JPH10319700A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一で安定したトナー帯電を得ることがで
き、小型化、ギア設計及びトナー漏れ防止設計の煩雑化
の改善を図ることのできる現像装置を提供する。 【解決手段】 現像スリーブ６の下方に、圧電素子１Ｂ
と、圧電素子１Ｂを上下から挟持する内部電極１Ａ及び
外部電極１Ｃとからなる振動付与手段である現像剤供給
手段１を設け、又、現像スリーブ６と現像剤供給手段１
との間に体積平均粒径５０μｍのフェライト粒子からな
る補助粒子３を配置する。圧電素子１Ｂに周波数１．８
ＭＨｚ、２０Ｖｐｐの交番電圧を印加して圧電素子１Ｂ
を縦方向に振動させる。この振動によって補助粒子３と
体積平均粒径７μの非磁性一成分トナーＴを高周波振動
させ、トナーＴを補助粒子３との摺擦により一次粒径ま
で解きほぐすとともにトナークラウド２を発生させて、
現像に供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタあ
るいは複写機などとされる電子写真方式あるいは静電記
録方式の画像形成装置に関し、現像装置に特徴を有す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の外部装置の出力手段や
複写機として、従来から図４に示すような、電子写真法
を用いた画像形成装置が提案されている。この画像形成
装置において、潜像担持体として通常ドラム状とされる
電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１００は一
次帯電器１１７によって一様に帯電される。次に外部装
置より入力された画像情報に対応して露光装置１２３か
ら感光ドラム１００上に光照射を行ない、潜像を形成す
る。

【０００３】この感光ドラム１００上の静電潜像は、現
像装置１４０において、１次帯電器１１７の印加電圧と
同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤Ｔにより反転現像
され、可視像すなわちトナー像とされる。該トナー像は
転写電源１１２に接続された転写帯電器１１４により転
写材Ｐに転写される。転写材Ｐは感光ドラム１００から
分離され、続いて定着装置１２６に搬送されて、定着後
に永久像となる。

【０００４】一方、転写帯電器１１４で転写されずに残
った感光ドラム１００上の現像剤Ｔは、クリーニング装
置１１６にて除去され、感光ドラム１００は次の画像形
成プロセスに供される。

【０００５】次に、上記現像装置１４０について、図５
により詳しく説明する。図５は代表的な二成分現像装置
の構成例であり、本例の現像剤Ｄは負帯電性であり、か
つ磁性体を含有しないためカラー画像も形成可能な負帯
電磁性トナーである。また非磁性トナーは磁力により搬
送することができないため、図示されていないトナー濃
度調整機構によりフェライト等の磁性体よりなるキャリ
アと一定の重量比で混合された状態とされている。

【０００６】現像装置１４０の現像容器１４０ａ中には
トナー撹拌部材１０６が図中矢印方向に回転して存在し
ており、現像容器１４０ａ中の２成分現像剤Ｄを現像ス
リーブ１０２に向けて搬送している。

【０００７】現像スリーブ１０２はマグネットローラ１
１０を内包したアルミニウム、ステンレス等の非磁性金
属からなる直径１６φの導電性円筒スリーブであり、図
示されていない間隙規制部材により対向する感光ドラム
１００と一定間隔を保って配置されている。

【０００８】現像剤担持体である現像スリーブ１０２内
には磁界発生手段であるマグネットローラ１１０が間隙
を保って同心的に配設されている。マグネットローラ１
１０は画像形成装置に固定して非回転とされ、現像スリ
ーブ１０２はこの内蔵されたマグネットローラ１１０の
周りを回転し、現像剤Ｄを搬送する。

【０００９】マグネットローラ１１０には図示のごとく
５個の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３が具備されて
いる。磁極Ｓ１は現像極、磁極Ｎ１はトナー量規制極、
磁極Ｓ２はトナーの取り込み及び搬送極、磁極Ｎ２、Ｎ
３はトナー反発極である。

【００１０】２成分現像剤Ｄは、磁極Ｓ２により磁力で
引き付けられ、現像スリーブ１０２上に供給される。

【００１１】現像スリーブ１０２の上方にはトナー量規
制部材として磁性ブレード１０８が固定されており、現
像スリーブ１０２上に垂下して近接し、現像スリーブ１
０２上のトナーを磁力により規制して２成分現像剤Ｄの
薄層１１１を形成し、現像領域に搬送される２成分現像
剤量を規定している。

【００１２】また磁極Ｓ１の領域において現像スリーブ
１０２は、図示されていない間隙規制部材により、対向
する感光ドラム１００と一定間隔を保って配置されてい
る。現像領域に搬送されたトナーは、現像時、現像スリ
ーブ１０２と感光ドラム１００の間に現像バイアスによ
って発生する現像電界により、感光ドラム１００上に飛
翔し、感光ドラム上の潜像に付着し、潜像をトナー像と
して可視化する。

