(57)【要約】【課題】トナーなどの現像剤の破壊やブレードへの融着を防止するとともに、現像剤の付着を安定的にクリーニングすることで現像の信頼性を高める。【解決手段】光電効果により電子を発生する電子放出部１５を現像剤規制ブレード１４等に設け、その電子放出部１５に光を照射することにより発生する光電子が現像剤帯電に寄与する構成とすることで、ブレードによる摩擦帯電のみで現像剤の帯電を行う場合よりも、現像剤への加圧力及び熱的負荷を軽減する。また、印刷中において電子放出部１５に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作を、ジョブ間もしくはページ間で行うことにより、画像形成に悪影響を与えることなく電子放出量の安定化をはかる。【選択図】図１
2004325667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、印刷中に前記電子放出部に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作をジョブ間で行うように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、印刷中に前記電子放出部に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作をページ間で行うように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記クリーニング動作を所定時間ごとに行うことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記クリーニングサイクルと印刷とが重なる場合には、クリーニング動作を前倒しで行うことを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像ローラへのバイアス印加により前記電子放出部のクリーニングを行うことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項６】
前記クリーニング動作中に前記照射手段を作動することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項７】
前記クリーニング動作中に前記現像ローラを回転することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項８】
前記クリーニング動作中に前記現像ローラを停止することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの電子写真装置（画像形成装置）に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ及びファクシミリなどの電子写真装置においては、静電潜像を担持搬送する感光体に対して現像手段にトナーが供給され、感光体表面上の静電潜像がトナーによって現像（可視化）される。このような現像装置では、トナーは現像ローラ表面に供給ローラにより周方向から順次供給され、現像ローラの回転により感光体へ向けて担持搬送される。
【０００３】
また、現像ローラ上に形成されるトナー層は、供給ローラよりも現像ローラの回転方向下流側に設けられたブレードによって、現像ローラ上でその層厚が規制される。このとき同時に、トナーは、ブレードとの摩擦により電荷を帯びる（摩擦帯電）。そして、帯電されたトナーは、現像ローラにより、さらに回転方向下流側に位置する感光体との対向部まで担持搬送されて、感光体表面上の静電潜像に対して静電的に供給され、静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。可視化されたトナー像は、転写手段によって記録用紙に転写された後、定着手段によって加熱及び加圧され記録用紙上に定着される。
【０００４】
現像装置に適用される帯電方式としては、上記した摩擦帯電方式のほか、例えば、トナーに特殊な波長の光に反応するホトクロミック化合物などを含有させ、現像装置内部でトナーに直接光を照射することによりトナーを帯電させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照。）。
【０００５】
さらに、ホトクロミック反応を利用した光照射によるトナーに関する提案もなされている（例えば、特許文献４及び特許文献５参照。）。
【０００６】
また、現像剤のクリーニング技術については、従来、静電気にて付着した現像剤を除去する手法として、一般的に、メカクリーニング方法、磁界クリーニング方法、電界クリーニング方法が用いられている。
【０００７】
メカクリーニングにおいては、付着した現像剤を取り除くために、ゴムブレード等の弾性部材を押し付け、付着現像剤をメカ的に取り除く手法が用いられている。
【０００８】
また、磁界クリーニングでは付着した現像剤を吸着クリーニングする手法として磁力を用いている。さらに、電界クリーニングでは付着した現像剤を吸着クリーニングする手法として電界を用いている。これらの磁力・電界を用いる手法においては、付着した現像剤の極性を基に磁力の極性（＋極、−極）が決定されている（例えば、特許文献６及び特許文献７参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２８１４７３号公報
【特許文献２】
特開平７−２９５３２７号公報
【特許文献３】
特開平９−６１３２号公報
【特許文献４】
特開平４−２２０６５７号公報
【特許文献５】
特開平７−２３４５３６号公報
【特許文献６】
特開平０８−３２０６４０号公報
【特許文献７】
特開２０００−２９３６４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、摩擦帯電方式を用いた現像装置によれば、層厚規制部材であるブレードがトナーの層厚を規制すると同時に、トナーを摩擦帯電させる手段として使用されている。すなわち、トナーをブレードとの摩擦により帯電させているため、トナーにおいて所望の帯電量を得るために、ブレードを現像ローラに対して比較的大きな加圧力（Ｆ）をもって圧接させている。このように、ブレードによってトナーに対して大きな加圧力が作用する構成では、この加圧力によってトナーの破壊が生じる恐れがある。
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、現像ローラの駆動エネルギー（Ｅｋ）は、ブレードの作用によってトナー層厚規制エネルギー（Ｅｓ）とトナー帯電エネルギー（Ｅｔ）とに変換されるが、一部は熱ロスエネルギー（Ｅ１）として消費される。このときに発生する熱ロスエネルギー（Ｅ１）によっては、トナーが軟化することでトナーの破壊が促進されるか、あるいは、軟化したトナーがブレード表面に融着してトナーの摩擦帯電特性が劣化するといった問題が生じる。
【００１３】
ここで、近年では、省エネルギー技術として、トナーの軟化点を低減させて定着エネルギーを削減するか、あるいは、トナーの顔料部数を増加させて着色力を高める（トナーの耐破壊性が低下する）といったトナーの改良が進んでいる。しかしながら、従来の摩擦帯電方式では、上述したようにトナーに対する加圧力や熱的負荷が大きいため、このようなトナーを用いた現像には適用できない。
【００１４】
なお、上記した特許文献１〜５に開示されている技術は、特殊なホトクロミック化合物を含有させたトナーに光を照射させることによりトナーを帯電させるものであり、放電された電子をトナーに降り注ぐ手法については何ら示唆されておらず、また、現像剤のクリーニングについても記載されていない。
【００１５】
一方、現像剤のクリーニングについて、前記したメカクリーニング、磁界クリーニング及び電界クリーニングの各手法には何れも長所と欠点がある。
【００１６】
まず、メカクリーニングは、設計面において制御部に負担をかけず、簡単な機構設計で実施可能であるが、ゴムブレード等の弾性部材（クリーニングブレード）と帯電した部材（例えば感光体、光誘起帯電の光電面、ダイレクトトーニング方式の制御電極等々）との接触圧力の設定が困難である。また、感光体・光電面では、圧力設定のための削れ現象が問題となる。例えば、感光体においては、クリーニングブレードによる感光体表面の表面保護層の削れ（膜ベリ現象と呼ぶ）が数μｍ／１００００枚〜１０数μｍ／１００００枚の印字であるため、感光体の設計から膜ベリ現象を考慮した感光体の開発が必要となるだけでなく、初期状態で設定した印字品質の経持変化が問題となる。
