JP2001018440A

JP2001018440A - 微粒子帯電装置及び現像装置

Info

Publication number: JP2001018440A
Application number: JP11194701A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nishio; 茂西尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電微粒子の搬送および吐出がスムーズで、
且つ外部からの汚染を抑制した微粒子帯電装置と、該微
粒子帯電装置を利用し、均一帯電したトナーを均一に積
層することができる現像装置とを提供する。【解決手段】コロナ放電により電荷を生成する電荷生
成部２と、前記生成された電荷を後述する帯電部５に供
給する電荷供給部３と、微粒子Ｃ_psを前記帯電部５に搬
送する微粒子搬送部４と、対向電極５ａを有し、微粒子
Ｃ_psを上記電荷により帯電させる帯電部５とを備えた微
粒子帯電装置１において、帯電された微粒子Ｃ_psの吐出
を制御するために吐出制御電極６ａを有する吐出部６が
さらに備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子をコロナ放
電により帯電させる微粒子帯電装置とそれを利用した現
像装置に関し、特に、電子写真技術において、例えば、
画像記録装置内でトナー等の色剤微粒子を帯電させて静
電的に制御する微粒子帯電装置とそれを利用した現像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】慣性力の小さい微粒子は、帯電させるこ
とにより、静電力で一義的に制御できる。この静電力に
よる微粒子の制御は、装置が比較的小型、簡単、クリー
ンであり、さらに消費エネルギーが小さい、制御精度が
高い、高速制御が可能等の多くの利点があるため、様々
な分野で利用されている。

【０００３】例えば、１μｍ程度の粉体微粒子の帯電に
おいては、安定的に且つ均一に、摩擦することなく比較
的簡単に帯電できる方法として、コロナ帯電が用いられ
ている。この方法は、画像記録装置、静電塗装、電気集
塵機、空気清浄機などの分野でも提案、実用化されてい
る。以下に、コロナ帯電装置の具体的な構成を、図９お
よび図１０を用いて説明する。尚、図９および図１０中
の矢印Ａは、被帯電物である微粒子Ｃ_psの移動（搬送）
方向を示している。

【０００４】図９に示されているコロナ帯電装置は、先
端の尖ったワイヤ電極１０１と、平板状の対向電極１０
２とからなる。強電界側であるワイヤ電極１０１の近傍
で発生したイオンＩが、対向電極１０２に移動する時
に、ワイヤ電極１０１と対向電極１０２との間を矢印Ａ
の方向に搬送されてくる被帯電物の微粒子Ｃ_psに付着す
ることにより、該微粒子Ｃ_psは帯電される。

【０００５】次に、図１０（ａ）および（ｂ）に示すコ
ロナ帯電装置（（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面図
である。）は、数十μｍのワイヤ電極１１１と平板状の
対向電極１１２とからなる。コロナ帯電装置も図９の場
合と同様に、強電界側のワイヤ電極１１１の近傍で発生
したイオンＩが、対向電極１１２に移動する時に、ワイ
ヤ電極１１１と対向電極１１２との間を矢印Ａの方向に
搬送されてくる被帯電物の微粒子Ｃ_psに付着することに
より、該微粒子Ｃ_psは帯電される。

【０００６】しかし、図９に示す構成では、針状のワイ
ヤ電極１０１から平板状の対向電極１０２へ移動するイ
オンＩが存在する空間が小さいため、被帯電物の微粒子
Ｃ_ps全てをこの空間に搬送することが困難である。さら
に、ワイヤ電極１０１と対向電極１０２との間のイオン
密度が著しく異なるため、微粒子Ｃ_psの帯電量にばらつ
きが生じるといった問題が生じる。

【０００７】これに対して、図１０に示す構成では、ワ
イヤ電極１１１から対向電極１１２へ移動するイオンＩ
が存在する空間を、被帯電物である微粒子Ｃ_psの搬送方
向Ａと垂直な方向に大きくすることは可能である。従っ
て、微粒子Ｃ_psをこの空間に搬送することが幾分容易と
なるとともに、全く帯電されない微粒子Ｃ_psの割合は少
なくなる。しかし、微粒子Ｃ_psの搬送方向を、仮にＡで
はなく、ワイヤ電極１１１の軸方向とした場合、図１０
に示すコロナ帯電装置も上述した図９のコロナ帯電装置
と同様に、イオン存在空間が小さく搬送が困難になると
いう問題点を有することになる。また、微粒子Ｃ_psの帯
電を行う際、強電界側の電極であるワイヤ電極１１１
に、グレーディエント力により微粒子Ｃ_psが付着し、帯
電の均一性や安定性などを含めた微粒子Ｃ_psに対する帯
電能力が劣化するという問題もある。

【０００８】そこで、これらの問題点を解決するため
に、本出願人は、図１１に示すような、出願番号Ｐ１０
−３６５８３７に記載の微粒子帯電装置を提案してい
る。以下、この微粒子帯電装置について詳細に説明す
る。

【０００９】図１１において、微粒子帯電装置１２１
は、放電により電荷を生成する電荷生成部１２２と、前
記生成された電荷を電界により供給する電荷供給部１２
３と、微粒子Ｃ_psを個別に帯電領域中（後述する帯電部
１２５）に搬送する微粒子搬送部１２４と、さらに供給
された電荷を微粒子Ｃ_psに付着させて、微粒子Ｃ_psの帯
電を行う帯電部１２５とを備えている。

【００１０】電荷生成部１２２の放電電極１２２ａに
は、数十μｍ径のタングステンワイヤが図面に対して垂
直方向に設置されている。電荷供給部１２３には、ワイ
ヤ電極である上記放電電極１２２ａから２ｍｍ離れた位
置に、引出し電極１２３ａとして金属製グリットが配置
されている。微粒子搬送部１２４には、裏面に超音波振
動素子等の振動制御機構１２４ｃを設置した振動板１２
４ａと、微粒子を搬送するための搬送用ファン１２４ｂ
とが配置されている。さらに、帯電部１２５において、
電荷が移動する方向側に金属製の板状の対向電極１２５
ａが配置されている。尚、図中１２６で示されているの
は、微粒子Ｃ_psが堆積している微粒子堆積物である。