【００１３】このとき２成分現像剤Ｄにおいてキャリア
は磁極Ｓ１の磁力により強く現像スリーブ１０２に引き
付けられているため、感光ドラム１００に付着せず、非
磁性で且つ負電荷をもったトナーのみが電界により静電
潜像に付着する。

【００１４】磁極Ｎ２、Ｎ３において２成分現像剤Ｄは
現像スリーブ１０２から除去され、現像容器１０４ａ内
で再度撹拌される。二成分現像法においては非磁性のト
ナーも磁性体であるキャリアと混合することにより磁力
による供給、規制が可能になるため現像スリーブ１０２
上に均一且つ適切な厚さのトナーコート層を得るのが容
易になる。さらに二成分現像法におけるトナーはキャリ
アとの摩擦帯電により電荷を授受することができるた
め、均一且つ高いトナー帯電量を得ることが可能であ
る。

【００１５】また最近は現像時にキャリアを用いない非
磁性トナーを直接現像スリーブにコートする、いわゆる
非磁性一成分現像法がカラー画像形成法として実用化さ
れている。非磁性一成分装置によればキャリアを現像装
置中に保存する必要がないため現像装置の小型化、軽量
化が可能となり、且つキャリアとトナーを常に一定濃度
で撹拌する機構が不要となるため装置の簡略化、低コス
ト化が可能となった。

【００１６】以下、非磁性一成分現像装置の一例につい
て図６を用いて説明する。尚、前出の部材と同一機能を
有する部材には同一符号を付する。

【００１７】図６における非磁性一成分現像装置１４０
は、絶縁性一成分現像剤であるトナーＴを収容した現像
容器１４０ａを有する。本例ではトナーＴは負帯電性で
あり、かつイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色
いずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性トナーであ
る。現像装置１４０中にはトナー撹拌部材１０６が図中
矢印方向に回転するようにして配置されており、トナー
Ｔを現像スリーブ１０２ならびに現像剤供給手段である
現像剤供給ローラ１０５に向けて搬送している。

【００１８】また現像装置１４０は現像スリーブとして
アルミニウム、ステンレス等の金属からなる直径１６φ
の導電性円柱スリーブ１０２を有し、図示されていない
間隙規制部材により、対向する感光ドラム１００と一定
間隔を保って配置されている。現像スリーブ１０２には
ウレタンスポンジ性の現像剤供給ローラ１０５が当接さ
れている。現像剤供給ローラ１０５は現像スリーブ１０
２と逆方向に回転することでトナーＴを現像スリーブ１
０２上に供給する。

【００１９】現像スリーブ１０２にはトナー量規制部材
として現像ブレード１０３が当接されており、現像スリ
ーブ１０２上のトナーを規制してトナー薄層１０７を形
成し、現像領域（ドラム対向位置）に搬送されるトナー
量を規定している。現像領域に搬送されるトナー量は現
像スリーブ１０２上に接触する現像ブレード１０３の当
接圧や当接長さ等により決定される。

【００２０】現像ブレード１０３は厚さ数百μｍのリン
青銅・ステンレス等の金属薄板１０４上に接着もしくは
溶着されており、金属薄板１０４の弾性によって現像ブ
レード１０３は均一に現像スリーブ１０２に当接されて
いるチップブレードである。このとき金属薄板１０４の
材質、厚さ、侵入量、設定角によって現像ブレード１０
３の当接条件が決定され、搬送トナー量は現像スリーブ
１０２の表面単位面積当たりで０．３〜１．０ｍｇ／ｃ
ｍ² 程度に規定される。

【００２１】現像領域に搬送されたトナーは、現像時、
現像電源１１１から現像スリーブ１０２と感光ドラム１
００との間に印加した現像バイアスによる現像電界によ
って、現像スリーブ１０２から矢印方向に回転する感光
ドラム１００上に飛翔し、感光ドラム１００上の潜像に
付着し、潜像をトナー像として可視化する。

【００２２】ここで、トナーＴについて説明する。従来
よりトナーを製造する方法としては、樹脂、低軟化点物
質からなる離型剤、着色剤、荷電制御剤等を加圧ニーダ
ーやエクストルーダー又はメディア分酸基を用い、均一
に分散せしめた後、機械的に又はジェット気流下でター
ゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕せしめた
後、更に分級工程を経て粒度分布をシャープ化せしめて
トナー化する所謂粉砕方法の他に、特公昭５６−１３９
４５号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用
い、溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法
や、特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３
８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報に述べら
れている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方
法、あるいは単量体には可溶で、得られる重合体が不溶
な水系有機溶剤を用い、直接トナーを生成するソープフ
リー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いトナー
を製造する方法等がある。

【００２３】そして重合トナーとしては比較的容易に球
形で、粒度分布がシャープな４〜８μｍ粒径の微粒子ト
ナーが得られる常圧下での、または、加圧下での懸濁重
合方法が特に好ましい。

