JP2003190836A - 粉体帯電・分級装置及び静電荷像現像用粉体及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粉体を帯電し、帯電した粉体を帯電状態に応じ
て分級することができる粉体帯電・分級装置を提供す
る。 【解決手段】本発明に係る粉体帯電・分級装置は、気流
１Ａを発生する気流発生装置１と、気流発生装置１から
の気流に粉体８Ａを供給する手段２と、粉体を気流に乗
せて搬送する搬送路４と、搬送路４から気流に乗った粉
体が導入されるサイクロン装置３を具備し、搬送路４あ
るいはサイクロン装置３は接触帯電機構を兼備した構成
であり、接触帯電機構で粉体を帯電し、帯電した粉体８
Ｂをサイクロン装置内のサイクロン渦中で分離バイアス
電圧により帯電の程度で分級することを特徴とするの
で、気相搬送で粉体を搬送しながら帯電して、適正帯電
された粉体（帯電粒子）８Ｃをサイクロン装置３で分級
して取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体の帯電と分級
を行う粉体帯電・分級装置に係り、特に、トナー等の静
電荷像現像用粉体の量産時に適性帯電したトナーを分取
し選別できる粉体帯電・分級装置、及びその粉体帯電・
分級装置を用いて帯電・分級され、電子写真法、静電記
録法において静電荷像（静電潜像）を現像するために使
用される静電荷像現像用粉体、あるいは、粉体塗料など
として好適な帯電粉体を当該帯電粉体の有する比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて静電搬送により分離された静電荷像
現像用粉体、及びその静電荷像現像用粉体を用いた画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナー等の静電荷像現像用粉体の
生産時に、帯電分布が制御できず、広い分布を持つこと
が知られている。また、トナーの粉砕法や重合法などは
活発に報告があるが、帯電分布での分取は少ない。静電
荷像を現像する粉体の分離は、粉体の粒径に応じて分級
する方法が一般的に行われている。例えば、特許第２７
６３３１８号公報にトナーの粒径分布を規定して良好な
画像を形成する例が開示されている。分級方法として
は、篩い分けや、風力分級が行われている。一方、静電
的な分離法としては、帯電粉体の搬送方向に垂直な電位
を印加し、粉体の比電荷に従い静電的に分離する方法が
開示されている（例えば、特開２０００−１４０６８３
号公報、特開２０００−１４０７００号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の粒径分級で得ら
れた粉体の粒径がある程度均一であっても、粉体の表面
電荷密度にばらつきがある場合は、当該粉体を用いた画
像形成において、粉体個々の挙動を充分に制御できず、
静電潜像の忠実なる再現ができにくいという問題があ
る。このため、粉体の表面電荷密度の制御が望まれてい
た。

【０００４】本発明は、以上のような事情に鑑みてなさ
れたものである。そして、本発明の第一の目的は、静電
荷像を当該粉体で現像する際に、個々の粉体の表面電荷
密度をある範囲に制御することにより、画像形成時に潜
像に忠実な画像が形成できるとともに、現像時の粉体の
飛散、不均一な現像を防ぐことができる表面電荷密度が
制御された粉体を提供することにあり、このような粉体
の帯電・分級を行うことができる粉体帯電・分級装置を
提供することにある。本発明の第二の目的は、粉体の比
電荷に応じて当該帯電粉体を分離することにより、画像
形成時に潜像に忠実な画像を形成するのに必要な表面電
荷密度の粉体を分離することができる粉体帯電・分級装
置を提供することにある。第三の目的は当該の粉体帯電
・分級装置で分離された静電荷像現像用粉体を提供する
ことにある。さらに、第４の目的として、その静電荷像
現像用粉体を用いた画像形成装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、気流を発生する気流発生装
置と、該気流発生装置からの気流に粉体を供給する手段
と、粉体を気流に乗せて搬送する搬送路と、該搬送路か
ら気流に乗った粉体が導入されるサイクロン装置を具備
し、前記搬送路あるいは前記サイクロン装置は接触帯電
機構を兼備した構成であり、該接触帯電機構で粉体を帯
電し、帯電した粉体を前記サイクロン装置内のサイクロ
ン渦中で分離バイアス電圧により帯電の程度で分級する
ことを特徴とする粉体帯電・分級装置である。すなわ
ち、請求項１記載の粉体帯電・分級装置では、気流発生
装置により気流を発生し、粉体を気流に乗せて気相搬送
し、搬送路を介してサイクロン装置に導入し、気相搬送
で搬送路の管壁あるいはサイクロン装置の内壁に設けた
帯電機構により摩擦帯電させ（例えば、搬送路の管壁あ
るいはサイクロン装置の内壁を帯電機能材料で形成し、
気流に乗った粉体を帯電機能材料と接触させることによ
り摩擦帯電させ）、粉体を帯電させる。さらにサイクロ
ン装置内では、帯電した粉体をサイクロン渦中でバイア
ス電圧により帯電の大きさ程度で分級し、帯電粉体を分
取する。また、帯電の小さいものや、大きい粒子、造粒
した塊、クラスター等は、サイクロン装置の下部に落下
させて回収する。

【０００６】請求項２に係る発明は、気流を発生する気
流発生装置と、該気流発生装置からの気流に粉体を供給
する手段と、粉体を気流に乗せて搬送する搬送路と、該
搬送路から気流に乗った粉体が導入されるサイクロン装
置を具備し、前記搬送路は帯電機能材料で管状に形成さ
れ、必要に応じて帯電バイアスが印加され、前記帯電機
能材料からなる管状の搬送路で気流に乗った粉体を搬送
しながら帯電し、帯電した粉体を前記サイクロン装置内
のサイクロン渦中で分離バイアス電圧により帯電の程度
で分級することを特徴とする粉体帯電・分級装置であ
る。すなわち、請求項２記載の粉体帯電・分級装置で
は、粉体を気流に乗せて搬送する搬送路の構成材料に帯
電機能材料を選択すると共に、接触面積と接触頻度を向
上させるため管状に形成し、帯電機能材料からなる管状
の搬送路で気流に乗った粉体を搬送しながら摩擦帯電し
て、帯電した粉体をサイクロン装置に導入する。そして
サイクロン装置内では、帯電した粉体をサイクロン渦中
でバイアス電圧により帯電の大きさ程度で分級し、帯電
粉体を分取する。また、帯電の小さいものや、大きい粒
子、造粒した塊、クラスター等は、サイクロン装置の下
部に落下させて回収する。

