(57)【要約】【課題】軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーに用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要なく、しかも、量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低い現像装置を提供する。【解決手段】トナー規制ブレード１４の一部に紫外線照射器からの光照射で電子を放出する電子放出部１５が形成されている。電子放出部１５は、トナー規制ブレード１４の基材１４１の一部に複数の開口部１５１−１が設けられると共に光電膜１００が成膜されてなる第１の電子放出層１５−１と、これに積層された第２の電子放出層１５−２とからなる。第２の電子放出層１５−２は、基材１４１よりも薄い基材１５３に、開口部１５１−１よりも小さい複数の開口部１５１−２が形成されると共に光電膜１００が成膜されてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体状の被帯電物を帯電させる帯電装置であって、
光照射手段と、該光照射手段からの光の照射を受けて電子を放出する電子放出部とを備え、
上記電子放出部は、光照射手段側から被帯電物側へと貫通する複数の開口部を有し、かつ、該電子放出部の強度を上げるための補強手段を有していることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
上記開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とする請求項１に帯電装置。
【請求項３】
上記補強手段が、上記電子放出部を複数の電子放出層が積層されてなる多層構造としたものであることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項４】
上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が最小であることを特徴とする請求項３に帯電装置。
【請求項５】
上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とする請求項３に帯電装置。
【請求項６】
上記複数の電子放出層では、被帯電物側にある電子放出層の開口部が、光照射手段側にある電子放出層の開口部の中に複数位置していることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
【請求項７】
上記電子放出部或いは上記電子放出層は基材を有しており、該基材における上記光照射手段との対向面上に、上記光照射手段から光を照射されたときに電子を放出する光電膜が成膜されてなることを特徴とする請求項１又は３に記載の帯電装置。
【請求項８】
上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、上記光照射手段に向かって開口が広がるように形成されており、上記光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴とする請求項１又は３に記載の帯電装置。
【請求項９】
上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、光照射手段に向かって開口が広がると共に、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成されており、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴とする１又は３に記載の帯電装置。
【請求項１０】
上記複数の電子放出層が互いに電気的に導通されていることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
【請求項１１】
上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、
上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項１２】
上記複数の電子放出層が、互いに電気的に絶縁されると共に層間に空気層を隔てて積層され、
上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、
上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられ、
かつ、上記バイアス印加手段は、各電子放出層と電極部との間に異なるバイアスを印加し、かつ、上記光照射手段側にある電子放出層と電極部との間のバイアスが最も大きくなるように印加することを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
【請求項１３】
上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、
上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持されてその層厚が規制された後の上記被帯電物を帯電するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項１４】
上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、
上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持された被帯電物の層厚を規制する層厚規制ブレードの被帯電物との非接触領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項１５】
電子写真装置に備えられ、帯電された現像剤によって、該電子写真装置の静電潜像担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、
上記請求項１〜１４の何れかに記載の帯電装置を備え、上記被帯電物が現像剤であることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
上記電子放出部或いは最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、直径５〜１３μｍの円形状であることを特徴とする請求項１５に現像装置。
【請求項１７】
上記電子放出部が２層の電子放出層からなり、光照射手段側の第１の電子放出層は、金属からなる厚み１００μｍの基材に直径１００μｍの円形状の開口部が形成されてなり、被帯電物側の第２の電子放出層は、金属からなる厚み５〜１３μｍの基材に直径５〜１３μｍの円形状の開口部が形成されてなること特徴とする請求項１５に記載の現像装置。
【請求項１８】
上記請求項１５〜１７の何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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機、プリンタおよびファクシミリなどの電子写真装置において、現像剤を帯電させる技術に用いられる粉体状の被帯電物を帯電させる技術に関し、より詳細には、帯電装置、及びそれを備えた現像装置、並びに電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタおよびファクシミリなどの電子写真装置においては、静電潜像を担持搬送する感光体に対して現像装置より帯電したトナー（粉体状の被帯電物）を供給して、静電潜像を現像（可視化）する。
【０００３】
トナーを帯電させる一方式として、摩擦帯電方式がある。該方式を用いた現像装置では、トナーは現像ローラ（被帯電物担持体）の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。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（層厚規制ブレード）によって、現像ローラ上でその層厚が規制され、同時に、ブレードとの摩擦により電荷を帯びる（摩擦帯電）。
【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および加圧され、記録紙上に定着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、このような摩擦帯電方式では、層厚規制用のブレードを、トナーの層厚規制と同時にトナーの摩擦帯電にも使用するようになっている。そのため、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ので、該加圧力によってトナーの破壊が生じる恐れがある。
【０００６】
摩擦帯電方式のエネルギー収支をみると、現像ローラの駆動エネルギー（Ｅｋ）は、ブレードの作用によってトナー層厚規制エネルギー（Ｅｓ）とトナー帯電エネルギー（Ｅｔ）とに変換されるが、一部は熱ロスエネルギー（Ｅｌ）として消費されることがわかる。つまり、このときに発生する熱ロスエネルギー（Ｅｌ）によってトナーが軟化し、トナーの破壊が促進される、或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こととなる。
【０００７】
特に近年、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、或いはトナーの顔料部数を増加させて着色力を高めるといったトナーの改良が進んでいる。これに伴い、トナーの軟化点は低下し、また、顔料の割合が上がることで、トナーの耐破壊性は低下する傾向にある。そのため、上記従来の摩擦帯電方式では、上述の如くトナーに対する加圧力や熱的負荷が大きいので、このようなトナーには用いることができない。
【０００８】
また、従来、このような摩擦帯電方式の問題を克服するものとして、トナーに特殊な波長の光に反応するホトクロミック化合物などを含有させ、現像装置内部でトナーに直接光を照射することによりトナーを帯電させる手法がある（例えば、特許文献２、３、および４参照）。
【０００９】
しかしながら、このよう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てトナーを帯電させる技術では、トナーが特殊なものとなる上、トナーにホトクロミック材料を含有させる際のトナーの成分調整が困難となる。
【００１０】
一方、本願出願人は、上述した摩擦帯電方式の問題を克服する構成として、帯電手段に、光照射部と、該光照射部による光照射にてラジカル化する帯電部、或いは光電子を放出する電子誘起部（電子放出部）とを具備させ、該帯電部或いは電子誘起部側で光による変化を行わせ、該変化にて現像剤を帯電させる現像装置を提案している（特許文献５、６、７、および８参照）。
【００１１】
これらによれば、帯電時に、摩擦帯電方式のようにトナーにストレスがかかることはないので、トナーの軟化点を低減させることができ、また、顔料部数を増加させて着色力を高めることもできる。しかも、ホトクロミック材料をトナーに含有させるような構成ではないので、特殊なトナーとはならず、困難なトナーの成分調整等も必要ない。
【００１２】
ここで、特許文献７、８に開示されている光照射により電子（光電子）を放出する電子誘起部を備えた現像装置について説明する。
【００１３】
この現像装置では、内部に光照射部を備えた帯電ローラが、感光体へとトナーをその表面に担持して供給する現像ローラに対向して配置されている。帯電ローラの基体は、石英ガラスや透明アクリル樹脂からなり、基体表面にＩＴＯ等からなる透明電極層と、光照射にて電子を放出する電子誘起部となる光電膜とが、この順に積層されている。このような構成では、帯電ローラ内部の光照射部より光が照射されると、光電膜における光照射部分で電子が放出され、該電子が光電膜を膜厚方向に通過して、現像ローラ上のトナーを帯電させる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−３４８７８号公報
（公開日：平成２年（１９９０）２月５日）
【００１５】
【特許文献２】
特開平７−２８１４７３号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１０月２７日）
【００１６】
【特許文献３】
特開平７−２９５３２７号公報
（公開日：平成７年（１９９５）１１月１０日）
【００１７】
【特許文献４】
特開平９−６１３２号公報
