JP2003050499A - 現像装置・画像形成装置・現像剤の帯電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小粒径トナーにおいても凝集を生じることな
く均一な帯電量を得ることができ、また、製造コストを
アップさせることなく構成のコンパクト化にも一層寄与
できるようにする。 【解決手段】 感光体ドラム８に対向した現像スリーブ
２７の下方には、現像剤供給手段としての振動体２９が
設けられている。振動体２９は、振動板３１と圧電素子
３３を有しており、振動板３１の現像スリーブ２７と対
向する表面には帯電機能材料３１ａがコーティングされ
ている。振動板３１上の現像剤は高周波振動によって帯
電機能材料３１ａと接触し、帯電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像を顕在化
するための現像装置、該現像装置を備えた複写機、ファ
クシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び現像剤の帯
電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置では、像担持体
（感光体）の表面を一様に帯電した後、該表面に画像情
報に基づいて静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置
によりトナー像として可視像化し、該トナー像を転写手
段により記録材に転写し、該記録材を定着装置に通して
定着することが行われている。現像装置は、像担持体上
に形成された静電潜像に現像剤を供給するための現像剤
担持体（現像スリーブ）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、現像容器内の現像剤を攪拌
する攪拌手段等を有している。電子写真方式における現
像方法には、大別して、二成分現像法と一成分現像法の
二種類がある。二成分現像法では、現像剤（トナー）と
キャリアを攪拌し、攪拌による摩擦によってトナーの帯
電量を得ている。一成分現像法では、キャリアを用いる
ことなく、例えば非磁性トナーを帯電ブラシ等により帯
電させて直接現像剤担持体に乗せている。

【０００３】二成分現像法では、例えば非磁性のトナー
も磁性体であるキャリアと混合すると磁力により供給、
規制が可能になるため、現像剤担持体上に均一な厚さの
トナーコート層を容易に得ることができる。さらに、ト
ナーをキャリアとの攪拌で摩擦帯電（厳密には摩擦帯電
と接触帯電の複合）することで、均一で高いトナー帯電
量を得ることが可能である。しかしながら、二成分現像
法では、キャリアを装置内に保存するスペースが必要な
ため、装置の大型化、重量化を来たすとともに、キャリ
アとトナーを一定濃度に攪拌するための上記攪拌手段が
必要であるため装置のコストアップを避けられないとい
う問題点を有している。

【０００４】一方、非磁性一成分現像法では、上記二成
分現像法における問題点がないため、これらの観点から
の低コスト化は可能である。しかしながら、非磁性一成
分現像法では、トナーを磁力により供給することができ
ないため、現像剤担持体上にトナーを供給するために、
別途、トナー供給ローラもしくは供給ブラシが必要であ
り、そのためのスペースと、それらを駆動する機構が必
要であり、結局二成分現像法の場合と同様に、装置の大
型化、製造コストの上昇を来たしていた。さらに、非磁
性一成分現像法では、現像剤担持体に担持されるトナー
の量を規制する現像剤規制部材（現像ブレード）と現像
剤担持体の接触領域における摩擦帯電によりトナーに電
荷を持たせるため、トナー帯電量が不均一で不安定とな
っていた。

【０００５】近年、高画質化の観点から、現像剤（トナ
ー）の小粒径化が進められている。トナーの小粒径化は
高画質化に効果があるものの、トナー粒子の流動性を劣
化させる。例えば、非磁性一成分トナーの場合、供給ロ
ーラ等により現像スリーブに強く押し付けた場合凝集し
やすい。凝集が生じると、現像スリーブ上にムラがで
き、均一なトナーコート層の形成が困難となる。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、現像剤規制部材と現像スリーブのニップ内で十分
に摩擦接触できず、均一なトナー帯電量が得られないこ
とが指摘されている。このように、トナー粒径を小さく
することは、出力画像の画質向上においてメリットはあ
るものの、不均一なトナーコート層と不均一なトナー帯
電量により、トナー飛散による非画像部へのトナー付着
（いわゆるカブリ）や濃度ムラを生じやすく、現像装置
の設計の煩雑化を招いている。

【０００６】このような問題に対処すべく、例えば特開
平１０−３１９６９９号公報には、現像剤担持体の下方
に現像剤供給手段としての振動付与手段を設け、高周波
振動によってトナー同士を摩擦帯電させる構成が開示さ
れている。この構成によれば、小粒径のトナーにおいて
も凝集が生じず、現像剤担持体にトナーを均一に担持さ
せることができ、装置の小型化も実現できる。特開平１
０−３１９７００号公報には、上記振動付与手段の上部
にフェライト粒子を配置して該フェライト粒子との振動
摩擦によりトナーを帯電させるとともに、トナーを一次
粒子まで解きほぐしてトナークラウドを発生させ、現像
剤担持体に供給する構成が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−３１９６
９９号公報に記載の技術では、高周波振動のみによって
トナー同士を摩擦させて帯電させるので、均一なトナー
帯電量を得ることは困難であった。特開平１０−３１９
７００号公報に記載の技術では、高周波振動に加えてト
ナーを帯電させる帯電材料としてのフェライト粒子を用
いるので、均一なトナー帯電量を得ることができるが、
フェライト粒子を収容する容器が必要であり、構成のコ
ンパクト化の観点から問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、小粒径トナーにおいて
も凝集を生じることなく均一な帯電量を得ることがで
き、また、製造コストをアップさせることなく構成のコ
ンパクト化にも一層寄与できる現像装置、該現像装置を
備えた画像形成装置、現像剤の帯電方法の提供を、その
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、像担持体上に形成された
静電潜像に現像剤を供給するための現像剤担持体と、該
現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段を有す
る現像装置において、上記現像剤供給手段が、上記現像
剤担持体との間に空間をおいて設けられ振動する振動体
を有し、該振動体の少なくとも上記現像剤担持体と対向
する表面が帯電機能材料で形成されている、という構成
を採っている。