【００１１】次に、上記のように構成された微粒子帯電
装置１２１の動作について説明する。電荷生成部１２２
中の放電電極１２２ａに電圧を印加することにより、該
放電電極１２２ａ周辺でコロナ放電が生じ電荷が生成さ
れる。この生成された電荷は、放電電極１２２ａと引出
し電極１２３ａとの間で形成される電界により、引出し
電極１２３ａ側へ移動し、帯電部１２５内に供給され
る。

【００１２】また、微粒子搬送部１２４では、振動板１
２４ａ上に堆積した微粒子Ｃ_psに、振動板１２４ａの裏
面から振動制御機構１２４ｃを用いて振動を与え、該微
粒子Ｃ_psを飛翔、分散させる。さらに、分散した微粒子
Ｃ_psを、搬送用ファン１２４ｂによりＡ方向に搬送し
て、帯電部１２５内へ供給する。そして、該帯電部１２
５内において、引出し電極１２３ａと対向電極１２５ａ
との間に形成される電界を利用して、電荷を上記微粒子
Ｃ_psに付着することにより、微粒子Ｃ_psの帯電が行われ
る。

【００１３】このようなコロナ帯電の一応用分野とし
て、電子写真用トナーの帯電技術が挙げられる。一般に
電子写真技術の分野では、トナーを帯電する手段として
摩擦帯電が利用されている。これは、現像槽内部で現像
ローラ上にトナー層を形成する前のプロセスにおいて、
供給ローラ、或いはドクターブレード、または、トナー
同士の擦り合わせによってトナーを摩擦帯電する方法で
ある。

【００１４】しかし、上記のような摩擦による帯電方法
では、トナー帯電量がトナー組成に依存し、装置側で所
望の帯電量に制御することが困難である。また、トナー
同士の接触により本来帯電させたい極性とは反対極性に
帯電した逆帯電トナーの生成等、帯電量の分布幅が大き
く、それが画質に悪影響を及ぼす。そこで、トナー組成
に依存せずに、均一帯電が得られる方法として、上述し
たようなコロナ帯電が注目されている。

【００１５】コロナ帯電を利用した現像装置を、図１２
および図１３に示す。図１２は、特開平４−８３２８０
号公報に記載の現像装置の構成を示す断面図である。該
現像装置の方式は、現像ローラ上に層形成されたトナー
をコロナ帯電する手法である。

【００１６】以下、上記従来の現像装置について詳細に
説明する。図１２において、現像スリーブロール１３１
と弾性ブレード１３２とは当接して配置されている。該
現像スリーブロール１３１と弾性ブレード１３２との間
に、微粒子（ここではトナー）Ｃ_psを補給して、薄層化
されたトナーＣ_psを現像スリーブロール１３１に塗布す
る。コロナ帯電器１３３には制御グリップ１３３ａがあ
り、薄層化されたトナーＣ_psを均一に帯電させる。現像
器容器１３４中に設けられた攪拌羽根１３５は、トナー
Ｃ_psを搬送ロール１３６の方向にかき寄せる働きをす
る。

【００１７】上記現像スリーブロール１３１には、表面
粗度３Ｚ〜１０Ｚ程度の処理を施したアルミニウム製の
ローラが用いられている。該現像スリーブロール１３１
の材質としては少なくとも導電性であることが必要であ
る。トナーＣ_psを薄層化する際、トナーＣ_psが２層以上
に重ならないように単層化することが望ましい。これ
は、単層化することによってトナーＣ_ps１粒１粒に対し
て均一に電荷を注入することができるからである。もし
トナーＣ_psが単層化されていない、すなわち多層になっ
ているとすると、下層になるほど（現象スリーブロール
１３１表面側の層ほど）トナーＣ_psに対して電荷が届き
にくいので、トナーＣ_psを均一に帯電することが困難に
なる。

【００１８】また、現像スリーブロール１３１の表面に
薄層化されたトナーＣ_psが帯電した時に生ずる、該現像
スリーブロール１３１の表面電位を一定に保つべく、コ
ロナ帯電器１３３としては、制御グリッド１３３ａを有
するスコロトロン帯電器を用いることが望ましい。ま
た、トナーＣ_psの粒径は平均値で５〜２０μｍ程度のも
のを用いることができる。

【００１９】以上のような構成により単層化されたトナ
ー層に、平均帯電量の絶対値で数十μＣ／ｇの電荷を与
えると、現像スリーブロール１３１上の表面電位は数百
ボルトになる。この程度の電位であればスコロトロン帯
電器で十分安定した帯電が可能である。

【００２０】次に、図１３は、特表平１０−５０４１１
７号公報に記載の現像装置の構成を示す断面図である。
該現像装置の方式は図１２の場合と異なり、予めコロナ
帯電させたトナーを現像ローラ上に層形成する手法であ
る。以下、上記従来の現像装置についての詳細を説明す
る。

【００２１】図１３に示す現像装置は、電荷保持面１４
１に対向する単一のアプリケーターローラ１４３、移送
ローラ１４２、さらに流動化ベッド１４４により構成さ
れる。そして、該流動化ベッド１４４のチャンバ１４５
内部には、コロナ帯電電極１４６が設置されている。

【００２２】次に、上記のように構成された現像装置の
動作について説明する。

【００２３】図１３において、空気などの流動ガスが流
動化ベッド１４４に導入され、さらに該流動ガスは、該
流動化ベッド１４４の側壁または底部壁を通してチャン
バ１４５に導入される。そして、該流動ガスは、流動化
ベッド１４４内で空気透過補助底部１４７を通して上方
に流動し、微粒子（ここでは非磁性絶縁性トナー）Ｃ_ps
中に流入される。流動化したトナーＣ_psは、電源１４８
により−６７００Ｖに保持されたコロナ帯電電極１４６
または複数のコロナ帯電電極１４６により帯電される。
該コロナ帯電電極１４６は、先鋭刃を持つ回転要素また
は固定装置を含む適切な装置からなる。そして、該コロ
ナ帯電電極１４６によりトナーＣ_psは負に帯電される。

