように前記規制ブレードに設けられた、前記照射手段側へのトナーの移動を阻止するための、光透過性膜からなる遮蔽部材を備えたことを特徴とする。
【0015】
光電子放出部材に特定波長の光を照射することにより、光電面から光電子を放出させトナーをマイナス帯電させる。しかしながら、装置の設置などの外的振動や装置の動作時に浮遊するトナーによって装置内部を汚染する場合や、光電面に光を照射する光源にトナーが付着し光量低下により適量な光電子が得られずトナーの帯電量が不足する。このことにより、トナーの一定比電荷量に達することが出来ないので印字画像の劣化を発生する。
【0016】
この構成においては、遮蔽部材を設けているため、トナー飛散を防止可能であり、また、光源へのトナー付着を防止することが可能となるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることが可能となる。
【0017】
更に、トナーを帯電させるための光電子は光電面の開口部で発生した光電子が現像ローラ側に移行するものである。よって、開口部で放出された電子は遮蔽部材により光源側に散乱することなく、遮蔽部材で反射して開口部で発生した全ての光電子が現像ローラ側に移行することが可能となるので、効率の良い帯電が可能となる。
【0018】
この構成では、トナーは光電子によって帯電するため、ブレードは、トナーの層厚を規制できればよく、大きな加圧力を付与しなくてもよくなるため、トナーへのストレス(加圧力及び熱的負荷)が大幅に低減される。そのため、トナーの破壊やブレードヘの融着を効果的に防止することができ、現像特性が安定化し、信頼性が向上する。
【0019】
(2)前記電子放出部は、前記照射手段側の開口面積が前記現像ローラとの対向面側の開口面積よりも大きくなるよう前記規制ブレードに設けられ、かつ、内面に光電面が設けられたすり鉢状の開口部を備えており、
前記遮蔽部材は、前記電子放出部における前記照射手段側に、前記開口部を覆うように設けられることを特徴とする。
【0020】
この構成においては、遮蔽部材を、電子放出部における照射手段側に設けていることで、照射手段側へのトナーの通過が阻止されるため、トナーが照射手段に付着するのを確実に防止することができ、かつ、現像ローラ側へ光電子を効率よく移行させることができる。
【0021】
(3)前記遮蔽部材は特定波長の光を透過させる光透過性膜であることを特徴とする。
【0022】
この構成においては、遮蔽部材が、特定波長の光を減衰させることなく通過させることが可能であるので、装置内部でのトナー飛散を防止可能であり、また、光源へのトナー付着を防止することが可能となるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることが可能となり、トナーの安定帯電が可能となる。
【0023】
(4)前記光透過性膜は石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂であることを特徴とする。
【0024】
この構成においては、光透過性膜に石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂を用いることで、特定波長の光を減衰させることなく通過させることが可能となるので、装置内部でのトナー飛散を防止可能であり、また、光源へのトナー付着を防止することが可能となるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることが可能となり、トナーの安定帯電が可能となる。
【0025】
また、石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂は安価であり、加工も容易であるので装置への応用も容易となる。
【0026】
(5)前記特定波長の光は紫外線であることを特徴とする。
【0027】
この構成においては、紫外線を用いることで、安定した光電子を放出させることが可能であり、トナーの比電荷量の向上が可能となる。
【0028】
(6)前記遮蔽部材の厚みは10μm〜300μmに設定されていることを特徴とする。
【0029】
この構成においては、遮蔽部材が上記厚みの範囲であれば、紫外線の透過を阻害することなく安定した光電子の放出が可能となる。また、上記の厚みであれば材料も安価であり、加工も容易である。なお、遮蔽部材の厚みは10μm〜200μmであれば、より一層好ましい。
【0030】
(7)電子写真装置において、前記(1)ないし(6)項のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
【0031】
この構成においては、前記(1)ないし(6)項のいずれかに記載の作用効果を奏する現像装置を備えた電子写真装置を提供することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0033】
《実施の形態1》
本実施の形態を、図1及び図2を参照しつつ説明する。図1は、現像装置10の概略構成を示し、この現像装置10は、感光体ドラム2と対向するように配設され、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、及びトナー規制ブレード(層厚規制ブレード)14を備えている。
【0034】
供給ローラ12は、現像装置10内に配設されており、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。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設されており、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。
【0035】
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に接触するように配設され、現像ローラ13の表面に形成されるトナー層の層厚を規制する。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。
【0036】
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。上記プロセス部は、図1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)、及び、定着ローラ5からなる。また、図1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。
【0037】
感光体ドラム2は、所定方向(矢印A方向)に回転駆動され、まず、その外周表面が帯電ローラ3によって均一に帯電される。帯電された感光体ドラム2の表面には、露光手段から、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。
【0038】
その静電潜像は、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からトナーを供給されて可視化(現像)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1に示す矢印B方向)に回転している。
【0039】
なお、本実施形態では、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。
【0040】
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及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。
【0041】
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及び加圧を受け、トナー像が用紙P上に定着される。
【0042】
次に、現像装置10における現像過程について詳細に説明する。この現像装置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。なお、接触領域Wsは、トナー規制ブレード14の先端に設けられている。
【0043】
トナー規制ブレード14によって現像ローラ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及び紫外線照射器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。
【0044】
なお、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、図示は省略するが、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が施されるのが好ましい。
【0045】
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、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。
【0046】
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及び熱的負荷を従来に比して大幅に低減することができる。
【0047】
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。
【0048】
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の表面上に形成された静電潜像に対して、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。
【0049】
続いて、上記トナー規制ブレード14の具体的構成を、図2(a)及び(b)を参照して説明する。
トナー規制ブレード14は、例えば、基材としてSUSからなる金属材(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2(a)及び(b)に示すように、エッチング加工等により複数の開口部151が設けられている。さらに、電子放出部15が形成される領域には、光電面152として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。
【0050】
図2(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、本発明においては開口部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。
【0051】
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2(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。
【0052】
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発生させることのでき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。
【0053】
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。
【0054】
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。このため、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る必要がある。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の基材を接地させることにより、上記構成は容易に実現できる。
【0055】
このように、本実施の形態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及び熱的負荷が大幅に低減され、トナー破壊やトナー規制ブレード14へのトナー融着といった不具合を回避できる。
【0056】
《実施の形態2》