【０００７】請求項３に係る発明は、気流を発生する気
流発生装置と、粉体をスクリューで搬送しながら帯電し
帯電した粉体を前記気流発生装置からの気流に供給する
スクリュー帯電装置と、気流に乗った帯電粉体が導入さ
れるサイクロン装置を具備し、帯電した粉体を前記サイ
クロン装置内のサイクロン渦中で分離バイアス電圧によ
り帯電の程度で分級することを特徴とする粉体帯電・分
級装置である。すなわち、請求項３記載の粉体帯電・分
級装置では、スクリュー帯電装置を用いて粉体をスクリ
ューで搬送しながら帯電し、帯電した粉体を気流発生装
置からの気流に供給して、気流に乗った帯電粉体をサイ
クロン装置内に導入する。そしてサイクロン装置内で
は、帯電した粉体をサイクロン渦中でバイアス電圧によ
り帯電の大きさ程度で分級し、帯電粉体を分取する。ま
た、帯電の小さいものや、大きい粒子、造粒した塊、ク
ラスター等は、サイクロン装置の下部に落下させて回収
する。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項１または２
または３記載の粉体帯電・分級装置において、前記サイ
クロン装置は、サイクロン渦中で分離バイアス電圧によ
り帯電の程度で分級された帯電粉体を外部に取り出す搬
出路を有し、該搬出路に静電搬送手段を備え、該静電搬
送手段で帯電粉体を搬送して分取することを特徴とす
る。すなわち、請求項４記載の粉体帯電・分級装置で
は、請求項１または２または３の構成に加えて、サイク
ロン装置は、サイクロン渦中で分離バイアス電圧により
帯電の程度で分級された帯電粉体を外部に取り出す搬出
路を有し、該搬出路に静電搬送手段を備え、該静電搬送
手段で帯電粉体を搬送して分取するので、帯電粉体を確
実に取り出すことができる。

【０００９】請求項５に係る発明は、請求項３または４
記載の粉体帯電・分級装置において、前記スクリュー帯
電装置は、粉体の搬入路となる搬入管と、該搬入管内に
配設されたスクリューを備え、該スクリュー、あるいは
スクリューと搬入管の内壁は、帯電機能材料または金属
酸化物半導体または化合物半導体、あるいは、これらを
混合した材料で形成したことを特徴とする。すなわち、
請求項５記載の粉体帯電・分級装置では、請求項３また
は４の構成に加えて、スクリュー帯電装置のスクリュ
ー、あるいはスクリューと搬入管の内壁を、帯電機能材
料または金属酸化物半導体または化合物半導体、あるい
は、これらを混合した材料で形成したので、粉体を効率
良く帯電することができる。特に、スクリュー、あるい
はスクリューと搬入管の内壁を、金属酸化物半導体また
は化合物半導体を帯電機能材料と混合した材料で形成し
たスクリュー帯電装置は有機粉体の接触帯電効率が高
く、粉体をより効率良く帯電することができる。

【００１０】請求項６に係る発明は、請求項３または４
記載の粉体帯電・分級装置において、前記スクリュー帯
電装置は、粉体の搬入路となる搬入管と、該搬入管内に
配設されたスクリューを備え、該スクリューは、金属酸
化物半導体または化合物半導体で形成し、該スクリュー
に帯電バイアスを印加したことを特徴とする。すなわ
ち、請求項６記載の粉体帯電・分級装置では、請求項３
または４の構成に加えて、スクリュー帯電装置のスクリ
ューを、金属酸化物半導体または化合物半導体で形成
し、該スクリューに帯電バイアスを印加したことによ
り、バイアス電圧印加のＺｎＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２等の
金属酸化物半導体、または、ＺｎＳｅやＩｎＰ等の化合
物半導体で、特にｎ−Ｔｙｐｅの半導体は、抵抗制御と
電子付与が容易であり帯電効率が大きいので、粉体を効
率良く帯電することができる。

【００１１】請求項７に係る発明は、請求項３または４
記載の粉体帯電・分級装置において、前記スクリュー帯
電装置は、粉体の搬入路となる搬入管と、該搬入管内に
配設されたスクリューを備え、該スクリューは、金属酸
化物半導体または化合物半導体をコーティングした金属
製スクリューからなり、該スクリューに帯電バイアスを
印加したことを特徴とする。すなわち、請求項７記載の
粉体帯電・分級装置では、請求項３または４の構成に加
えて、スクリュー帯電装置のスクリューを、金属酸化物
半導体または化合物半導体をコーティングした金属製ス
クリューで構成し、該スクリューに帯電バイアスを印加
したことにより、金属酸化物半導体、または化合物半導
体をコートした金属製スクリューは、帯電バイアスの印
加が容易であり、粉体を効率良く帯電することができ
る。

【００１２】請求項８に係る発明は、請求項１〜７の何
れか一つに記載の粉体帯電・分級装置を用いて帯電・分
級される静電荷像現像用粉体であって、前記帯電・分級
装置を用いて帯電・分級される粉体は、静電荷像を現像
可視化する平均粒径が３．０〜１２．０μｍの非磁性粉
体であり、粉体の表面電荷密度をσとした時に、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
ることを特徴とする。すなわち、請求項８記載の静電荷
像現像用粉体は、請求項１〜７の何れか一つに記載の粉
体帯電・分級装置を用いて帯電・分級された平均粒径が
３．０〜１２．０μｍの非磁性粉体であり、粉体の表面
電荷密度σが、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
るので、この静電荷像現像用粉体を、画像形成装置の像
担持体に形成された静電荷像（静電潜像）の現像に用い
た場合、画像形成時の潜像と地膚との電位差に対して、
トナー付着のＳ／Ｎが大きく鮮鋭画素が得られる。ま
た、地膚汚れが少ないという利点がある。

【００１３】請求項９に係る発明は、請求項８記載の静
電荷像現像用粉体において、前記粉体は、樹脂、帯電制
御剤、色材、必要に応じ離型剤を混錬粉砕し、さらに必
要に応じ外部添加剤で表面処理した非磁性一成分現像剤
あるいは２成分現像剤用トナーであることを特徴とす
る。すなわち、請求項９記載の静電荷像現像用粉体は、
請求項８の構成に加えて、粉体は、樹脂、帯電制御剤、
色材、必要に応じ離型剤を混錬粉砕し、さらに必要に応
じ外部添加剤で表面処理した非磁性一成分現像剤あるい
は２成分現像剤用トナーであることにより、トナー特性
が制御し易く、印字画像の鮮鋭化が可能となる。

【００１４】請求項１０に係る発明は、請求項８記載の
静電荷像現像用粉体において、前記粉体は、樹脂モノマ
ーまたはオリゴマーを重合反応により作製した粒子、あ
るいは溶液からの相分離法、溶液からの固形化法等によ
り混錬粉砕法以外の方法で作られた平均粒径３．０〜１
２．０μｍ、円形度０．８（または０．９３）以上の非
磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用トナーである
ことを特徴とする。すなわち、請求項１０記載の静電荷
像現像用粉体は、請求項８の構成に加えて、粉体は、樹
脂モノマーまたはオリゴマーを重合反応により作製した
粒子、あるいは溶液からの相分離法、溶液からの固形化
法等により混錬粉砕法以外の方法で作られた平均粒径
３．０〜１２．０μｍ、円形度０．８（または０．９
３）以上の非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用
トナーであることにより、球形トナーの担体との接点は
点で有り、鏡像力は極限に近く、小さいもので、地汚れ
の少ない画像が得られる。