【００２４】さらに、トナーＣ_psは電界力を介して、電
源１５０により＋１５０Ｖの電位に保持された移送ロー
ラ１４２の周囲面に搬送される。該移送ローラ１４２の
周囲面に搬送されたトナーＣ_psは、電源１４９により＋
５５０Ｖの電位に保持されたアプリケーターローラ１４
３と対向するまで、静電付着力により該移送ローラ１４
２の周囲面に保持される。このように保持されているト
ナーＣ_psは、４００ボルトの電位差により生成された、
両ローラー１４２、１４３間の電界力により、これら両
ローラー１４２、１４３間を移動する。

【００２５】次に、上記トナーＣ_psは、アプリケーター
ローラ１４３の周囲面が電荷保持面１４１上の潜在面と
対向するまで、該アプリケーターローラ１４３上で搬送
されて、上記潜在面と対向するとともに電荷保持面１４
１に動的に搬送される。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のコロナ放電を利用した帯電装置及び現像
装置には以下のような問題点がある。

【００２７】まず、図１１示す帯電装置では、帯電され
た微粒子Ｃ_psを吐出する領域が完全に外部に対して開放
状態になっており、該帯電された微粒子Ｃ_psの吐出は搬
送用ファン１２４ｂによる送風により行われる。しか
し、帯電された微粒子Ｃ_psの搬送を送風のみで行うと、
微粒子の吐出に大きな風速が必要となる。そのため、帯
電部１２５内部を搬送される微粒子Ｃ_psの帯電時間が短
くなり、帯電不良粒子の生成を引き起こす原因となる。

【００２８】さらに、搬送用ファン１２４ｂの風速が大
きいと、外部に対して風の影響が大きくなり、空気流が
悪影響を及ぼすような環境下に帯電された微粒子Ｃ_psを
供給する場合、使用が困難になる。

【００２９】さらに、吐出部分の領域が開放状態である
と、搬送用ファン１２４ｂを停止した際に外部から挨な
どの異物が流入しやすくなるので、帯電装置の内部が汚
染し易くなる。

【００３０】また、図１２に示す従来の現像装置では、
個々のトナーＣ_psを均一帯電するためにトナーＣ_psを単
層形成する必要がある。しかし、該トナーＣ_psとして、
特に小粒径トナーを使用する時には、単層形成する際に
弾性ブレード１３２へのトナーＣ_psの融着等の問題が生
じるので、トナーＣ_psを単層形成するには非常に困難を
要する。さらに、小粒径トナーを用いて高濃度画像を得
るためには、現像スリーブロール１３１の回転数を増や
さなければならず、プリント速度、画像の安定形成に対
して非効果的である。

【００３１】一方、図１３に示す従来の現像装置では、
図１２に示す現像装置と異なり、予めコロナ帯電させた
トナーＣ_psを移送ローラ１４２上に層形成するため、ト
ナーＣ_psの積層形成が可能である。しかし、トナーＣ_ps
の搬送部内にコロナ帯電電極１４６を設置しているた
め、該コロナ帯電電極１４６にトナーＣ_psが付着し、帯
電能力の低下を引き起こしてしまう。さらに、トナーＣ
_psの搬送部内にコロナ帯電電極１４６を設置すると、電
界強度に分布ができるため、トナーＣ_psの搬送経路によ
ってその帯電量に差が生じる。従って、トナーＣ_psの均
一帯電が困難となる。さらに、流動化ベッド１４４にト
ナーＣ_psを吐出させるための電極を設置していないた
め、移送ローラ１４２上に形成されるトナー層厚の制御
を行うことができない。

【００３２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
ので、帯電微粒子の搬送および吐出がスムーズで、且つ
外部からの汚染を抑制した微粒子帯電装置と、その微粒
子帯電装置を利用し、均一帯電したトナーを均一に積層
することができる現像装置を提供することを課題とす
る。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明の微粒子帯電装置
は、上記の課題を解決するために、コロナ放電により電
荷を生成する電荷生成手段と、前記生成された電荷によ
り微粒子を帯電させる微粒子帯電手段と、前記生成され
た電荷を前記微粒子帯電手段に供給する電荷供給手段
と、微粒子を個別に上記微粒子帯電手段に搬送する微粒
子搬送手段と、帯電された微粒子を開口部から吐出する
吐出部とを備えた微粒子帯電装置において、上記吐出部
の一部に、帯電された微粒子の吐出を制御する吐出制御
手段をさらに備えたことを特徴としている。

【００３４】上記の構成によれば、帯電された微粒子を
吐出するための吐出部の一部に、帯電された微粒子の吐
出を制御する吐出制御手段が設けられているので、帯電
された微粒子を効率よく装置外部に吐出することができ
る。具体的には、例えば装置内部における微粒子の搬送
力が小さい場合や、気流が悪影響をもたらすような環境
下であるために、微粒子の搬送力として大きな風速を有
する風力を用いることができない場合であっても、帯電
された微粒子の吐出をスムーズに行うことが可能とな
る。

【００３５】また、装置外部の対象物等に対して微粒子
を供給する場合、上記吐出制御手段により帯電された微
粒子を制御して、該対象物に均一に該帯電された微粒子
を供給することができる。

【００３６】さらに、上記吐出制御手段は吐出部の一部
に設けられていることから、該吐出部の開口部の面積が
小さくなるため、該吐出孔からの異物の混入を防ぐこと
ができる。

【００３７】これにより、帯電された微粒子の吐出がス
ムーズで、且つ外部からの汚染を抑制して安定性を高め
た微粒子帯電装置を提供することができる。

【００３８】さらに、本発明の微粒子帯電装置は、上記
の課題を解決するために、上記の構成において、上記吐
出制御手段が、吐出制御電極からなることが好ましい。

【００３９】上記の構成によれば、吐出制御手段は吐出
制御電極からなっているので、帯電された微粒子の吐出
を静電力により確実に行うことができる。さらに、この
ように微粒子の吐出制御が静電力により行われることか
ら、装置内部における微粒子の搬送が、搬送用ファン等
による風力で行われる場合であっても、風速を大きく設
定することなく帯電された微粒子を吐出することが可能
となる。そのため、帯電された微粒子の吐出のために風
速を大きくしたことにより、装置内部を通過する微粒子
の速度が速くなり、微粒子が充分に帯電されないといっ
た微粒子の帯電不良を引き起こすことがなくなる。