本実施の形態を図3ないし図7を参照しつつ説明する。前記実施の形態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はトナーの帯電には寄与しない。このため、上記現像装置10のトナー帯電手段では、そのトナー帯電効率はあまり高くない。
【0057】
本実施の形態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ようにしている。この現像装置100は、図3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140に代えると共に、該トナー規制ブレード140と現像ローラ13との間に電気的バイアスを印加するように構成している。
【0058】
そのため、トナー規制ブレード140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140の基材に接続するように構成することができる。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100においてその他の構成は現像装置10と同じである。
【0059】
トナー規制ブレード140の具体的構成を、図4(a)及び(b)を参照して説明する。このトナー規制ブレード140は、トナー規制ブレード14とほぼ同様の構成であるが、図4(b)に示すように、現像ローラ13との接触領域Wsにおいて絶縁層17及び金属層18が設けられている点が異なっている。なお、トナー規制ブレード140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。
【0060】
現像装置100では、トナー規制ブレード140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、現像装置10のように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。
【0061】
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140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。
【0062】
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。
【0063】
なお、現像ローラとトナー規制ブレードとの間を絶縁する構成としては、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。
【0064】
上記構成の現像装置100では、トナー規制ブレード140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。
【0065】
(1)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140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140の電子放出部15における開口部151付近では図5に示すような電気力線(図中、破線にて示す)が発生する。
【0066】
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。
【0067】
(2)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。
【0068】
ここで、現像ローラ13とトナー規制ブレード140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。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6に示す。
【0069】
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相当までトナー帯電が可能となる。
【0070】
本実施の形態2に係る現像装置100の構成において、トナー規制ブレード140による加圧力と、トナーの帯電特性との関係を図7に示す。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。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140間には5×10-6V/mの電気的バイアスが印加されている。
【0071】
図7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。
【0072】
《実施の形態3》
本実施の形態について図8に基づいて説明する。前記実施の形態1及び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140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2(b)参照)が直方形状となっている。すなわち、実施の形態1及び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。
【0073】
これに対し、本実施の形態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。
【0074】
本実施の形態3における上記トナー規制ブレードの一例を図8(a)及び(b)に示す。このトナー規制ブレード21は、例えば、基材としてSUSの金属材(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。
【0075】
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。なお、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(なお、図2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。
【0076】
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。
【0077】
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、実施の形態1及び2における電子放出部15の場合と何ら変わりはない。
【0078】
上記トナー規制ブレード21は、実施の形態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、実施の形態2に係る現像装置100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より好ましい。
【0079】
《実施の形態4》
実施の形態1において、紫外線照射器16の発光量を安定させるためには、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旨記載した。この点に関連して、トナー帯電量の安定化措置について以下に説明する。
【0080】
従来では、例えば、図10に示すように、電子放出部15には、光透過膜は設けられておらず、紫外線照射器16から照射される紫外線によって、光電効果が生じ、電子放出部15から光電子が放出され、現像ローラ側に電子が移送されるが、放出された光電子の一部は紫外線照射器16の方に放出されてしまう(上向き矢印参照)。
【0081】
そこで、本実施の形態では、例えば、図9に示すように、電子放出部15の紫外線照射器16側表面に遮蔽部材となる光透過性膜23を取り付けている。すなわち、同図に示すように、電子放出部15に形成された開口部151を覆うように光透過性膜23を取り付けることで、トナーは現像ローラ13側の現像装置10内部に密閉された状態となり、紫外線照射器16側へのトナーの飛散を完全に阻止することができる。これにより、紫外線照射器16の汚染を防止することができ、上述のような従来の難点を解消することができる。
【0082】
その光透過膜23は、例えば、石英ガラス、若しくは、フッ素樹脂等で構成すればよく、これらは、特定波長の紫外線を減衰させることなく通過させる特性を備え、トナーや異物の通過を阻止することができる。なお、より具体的には、例えば旭硝子株式会社製「アフロンLMシリーズ」、「サイトップ」などが好適である。
【0083】
このような構成では、前述したように、トナーは光電子によって非接触で帯電するため、ブレード15は、トナーの層厚を規制できればよく、大きな加圧力を付与しなくてもよくなるため、トナーへのストレス(加圧力及び熱的負荷)が大幅に低減される。そのため、トナーの破壊やブレードヘの融着を効果的に防止することができる上に、光透過膜23によって、照射光量が安定化するため、現像特性がより一層安定化し、良好な画像形成が可能となる。
【0084】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【0085】
(1)電子放出部から前記照射手段側へのトナーの移動を阻止するための遮蔽部材を備えたので、トナー飛散を防止可能であり、また、光源へのトナー付着を防止することが可能となるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることが可能となる。更に、光電子が遮蔽部材に反射して開口部で発生した全ての光電子が現像ローラ側に移行するため、効率の良い帯電が可能となる。そして、トナーは光電子によって帯電するため、従来のように、ブレードは、トナーの層厚を規制できればよく、大きな加圧力を付与しなくてもよくなるため、トナーへのストレスが大幅に低減される。そのため、トナーの破壊やブレードヘの融着を効果的に防止することができ、現像特性が安定化し、信頼性が向上する。
【0086】
(2)遮蔽部材を、電子放出部における照射手段側に設けているので、照射手段側へのトナーの通過が阻止されるため、トナーが照射手段に付着するのを確実に防止することができ、かつ、現像ローラ側へ光電子を効率よく移行させることができる。
【0087】
(3)遮蔽部材を、特定波長の光を透過させる光透過性膜としたので、特定波長の光を減衰させることなく通過させることが可能となり、装置内部でのトナー飛散を防止できる。また、光源へのトナー付着を防止することもできるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることができ、トナーの安定帯電が可能となる。
【0088】
(4)光透過性膜に石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂を用いるので、特定波長の光を減衰させることなく通過させることが可能となり、装置内部でのトナー飛散を防止できる。また、光源へのトナー付着を防止することができるので、光量が安定し光電子を均一に発生させることができ、トナーの安定帯電が可能となる。そして、石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂は安価であり、加工も容易であるので装置への応用も容易となる。
【0089】
(5)特定波長の光として紫外線を用いるので、安定した光電子を放出させることができるため、トナーの比電荷量の向上が可能となる。
【0090】
(6)遮蔽部材の厚みを10μm〜300μmに設定したので、紫外線の透過を阻害することなく安定した光電子の放出が可能となる。また、上記の厚みであれば材料も安価であり、加工も容易である。
【0091】
(7)前記(1)ないし(6)項のいずれかに記載の作用効果を奏する現像装置を備えた電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図2】同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説明図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】同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説明図である。
【図5】同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6】同トナー規制ブレードと現像ローラとの間に印加される電気的バイアスの電界強度と、画像形成可能なプロセス速度との関係を示すグラフである。