（公開日：平成９年（１９９７）１月１０日）
【００１８】
【特許文献５】
特開２００２−４９２４０号公報
（公開日：平成１４年（２００２）２月１５日）
【００１９】
【特許文献６】
特開２００２−２４４４３４号公報
（公開日：平成１４年（２００２）８月３０日）
【００２０】
【特許文献７】
特開２００２−２４４４３５号公報
（公開日：平成１４年（２００２）８月３０日）
【００２１】
【特許文献８】
特開２００２−３０４０５６号公報
（公開日：平成１４年（２００２）１０月１８日）
【００２２】
【特許文献９】
米国特許出願公開２００２−０１４１７９０−Ａ１号明細書
（公開日：２００２年１０月３日）
【００２３】
【特許文献１０】
欧州特許出願公開１２４８１６０  Ａ１明細書
（公開日：２００２年１０月９日）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献７、８に記載されている構成では、光電膜の膜厚の制御が難しいため量産性に劣り、また、光照射部における消費電力量が高いといった課題を有している。
【００２５】
つまり、上記構成では、電子は光電膜における光照射面（基体との界面）にて放出され、その電子を光電膜の厚み方向に引き出して、トナーを帯電させるようになっている。そのため、電子が通過できるように光電膜は非常に薄く形成する必要がある。また、光電膜の厚みが部分的に異なると、光電膜における光照射面における電子の放出量は同じであっても、光電膜を通過して取り出される電子の量が異なってくるため、現像ローラ上のトナーを均一に帯電させることができなくなり、帯電が不安定となる。
【００２６】
したがって、光電膜は薄くかつ均一に形成することが必要となるが、帯電ローラの円周方向、長手方向（現像幅方向）の全てに均一に形成することは難しくしく、量産性に問題があり、製造コストが嵩む。
【００２７】
また、上記構成では、光照射部から照射された光は、光電膜に到達するまでに、石英ガラスや透明アクリル樹脂からなる基体と、透明電極層とを通過するようになっている。そのため、光照射部の照射強度の設定を、光電膜に到達するまえにこれらの層で吸収される分を考慮して行う必要があり、消費電力量が高くなる。
【００２８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーの帯電に用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要なく、しかも、量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低いといった現像装置を実現できる帯電装置を提供することにあり、ひいては、このような帯電装置を備えた現像装置、電子写真装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の帯電装置は、上記課題を解決するために、粉体状の被帯電物を帯電させる帯電装置であって、光照射手段と、該光照射手段からの光の照射を受けて電子を放出する電子放出部とを備え、上記電子放出部は、光照射手段側から被帯電物側へと貫通する複数の開口部を有し、かつ、該電子放出部の強度を上げるための補強手段を有していることを特徴としている。
【００３０】
光照射手段と被帯電物との間に電子放出部が位置する構成とした場合に、発生した電子を電子放出部の厚み方向に通過させるために、電子放出部を電子が通過し得る程度に非常に薄く形成する必要がある。実際には、電子放出部は、光照射手段からの光を透過する材質の被帯電物側に成膜されて構成されるが、その膜厚を非常に薄くする必要があった。
【００３１】
上記構成では、電子放出部に光照射手段側から被帯電物側へと貫通する複数の開口部が形成されているので、電子放出部において発生した電子は、複数の開口部を介して被帯電物へと供されることとなる。したがって、電子放出部の厚みに厳しい制約がなくなるので、製造が容易となる。また、電子放出部の膜厚のばらつきで帯電が不安定化するようなこともなく、均一に安定した帯電が可能となる。さらに、薄くする必要なないため、光照射手段の光を透過させる基材等の被帯電物側に設ける必要もなく、光照射手段からの光を直接電子放出部に照射して電子を放出し得るので、光照射手段の光利用効率があがり、消費電力の低減も図れる。
【００３２】
つまり、粉体状の被帯電物をトナーとし、このような帯電装置を現像装置に用いることで、軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーの帯電に用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要なく、しかも量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低いといった現像装置を実現することができる。
【００３３】
ところで、このような電子放出部に開口部を設けた構成では、開口部から被帯電物が逆に進入してくる恐れがある。電子放出部における電子放出面（電子放出部における光照射手段側の面）に進入してきた被帯電物が付着すると電子の放出量が低下してしまい、安定した帯電ができなくなる。そのため、電子放出部の開口部を小さくして、光照射手段側への被帯電物の進入を防止することが好ましい。
【００３４】
しかしながら、今日の孔空け技術には制約があり、エッチング等の孔空け技術では、電子放出部の厚みと同等の開口しか開けることができない。電子放出部は、電子放出部としての強度を確保する必要があるため、開口部の大きさのみを考慮して一方的に薄くすることはできない。
【００３５】
そこで、上記した構成では、さらに、電子放出部の強度を上げる補強手段を有する構成としている。これにより、電子放出部の強度は補強手段にて確保できるので、電子放出部の厚みを、必要な開口部の大きさを考慮して薄くすることができ、既存の孔空け技術を用いて、開口部を小さくして、開口部からの被帯電物の進入を抑制することができる。これにより、被帯電物の帯電を安定して行うことができる。
【００３６】
上記した本発明の帯電装置においては、上記開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とすることもできる。
【００３７】
上記構成では、開口部が被帯電物を通過させない大きさとなっているので、上記した電子放出部の電子放出面に被帯電物が付着するといった事態の招来を確実に防止して、被帯電物の帯電を安定して行うことができる。
【００３８】
上記した本発明の帯電装置においては、上記補強手段が、上記電子放出部を複数の電子放出層が積層されてなる多層構造としたものであることを特徴とすることもできる。
【００３９】
電子放出部の強度を上げるための補強手段としては、補強板など種々考えられるが、電子放出部を複数の電子放出層が積層されてなる多層構造とすると、積層された各層にて強度を上げることができるので、電子放出部の多層構造を補強手段とすることができる。つまり、上記構成によれば、複数の電子放出層とすることで、各々の電子放出層の厚みを薄くしても、積層された電子放出層全体として電子放出部として必要な強度を確保することができる。
【００４０】
しかも、この構成では、光照射手段側に配された電子放出層を通過した光を利用して次層の電子放出層が電子を放出することができるので、光照射手段からの光照射を有効利用して、電子放出部全体として電子放出量を上げることができ、被帯電物の帯電効率を上げることもできる。
【００４１】
また、上記した本発明の帯電装置においては、上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が最小であることを特徴とすることもできる。
【００４２】
上記構成では、複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が最小となっているので、複数の電子放出層が積層されてなる電子放出部への被帯電物の進入を、最も被帯電物側で阻止することができ、各電子放出層における電子放出をより安定して行わせることができる。
【００４３】
上記した本発明の帯電装置においては、上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とすることもできる。
【００４４】
上記構成では、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部を被帯電物が通過できない大きさとなっているので、上記した複数の電子放出層が積層されてなる電子放出部への被帯電物の進入を、最も被帯電物側で完全に阻止することができ、各電子放出層における電子放出をより一層安定して行わせることができる。
【００４５】
上記した本発明の帯電装置においては、上記複数の電子放出層では、被帯電物側にある電子放出層の開口部が、光照射手段側にある電子放出層の開口部の中に複数位置していることを特徴とすることもできる。
【００４６】
上記構成では、光照射手段側にある電子放出層の開口部中に被帯電物側の電子放出層の開口部が複数位置するので、被帯電物側に配された電子放出層における光照射手段からの光の受光面が増加し、被帯電物側に配された電子放出層における電子放出を効果的に行わせることができる。
【００４７】
上記した本発明の帯電装置においては、上記電子放出部或いは上記電子放出層は基材を有しており、該基材における上記光照射手段との対向面上に、上記光照射手段から光を照射されたときに電子を放出する光電膜が成膜されてなることを特徴とすることもできる。
【００４８】
電子放出部を光電効果を有する材質そのものから構成することも可能であるが、光電効果を有する材質は比較的高価であるため、このように、電子放出部或いは上記電子放出層を基材の光照射手段との対向面上に光電膜が成膜されてなる構成とすることで、電子放出量を確保しながらコスト削減を図ることができる。
【００４９】
上記した本発明の帯電装置においては、上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、上記光照射手段に向かって開口が広がるように形成されており、上記光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴とすることもできる。
【００５０】
電子放出部或いは電子放出層において光照射手段からの光照射にて発生した電子のうち、開口部近傍にて発生した電子が開口部を介して被帯電物側への導かれやすい。そこで、このように、光照射手段に向かって開口が広がるような開口部に形成し、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出する構成とすることで、開口部内面の受光面積が大きくなって電子の放出量を大きくできるとともに、該内面から放出された電子が開口部を通して効率よく被帯電部材に導かれるので、より効果的に被帯電物を帯電させることができる。
【００５１】
上記した本発明の帯電装置においては、上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、光照射手段に向かって開口が広がると共に、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成されており、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴とすることもできる。
【００５２】
上述したように、電子放出部或いは電子放出層において光照射手段からの光照射にて発生した電子のうち、開口部近傍にて発生した電子が開口部を介して被帯電物側への導かれやすい。そこで、このように、光照射手段に向かって開口が広がると共に、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成し、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出する構成とすることで、開口部内面の受光面積がより大きくなって光電子の放出量を大きくできるとともに、該内面から放出された光電子が開口部を通して効率よく被帯電部材に導かれるので、より一層効果的に被帯電物を帯電させることができる。
【００５３】
上記した本発明の帯電装置においては、上記複数の電子放出層が互いに電気的に導通されていることを特徴とすることもできる。
【００５４】