【００１７】
一方、磁界クリーニング及び電界（ＤＣ電圧）クリーニングにおいては、一定の帯電量の現像剤であり、かつ現像剤の粒子径が一定であれば、与える磁界・電界を決定することができるが、通常、付着する粒子径にはバラツキがあり、帯電した部材と現像剤の静電気的付着量が異なってしまい、一定の磁界・電界では小粒子径ほどクリーニング性能は低下する。なお、そのような問題を解決する方法として、電界クリーニングにおいてＡＣ電圧を印加する手法も考えられるが、ＡＣ成分には（＋）極性、（−）極性の両成分があり、クリーニング性能はＤＣの場合に比べて低下する結果となる。
【００１８】
本発明はそのような問題点を解決するためになされたもので、トナーなどの現像剤の付着を安定的にクリーニングすることができ、現像の信頼性を向上させることが可能な現像装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、印刷中に前記電子放出部に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作をジョブ間で行うように構成されていることによって特徴づけられる。
【００２０】
この発明の現像装置によれば、光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設け、その電子放出部から発生する電子が現像剤帯電に寄与するようにしているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができ、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などを防止することができる。
【００２１】
さらに、この発明の現像装置では、以上のような光誘起帯電方式において、印刷中に、光電子を放出する電子放出部のクリーニング動作をジョブ間で行うので以下の作用効果も達成できる。
【００２２】
まず、ジョブの印刷中には、飛散したトナーが電子放出部に付着することにより、電子放出部からの電子放出量が低下しトナーの帯電量が低下するので、定期的に電子放出部のクリーニングを行う必要がある。しかしながら、印刷中に電子放出部のクリーニングを行うと、画像形成に悪影響を与えてしまい、良好な画像が得られない場合がある。この発明の現像装置では、そのような点を考慮して、電子放出部のクリーニングをジョブ間で行うことにより、画像形成に悪影響を与えることなく、電子放出量の安定化をはかっている。
【００２３】
本発明の現像装置は、感光体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、前記感光体に現像剤を搬送する現像ローラと、光照射による光電効果により電子を発生する電子放出部及びその電子放出部に光を照射する照射手段を有し、前記電子放出部から発生した電子を現像剤に付与することにより現像剤を帯電させる帯電手段とを備え、印刷中に前記電子放出部に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作をページ間で行うように構成されていることによって特徴づけられる。
【００２４】
この発明の現像装置によれば、光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設け、その電子放出部から発生する電子が現像剤帯電に寄与するようにしているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができ、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などを防止することができる。
【００２５】
さらに、この発明の現像装置では、以上のような光誘起帯電方式において、印刷中に、光電子を放出する電子放出部のクリーニング動作をページ間で行うので以下の作用効果も達成できる。
【００２６】
まず、ジョブの印刷中には、飛散したトナーが電子放出部に付着することにより、電子放出部からの電子放出量が低下しトナーの帯電量が低下するので、定期的に電子放出部のクリーニングを行う必要がある。しかしながら、印刷中に電子放出部のクリーニングを行うと、画像形成に悪影響を与えてしまい、良好な画像が得られない場合がある。この発明の現像装置では、そのような点を考慮して、電子放出部のクリーニングをページ間で行うことにより、画像形成に悪影響を与えることなく、電子放出量を電子放出量の安定化をはかっている。
【００２７】
本発明の現像装置において、クリーニング動作を所定時間ごとに行うことが好ましい。すなわち、画像形成を行わない場合であっても、次の画像形成に備え、トナーを帯電させるなどの処理が行われ、その際に電子放出部にトナーが付着し電子放出量が低下する場合があるが、所定時間（サイクル）ごとに電子放出部のクリーニングを行うことにより、安定した電子放出が可能となるので、トナーを安定的に帯電させることができる。
【００２８】
また、クリーニング動作を所定時間ごとに行う場合、クリーニングサイクルと印刷とが重なる場合には、クリーニング動作を前倒しで行うようにすることが好ましい。すなわち、クリーニングと印刷とを同時に行うと印刷に悪影響を与えることになる。さらに、クリーニングサイクルを超えてしまうと良好な画像を得られなくなるが、クリーニング動作を前倒してクリーニングサイクルを早めることにより良好な画像形成を行うことが可能となる。
【００２９】
本発明の現像装置において、電子放出部のクリーニングを現像ローラへのバイアス印加で行うようにすれば、電子放出部に付着したトナーを現像ローラ側に飛翔させることができるので、新たなクリーニング部材を設ける必要がなくなる。さらに、現像ローラに飛翔させたトナーを、次の画像形成に用いることができるので、クリーニングしたトナーの回収手段やリサイクル手段を不要とすることできる。
【００３０】
本発明の現像装置において、クリーニング動作中に照射手段を作動させて電子放出部に光照射を行うように構成すれば、電子放出部から発生した光電子が、電子放出部に付着したプラス帯電トナーに付着するので、現像ローラからのプラス電位に吸引されやすくなり、電子放出部のクリーニング効率が向上する。
【００３１】
本発明の現像装置において、クリーニング動作中に現像ローラを回転するように構成すれば、トナーに電子が付与され現像ローラ上のトナーが現像可能な状態まで帯電される。さらに、感光体ドラムの現像領域に位置するトナーも帯電されているので、クリーニング中にトナーが感光体に飛翔することを防止することができる。また、クリーニング動作中に現像ローラを停止するように構成すれば、現像ローラの回転によるトナーの飛翔を防止することができる。
【００３２】
【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。
【００３３】
＜実施形態１＞
まず、本発明の現像装置を適用する電子写真装置（画像形成装置）のプロセス部の概略構成を図１を参照しながら説明する。
【００３４】
図１に示す電子写真装置は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、露光手段（図示せず）、本発明の実施形態である現像装置１０（詳細は後述する）、転写用放電ローラ３、クリーニング部材（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。
【００３５】
感光体ドラム１は、所定方向（図１に示す矢印Ｍ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。
【００３６】
感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１の回転によって、現像装置１０と対向する位置まで移動し、現像装置１０によって現像剤であるトナーが供給されて可視化される（感光体ドラム１上にトナー像が形成される）。このとき、現像装置１０の現像ローラ１３は、感光体ドラム１に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図１に示す矢印Ｎ方向）に回転している。
【００３７】