【００２４】近年の電子写真の高画質化の一環としてト
ナーの小粒径化があるが、粒子を粉砕するのに必要なエ
ネルギーはトナー粒径の−２乗に比例するため、粉砕法
によるトナーの小粒径化は困難である。しかしながら、
重合法は化学反応を用いてトナー粒子を生成するため、
トナーの小粒径化が容易であり、かつシャープな粒径分
布も得られ易いため、球形トナーによる高品位な画像形
成にも適している。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】このように上述の二成
分現像法においては非磁性のトナーも磁性体であるキャ
リアと混合することにより磁力により供給・規制が可能
になるため現像スリーブ上に均一且つ適切な厚さのトナ
ーコート層を容易に得ることができ、さらにトナーをキ
ャリアと摩擦帯電することで、均一かつ高いトナー帯電
量を得ることが可能であった。

【００２６】しかしながら二成分現像法において、キャ
リアを現像装置中に保存するスペースが現像装置に別途
必要となり、装置の大型化、重量の増大、且つキャリア
とトナーを常に一定濃度で撹拌する機構が必要とされ、
装置のコストアップにつながっていた。

【００２７】一方、現像時にキャリアを用いずに非磁性
トナーを直接現像スリーブにコートする、いわゆる非磁
性一成分現像法はキャリアを現像装置中に保存する必要
がないため現像装置の小型化、軽量化が可能となり、且
つキャリアとトナーを常に一定濃度に撹拌する機構が不
要となるため装置の簡略化、低コスト化を可能としてい
る。

【００２８】しかしながら、非磁性一成分現像法におい
ては、トナーを磁力により供給することができないた
め、現像スリーブ上にトナー供給するためには別途供給
ローラもしくは供給ブラシ等の各種回転部材を現像スリ
ーブ近傍に必要としており、供給ブラシ等を設置するだ
けの余分のスペースと、適切な周速で供給ローラを回転
させるギアの設計並びに供給ローラ駆動軸用トナー容器
穴からのトナー漏れ防止等の設計を必要とし、装置の大
型化と設計の煩雑化による製造コストの上昇を招いてい
た。

【００２９】更に非磁性一成分現像装置においては現像
ブレードと現像スリーブの僅か１ｍｍ程度の接触領域
（規制ニップ）における、摩擦帯電でトナーに電荷を持
たせるため、十分な表面積を有するキャリアを備える二
成分現像法と比較すると不均一で不安定なトナー帯電し
か得られなかった。

【００３０】また、トナーの小粒径化を進めることは、
出力画像の空間分解能を改善し、高画質化に効果がある
ものの、同時にトナー粒子の流動性を劣化させてしま
う。従って供給ローラ等で強く現像スリーブにトナーを
押付ける非磁性一成分現像法はトナーの凝集を発生しや
すく、とりわけ小粒径のトナーは現像スリーブ上に均一
なトナーコートを得ることが難しかった。また小粒径ト
ナーは同一体積におけるトナーの表面積増大を招き、均
一な摩擦帯電も困難にする。

【００３１】従って従来の一成分現像装置においてトナ
ー粒径を小さくすることは、出力画像の空間分解能を向
上するというメリットはあるものの、不均一なトナーコ
ートと不均一なトナー帯電により非画像部へのトナー付
着（いわゆるカブリ）や濃度ムラを発生し易く、現像装
置の設計を著しく煩雑にしていた。

【００３２】従って、本発明の主な目的は、均一で安定
した現像剤帯電を得ることのできる現像装置を具備する
画像形成装置を提供することである。

【００３３】本発明の他の目的は、現像装置の小型化、
ギア設計及びトナーもれ防止設計の煩雑化の改善を可能
とする現像装置を具備する画像形成装置を提供すること
である。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
現像剤並びに現像剤の摩擦帯電を促進する補助粒子を収
容する現像容器と、像担持体と対向し該像担持体上に形
成した静電潜像に一成分現像剤を供給して可視化せしめ
る現像剤担持体と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供
給する現像剤供給手段とを備えた現像装置を有する画像
形成装置において、前記現像剤供給手段は一成分現像剤
に振動を付与するための振動付与手段を有し、振動によ
り前記補助粒子から現像剤を分離し、前記現像剤担持体
に現像剤を供給することを特徴とする画像形成装置であ
る。前記現像剤供給手段は圧電素子を有し、該圧電素子
は振動周波数２５ｋＨｚ以上で励振されることが好まし
い。前記現像剤供給手段は前記現像剤担持体に対して一
成分現像剤の帯電極性と同極性の電位に設定されること
が好ましい。前記現像剤は、体積平均粒径が１０μｍ以
下であり、且つ前記補助粒子は体積平均粒径が２０μｍ
以上であることが好ましい。