複数の電子放出層からなる電子放出部であっても、このように複数の電子放出層を導通させておくことで、一つの電子放出部として扱うことができる。例えば、電子放出部より電子を放出し続けるには、電子放出部を接地することが必要であるが、このように電子放出層同士を導通させておくことで、そのうちの一層のみを接地するだけですみ、構造の簡素化が図れる。
【００５５】
上記した本発明の帯電装置においては、上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられていることを特徴とすることもできる。
【００５６】
上記構成では、電子放出部にて放出された電子が、上記バイアスによって電極部側へと引き寄せられ、さらに、引き寄せられた電子は上記バイアスによって加速されて電子なだれ現象を引き起こし、被帯電物の帯電に寄与する電子を増幅することができる。これにより、効果的に被帯電物を帯電させることができる。
【００５７】
上記した本発明の帯電装置においては、上記複数の電子放出層が、互いに電気的に絶縁されると共に層間に空気層を隔てて積層され、上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられ、かつ、上記バイアス印加手段は、各電子放出層と電極部との間に異なるバイアスを印加し、かつ、上記光照射手段側にある電子放出層と電極部との間のバイアスが最も大きくなるように印加することを特徴とすることもできる。
【００５８】
上記構成では、電子放出部にて放出された電子が、上記バイアスによって電極部側へと引き寄せられ、さらに、引き寄せられた電子は上記バイアスによって加速されて電子なだれ現象を引き起こし、被帯電物の帯電に寄与する電子を増幅することができる。
【００５９】
しかも、電子放出部を構成する各電子放出層と電極部との間でバイアスが異なり、光照射手段側にある電子放出層との間のバイアスが最も大きいので、電子なだれ現象が、光照射手段側の電子放出層と被帯電物側の電子放出層との間、及び被帯電物の電子放出層と電極部との間といったように、複数段階で起こり、被帯電物の帯電に寄与する電子をより大幅に増幅することができる。これにより、より効果的に被帯電物を帯電させることができる。
【００６０】
上記した本発明の帯電装置においては、上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持されてその層厚が規制された後の上記被帯電物を帯電するようになっていることを特徴とすることもできる。
【００６１】
本発明の帯電装置による帯電は、被帯電物に接触せずに電子を降り注ぐことによる帯電であるため、被帯電物層の表面が最も効果的に帯電されることとなる。
【００６２】
上記構成では、電子放出部は、被帯電物担持体上に担持され、層厚が規制された被帯電物の層を帯電するため、安定した帯電が可能となり、例えば被帯電物が現像剤であれば、画質を良好とできる。
【００６３】
上記した本発明の帯電装置においては、上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持された被帯電物の層厚を規制する層厚規制ブレードの被帯電物との非接触領域に形成されていることを特徴とすることもできる。
【００６４】
本発明の帯電装置では、上述したように、電子放出部の強度を確保できるので、層厚規制ブレードと共用することが可能となり、装置の小型化、コストダウンが可能となる。また、電子放出部と層厚規制ブレードとを兼用することにより、電子放出部と被帯電物担持体とが近接するので、発生した電子を効率よく被帯電物へと供給することができる。
【００６５】
本発明の現像装置においては、上記課題を解決するために、電子写真装置に備えられ、帯電された現像剤によって、該電子写真装置の静電潜像担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、上記した本発明の帯電装置を備え、上記被帯電物が現像剤であることを特徴としている。
【００６６】
既に帯電装置として説明したように、本発明の帯電装置を現像装置に用いることで、軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーを用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要がなく、しかも量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低いといった現像装置を実現することができる。
【００６７】
上記した本発明の現像装置においては、上記電子放出部或いは最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、直径５〜１３μｍの円形状であることを特徴とすることもできる。
【００６８】
現在、粒径６〜８μｍのトナー（現像剤）が一般的に使用されているので、電子放出層の開口部を５μｍとすれば、確実にトナーの通過を阻止できる。また、現実にはトナーは単独では存在しにくく、複数粒が結合して存在しているので、開口部を１３μｍ以下とすることで、トナーの進入をほぼ確実に防止することができる。
【００６９】
上記した本発明の現像装置においては、上記電子放出部が２層の電子放出層からなり、光照射手段側の第１の電子放出層は、金属からなる厚み１００μｍの基材に直径１００μｍの円形状の開口部が形成されてなり、被帯電物側の第２の電子放出層は、金属からなる厚み５〜１３μｍの基材に直径５〜１３μｍの円形状の開口部が形成されてなること特徴とすることもできる。
【００７０】
このような構成の電子放出部とすることで、トナー層の厚みを規制するトナー規制ブレードの一部に設けた構成としても、トナー規制ブレードとしての機能を十分に果たすことができ、しかも、電子放出部の電子放出面にトナーが付着して電子放出量が低下するようなこともなく、安定した帯電が可能となる。
【００７１】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明に係る実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７２】
まず、図２を用いて、本実施の形態の電子写真装置に備えらた現像装置１０の概略構成を説明する。本発明に係る、粉体状の被帯電物を帯電させる帯電装置は、該現像装置におけるトナー帯電部として搭載されている。
【００７３】
現像装置１０は、感光体ドラム２と対向するように配置され、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一成分系の非磁性よりなるトナー（被帯電物）を用いて現像するものである。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１２、現像ローラ１３、およびトナー規制ブレード１４を備えた構成である。
【００７４】
供給ローラ１２は、現像装置１０内に、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て配され、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２と対向する箇所にて回転可能に配置され、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。トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３の回転方向に対し、供給ローラ１２の下流側、かつ感光体ドラム２の上流側にて現像ローラ１３と接触して配置され、現像ローラ１３表面に形成されるトナー層の層厚を規制する。
【００７５】
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部（帯電装置）を構成するものとして、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（光照射部）１６とを備えている。このトナー帯電部の詳細については後述する。
【００７６】
次に、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２に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光部（図示せず）、現像装置１０、転写用放電ローラ４、クリーニング部（図示せず）、除電部（図示せず）、定着ローラ５からなる。また、図２において、Ｐは記録用紙、Ｌは上記露光部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。
【００７７】
感光体ドラム２は、所定方向（図２に示す矢印Ａ方向）に回転しており、まず、その外周表面が帯電ローラ３によって均一に帯電される。均一に帯電された感光体ドラム２の表面には、露光部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て保持される。
【００７８】
感光体ドラム２上に形成された上記静電潜像は、感光体ドラム２の回転によって、現像装置１０と対向する位置まで移動し、該現像装置１０によってトナーを供給されて可視化される（感光体ドラム２上にトナー像が形成される）。このとき、現像装置１０の現像ローラ１３は、感光体ドラム２に供給するトナーを担持搬送するために所定方向（図２に示す矢印Ｂ方向）に回転している。
【００７９】
なお、本実施の形態では、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。
【００８０】
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部および除電部が配置され、該クリーニング部は転写後の感光体ドラム２表面の残留トナーを除去し、該除電部は感光体ドラム２表面を除電する。
【００８１】
トナー像が転写された後の用紙Ｐは定着ローラ５に搬送され、該用紙Ｐが上下一対の定着ローラ５の間を通過する際に加熱および加圧を受け、トナー像が用紙Ｐ上に定着される。
【００８２】
続いて、上記現像装置１０の動作を説明する。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の先端に設けられた接触領域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。
【００８３】
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、トナー帯電部を構成する電子放出部１５および紫外線照射器１６によって、電荷を与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー規制ブレード１４に形成された電子放出部１５に対して紫外線照射器１６から紫外線を照射することによって、光電効果によって電子放出部１５から電子（光電子）が誘起される。この電子は、電子放出部１５より現像ローラ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。
【００８４】
なお、ここで上記紫外線照射器１６の発光は、現像ローラ１３の回転と同期されていることが好ましく、これにより、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制することができる。
【００８５】
上記構成のトナー帯電部において、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いるため、現像ローラ１３上の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。したがって、現像装置１０では、トナー規制ブレード１４は、現像ローラ１３に対して少なくともトナーの層厚規制に必要な程度の力にて圧接されていればよく、トナー規制ブレード１４によるトナーへの加圧力および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【００８６】
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ので、その表面粗さがトナーの層形成に影響を及ぼすことはなく、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。
【００８７】
また、トナー規制ブレード１４の一部に電子放出部１５を設けることで、装置の小型化、コストダウンが可能となるだけでなく、電子放出部１５と現像ローラ１３とが近接するので、発生した電子を効率よくトナーへと供給することができる。
【００８８】