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Ｍ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Ｎ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Ｎ方向に回転している。
【００３８】
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部材及び除電手段（ともに図示せず）が配置されている。クリーニング部材は転写後の感光体ドラム１表面の残留トナーを除去し、また、除電手段は感光体ドラム１表面の除電を行う。なお、残留トナーのクリーニングの詳細は後述する。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、本発明の実施形態である現像装置１０について説明する。
【００４１】
現像装置１０は、図１に示すように、感光体ドラム１と対向するように配置され、その感光体ドラム１の表面に形成される静電潜像を、例えば１成分系の非磁性よりなるトナーを現像剤として用いて現像する。
【００４２】
現像装置１０は、トナーを収容する容器状の現像槽１１、供給ローラ（現像剤供給手段）１２、現像ローラ（現像剤担持体）１３、及びトナー規制ブレード（層厚規制ブレード）１４などを備えている。
【００４３】
供給ローラ１２は、現像装置１０内に配置されており、現像ローラ１３と互いに外周面同士が対面するように回転可能に連設され、現像槽１１内のトナーを現像ローラ１３の外周面に供給する。
【００４４】
現像ローラ１３は、現像装置１０内に感光体ドラム１と対向する箇所にて回転可能に配置されており、供給ローラ１２により供給されたトナーを感光体ドラム１に向けて担持搬送する。
【００４５】
トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３の回転方向に対し、供給ローラ１２の下流側で、かつ感光体ドラム１の上流側にて現像ローラ１３と接触して配置され、現像ローラ１３表面に形成されるトナー層を層厚規制する。
【００４６】
さらに、現像装置１０は、感光体ドラム１に供給されるトナーを所定の電荷量に帯電させるためのトナー帯電手段（現像剤帯電手段）として、トナー規制ブレード１４の一部に形成された電子放出部１５と、電子放出部１５に対して紫外線を照射する紫外線照射器（照射手段）１６とを備えている。なお、トナー帯電手段の詳細については後述する。
【００４７】
次に、現像装置１０の現像過程を説明する。
【００４８】
現像装置１０では、上述したように、供給ローラ１２より現像ローラ１３表面にトナーを順次供給して、現像ローラ１３がトナーを保持した状態で回転運動する。これにより、現像ローラ１３によって搬送されるトナーが、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４との接触領域Ｗｓに送られ、現像ローラ１３上のトナーの層厚が規制される。なお、接触領域Ｗｓは、トナー規制ブレード１４の先端に設けられている。
【００４９】
トナー規制ブレード１４にて現像ローラ１３上に層厚規制されたトナーは、電子放出部１５及び紫外線照射器１６によって電荷が与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー規制ブレード１４に形成された電子放出部１５に対して紫外線照射器１６から紫外線を照射することによって、光電効果によって電子放出部１５から光電子が誘起される。この光電子は現像ローラ１３上のトナーに向けて放出され、トナーが所定の帯電量に帯電する。なお、紫外線照射器１６の発光を、現像ローラ１３の回転と同期させるようにすれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制できて好ましい。また、図示はしないが、電子放出部１５と紫外線照射器１６との間は、トナーが入り込んで光照射の障害とならないようにシールされることが好ましい。
【００５０】
電子放出部１５は、トナー規制ブレード１４上の接触領域Ｗｓとは別の位置に形成されており、電子放出部１５は現像ローラ１３上のトナーとは非接触となっている。このため、トナーに対して無負荷の状態で帯電を行うことができる。従って、この実施形態の現像装置１０においては、トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３に対して、少なくともトナーの層厚規制に必要な程度の力にて圧接されていればよく、トナー規制ブレード１４によるトナーへの加圧力及び熱的負荷を大幅に低減することができる。
【００５１】
また、電子放出部１５の形成領域は、現像ローラ１３とは完全に非接触であるため、その表面粗さがトナーの層形成に影響を及ぼすことがなく、従って、電子放出部１５の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【００５２】
そして、所定の帯電量まで帯電されたトナーは、さらに現像ローラ１３の回転によって感光体ドラム１との対向部まで送られ、感光体ドラム１の表面上の静電潜像に対して静電的に供給され、その静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【００５３】
次に、この実施形態の特徴部分であるトナー規制ブレード１４の具体的な構成を図２を参照しながら説明する。
【００５４】
トナー規制ブレード１４は、例えば、基材としてステンレス（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部１５が形成される領域には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、エッチング加工等により複数の開口部１５１が設けられている。さらに、電子放出部１５が形成される領域には、光電面１５２として金や白金などの薄膜が蒸着法等によって積層されている。
【００５５】
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。
【００５６】
また、電子放出部１５の光電面１５２を形成する材料は、金や白金に限定されるものではなく、光の照射を受けたときに光電効果が生じるものであればよく、例えば、Ｔａなどの金属、Ｍｇ−Ａｇなどの合金、半導体、導電ポリマーなどであってもよい。また、電子放出部１５の光電面１５２は、図２（ｂ）に示すように、トナー規制ブレード１４の両面に形成されている必要はなく、少なくとも紫外線照射器１６との対向面側（光照射面側）に形成されていればよい。
【００５７】
さらに、電子放出部１５に照射する光は、紫外線に限定されるものではなく、光電面１５２を構成する材料に対して光電効果を起こし得る波長を有するものであれば、可視光線やＸ線等であってもよい。
【００５８】
そして、以上の構造のトナー規制ブレード１４において、電子放出部１５の光電面１５２に紫外線が照射されると、光電面１５２にて光電効果による光電子が誘起される。この光電子は、主に、紫外線の照射面側、すなわち、紫外線照射器１６との対向面側において発生するものであるが、発生した光電子の一部は、電子放出部１５の開口部１５１を通って現像ローラ１３との対向面側からトナーに向けて放射され、トナーの帯電に寄与する。
【００５９】
ここで、電子放出部１５が電気的にフロートの状態であれば、電子放出部１５の光電面１５２が光電子を放出しつづけることができないので、光電面１５２から放出した分の電子を外部から供給できる構成とする必要がある。これを実現する手段としては、電子放出部１５が、ステンレスからなるトナー規制ブレード１４の導電性基材上に光電面１５２として金や白金の薄膜を蒸着した構成である点を利用して、トナー規制ブレード１４の導電性基材を接地するという構成を採用すればよい。
【００６０】
以上のように、この実施形態の現像装置１０によれば、光電効果により電子放出部１５から発生した光電子がトナー帯電に寄与するので、トナー規制ブレード１４の圧接力を、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて大幅に低くすることができる。これにより、トナー規制ブレード１４によるトナーへの加圧力及び熱的負荷が大幅に低減され、トナー破壊やトナー規制ブレード１４へのトナー融着といった不具合を回避することができる。
【００６１】