【図7】同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8】本発明の実施の形態3に係る現像装置におけるトナー規制ブレードの説明図である。
【図9】本発明の実施の形態4に係る現像装置におけるトナー規制ブレードの説明図である。
【図10】従来のトナー規制ブレードの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
2−感光体
10,100−現像装置
15−電子放出部
16−照射手段
23−遮蔽部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device and an electrophotographic apparatus used in electrophotographic apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles.
[0002]
[Prior art]
In general, in an electrophotographic apparatus (image forming apparatus) such as a copying machine, a printer, and a facsimile, toner is supplied by a developing device to a photosensitive member that carries and conveys an electrostatic latent image, and the electrostatic on the surface of the photosensitive member. The latent image is developed (visualized) with toner (developer). In the developing device, the toner is sequentially supplied to the surface of the developing roller by a supply roller that rotates in the developing tank, and the toner is supplied to the surface of the photoreceptor by the rotation of the developing roller.
[0003]
The thickness of the toner layer supplied onto 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 toner is sandwiched between the blade and the developing roller and receives friction and is charged (friction charging method).
[0004]
The charged toner is carried and conveyed by a developing roller to a portion facing the photosensitive member located further downstream in the rotation direction, and electrostatically supplied to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member. The electrostatic latent image is developed as a toner image. The visualized toner image is transferred onto the recording paper by the transfer means, and then heated and pressurized by the fixing means, and fixed on the recording paper.
[0005]
As described above, in the electrostatic charge image developing method in which the electrostatic latent image is developed with the charged toner, it is important that the charge amount is kept constant. However, the toner charge amount depends on the surrounding environmental conditions. It is easy to change with time and also changes with time. Therefore, in order to cope with such problems, for example, a method of charging the toner by irradiating the toner directly with light inside the developing device by including a photochromic compound that reacts with light of a special wavelength in the toner. Etc. are disclosed (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-281473 (paragraph “0006”, FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-295327 (paragraph “0013”, FIG. 2)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-6132 (paragraphs “0014” to “0016”, FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of the above conventional example, as described above, the blade as the layer thickness regulating means is used to regulate the toner layer thickness and at the same time to frictionally charge the toner. That is, in the conventional triboelectric charging method using a blade, the toner is charged by friction with the blade. Therefore, in order to obtain a desired charge amount in the toner, the blade is applied with a relatively large pressure (on the developing roller). F). Therefore, there is a possibility that a large stress acts on the toner by the blade and the toner is destroyed. There is also a problem that toner is fused to the blade.
[0008]
The following points have been confirmed for the energy balance in the frictional charging method. That is, the driving energy (Ek) of the developing roller is converted into toner layer thickness regulation energy (Es) and toner charging energy (Et) by the action of the blade, but a part is consumed as heat loss energy (El). The
[0009]
Depending on the heat loss energy (E1) generated at this time, the toner is softened to promote the destruction of the toner, or the softened toner is fused to the blade surface to deteriorate the frictional charging characteristics of the toner. Problems arise.
[0010]
Further, the technique described in the above publication is for charging the toner by irradiating the toner containing a special photochromic compound with light, and a method for pouring the discharged electrons onto the toner. There is no suggestion.
[0011]
In particular, in recent years, as an energy-saving technique, a toner that reduces the softening point of the toner to reduce the fixing energy or increases the number of pigment parts of the toner to increase the coloring power (decreases the toner's resistance to destruction). Improvement is progressing. However, the conventional frictional charging method is not suitable for such a toner because the pressure and thermal load on the toner are large as described above.
[0012]
The present invention has been made in view of such a situation, and can prevent the destruction of the toner and the fusion to the blade, and can improve the development reliability, in particular, the softening point in order to reduce the fixing energy. It is an object of the present invention to provide a developing device and an electrophotographic apparatus that can be adapted to reduced toner and toner having an increased number of pigments in order to increase coloring power.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows.