しかも、トナー規制ブレード１４における接触領域Ｗｓより下流側（現像ローラ１３の回転方向下流側）に電子放出部１５を設けたことで、電子放出部１５は、現像ローラ１３上で層厚が薄く均一化されたトナー層を帯電することとなる。電子放出部１５による帯電は、トナーに接触せずに電子を降り注ぐことによる帯電であるため、トナー層の表面が最も効果的に帯電される。
【００８９】
上記トナー帯電部によって所定の帯電量まで帯電されたトナーは、さらに現像ローラ１３の回転によって感光体ドラム２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像する。
【００９０】
次に、上記トナー規制ブレード１４に設けられた電子放出部１５の構成を、図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００９１】
トナー規制ブレード１４は、例えば、基材１４１としてＳＵＳなどの金属（すなわち、導電性基材）を使用しており、電子放出部１５が形成される領域には、図１（ａ）に示すように複数の開口部１５１−１が設けられている。さらに、電子放出部１５が形成される領域であって、開口部１５１−１・１５１−１間の平面部１５２−１には、紫外線等の光が照射されることで光電効果を起こして電子（光電子）を発生する後述する光電膜１００が成膜されている。光電膜１００は、例えば金、プラチナ等の薄膜を用いることができ、基材１４１に蒸着によって積層することができる。上記開口部１５１−１は、紫外線照射器１６に向かって開口が広がるように内面に傾斜をもつ形状であり、その内面まで光電膜１００が成膜されている。
【００９２】
なお、図１（ａ）の記載では、上記開口部１５１−１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施の形態においては開口部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。
【００９３】
このような構成のトナー規制ブレード１４において、電子放出部１５の光電膜１００に紫外線が照射されると、該光電膜１００の光照射面にて光電効果による電子が誘起されて電子が発生する。電子は、主に紫外線の照射面側、すなわち、紫外線照射器１６との対向する平面部１５２−１、並びに開口部１５１−１の内面において発生する。発生した電子の一部は、電子放出部１５の開口部１５１−１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こととなる。
【００９４】
電子放出部１５に開口部１５１−１が設けられていない構成では、光電膜の光照射側にて発生した電子をその裏側、つまり、光電膜の厚み方向に通過させるために、膜厚を電子が通過し得るように非常に薄くする必要があり、また、膜厚が不均一であると、トナーを均一に帯電させることができなかった。
【００９５】
しかしながら、このような開口部１５１−１を有する構成とすることで、光電膜１００の膜厚に厳しい制約がなくなるので、製造が容易となり、かつ、トナーを安定して均一に帯電させることができる。しかも、紫外線照射器１６からの照射光は、基材等を通過することなく直接に光電膜１００に当たって電子の発生に寄与するので、電子放出部にこのような開口部１５１−１が形成されていない従来の構成に比べて光利用効率が高く、紫外線照射器１６における消費電力を低減できる。
【００９６】
ところで、電子放出部１５にこのように開口部１５１−１を設けた構成では、トナーが開口部１５１−１から逆に進入してきて、電子放出部１５における光電膜１００に付着する恐れがある。光電膜１００にトナーが付着すると、電子の放出量が低下し、安定してトナーを帯電させることができなくなる。そこで、このようなトナーの進入を阻止するためには、開口部１５１−１を小さくすることが好ましい。しかしながら、今日の孔空け技術では制約があり、安価なエッチング等による孔空けでは、基材１４１の厚みと同等の開口しか開けることができず、開口部１５１−１のサイズを小さくしようとすると、必然的に基材１４１の厚みが薄くなってしまい、電子放出部１５として必要な強度（剛性）を確保できなくなる。
【００９７】
特に、本実施の形態のように、電子放出部１５をトナー規制ブレード１４の一部に設けた構成では、上記した利点を有する反面、トナー規制ブレード１４の基材１４１の厚みが従来と同じであっても、電子放出部１５に開口部１５１−１を設けた分、電子放出部１５の部位にて強度が低下してしまう。そのため、十分な弾性力を得ることができず、トナー規制ブレード１４としての本来の機能である現像ローラ１３上のトナーの層厚規制が困難となってしまう。
【００９８】
つまり、開口部１５１−１を設けた構成としたことで、電子放出部１５としては、強度を確保するためには基材１４１が厚くなる方向にあり、一方で、開口部１５１−１を通過するトナーの逆進入を阻止するためには、開口部１５１−１を小さく、つまり、基材１４１を薄くする必要があり、相反する要望となっている。
【００９９】
そこで、本実施の形態の現像装置１０では、このような課題をも併せて解決し得るように、電子放出部１５に補強手段を設けており、ここでは補強手段として、図１（ａ）（ｂ）に示すように、複数の電子放出層が積層された多層構造化している。
【０１００】
上記したトナー規制ブレード１４の基材１４１の一部に設けられた電子放出層を第１の電子放出層１５−１とすると、該第１の電子放出層１５−１の現像ローラ１３側には、第２の電子放出層１５−２が積層して配設されている。第２の電子放出層１５−２は、第１の電子放出層１５−１の基材１４１よりも薄い基材１５３を有している。該基材１５３も、ＳＵＳなどの金属（すなわち、導電性基材）からなり、上記開口部１５１−１と同じ方向に貫通する開口部１５１−２が複数形成されると共に、上記紫外線照射器１６側の開口部１５１−２・１５１−２間の平面部１５２−２、及び開口部１５１−１の内面にまで光電膜１００が成膜されている。開口部１５１−１と同様に、開口部１５１−２も、紫外線照射器１６に向かって開口が広がるように内面に傾斜をもつ形状である。
【０１０１】
電子放出部１５をこのような多層構造（ここでは２層構造）とすることで、電子放出部１５として必要とされる強度は、第１及び第２の電子放出層１５−１・１５−２が分担して担うようになる。そのため、第２の電子放出層１５−２の基材１５３は、第１の電子放出層１５−１の基材１４１よりも十分に薄く構成されており、開口部１５１−２も、第１の電子放出層１５−１に形成されている開口部１５１−１より十分に小さく形成されている。好ましくは、第２の電子放出層１５−２における開口部１５１−２を、トナーが通過できない大きさとすることである。
【０１０２】
そして、これら第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２とは、図１（ａ）の円内に拡大して示すように、第１の電子放出層１５−１に形成された大きな開口部１５１−１の中に、第２の電子放出層１５−２に形成された小さい開口部１５１−２が多数配置されるように、互いに重ね合わされて貼り合わされている。
【０１０３】
このような２層構造の電子放出部１５に、紫外線照射器１６から紫外線が照射されると、紫外線は、第１及び第２の電子放出層１５−１・１５−２のうち、まずは第１の電子放出層１５−１の平面部１５２−１及び開口部１５１−１内面に及んで成膜されている光電膜１００に当たり、光電効果により電子が発生する。また、第１の電子放出層１５−１の開口部１５１−１を通過した紫外線は、開口部１５１−１より露出している第２の電子放出層１５−２の平面部１５２−２及び開口部１５１−２内面に及んで成膜されている光電膜１００にあたり、第２の電子放出層１５−２からも光電効果により電子が発生する。
【０１０４】
第１の電子放出層１５−１で発生した電子は、該第１の電子放出層１５−１の開口部１５１−１を通過し、さらに、第２の電子放出層１５−２の開口部１５１−２を通過して、現像ローラ１３の表面に担持されたトナーに降り注がれる。同様にして、第２の電子放出層１５−２で発生した電子も、第２の電子放出層１５−２の開口部１５１−２を通過してトナーに降り注がれる。
【０１０５】
このような電子放出部１５の好適な一例として、ここでは、第１の電子放出層１５−１を、厚さ１００μｍの基材１４１に、直径１００μｍ（現像ローラ１３側）の円形の開口部１５１−１が形成された構成としている。第１の電子放出層１５−１をこのような厚みとすることで、トナー規制ブレード１４としての機能を果たすことができる。したがって、積層される第２の電子放出層１５−２としては、トナーの逆進入を防止することだけを目的とすればよいので、開口部１５１−２を直径５μｍ〜１０μｍの円形とし、基材１５３は厚さ５μｍ〜１０μｍとしている。
【０１０６】
なお、現在の電子写真装置においては、粒径６〜８μｍのトナーが一般的に使用されているので、第２の電子放出層１５−２の開口部１５１−２を５μｍ以下とすれば、確実にトナーの通過を阻止できる。しかしながら、現実にはトナーは単独では存在しにくく、複数粒が結合して存在しており、本願出願人は、小さい方の開口部１５１−２を１３μｍ以下とすることで、トナーの進入がないことを実験的に確認している。確認は、写真による目視判定である。したがって、上記のような１００μｍ厚の第１の電子放出層１５−１に積層される薄い第２の電子放出層１５−２としては、厚さ５μｍ〜１３μｍの基材に、直径５μｍ〜１３μｍの円形の開口部１５１−２を形成した構成とすればよい。
【０１０７】
以上のように、電子放出部１５を複数の電子放出層からなる多層構造とすることで、発生した光電子を通過させるための開口部（１５１−１・１５１−２）を設けた構成としても必要な強度を確保しながら、各電子放出層１５−１・１５−２の基材厚を自在に変化させて、既存の安価な穴あけ加工技術にてもより小さな開口部とすることができ、トナーの逆進入による光電面の汚染を抑制して、安定してトナーを帯電させることができる。
【０１０８】
特に、ここでは、現像ローラ１３側に配されている第２の電子放出層１５−２の開口部１５１−２を小さくしているので、トナーの逆進入を効果的に阻止することができる。なお、第１の電子放出層１５−１及び第２の電子放出層１５−２といった２層構造を例示したが、３層以上としてもよく、その場合も、このように、最も現像ローラ側に配されている電子放出層の開口部を小さくすることで、トナーの逆進入による光電膜の汚染を効果的に阻止することができる。
【０１０９】
また、第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２とで、電子放出部１５として必要とされる強度は確保できるので、トナー規制ブレード１４の一部に開口部付きの電子放出部１５を設けた構成としても、トナー規制ブレード１４において十分な弾性力を確保することができ、現像ローラ１３におけるトナーの層厚を規制することが可能となる。
【０１１０】
しかも、電子放出部１５をこのような多層構造とすることで、第１の電子放出層１５−１の開口部１５１−１を通過した光であっても、第２の電子放出層１５−２の平面部１５２−２の光電膜１００に当たって光電子の発生に寄与することとなるので、紫外線照射器１６の光を有効に利用することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、第２の電子放出層１５−２の開口部１５１−２が、第１の電子放出層１５−１の開口部１５１−１の中に複数位置するように形成しているので、第２の電子放出層１５−２における平面部１５２−２が増加し、第２の電子放出層１５−２にて、効果的に電子を放出することができる
また、本実施の形態では、第１の電子放出層１５−１及び第２の電子放出層１５−２に設けられた開口部１５１−１・１５１−２を、紫外線照射器１６に向かって開口が広がるように内面に傾斜をもつ形状としており、その内面まで光電膜１００を成膜している。
【０１１２】
これにより、平面部１５２−１・１５２−２だけでなく、開口部１５１−１・１５１−２の内面においても紫外線照射にて電子が発生することとなる。このような開口部１５１−１・１５１−２で発生した電子は、平面部１５２−１・１５２−２で発生した電子より、効率よく開口部１５１−１・１５１−２を介して現像ローラ１３側へと導き出されてトナーの帯電に寄与するため、現像ローラ１３表面に担持されているトナーの帯電により効果的に寄与する電子量を増加させることができる。
【０１１３】