【００４０】これにより、帯電された微粒子の吐出をよ
りスムーズに行い、且つ帯電不良の微粒子の生成を抑制
することが可能となる。

【００４１】さらに、本発明の微粒子帯電装置は、上記
の課題を解決するために、上記の構成において、上記吐
出制御電極が、導電体層および絶縁体層の２層構造であ
り、該絶縁体層が、該導電体層に対して微粒子の搬送方
向上流側に配されている構成とすることができる。

【００４２】上記の構成によれば、吐出制御電極が導電
体層および絶縁体層の２層構造となっており、さらに、
該絶縁体層は該導電体層に対して微粒子の搬送方向上流
側に配されている。従って、上記吐出制御電極付近に搬
送されてくる帯電された微粒子は、まず該吐出制御電極
の絶縁体層に近づくことになる。絶縁体層は、その表面
上に付着した電荷により反発電界を形成するので、該反
発電界の効果により、上記のように近づいてくる帯電さ
れた微粒子は該絶縁体層に付着することはない。すなわ
ち、帯電された微粒子は吐出制御電極表面に付着するこ
となく、吐出部から吐出される。

【００４３】これにより、帯電された微粒子を確実に吐
出部から吐出することができ、微粒子の利用効率を向上
させることができる。

【００４４】また、本発明の微粒子帯電装置は、上記の
課題を解決するために、上記の構成において、上記吐出
制御電極が、絶縁体層が導電体層に挟持された３層構造
である構成とすることもできる。

【００４５】上記の構成によれば、吐出制御電極は、絶
縁体層が導電体層に挟持された３層構造となっている。
該吐出電極付近に搬送されてくる帯電された微粒子は、
絶縁体層を挟んで配置されている２層の導電体層の電位
差により形成される電界を利用することにより、スムー
ズに吐出される。

【００４６】さらに、微粒子の搬送方向上流側に配置さ
れる一方の導電体層の電位を調整することにより、帯電
された微粒子が該導電体層に付着しない方向の電界を生
じさせて、吐出制御電極付近に搬送されてくる帯電され
た微粒子が該吐出制御電極に付着しないように抑制する
ことができる。

【００４７】これにより、帯電された微粒子を確実に吐
出部から吐出することができ、微粒子の利用効率を向上
させることができる。

【００４８】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、上記微粒子帯電装置を備えた現像装置であっ
て、上記微粒子帯電装置の吐出制御手段から吐出される
帯電された微粒子を積層し、該吐出制御手段と電位差を
有する層形成部材を備えたことを特徴としている。

【００４９】上記の構成によれば、上記微粒子帯電装置
を備え、さらに該微粒子帯電装置の吐出制御手段から吐
出される帯電微粒子を積層する層形成部材が設けられて
おり、該層形成部材と上記吐出制御手段とには、電位差
が生じている。従って、所望の帯電量および層厚をもつ
微粒子の層を上記層形成部材に形成することができる。

【００５０】また、本構成による現像装置は、非接触に
よる層形成であるので、圧接に伴うブレードへの微粒子
融着等の問題が生じず、さらに、個々の微粒子の凝集力
も低下する。

【００５１】これにより、所望の帯電量および層厚をも
つ微粒子の層形成を常に安定して行うことができ、さら
に、高画質画像の形成も可能となる。

【００５２】さらに、本発明の現像装置は、上記の課題
を解決するために、上記の構成において、上記層形成部
材に積層されなかった帯電微粒子を、再び上記微粒子帯
電装置内部に搬送する循環手段をさらに備えることも可
能である。

【００５３】上記の構成によれば、層形成部材に積層さ
れなかった帯電微粒子を、再び上記微粒子帯電装置内部
に搬送する循環手段をさらに設けることにより、上記層
形成部材上への層形成に用いられなかった微粒子を回収
して、再利用することができる。

【００５４】これにより、使用されずに無駄になる微粒
子が全くなくなり、微粒子の使用効率を向上させること
ができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の第１の
実施の形態について図１および図２に基づいて説明すれ
ば、以下のとおりである。

【００５６】図１は、本実施の形態に係る微粒子帯電装
置の構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態に
係る微粒子帯電装置１は、放電により電荷を生成する電
荷生成部（電荷生成手段）２、生成された電荷を電界に
より供給する電荷供給部（電荷供給手段）３、後述する
帯電部（微粒子帯電手段）５に微粒子Ｃ_psを個別に搬送
する微粒子搬送部（微粒子搬送手段）４、供給された電
荷を搬送されてきた微粒子Ｃ_psに付着させて、該微粒子
Ｃ_psの帯電を行う帯電部５、さらに、帯電した微粒子Ｃ
_psを吐出する吐出部６からなる。

【００５７】電荷生成部２の放電電極２ａとして、数十
μｍ径のタングステンワイヤが図面に対して垂直方向に
設置されている。電荷供給部３には、上記放電電極２ａ
から約２ｍｍ離れた位置に、引出し電極３ａとして金属
製グリットが配置されている。微粒子搬送部４には、裏
面に超音波振動素子等の振動制御機構４ｃを設置した振
動板４ａと搬送用ファン４ｂとが配置されている。さら
に、帯電部５には、電荷が移動する方向側に金属製の板
状の対向電極５ａが配置されている。吐出部６には、帯
電した微粒子Ｃ_psを吐出制御するための吐出制御電極
（吐出制御手段）６ａとして、金属製のグリッドが配置
されている。該吐出制御電極６ａはステンレス製であ
り、開口幅は約１ｍｍである。尚、図中７で示されてい
るのは、微粒子Ｃ_psが堆積している微粒子堆積物であ
る。

【００５８】次に、上記のように構成された微粒子帯電
装置１の動作について説明する。電荷生成部２中の放電
電極２ａに電圧を印加することにより、該放電電極２ａ
周辺でコロナ放電が生じ電荷が生成される。この生成さ
れた電荷は、放電電極２ａと引出し電極３ａとの間で形
成される電界により、引出し電極３ａ側へ移動し、帯電
部５内に供給される。