[0014]
  (1) A developing device that visualizes an electrostatic latent image on a photoreceptor with toner,
  A developing roller for supplying toner to the photoreceptor;
  A toner regulating blade for regulating the layer thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller;
  An electron emission portion that is formed on a part of the toner regulating blade and charges the toner whose layer thickness is regulated by the toner regulating blade by electrons generated by a photoelectric effect;
  An opening that is provided in the electron emission portion and allows electrons generated by the photoelectric effect to pass through;
  Irradiating means for irradiating light to the electron emitting portion, disposed on the opposite side of the developing roller across a toner regulating blade,
  A shielding member made of a light-transmitting film is provided on the regulating blade so as to cover the electron emission portion from the irradiation unit side, and prevents the toner from moving to the irradiation unit side. And
[0015]
By irradiating the photoelectron emitting member with light of a specific wavelength, photoelectrons are emitted from the photocathode and the toner is negatively charged. However, when the inside of the device is contaminated by external vibration such as installation of the device or toner that floats during operation of the device, or when the toner adheres to the light source that irradiates light on the photocathode, the appropriate amount of photoelectrons cannot be obtained due to the decrease in the light amount The toner charge amount is insufficient. As a result, the fixed specific charge amount of the toner cannot be reached, and the print image is deteriorated.
[0016]
In this configuration, since the shielding member is provided, toner scattering can be prevented and toner adhesion to the light source can be prevented, so that the light quantity can be stabilized and photoelectrons can be generated uniformly. It becomes possible.
[0017]
Further, the photoelectrons for charging the toner are the ones generated at the opening of the photocathode and transferred to the developing roller side. Therefore, the electrons emitted from the opening are not scattered by the shielding member to the light source side, and all the photoelectrons generated at the opening reflected by the shielding member can be transferred to the developing roller side. It is possible to charge well.
[0018]
In this configuration, since the toner is charged by photoelectrons, the blade only needs to be able to regulate the layer thickness of the toner and does not have to apply a large pressure, so the stress (pressure and thermal load) on the toner is greatly increased. Reduced to Therefore, toner breakage and fusion to the blade can be effectively prevented, development characteristics are stabilized, and reliability is improved.
[0019]
  (2)The electron emission portion is provided in the regulation blade such that the opening area on the irradiation means side is larger than the opening area on the surface facing the developing roller, and a mortar-like shape having a photocathode on the inner surface. With an opening,
  The shielding member is on the irradiation means side in the electron emission portion., Provided to cover the openingIt is characterized by that.
[0020]
In this configuration, since the shielding member is provided on the irradiation unit side in the electron emission portion, the passage of the toner to the irradiation unit side is prevented, so that the toner is reliably prevented from adhering to the irradiation unit. And photoelectrons can be efficiently transferred to the developing roller side.
[0021]
(3) The shielding member is a light-transmitting film that transmits light of a specific wavelength.
[0022]
In this configuration, since the shielding member can pass light of a specific wavelength without being attenuated, it is possible to prevent scattering of toner inside the apparatus and to prevent toner adhesion to the light source. Therefore, the amount of light is stabilized, photoelectrons can be generated uniformly, and the toner can be stably charged.
[0023]
(4) The light transmissive film is made of quartz glass or fluorine resin.
[0024]
In this configuration, the use of quartz glass or fluorine-based resin for the light-transmitting film allows light of a specific wavelength to pass through without being attenuated, thereby preventing toner scattering inside the apparatus. In addition, since it is possible to prevent the toner from adhering to the light source, the amount of light can be stabilized, photoelectrons can be generated uniformly, and the toner can be stably charged.
[0025]
In addition, quartz glass or fluorine-based resin is inexpensive and easy to process, so that it can be easily applied to an apparatus.
[0026]
(5) The specific wavelength light is ultraviolet light.
[0027]
In this configuration, by using ultraviolet rays, stable photoelectrons can be emitted, and the specific charge amount of the toner can be improved.
[0028]
(6) The thickness of the shielding member is set to 10 μm to 300 μm.
[0029]
In this configuration, as long as the shielding member is within the above thickness range, stable photoelectron emission can be performed without impeding the transmission of ultraviolet rays. Moreover, if it is said thickness, a material will also be cheap and a process will be easy. The thickness of the shielding member is more preferably 10 μm to 200 μm.
[0030]
(7) An electrophotographic apparatus is characterized by including the developing device according to any one of (1) to (6).
[0031]
With this configuration, it is possible to provide an electrophotographic apparatus provided with a developing device that exhibits the operational effects described in any one of (1) to (6).
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
Embodiment 1
This embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows a schematic configuration of a developing device 10. The developing device 10 is disposed so as to face the photosensitive drum 2, and develops an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 2. Development is performed using, for example, a one-component non-magnetic toner (developer) as an agent. The developing device 10 includes a container-like developing tank 11 that contains toner, a supply roller (developer supply means) 12, a development roller (developer carrier) 13, and a toner regulation blade (layer thickness regulation blade) 14. Yes.
[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 removes toner in the developing tank 11 from the outer peripheral surface of the developing roller 13. To supply. The developing roller 13 is rotatably disposed in the developing device 10 at a position facing the photosensitive drum (latent image holding member) 2, and directs the toner supplied by the supply roller 12 toward the photosensitive drum 2. And carry it.
[0035]
The toner regulating blade 14 is disposed so as to contact the developing roller 13 on the downstream side of the supply roller 12 and the upstream side of the photosensitive drum 2 with respect to the rotation direction of the developing roller 13. The layer thickness of the toner layer to be formed is regulated. Further, the developing device 10 emits electrons provided in a part of the toner regulating blade 14 as toner charging means (developer charging means) for charging the toner supplied to the photosensitive drum 2 to a predetermined charge amount. And an ultraviolet irradiator (light irradiating means) 16 for irradiating the electron emitting portion 15 with ultraviolet rays. Details of the toner charging means will be described later.
[0036]
Here, the process part in the electrophotographic apparatus provided with the developing device 10 will be briefly described. As shown in FIG. 1, the process unit mainly includes a photosensitive drum 2, a charging roller 3, an exposure unit (not shown), a developing device 10, a transfer discharge roller 4, a cleaning unit (not shown), a static elimination unit. Means (not shown) and the fixing roller 5. In FIG. 1, P indicates a recording paper, and L indicates a light beam which is irradiated from the exposure means and writes an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 2.