なお、開口部１５１−１・１５１−２としては、紫外線照射器１６に向かって開口が広がるだけでなく、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成されている構成とすることがもっとも望ましい。理由については、実施の形態２にて説明する。
【０１１４】
また、ここでは基材１４１・１５３を光電膜材料以外とし、これら基材１４１・１５３の紫外線照射器１６側であって、第１の電子放出層１５−１では紫外線照射器１６との対向面となる平面部１５２−１、第２の電子放出層１５−２においては、第１の電子放出層１５−１を通り抜けた光が照射される開口部１５１−１内の平面部１５２−２、そして、開口部１５１−１・１５１−２の内面にのみ形成している。これにより、高価な光電効果のある材料を無駄にすることなく、コスト削減を図ることができる。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、電子放出部１５を２層構造としたが、上述したように、３層以上の多層としてもよく、その場合は、最も現像ローラ１３側にくる電子放出層を最も薄くしてその開口部を最も小さくすることで、トナーの逆進入を最も効率よく阻止することができる。
【０１１６】
また、ここでは、電子放出部１５を多層構成として、電子放出部１５としての強度を確保しながら、電子放出部１５における開口部（１５１−１・１５１−２）を小さくする構成としたが、電子放出部１５の強度を上げるための補強手段が別途設けられている構成としてもよい。補強手段にて強度を確保した分、電子放出部を構成する基材厚を薄くして開口部を所望のサイズに小さくすることができる。
【０１１７】
つまり、上記した説明では、電子放出部１５は、厚い第１の電子放出層１５−１と薄い第２の電子放出層１５−２とで構成され、２層の何れもが光電子を放出し得る電子放出層であったが、例えば、厚い第１の電子放出層１５−１が電子放出機能を持たない単なる基材１４１に開口部１５１−１が設けられた補強手段であり、薄い第２の電子放出層１５−２のみを電子放出層とした構成であってもよい。これによっても、最も現像ローラ１３側に配設される第２の電子放出層１５−２における開口部１５１−１を小さくすることで、トナーの進入を効果的に抑制或いは防止して、第２の電子放出層１５−２における光電子の発生を安定して行わせることが可能となる。
【０１１８】
上記光電膜１００の材料としては、上述のような金、プラチナ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。
【０１１９】
また、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、光電層を形成する材料に対して光電効果を起こしうる波長を有するものであれば、可視光線やＸ線等であってもよい。
【０１２０】
また、電子放出部１５において、該電子放出部１５が電気的にフロートの状態であれば、第１及び第２の電子放出層１５−１・１５−２において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、光電膜１００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。
【０１２１】
本実施の形態の電子放出部１５は、ＳＵＳ等の導電性の金属からなるトナー規制ブレード１４の基材１４１上に、光電膜１００として金、プラチナ薄膜を蒸着してなる第１の電子放出層１５−１に、同じくＳＵＳ等の導電性の金属からなる基材１５３上に、光電膜１００として金、プラチナ薄膜を蒸着してなる第２の電子放出層１５−２を貼り合わせた構成であるので、接着に導電性接着剤を用いるなどして第１及び第２の電子放出層１５−１・１５−２を互いに導通させ、その上でトナー規制ブレード１４の基材１４１を接地することにより上記構成を容易に実現できる。
【０１２２】
〔実施の形態２〕
本発明に係る実施の他の形態について図３ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用いた部材と同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１２３】
上記実施の形態１の電子写真装置に備えられた現像装置１０では、多層構造の電子放出部１５を構成する第１の電子放出層１５−１及び第２の電子放出層１５−２における、平面部１５１−１・１５１−２及び開口部１５１−１・１５１−２の内面より発生した電子は、開口部１５１−１・１５１−２を通って現像ローラ１３上のトナーに向けて放射される。
【０１２４】
しかしながら、上記構成において、電子放出部１５の光照射面側で発生した電子は、必ずしも開口部１５１−１・１５１−２を通過するとは限らず、開口部１５１−１・１５１−２を通過した電子のみがトナーの帯電に寄与するため、実施の形態１の現像装置１０は、トナーの帯電効率があまり高いとは言いがたかった。本実施の形態では、現像装置においてトナーの帯電効率を向上させることのできる好適例を説明する。
【０１２５】
本実施の形態２に係る現像装置１０’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１４’に代えると共に、該トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加する構成となっている。このため、トナー規制ブレード１４’は電圧印加手段１９と接続されている。この電圧印加手段１９は、トナー規制ブレード１４’の基材１４１に接続する構成とすることができる。
【０１２６】
また、現像ローラ１３側の電圧印加手段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電圧印加手段をそのまま兼用することができる。現像装置１０’においてその他の構成は現像装置１０と同じである。本発明のバイアス印加手段は、電圧印加手段１９・２０にて構成される。
【０１２７】
トナー規制ブレード１４’は、トナー規制ブレード１４とほぼ同様の構成であるが、図３に示すように、現像ローラ１３との接触領域Ｗｓにおいて絶縁層１７および金属層１８が設けられている点のみが異なっている。尚、トナー規制ブレード１４’上に形成される電子放出部１５の構成は、トナー規制ブレード１４と同様の構成である。
【０１２８】
現像装置１０’では、トナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３との間に電気的バイアスを印加するため、現像装置１０のようにトナー規制ブレード１４の導電性の基材１４１と現像ローラ１３とが直接接触する構成であれば、トナー規制ブレード１４と現像ローラ１３との間が導通してしまい上述のような電気的バイアスを印加することができない。
【０１２９】
つまり、絶縁層１７は、現像ローラ１３とトナー規制ブレード１４’の基材１４１との間を絶縁するために設けられたものであり、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。絶縁層１７としては、例えば、上記基材１４１の上に厚さ８０μｍのフッ素樹脂層として形成される。また、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。
【０１３０】
尚、現像ローラとトナー規制ブレードとの間を絶縁する構成としては、上述のようにトナー規制ブレード側に絶縁層を設ける構成に限定されるものではなく、導電性基材からなる現像ローラの外周層に、例えばゴム等の絶縁層を設ける構成であってもよい。
【０１３１】
図４に、電気的バイアスが印加されるトナー規制ブレード１４’と現像ローラ１３とを模式的に模式的に示す。トナー規制ブレード１４’の一部に設けられた電子放出部１５では、第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２とが導電性接着剤で貼り合わされており、互いに導通している。
【０１３２】
本実施の形態では、一例として、現像ローラ１３における現像スリーブに−４００Ｖが印加されており、電子放出部１５には−８００Ｖ〜−６００Ｖが印加されている。これにより、電子放出部１５と現像ローラ１３との間に４００Ｖ〜２００Ｖの電気的バイアスが生じている。
【０１３３】
電子放出部１５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。
【０１３４】
まず、第１の作用として、電気的バイアスを印加することで、電子放出部１５と現像ローラ１３との間に電界が発生する。このとき、電子放出部１５における開口部１５１−１・１５１−２付近では、図５に示すような電気力線（図中、実線矢印にて示す）が発生する。
【０１３５】
このため、電子放出部１５の光電膜１００において、開口部１５１−１・１５１−２付近で発生した電子は、上記電気力線に沿って移動し、開口部１５１−１・１５１−２を通過して現像ローラ１３側に引き寄せられる。すなわち、発生した電子をトナーの帯電に効率的に使用できる。
【０１３６】
次に、第２の作用として、現像ローラ１３側に引き寄せられた電子は、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。
【０１３７】
また、図４のトナー規制ブレード１４’では、電子放出部１５を構成する第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２とを導電性接着剤で貼りあわせた構成としていたが、例えば、図６に示すように、第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２とを空気層（絶縁層）を介して離間させると共に絶縁状態として、各々に異なる電圧を印加して、第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２との間、及び第２の電子放出層１５−２と現像ローラ１３との間の２段に分けて電気的バイアスを印加する構成としてもよい。
【０１３８】
その場合の一例として、例えば、現像ローラ１３における現像スリーブに−４００Ｖ、第１の電子放出層１５−１に−８００Ｖ、第２の電子放出層１５−２に−５００Ｖ〜−７００Ｖを印加する。これにより、第１の電子放出層１５−１と現像ローラ１３との間に４００Ｖの電気的バイアスが印加され、第２の電子放出層１５−２と現像ローラ１３との間に１００Ｖ〜３００Ｖの電気的バイアスが印加される。図７に、第１の電子放出層１５−１、第２の電子放出層１５−２、及び現像ローラ１３間に発生した電界による電気力線を示す。
【０１３９】
このように、２段に分けて電気的バイアスを印加する構成とした場合、上記した電子なだれの現象が第１の電子放出層１５−１と第２の電子放出層１５−２との間でも発生するため、電子なだれの効果が増大し、図４，図５の構成よりも帯電効率をより向上させることができる。
【０１４０】
続いて、第１及び第２の電子放出層１５−１・１５−２に形成された開口部１５１（１５１−１・１５１−２）の形状について検討を行った結果を説明する。
【０１４１】
開口部１５１の形状としては様々なものが考えられる。そこで、考えられる種々の開口部１５１について電子放出量をシミュレーションによって求めた。
【０１４２】
図８（ａ）〜（ｅ）は、考えられる種々の開口部１５１が形成されている電子放出層の断面図である。すなわち、開口部１５１の内面の開口部１５１の貫通中心を通って貫通方向に平行に切断した断面を示している。
【０１４３】
同図（ａ）は開口部１５１を電鋳加工（エレクトロフォーミング）によって形成したものであり、その内面は、紫外線照射器１６側に向かって開口が広がるように凸の曲面をなしている（形状Ａとする）。同図（ｂ）は開口部１５１をエッチングによって形成したものであり、その内面は、紫外線照射器１６側に向かって開口が広がるように凹の曲面をなしている（形状Ｂとする）。同図（ｃ）は開口部１５１をエッチングによって形成したものであり、その内面は、同図（ｂ）の開口部１５１を、開口の広い方を外側にして上下対称につなげた形状である（形状Ｃとする）。同図（ｄ）は開口部１５１をドリル孔加工により形成したものであり、その内面は。紫外線照射器１６側に向かって開口が広がるように断面が直線となる曲面をなしている（形状Ｄとする）。また、同図（ｅ）は開口部１５１の内面を円筒面としたものである（形状Ｅとする）。
【０１４４】
このような図８（ａ）〜（ｄ）のそれぞれについて、開口部１５１の各寸法の定義を図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【０１４５】