【００５９】また、微粒子搬送部４では、振動板４ａ上
に堆積した微粒子Ｃ_psに、振動板４ａの裏面から振動制
御機構４ｃを用いて振動を与え、該微粒子Ｃ_psを飛翔、
分散させる。さらに、分散した微粒子Ｃ_psを、搬送用フ
ァン４ｂによりＡ方向に搬送し、帯電部５内へ供給す
る。そして、該帯電部５内において、引出し電極３ａと
対向電極５ａとの間に形成される電界を利用して、電荷
が上記微粒子Ｃ_psに付着し、微粒子Ｃ_psの帯電が行われ
る。

【００６０】さらに、帯電した微粒子Ｃ_psは、吐出部６
の外部に配されている対象物８と、この対象物８の電位
とある一定電位差に保たれた吐出制御電極６ａとにより
発生する電界の作用を受けて吐出される。本構成では、
図１１に示す従来の微粒子帯電装置１０１とは異なり、
吐出部６に吐出制御電極６ａを設置することで、外部の
対象物８に対して、帯電された微粒子Ｃ_psの供給を効率
良く行うことができる。また、このように吐出力が静電
力であるため、搬送用ファン４ｂの風速が小さくても微
粒子Ｃ_psの吐出が可能であり、さらに風速が小さくて済
むので、気流が悪影響をもたらす環境下での使用に効果
的である。

【００６１】また、吐出部６の開口面積を小さくするこ
とで、搬送用ファン４ｂ停止時に、外部から装置内部へ
の挨等の異物の混入を抑制することができ、微粒子帯電
装置１の安定性を高めることが可能である。尚、吐出制
御電極６ａの形状はグリットに限らず、メッシュ形状な
ど、開口で且つ外部に対して一定電位差を印加できるも
のであればいかなる形状でも構わない。

【００６２】また、外部の対象物８が、例えば、約１０
¹³Ω／ｃｍ以上の絶縁体の場合は、図２（ａ）に示すよ
うに、対象物８の背面、或いは図２（ｂ）に示すよう
に、対象物８の周囲に対向電極８ａを設置し、対向電極
８ａと吐出制御電極６ａとの間に形成される電界の作用
により、帯電された微粒子Ｃ_psを対象物８へ向けてスム
ーズに吐出することができる。

【００６３】〔実施の形態２〕本発明に係る第２の実施
の形態について、図３および図４に基づいて説明すれ
ば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記した
実施の形態１で説明した構成と同様の構成については同
じ参照番号を付記し、その説明を省略する。

【００６４】図３は、本実施の形態に係る微粒子帯電装
置１１の構成を概略的に示す断面図であり、図４は、上
記微粒子帯電装置１１の吐出部１６を拡大した断面図で
ある。尚、本実施の形態に係る微粒子帯電装置１１にお
いて、吐出部１６以外の構成は、前記した実施の形態１
の微粒子帯電装置１と同じである。

【００６５】本実施の形態に係る微粒子帯電装置１１の
吐出部１６には、帯電された微粒子Ｃ_psの吐出を制御す
るための吐出制御電極（吐出制御手段）１６ａが設けら
れている。図４に示すように、該吐出制御電極１６ａ
は、導電体と絶縁体とからなる２層構造となっている。
すなわち、該吐出制御電極１６ａは、導電体からなる金
属メッシュ電極（導電体層）１７と、該金属メッシュ電
極１７に対して帯電部５側、すなわち装置内部側に配さ
れた絶縁体部（絶縁体層）１８とにより構成されてい
る。該絶縁体部１８には、微粒子Ｃ_psとの相互作用力が
小さく、且つ絶縁性の高いフッ素樹脂が用いられてい
る。

【００６６】次に、吐出制御電極１６ａに設けられた絶
縁体部１８の作用について説明する。尚、吐出部１６付
近以外での微粒子帯電装置１１の動作は、実施の形態１
の微粒子帯電装置１と同様である。

【００６７】実施の形態１に係る微粒子帯電装置１で
は、電荷供給部３の引出し電極３ａと吐出制御電極６ａ
との間に電位差があると、これらの電極間に電界が発生
する。従って、帯電された微粒子Ｃ_psはこの電界の作用
を受けて、吐出制御電極６ａの内壁面（装置内部側の
面）に付着する。これに対して、本実施の形態に係る微
粒子帯電装置１１は、吐出制御電極１６ａに絶縁体部１
８を設けることにより、吐出制御電極１６ａへの帯電さ
れた微粒子Ｃ_ps付着を抑制することができる。

【００６８】電荷生成部２の放電電極２ａ周辺でコロナ
放電により発生し、帯電部５内に供給された電荷は、吐
出制御電極１６ａの絶縁体部１８表面に付着する（図中
ｅで示されている）ので、該絶縁体部１８の表面がチャ
ージアップする。そのため、絶縁体部１８表面近傍に電
荷を反発する方向の電界が生まれるので、帯電された微
粒子Ｃ_psは絶縁体部１８表面近傍に近づくと反発力を受
ける。従って、帯電された微粒子Ｃ_psは、吐出制御電極
１６ａの内側の表面に付着することなく、吐出部１６を
通過するので、微粒子Ｃ_psの利用効率を高めることがで
きる。

【００６９】尚、吐出制御電極１６ａの形状はメッシュ
に限らず、グリッド形状やその他、開口で且つ外部に対
して一定電位差を印加できるものであれば、いかなる形
状でも構わない。

【００７０】〔実施の形態３〕本発明に係る第３の実施
の形態について、図５および図６に基づいて説明すれ
ば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記した
実施の形態１で説明した構成と同様の構成については同
じ参照番号を付記し、その説明を省略する。

【００７１】図５は、本実施の形態に係る微粒子帯電装
置２１の構成を概略的に示す断面図であり、図６は、上
記微粒子帯電装置２１の吐出部２６を拡大した断面図で
ある。尚、本実施の形態に係る微粒子帯電装置２１にお
いて、吐出部２６以外の構成は、前記した実施の形態１
の微粒子帯電装置１と同じである。