【００１５】請求項１１に係る発明は、絶縁性基板と該
基板上に形成されたパターン状電極と該パターン状電極
を覆う絶縁性薄膜とで構成された粉体静電搬送手段用基
体と、前記粉体静電搬送手段用基体上に粉体の流路を形
成する流路形成手段と、前記粉体静電搬送手段用基体に
形成されたパターン状電極に外部から電位を印加する手
段と、印加電位により分離された粉体を回収する部材お
よび手段を備えてなり、帯電された粉体の比電荷（Ｑ／
Ｍ）に応じて、当該粉体を静電的に分取することを特徴
とする粉体帯電・分級装置である。すなわち、請求項１
１記載の粉体帯電・分級装置では、粉体静電搬送手段用
基体に形成されたパターン状電極に、電位印加手段で外
部から３相〜６相のパルス状電位を印加することによ
り、帯電粉体を流路に沿って搬送することができ、粉体
静電搬送手段用基体により搬送された帯電粉体を、回収
部材および手段により、帯電された粉体の比電荷（Ｑ／
Ｍ）に応じて、当該粉体を静電的に分取することによ
り、比電荷（Ｑ／Ｍ）の整った粉体を選別することがで
きる。また、粉体静電搬送手段用基体に供給される帯電
粉体としては、請求項１〜７のいずれかに記載の粉体帯
電・分級装置で予め帯電・分級された帯電粉体を用いる
と良く、この帯電粉体を静電搬送手段用基体で搬送し、
回収部材および手段により、帯電粉体の比電荷（Ｑ／
Ｍ）に応じて静電的に分取すれば、粒径及び比電荷（Ｑ
／Ｍ）の整った粉体を選別することができる。

【００１６】尚、請求項１１記載の粉体帯電・分級装置
において、前記粉体静電搬送手段用基体を構成する前記
絶縁性基板は、ガラス、プラスチック、セラミックス、
あるいは表面が絶縁処理された金属で形成され、前記パ
ターン状電極は、０．０１μｍ以上の厚さの導電性電極
用材料をエッチング法または印刷法によりパターン形成
したものであり、前記絶縁性薄膜は、金属酸化物または
絶縁性樹脂を０．１〜５０μｍの膜厚で形成したもので
ある。

【００１７】請求項１２に係る発明は、請求項１１記載
の粉体帯電・分級装置を用いて分級される静電荷像現像
用粉体であって、前記粉体帯電・分級装置を用いて比電
荷（Ｑ／Ｍ）に応じて分取された粉体は、樹脂、帯電制
御剤、色材、必要に応じ磁性体あるいは離型剤を混錬粉
砕した磁性・非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤
用トナー、または、樹脂モノマーまたはオリゴマーを重
合反応により作製した粒子、あるいは溶液からの相分離
法、溶液からの固形化法等により混錬粉砕法以外の方法
で作られた平均粒径３．０〜１２．０μｍ、円形度０．
８５以上の磁性または非磁性一成分現像剤あるいは２成
分現像剤用トナーであることを特徴とする。すなわち、
請求項１２記載の静電荷像現像用粉体は、請求項１１記
載の粉体帯電・分級装置を用いて分取される静電荷像現
像用粉体であるので、粒径及び比電荷（Ｑ／Ｍ）の整っ
た帯電粉体であり、さらに、この粉体は、樹脂、帯電制
御剤、色材、必要に応じ磁性体あるいは離型剤を混錬粉
砕した磁性・非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤
用トナー、または、樹脂モノマーまたはオリゴマーを重
合反応により作製した粒子、あるいは溶液からの相分離
法、溶液からの固形化法等により混錬粉砕法以外の方法
で作られた平均粒径３．０〜１２．０μｍ、円形度０．
８５以上の磁性または非磁性一成分現像剤あるいは２成
分現像剤用トナーであることにより、この静電荷像現像
用粉体を、画像形成装置の像担持体に形成された静電荷
像（静電潜像）の現像に用いた場合、画像形成時の潜像
と地膚との電位差に対して、トナー付着のＳ／Ｎが大き
く鮮鋭画素が得られる。また、トナー特性が制御し易
く、印字画像の鮮鋭化が可能となる。また、球形トナー
の担体との接点は点で有り、鏡像力は極限に近く、小さ
いもので、地汚れの少ない画像が得られる。

【００１８】請求項１３に係る発明は、像担持体上に静
電荷像を形成した後、該静電荷像を静電荷像現像用粉体
により現像して顕像化し、画像形成する画像形成装置に
おいて、前記静電荷像現像用粉体として、請求項８〜１
０の何れか一つに記載の静電荷像現像用粉体、あるいは
請求項１２記載の静電荷像現像用粉体を用いたことを特
徴とする画像形成装置である。すなわち、請求項１３記
載の画像形成装置では、像担持体上に形成された静電荷
像を現像して顕像化する静電荷像現像用粉体として、請
求項８〜１０の何れか一つに記載の静電荷像現像用粉
体、あるいは請求項１２記載の静電荷像現像用粉体を用
いたことにより、地膚汚れの少ない鮮鋭な画像を得るこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作および
作用を、図示の実施形態に基いて詳細に説明する。

【００２０】（実施形態１）図１は本発明の一実施形態
を示す粉体帯電・分級装置の構成説明図であり、（ａ）
は粉体帯電・分級装置を上方から見た概略断面図、
（ｂ）は粉体帯電・分級装置を側方から見た概略断面図
である。この粉体帯電・分級装置は、気流１Ａを発生す
る気流発生装置１と、気流発生装置１からの気流に粉体
８Ａを供給する粉体供給部２と、粉体を気流に乗せて搬
送する搬送路４と、該搬送路４から気流に乗った粉体が
導入されるサイクロン装置３を具備しており、搬送路４
あるいはサイクロン装置３は接触帯電機構を兼備した構
成であり、該接触帯電機構で粉体８Ａを帯電し、帯電し
た粉体８Ｂをサイクロン装置３内のサイクロン渦中で分
離バイアス電圧により帯電の程度で分級する装置である
（請求項１）。

【００２１】すなわち、図１に示す粉体帯電・分級装置
では、エアーポンプによるノズル噴射方式や、高圧断熱
膨張による噴射方式、あるいはターボファン方式等によ
り相対湿度を下げ、湿度が７０％以下の雰囲気に保持さ
せたジェット気流を発生させる気流発生装置１を備え、
この気流発生装置１により発生されたジェット気流１Ａ
に対して、粉体供給部２の供給ローラ２Ａにより粉体８
Ａを供給し、ジェット気流に乗せて粉体を気相搬送し、
搬送路４を介してサイクロン装置３に導入し、気相搬送
で搬送路４の管壁４Ａあるいはサイクロン装置３の上部
の蓋部内壁に設けた帯電機構により摩擦帯電させる。よ
り具体的には、搬送路４の管壁４Ａやサイクロン装置３
上部の蓋部３Ａの内壁を帯電機能材料で形成し、気流に
乗った粉体を帯電機能材料と接触させることにより摩擦
帯電させ、粉体を帯電させる。