図９（ａ）・（ｂ）・（ｄ）はそれぞれ順に形状Ａ・Ｂ・Ｄの開口部１５１に対応しており、現像ローラ１３側（トナー側）の開口径をφ１、紫外線照射器１６側の開口径をφ２としている。図９（ｃ）は形状Ｃの開口部１５１に対応しており、現像ローラ１３側および紫外線照射器１６側の開口径をφ２、開口部１５１の内部の最も小さい径をφ１としている。また、開口部１５１の一方の開口端から他方の開口端までの距離である厚みは、貫通方向に計った開口部１５１の寸法であるが、これをｔとする。
【０１４６】
各開口部１５１を備える電子放出層１５−１・１５−２は、いずれも図面の上部から紫外線が照射される。また、各開口部１５１は電位Ｖ１にバイアスされたグリッドとして機能するが、各開口部１５１からこの電位の基準となる電位Ｖ０のグランドプレートまでの距離をＬ１とする。グランドプレートとグリッドとの間に上記バイアスが印加され、発生した電子はバイアスによる電界作用によってグランドプレートに移送される。
【０１４７】
表１に、図８に示す（ａ）〜（ｄ）の形状について電子放出量の確認を行った結果を示す。図８（ａ）〜（ｄ）の各形状ともに同じ材質、光電膜、光量、バイアスを条件として、グランド面にふり注がれる電子量の計測による確認を行った。
【０１４８】
【表１】
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【０１４９】
また、シミュレーションの結果分かった各開口部１５１からの電子放出量と電子の移送軌跡とを、模式的に図１０（ａ）〜（ｅ）に示す。電子の移送軌跡は破線で表されており、破線が太いほど光電子量が多いことを示す。また、グランドプレートに降り注がれる電子量を計測により確認し、表１に記載した。
【０１５０】
上記の実験結果や模式図から明らかな様に、形状Ａ〜Ｅともφ１、φ２の大きさを略同一に設けてあるので、形状によらず、電子放出層１５−１・１５−２の平面部１５２（１５２−１・１５２−２）に紫外線が照射され電子が放出されても、開口を通過して現像ローラ１３側に十分な電子が供給されていないことは明白である。このように、平面部１５２で放出された電子を開口部１５１を通過させてトナーに導くことは難しく、トナーに照射される電子の大半は開口部１５１から放出された電子となる。
【０１５１】
そこで、形状Ａ〜Ｅの開口部１５１の内面の面積と、その上方から照射される紫外線の受光率との関係について考察すると、形状Ｅの開口部１５１の内面は光の照射方向と垂直方向であり、紫外線が効率よく光電膜１００に照射されていないので電子の発生効率が良くないということが理解できる。また、形状Ｃの開口部１５１の内面は中央部に径方向に突出する凸部が存在し、上方からの紫外線の照射を遮る構造であるので、同量の紫外線を照射されても紫外線を受光する開口部１５１の内面の表面積が少ないことから電子の放出量が減少している。
【０１５２】
また、形状ＢおよびＤの開口部１５１の内面は照射された紫外線を効率よく受光する構造ではあるが、表１から分かるようにグランドプレートで得られる電子量は形状Ａに比べて少ない。形状Ａは、検証の結果からも分かるように、開口部１５１の内面が紫外線を効率よく受光し、特に電子発生効率が高い構造であることが判明した。形状Ａでは、受光した光により放出された電子はそのまま開口を通過しトナー方向に移動するので、少ない光量であっても大きな電子の放出量を得ることができる。
【０１５３】
このように、形状Ａの開口部１５１はその内面が紫外線照射器１６側に向かって開口が広がるように凸の曲面をなすので、該内面の受光面積が大きくなって電子の放出量が大きくなるとともに、該内面から放出された電子が開口部１５１を通して効率よくトナーに導かれる。これにより、安定したトナーの帯電が可能となり良好な画像が得られる。
【０１５４】
また、前記形状Ａを円弧とすれば、開口部１５１の内面からの光電子の放出量が増大するとともに、周囲に形成される電界が、放出された光電子をトナーへ効率よく導くものとなる。そして、この円弧の半径を、開口部１５１の一方の開口端から他方の開口端までの距離（前記の厚みｔ）以上とする、すなわち貫通方向に計った開口部１５１の寸法以上とすることにより、電鋳加工によって開口部１５１を形成することができる。
【０１５５】
また、開口部１５１の形成にフォトリソグラフィーとめっき処理とを行う電鋳加工を用いると、形状Ａのように開口部１５１の内面の断面形状を一方側に向かって開口が広がるように凸の曲面とすることが容易になる。また、電子放出部１５に複数の開口部１５１を設ける場合に開口部間で凸の曲面を均一に形成することができるので、トナー間で均一な帯電が可能となり良好な画像が得られる。
【０１５６】
なお、トナー規制ブレード１４の電子放出部１５において基材１４１上に積層するグリッドの材料としてニッケルまたはニッケルコバルト合金を用いれば、基材上へのグリッドの加工を電鋳加工で精度よく行うことができる。光電膜１００はこのグリッドの材料の上に金属をめっき処理することにより積層すればよい。従って、この部分に対して開口部１５１、特に形状Ａの開口部１５１を電鋳加工で精度よく形成することができる。また、複数の開口部間で均一な電鋳加工が可能となるので、均一な光電子の放出が可能となり、ムラのない均一な画像形成が可能となる。
【０１５７】
以上のように、開口部１５１の断面形状により、電子の放出量が異なることが確認されているので、第１の電子放出層１５−１及び第２の電子放出層１５−２における開口部１５１−１・１５１−２の形状は、必要とする電子発生量と、基材の厚み、並びに加工方法の制限による開口面積、コストなどをもとに、組み合せにて選択すればよい。その場合、開口部１５１の形状に合った基材を選択することが望ましい。例えば、電鋳加工により開口部１５１の断面形状をＲ形状とする時には材質がＮｉ、若しくはＮｉ−ｃｏなどが最適となる。
【０１５８】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図１１および図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５９】
本実施の形態に係る現像装置３０は、図１１に示すように感光体ドラム２と対向するように配置され、該感光体ドラム２の表面に形成される静電潜像を、現像剤として例えば一成分系の非磁性よりなるトナーを用いて現像する。現像装置３０は、ホッパー３１、現像槽３２、および帯電槽３３を備えている。
【０１６０】
上記現像装置３０を備えた電子写真装置におけるプロセス部は、図１１に示すように、主に感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光部（図示せず）、現像装置３０、転写用放電ローラ４、クリーニング部（図示せず）、除電部（図示せず）、定着ローラ５からなる。
【０１６１】
現像装置３０において、ホッパー３１は、現像装置３０の最上流に位置する槽であり、未帯電のトナーを貯蔵している。現像槽３２は、感光体ドラム２に供給されるトナーを収容する槽であり、供給ローラ３４、現像ローラ３５、およびトナー規制ブレード３６を備えた構成となっている。
【０１６２】
供給ローラ３４および現像ローラ３５は、互いの外周面同士が対面するようにそれぞれ回転可能に連設されている。そして、供給ローラ３４は現像槽３２内のトナーを現像ローラ３５の外周面に供給し、現像ローラ３５は供給ローラ３４により供給されたトナーを感光体ドラム２に向けて担持搬送する。トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５の回転方向に対し、供給ローラ３４の下流側、かつ感光体ドラム２の上流側にて現像ローラ３５と接触して配置され、現像ローラ３５表面に形成されるトナー層を層厚規制する。
【０１６３】
帯電槽３３は、ホッパー３１の下流、かつ現像槽３２の上流に配置されており、ホッパー３１から現像槽３２に向けて補給されるトナーに対してトナー帯電を施す槽である。すなわち、ホッパー３１は、現像槽３２においてトナー無しが検出された場合、トナー補給ローラ３７を回転させ、現像槽３２に向けてトナー補給を行う。このとき、ホッパー３１から現像槽３２へ補給されるトナーは、必ず帯電槽３３を通過し、該帯電槽３３にてトナー帯電が行われる。
【０１６４】
このため、帯電槽３３は、光の照射を受けることにより自らの電子を誘起させてその電子を放出するトナー帯電ローラ３８と、該トナー帯電ローラ３８に紫外線を照射する冷陰極ガラスランプ（光照射手段）３９とを備えるトナー帯電部（帯電装置）をその内部に有している。上記トナー帯電部の詳細については後述する。
【０１６５】
次に、現像装置３０における動作を説明する。上記現像槽３２でトナー無しが検出された場合、ホッパー３１内部に設置されているトナー補給ローラ３７が回転され、未帯電トナーがホッパー３１から帯電槽３３内へ送り込まれる。トナー補給ローラ３７には、例えば発泡ウレタンローラが用いられる。
【０１６６】
帯電槽３３では、トナー帯電部を構成するトナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９によって、電荷を与えられ、現像に必要な帯電量まで帯電される。すなわち、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対して冷陰極ガラスランプ３９から光を照射することによって、光電効果によって上記電子放出部から電子（光電子）が誘起される。この電子は帯電槽３３内を通過するトナーに向けて放出され、該トナーが所望の帯電量まで帯電される。なお、上記冷陰極ガラスランプ３９の発光は、トナー補給ローラ３７の回転と同期させれば、電力消費の増加につながる不必要な発光を抑制でき好ましい。
【０１６７】
上記構成の帯電槽３３において、トナー帯電ローラ３８および冷陰極ガラスランプ３９を備えるトナー帯電部は、該帯電槽３３を通過するトナーに対して光電効果によって発生する電子を放出して、その電子をトナーに降り注ぐことによってトナー帯電を行っている。このため、トナー帯電部に対し非接触の状態で帯電槽３３を通過するトナーに対しても帯電を行うことができる。すなわち、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができる。
【０１６８】
このような帯電を行うために、現像装置３０では、帯電槽３３の内面側壁に電極板４２を設け、トナー帯電ローラ３８と電極板４２とを電圧印加部４３に接続することによって、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加する構成となっている。これら、電極板４２および電圧印加部４３もトナー帯電部を構成している。電圧印加部４３は、トナー帯電ローラ３８の基材に接続される。
【０１６９】
現像装置３０では、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加することにより、実施の形態２で説明したのと同様の作用によって上記トナー帯電部における帯電効果を向上させることができる。すなわち、上記電気的バイアスを印加することによって発生する電界の作用により、電子放出部から放出される光電子の利用率を高める作用と、電子なだれの作用とによって帯電効率を向上させることができる。
【０１７０】
図１２（ａ）に示すように、トナー帯電ローラ３８は円筒形状をなして帯電槽３３内に備えられており、トナー帯電ローラ３８の内部に冷陰極ガラスランプ３９が配置されている。なお、トナー帯電ローラの形状は円筒形状に限定されるものでなく角筒形状などであってもよい。トナー帯電ローラ３８の基材としては、実施の形態１、２におけるトナー規制ブレード１４・１４’と同様のものを用いることができる。
【０１７１】
そして、電子放出部が形成される領域では、図１２（ｂ）に示すように、実施の形態１、２で述べた、電子放出層が複数積層されてなる多層構造となっており、冷陰極ガラスランプ３９側に配置された、基材が厚く大きな複数の開口部３８１−１が形成された第１の電子放出層３８−１と、これに積層された、薄い基材に小さな複数の開口部３８１−２が形成された第２の電子放出層３８−２とからなる。これら第１及び第２の電子放出層３８−１・３８−２が互いに積層され、各開口部３８１−１・３８１−２同士の形成位置や形状及びその内面に至る光電膜１００の成膜のさせ方等は全て実施の形態１、２における電子放出部１５と同じである。つまり、実施の形態１，２で説明したトナー規制ブレード１４・１４’に設けた電子放出部１５を、第１の電子放出層１５−１を内側としてローラ状にしたような構成である。
【０１７２】