＜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。
【００６２】
前記した＜実施形態１＞の現像装置１０では、光電効果によって光電面１５２から誘起された光電子が、電子放出部１５の開口部１５１を通って現像ローラ１３との対向面側からトナーに向けて放射される。しかしながら、このような構成において、トナー規制ブレード１４の光照射面側で発生する光電子の全てが、開口部１５１を通過するとは限らず、開口部１５１を通過しない光電子はトナーの帯電には寄与しないためトナー帯電効率があまり高くならない場合がある。
【００６３】
この実施形態は、そのような点を解消したものであり、トナー帯電効率をより一層向上させるところに特徴がある。その具体的な構成を以下に説明する。
【００６４】
この実施形態の現像装置１０’は、図３に示すように、前記した図１の現像装置１０の構成において、トナー規制ブレード１４をトナー規制ブレード１４’に替えるとともに、トナー規制ブレード１４’にバイアス印加手段１９を接続してトナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアス（グリッド電圧）を印加するように構成している。その他の構成は、図１に示す現像装置１０と同じである。
【００６５】
なお、この実施形態において、バイアス印加手段１９はトナー規制ブレード１４’の基材に接続している。また、現像ローラ１３側のバイアス印加手段は、感光体ドラム１と現像ローラ１３との間に現像バイアスを印加するためのバイアス印加手段２０をそのまま兼用している。
【００６６】
次に、この実施形態に用いるトナー規制ブレード１４’の具体的な構成を図４を参照しながら説明する。
【００６７】
トナー規制ブレード１４’は、図２に示したトナー規制ブレード１４とほぼ同様の構成であるが、図４（ｂ）に示すように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓに絶縁層１７及び金属層１８が設けられている点が異なる。それ以外の構成つまりトナー規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成などは、図２のトナー規制ブレード１４と同じである。
【００６８】
このようにトナー規制ブレード１４’に絶縁層１７及び金属層１８を設けているのは次の理由による。
【００６９】
まず、この実施形態の現像装置１０’では、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加するので、図１に示す現像装置１０のような構成つまりトナー規制ブレード１４の導電性基材と現像ローラ１３とが直接接触する構成をそのまま採用すると、トナー規制ブレード１４と現像ローラ１３との間が導通するので、電気的バイアスを印加することができなくなる。これを解消するために、この実施形態では、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’の基材との間を絶縁する絶縁層１７を設けている。絶縁層１７としては、例えば上記基材の上にフッ素樹脂を厚さ８０μｍで積層したフッ素樹脂層が挙げられる。
【００７０】
また、金属層１８は、現像ローラ１３の表面において均一なトナー層が形成されるように、現像ローラ１３との接触面において適切な硬度や表面粗さを提供するものである。金属層１８としては、例えば、厚さ２０μｍのステンレスを積層した金属層が挙げられる。
【００７１】
なお、現像ローラとトナー規制ブレードとの間を絶縁する構成としては、トナー規制ブレード側に絶縁層を設ける構成に限定されるものではなく、導電性基材からなる現像ローラの外周層に、例えばゴム等の絶縁層を設ける構成であってもよい。
【００７２】
そして、以上の構成の現像装置１０’では、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加することにより、以下の２つの作用（１）及び（２）によって帯電効果を向上させることができる。
【００７３】
（１）上記電気的バイアス（グリッド電圧）を印加すると、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電界が発生する。このとき、トナー規制ブレード１４’の電子放出部１５における開口部１５１付近においては、図５に示すような電気力線（図中、破線にて示す）が発生する。このため、電子放出部１５の光電面１５２において、開口部１５１付近で発生した光電子は、上記電気力線に沿って移動し、開口部１５１を通過して現像ローラ１３側に引き寄せられる。すなわち、電子放出部１５から発生した光電子をトナーの帯電に効率的に使用することができる。
【００７４】
（２）現像ローラ１３側に引き寄せられた光電子は、上記電界の作用によって加速される。そして加速された電子が、気体分子に衝突すると、その気体分子が電子を放出してイオン化する。このとき、気体分子より放出された電子も同様の作用を生じるため、気体中の電子が急激に増加する、いわゆる電子なだれの現象が発生する。この電子なだれによって生じた電子もトナーの帯電に寄与するため、帯電効率が大幅に向上する。
【００７５】
ここで、この実施形態において、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’と間の電気的バイアスは、電界強度が１．０〜６．０×１０６（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。
【００７６】
この図６から明らかなように、上記電気的バイアスの電界強度を上げることによって所望の帯電量が得られるプロセス速度も向上しており、上記範囲の電気的バイアスを印加する場合、プロセス速度５０〜２００ｍｍ／ｓに相当する程度にまでトナー帯電が可能になることがわかる。
【００７７】
次に、トナー規制ブレード１４’による加圧力とトナーの帯電特性との関係を図７に示す。図７には、電子放出部１５の開口部１５１のパターン条件を、開口率：４０％、開口部１５１の内径：φ２００μｍとし、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’との間に５×１０−６Ｖ／ｍの電気的バイアスを印加した状態で、電子放出部１５に紫外線照射器１６から波長２５４ｎｍの紫外光を照射したときのデータを示している。なお、上記開口率とは、電子放出部１５の形成領域の面積に対する開口部１５１の面積（開口面積）の比率である。
【００７８】
図７から明らかなように、従来の摩擦帯電方式では、トナーの所望の帯電量（−２．０×１０−２μＣ／ｋｇ）を得るには、約１９６ｋＰａの加圧力が必要であるのに対し、本発明の帯電方式では、従来の摩擦帯電方式に必要な加圧力の１／４、すなわち約４９ｋＰａの加圧力で所望の帯電量が得られることがわかる。
【００７９】
＜実施形態３＞
本発明の別の実施を図８に基づいて説明する。
【００８０】
前記した＜実施形態１＞及び＜実施形態２＞では、トナー規制ブレード１４またはトナー規制ブレード１４’の電子放出部１５において、開口部１５１のブレード断面における形状が直方形状（図２（ｂ）参照）となっている。すなわち、開口部１５１の光照射面側の開口面積と、現像ローラ１３との対向面側の開口面積とが等しくなっている。
【００８１】
これに対し、この実施形態では、トナー規制ブレードの電子放出部における開口部の形状を、光照射面側の開口面積が現像ローラ１３との対向面側の開口面積よりも大きくなるような形状とすることで、電子放出部１５における受光領域の面積を大きくして、光電子の発生量の増加をはかっている点に特徴がある。
【００８２】
この実施形態に用いるトナー規制ブレード２１の具体的な構成を図８を参照しながら説明する。
【００８３】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すトナー規制ブレード２１は、例えば、基材としてステンレス（すなわち、導電性基材）を使用しており、その一部に電子放出部２２が形成されている。電子放出部２２の形成領域には、複数の開口部２２１が設けられており、さらに、光電面２２２として金や白金の薄膜が蒸着法等によって積層されている。
【００８４】