【００２２】尚、帯電機能材料は、トナー等の粉体との
接触において帯電極性が粉体に対して逆極性となる材料
であり、粉体を良好に摩擦帯電させるもので、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、尿素樹脂系、ポリエステル系、ポリイミド系、ポ
リアミド系、ポリホルムアミド系、ポリ塩化ビニル系、
オレフィン系、アニリン系、ポリウレタン系、エチルセ
ルロース系等の材料や、これらの混合材料から選択する
ことができる。また、後述する金属酸化物半導体や化合
物半導体、あるいは、これらの半導体と上記帯電機能材
料を混合した材料等を用いることもできる。

【００２３】気相搬送される粉体が導入されるサイクロ
ン装置３は、ダブルクロンやマルチクロンで、分級と帯
電粉体の選別機能を具備しており、図示の例では、逆円
錐形状をした外筒３Ｂと、その上部に設けた帯電機能材
料からなる上蓋３Ａと、外筒３Ｂの下部に設けた粉体回
収部６と、装置中央に設けた円筒状の搬出路５からな
り、搬出路５にはバイアス電圧が印加される。そして、
帯電機能材料との接触で帯電した粉体８Ｂを、サイクロ
ン渦中でバイアス電圧により帯電の大きさ程度で分級
し、適正帯電した粉体（帯電粒子）８Ｃを搬出路５から
分取する。すなわち、適正帯電した粉体（帯電粒子）８
Ｃは、相互の電荷反発により分散性が良く、流動性が大
きく造粒しにくいので、サイクロン渦中でバイアス電圧
が印加された搬出路５に引き寄せられ、サイクロン渦か
ら搬出路５に流れ込む気流に乗って搬出路５内を上昇
し、外部に取り出される。このようにして分取された帯
電粒子８Ｃは適正帯電されており、粒径も揃ったものと
なる。

【００２４】一方、帯電が小さく、粒子間の分散が悪い
粉体粒子は、造粒して塊やクラスター等を形成しやす
く、重量もあるので、サイクロン装置３の下部の回収部
６に落下する。この回収部６に落下した粉体や塊、クラ
スター等の落下物８Ｄは回収され、再粉砕部７で粉砕さ
れて再粒子化された後、粉体供給部２に戻される。

【００２５】以上のように、図１に示す構成の粉体帯電
・分級装置では、粉体を帯電し、適正帯電された粉体
（帯電粒子）８Ｃを分級して取り出すことができる。ま
た、帯電が小さい粉体や、塊、クラスター等は回収して
再利用することができる。

【００２６】（実施形態２）図２は本発明の別の実施形
態を示す粉体帯電・分級装置の構成説明図であり、粉体
帯電・分級装置を側方から見た概略断面図である。この
粉体帯電・分級装置は、気流１Ａを発生する気流発生装
置１と、気流発生装置１からの気流に粉体８Ａを供給す
る粉体供給部２と、粉体を気流に乗せて搬送する搬送路
１０と、該搬送路１０から気流に乗った粉体が導入され
るサイクロン装置３を具備しており、搬送路１０は帯電
機能材料で管状に形成され、必要に応じて帯電バイアス
が印加され、その帯電機能材料からなる管状の搬送路１
０で気流に乗った粉体８Ａを搬送しながら帯電し、帯電
した粉体８Ｂをサイクロン装置３内のサイクロン渦中で
分離バイアス電圧により帯電の程度で分級する装置であ
る（請求項２）。

【００２７】すなわち、図２に示す粉体帯電・分級装置
では、エアーポンプによるノズル噴射方式や、高圧断熱
膨張による噴射方式、あるいはターボファン方式等によ
り相対湿度を下げ、湿度が７０％以下の雰囲気に保持さ
せたジェット気流を発生させる気流発生装置１を備え、
この気流発生装置１により発生されたジェット気流１Ａ
に対して、粉体供給部２の供給ローラ２Ａにより粉体８
Ａを供給し、気流の流路９でジェット気流に乗せて粉体
８Ａを気相搬送する。そして、粉体を気流に乗せて搬送
する搬送路１０は、構成材料に帯電機能材料を選択する
と共に、接触面積と接触頻度を向上させるため管状に形
成し、さらに、その管状の搬送路１０はサイクロン装置
３の内部にまで導入され、螺旋状に巻かれている。そし
て、帯電機能材料からなる管状の搬送路１０で気流に乗
った粉体を搬送しながら摩擦帯電して、帯電した粉体を
サイクロン装置３に導入する。尚、管状の搬送路１０を
形成する帯電機能材料としては、実施形態１で述べた材
料を用いることができる。

【００２８】搬送路１０を気相搬送され、帯電機能材料
で帯電された粉体８Ｂが導入されるサイクロン装置３
は、ダブルクロンやマルチクロンで、分級と帯電粉体の
選別機能を具備しており、図示の例では、逆円錐形状を
した外筒３Ｂと、その上部を覆う上蓋３Ａと、外筒３Ｂ
の下部に設けた粉体回収部６と、装置中央に設けた円筒
状の搬出路５からなり、搬出路５内の中央には帯電粉体
収集用のバイアス電極１１が配設され、該電極１１にバ
イアス電圧が印加される。そして、管状の搬送路１０の
帯電機能材料との接触で帯電した粉体８Ｂを、サイクロ
ン渦中でバイアス電圧により帯電の大きさ程度で分級
し、適正帯電した粉体（帯電粒子）８Ｃを搬出路５から
分取する。すなわち、適正帯電した粉体（帯電粒子）８
Ｃは、相互の電荷反発により分散性が良く、流動性が大
きく造粒しにくいので、サイクロン渦中でバイアス電圧
が印加されたバイアス電極１１に引き寄せられ、サイク
ロン渦から搬出路５に流れ込む気流に乗って搬出路５内
を上昇し、外部に取り出される。このようにして分取さ
れた帯電粒子８Ｃは適正帯電されており、粒径も揃った
ものとなる。

【００２９】一方、帯電が小さく、粒子間の分散が悪い
粉体粒子は、造粒して塊やクラスター等を形成しやす
く、重量もあるので、サイクロン装置３の下部の回収部
６に落下する。この回収部６に落下した粉体や塊、クラ
スター等の落下物８Ｄは回収され、再粉砕部７で粉砕さ
れて再粒子化された後、粉体供給部２に戻される。

【００３０】以上のように、図２に示す構成の粉体帯電
・分級装置では、管状の搬送路１０を帯電機能材料で形
成しているので、粉体の帯電効率が良く、適正帯電され
た粉体（帯電粒子）８Ｃをサイクロン装置３で分級して
取り出すことができる。また、帯電が小さい粉体や、
塊、クラスター等は回収して再利用することができる。