なお、本実施の形態では、上記電子放出部は、トナー帯電ローラ３８の円筒側面の全面にて形成されているものとして説明を行うが、トナー帯電ローラ３８の一部の領域に形成されるものであってもよく、例えば、該バイアスの印加領域（電極板との対向領域）にのみ電子放出部を形成する構成であってもよい。
【０１７３】
また、トナー帯電ローラ３８と電極板４２との間に電気的バイアスを印加する構成としたが、実施の形態２において図６を用いた説明した構成のように、電子放出部を構成する第１及び第２の電子放出層３８−１・３８−２との間を絶縁して空気層を形成しておき、電気的バイアスを２段階に印加するような構成とすることもできる。
【０１７４】
また、図１２（ｂ）では、上記開口部３８１−１は、円形状の小径穴が多数形成された構成となっているが、本実施の形態においては開口部３８１−１・３８１−２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。
【０１７５】
さらに、トナー帯電ローラ３８の上記電子放出部に照射される光は、光電膜１００を形成する材料に対して光電効果を起こしうる波長を有するものであれば、可視光線、紫外線、Ｘ線等を使用可能である。
【０１７６】
上記構成のトナー帯電部によってトナー帯電を行う場合は、冷陰極ガラスランプ３９を発光させることにより、トナー帯電ローラ３８に形成された電子放出部に対し、該トナー帯電ローラ３８の内面側から光を照射する。これにより、トナー帯電ローラ３８の電子放出部を構成する第１及び第２の電子放出層３８−１・３８−２においてそれぞれ光電効果による電子（光電子）が誘起される。こうして発生した電子の一部は、開口部３８１−１・３８１−２を順次通ってトナー帯電ローラ３８の外周面より放射され、トナーの帯電に寄与する。
【０１７７】
このような構成では、トナー帯電部は現像ローラ１３とは完全に非接触であり、該トナー帯電部における電子放出部の表面粗さがトナーの層形成に影響を及ぼすことはない。従って、上記トナー帯電部は、トナーに対して無負荷で帯電を行うことができると共に、電子放出部の表面粗さが設計上の制約を受けることはない。
【０１７８】
帯電槽３３の上記トナー帯電部によって所定の帯電量まで帯電されたトナーは、現像槽３２へ送られる。現像槽３２では、上述したように、供給ローラ３４より現像ローラ３５表面にトナーを順次供給して、現像ローラ３５がトナーを保持した状態で回転運動する。これにより、現像ローラ３５によって搬送されるトナーが現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内され、現像ローラ３５上のトナーの層厚が規制される。
【０１７９】
このとき、現像ローラ３５とトナー規制ブレード３６の接触領域との間に案内されるトナーは、帯電槽３３において既に帯電状態とされているため、トナー規制ブレード３６は、現像ローラ３５に対して少なくともトナーの層厚規制に必要な程度の力にて圧接されていればよく、トナー規制ブレード３５によるトナーへの加圧力および熱的負荷を大幅に低減することができる。
【０１８０】
現像ローラ３５に層形成されたトナーは、さらに現像ローラ３５の回転によって感光体ドラム２との対向部まで送られ、感光体ドラム２の表面上の静電潜像に対して、静電的に供給され、該静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。
【０１８１】
なお、現像装置３０では、上記トナー帯電部がホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されているが、該トナー帯電部の配置箇所はこれに限定されるものではない。すなわち、上記トナー帯電部は、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行えるものであれば、その配置箇所は現像装置３０内の任意の箇所であってもよい。具体的には、上記トナー帯電部は、供給ローラ３４の上流側に配置されていれば、現像ローラ３５上に層形成される前の状態のトナーに対して帯電を行える。
【０１８２】
このように、上記トナー帯電部によって帯電されたトナーが現像ローラ３５上に層形成される前のものであれば、その後の層形成に至る過程において、トナーに攪拌作用が生じ、現像ローラ３５上でのトナー帯電量は均一化される
また、本実施の形態に係る現像装置３０では、上記トナー帯電部は、ホッパー３１と現像槽３２との間に具備される帯電槽３３内に配置されている。このような構成では、現像装置内で浮遊落下する状態のトナーに対して帯電を行うこととなる。このような場合、上記トナー帯電部によって帯電されるトナーは比較的散乱状態にある（凝集度が低い）ため、該トナー帯電部は、落下するトナーに対し比較的均一に帯電を行うことができ、最終的なトナー帯電量の均一性がより向上する。
【０１８３】
以上、本実施の形態に係る現像装置３０について述べたが、現像ローラ以外の場所でトナーを帯電させるようにしているので、現像ローラ上での帯電を行うと層厚規制により層形成されたトナーのうち外周部側におけるトナーがトナー帯電部から放出される電子を多く受け取って帯電量が多くなる一方、内周部側のトナーの帯電量が小さくなることにより最終的なトナー帯電の均一性が低くなってしまうような場合には、現像装置３０はトナー帯電の均一性を高めるのに特に好適である。
【０１８４】
以上、各実施の形態について述べた。なお、上記各実施の形態の説明において、トナーは非磁性一成分トナーを用いる場合を説明したが、本発明の現像装置において使用可能なトナーは非磁性一成分トナーに限定されるものでなく、磁性トナーや二成分のトナーであってもよい。但し、本発明の現像装置としては、トナーへの熱的負荷を低減しトナーの破壊やブレードへの融着を防止することを目的としているものであり、特にトナー融着の問題が顕著に発生する非磁性一成分トナーに適用する場合に好適である。
【０１８５】
また、上記各実施の形態の説明においては、トナーの帯電は主に本発明の特徴的構成であるトナー帯電部によって行い、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力はトナーの層厚規制に必要となる最小限の圧接力に設定されるものとしている。しかしながら、本発明の現像装置はこれに限定されるものではなく、トナー帯電部をトナー帯電に関し補助的に用いるものであってもよい。すなわち、この場合は、トナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力がトナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲での最大の圧接力に設定され、このときの摩擦帯電による帯電量に対して所望の帯電量に不足する分を本発明のトナー帯電部にて付加する構成となる。
【０１８６】
このように、トナー帯電部をトナー帯電に関し補助的に用いる構成では、該トナー帯電部において要求される帯電能力が小さく設定できるため、該トナー帯電部にかかるコストを削減できる。
【０１８７】
なお、トナー帯電部における帯電能力とトナー規制ブレードの現像ローラへの圧接力との関係は、トナー帯電部によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との和が最終的に必要な所望の帯電量に到達していればよい。すなわち、トナー帯電部によるトナー帯電量とトナー規制ブレードの摩擦帯電によるトナー帯電量との比率は、トナーの破壊やブレードへの融着といった問題が生じない範囲で任意に設定可能である。
【０１８８】
また、本発明における光照射手段は、上記各実施の形態で用いられている紫外線照射器１６や冷陰極ガラスランプ３９に限定されるものではなく、光電効果を誘起できる光を照射できるものであれば特に限定されない。但し、上記光照射手段は熱量発生の少ない光源が好ましく、紫外線照射器や冷陰極ガラスランプ以外にキセノンランプ等が好適に使用できる。
【０１８９】
また、上記した各実施の形態では、粉体状の被帯電物としてトナーを例示し、現像装置におけるトナー帯電部として本発明の帯電装置が適用されている場合を例示したが、被帯電物はトナーに限らず、粉体状の被帯電物であればよく、本発明の帯電装置は、現像装置以外にも利用できる。
【０１９０】
【発明の効果】
本発明の帯電装置は、以上のように、粉体状の被帯電物を帯電させる帯電装置であって、光照射手段と、該光照射手段からの光の照射を受けて電子を放出する電子放出部とを備え、上記電子放出部は、光照射手段側から被帯電物側へと貫通する複数の開口部を有し、かつ、該電子放出部の強度を上げるための補強手段を有していることを特徴としている。
【０１９１】
上記構成では、電子放出部に光照射手段側から被帯電物側へと貫通する複数の開口部が形成されているので、電子放出部において発生した電子は、複数の開口部を介して被帯電物へと供されることとなる。したがって、電子放出部の厚みに厳しい制約がなくなるので、製造が容易となる。また、電子放出部の膜厚のばらつきで帯電が不安定化するようなこともなく、均一に安定した帯電が可能となる。さらに、薄くする必要なないため、光照射手段の光を透過させる基材等の被帯電物側に設ける必要もなく、光照射手段からの光を直接電子放出部に照射して電子を放出し得るので、光照射手段の光利用効率があがり、消費電力の低減も図れる。
【０１９２】
これにより、粉体状の被帯電物をトナーとし、このような帯電装置を現像装置に用いることで、軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーの帯電に用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要なく、しかも量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低いといった現像装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１９３】
しかも、電子放出部の強度を上げる補強手段を有する構成としているので、電子放出部の強度は補強手段にて確保できる。したがって、電子放出部の厚みを、必要な開口部の大きさを考慮して薄くすることができ、既存の孔空け技術を用いて、開口部を小さくして、開口部からの被帯電物の進入を抑制することができる。これにより、被帯電物の帯電を安定して行うことができるという効果を併せて奏する。
【０１９４】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴としている。
【０１９５】
上記構成では、開口部が被帯電物を通過させない大きさとなっているので、上記した電子放出部の電子放出面に被帯電物が付着するといった事態の招来を確実に防止して、被帯電物の帯電を安定して行うことができるという効果を併せて奏する。
【０１９６】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記補強手段が、上記電子放出部を複数の電子放出層が積層されてなる多層構造としたものであることを特徴としている。
【０１９７】
上記構成によれば、複数の電子放出層とすることで、各々の電子放出層の厚みを薄くしても、積層された電子放出層全体として電子放出部として必要な強度を確保することができる。しかも、この構成では、光照射手段側に配された電子放出層を通過した光を利用して次層の電子放出層が電子を放出することができるので、光照射手段からの光照射を有効利用して、電子放出部全体として電子放出量を上げることができる。その結果、被帯電物の帯電効率を上げることもできるという効果を併せて奏する。
【０１９８】
また、上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が最小であることを特徴としている。
【０１９９】
上記構成では、複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が最小となっているので、複数の電子放出層が積層されてなる電子放出部への被帯電物の進入を、最も被帯電物側で阻止することができ、各電子放出層における電子放出をより安定して行わせることができるという効果を併せて奏する。
【０２００】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記複数の電子放出層のうち、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、上記被帯電物の該開口部の通過を阻止し得る大きさであることを特徴としている。