【００１０】請求項２記載の発明では、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、該現像剤担持体に供給された現像剤を帯電量に基づ
いて選択的に搬送して像担持体へ供給する静電搬送手段
を有し、上記現像剤供給手段が、上記現像剤担持体との
間に空間をおいて設けられ振動する振動体を有し、該振
動体の少なくとも上記現像剤担持体と対向する表面が帯
電機能材料で形成されている、という構成を採ってい
る。

【００１１】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の現像装置において、上記振動体が、上記現像剤担
持体に対向して設けられた振動板と、該振動板を振動さ
せる振動源を有している、という構成を採っている。

【００１２】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
現像装置において、上記振動板が弾性体である、という
構成を採っている。

【００１３】請求項５記載の発明では、請求項１乃至４
の何れかに記載の現像装置において、上記現像剤供給手
段が、上記振動体とは別に、該振動体よりも周波数の低
い低周波振動体を有している、という構成を採ってい
る。

【００１４】請求項６載の発明では、請求項１乃至５の
何れかに記載の現像装置において、上記帯電機能材料に
よる表面が、粗面化処理されている、という構成を採っ
ている。

【００１５】請求項７記載の発明では、請求項１乃至５
の何れかに記載の現像装置において、上記帯電機能材料
による表面が、半球形状の窪みを有している、という構
成を採っている。

【００１６】請求項８記載の発明では、請求項１乃至７
の何れかに記載の現像装置において、上記現像剤担持体
の少なくとも表面が、帯電機能材料で形成されている、
という構成を採っている。

【００１７】請求項９記載の発明では、請求項１乃至８
の何れかに記載の現像装置において、上記現像剤担持体
に供給された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を有
し、該現像剤規制部材の少なくとも規制部位の表面が帯
電機能材料で形成されている、という構成を採ってい
る。

【００１８】請求項１０記載の発明では、請求項１又は
２記載の現像装置において、上記振動体が、上記現像剤
担持体に供給された現像剤の量を規制する現像剤規制部
材を兼ねる、という構成を採っている。

【００１９】請求項１１記載の発明では、請求項１０記
載の現像装置において、上記帯電機能材料による表面
が、粗面化処理されている、という構成を採っている。

【００２０】請求項１２記載の発明では、請求項１０又
は１１記載の現像装置において、上記現像剤規制部材の
上記現像剤担持体と近接する部分が、帯電機能を有する
発泡性材料で形成されている、という構成を採ってい
る。

【００２１】請求項１３記載の発明では、請求項１０乃
至１２の何れかに記載の現像装置において、上記現像剤
担持体の少なくとも表面が、帯電機能材料で形成されて
いる、という構成を採っている。

【００２２】請求項１４記載の発明では、請求項１乃至
１３の何れかに記載の現像装置において、上記帯電機能
材料が、現像剤との接触において帯電極性が現像剤に対
して逆極性となる材料である、という構成を採ってい
る。

【００２３】請求項１５記載の発明では、請求項１乃至
１４の何れかに記載の現像装置において、上記現像剤供
給手段が、帯電電極が現像剤に対して同極性となるバイ
アス電極を有している、という構成を採っている。

【００２４】請求項１６記載の発明では、像担持体上に
形成された静電潜像を、現像装置により現像剤を供給し
て可視像化し、該可視像を記録材に転写して定着する画
像形成装置において、上記現像装置が、請求項１乃至１
５の何れかに記載のものである、という構成を採ってい
る。

【００２５】請求項１７記載の発明では、帯電機能材料
からなる表面を有する振動体上で現像剤を振動させ、該
帯電機能材料と現像剤を摩擦ないし接触させることによ
り帯電させる、という手順を採っている。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１乃至図４に基づいて説明する。まず、図４に基づい
て本実施形態における画像形成装置としてのプリンタ２
の概要構成を説明する。プリンタ２は、給紙装置４と、
レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム
８と、転写手段１０と、定着装置５０等を有している。
給紙装置４は、記録材としての用紙３６が積載状態で収
容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容され
た用紙３６を最上のものから順に給送する給紙コロ１６
及び分離部材１７等を有している。給紙コロ１６によっ
て送り出された用紙３６はレジストローラ対６で一旦停
止され、斜めずれを修正された後、感光体ドラム８の回
転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム8
上に形成されたトナー像の先端と用紙３６の搬送方向先
端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストロー
ラ対６により転写部位Ｎへ送られる。