【００３５】前記現像剤は比重が３．０ｇ／ｃｍ³ 以
下、前記補助粒子は比重が３．０ｇ／ｃｍ³ より大きい
ことが好ましい。前記現像剤供給手段近傍に磁場発生手
段を有し、前記現像剤として非磁性現像剤を用い、且つ
前記補助粒子として磁性粒子を用いることが好ましい。
前記一成分現像剤はその一部または全体が重合法により
形成されることが好ましい。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。尚、次に説明する
実施例では、本発明は前出の図４に示した画像形成装置
に具現化するものとする。従って、画像形成装置の全体
的な構成、機能についての詳しい説明は省略し、特徴部
について説明する。

【００３７】実施例１ 本発明における実施例１を図１及び図２により説明す
る。図１には本実施例の現像装置１４０が示される。本
実施例における現像装置１４０は非磁性一成分現像装置
に本発明を適用したものである。以下にこの非磁性一成
分現像装置１４０について詳細に説明する。

【００３８】図１に示すトナーＴは、ポリスチレン等の
バインダ樹脂中にイエロー・マゼンタ・シアン・ブラッ
ク等いずれかの顔料とトナー帯電量制御剤を分散させる
ことにより製造された体積平均粒径７μｍの粒子よりな
る非磁性一成分トナーである。トナーＴは、現像装置１
４０において図中矢印方向に回転する撹拌部材１０６に
より現像剤担持体である現像スリーブ６方向に搬送され
る。

【００３９】本実施例の現像スリーブ６は、電気抵抗１
０⁷ Ω、アスカーＣ硬度５０°（総加重５００ｇ）のシ
リコーンゴム製である。現像スリーブ６には厚さ１５０
μｍのリン青銅製の現像ブレード１０９が線圧１０ｇ／
ｃｍで当接されており、現像スリーブ６上のトナーを規
制し、コート量０．５ｍｇ／ｃｍ² の薄層を形成する。

【００４０】現像スリーブ６は感光ドラム１００に線圧
３０ｇ／ｃｍで当接され、ニップ中に現像電界を生ぜし
め、現像スリーブ６上のトナーを現像している。現像ス
リーブ６は感光ドラム１００よりも速い周速とすること
で出力画像の濃度増加とカブリ低減を両立し、鮮明な画
像出力を得ることができる。本実施例では現像スリーブ
周速は感光ドラム周速の１５０％とした。

【００４１】現像スリーブ６には感光ドラム１００に対
して直流電圧−３５０Ｖの現像バイアスが印加されてお
り、現像領域に搬送されたトナーは、形成された現像電
界によって現像スリーブ６から感光ドラム１００上の潜
像に付着し、潜像をトナー像として可視化する。

【００４２】現像スリーブ６の下方には、現像剤供給手
段であるトナー供給部材１が配置されており、トナー供
給部材１が振動することにより、各トナー粒子を一次粒
径まで解きほぐすと同時にトナークラウド２を形成せし
め、トナーを現像スリーブ６近傍に均一に供給する。

【００４３】更に、本発明の特徴部分をなすトナー供給
部材１について説明する。トナー供給部材１は内部電極
１Ａ、圧電素子１Ｂ、外部電極１Ｃから構成される。内
部電極１Ａは高周波電源に接続され、圧電素子１Ｂには
周波数１．８ＭＨｚ、２０Ｖｐｐの交番電圧を印加して
いる。内部電極１Ａ上に配置された厚さ約１ｍｍの圧電
素子１Ｂは、内部電極１Ａと外部電極１Ｃ間に形成され
た上記交番電圧により主として縦方向振動をしている。
圧電素子１Ｂ上には外部電極１Ｃが配置され、圧電素子
１Ｂに発生した振動によってトナー供給部材１上方のト
ナー粒子Ｔ並びに補助粒子３を高周波数で微小振動せし
める。微小振動により補助粒子３とトナーＴは混合、摺
擦され、トナーは凝集を解きほぐされて１次粒子となる
と共にトナークラウド２を形成する。次いで、トナーＴ
のみが現像スリーブ６近傍に均一に供給される。

【００４４】補助粒子３は、体積平均粒径５０μｍのフ
ェライト粒子からなり、トナーＴと反対極性のポジ極性
に帯電する粒子であるため、トナー供給部材１の振動に
より摺擦した際に、トナーを正規の極性であるネガ極性
に良好に摩擦帯電せしめる。

【００４５】ここで振動下における粉体の対流により粒
径の大きな粒子ほど上方に移動する傾向があるため、補
助粒子の径をトナーの粒径よりも大きくすることで、補
助粒子の上方に補給されたトナーと、補助粒子の混合を
より迅速に行なうことができる。

【００４６】本実施例におけるトナー粒子としては体積
平均粒径で１０μｍ以下、補助粒子としては体積平均粒
径２０μｍ以上のものを用いることで、トナーと補助粒
子の良好な混合が可能であった。また、トナー粒径を１
０μｍ以下とすることで、４００ｄｐｉ以上の解像度の
出力画像においてもジャギーの無い高品位な画像を得る
ことが可能となり、補助粒子粒径としては２０μｍ以上
とすることで補助粒子のクラウド化を抑制する効果もあ
った。