【００３１】（実施形態３）図３は本発明のさらに別の
実施形態を示す粉体帯電・分級装置の構成説明図であ
り、粉体帯電・分級装置を側方から見た概略断面図であ
る。この粉体帯電・分級装置は、基本的な構成は実施形
態１で述べた図１の構成と同様であるが、サイクロン装
置３は、サイクロン渦中で分離バイアス電圧により帯電
の程度で分級された帯電粉体を外部に取り出す搬出路５
を有し、該搬出路５に静電搬送手段１２を備え、該静電
搬送手段１２で適正帯電した粉体（帯電粒子）８Ｃを搬
送して分取する構成となっている（請求項４）。すなわ
ち、図３に示す粉体帯電・分級装置では、実施形態１の
構成に加えて、サイクロン装置３は、サイクロン渦中で
分離バイアス電圧により帯電の程度で分級された帯電粉
体を外部に取り出す搬出路５を有し、該搬出路５に静電
搬送手段１２を備え、該静電搬送手段１２で適正帯電し
た粉体（帯電粒子）８Ｃを搬送して分取するので、適正
帯電した粉体（帯電粒子）８Ｃを確実に取り出すことが
できる。

【００３２】ここで、サイクロン装置３の搬出路５に配
置される静電搬送手段１２の例を図４に示す。図４
（ａ）は、３本のコード〜を組み合わせて絶縁保護
膜で覆った平型コード１３の例であり、この平型コード
１３を螺旋状に巻いたものを、図３に示す静電搬送手段
１２としてサイクロン装置３の搬出路５内に配置する。
そして、この平型コード１３の３本のコード〜に図
４（ｃ）に示すような３相のパルス状電圧（電位）を印
加することにより、位相電界に沿って帯電粉体を静電搬
送することができる。

【００３３】また、図４（ｂ）は、平板状で可撓性の基
板（例えばフィルム基板）１４に３本の線状電極〜
を形成して絶縁保護膜で覆ったものであり、このフィル
ム基板１４を螺旋状に巻いたものを、図３に示す静電搬
送手段１２としてサイクロン装置３の搬出路５内に配置
する。そして、このフィルム基板１４の３本の線状電極
〜に図４（ｃ）に示すような３相のパルス状電圧
（電位)を印加することにより、位相電界に沿って帯電
粉体を静電搬送することができる。

【００３４】尚、印加されるパルス状電圧（電位）の極
性は、帯電粉体の極性がマイナス（−）の場合はプラス
（＋）、帯電粉体の極性がプラス（＋）の場合はマイナ
ス（−）である。また、図３に示す実施形態では、図１
に示す構成の粉体帯電・分級装置の搬出路に静電搬送手
段を設けた例を示したが、図２に示す構成の粉体帯電・
分級装置の搬出路に静電搬送手段を設けても良い。

【００３５】（実施形態４）図５は本発明のさらに別の
実施形態を示す粉体帯電・分級装置の構成説明図であ
り、粉体帯電・分級装置を側方から見た概略断面図であ
る。この粉体帯電・分級装置は、気流を発生する気流発
生装置１と、粉体８Ａをスクリュー１７で搬送しながら
帯電し帯電した粉体を気流発生装置１からの気流１Ａに
供給するスクリュー帯電装置１６と、気流に乗った帯電
粉体８Ｂが導入されるサイクロン装置３を具備し、帯電
した粉体８Ｂをサイクロン装置３内のサイクロン渦中で
分離バイアス電圧により帯電の程度で分級する装置であ
る（請求項３）。

【００３６】すなわち、図５に示す粉体帯電・分級装置
では、エアーポンプによるノズル噴射方式や、高圧断熱
膨張による噴射方式、あるいはターボファン方式等によ
り相対湿度を下げ、湿度が７０％以下の雰囲気に保持さ
せたジェット気流を発生させる気流発生装置１と、スク
リュー１７（あるいはスクリュー１７と搬入管１６Ａの
内壁）を帯電機能材料で形成したスクリュー帯電装置１
６を備え、スクリュー帯電装置１６を用いて粉体８Ａを
スクリュー１７で搬送しながら摩擦帯電し、帯電した粉
体をノズルやスリット等から気流の流路に供給して、気
流に乗った帯電粉体８Ｂをサイクロン装置３内に導入す
る。

【００３７】気相搬送される帯電粉体が導入されるサイ
クロン装置３は、ダブルクロンやマルチクロンで、分級
と帯電粉体の選別機能を具備しており、図示の例では、
逆円錐形状をした外筒３Ｂと、その上部に設けた上蓋３
Ａと、外筒３Ｂの下部に設けた粉体回収部６と、装置中
央に設けた円筒状の搬出路５からなり、搬出路５にはバ
イアス電圧が印加される。そして、帯電粉体８Ｂを、サ
イクロン渦中でバイアス電圧により帯電の大きさ程度で
分級し、適正帯電した粉体（帯電粒子）８Ｃを搬出路５
から分取する。すなわち、適正帯電した粉体（帯電粒
子）８Ｃは、相互の電荷反発により分散性が良く、流動
性が大きく造粒しにくいので、サイクロン渦中でバイア
ス電圧が印加された搬出路５に引き寄せられ、サイクロ
ン渦から搬出路５に流れ込む気流に乗って搬出路５内を
上昇し、外部に取り出される。このようにして分取され
た帯電粒子８Ｃは適正帯電されており、粒径も揃ったも
のとなる。

【００３８】一方、帯電が小さく、粒子間の分散が悪い
粉体粒子は、造粒して塊やクラスター等を形成しやす
く、重量もあるので、サイクロン装置３の下部の回収部
６に落下する。この回収部６に落下した粉体や塊、クラ
スター等の落下物８Ｄは回収され、再粉砕部７で粉砕さ
れて再粒子化された後、スクリュー帯電装置１６の粉体
供給部１５に戻される。

【００３９】以上のように、図５に示す構成の粉体帯電
・分級装置では、帯電機能材料で形成されたスクリュー
１７を用いたスクリュー帯電装置１６で、粉体を混錬し
ながら搬送するので、粉体と帯電機能材料の接触頻度が
向上し、大きな帯電効果を得ることができる。そして、
適正帯電された粉体（帯電粒子）８Ｃをサイクロン装置
３で分級して取り出すことができる。また、帯電が小さ
い粉体や、塊、クラスター等は回収して再利用すること
ができる。

【００４０】尚、帯電機能材料としては、実施形態１で
述べた材料を用いることができる。また、図５の粉体帯
電・分級装置の構成に加えて、図２の実施形態のよう
に、帯電粒子８Ｃの搬出路５内にバイアス電極を設けて
もよく、さらにまた、図３の実施形態のように、帯電粒
子８Ｃの搬出路５内に静電搬送手段を配置してもよい
（請求項４）。