【００２７】感光体ドラム８の周りには、矢印で示す回
転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１８と、図示
しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像剤
担持体としての現像スリーブ２７等を備えた非磁性一成
分現像方式の現像装置２２と、転写手段１０と、クリー
ニングブレード２４ａを備えたクリーニング手段２４等
が配置されている。帯電ローラ１８と現像装置２２の間
において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光
部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっ
ている。

【００２８】プリンタ２における画像形成動作は従来と
同様に行われる。すなわち、感光体ドラム８が回転を始
めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により
均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光
部２６に照射、査されて作成すべき画像に対応した静電
潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム８の回
転により現像装置２２へ移動し、ここで現像スリーブ２
７によりトナーが供給されて可視像化され、トナー像が
形成される。感光体ドラム８上に形成されたトナー像
は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙
３６上に転写手段１０による転写バイアス印加により転
写される。

【００２９】トナー像を担持した用紙３６は定着装置５
０へ向けて搬送され、定着装置５０で熱と圧力により定
着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックさ
れる。転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残
った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリ
ーニング手段２４に至り、このクリーニング手段２４を
通過する間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落
とされて清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留
電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工
程に備えられる。

【００３０】現像装置２２は、図１に示すように、感光
体ドラム８に対向する現像スリーブ２７と、現像容器２
８内に収容された非磁性トナーＴを攪拌・搬送するスク
リュー３０と、現像スリーブ２７の略真下に空間をおい
て設けられた現像剤供給手段としての振動体２９と、現
像スリーブ２７上のトナーの層厚みを規制する現像剤規
制部材としての現像ブレード３４等を有している。振動
体２９は、現像スリーブ２７に対向して設けられた振動
板３１と、該振動板３１を振動させる振動源としての圧
電素子３３と、振動板３１を定位置に支持するとともに
現像容器２８への振動伝播を防止する防振手段としての
防振ゴム３２、３２を有している。振動板３１の現像ス
リーブ２７と対向する表面には、トナーＴを帯電させる
機能を有する帯電機能材料３１ａがコーティングされて
いる。このコート層は１〜３０μｍの厚みで極めて薄い
ものであるが、図面上は分かりやすいように誇張表示し
ている。

【００３１】図２に示すように、現像スリーブ２７の外
周表面にも同様の帯電機能材料２７ａがコーティングさ
れている。帯電機能材料３１ａ、２７ａは、トナーＴと
の接触において帯電極性がトナーＴに対して逆極性とな
る材料である。トナーＴを正規の極性（負極性）に良好
に帯電させるもので、その帯電の大きさは材料を選択す
ることで適正化することができる。具体的には、アクリ
ル系、シリコーン系、フッ素樹脂系、ポリエステル系、
ポリイミド系、ポリ塩化ビニル系、オレフィン系、ポリ
ウレタン系、さらにエチルセルロース系等、及びこれら
の混合組成を採用することができる。帯電の大きさは接
触材料の仕事関数で決まるが、帯電の容易さは接触材料
の抵抗で決まる。組成混合と導電性材料添加で決める
が、導電性は、１０×Ｅ^５〜１０×Ｅ^１０Ω／ｃｍ、望
ましくは、１０×Ｅ^６〜１０×Ｅ^８Ω／ｃｍである。

【００３２】振動板３１に付与する振動周波数は、１０
ＫＨｚ以下であり、１０ＫＨｚ以下で振動する圧電素子
３３を使用している。電磁素子による励振でも可能であ
る。振動によって発熱が起こることから、トナーＴの保
護のため必要に応じて冷却を行うことが望ましい。本実
施形態ではトナーＴの粒径が５〜１５μｍ程度であり、
振動振幅が０．５〜１０μｍでは比重にもよるが、共振
が良く、振動と拡散が大きい。

【００３３】振動板３１上のトナーＴは、高周波振動に
より帯電機能材料３１ａと接触し、接触帯電と摩擦帯電
が混在した帯電メカニズムにより帯電する。この帯電作
用は現像スリーブ２７の帯電機能材料２７ａ側でも同様
に発現し、帯電効率が高められる。現像スリーブ２７の
帯電機能材料２７ａは設けなくてもよい。トナーＴは負
極性に帯電し、正極性に帯電した現像スリーブ２７に付
着する。振動板３１上のトナーＴは帯電し、拡散される
が、現像スリーブ２７の表面に付着したトナーＴは、振
動の影響を受けずに膜状に形成される。トナーＴが小粒
径であって凝集が生じても、現像スリーブ２７と振動板
３１の対向空間内において振動波で分散され、現像スリ
ーブ２７上には均一なトナーＴの層が形成される。現像
スリーブ２７上のトナーＴの膜厚みは現像ブレード３４
により一定に規制され、感光体ドラム８上の静電潜像に
対向したときに供給される。現像ブレード３４の表面を
帯電機能材料で形成してもよい。このようにすれば、現
像ブレード３４の層厚み規制作用においてトナーＴを帯
電させることができ、帯電効率をさらに高めることがで
きる。