[0037]
The photosensitive drum 2 is rotationally driven in a predetermined direction (arrow A direction). First, the outer peripheral surface thereof is uniformly charged by the charging roller 3. The surface of the charged photosensitive drum 2 is irradiated with a light beam L controlled according to image data from the exposure unit, and an electrostatic latent image is formed.
[0038]
The electrostatic latent image is moved to a position facing the developing device 10 by the rotation of the photosensitive drum 2, and is supplied with toner from the developing device 10 to be visualized (developed) (toner on the photosensitive drum 2). An image is formed). At this time, the developing roller 13 of the developing device 10 rotates in a predetermined direction (in the direction of arrow B shown in FIG. 1) in order to carry and carry the toner supplied to the photosensitive drum 2.
[0039]
In this embodiment, the photosensitive drum 2 is composed of an organic optical semiconductor, and is charged to −700 V (charge amount by the charging roller 3) and rotated in the A direction at a peripheral speed of 50 mm / s. Yes. The developing roller 13 is made of a cylindrical conductive rubber elastic material, and is applied with a developing bias of −400 V and is rotated in the B direction at a peripheral speed equal to that of the photosensitive drum 2. The supply roller 12 is made of a cylindrical foaming rubber elastic material, and rotates in the B direction at a peripheral speed equal to that of the photosensitive drum 2.
[0040]
The transfer discharge roller 4 transfers the toner image formed on the photosensitive drum 2 by development onto the paper P. On the downstream side of the transfer discharge roller 4 in the rotation direction of the photosensitive drum 2, a cleaning unit and a discharging unit are further arranged. The cleaning unit removes residual toner on the surface of the photosensitive drum 2 after the transfer, and the discharging unit. The means neutralizes the surface of the photosensitive drum 2.
[0041]
The sheet P after the toner image is transferred is conveyed to the fixing roller 5, and is heated and pressurized when the sheet P passes between the pair of upper and lower fixing rollers 5, so that the toner image is fixed on the sheet P. Is done.
[0042]
Next, the developing process in the developing device 10 will be described in detail. In the developing device 10, as described above, toner 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 toner. As a result, the toner conveyed by the developing roller 13 is guided between the developing roller 13 and the contact area Ws of the toner regulating blade 14, and the layer thickness of the toner on the developing roller 13 is regulated. The contact area Ws is provided at the tip of the toner regulating blade 14.
[0043]
The toner whose layer thickness is regulated on the developing roller 13 by the toner regulating blade 14 is charged by the electron emission unit 15 and the ultraviolet irradiator 16 constituting the toner charging means, and is charged to a charge amount necessary for development. . That is, by irradiating the electron emitting portion 15 formed on the toner regulating blade 14 with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiator 16, photoelectrons are induced from the electron emitting portion 15 by the photoelectric effect. The photoelectrons are emitted toward the toner on the developing roller 13, and the toner is charged to a desired charge amount.
[0044]
Note that the light emitted from the ultraviolet irradiator 16 is preferably synchronized with the rotation of the developing roller 13 to suppress unnecessary light emission that leads to an increase in power consumption. Although not shown, it is preferable that a seal be applied between the electron emission unit 15 and the ultraviolet irradiator 16 so that toner does not enter and obstruct light irradiation.
[0045]
In the toner charging means configured as described above, the electron emitting portion 15 is formed at a position different from the contact area Ws on the toner regulating blade 14 and is not in contact with the toner on the developing roller 13. Charging can be performed with no load applied to the toner.
[0046]
For this reason, in the developing device 10, it is sufficient that the toner regulating blade 14 is in pressure contact with the developing roller 13 with at least a force necessary for regulating the toner layer thickness. The pressure and thermal load can be greatly reduced as compared with the prior art.
[0047]
Further, since the formation region of the electron emission portion 15 is completely non-contact with the developing roller 13, the surface roughness does not affect the toner layer formation, and the surface roughness of the electron emission portion 15 is designed. There are no restrictions on the above.
[0048]
The toner charged to a predetermined charge amount by the toner charging means is further sent to a portion facing the photosensitive drum 2 by the rotation of the developing roller 13, and an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 2. The electrostatic latent image is developed (visualized) as a toner image.
[0049]
Next, a specific configuration of the toner regulating blade 14 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
The toner regulating blade 14 uses, for example, a metal material made of SUS (that is, a conductive base material) as a base material, and in the region where the electron emission portion 15 is formed, FIGS. As shown in FIG. 5, a plurality of openings 151 are provided by etching or the like. Further, in the region where the electron emission portion 15 is formed, a thin film of aluminum is stacked as the photocathode 152 by, for example, vapor deposition.
[0050]
In the description of FIG. 2A, the opening 151 has a configuration in which a large number of circular small-diameter holes are formed. However, in the present invention, the shape of the opening 151 is not particularly limited. It may be a square or triangular shape, or may be a slit-shaped opening.
[0051]
The material for forming the photocathode 152 is not limited to aluminum as described above, but any other metal such as Ta, Mg, etc., as long as the photoelectric effect occurs when irradiated with light. It may be an alloy such as -Ag, a semiconductor, or a conductive polymer. Further, the photocathode 152 does not necessarily have to be formed on both sides of the toner regulating blade 14 as shown in FIG. 2 (b), as long as it is formed on at least the side facing the ultraviolet irradiator 16. Good.
[0052]
Furthermore, the light emitted to the electron emission portion 15 is not limited to the ultraviolet rays as described above, but has a wavelength that can generate a photoelectric effect on the material forming the photocathode 152. If it exists, visible light, X-rays, etc. may be sufficient.