【００４７】トナーの平均粒径及び粒度分布はコールタ
ーカウンターＴＡ−１１型あるいはコールターマルチサ
イザー（コールター社製）等種々の方法で測定可能であ
るが、本実施例においてはコールターカウンターＴＡ−
１１型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布
を出力するインターフェイス（日科機製）及びＰＣ９８
０１パーソナルコンピュータ（ＮＥＣ製）を接続し、電
解液は一級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａｃｌ水溶液
を調整する。例えば、ＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ（コール
ターサイエンティフィックジャパン社製）が使用でき
る。

【００４８】測定法としては、上記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはア
ルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、
更に測定試料２〜２０ｍｇを加える。

【００４９】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行ない、上記コールターカウン
ターＴＡ−II型によりアパーチャーとして１００μｍア
パーチャーを用いて２μｍ以上のトナーの体積、個数を
測定して体積分布と個数分布とを算出した。

【００５０】一般に非磁性一成分現像装置ではトナー自
身が有する電荷の鏡像力により現像スリーブに付着させ
ているが、供給ローラ等を用いた従来の非磁性一成分現
像装置では、供給ローラ等でトナーを現像スリーブに強
力に擦り付け摩擦帯電していたため、トナーがニップ部
に圧縮されて、トナー凝集等を生じ易かった。とりわけ
トナー粒径が小さくなるとトナー同一体積当たりの総ト
ナー表面積が増大するため、トナー間の付着、凝集が増
大し、現像ブレードでの均一なトナー薄層形成を困難に
していた。

【００５１】しかしながら、本実施例によれば凝集した
トナーを超音波振動により解きほぐした後にクラウド化
せしめるため、７μｍの重合トナーを用いても現像スリ
ーブ上にトナー凝集の無い均一なトナーコートを得るこ
とができた。

【００５２】なお本実施例におけるトナーの比重として
は、比重３．０ｇ／ｃｍ³ 以下、望ましくは１．５ｇ／
ｃｍ³ 以下とすることでトナークラウド化を促進し、更
に補助粒子としては３．０ｇ／ｃｍ³ より大きく、望ま
しくは４．０ｇ／ｃｍ³ 以上とすることで、クラウド化
を抑制することが好ましい。

【００５３】また、補助粒子の比重は実用上０．８ｇ／
ｃｍ³ であり、体積平均粒径は３μｍ以上である。

【００５４】上記条件とすることによりトナーの補助粒
子からの分離効率を高め、少ない振動エネルギーでも十
分なトナークラウドを、クラウド中に補助粒子を混在さ
せることなく形成することが可能となる。本実施例では
比重１．０ｇ／ｃｍ³ の重合トナーと比重５ｇ／ｃｍ³
のフェライト粒子を用いて良好なトナークラウドを形成
した。

【００５５】外部電極１Ｃには現像スリーブ６に対して
トナーＴと同極性の電圧が印加されているため、トナー
クラウド２の中で正規の極性に帯電したトナー（本実施
例では負帯電トナー）のみが現像スリーブ６に電界によ
り供給される。

【００５６】図２により更に説明すると、トナー供給部
材１の振動により発生したトナークラウドは補助粒子と
の摩擦により一次粒子化されたトナーであり、且つトナ
ーは補助粒子との摩擦帯電によりトナーの正規帯電極性
であるネガ極性側に偏った２成分現像法同等の帯電量分
布を呈している（図２（Ａ））。そして外部電極１Ｃの
電位が−５００Ｖ、現像スリーブ６の電位が−３５０Ｖ
であるため、トナー供給部材１と現像スリーブ６間に生
成された電界により、トナークラウド中の負帯電のトナ
ーのみが現像スリーブ６に供給される（図２Ｂ）。尚、
図２のトナー帯電量分布はホソカワミクロン社製のＥ−
ＳｐａｒｔＡｎａｌｙｚｅｒにより測定した。

【００５７】したがって本実施例によれば、現像スリー
ブ６上にコートされたトナーは殆ど全て正規極性（負極
性）に帯電されているため、従来のように現像ブレード
部において強いて摩擦帯電する必要がなくなり、現像ブ
レードの当接圧を低減しても良好な画像形成が可能とな
った。さらに本実施例においては現像ブレード部を低圧
化することで摩擦熱の発生を抑え現像ブレードへのトナ
ー固着、融着を防止し、長期に亙りスジ、ムラの無い安
定したトナーコートを可能にすると共に、現像スリーブ
の駆動トルクを低減し、消費電力の低減と駆動モータの
低コスト化も可能にした。

【００５８】また本実施例では従来の一成分現像法と異
なり現像スリーブよりもトータルで広い表面積を有し、
各トナー粒子と密に接触可能な粒径５０μｍの補助粒子
との摩擦帯電によりトナーに電荷を付与する。従って、
従来の一成分現像装置のように現像スリーブにトナーを
強力に摩擦する必要がなくなり、現像スリーブを傷つけ
ることなく、また汚染することもないので、長期間にわ
たり安定した画像形成が可能になった。