【００３４】振動板３１の表面（帯電機能材料３１ａ）
は、図３に示すように、粗面化処理されており、窪み３
１ｂが多数形成されている。窪み３１ｂの形成により、
帯電機能材料３１ａの表面面積が増大し、トナーＴの接
触帯電の効率が高まる。小粒径トナーの場合にも接触が
良好となり、良好な接触帯電を図ることができる。窪み
３１ｂの大きさは、トナーＴの粒径の２〜１０倍の大き
さである。

【００３５】次に、図５に基づいて第２の実施形態を説
明する。上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特
に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省
略する。また、要部のみ説明する（以下の他の実施形態
において同じ）。本実施形態における振動体２９Ａは、
高弾性材料からなる振動板３５を有しており、振動板３
５の現像スリーブ２７と対向する表面には、上記実施形
態と同様に、トナーＴを帯電させる機能を有する帯電機
能材料３５ａがコーティングされている。本実施形態に
よれば、振動板３５の大きさと弾性（剛性）による共振
が重畳するため、トナーＴの振動、拡散が促進され、帯
電効率が高められる。

【００３６】次に、図６及び図７に基づいて第３の実施
形態を説明する。本実施形態では、振動体２９の両側
に、振動体２９よりも周波数の低い電磁励起方式の低周
波振動体３７を有している。低周波振動体３７の周波数
は１ＫＨｚで、振幅は１〜３ｍｍである。上述のよう
に、トナーＴの粒径は５〜１５μｍ程度であるが、高周
波振動のみで攪拌接触させていると、凝集、造粒（クラ
スター形成）が起きる場合がある。図６に示すように、
クラスター３８が振動板３１の表面に集まる。一部は同
一極性のために凝集破壊で再分散するが、振動が部分的
に弱いところでは拡散がスムーズではない。低周波振動
体３７により振幅の大きい振動が重畳されると、図７に
示すように、粗面化処理された振動板３１の表面におけ
る振幅の大きい振動によりクラスター３８は細かく分散
される。分散した小さな塊３８ａは、振動板３１による
高周波振動により一次粒径に分散される。低周波振動
は、図８に示すように、カム３９による機械的振動構成
でもよい（第４の実施形態）。

【００３７】次に、図９及び図１０に基づいて第５の実
施形態を説明する。本実施形態における現像装置４０
は、図９に示すように、感光体ドラム８に対向する現像
スリーブ４１と、現像容器４２内に収容された非磁性ト
ナーＴを攪拌・搬送するスクリュー４３と、現像スリー
ブ４１の下方に空間をおいて設けられた現像剤供給手段
であって現像剤規制部材を兼ねる振動体４４等を有して
いる。振動体４４は、現像容器４２に固定された防振性
を有する保持板４５と、該保持板４５に固定されたブレ
ード４６と、保持板４５のブレード４６の反対側に固定
された圧電素子４７を有している。ブレード４６は、接
触面積を増大させるための複数のスリット状の溝４６ａ
を有しており（粗面化の一態様）、図示しないが、その
表面には第１の実施形態と同様に帯電機能材料がコーテ
ィングされている。ブレード４６は、振動による劣化防
止のために適正な硬度を有している。本実施形態では、
ブレード４６の高周波振動によるトナーＴの帯電と、ブ
レード４６によって現像スリーブ４１上のトナー層の厚
みが規制される作用における帯電が得られる。

【００３８】次に、図１１に基づいて第６の実施形態を
説明する。構成は第１の実施形態と同様であるが、本実
施形態では、帯電機能材料３１ａの下面に、帯電電極が
現像剤（トナーＴ）に対して同極性となるバイアス電極
４８を有している。本実施形態によれば、帯電機能材料
３１ａによる帯電と、バイアス電極４８による帯電が重
畳した帯電機能が得られる。帯電機能材料３１ａの内部
に抵抗金属を組み込んでバイアス電極４８を形成しても
よい。図９で示した構成においてバイアス電極を設ける
場合、図１２に示すように、保持板４５に絶縁体４９を
設け、該絶縁体４９とブレード４６の間にバイアス電極
４８を設ける（第７の実施形態）。

【００３９】図１３に示すように、図９で示した構成に
おいて、ブレード４６の現像スリーブ４１と近接する部
分が、帯電機能を有する発泡性材料５５で形成されてい
る構成としてもよい（第８の実施形態）。ブレード４６
による層厚み規制作用において、高い摩擦力によって現
像剤の表面が劣化することがあるが、本実施形態ではこ
れを抑制することを目的としている。発泡性材料５５を
設けることにより、振動周波数を減衰させることなし
に、且つ、現像剤表面を摩擦劣化させないで薄膜層状に
規制することができる。また、発泡性材料５５により振
動を部分的に吸収し、薄膜層状に規制するため、振動に
よる厚さのバラツキが小さいという利点を有している。
発泡性材料５５は、振動伝達性の低減防止のために適度
の硬さが必要であるが、間隙の精度は厚さのバラツキを
小さくするため、振動の波状揺れを小さくするのが望ま
しい。