【００７２】本実施の形態に係る微粒子帯電装置２１の
吐出部２６には、帯電された微粒子Ｃ_psの吐出を制御す
るための吐出制御電極（吐出制御手段）２６ａが設けら
れている。該吐出制御電極２６ａは、導電体、絶縁体、
導電体の３層構造となっている。すなわち、図６に示す
ように、該吐出制御電極２６ａは、２枚の金属メッシュ
電極である外側金属メッシュ電極（導電体層）２７、内
部金属メッシュ電極（導電体層）２９に、絶縁体部（絶
縁層）２８が挟みこまれた構造となっている。該絶縁体
部２８の厚さは数μｍ〜数百μｍである。また、吐出制
御電極２６ａへの印加電圧は、電荷供給部３の引出し電
極３ａの印加電圧−２０００Ｖに対して、内側金属メッ
シュ電極２９が−２０００Ｖ、外側金属メッシュ電極２
７が−５００Ｖである。尚、上記絶縁体部２８には、微
粒子Ｃ_psとの相互作用力が小さく、且つ絶縁性の高いフ
ッ素樹脂が用いられている。

【００７３】次に、上記のように構成された微粒子帯電
装置２１における吐出部２６付近の動作について説明す
る。帯電部５で帯電された微粒子Ｃ_psは、搬送用ファン
４ｂによる風力を受けて吐出制御電極２６ａ付近に搬送
される。このように搬送された微粒子Ｃ_psは、吐出制御
電極２６ａの内側金属メッシュ電極２９と外側金属メッ
シュ電極２７との電位差、および外側金属メッシュ電極
２７と外部の対象物８との電位差により形成される電界
の作用を受けて、スムーズに外部の対象物８に対して吐
出される。

【００７４】また、本実施の形態においても、第２の実
施の形態と同様に、帯電された微粒子Ｃ_psが吐出制御電
極２６ａの内壁、つまり内側金属メッシュ電極２９に付
着することを抑制することができる。ただし、実施の形
態２の場合と異なり、吐出制御電極２６ａの内壁側、す
なわち装置内部側に配されている内側金属メッシュ電極
２９に所望の電位を印加することができるので、吐出制
御電極２６ａと引き出し電極３ａとの間に、帯電された
微粒子Ｃ_psの搬送方向と常に逆向きの電界を作ることが
可能となる。これにより、本実施の形態における吐出制
御電極２６ａは、実施の形態２の吐出制御電極１６ａよ
りも、帯電された微粒子Ｃ_psの付着量低減に効果的な構
成であるということができる。

【００７５】尚、吐出制御電極２６ａの形状はメッシュ
に限らず、グリッド形状やその他、開口で且つ外部に対
して一定電位差を印加できるものであれば、いかなる形
状でも構わない。

【００７６】〔実施の形態４〕本発明の第４の実施の形
態について、図７に基づいて説明すれば以下のとおりで
ある。尚、説明の便宜上、前記した実施の形態１で説明
した構成と同様の構成については同じ参照番号を付記
し、その説明を省略する。

【００７７】図７は、微粒子Ｃ_psとしてトナーを用い、
前記した実施の形態１に係る微粒子帯電装置１をトナー
帯電装置として適用した現像装置３１の構成を概略的に
示す断面図である。

【００７８】トナー層形成装置である上記現像装置３１
は、図１に示された微粒子帯電装置（本実施の形態にお
いては、以降トナー帯電装置と称する。）１の吐出制御
電極６ａに対向するように現像ローラ（層形成部材）３
２が設置され、さらに、該現像ローラ３２における吐出
制御電極６ａとの対向部分から、該現像ローラ３２の回
転方向下流側に、該現像ローラ３２に当接する感光体３
３が設置されている。上記現像ローラ３２は、上記吐出
制御電極６ａに対して１００μｍのギャップで設置さ
れ、図中Ｂの方向に回転する。また、吐出制御電極６ａ
と現像ローラ３２との間で、かつ現像ローラ３２の回転
方向下流側にトナー回収装置３４が設置されている。

【００７９】上記現像ローラ３２には、抵抗率が１０⁶
Ω・ｃｍ以下の導電ローラや、該導電ローラに、抵抗率
１０¹³Ω・ｃｍ以上で厚さ数μｍの絶縁体フィルムを施
した誘電ローラ等が使用される。

【００８０】次に、上記のように構成された現像装置３
１の動作について説明する。

【００８１】トナー帯電装置１中で均一帯電されたトナ
ーＣ_psは、搬送用ファン４ｂにより帯電部５内部を搬送
されて、吐出制御電極６ａと現像ローラ３２との電位差
により生じる電界による静電力を受けて、吐出部６から
吐出して現像ローラ３２上に付着する。その付着量は吐
出制御電極６ａと現像ローラ３２との電位差で決まり、
現像ローラ３２上に付着するトナーＣ_psによりチャージ
アップされた該現像ローラ３２の表面電位が、吐出制御
電極６ａの印加電圧にほぼ等しくなるまで、帯電された
トナーＣ_psの付着が行われる。例えば、現像ローラ３２
と吐出制御電極６ａとの電位差を１００Ｖに保持するこ
とにより、トナー帯電装置１の内部で−３０μＣ／ｇに
帯電されたトナーＣ_psは、現像ローラ上に１５μｍ厚さ
の層に形成される。

【００８２】そして、上記のように現像ローラ３２の表
面上に層形成されたトナーＣ_psは、該現像ローラ３２と
感光体３３との対向部分（当接する部分）で、現像ロー
ラ３２と感光体３３との電位差による電界の作用を受け
て、感光体３３の表面へ移動し、現像が行われる。

【００８３】また、トナー回収装置３４では、ファン等
を利用した気流による吸引方式、或いは静電力を利用し
た吸引方式により、層形成に用いられなかったトナーＣ
_psが回収される。本実施の形態では、図１２に示す従来
の現像装置とは異なり、予め別室（トナー帯電装置１）
でコロナ帯電したトナーＣ_psを現像ローラ３２の表面上
に付着させるため、均一に帯電したトナーＣ_psの積層形
成が可能である。