【００５９】本実施例では懸濁重合法で生成された体積
平均粒径７μｍという小粒径の球形トナーを用いている
が、１．８ＭＨｚという高周波数でトナーと補助粒子を
振動し、混合した後にクラウド化しているため、トナー
粒子を補助粒子と衝突せしめて一次粒子まで解きほぐ
し、凝集の無い均一なトナーコートを実現することがで
きた。なお、粒子に付与される振動エネルギーは振動周
波数の２乗に比例するため、圧電素子に印加するバイア
スの周波数を上昇させることでトナーと補助粒子により
多くの振動エネルギーを与えることができ、凝集しやす
い小粒径トナーでも良好に補助粒子としては高い方が良
く、とりわけ騒音を発生しない２５ｋＨｚ以上の超音波
領域で用いることが望ましい。

【００６０】尚、本発明におけるトナーについては重力
の影響下でトナークラウドを形成するために比重３．０
ｇ／ｃｍ³ 以下で且つ体積平均粒径１０μｍ以下のトナ
ーであることが望ましい。上記範囲外のトナーではトナ
ークラウド発生量が減少するため、現像スリーブ上に十
分なトナーを供給するのが困難になった。

【００６１】また上記範囲のトナーはトナーの一部また
は全体を重合法により形成することで低コストで生成で
き、且つ重合法によるトナーでは粉砕法によるトナーに
比べて粒度分布をシャープに生成しやすく、粒径のそろ
った均一なトナークラウドが達成された。

【００６２】上述のように、本実施例によれば非磁性一
成分現像装置における現像剤供給手段として振動付与手
段を用いることにより、非磁性一成分現像剤を補助粒子
と混合し摩擦帯電した後にトナーをクラウド化せしめて
現像剤に供給するため、供給ローラなどの回転部材を現
像スリーブに当接する必要がなくなり、現像装置の小型
化、現像スリーブ駆動の低トルク化、現像装置設計の簡
略化が図られた。

【００６３】さらに振動付与手段により発生した２成分
現像法同等の帯電量分布を有するトナークラウド中の正
規極性トナーのみを電界により現像スリーブに選択的に
コートするため、現像ブレードにおいてトナーを強く摩
擦帯電する必要が無くなり、現像ブレードの現像スリー
ブ当接圧が低減でき、一層の現像スリーブ駆動の低トル
ク化が図られた。

【００６４】また振動付与手段は超音波領域の周波数で
振動せしめるため、部材の振動による騒音もなく、且つ
超音波振動により補助粒子と混合させ、トナーを解きほ
ぐすことで、小粒径トナーにおいても凝集の無い均一な
トナーコートを現像スリーブ上に実現することが可能と
なった。

【００６５】実施例２ 次に本発明の実施例２について図３により説明する。本
実施例は本発明における補助粒子を磁性体で構成し、さ
らに現像装置中に磁場発生手段を具備させることによ
り、磁力で補助粒子を拘束し現像剤担持体への補助粒子
の付着を防止した構成とする。なお本実施例の現像装置
の基本的な構成は実施例１と同様であるため、同一部材
には同一の符号を付してある。

【００６６】図３において、トナーＴは、重合法により
形成された体積平均粒径５μｍの非磁性一成分トナーで
ある。トナーＴは、撹拌部材１０６により現像剤担持体
である現像スリーブ１０２に向けて十分なトナー量が供
給される。

【００６７】現像スリーブ１０２はアルミニウムからな
る直径１６ｍｍの円柱形現像スリーブ１であり、図示さ
れていない間隙規制部材により、対向する直径３０ｍｍ
の感光ドラム１００と３０μｍの間隔をもって配置さ
れ、周速１５０ｍｍ／ｓｅｃで駆動している。現像領域
においては現像スリーブに直流電圧−５００Ｖ、交流電
圧１．５ｋＶｐｐ、周波数２ｋＨｚの現像バイアスを印
加することにより、感光ドラム１００上に選択的にトナ
ーを飛翔せしめ、感光ドラム１００上の静電潜像を可視
化する。

【００６８】現像スリーブ１０２の下方には２ｍｍのギ
ャップをもってトナー供給部材１が配置されている。ト
ナー供給部材１は、内部電極１Ａ、圧電素子１Ｂ、及び
外部電極１Ｃからなり、内部電極１Ａと外部電極１Ｃ間
に２．４ＭＨｚの交番電圧が印加されており、圧電素子
１Ｂを微小振動させている。