【００４０】図１４に示すように、帯電機能材料で形成
される振動板３１の表面やブレード４６の表面に半球形
状の窪み４６ｂを形成してもよい（第９の実施形態）。
窪み４６ｂの大きさは、現像剤サイズの５〜２０倍であ
る。トナーＴは微小空間である窪み４６ｂ内に閉じ込め
られて接触帯電し、さらに振動により窪み４６ｂから放
出される。このような挙動が繰り返され、トナーＴの帯
電電位が高められていく。窪み４６ｂの存在は粗面化に
も対応するので、上述した接触面積の増大による帯電効
率の向上が得られるのはもちろんである。窪み４６ｂに
よる振動減衰が生じないように、ブレード４６は適度の
硬度を有しているのが望ましい。

【００４１】次に、図１５乃至図２１に基づいて第１０
の実施形態を説明する。現像スリーブに担持されたトナ
ーの帯電量にバラツキがあった場合には、静電潜像を可
視像化するに寄与するトナー供給率が低減するが、本実
施形態ではこのトナー供給率を向上させることを目的と
している。本実施形態における現像装置５６は、現像ス
リーブ４１と、現像剤規制部材を兼ねる振動体４４と、
静電搬送手段５７を有している。概要を説明すると、現
像スリーブ４１と振動体４４からなる帯電機構で大きく
帯電したトナーＴのみが現像スリーブ４１上から静電搬
送手段５７に導かれ、搬送され、後述するポンピング動
作により感光体ドラム８の静電潜像に供給される。すな
わち、静電潜像の可視像化において良好な状態にあるト
ナーＴのみを選択的に供給しようというものである。未
帯電や帯電量の小さいトナーＴは帯電機構内に留まり、
帯電量が所定値になったときに静電搬送手段５７により
搬送される。図示しないが、感光体ドラム８の静電潜像
の可視像化に寄与しなかったトナーＴは、リサイクル機
構により帯電機構に戻される。

【００４２】以下に静電搬送手段５７の構成及び静電搬
送機能を詳細に説明する。静電搬送手段５７は、図１５
に示すように、帯電したトナーを搬送面に沿って静電力
で一端部側へ搬送するとともに、感光体ドラム８の近傍
でトナーを静電力でポンピングさせる搬送基板５８と、
搬送基板５８の一部に対向するように設けられた共通電
極板５９と、該共通電極板５９にトナーの帯電極性と同
極性の電圧を印加する電源６０と、搬送基板５８の電極
に対してトナー搬送及びトナーポンピングのための駆動
波形（５〜１００Ｖ程度）を印加する第１駆動回路６
１、第２駆動回路６２等を有している。感光体ドラム８
と搬送基板５８との間にはＤＣ電源６３より、現像バイ
アス電圧であるＤＣバイアス（１００〜２００Ｖ程度）
が印加される。

【００４３】搬送基板５８は、図１６に示すように、感
光体ドラム１の軸方向で該感光体ドラム１と略同じ幅を
有する支持基板６４と、該支持基板６４の上に設けられ
た多数の電極６５と、該電極６５の表面を覆う薄肉の絶
縁層６６と、該絶縁層６６の表面に設けられた表面コー
ト層６７を有している。各電極６５は、図１７に示すよ
うに、感光体ドラム８の軸方向に延びており、感光体ド
ラム８の軸方向と直交する搬送方向において所定の間隔
で配設されている。表面コート層６７はトナーとの接触
を低減するために設けられている。支持基板６４として
は、ガラス基板、樹脂基板あるいはセラミック基板等の
絶縁性材料からなる基板、あるいは、ＳＵＳなどの導電
性材料からなる基板にＳｉＯ_２等の絶縁膜を成膜したも
のを用いることができる。電極６５は、支持基板６４上
にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜０．２μ
ｍ厚で成膜し、これをフォトリソ技術等の半導体技術を
用いて電極形状にパターン化している。各電極６５の間
隔はトナー径の２〜１０倍であることが良好な搬送速度
と搬送量を確保するために好ましい。また、搬送方向に
おける電極６５の幅はトナー径の１〜３倍であることが
良好な搬送速度と搬送量を確保するために好ましい。

【００４４】絶縁層６６としては、例えばＳｉＯ_２、Ｓ
ｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５などを厚さ０．１μｍ以下
で成膜して形成している。絶縁層６６として比誘電率の
大きな材料を用いることによって、駆動電圧の低電圧化
を図ることができるとともに、粒子（トナー）の駆動反
跳と搬送速度が大きくなる。表面コート層６７は、搬送
面と帯電トナー界面との接触抵抗の低減を図る機能を有
する膜であり、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素系
樹脂材料を０．１〜０．３μｍ厚でコートして形成して
いる。

【００４５】駆動電源としての第１駆動回路６１は、図
１８に示すように、搬送基板５８の主としてトナー搬送
を行う領域６８の３本の電極６５，６５，６５を１セッ
トとして、各電極６５に複相（ここでは３相）のパルス
状駆動電圧（駆動波形）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１をそれ
ぞれ印加する。同じく駆動電源としての第２駆動回路６
２は、搬送基板５８の主としてトナーポンピングを行う
領域６９の３本の電極６５，６５，６５を１セットとし
て、各電極６５に複相（ここでは３相）のパルス状駆動
電圧（駆動波形）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２をそれぞれ印
加する。第１駆動回路６１、第２駆動回路６２によるパ
ルス状駆動電圧は、例えば６相としてもよい。