【００８４】さらに、上記従来の現像装置では、トナー
層形成手段として弾性ブレードを使用しているが、本実
施の形態では非接触でトナー層の形成を行うため、トナ
ー圧接に伴う融着等の問題が無く、常に安定した層形成
を行うことができる。

【００８５】さらに、ブレードを使用しない非接触層形
成手段は、個々のトナーＣ_psの凝集力を低下させること
ができるので、高画質画像の形成という観点からみても
効果的である。

【００８６】また、本実施の形態は、図１３に示す従来
の現像装置と異なり、トナー帯電装置１内部において電
界を制御することにより、所望の帯電量のトナーＣ_psを
得ることができる。従って、現像ローラ３２と吐出制御
電極６ａとの間のバイアスを制御するだけで、所望の厚
さのトナー層を得ることが可能である。

【００８７】以上のことから、本実施の形態に係る現像
装置３１は、トナー帯電量、層厚共に、トナー組成に依
存されることなく制御することが可能である。

【００８８】尚、本実施の形態においては、トナー帯電
装置として実施の形態１に係る微粒子帯電装置１を適用
したが、同様に、実施の形態２または３に係る発明の微
粒子帯電装置１１，１２を適用することも当然可能であ
る。

【００８９】〔実施の形態５〕本発明の第５の実施の形
態について、図８に基づいて説明すれば以下のとおりで
ある。尚、説明の便宜上、前記した実施の形態１または
実施の形態４で説明した構成と同様の構成については同
じ参照番号を付記し、その説明を省略する。

【００９０】図８は、前記した実施の形態１に係る微粒
子帯電装置１をトナー帯電装置として適用した現像装置
４１の構成を概略的に示す断面図である。該現像装置４
１は、トナーＣ_psの供給及び回収機構を循環方式にした
構成となっている。

【００９１】微粒子帯電装置（本実施の形態において
は、以降トナー帯電装置と称する。）１の吐出制御電極
６ａと現像ローラ３２との間であって、かつ現像ローラ
３２の回転方向下流側に、トナー層の形成に用いられな
かったトナーＣ_psを回収する非現像トナー回収部（循環
手段）４２を設けている。該非現像トナー回収部４２
は、トナー帯電装置１の微粒子搬送部４と、循環経路
（循環手段）４３により繋げられている。

【００９２】また、上記非現像トナー回収部４２の近傍
に、帯電されたトナーＣ_psの除電を行うトナー除電器
（循環手段）４４が設置されている。該トナー除電器４
４の電極（図示せず）には、ＡＣバイアスが印加され
る。

【００９３】次に、上記のように構成された現像装置４
１の動作について説明する。

【００９４】実施の形態４と同様に、トナー帯電装置１
内で均一帯電されたトナーＣ_psは、吐出制御電極６ａと
現像ローラ３２との間の電界の作用を受けて吐出部６か
ら吐出し、現像ローラ３２表面上に付着する。その付着
量は、吐出制御電極６ａと現像ローラ３２との間の電位
差により決定され、現像ローラ３２表面上に付着したト
ナーＣ_psによるチャージアップ電位と、吐出制御電極６
ａの印加電圧とがほぼ等しくなるまで層形成が進行す
る。

【００９５】そして、現像ローラ３２表面上に付着した
トナーＣ_psは、該現像ローラ３２と感光体３３との対向
部分（当接部分）で、該現像ローラ３２と該感光体３３
との電位差による電界の作用を受けて該感光体３３へ移
動し、現像が行われる。

【００９６】また、トナー層の形成に使用されなかった
トナーＣ_psは、搬送用ファン４ｂおよび現像ローラ３２
の回転による風力を受けて、非現像トナー回収部４２に
流入する。次に、上記トナーＣ_psには、ＡＣバイアスが
印加されたトナー除電器４４で、帯電電荷と逆極性の電
荷が供給され、上記トナーＣ_psの除電が行われる。除電
されたトナーＣ_psは、循環経路４３を通って再び微粒子
搬送部４に戻り、再利用される。

【００９７】以上のように、本実施の形態に係る現像装
置４１は、現像ローラ３２表面上における層形成に使用
されなかったトナーＣ_psを回収し、その後再び利用され
るので、使用されずに無駄になるトナーＣ_psが全くな
く、トナーＣ_psの使用効率を高めることができる。

【００９８】尚、本実施の形態においては、トナー帯電
装置として実施の形態１に係る微粒子帯電装置１を適用
したが、同様に、実施の形態２または３に係る発明の微
粒子帯電装置１１，１２を適用することも当然可能であ
る。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る発明の微粒
子帯電装置は、吐出部の一部に、帯電された微粒子の吐
出を制御する吐出制御手段をさらに備えた構成である。

【０１００】それゆえ、例えば装置内部における微粒子
の搬送力が小さい場合や、気流が悪影響をもたらすよう
な環境下であるために、微粒子の搬送力として大きな風
速を有する風力を用いることができない場合であって
も、帯電された微粒子を効率よく装置外部に吐出して、
装置外部の対象物等に微粒子を供給することができる。
さらに、上記吐出制御手段は吐出部に配設されるので、
吐出部の開口部の面積が小さくなり、該吐出部からの異
物の混入が抑制される。これにより、帯電された微粒子
をスムーズに吐出することができ、且つ外部からの汚染
を抑制して安定性を高めた微粒子帯電装置を提供するこ
とができるという効果を奏する。

【０１０１】さらに、本発明に係る微粒子帯電装置は、
上記の構成において、上記吐出制御手段が、吐出制御電
極からなる構成とすることが好ましい。

【０１０２】それゆえ、微粒子の吐出制御が静電力によ
り行われるので、装置内部における微粒子の搬送が、搬
送用ファン等による風力で行われる場合であっても、風
速を大きく設定することなく帯電された微粒子を吐出す
ることが可能となるので、帯電された微粒子の吐出のた
めに風速を大きくしたことにより、装置内部を通過する
微粒子の速度が速くなり、微粒子が充分に帯電されない
といった微粒子の帯電不良を引き起こすことがなくな
る。これにより、帯電された微粒子の吐出をよりスムー
ズに行い、且つ帯電不良の微粒子の生成を抑制すること
が可能となるという効果を奏する。