【００６９】現像剤供給部材１の外部電極１Ｃ上には体
積平均粒径３０μｍの磁性体粒子である補助粒子３が平
均１．３ｍｍの層厚をもって堆積している。ここで現像
剤供給部材１の振幅はミクロンオーダーであるため振動
により直接現像スリーブ１０２に直接接触することはな
い。撹拌部材１０６から補助粒子３上に供給されたトナ
ーは高周波振動により対流して補助粒子と混合され、補
助粒子との衝突、摺擦により一次粒径まで解される。そ
して実施例１と同様に一次粒径まで解されたトナー粒子
はクラウド化され、電界によって現像スリーブ１０２上
に供給される。トナー供給部材１の外部電極１Ｃは直流
電圧で現像スリーブよりも−２５０Ｖ高く設定されてお
り、実施例１と同様にトナークラウド中のネガ帯電トナ
ーのみが現像スリーブ１０２に付着する。

【００７０】また現像スリーブ１にはトナー量規制部材
として厚さ１ｍｍのシリコンゴムよりなる弾性現像ブレ
ード１０３が当接されている。現像ブレード１０３は厚
さ１００μｍのリン青銅板製ブレード支持板金１０４に
圧着されており、現像スリーブ１の回転方向に対してカ
ウンタ方向に１０ｇ／ｃｍの線圧で当接している。現像
ブレード１０３は現像スリーブ１上のトナーを規制して
トナー薄層１０７を形成し、現像領域（ドラム対向位
置）に搬送されるトナー量を規定する。またシリコンゴ
ムは摩擦帯電序列でトナー材料と同等であるため、トナ
ーを摩擦帯電することなく、トナー量を規制する。実施
例１同様に現像スリーブに供給されたトナーは既に帯電
しており、ブレードで摩擦帯電する必要はない。したが
って現像領域通過後の残留トナーと新規に供給されたト
ナー間に電荷量の差が小さいため、現像履歴が出力画像
に現れず、いわゆる画像ゴーストの無い高品位な画像出
力が可能となる。

【００７１】また本実施例では補助粒子の粒径を実施例
１よりも小さい３０μｍとして単位面積当たりの表面積
を拡大し、５μｍの小粒径トナーにおいても安定した摩
擦帯電を行なっている。

【００７２】しかし補助粒子の粒径を小さくすることは
トナーを摩擦帯電するためには有効であるものの、補助
粒子もトナー同様にクラウド化されて現像スリーブに付
着し、トナーの均一な供給を妨げる恐れがある。

【００７３】また本実施例では補助粒子としてフェノー
ル樹脂１００重量部に対して磁性体粒子３００重量部を
分散して重合法により形成された体積平均粒径３０μｍ
の磁性粒子を用いている。補助粒子を重合法により形成
することで粒径５０μｍ以下の小粒径磁性粒子もシャー
プな粒子分布かつ低コストで作製することが可能とな
り、従来のフェライト等の磁性体を粉砕して形成した小
粒径磁性体と比較して２０μｍ以下の微粉を少なくする
ことができる。

【００７４】しかしながら、重合法により形成された補
助粒子は樹脂バインダを有するため従来の粉砕法による
磁性体粒子と比較すると比重が小さく、従って本発明に
おけるトナー供給部材においてトナー同様にクラウド化
され易くなり、均一なトナー供給を困難にする。

【００７５】そこで、本実施例においては１０００Ｇの
永久磁石よりなる磁場発生手段４をトナー供給部材１の
下方に設置することで、体積平均粒径３０μｍ、比重
３．５ｇ／ｃｍ³ の重合形成された磁性粒子を補助粒子
として用いても、補助粒子が小粒径低比重であることに
起因する重力の低下分を磁場発生部材４間との磁力によ
りカバーし、補助粒子を拘束したため、補助粒子はクラ
ウド化することなく良好なトナークラウドを形成するこ
とが可能になる。

【００７６】すなわち本実施例では、従来の非磁性一成
分現像装置のように現像剤供給部材として回転部材を用
いることなく、現像剤供給手段として圧電素子を振動付
与手段として用いたため、装置の小型化、現像装置設計
の簡略化が図られた。また振動付与手段により現像剤を
現像剤と逆極性に帯電する補助粒子と混合、摺擦したた
め、二成分現像法同等の良好なトナーの摩擦帯電がなさ
れると共に、従来の二成分現像装置のように現像領域に
キャリアが存在しないため、感光ドラム上にキャリアが
付着する画像劣化やキャリアが感光ドラム上のトナー像
を掃記すること（いわゆるスキャベンジング）による画
像ムラが防止された。

【００７７】また、磁場発生手段により補助粒子を磁力
により拘束したため、小粒径低比重の重合形成された磁
性粒子をも補助粒子として使用することが可能となり、
補助粒子の小粒径化によるトナー摩擦帯電性の安定化と
補助粒子低比重化による現像装置の軽量化も達成され
た。