【００４６】第１駆動回路６１は、パルス状駆動電圧
（駆動波形）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を第１駆動周波数
ｆ１で出力し、第２駆動回路６２はパルス状駆動電圧
（駆動波形）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を第１駆動周波数
ｆ１よりも高いトナーがポンピングを生じる第２駆動周
波数ｆ２（ｆ２＞Ｆ１）で出力する。具体的には、第１
駆動周波数ｆ１は１ＫＨｚ〜２０ＫＨｚの範囲内で、第
２駆動周波数ｆ２は１８ＫＨｚ〜４５ＫＨｚの範囲内
で、使用するトナー径の範囲、求める搬送速度、ポンピ
ングの程度などに応じて選択することが好ましい。

【００４７】共通電極板５９は、図１８に示すように、
搬送基板５８の主としてトナー搬送を行う領域６８を覆
うように設けられており、図示しないが、搬送基板５８
と同様の支持基板と、該支持基板の搬送基板５８との対
向面全体に設けられた電極を有している。

【００４８】次に、図１９乃至図２１に基づいて、静電
搬送手段５７によるトナーの搬送及びポンピング動作を
説明する。まず、図１９に示すように、グランドＧと正
の電圧＋との間で変化するパルス状駆動波形Ｖａ、Ｖ
ｂ、Ｖｃをタイミングをずらして印加する。このとき、
図２０に示すように、搬送基板５８上に負帯電したトナ
ーＴがあり、搬送基板５８の連続した複数の電極６５に
で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、
「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、トナーＴは
「＋」の電極６５上に位置する。

【００４９】次のタイミングで複数の電極６５にはに
示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、
「Ｇ」が印加され、トナーＴには図中左側の「Ｇ」の電
極６５との間で反発力が、右側の「＋」の電極６５との
間で吸引力がそれぞれ作用する。このため、トナーＴは
「＋」の電極６５側に移動する。さらに次のタイミング
で複数の電極６５にはに示すようにそれぞれ「Ｇ」、
「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、トナーＴ
には同様に反発力吸引力が作用するので、トナーＴはさ
らに「＋」の電極６５側に移動する。

【００５０】このように電極６５に印加する駆動波形の
電位を変化させて見かけ上駆動波形を移動させることに
よって、トナーＴは「＋」の電極６５側に引かれながら
移動するので、搬送基板５８の搬送面に沿ってトナーＴ
が搬送される。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形
の変化パターンを逆にすることで搬送できる。

【００５１】搬送基板５８の電極６５に印加するパルス
状駆動波形の駆動周波数を高くするに従って、トナーの
移動速度（搬送速度）も速くなるが、トナーＴが「＋」
の電極６５に移動しようとするときにその電極６５が
「Ｇ」に変化すると、トナーＴはその電極６５のさらに
次の電極６５に移動しようとして飛び跳ねるポンピング
現象が発生する。実験によると、パルス状駆動波形の駆
動周波数が１ＫＨｚ〜２０ＫＨｚの範囲内ではトナーＴ
は主として搬送され、１８ＫＨｚ〜４５ＫＨｚの範囲内
では、トナーＴのポンピング現象が大きくなった。この
場合、駆動周波数の一部が重複しているのは、ポンピン
グ現象の発生がトナー粒径、駆動電圧などにも影響され
るためである。

【００５２】本実施形態では、第１駆動回路６１から搬
送基板５８の主としてトナー搬送を行う領域６８の電極
６５，６５，６５・・・に対しては１ＫＨｚ〜２０ＫＨ
ｚの第１駆動周波数ｆ１のパルス状駆動電圧（駆動波
形）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１をそれぞれ印加することに
より、トナーＴを搬送基板５８の搬送面に沿って感光体
ドラム８の近傍に搬送する。第２駆動回路６２から搬送
基板５８の感光体ドラム１の近傍の領域６９（現像部）
の電極６５，６５，６５・・・に対しては１８ＫＨｚ〜
４５ＫＨｚの第２駆動周波数ｆ２のパルス状駆動電圧
（駆動波形）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２をそれぞれ印加す
ることで、図２１に示すように、感光体ドラム８の近傍
でトナーＴをポンピングさせる。

【００５３】ポンピングするトナーＴの中には、トナー
Ｔの進行方向に対して逆反跳するトナーＴもあるが、全
体として搬送方向にゆっくりと搬送される。実験による
と、ポンピングしているトナーは、５０μｍ〜３００μ
ｍ程搬送基板５８上でポンピング現象しているが、さら
に感光体ドラム８と搬送基板５８との間のＤＣバイアス
により、ポンピングしているトナーが加速されて５００
μｍ〜１ｍｍまでポンピングが拡散することを確認して
いる。なお、図２１では共通電極板５９を省略してい
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１、３、１６又は１７記載の発明
によれば、現像剤供給手段が、現像剤担持体との間に空
間をおいて設けられ振動する振動体を有し、該振動体の
少なくとも上記現像剤担持体と対向する表面が帯電機能
材料で形成されている構成としたので、簡単な構成によ
り、均一で高い現像剤帯電量を得ることができるととも
に、小粒径の現像剤であっても現像剤担持体上に凝集の
ない均一な現像剤層を形成することができる。