[0053]
In the toner regulating blade 14 configured as described above, when the photocathode 152 of the electron emission portion 15 is irradiated with ultraviolet rays, photoelectrons due to the photoelectric effect are induced on the photocathode 152. The photoelectrons are mainly generated on the ultraviolet irradiation surface side, that is, on the surface facing the ultraviolet irradiator 16, but a part of the generated photoelectrons passes through the opening 151 of the electron emission portion 15. Thus, it is emitted toward the toner from the side facing the developing roller 13 and contributes to the charging of the toner.
[0054]
Further, it can be easily understood that, in the electron emission portion 15, if the electron emission portion 15 is in an electrically floating state, the photocathode 152 of the electron emission portion 15 cannot continue to emit photoelectrons. For this reason, the electron emission unit 15 needs to be configured to be able to supply the electrons emitted from the photocathode 152 from the outside. Here, since the electron emitting portion 15 has a configuration in which an aluminum thin film is deposited as the photocathode 152 on the base material of the toner regulating blade 14 made of SUS, the base material of the toner regulating blade 14 is grounded, The configuration can be easily realized.
[0055]
As described above, the developing device 10 according to the first embodiment can significantly reduce the pressure contact force of the toner regulating blade 14 as compared with the developing device using the conventional frictional charging method. As a result, the pressure applied to the toner by the toner regulating blade 14 and the thermal load are greatly reduced, and problems such as toner destruction and toner fusion to the toner regulating blade 14 can be avoided.
[0056]
<< Embodiment 2 >>
This embodiment will be described with reference to FIGS. In the developing device 10 according to the first embodiment, photoelectrons induced from the photocathode 152 by the photoelectric effect are emitted toward the toner from the surface facing the developing roller 13 through the opening 151 of the electron emission unit 15. Is done. However, in the above configuration, photoelectrons generated on the light irradiation surface side of the toner regulating blade 14 do not necessarily pass through the opening 151, and photoelectrons that do not pass through the opening 151 do not contribute to charging of the toner. For this reason, the toner charging means of the developing device 10 does not have a very high toner charging efficiency.
[0057]
In the second embodiment, the toner charging efficiency can be improved in the developing device. As shown in FIG. 3, the developing device 100 replaces the toner regulating blade 14 with a toner regulating blade 140 in the configuration of the developing device 10 and applies an electrical bias between the toner regulating blade 140 and the developing roller 13. It is configured to do.
[0058]
Therefore, the toner regulating blade 140 is connected to the bias applying unit 19. The bias applying unit 19 can be configured to be connected to the base material of the toner regulating blade 140. Further, the bias applying means 20 on the developing roller 13 side can be used as it is as a bias applying means for applying a developing bias between the photosensitive drum 2 and the developing roller 13. Other configurations of the developing device 100 are the same as those of the developing device 10.
[0059]
A specific configuration of the toner regulating blade 140 will be described with reference to FIGS. The toner regulating blade 140 has substantially the same configuration as the toner regulating blade 14, but as shown in FIG. 4B, an insulating layer 17 and a metal layer 18 are provided in the contact area Ws with the developing roller 13. Is different. The configuration of the electron emitter 15 formed on the toner regulating blade 140 is the same as that of the toner regulating blade 14.
[0060]
In the developing device 100, since an electrical bias is applied between the toner regulating blade 140 and the developing roller 13, the conductive base material of the toner regulating blade 14 and the developing roller 13 are in direct contact with each other as in the developing device 10. If this is the case, the toner regulating blade 14 and the developing roller 13 become conductive, and the electrical bias as described above cannot be applied.
[0061]
That is, the insulating layer 17 is provided to insulate between the developing roller 13 and the base material of the toner regulating blade 140. For example, the insulating layer 17 is formed as a fluororesin layer having a thickness of 80 μm on the base material. The
[0062]
The metal layer 18 provides appropriate hardness and surface roughness on the contact surface with the developing roller 13 so that a uniform toner layer is formed on the surface of the developing roller 13. As the metal layer 18, for example, a SUS metal layer having a thickness of 20 μm is laminated.
[0063]
The structure for insulating between the developing roller and the toner regulating blade is not limited to the structure in which the insulating layer is provided on the toner regulating blade side as described above, but the outer periphery of the developing roller made of a conductive substrate. For example, the layer may be provided with an insulating layer such as rubber.
[0064]
In the developing device 100 having the above configuration, by applying an electrical bias between the toner regulating blade 140 and the developing roller 13, the charging effect can be improved by the following two actions.
[0065]
(1) As a first action, an electric field is generated between the toner regulating blade 140 and the developing roller 13 by applying the electrical bias. At this time, electric lines of force (shown by broken lines in the figure) as shown in FIG. 5 are generated in the vicinity of the opening 151 in the electron emission part 15 of the toner regulating blade 140.
[0066]
For this reason, photoelectrons generated in the vicinity of the opening 151 on the photocathode 152 of the electron emission portion 15 move along the lines of electric force, pass through the opening 151, and are attracted to the developing roller 13 side. That is, the generated photoelectrons can be efficiently used for charging the toner.
[0067]
(2) As a second action, photoelectrons drawn toward 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 ionize. At this time, since electrons emitted from the gas molecules also have the same effect, a so-called avalanche phenomenon occurs in which the electrons in the gas increase rapidly. Since the electrons generated by the avalanche also contribute to the charging of the toner, the charging efficiency is greatly improved.
[0068]
Here, the electric bias between the developing roller 13 and the toner regulating blade 140 has an electric field strength of 0.5 to 2.5 × 10.6It is applied in the range of (V / m). At this time, a desired charge amount (−2.0 × 10-2FIG. 6 shows the relationship between the electric field strength and the process speed when (μC / kg) is obtained.
[0069]
As is apparent from FIG. 6, the process speed at which a desired charge amount can be obtained is improved by increasing the electric field strength of the electric bias. When an electric bias in the above range is applied, the process speed is 50 to 200 mm. The toner can be charged up to / s.