ここで、電子放出部２２の開口部２２１は、光照射面側の開口直径φＤと、現像ローラ１３との対向面側の開口直径φｄとがφＤ＞φｄであり、光照射面側からローラ対向面側に向かうに従って開口面積が小さくなるような、すり鉢形状（円すいテーパ形状）に成形されている。このような形状の開口部２２１をトナー規制ブレード２１に形成することは、例えばブレード基材の片面エッチングによって可能である。なお、図２に示すようなストレートの開口部１５１は両面エッチングを行った場合に得られるものである。
【００８５】
また、電子放出部２２の光電面２２２は、電子放出部２２において、少なくともトナー規制ブレード２１の光照射面側と開口部２２１の内面（円すいテーパ面）に形成されていればよい。
【００８６】
そして、電子放出部２２を以上のような形状とすることにより、電子放出部２２に照射された光は、光電面２２２に加えて開口部２２１の内面で受光されるので、電子放出部２２における受光領域の面積を拡大することができる。これにより光電子の発生量が増加する結果、トナー帯電の安定化をはかることができる。
【００８７】
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。
【００８８】
また、この実施形態において、トナー規制ブレード２１は、図１に示す現像装置１０のように、トナー規制ブレード２１と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加しない構成としてもよいが、図３に示す現像装置１０’のように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓに絶縁層を設け、トナー規制ブレード２１と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加する構成とするが好ましい。
【００８９】
＜実施形態４＞
以下、クリーニングに用いる電圧の特性及び電子放出部のクリーニング手法について各項目ごとに詳細に説明する。
【００９０】
［１］印加する電圧の種類
クリーニングを行う場合には、クリーニングを必要とする残留トナーの極性に対し逆極性の電圧を印加することによって、電界で残留トナーを吸引させる。
【００９１】
この方法を用いて、クリーニング部材に単純にＤＣ電圧を印加すると、印加するスタート時には０Ｖと印加電圧との電位ギャップが生じるので、トナーが飛翔されクリーニングを行うことが可能となる。しかし、継続して電圧印加を行ったときには、感光体ドラム１の表面電位（本実施形態では概ね−７００Ｖ）とトナーの飽和帯電量（２０〜３０μＣ／ｇ）の吸着関係で感光体ドラム１に吸着されている残留トナーを引き剥がすクリーニング電位が必要となる。
【００９２】
ところが、感光体ドラム１の帯電極性と逆極性で強い電圧をクリーニング部に印加すると、感光体ドラム１の（＋）極性メモリ（印字では地肌カブリの発生）が発生し、印字品位の低下もしくは感光体ドラム１の感光層の破壊を招くこととなる。そこで、如何にして印加するクリーニング電圧を低くしながら、効率の良いクリーニング性能を得るのかを以下に説明する。
【００９３】
［２］ＡＣの重畳方法
通常、上記のような問題が発生するときは、ＤＣ成分の印加に対しＡＣ電圧を重畳する手法がジャンピング現像方式等で多く採用されており、本発明においても、低電位で効率よくクリーニングするための手法として［ＤＣ＋ＡＣ］の重畳手法を採用する。その［ＤＣ＋ＡＣ］について検討を行ったところ、以下の結果が得られた。
【００９４】
ＤＣにＡＣを重畳したときの電圧の極性を図９に示す。
【００９５】
図９（ａ）は、単純にＡＣ電圧を印加した状態であり、印加時の極性は０Ｖを中心として（＋）極性、（−）極性が同一レベルである。このような電圧印加では、図１０（ａ）に示すように、感光体ドラム１上のトナーは、感光体ドラム１とクリーニング部材５との間を往復飛翔するだけであって、感光体ドラム１のクリーニングを行うことができず、次工程の帯電部に残留トナーが搬送され、帯電不良及び印字不良を招く。
【００９６】
次に、図９（ｂ）は、ＤＣ成分にＡＣ電圧を印加した状態であり、印加時の極性は０Ｖを中心として（＋）極性側にシフトしており、図９（ａ）の場合と比較して（−）極性での印加が少なくなっている。このような電圧印加では、図１０（ｂ）に示すように、感光体ドラム１上のトナーは、感光体ドラム１とクリーニング部材５の間を往復飛翔し、粒子径の大きいトナー（一般的に単位表面積当りの電荷量は小さい）は飛翔しつつクリーニング部材５に吸着されるが、粒子径の小さいトナー（一般的に単位表面積当りの電荷量は大きい）は感光体ドラム１の表面電位に吸着されることとなり、感光体ドラム１のクリーニングにムラが発生する。
【００９７】
次に、図９（ｃ）はＤＣ成分にＡＣ電圧を印加した状態であり、印加時の極性は（＋）極性だけが発生しており、（−）極性の印加をなくした状態である。このような電圧印加では、図１０（ｃ）に示すように、感光体ドラム１上のトナーは、トナーの粒子径の大小に関係なく、感光体ドラム１とクリーニング部材５との間を往復飛翔しながらクリーニング部材５に吸着される。ただし、粒子径の小さいトナーの方がクリーニング部材５への到達時間が長くなる（理由：粒子径の小さいトナーは単位表面積当りの電荷量が大きいことによる）。
【００９８】
［３］ＡＣの波形
次に、上記したＡＣ重畳において印加するＡＣの波形について説明する。
【００９９】
通常、ＡＣ重畳時はサイン波の印加を行うのが一般的であるが、本実施形態では図１１（ａ）〜（ｃ）に示すようなサイン波、三角波、矩形波を用いてクリーニングを検討した。
【０１００】
サイン波は、瞬時の電位変化がなだらかであり、感光体ドラム１上に付着する残留トナーを感光体ドラム１から剥離・飛翔させるには電位変化が少ないため、クリーニング不良が発生する。また、三角波は、サイン波に比較すると若干良好であるが、サイン波と同様の理由から部分的なクリーニング不良が発生することが判明した。
【０１０１】
他方、矩形波については、三角波及びサイン波と比較して数段良好なクリーニングが行われることが判明した。この理由は、矩形波の場合、電位の変移点で急激に電位変動が生じ、感光体ドラム１上に吸着する残存トナーをクリーニング部材５側に剥離・飛翔させることが可能であると考えられる。
【０１０２】
［４］矩形波の印加周波数と印加電圧・印加サイクル
−矩形波の印加周波数−
まず、ジャンピング現像方式等では重畳するＡＣの周波数を、数１００Ｈｚ〜数１０００Ｈｚとした現像方式を採用している。この理由は、ジャンピング現像では、現像ローラ１３上のトナーを感光体ドラム１の現像領域（現像ニップ部）でトナークラウド状態とするとともに、トナークラウドとなったトナーを感光体ドラム１の表面電位（画像情報）に応じて、感光体ドラム１への付着と、現像ローラ１３への変換を行うものであり、一定の現像濃度を得るために高周波のＡＣを重畳しトナーの動きを活発化していることによる。
【０１０３】
しかし、クリーニング方法にＡＣを重畳するときは、感光体ドラム１上の残存トナーを一義的にクリーニング部材５に飛翔させればよく、ジャンピング現像のように高周波のＡＣは不要である。すなわち、印加時間に対し、クリーニングされるトナーが吸着される周波数が必要であり、その周波数において、残存トナーがクリーニング部材５に飛翔することが不可欠である。
【０１０４】
そこで、クリーニング性能と周波数との関係を明確にするために、一対の平行平板（対向平板）を用いて下記の条件で検討を行った。その結果を下記の表１に示す。
【０１０５】
検討条件：平行平板間の空隙距離を０．５ｍｍに設定し、平行平板の一方の平板（第１の平板）に飽和帯電量のトナーを０．５ｍｇ均一散布して模擬電圧（−８００Ｖ）を印加した。対向平板（第２の平板）に表１に示す各周波数の矩形波電圧（最大電圧は＋１５００Ｖ、最小電圧は＋２５０Ｖ）を２秒間印加した。
【０１０６】
【表１】
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この表１の結果から明らかなように、低周波数では、同一電界を印加しても、残存トナーを平行平板まで飛翔させるに至る電界は発生しないが、周波数がおおよそ３０Ｈｚを超える位から残存トナーをクリーニング可能であることが判る。また、周波数が１５０Ｈｚを超えるとクリーニング性能が悪くなることが判る。
【０１０７】
なお、周波数が１５０Ｈｚを超えると、残存トナーは平行平板からは剥離するが、矩形波のＰｅａｋ−Ｐｅａｋの間においてトナーは平行平板の空隙間を飛翔し続け、後述の矩形波のＯＦＦタイミングで平板（第１の平板）に戻るときと、対向平板（第２の平板）にてクリーニングされるときが生じていた。また、トナーは完全球体でないため、トナーは平行平板の空隙間で反復飛翔を行っているときに飛翔方向が変化し、平行平板の両平板から離脱するトナーが発生していた。