【００５５】請求項２、３又は１６記載の発明によれ
ば、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、該現像剤担持体に供給された現像
剤を帯電量に基づいて選択的に搬送して像担持体へ供給
する静電搬送手段を有し、上記現像剤供給手段が、上記
現像剤担持体との間に空間をおいて設けられ振動する振
動体を有し、該振動体の少なくとも上記現像剤担持体と
対向する表面が帯電機能材料で形成されている構成とし
たので、帯電量の均一な現像剤を供給でき、現像効率を
向上させることができる。

【００５６】請求項４又は１６記載の発明によれば、請
求項３記載の現像装置において、上記振動板が弾性体で
ある構成としたので、弾性体振動の重畳により帯電効率
を向上させることができる。

【００５７】請求項５又は１６記載の発明によれば、請
求項１乃至４の何れかに記載の現像装置において、上記
現像剤供給手段が、上記振動体とは別に、該振動体より
も周波数の低い低周波振動体を有している構成としたの
で、クラスターによる弊害を防止することができる。

【００５８】請求項６又は１６記載の発明によれば、請
求項１乃至５の何れかに記載の現像装置において、上記
帯電機能材料による表面が、粗面化処理されている構成
としたので、接触面積を増大させることができ、帯電効
率を向上させることができる。

【００５９】請求項７又は１６記載の発明によれば、請
求項１乃至５の何れかに記載の現像装置において、上記
帯電機能材料による表面が、半球形状の窪みを有してい
る構成としたので、接触面積を増大させることができる
とともに現像剤の挙動に変化を与えることができ、帯電
効率を向上させることができる。

【００６０】請求項８又は１６記載の発明によれば、請
求項１乃至７の何れかに記載の現像装置において、上記
現像剤担持体の少なくとも表面が、帯電機能材料で形成
されている構成としたので、現像剤担持体側でも帯電化
機能を得ることができ、帯電効率を一層向上させること
ができる。

【００６１】請求項９又は１６記載の発明によれば、請
求項１乃至８の何れかに記載の現像装置において、上記
現像剤担持体に供給された現像剤の量を規制する現像剤
規制部材を有し、該現像剤規制部材の少なくとも規制部
位の表面が帯電機能材料で形成されている構成としたの
で、現像剤担持体上における現像剤の層厚み規制時にも
帯電化機能を得ることができ、帯電効率を一層向上させ
ることができる。

【００６２】請求項１０又は１６記載の発明によれば、
請求項１又は２記載の現像装置において、上記振動体
が、上記現像剤担持体に供給された現像剤の量を規制す
る現像剤規制部材を兼ねる構成としたので、構成の簡易
化を一層促進させることができる。

【００６３】請求項１１又は１６記載の発明によれば、
請求項１０記載の現像装置において、上記帯電機能材料
による表面が、粗面化処理されている構成としたので、
接触面積を増大させることができ、帯電効率を向上させ
ることができる。

【００６４】請求項１２又は１６記載の発明によれば、
請求項１０又は１１記載の現像装置において、上記現像
剤規制部材の上記現像剤担持体と近接する部分が、帯電
機能を有する発泡性材料で形成されている構成としたの
で、振動周波数を減衰させることなしに、且つ、現像剤
表面を摩擦劣化させないで薄膜層状に規制することがで
きる。

【００６５】請求項１３又は１６記載の発明によれば、
請求項１０乃至１２の何れかに記載の現像装置におい
て、上記現像剤担持体の少なくとも表面が、帯電機能材
料で形成されている構成としたので、現像剤担持体側で
も帯電化機能を得ることができ、帯電効率を一層向上さ
せることができる。

【００６６】請求項１４又は１６記載の発明によれば、
請求項１乃至１３の何れかに記載の現像装置において、
上記帯電機能材料が、現像剤との接触において帯電極性
が現像剤に対して逆極性となる材料である構成としたの
で、材料の選択によって帯電量を調整することができ
る。

【００６７】請求項１５又は１６記載の発明によれば、
請求項１乃至１４の何れかに記載の現像装置において、
上記現像剤供給手段が、帯電電極が現像剤に対して同極
性となるバイアス電極を有している構成としたので、帯
電機能材料による帯電化機能とバイアス電極による帯電
化機能を同時に得ることができ、帯電効率を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における現像装置の概
要断面図である。