[0070]
FIG. 7 shows the relationship between the pressure applied by the toner regulating blade 140 and the charging characteristics of the toner in the configuration of the developing device 100 according to the second embodiment. At this time, the pattern conditions of the opening 151 in the electron emission portion 15 are an opening ratio of 40% and a hole shape of the opening 151 of φ200 μm. The ultraviolet irradiator 16 irradiates ultraviolet light having a wavelength of 254 nm. The aperture ratio indicates the ratio of the area of the opening 151 to the area of the formation region of the electron emission portion 15. Further, there is a 5 × 10 between the developing roller 13 and the toner regulating blade 140.-6An electrical bias of V / m is applied.
[0071]
From FIG. 7, it can be seen that in the conventional frictional charging method, a pressure of about 196 kPa is required to obtain a desired charge amount of the toner. On the other hand, in the charging system of the present invention, a desired charge amount can be obtained with a pressure of 1/4 that is necessary for the conventional friction charging system, that is, a pressure of about 49 kPa.
[0072]
<< Embodiment 3 >>
This embodiment will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, in the electron emission portion 15 of the toner regulating blade 14 or the toner regulating blade 140, the shape of the opening 151 in the blade cross section (see FIG. 2B) is a rectangular shape. That is, in the opening 151 of the electron emission portion 15 in the first and second embodiments, the opening area on the light irradiation surface side and the opening area on the surface facing the developing roller 13 are equal.
[0073]
On the other hand, in the toner regulating blade according to the third embodiment, the shape of the opening in the electron emission portion is set so 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 area of the light receiving region in the electron emission portion 15 is enlarged to increase the amount of photoelectrons generated.
[0074]
An example of the toner regulating blade in the third embodiment is shown in FIGS. The toner regulating blade 21 uses, for example, a SUS metal material (that is, a conductive substrate) as a substrate, and an electron emission portion 22 is formed in a part thereof. The electron emission portion 22 is provided with a plurality of openings 221, and a thin film of aluminum is stacked as the photocathode 222 by, for example, vapor deposition.
[0075]
Here, the opening 221 has a mortar shape such that the opening diameter φ1 on the light irradiation surface side and the opening diameter φ2 on the surface facing the developing roller 13 satisfy φ1> φ2. The opening 221 having the above shape can be easily formed in the toner regulating blade 21 by, for example, single-side etching (a straight hole as shown in FIG. 2 is obtained when double-side etching is performed. ). The photocathode 222 may be formed at least on the light irradiation surface side and the inner surface of the opening 221 in the electron emission portion 22.
[0076]
In the case where the electron emitting portion 22 has such a shape, light irradiated to the electron emitting portion 22 is received by the photocathode 222 and the inner surface of the opening 221. For this reason, the area of the light receiving region in the electron emission portion 22 can be increased, and the amount of photoelectrons generated can be increased to stabilize toner charging.
[0077]
However, the shape of the opening 221 is not particularly limited as long as the relationship of (opening area on the light irradiation surface side)> (opening area on the surface facing the developing roller 13) is satisfied. Is no different from the case of the electron emitter 15 in the first and second embodiments.
[0078]
The toner regulating blade 21 may be configured not to apply an electrical bias between the toner regulating blade 21 and the developing roller 13 as in the developing device 10 according to the first embodiment. However, as in the developing device 100 according to the second embodiment, an insulating layer is provided in the contact area Ws with the developing roller 13 and an electric bias is applied between the toner regulating blade 21 and the developing roller 13. More preferably.
[0079]
<< Embodiment 4 >>
In the first embodiment, in order to stabilize the light emission amount of the ultraviolet irradiator 16, the space between the electron emission unit 15 and the ultraviolet irradiator 16 is sealed so that toner does not enter and obstruct light irradiation. Is described as being preferable. In this regard, a measure for stabilizing the toner charge amount will be described below.
[0080]
Conventionally, for example, as shown in FIG. 10, the electron emission portion 15 is not provided with a light transmission film, and a photoelectric effect is generated by the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet irradiator 16, and the electron emission portions 15 Photoelectrons are emitted and transferred to the developing roller side, but some of the emitted photoelectrons are emitted toward the ultraviolet irradiator 16 (see the upward arrow).
[0081]
Therefore, in this embodiment, for example, as shown in FIG. 9, a light transmissive film 23 serving as a shielding member is attached to the surface of the electron emitter 15 on the ultraviolet irradiator 16 side. That is, as shown in the figure, the toner is sealed inside the developing device 10 on the developing roller 13 side by attaching the light transmissive film 23 so as to cover the opening 151 formed in the electron emitting portion 15. Thus, the scattering of the toner to the ultraviolet irradiator 16 side can be completely prevented. Thereby, contamination of the ultraviolet irradiator 16 can be prevented, and the above-mentioned conventional difficulties can be solved.
[0082]
The light transmission film 23 may be made of, for example, quartz glass, fluororesin, or the like, which has a characteristic of allowing ultraviolet rays of a specific wavelength to pass through without being attenuated and prevents the passage of toner and foreign matters. Can do. More specifically, for example, “Aflon LM series” and “Cytop” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. are suitable.
[0083]
In such a configuration, as described above, since the toner is charged in a non-contact manner by photoelectrons, the blade 15 only needs to be able to regulate the layer thickness of the toner and does not need to apply a large pressing force. Stress (pressing force and thermal load) is greatly reduced. Therefore, it is possible to effectively prevent the destruction of the toner and the fusion to the blade, and the light transmission film 23 stabilizes the irradiation light quantity, so that the development characteristics are further stabilized and the good image formation is possible. It becomes.