【０１０８】
−印加電圧・印加サイクル−
本発明において、クリーニングの印加電圧の最大電圧と最小電圧は、矩形波の印加中に印加極性が変化しないこと、及び、印加電圧が高すぎたときに発生する気中放電を未然に解決することを考慮して設定する。
【０１０９】
また、クリーニングの印加サイクルは、通常、クリーニングすべき部材（感光体ドラム１、電子放出部１５、制御電極等々）が固定式と回転式との場合で異なり、回転式の感光体ドラム１上の残留トナーのクリーニングついては、感光体ドラム１が回転を始めてから連続した印加が必要であるが、移動しない部材つまり光誘起帯電の電子放出部１５やダイレクトトーニング方式の制御電極などの部材に対するクリーニングについては、前記矩形波の印加サイクルを数サイクル〜１０数サイクルとすべきである。すなわち、クリーニングすべき大量のトナーを一度に飛翔させると、トナー同士が衝突することによってトナーの帯電極性・帯電量の変化が生じ、また、衝突によってトナーの飛翔方向（クリーニング部材に向う方向）が変移して装置の機内飛散等の不具合が発生するので、これを解消するために、クリーニングサイクルを分割印加することが好ましく、分割印加を行うことでクリーニング効率を高めることができる。
【０１１０】
［５］矩形波のＯＦＦタイミング
クリーニングの対象部材が固定式部材であり、その固定式部材に矩形波を印加して残存トナーをクリーニングする場合、印加した電圧をＯＦＦするタイミングが重要となる。すなわち、矩形波を印加した場合、矩形波のＰｅａｋ−Ｐｅａｋ間でトナーが対象部材に付着するときと、クリーニング部材に付着するときがあり、従って、矩形波の印加ＯＦＦタイミングはクリーニング部材に付着した後に設定する必要がある。
【０１１１】
なお、以上の［１］〜「５」の手法では、感光体ドラム１上に残存する残留トナーのクリーニング手法について説明したが、このようなクリーニング電圧を用いることによって、他の部位に残存する残留トナーのクリーニングも容易に実現することができ、さらに、装置への機内飛散の解消、並びにクリーニング機構の簡素化が可能となる。
【０１１２】
次に、電子放出部１５に付着するトナーのクリーニングサイクル（方法）について、以下に図１２〜図１７を用いて詳細に説明する。
【０１１３】
まず、電子放出部１５に付着するトナーのクリーニングとして用いられるＤＣ電圧の印加サイクルの従来例を図１２（ａ）に示す。通常のクリーニングは、電子放出部１５が汚れた時点（図１２（ａ）のＺのポイント）でクリーニングする手法が多く用いられる。すなわち、クリーニングを行うまでの時間を少しでも長くし、電子の放出によるトナーの帯電効率を良くすることを目的としてクリーニングサイクルが決定される。このクリーニングサイクル（図１２（ａ））の電子放出部１５へのトナーの付着状況を図１３に示す。
【０１１４】
図１３において初期状態（Ａ１ポイント）の電子放出部１５では汚れがなく、印字要求の開始による現像ローラ１３の回転並びに現像ローラ１３の周辺に配置されるトナー規制ブレード１４との摩擦によって飽和帯電に至らないトナーが、現像ローラ１３から離脱し浮遊して電子放出部１５に付着する。この付着状態は、光照射によって多量の電子を放出する電子放出面に初期からのトナー付着はなく、光照射のない現像ローラ側に初期状態で付着し、電子放出部１５の現像ローラ側の付着が多くなると、光照射面に浮遊トナーが付着する現象となっている。
【０１１５】
このように電子放出部１５の［現像ローラ側］→［電子放出面側］と徐々に増加する付着トナーに対し、電子放出部１５が汚れた後のクリーニングサイクルでクリーニング電圧を現像ローラ側から印加すると、電子放出部１５に付着するトナーは、現像ローラ側のトナーのみが現像ローラ１３に飛翔し、電子放出面側のトナーは電子放出面側に残留することとなる（Ｂ１ポイント）。
【０１１６】
このような状態を継続してクリーニングを行うと（Ｂ１〜Ａ３ポイント）、電子放出面側に残留するトナーが電子放出部１５を遮蔽してしまい、光照射を行っても電子の放出が得られない状態、すなわち現像ローラ１３上のトナーに電子を降り掛けることができない状態が発生する。
【０１１７】
これを解消するため、本発明においては、図１２（ｂ）に示すように、電子放出部１５が完全に汚れる状態（Ｂ１ポイント）となる以前に、Ｃ１ポイントでクリーニングを行うことで、図１４に示すように、電子放出部１５の現像ローラ側にトナーが付着する初期状態で、第１回目のクリーニングサイクルを実行することにより、第２回目以降のクリーニングサイクルの実施を可能としている。
【０１１８】
ここで、通常、クリーニングサイクルは（例えばＡ１ポイントからＢ１ポイントまでの時間経過）、現像ローラ１３の周速度が１００ｍｍ／ｓｅｃ、トナー層厚が２０〜３０μｍ、現像ローラ１３と電子放出部１５のギャップが１５０μｍであるときは、約７〜１０ｍｉｎとなる。
【０１１９】
これに対し、本発明の第１回目のクリーニング開始時間をＡ１ポイントが経過後、約３〜５ｍｉｎとする（Ｃ１ポイント）。このようなタイミングで第１回目のクリーニングを行うと、電子放出部１５の現像ローラ側に残留する付着トナーは、後述する図１５及び図１６に示すように、クリーニング電界と光照射による電子放出によって、現像ローラ１３から電子放出部１５に付着した初期状態に比べて帯電量が変化する。この帯電量変化により、次工程で飛散してくるトナーを弾き飛ばす効果が発生し、電子放出部１５へのトナー付着を阻害し、現像ローラ１３に再付着する効果が発生する。従って、図１２（ｂ）に示すように、第１回目のクリーニングサイクル（例えばＡ１ポイントからＣ１ポイントまでの時間経過＝α１）に比較して、第２回目以降のクリーニングサイクル（例えばＤ１ポイントからＣ２ポイントまでの時間経過＝α２）を長く（α２＝約１０〜１５ｍｉｎ）すると、電子放出部１５の電子放出面側へのトナー付着がなくなり（図１４）、電子放出が長期間に渡って安定した状態を維持することが可能となる。
【０１２０】
なお、以上の実施形態では、電子放出部１５へのトナー付着が従来に比較して少量であるため、クリーニング電圧の印加時間を短縮するという手法を採用しているが、他の手法として、従来と同一の時間のクリーニングを行い、印加電圧を低減するという手法もある。
【０１２１】
次に、クリーニング電圧印加による電子放出部１５上のトナーの帯電量変化について説明する。なお、帯電量変化の検討に際しては、各部のトナーを採取した後に、“トナー帯電量分布”の測定機として一般的に用いられる、“イースパート測定機”を用いて各サンプルのトナーの帯電量分布を測定した。
【０１２２】
まず、本発明において、トナーは現像ローラ１３上で正規に電子放出部１５からの光照射で電子がトナー上に降り掛かったときには、図１５（ａ）に示すような帯電量分布となる。この帯電量分布は、従来行われている摩擦帯電方式によって帯電されるトナーの帯電量分布と略近似した帯電量分布である。
【０１２３】
図１５（ａ）のトナーについて、現像ローラ１３の周速度、並びにトナー規制ブレード１４の摩擦力によって現像ローラ１３から離脱する飛散トナーの帯電量分布を図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）では、通常、現像ローラ１３にはトナーの帯電極性とは逆の電圧が印加され（現像バイアス）、帯電したトナーを現像ローラ１３に吸着するシステムとなっているにも関わらず、実際に飛散するトナーの帯電量分布を示している。すなわち、図１５（ｂ）の帯電量分布では、図１５（ａ）に較べてトナーの帯電特性と逆の極性のトナー分が多く、さらに図１５（ａ）に較べて帯電量の低いトナーがある。
【０１２４】
そして、以上説明したようなトナーが現像ローラ１３と電子放出部１５の空隙に飛散するわけであるが、飛散中のトナーは帯電工程で光照射による電子の降り掛けで、その一部は現像ローラ１３に戻るが、戻りきれないトナーや逆極性のトナーが電子放出部１５の現像ローラ側に付着する。そのトナーの帯電特性を図１５（ｃ）に示す。電子放出部１５に付着したトナーは、図１５（ａ）に較べて逆極性トナーの比率が高くなっているが、その理由は上述の通りである。また、正規帯電極性のトナーの帯電量が上昇している理由は、電子放出部１５には帯電工程で電子放出を促進する電位が印加されているため、その電界で未帯電トナーが電荷注入され帯電量が上昇したことによる。