【図２】現像スリーブの概要断面図である。

【図３】振動板の表面の粗面化状態を示す概要断面図で
ある。

【図４】画像形成装置としてのプリンタの概要正面図で
ある。

【図５】第２の実施形態における振動体の概要断面図で
ある。

【図６】第３の実施形態における振動体の概要断面図で
ある。

【図７】クラスターの分散化機能を示す概要断面図であ
る。

【図８】第４の実施形態における振動体の概要断面図で
ある。

【図９】第５の実施形態における現像装置の概要断面図
である。

【図１０】ブレードの斜視図である。

【図１１】第６の実施形態における振動体の概要断面図
である。

【図１２】第７の実施形態における振動体の概要断面図
である。

【図１３】第８の実施形態における振動体の要部の概要
断面図である。

【図１４】第９の実施形態における振動体の要部の概要
断面図である。

【図１５】第１０の実施形態における現像装置の概要断
面図である。

【図１６】搬送基板の概要断面図である。

【図１７】搬送基板の概要平面図である。

【図１８】搬送基板の電気的接続関係を示す図である。

【図１９】駆動波形の印加に係るタイミングチャートで
ある。

【図２０】トナーの静電搬送原理を示す図である。

【図２１】トナーの静電搬送及びポンピング状態を示す
図である。

【符号の説明】

８ 像担持体としての感光体ドラム ２７ 現像剤担持体としての現像スリーブ ２９ 現像剤供給手段としての振動体 ３１ 振動板 ３１ａ 帯電機能材料 ３３ 振動源としての圧電素子 ５７ 静電搬送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/08 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０４Ｚ ５０７ ５０７Ｅ (72)発明者 岩田 信夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 竹本 武 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H077 AB06 AB14 AB15 AC13 AD04 AD06 AD12 AD13 AD18 AD23 AD37 AE02 AE03 AE04 AE10 CA02 CA04 EA14 EA20 FA01 FA13 FA21 FA25

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体上に形成された静電潜像に現像剤
   を供給するための現像剤担持体と、該現像剤担持体に現
   像剤を供給する現像剤供給手段を有する現像装置におい
   て、 上記現像剤供給手段が、上記現像剤担持体との間に空間
   をおいて設けられ振動する振動体を有し、該振動体の少
   なくとも上記現像剤担持体と対向する表面が帯電機能材
   料で形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】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、該現像剤担持体に供給さ
   れた現像剤を帯電量に基づいて選択的に搬送して像担持
   体へ供給する静電搬送手段を有し、上記現像剤供給手段
   が、上記現像剤担持体との間に空間をおいて設けられ振
   動する振動体を有し、該振動体の少なくとも上記現像剤
   担持体と対向する表面が帯電機能材料で形成されている
   ことを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の現像装置において、 上記振動体が、上記現像剤担持体に対向して設けられた
   振動板と、該振動板を振動させる振動源を有しているこ
   とを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の現像装置において、 上記振動板が弾性体であることを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置
   において、 上記現像剤供給手段が、上記振動体とは別に、該振動体
   よりも周波数の低い低周波振動体を有していることを特
   徴とする現像装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置
   において、 上記帯電機能材料による表面が、粗面化処理されている
   ことを特徴とする現像装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置
   において、 上記帯電機能材料による表面が、半球形状の窪みを有し
   ていることを特徴とする現像装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７の何れかに記載の現像装置
   において、 上記現像剤担持体の少なくとも表面が、帯電機能材料で
   形成されていることを特徴とする現像装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置
   において、 上記現像剤担持体に供給された現像剤の量を規制する現
   像剤規制部材を有し、該現像剤規制部材の少なくとも規
   制部位の表面が帯電機能材料で形成されていることを特
   徴とする現像装置。
10. 【請求項１０】請求項１又は２記載の現像装置におい
    て、 上記振動体が、上記現像剤担持体に供給された現像剤の
    量を規制する現像剤規制部材を兼ねることを特徴とする
    現像装置。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の現像装置において、 上記帯電機能材料による表面が、粗面化処理されている
    ことを特徴とする現像装置。
12. 【請求項１２】請求項１０又は１１記載の現像装置にお
    いて、 上記現像剤規制部材の上記現像剤担持体と近接する部分
    が、帯電機能を有する発泡性材料で形成されていること
    を特徴とする現像装置。
13. 【請求項１３】請求項１０乃至１２の何れかに記載の現
    像装置において、 上記現像剤担持体の少なくとも表面が、帯電機能材料で
    形成されていることを特徴とする現像装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至１３の何れかに記載の現像
    装置において、 上記帯電機能材料が、現像剤との接触において帯電極性
    が現像剤に対して逆極性となる材料であることを特徴と
    する現像装置。
15. 【請求項１５】請求項１乃至１４の何れかに記載の現像
    装置において、 上記現像剤供給手段が、帯電電極が現像剤に対して同極
    性となるバイアス電極を有していることを特徴とする現
    像装置。
16. 【請求項１６】像担持体上に形成された静電潜像を、現
    像装置により現像剤を供給して可視像化し、該可視像を
    記録材に転写して定着する画像形成装置において、 上記現像装置が、請求項１乃至１５の何れかに記載のも
    のであることを特徴とする画像形成装置。
17. 【請求項１７】帯電機能材料からなる表面を有する振動
    体上で現像剤を振動させ、該帯電機能材料と現像剤を摩
    擦ないし接触させることにより帯電させることを特徴と
    する現像剤の帯電方法。