【００７８】また、超音波領域における高周波振動は無
騒音であるばかりでなく、トナー粒子を一次粒径まで解
すため、体積平均粒径１０μｍ以下の小粒径トナーにお
いてもトナー凝集のない均一な出力画像が得られるよう
になった。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、現像剤供給手段は現像剤に振動を付与するた
めの振動付与手段を有し、振動により補助粒子から現像
剤を分離し、現像剤担持体に現像剤を供給することによ
り、補助粒子と均一に摩擦帯電したトナーを、磁力を用
いることなく非接触で前記現像剤担持体上に供給するこ
とが可能となり、さらに回転部材を前記現像剤供給手段
として用いていないため、トナー粒子を凝集・劣化させ
ることなく均一なトナー薄層を得ることが可能になる。
また、安定した現像剤帯電を得ることができ、よって、
カブリや濃度ムラの発生を防止でき、高品質画像を得る
ことができる。また、現像装置の小型化、ギア設計及び
トナーもれ防止設計の簡素化を達成でき、よって製造コ
ストを低減できる。

【００８０】また、前記現像剤供給手段は圧電素子によ
って駆動され、該圧電素子は振動周波数２５ｋＨｚ以上
で励振されることにより、前記圧電素子により前記現像
剤供給手段を超音波振動させることで騒音を発生するこ
となく、トナー粒子を効果的に個々の粒子に解すことが
可能となり、前記現像剤担持体上へトナー凝集すること
なく均一にトナーを供給できる。

【００８１】さらに、前記現像剤供給手段は前記現像剤
担持体に対して現像剤の帯電極性と同極性に設定される
ことにより、振動により摩擦帯電したトナー中で正規極
性に帯電したトナーのみを前記現像剤担持体に供給する
ため、現像部において反対極性のトナーが非画像部に現
像されることなく鮮明な画像出力が可能となった。

【００８２】また、現像剤として体積平均粒径が１０μ
ｍ以下の現像剤を用い、且つ補助粒子として２０μｍ以
上の粒子を用いたことにより、前記現像剤供給手段の振
動による安定したトナーと補助粒子の撹拌が可能となっ
た。

【００８３】さらに、現像剤として比重が３．０ｋｇ／
ｃｍ³ 以下の現像剤を用い、且つ補助粒子として比重
３．０ｋｇ／ｃｍ³ 以上の粒子を用いたことにより、現
像剤と補助粒子の分離を良好にし、均一なトナー供給が
可能となった。

【００８４】また、前記現像剤供給手段近傍に磁力発生
手段を有し、現像剤として非磁性現像剤を用い、且つ補
助粒子として磁性粒子を用いたことにより、現像剤と補
助粒子の分離をさらに良好にし、安定したトナー供給を
可能とした。

【００８５】さらに、現像剤もしくは補助粒子の一部又
は重合法により形成されたことにより、小粒径かつ粒度
分布がシャープで本発明に適した現像剤もしくは補助粒
子を低コストで製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の現像装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明におけるトナー帯電量分布の概念図であ
る。

【図３】実施例２の現像装置を示す概略構成図である。

【図４】従来の電子写真装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図５】従来の磁性一成分現像装置の一例を示す概略構
成図である。

【図６】従来の非磁性一成分現像装置の一例を示す概略
構成図である。

【符号の説明】

１ トナー供給部材（現像剤供給手段・
振動付与手段） １Ａ 内部電極 １Ｂ 圧電素子 １Ｃ 外部電極 ２ トナークラウド ３ 補助粒子 ４ 永久磁石（磁場発生手段） １０３ 現像ブレード １０４ ブレード支持板金 １０６ トナー撹拌部材 １４０ 現像装置 １４０ａ 現像容器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤並びに現像剤の摩擦帯電を促進す
   る補助粒子を収容する現像容器と、像担持体と対向し該
   像担持体上に形成した静電潜像に現像剤を供給して可視
   化せしめる現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を
   供給する現像剤供給手段とを備えた現像装置を有する画
   像形成装置において、 前記現像剤供給手段は一成分現像剤に振動を付与するた
   めの振動付与手段を有し、振動により前記補助粒子から
   現像剤を分離し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤供給手段は圧電素子を有し、
   該圧電素子は振動周波数２５ｋＨｚ以上で励振されるこ
   とを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤供給手段は前記現像剤担持体
   に対して一成分現像剤の帯電極性と同極性の電位に設定
   されることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記現像剤は、体積平均粒径が１０μｍ
   以下であり、且つ前記補助粒子は体積平均粒径が２０μ
   ｍ以上であることを特徴とする請求項１、２、又は３の
   画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記現像剤は比重が３．０ｇ／ｃｍ³ 以
   下、前記補助粒子は比重が３．０ｇ／ｃｍ³ より大きい
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載
   の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤供給手段近傍に磁場発生手段
   を有し、前記現像剤として非磁性現像剤を用い、且つ前
   記補助粒子として磁性粒子を用いたことを特徴とする請
   求項１から５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記一成分現像剤はその一部または全体
   が重合法により形成されることを特徴とする請求項１か
   ら６のいずれかの項に記載の画像形成装置。