【００４１】（実施形態５）図５に示した構成の粉体帯
電・分級装置において、前記スクリュー帯電装置１６
は、粉体の搬入路となる搬入管１６Ａと、該搬入管１６
Ａ内に配設されたスクリュー１７を備えているが、該ス
クリュー１７、あるいはスクリュー１７と搬入管１６Ａ
の内壁は、帯電機能材料の他、金属酸化物半導体または
化合物半導体、あるいは、これらを帯電機能材料と混合
した材料で形成することができる（請求項５）。すなわ
ち、図５に示す構成の粉体帯電・分級装置において、ス
クリュー帯電装置１６のスクリュー１７、あるいはスク
リュー１７と搬入管１６Ａの内壁を、帯電機能材料また
は金属酸化物半導体または化合物半導体、あるいはこれ
らを混合した材料で形成することにより、粉体を効率良
く帯電することができる。特に、スクリュー１７、ある
いはスクリュー１７と搬入管１６Ａの内壁を、金属酸化
物半導体または化合物半導体を帯電機能材料と混合した
材料で形成したスクリュー帯電装置はトナー等の有機粉
体の接触帯電効率が高く、粉体をより効率良く帯電する
ことができる。

【００４２】ここで一例として、スクリュー１７、ある
いはスクリュー１７と搬入管１６Ａの内壁を金属酸化物
半導体で作成したスクリュー帯電装置１６はトナー等の
有機粉体の接触帯電効率が高い。また、金属酸化物半導
体はｐ−Ｔｙｐｅとｎ−Ｔｙｐｅがそのバルク酸化物と
添加金属元素の種類によって決定できる。例えば、ｐ−
ＴｙｐｅのＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２に添
加元素を整合させることで、電子のアクセプターとして
作用し、ｎ−Ｔｙｐｅは電子を容易に付与する。また、
その仕事関数（ＷＦ：Work Function）も負に大きく、
酸化状態にもよるが−２〜３ｅＶであり、有機材料のＷ
Ｆは正で有り、＋３〜４ｅＶ程度で、これ等の接触によ
る帯電効率は大きい。尚、図６は、絶縁体に近い有機粉
体粒子が金属酸化物半導体と接触して帯電される様子を
模式的に示した接触帯電の説明図であり、（ａ）は接触
前の状態を示しており、（ｂ）は接触平衡時の状態であ
り、電子の注入とホールの発生を示している。（ｃ）は
分離直後の状態であり、有機粉体は電子を注入されて負
帯電する。

【００４３】（実施形態６）次に、図５に示した構成の
粉体帯電・分級装置において、前記スクリュー帯電装置
１６は、粉体の搬入路となる搬入管１６Ａと、該搬入管
１６Ａ内に配設されたスクリュー１７を備えているが、
該スクリュー１７は、金属酸化物半導体または化合物半
導体で形成し、該スクリュー１７に帯電バイアスを印加
した構成としてもよい（請求項６）。すなわち、図５に
示す構成の粉体帯電・分級装置において、スクリュー帯
電装置１６のスクリュー１７を、金属酸化物半導体また
は化合物半導体で形成し、該スクリュー１７に帯電バイ
アスを印加することにより、バイアス電圧印加のＺｎ
Ｏ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２等の金属酸化物半導体、または、
ＺｎＳｅやＩｎＰ等の化合物半導体で、特にｎ−Ｔｙｐ
ｅの半導体は、抵抗制御と電子付与が容易であり帯電効
率が大きいので、粉体を効率良く帯電することができ
る。

【００４４】ここで一例として、バイアス電圧印加の金
属酸化物半導体、特に，ｎ−Ｔｙｐｅ半導体は、Ｚｎ
Ｏ、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｒＯ_２等に他
の原子価や遷移系元素を添加することで、抵抗制御と電
子付与が容易であり、効率の大きい金属酸化物半導体材
料の粉末ホットプレスで形成されるスクリュー１７を用
いたスクリュー帯電装置１６は、スクリュー１７へのバ
イアス電圧印加で、酸化物表面の電子付与が容易にな
る。尚、図７は、帯電バイアスが印加される金属電極上
に形成された金属酸化物半導体からなる帯電機能材料
（スクリュー羽）に有機粉体粒子が接触して帯電される
様子を模式的に示した図であり、気相を挟んで対向され
る電極は搬入管の内壁に相当する。図７においては、帯
電機能材料（スクリュー羽）と有機粉体粒子の接触部近
傍の電荷が帯電バイアスの印加で増加している様子を示
しており、この状態から接触分離した瞬間に電荷の分離
が起こり、有機粉体が帯電される。

【００４５】（実施形態７）次に、図５に示した構成の
粉体帯電・分級装置において、前記スクリュー帯電装置
１６は、粉体の搬入路となる搬入管１６Ａと、該搬入管
１６Ａ内に配設されたスクリュー１７を備えているが、
該スクリュー１７は、金属酸化物半導体または化合物半
導体をコーティングした金属製スクリューからなり、該
スクリュー１７に帯電バイアスを印加した構成としても
よい（請求項７）。すなわち、図５に示す構成の粉体帯
電・分級装置においては、スクリュー帯電装置１６のス
クリュー１７を、図８に示すように、金属酸化物半導体
または化合物半導体１７Ｂをコーティングした金属製ス
クリュー１７Ａで構成し、該スクリュー１７に帯電バイ
アスを印加することにより、金属酸化物半導体または化
合物半導体１７Ｂをコートした金属製スクリューは、帯
電バイアスの印加が容易であり、粉体を効率良く帯電す
ることができる。

【００４６】ここで一例として、金属酸化物半導体のコ
ートは、酸化物材料の微粉末やそのゲル溶液をコーティ
ングしたＳＵＳ（ステンレススチール）や耐蝕性金属ま
たは低膨張金属製のスクリューを３００〜８００°焼成
することで半導体化するが、必要に応じて、ｎ−Ｔｙｐ
ｅは還元雰囲気や不活性ガス中での焼成で目的が達成さ
れる。また、ｐ−Ｔｙｐｅは高酸化状態で焼成すること
により得られる。このようにして得られた金属酸化物半
導体をコートしたスクリュー１７は、帯電バイアスの印
加が容易であり、粉体を効率良く帯電することができ
る。

【００４７】（実施形態８）以上の実施形態１〜７に記
載の粉体帯電・分級装置は、例えば、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用
いられる静電荷像現像用粉体（一成分現像剤用トナー、
２成分現像剤用トナー等）の帯電・分級に適している。
ここで、一例として、実施形態１〜７に記載の粉体帯電
・分級装置を用いて帯電・分級される粉体は、静電荷像
を現像可視化する平均粒径が３．０〜１２．０μｍの非
磁性粉体であり、粉体の表面電荷密度をσとした時に、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
ることを特徴とする（請求項８）。すなわち、この静電
荷像現像用粉体は、実施形態１〜７の何れかに記載の粉
体帯電・分級装置を用いて帯電・分級された平均粒径が
３．０〜１２．０μｍの非磁性粉体であり、粉体の表面
電荷密度σが、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
るので、この静電荷像現像用粉体を、画像形成装置の像
担持体に形成された静電荷像（静電潜像）の現像に用い
た場合、画像形成時の潜像と地膚との電位差に対して、
トナー付着のＳ／Ｎが大きく鮮鋭画素が得られる。ま
た、地膚汚れが少ないという利点がある。