【０１２５】
このようにして、付着したトナーをクリーニングサイクルでクリーニングすると、その大部分は現像ローラ１３に戻るが、一部は電子放出部１５に付着したままとなる。
【０１２６】
クリーニングサイクルでは、上述のように現像ローラ１３にＡＣを重畳した交番電界を印加するため、トナーに強力な電荷注入が発生し、正規帯電になったトナーが、交番電界の印加中に電子放出部１５から離脱・飛翔して現像ローラ１３に付着する。このときの現像ローラ１３上に付着するトナーの帯電量分布を図１６（ｄ）に示す。図１６（ｄ）の帯電量分布は、図１５（ａ）と良く近似しており、前記浮遊したトナーが交番電界によって正規に帯電したことを示している。
【０１２７】
他方、電子放出部１５に付着し続けるトナー（図１５（ｃ）のトナーの大部分）は、図１６（ｄ）の帯電量分布となって無くなることから、図１６（ｅ）に示すような帯電量分布となる。この図１６（ｅ）に示すトナーは大部分が逆極性トナーである。
【０１２８】
そして、以上のことについて、ある見方をすれば、クリーニングサイクルでの交番電界並びに電子の振り掛けによって、変質したトナーのみが電子放出部１５の現像ローラ側に残留したと言える。本発明においては、この変質したトナーが重要なファクターとなる。
【０１２９】
すなわち、第１回目のクリーニングサイクル（図１４のＣ１ポイント）で変質したトナーが電子放出部１５の現像ローラ側に残存することによって、上記の浮遊トナーが電子放出部１５に付着することが阻害され、図１５（ｂ）と図１６（ｅ）とを対比すると、図１５（ｂ）に比較し逆極性トナーが多いため、浮遊するトナーが電子放出部１５にてキャッチされることなく浮遊状態となり、その浮遊状態のトナーに電子が振り掛けられることによって帯電量が安定し、現像ローラ１３に戻るという現象が発生する。これにより、クリーニングサイクルが第２回目以降に延びることとなる。
【０１３０】
このようなクリーニングサイクル時の電圧の印加並びに光照射のタイミングを図１７（ｂ）に示す。なお、図１７（ａ）は図１２（ａ）のクリーニングタイミング（従来技術）を示し、図１７（ｂ）は図１２（ｂ）のクリーニングタイミング（本発明）を示している。
【０１３１】
図１７に示すように本発明と従来技術とは以下の相違点がある。
【０１３２】
（１）クリーニング間隔が異なる：電子放出部１５の光電面が完全に汚れた状態でのクリーニング（従来技術）とは異なり、光電面が完全に汚れる前にクリーニング（本発明）することでクリーニング間隔が伸びる（Ｔ２＜＜Ｔ４）。
【０１３３】
（２）クリーニング時間を短縮できる：本発明ではクリーニング時間を短くしてもクリーニングが可能である（Ｔ１＞Ｔ３）。また、本発明においてクリーニング時間を従来と同じにして現像ローラへの印加ＡＣ電圧を低くしてもよい。
【０１３４】
（３）本発明では光電面への光照射を行っている：ＡＣクリーニングを行い、光電面から離脱するトナーに電子を降り掛けることで、現像ローラへのトナーの飛翔が促進され、クリーニング効果が向上する。
【０１３５】
なお、以上の電子放出部のクリーニング動作は、例えば画像形成装置の制御部（図示せず）によって制御される。
【０１３６】
次に、以上の電子放出部のクリーニングを、実際の画像形成装置の印字サイクルに導入した場合の動作を図１８のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１３７】
最初に、画像形成装置に印字要求がなされる（Ｓｔｅｐ１）。印字要求を受けると、画像形成装置が待機状態から印字可能状態となるため、感光体ドラム１、光学ユニット（原稿読取り様、画像情報書込み用）の初期化動作、並びに定着装置の待機状態からの昇温工程に移行する（Ｓｔｅｐ２）。この印字前処理工程において、現像装置１０の現像槽１１内のトナーの帯電極性を正規の飽和帯電とするための現像ローラ１３の回転、電子放出部１５への光照射、並びに各部材への電圧印加がなされる。
【０１３８】
印字前処理が終了すると、通常の場合、印字処理に移行するが、本発明においては、現像ローラ１３が印字前処理を開始してからの回転時間を、制御部（図示せず）で積算している（Ｓｔｅｐ３）。その積算時間が、第１回目の電子放出部１５クリーニング時間（Ｔ１）に到達していない時には装置の印字工程が動作し印字処理を実行する（Ｓｔｅｐ４）。この印字処理実行中においても、制御部が現像ローラ１３の回転時間を積算し（Ｓｔｅｐ５）、その積算時間が回転時間に到達していないときには、次印字の有無（Ｓｔｅｐ６）によって待機状態となるか、もしくはＳｔｅｐ４へと戻る。
【０１３９】
このような印字処理において、Ｓｔｅｐ３で現像ローラ１３の回転時間がＴ１に到達すると、画像形成装置は印字処理に移行する前に、電子放出部１５の第１サイクルのクリーニングを実施し（Ｓｔｅｐ７）、クリーニングが前述の所定時間（Ｔ２）行われると（Ｓｔｅｐ８）、画像形成装置は印字処理を実行する（Ｓｔｅｐ４）。
【０１４０】
また、Ｓｔｅｐ５において、印字処理中に前記現像ローラ１３の回転積算時間が所定時間（Ｔ３）に到達すると、この時点で印字されている用紙の印字を終了した後にクリーニングサイクルに移行して、電子放出部１５のクリーニングを所定時間（Ｔ２）だけ行う（Ｓｔｅｐ９，Ｓｔｅｐ１０）。
【０１４１】
このとき、積算時間（Ｔ３）の算出は、前記Ｓｔｅｐ３でＴ１時間を経過していないときは、第１回目のクリーニングである。すなわち、積算時間（Ｔ３）は図１２（ｂ）における（Ａ１ポイントからＣ１ポイント）までの時間経過を積算した時間とする。Ｓｔｅｐ３で第１回目のクリーニングサイクルが終了している時は、第２回目以降のクリーニングに適した積算時間となる。すなわち、図１２における（Ｄ１ポイントからＣ２ポイント）までの時間経過を積算時間とする。
【０１４２】
以上のようにして電子放出部１５のクリーニングを実施することで、電子放出部１５の汚れ状態は常に一定となり、さらに電子発生の主要部分である電子放出部１５の光照射される部分に浮遊トナーが付着することを防止でき、安定した電子発生による現像ローラ１３上のトナーの帯電が可能となる。また、クリーニング時間もしくはクリーニング電圧を、延長もしくは短時間化できるため電子放出部１５が受ける電界疲労が少なくなり、電子放出部１５の長寿命化が可能となり、現像装置１０のロングライフ化を達成できる。
【０１４３】
さらに、浮遊トナーを効率良く回収できるので、画像形成装置全体として見た時の装置の汚れ、すなわちトナーに起因する機内飛散が減少し、各部材を構成する駆動源等々の消耗が少なくて済み、画像形成装置のロングライフ化を達成できる。
【０１４４】
次に、本発明の特徴部分を更に詳細に説明する。
【０１４５】
まず、図１に示した現像装置１０においては、上述したように、供給ローラ１２より予備帯電が行われたトナーを現像ローラ１３表面に順次供給し、現像ローラ１３がトナーを保持した状態で回転運動する。これにより、現像ローラ１３によって搬送されるトナーが、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４との接触領域Ｗｓに送られ、現像ローラ１３上のトナーの層厚が規制される。
【０１４６】
現像装置１０内部では各ローラの回転や、トナーの攪拌によりトナーがクラウド状態であるので、電子放出部１５にトナーが付着する。また、ローラによるトナー攪拌時にトナーが逆帯電することによって、電子放出部１５に付着しやすくなる。
【０１４７】
電子放出部１５にトナーが付着すると、電子放出部１５からの光電子の放出量が低下するので、トナーに付与する光電子量が低下し、現像に必要な帯電量が得られなくなる。従って、電子放出部１５からの光電子放出量を安定させるために電子放出部１５のクリーニングを行う必要がある。
【０１４８】
電子放出部１５のクリーニングには、図３に示す現像ローラ１３に現像バイアスを印加する現像バイアス用のバイアス印加手段（電源）２０、またはトナー規制ブレード１４用のバイアス印加手段（電源）１９を用いる。このバイアス印加手段２０またはバイアス印加手段１９に、ＤＣ電圧、ＡＣ電圧、もしくは、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳したものを用いることにより、電気的に電子放出部１５のクリーニングを行うことが可能である。