[0084]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
[0085]
(1) Since the shielding member for preventing the movement of the toner from the electron emitting portion to the irradiation means side is provided, it is possible to prevent the toner from scattering and to prevent the toner from adhering to the light source. As a result, the amount of light is stabilized and photoelectrons can be generated uniformly. In addition, since all the photoelectrons that are reflected by the shielding member and generated in the opening portion move to the developing roller side, efficient charging is possible. Since the toner is charged by photoelectrons, the blade only needs to be able to regulate the layer thickness of the toner as in the prior art, and it is not necessary to apply a large pressure, so the stress on the toner is greatly reduced. Therefore, toner breakage and fusion to the blade can be effectively prevented, development characteristics are stabilized, and reliability is improved.
[0086]
(2) Since the shielding member is provided on the irradiation unit side in the electron emission portion, the passage of the toner to the irradiation unit side is blocked, so that the toner can be reliably prevented from adhering to the irradiation unit. In addition, photoelectrons can be efficiently transferred to the developing roller side.
[0087]
(3) Since the shielding member is a light-transmitting film that transmits light of a specific wavelength, light of a specific wavelength can be passed without being attenuated, and toner scattering inside the apparatus can be prevented. Further, since the toner can be prevented from adhering to the light source, the amount of light can be stabilized, photoelectrons can be generated uniformly, and the toner can be stably charged.
[0088]
(4) Since quartz glass or fluororesin is used for the light transmissive film, light of a specific wavelength can be transmitted without being attenuated, and toner scattering inside the apparatus can be prevented. Further, since toner can be prevented from adhering to the light source, the amount of light can be stabilized, photoelectrons can be generated uniformly, and toner can be stably charged. Quartz glass or fluorine-based resin is inexpensive and easy to process, so that it can be easily applied to an apparatus.
[0089]
(5) Since ultraviolet rays are used as the light of a specific wavelength, stable photoelectrons can be emitted, so that the specific charge amount of the toner can be improved.
[0090]
(6) Since the thickness of the shielding member is set to 10 μm to 300 μm, stable photoelectron emission can be performed without inhibiting the transmission of ultraviolet rays. Moreover, if it is said thickness, a material will also be cheap and a process will be easy.
[0091]
(7) It is possible to provide an electrophotographic apparatus provided with a developing device that exhibits the effects described in any one of (1) to (6).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a developing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a toner regulating blade used in the developing device.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a developing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a toner regulating blade used in the developing device.
FIG. 5 is a diagram illustrating electric lines of force generated in the vicinity of the opening of the toner regulating blade when an electrical bias is applied between the toner regulating blade and the developing roller.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an electric field intensity of an electric bias applied between the toner regulating blade and the developing roller and a process speed capable of forming an image.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the toner charge amount and the pressure applied by the toner regulating blade in the developing device.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a toner regulating blade in the developing device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a toner regulating blade in the developing device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a conventional toner regulating blade.
[Explanation of symbols]
2-Photoconductor
10,100-Developing device
15-electron emission part
16-Irradiation means
23-Shielding member

Claims (7)

感光体上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置であって、
前記感光体にトナーを供給する現像ローラと、
前記現像ローラの表面に形成されるトナー層の層厚を規制するトナー規制ブレードと、
前記トナー規制ブレードの一部に形成され、かつ、光電効果によって発生させた電子によって前記トナー規制ブレードによって層厚が規制されたトナーを帯電させる電子放出部と、
前記電子放出部に設けられ、光電効果によって発生させた電子を通過させる開口部と、
トナー規制ブレードを挟んで前記現像ローラの反対側に配置された、前記電子放出部に対して光を照射する照射手段と、を備え、
前記電子放出部を前記照射手段側から覆うように前記規制ブレードに設けられた、前記照射手段側へのトナーの移動を阻止するための、光透過性膜からなる遮蔽部材を備えたことを特徴とする現像装置。
A developing device that visualizes an electrostatic latent image on a photoreceptor with toner,
A developing roller for supplying toner to the photoreceptor;
A toner regulating blade for regulating the layer thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller;
An electron emission portion that is formed on a part of the toner regulating blade and charges toner whose layer thickness is regulated by the toner regulating blade by electrons generated by a photoelectric effect;
An opening that is provided in the electron emission portion and allows electrons generated by the photoelectric effect to pass through;
An irradiating means for irradiating light to the electron emitting portion, disposed on the opposite side of the developing roller with a toner regulating blade interposed therebetween,
A shielding member made of a light-transmitting film is provided on the regulating blade so as to cover the electron emitting portion from the irradiation unit side, and prevents the toner from moving to the irradiation unit side. A developing device.
前記電子放出部は、前記照射手段側の開口面積が前記現像ローラとの対向面側の開口面積よりも大きくなるよう前記規制ブレードに設けられ、かつ、内面に光電面が設けられたすり鉢状の開口部を備えており、
前記遮蔽部材は、前記電子放出部における前記照射手段側に、前記開口部を覆うように設けられることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
The electron emission portion is provided in the regulation blade such that the opening area on the irradiation means side is larger than the opening area on the surface facing the developing roller, and a mortar-like shape having a photoelectric surface on the inner surface. With an opening,
The developing device according to claim 1, wherein the shielding member is provided on the irradiation unit side of the electron emission portion so as to cover the opening.
前記遮蔽部材は、特定波長の光を透過させる光透過性膜であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。  The developing device according to claim 1, wherein the shielding member is a light transmissive film that transmits light of a specific wavelength. 前記光透過性膜は、石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。  The developing device according to claim 3, wherein the light transmissive film is made of quartz glass or fluorine resin. 前記特定波長の光は紫外線であることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。  The developing device according to claim 3, wherein the light having the specific wavelength is ultraviolet light. 前記遮蔽部材の厚みは10μm〜300μmに設定されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。  The developing device according to claim 1, wherein a thickness of the shielding member is set to 10 μm to 300 μm. 請求項1ないし6のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。  An electrophotographic apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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