【００４８】ここで、感光体等の像担持体上の静電潜像
を電荷を有する粉体で現像するには、粉体の比電荷の値
と粒径を個々に制御することが従来用いられているが、
忠実な画像を形成するには不十分である。さらに、精細
な画像を形成しようとするには、粉体の平均粒径分布と
比電荷を非常に狭く制御することが必要となり、粉体製
造上多くの課題を生じ、コスト高と異常画像を生じる原
因となっている。このような欠点に鑑み、粉体の表面電
荷密度を制御することにより、粉体の平均粒径分布を狭
く制御することなく忠実な画像を形成することができる
ことが明らかになった。粉体の表面電荷密度σ（μＣ／
ｃｍ^２）は、粉体の平均粒径をｒ（ｃｍ）、粉体の密度
をρ（ｇ／ｃｍ^３）、粉体の比電荷をＱ／Ｍ（μＣ／
ｇ）とすると、表面電荷密度σは σ＝１／３×（Ｑ／Ｍ）×ｒ×ρ で示される。静電荷像現像時に静電潜像に忠実な画像を
当該粉体で形成し、トナー飛散など不具合を生じない領
域は粉体の平均粒径が３〜１２μｍで、粉体の比重は種
々の組成を考慮すると１．１〜２．０であり、粉体の比
電荷Ｑ／Ｍは１０〜３５μＣ／ｇの範囲が好ましい。こ
れらから、粉体の表面電荷密度σは、 σ＝５．５×１０^−４μＣ／ｃｍ^２〜１．４×１０^−２
μＣ／ｃｍ^２ が好ましい表面電荷密度となり、より好ましくは、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ となる。

【００４９】（実施形態９）ところで、本発明者らは、
粉体の静電搬送の動作原理を用いて帯電粉体を分離（分
級）することにより、好ましい表面電荷密度σを得る方
法を見出した。粉体の静電駆動搬送力νは粉体を搬送す
る電極間距離ｄ（ｃｍ）にＶボルトの駆動電位（駆動電
圧）を印加すると、 ν＝Ｑ／Ｍ×Ｖ／ｄ となる。ここで、Ｑ／Ｍは粉体の比電荷（μＣ／ｇ）で
ある。粉体は静電搬送により電極に印加される電位に応
じて搬送され、比電荷の異なった粉体を精度よく分離す
ることができる。そして、この分離された粉体を回収す
る手段を設ければ、比電荷の整った粉体を分取すること
ができる。すなわち、実施形態１〜７に記載の粉体帯電
・分級装置で帯電・分級された粉体を、さらに静電搬送
を応用した装置により分級することにより、比電荷の均
一な帯電粉体が得られる。

【００５０】ここで、粉体の静電搬送の原理をモデル化
して図９に示す。図９（ａ）は静電搬送に用いる静電搬
送基板の一例を示す概略要部断面図であり、静電搬送基
板２０は、絶縁性基板２１と、該絶縁性基板２１上に形
成されたパターン状電極２２と、該パターン状電極２２
を覆う絶縁性薄膜（保護膜）２３とにより構成されてお
り、パターン状電極２２は、等間隔に配置された短冊状
の電極であり、３〜６本の電極を一組として３〜６相の
パルス状の駆動電位（駆動電圧）が印加され、静電荷像
現像用粉体（トナー）等の帯電粉体２４を静電搬送する
ものである。図９（ｂ）は、静電搬送基板２０を６相の
電源２５で駆動する場合の例を示しており、この場合、
６本の電極を一組として、図９（ｃ）に示すようなａ〜
ｆの６相のパルス状の駆動電位（駆動電圧）を印加する
ことにより、帯電粉体２４を搬送することができる。す
なわち、図９（ｄ）に示すように、帯電粉体２４が負極
性に帯電している場合、帯電粉体２４はマイナス（−）
の電位の電極から反発力を受け、プラス（＋）の電位の
電極から吸引力を受け、紙面右方向に移動するが、各電
極への駆動電位（駆動電圧）を図９（ｃ）のように切換
えて行くことにより、帯電粉体２４を搬送することがで
きる。

【００５１】図１０は、図９に示した静電搬送基板と粉
体の回収手段を用いて帯電粉体を比電荷Ｑ／Ｍに応じて
分級する粉体帯電・分級装置の一例を示す図である。図
１０において、静電搬送基板２０は、絶縁性基板２１
と、該絶縁性基板２１上に形成されたパターン状電極２
２と、該パターン状電極２２を覆う絶縁性薄膜（保護
膜）２３とにより構成されており、パターン状電極２２
は、等間隔に配置された短冊状の電極であり、前述した
ように３〜６本の電極を一組として、３〜６相の駆動電
源２７によりパルス状の駆動電位（駆動電圧）が印加さ
れ、静電荷像現像用粉体（トナー）等の帯電粉体２４を
静電搬送する。この静電搬送基板２０の一端側には、粉
体供給ローラ２６が配設されており、粉体供給ローラ２
６は、絶縁体や高抵抗体からなる表面、あるいは磁気ブ
ラシ等により、予め帯電された粉体２４（例えば、実施
形態１〜７のいずれかに記載の粉体帯電・分級装置によ
り帯電・分級された粉体、あるいは、磁気ブラシを構成
するキャリアとの攪拌混合により摩擦帯電された粉体
等）を担持し、静電搬送基板２０に供給する。静電搬送
基板２０の他端側には回収ローラ２８が配設されてお
り、この回収ローラ２８には直流電源２９により粉体吸
着用のバイアス電圧が印加され、静電搬送基板２０で搬
送されて来た帯電粉体を静電的に吸着して回収する。

【００５２】図１０に示す粉体帯電・分級装置において
は、粉体供給ローラ２６で静電搬送基板２０に供給され
た帯電粉体（例えばトナー）２４は、静電搬送基板２０
により位相搬送され、回収ローラ２８により吸着されて
回収されるが、回収ローラ２８への印加電圧を調整する
ことにより、比電荷に応じて粉体を分取することができ
る。従って、この装置を静電荷像現像用粉体（トナー）
の分級に用いれば、比電荷に応じてトナーを分級するこ
とができ、比電荷の整ったトナーを分取することができ
る。

【００５３】次に静電荷像を現像するトナーの例を説明
すると、トナーの帯電を制御するために、電荷制御剤
（ＣＣＡ）を添加することが行われ、このトナーを分級
により粒径を制御して画像形成用のトナーとして供与さ
れているが、粒径分布をできる限り狭く制御しても、ト
ナーの比電荷にも分布があるため、画像形成時にトナー
飛散などの異常画像を生じ、忠実な画像が得られない。
図１１に粒径で分級したトナーを用い静電荷像を現像し
た場合に発生するトナー飛散状態をPARTICLE ANALYZER
を用いて測定し、画像の不具合となった飛散したトナー
と現像に供したトナーの差を比較した例を示す。これ
は、必要とするトナーの粒径分布のものをシャープに分
級してもトナーの帯電性に差があるトナーが含まれてい
ることを意味しているし、静電荷像現像にはトナーの帯
電分布も制御する必要性を示している。すなわち、トナ
ーの粒径分布がある程度広くても、帯電分布を制御する
ことにより、忠実な画像が得られることも意味してい
る。つまり、トナーの粒径と帯電性（比電荷と捉えて良
い）を含んだトナーの表面電荷密度を規制することによ
り目的とする画像を得ることができる。この表面電荷密
度の規制と粉体の帯電量による分離方法は本発明者らに
よる知見に基くものである。従って、図９、図１０を参
照して説明した方式により、静電搬送基板２０のグラン
ド（Ｇ）と電極間距離（ｄ）および電極に印加する電位
（電圧）を種々変えることにより、粉体の粒径分布がシ
ャープに制御されていなくても、粉体の表面電荷密度σ
に対応した粉体を分離（分取）することができる。