【０１４９】
電子放出部１５に付着したトナーのクリーニングには、バイアスによる電界の作用を用いるが、現像時のバイアスとクリーニング時のバイアス設定が異なるので、例えば、現像工程において現像ローラ１３に印加するバイアス印加手段２０に、クリーニング用のバイアスを印加すると、感光体ドラム１へのトナーの付着量が多くなり、カブリ現象となって良好な画像が得られない。
【０１５０】
そこで、電子放出部１５のクリーニングについては、現像に影響を与えない非現像時に行うようにする。なお、非現像時であっても、現像ローラ１３への印加バイアスや感光体ドラム１の表面電位により、現像ローラ１３上のトナーが感光体ドラム１に付着する恐れがあるので注意をする必要がある。具体的なクリーニング方法や感光体ドラム１の電位について以下に説明する。
【０１５１】
まず、電源ＯＮ時のクリーニングについて説明すると、電源ＯＦＦ時の電子放出部１５に付着したトナーや、装置搬送時の振動で電子放出部１５にトナーが付着することが予測されるので、図１９に示すように、電源ＯＮに伴い即座に電子放出部１５のクリーニングを行う。
【０１５２】
この場合、感光体ドラム１の表面電位が低下していると、現像ローラ１３に印加されたクリーニングバイアスにより、トナーが感光体ドラム１に付着する恐れがあるため、帯電部（帯電ローラ２）で感光体ドラム１に帯電された部分が現像ローラ１３と対向する部分で電子放出部１５のクリーニングを行う。つまり、図２０で示す「Ｒ」部分は感光体ドラム１の表面電位が不安定であるので、この部分では電子放出部１５のクリーニングを行わず、帯電が完了した部分（本実施形態では感光体表面を−７００Ｖに帯電させる部分）で電子放出部１５のクリーニングを行うことにより、現像ローラ１３側のトナーが感光体ドラム１に付着することを防止することができる。
【０１５３】
また、電源ＯＮ時において、過去に付着したと思われる電子放出部１５のクリーニングを行うが、電源ＯＮによるプロセスの前処理で、約５分程度のトナー攪拌が行われる。そこで、最適には、図１９に示すように、前処理終了の直前（Ｒｅａｄｙ直前）に、再度、電子放出部１５のクリーニングを行って電子放出部１５のリフレッシュを行うことで、印刷中のクリーニングサイクルを延ばすことができ、最適な印刷が可能となる。
【０１５４】
なお、電源ＯＦＦ時については、操作者により何時電源が遮断されるかが予測できないので、画像形成装置内に記憶された最終ジョブの印刷終了時に電子放出部１５のクリーニングを行うのがよい。
【０１５５】
次に、印刷中の電子放出部１５のクリーニングについて図２１を参照して説明する。
【０１５６】
印字中の電子放出部１５のクリーニングは、印刷枚数や時間経過により電子放出部１５に付着するトナー量が予測されるので、印刷に影響を与えない範囲内で定期的に実施する。しかしながら、連続印刷中にクリーニングサイクルが到来しときに一旦印刷を中断してクリーニングを行うと、ジョブ効率が低下するので、ジョブ間で電子放出部のクリーニングを行うことが望ましい（図２１（ａ））。また、大量部数の印刷中にクリーニングサイクルが到来した場合は、印刷中の紙間（ページ間）で電子放出部１５のクリーニングを行うこと好ましい。
【０１５７】
さらに、クリーニングサイクルの枚数や時間が近くなったときには、図２１（ｂ）に示すように、クリーニングサイクルを待つことなく、ジョブが終了した時点で電子放出部１５のクリーニングを前倒しで行うことにより、クリーニングを実行する際に印刷を中断することが防止できる。これにより、ジョブ効率が向上するとともに、電子放出部１５を常に最適な状態に維持できる。
【０１５８】
ここで、電子放出部１５のクリーニングを行う際に、現像ローラ１３は回転状態もしくは停止状態のいずれの状態であってもよい。つまり、電子放出部１５のクリーニング時に現像ローラ１３が停止しているとトナーの飛散を防止できるので、電子放出部１５に付着するトナーを抑制することができる。また、現像ローラ１３が回転状態にあるときは、現像ローラ１３上のトナーは所定の帯電量にあるので、感光体ドラム１に対向するトナーも所定の帯電量となり、現像ローラ１３から感光体ドラム１へのトナー転移を防止することができる。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置によれば、光照射による光電効果により電子（光電子）を発生する電子放出部を現像剤規制ブレード等に設けているので、従来の摩擦帯電方式を用いた現像装置に比べて、現像剤への加圧力及び熱的負荷が大幅に低減され、現像剤破壊やブレードへの現像剤融着などの現像剤劣化を防止することができ、現像の信頼性を向上させることができる。従って、本発明の現像装置は、定着エネルギーを削減するために軟化点を低減したトナーや、着色力を高めるために顔料部数を増加させたトナーを用いた現像にも適用することが可能である。
【０１６０】
さらに、本発明の現像装置では、印刷中に電子放出部に付着した現像剤を除去するためのクリーニング動作を、ジョブ間もしくはページ間で行うようにしているので、印刷中にクリーニングを実行しても、画像形成に悪影響を与えることなく電子放出量を安定させることができる。
【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トナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＩ−Ｉ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図３の現像装置に使用されるトナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＪ−Ｊ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図５】図３の現像装置においてトナー規制ブレードと現像ローラとの間に電気的バイアスを印加した時にトナー規制ブレードの開口部付近に生じる電気力線の説明図である。
【図６】トナー規制ブレードと現像ローラとの間に印加される電気的バイアスの電界強度と画像形成可能なプロセス速度との関係を示すグラフである。
【図７】トナー帯電量とトナー規制ブレードの加圧力との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の別の実施形態に使用されるトナー規制ブレードの構成を示す平面図（ａ）とその図（ａ）のＫ−Ｋ断面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図９】ＤＣにＡＣを重畳したときの電圧の極性を示す図である。
【図１０】感光体ドラム上のトナーが飛翔する状態を模式的に示す図である。
【図１１】ＤＣに重畳するＡＣの波形を示す図である。
【図１２】トナーのクリーニングに用いられるＤＣ電圧の印加サイクルを示す図である。
【図１３】電子放出部へのトナーの付着状況を模式的に示す図である。
【図１４】電子放出部へのトナーの付着状況を模式的に示す図である。
【図１５】トナーの帯電量分布を示すグラフである。
【図１６】トナーの帯電量分布を示すグラフである。
【図１７】クリーニングタイミングを示す図である。
【図１８】印字サイクル中の電子放出部のクリーニング動作の内容を示すフローチャートである。
【図１９】電源ＯＮ時のクリーニングのタイミングを示す図である。
【図２０】感光体ドラムの表面電位が不安定な領域を示す図である。
【図２１】本発明で実施するクリーニングサイクルを示す図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２  帯電ローラ
３  転写用放電ローラ
４  定着ローラ
５  クリーニング部材
１０，１０’  現像装置
１１  現像槽
１２  供給ローラ
１３  現像ローラ
１４，１４’  トナー規制ブレード
１５  電子放出部
１５１  開口部
１５２  光電面
１６  紫外線照射器（照射手段）
１７  絶縁層
１８  金属層
１９  バイアス印加手段（トナー規制ブレード側）
２０  バイアス印加手段（現像ローラ側）
２１  トナー規制ブレード
２２  電子放出部
２２１  開口部
２２２  光電面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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