【０１０３】さらに、本発明に係る微粒子帯電装置は、
上記の構成において、上記吐出制御電極が、導電体層お
よび絶縁体層の２層構造であり、該絶縁体層は、該導電
体層に対して微粒子の搬送方向上流側に配されている構
成とすることができる。

【０１０４】それゆえ、該吐出制御電極の絶縁体層は、
その表面に電荷が付着して反発電界を形成するので、搬
送されてくる帯電された微粒子は該絶縁体層に付着する
ことはない。すなわち、帯電された微粒子は吐出制御電
極表面に付着することなく、吐出部から吐出される。こ
れにより、帯電された微粒子を確実に吐出部から吐出す
ることができ、微粒子の利用効率を向上させることがで
きるという効果を奏する。

【０１０５】また、本発明に係る微粒子帯電装置は、上
記の構成において、上記吐出制御電極が、絶縁体層が導
電体層に挟持された３層構造である構成とすることも可
能である。

【０１０６】それゆえ、吐出電極付近に搬送されてくる
帯電された微粒子は、絶縁体層を挟んで配置されている
２層の導電体層の電位差により形成される電界を利用す
ることにより、スムーズに吐出される。さらに、微粒子
の搬送方向上流側の導電体層の電位を調整して、帯電さ
れた微粒子が吐出制御電極に付着しないように抑制する
ことができる。これにより、帯電された微粒子を確実に
吐出部から吐出することができ、微粒子の利用効率を向
上させることができるという効果を奏する。

【０１０７】本発明に係る現像装置は、上記微粒子帯電
装置を備えた現像装置であって、上記微粒子帯電装置の
吐出制御手段から吐出される帯電された微粒子を積層
し、該吐出制御手段と電位差を有する層形成部材を備え
た構成である。

【０１０８】それゆえ、所望の帯電量および層厚をもつ
微粒子の層を上記層形成部材に形成することができ、ま
た、非接触による層形成であるので、圧接に伴うブレー
ドへの微粒子融着等の問題が生じず、さらに、個々の微
粒子の凝集力も低下する。これにより、所望の帯電量お
よび層厚をもつ微粒子の層形成を常に安定して行うこと
ができ、さらに、高画質画像の形成も可能となるという
効果を奏する。

【０１０９】さらに、本発明に係る現像装置は、上記の
構成において、上記層形成部材に積層されなかった帯電
微粒子を、再び上記微粒子帯電装置内部に搬送する循環
手段をさらに備えた構成とすることができる。

【０１１０】それゆえ、層形成部材上への層形成に用い
られなかった微粒子を回収して、再利用することができ
る。これにより、使用されずに無駄になる微粒子が全く
なくなり、微粒子の使用効率を向上させることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微粒子帯電装
置の構成を概略的に示す断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、上記微粒子帯電装置の
他の例の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る微粒子帯電装
置の構成を概略的に示す断面図である。

【図４】上記微粒子帯電装置における吐出部を概略的に
示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る微粒子帯電装
置の構成を概略的に示す断面図である。

【図６】上記微粒子帯電装置における吐出部を概略的に
示す断面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係る現像装置の構
成を概略的に示す断面図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態に係る現像装置の構
成を概略的に示す断面図である。

【図９】従来の微粒子帯電装置の一例の構成を概略的に
示す側面図である。

【図１０】（ａ）は、従来の微粒子帯電装置の一例の構
成を概略的に示す側面図であり、（ｂ）は、上記帯電装
置の断面図である。

【図１１】従来の微粒子帯電装置の一例の構成を概略的
に示す断面図である。

【図１２】従来の現像装置の一例の構成を概略的に示す
断面図である。

【図１３】従来の現像装置の一例の構成を概略的に示す
断面図である。

【符号の説明】

１微粒子帯電装置２電荷生成部（電荷生成手段）３電荷供給部（電荷供給手段）４微粒子搬送部（微粒子搬送手段）５帯電部（微粒子帯電手段）６吐出部６ａ吐出制御電極（吐出制御手段）１１微粒子帯電装置１６吐出部１６ａ吐出制御電極（吐出制御手段）１７金属メッシュ電極（導電体層）１８絶縁体部（絶縁体層）２１微粒子帯電装置２６吐出部２６ａ吐出制御電極（吐出制御手段）２７外側金属メッシュ電極（導電体層）２８絶縁体部（絶縁体層）２９内側金属メッシュ電極（導電体層）３１現像装置３２現像ローラ（層形成手段）４１現像装置４２非現象トナー回収部（循環手段）４３循環経路（循環手段）４４トナー除電器（循環手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コロナ放電により電荷を生成する電荷生成
手段と、前記生成された電荷により微粒子を帯電させる
微粒子帯電手段と、前記生成された電荷を前記微粒子帯
電手段に供給する電荷供給手段と、微粒子を個別に上記
微粒子帯電手段に搬送する微粒子搬送手段と、帯電され
た微粒子を開口部から吐出する吐出部とを備えた微粒子
帯電装置において、上記吐出部の一部に、帯電された微粒子の吐出を制御す
る吐出制御手段をさらに備えたことを特徴とする微粒子
帯電装置。
【請求項２】上記吐出制御手段は、吐出制御電極からな
ることを特徴とする請求項１に記載の微粒子帯電装置。
【請求項３】上記吐出制御電極は、導電体層および絶縁
体層の２層構造であり、該絶縁体層は、該導電体層に対して微粒子の搬送方向上
流側に配されていることを特徴とする請求項２に記載の
微粒子帯電装置。
【請求項４】上記吐出制御電極は、絶縁体層が導電体層
に挟持された３層構造であることを特徴とする請求項２
に記載の微粒子帯電装置。
【請求項５】請求項１ないし４の何れかに記載の微粒子
帯電装置を備えた現像装置であって、上記微粒子帯電装置の吐出制御手段から吐出される帯電
された微粒子を積層し、該吐出制御手段と電位差を有す
る層形成部材を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】上記層形成部材に積層されなかった帯電微
粒子を、再び上記微粒子帯電装置内部に搬送する循環手
段をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の現
像装置。