【０２０１】
上記構成では、最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部を被帯電物が通過できない大きさとなっているので、上記した複数の電子放出層が積層されてなる電子放出部への被帯電物の進入を、最も被帯電物側で完全に阻止することができ、各電子放出層における電子放出をより一層安定して行わせることができるという効果を併せて奏する。
【０２０２】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記複数の電子放出層では、被帯電物側にある電子放出層の開口部が、光照射手段側にある電子放出層の開口部の中に複数位置していることを特徴としている。
【０２０３】
上記構成では、光照射手段側にある電子放出層の開口部中に被帯電物側の電子放出層の開口部が複数位置するので、被帯電物側に配された電子放出層における光照射手段からの光の受光面が増加し、被帯電物側に配された電子放出層における電子放出を効果的に行わせることができるという効果を併せて奏する。
【０２０４】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記電子放出部或いは上記電子放出層は基材を有しており、該基材における上記光照射手段との対向面上に、上記光照射手段から光を照射されたときに電子を放出する光電膜が成膜されてなることを特徴としている。
【０２０５】
電子放出部を光電効果を有する材質そのものから構成することも可能であるが、光電効果を有する材質は比較的高価であるため、このように、電子放出部或いは上記電子放出層を基材の光照射手段との対向面上に光電膜が成膜されてなる構成とすることで、電子放出量を確保しながらコスト削減を図ることができるという効果を併せて奏する。
【０２０６】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、上記光照射手段に向かって開口が広がるように形成されており、上記光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴としている。
【０２０７】
このように、光照射手段に向かって開口が広がるような開口部に形成し、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出する構成とすることで、開口部内面の受光面積が大きくなって電子の放出量を大きくできるとともに、該内面から放出された電子が開口部を通して効率よく被帯電部材に導かれるので、より効果的に被帯電物を帯電させることができるという効果を併せて奏する。
【０２０８】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記電子放出部或いは上記電子放出層に形成された開口部は、光照射手段に向かって開口が広がると共に、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成されており、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出することを特徴としている。
【０２０９】
このように、光照射手段に向かって開口が広がると共に、開口部の内面が凸の曲面をなすように形成し、光照射手段から光が照射されると開口部の内面からも電子を放出する構成とすることで、開口部内面の受光面積がより大きくなって光電子の放出量を大きくできるとともに、該内面から放出された光電子が開口部を通して効率よく被帯電部材に導かれるので、より一層効果的に被帯電物を帯電させることができるという効果を併せて奏する。
【０２１０】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記複数の電子放出層が互いに電気的に導通されていることを特徴としている。
【０２１１】
複数の電子放出層からなる電子放出部であっても、このように複数の電子放出層を導通させておくことで、一つの電子放出部として扱うことができるので、構造の簡素化が図れるという効果を併せて奏する。
【０２１２】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられていることを特徴としている。
【０２１３】
上記構成では、電子放出部にて放出された電子が、上記バイアスによって電極部側へと引き寄せられ、さらに、引き寄せられた電子は上記バイアスによって加速されて電子なだれ現象を引き起こし、被帯電物の帯電に寄与する電子を増幅することができる。これにより、効果的に被帯電物を帯電させることができるという効果を併せて奏する。
【０２１４】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記複数の電子放出層が、互いに電気的に絶縁されると共に層間に空気層を隔てて積層され、上記電子放出部と上記被帯電物を挟んで対向する電極部と、上記電子放出部と該電極部との間に電気的なバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられ、かつ、上記バイアス印加手段は、各電子放出層と電極部との間に異なるバイアスを印加し、かつ、上記光照射手段側にある電子放出層と電極部との間のバイアスが最も大きくなるように印加することを特徴としている。
【０２１５】
上記構成では、電子放出部にて放出された電子が、上記バイアスによって電極部側へと引き寄せられ、さらに、引き寄せられた電子は上記バイアスによって加速されて電子なだれ現象を引き起こし、被帯電物の帯電に寄与する電子を増幅することができる。しかも、電子放出部を構成する各電子放出層と電極部との間でバイアスが異なり、光照射手段側にある電子放出層との間のバイアスが最も大きいので、電子なだれ現象が、光照射手段側の電子放出層と被帯電物側の電子放出層との間、及び被帯電物の電子放出層と電極部との間といったように、複数段階で起こり、被帯電物の帯電に寄与する電子をより大幅に増幅することができる。これにより、より効果的に被帯電物を帯電させることができるという効果を併せて奏する。
【０２１６】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持されてその層厚が規制された後の上記被帯電物を帯電するようになっていることを特徴としている。
【０２１７】
上記構成では、電子放出部は、被帯電物担持体上に担持され、層厚が規制された被帯電物の層を帯電するため、安定した帯電が可能となり、例えば被帯電物が現像剤であれば、画質を良好とできるという効果を併せて奏する。
【０２１８】
上記した本発明の帯電装置においては、さらに、上記被帯電物を担持する被帯電物担持体が設けられ、上記電子放出部は、該被帯電物担持体上に担持された被帯電物の層厚を規制する層厚規制ブレードの被帯電物との非接触領域に形成されていることを特徴としている。
【０２１９】
本発明の帯電装置では、上述したように、電子放出部の強度を確保できるので、層厚規制ブレードと共用することが可能となり、装置の小型化、コストダウンが可能となる。また、電子放出部と層厚規制ブレードとを兼用することにより、電子放出部と被帯電物担持体とが近接するので、発生した電子を効率よく被帯電物へと供給することができる。
【０２２０】
本発明の現像装置においては、以上のように、電子写真装置に備えられ、帯電された現像剤によって、該電子写真装置の静電潜像担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、上記した本発明の帯電装置を備え、上記被帯電物が現像剤であることを特徴としている。
【０２２１】
既に帯電装置として説明したように、本発明の帯電装置を現像装置に用いることで、軟化点を低減したトナーや、顔料部数を増加させたトナーを用いることができると共に、困難なトナーの成分調整等も必要がなく、しかも量産性に優れ、かつ均一な安定した帯電が可能で、電力消費量も低いといった現像装置を実現することができるという効果を奏する。
【０２２２】
上記した本発明の現像装置においては、さらに、上記電子放出部或いは最も被帯電物側に配されている電子放出層の開口部が、直径５〜１３μｍの円形状であることを特徴としている。
【０２２３】
現在、粒径６〜８μｍのトナー（現像剤）が一般的に使用されているので、電子放出層の開口部を５μｍとすれば、確実にトナーの通過を阻止できる。また、現実にはトナーは単独では存在しにくく、複数粒が結合して存在しているので、開口部を１３μｍ以下とすることで、トナーの進入をほぼ確実に防止することができる。
【０２２４】
上記した本発明の現像装置においては、さらに、上記電子放出部が２層の電子放出層からなり、光照射手段側の第１の電子放出層は、金属からなる厚み１００μｍの基材に直径１００μｍの円形状の開口部が形成されてなり、被帯電物側の第２の電子放出層は、金属からなる厚み５〜１３μｍの基材に直径５〜１３μｍの円形状の開口部が形成されてなること特徴としている。
【０２２５】
このような構成の電子放出部とすることで、トナー層の厚みを規制するトナー規制ブレードの一部に設けた構成としても、トナー規制ブレードとしての機能を十分に果たすことができ、しかも、電子放出部の電子放出面にトナーが付着して電子放出量が低下するようなこともなく、安定した帯電が可能となるという効果を併せて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の現像装置に使用されるトナー規制ブレードの一部に設けられた電子放出部の構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】上記現像装置を備えた電子写真装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態の現像装置を備えた電子写真装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】上記現像装置に使用されるトナー規制ブレードの一部に設けられた電子放出部と、現像ローラとの間に印加される電気的バイアスを説明する模式図である。
【図５】図４の電気的バイアス印加にトナー規制ブレードの一部に設けられた電子放出部において発生する電気力線を説明する模式図である。
【図６】上記現像装置に使用されるトナー規制ブレードの一部に設けられた電子放出部と、現像ローラとの間に印加される別の電気的バイアスを説明する模式図である。
【図７】図６の電気的バイアス印加にトナー規制ブレードの一部に設けられた電子放出部において発生する電気力線を説明する模式図である。
【図８】（ａ）ないし（ｅ）は、上記現像装置が備える電子放出部の開口部の形状として適切なものを比較決定するための断面図である。
【図９】（ａ）ないし（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｄ）の開口部の寸法および印加バイアスを説明する断面図である。
【図１０】（ａ）ないし（ｅ）は、図８（ａ）〜（ｅ）の開口部に対する電子の放出状況を示す電子分布図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】図１１のトナー帯電部の構成を示すものであり、（ａ）はトナー帯電部の断面図、（ｂ）はトナー帯電部が備える電子放出部の平面展開図である。
【符号の説明】
１０、３０          現像装置
１５                電子放出部
１５−１            第１の電子放出層
１５−２            第２の電子放出層
１６、３９          紫外線照射器（光照射手段）
３８−１            第１の電子放出層
３８−２            第２の電子放出層
１５１              開口部
１００              光電膜
【図１】
2004309790.tif 000004
【図２】
2004309790.tif 000005
【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】
2004309790.tif 000010
【図８】
2004309790.tif 000011
【図９】
2004309790.tif 000012
【図１０】
2004309790.tif 000013
【図１１】
2004309790.tif 000014
【図１２】
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