【００５４】（実施形態１０）次に実施形態８で説明し
た静電荷像現像用粉体としては、樹脂、帯電制御剤、色
材、必要に応じ離型剤を混錬粉砕し、さらに必要に応じ
外部添加剤で表面処理した非磁性一成分現像剤あるいは
２成分現像剤用トナーがある（請求項９）。外部添加剤
としては、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＣａＦ_２等の１０００
Å以下の微粒子で、数平均一次粒子径（透過電子顕微鏡
観察の画像処理により測定される数平均一次粒子径）は
１０〜１０００ｎｍであることが好ましい。また、必要
に応じ疎水化処理されたものでも良い。このように表面
処理した非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用ト
ナーは、トナー特性が制御し易く、印字画像の鮮鋭化が
可能となる。

【００５５】（実施形態１１）次に実施形態８で説明し
た静電荷像現像用粉体としては、樹脂モノマーまたはオ
リゴマーを重合反応により作製した粒子、あるいは溶液
からの相分離法、溶液からの固形化法等により混錬粉砕
法以外の方法で作られた平均粒径３．０〜１２．０μ
ｍ、円形度０．８（または０．９３）以上の非磁性一成
分現像剤あるいは２成分現像剤用トナーがある（請求項
１０）。このような非磁性一成分現像剤あるいは２成分
現像剤用トナーでは、球形トナーの担体との接点は点で
有り、鏡像力は極限に近く、小さいもので、地汚れの少
ない画像が得られる。

【００５６】（実施形態１２）実施形態１０，１１に静
電荷像現像用粉体の例を示したが、本発明に供される粉
体としては、粉体が樹脂、帯電制御剤、色材、必要に応
じ磁性体あるいは離型剤を混錬粉砕し、さらに必要に応
じ外部添加剤で表面処理した磁性・非磁性粉体、また
は、粉体が樹脂モノマーまたはオリゴマーを重合反応に
より作製した粒子、あるいは溶液からの相分離法、溶液
からの固形化法等により作られ、さらに必要に応じ添加
剤で表面処理した磁性・非磁性粉体である。粉体を得る
ために用いられる樹脂は、特に限定されるものではな
く、従来公知の種々の樹脂、例えばスチレン系樹脂、ア
クリル系樹脂、スチレン／アクリル系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリオール系樹脂などを用いることができ
る。帯電制御剤も特に限定することなく、必要な帯電量
を発現できるものであれば種々の材料を用いることがで
きる。色材、磁性体あるいは離型剤も特に限定されな
い。離型剤はオレフィン類、カルナバワックス、アミド
ワックスなどのワックス類が、帯電制御剤はアゾ系金属
錯体、サリチル酸金属錯体、アリックスアレン系化合物
などの負帯電性帯電制御剤、ニグロシン染料、４級アン
モニュウム塩などの正帯電性帯電制御剤などが用いら
れ、特に限定されず、使用量は粉体の要求特性に合わせ
て制御されれば良い。外部添加剤は従来から用いられて
いる有機粒子あるいは無機粒子を用いることができ、こ
れらの粒径は数平均一次粒子径（透過電子顕微鏡観察の
画像処理により測定される数平均一次粒子径）は１０〜
１０００ｎｍであることが好ましい。また、必要に応じ
疎水化処理されたものでも良い。粉体を作る方法として
は、通常の混錬粉砕による方法、あるいは樹脂モノマー
に必要な添加物を添加し、重合する重合粉体、または二
種以上の樹脂オリゴマーを化学反応させた重合粉体、さ
らに樹脂と必要な添加剤の混合物の溶液から相分離、固
形化させた粉体等、混錬粉砕以外の方法で作ることがで
きる。重合法に用いられるモノマーとしてはスチレン
系、アクリル系、スチレン／アクリル系などがあり、二
種以上の樹脂オリゴマーを化学反応させた重合粉体に用
いられるオリゴマーとしてはポリエステル系、ポリオー
ル系など化学反応をし易い樹脂オリゴマー、例えばウレ
タン系などがあり、溶液から相分離、固形化させた方法
に用いられる樹脂としてはスチレン系、アクリル系、ス
チレン／アクリル系、ポリエステル系、ポリオール系な
どがある。

【００５７】次に図１０に示した静電搬送方式の分級装
置で分取される静電荷像現像用粉体の具体例として、ト
ナーの実施例を示す。

【００５８】（実施例１）トナー用結着樹脂：ポリエス
テル樹脂；１００重量部、着色剤：カーボンブラック；
８重量部、カルナバワックス；４重量部、帯電制御剤：
サリチル酸亜鉛；７重量部を、ミキサーにて混合し、混
錬機にて１１５℃の混錬物温度で溶融混錬し、原材料が
均一分散した混錬物を得た。この混錬物を圧延冷却後、
ハンマーミルにて粗粉砕し、さらに、ジェット気流式粉
砕機により微粉砕を行い、風力式分級機にて粉砕分級粒
子を得た。さらに、この粉体に疎水性シリカ；１重量部
を混合して実施例１のトナーを得た。得られたトナーの
平均粒径は４μｍであり、シリコンコートキャリアと混
合した現像剤としての比電荷（Ｑ／Ｍ）は−２３μＣ／
ｇであった。このトナーを図１０に示した静電搬送方式
の帯電・分級装置により電極間に適当な電位を印加し、
比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当するトナ
ーをほぼ除去した。この比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ
／ｇ以下に相当するものを除去したトナーを使用してシ
リコンコートキャリアと混合し、現像剤として、リコー
製複写機プリテール５５０機にセットし、画像を作成し
て評価を行った結果を図１２の表に示す。また、比較例
１として、上記の比電荷による分離を行わない場合のト
ナー（比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当す
るものを除去していないトナー）を使用して同様の評価
を行った結果を図１２の表に示す。

【００５９】（実施例２）実施例１と同様の原材料を用
い、帯電制御剤を９重量部にした以外は同様の方法にて
トナーを作製した。得られたトナーの平均粒径は８μｍ
であり、シリコンコートキャリアと混合した現像剤とし
ての比電荷（Ｑ／Ｍ）は−２７μＣ／ｇであった。この
トナーを図１０に示した静電搬送方式の帯電・分級装置
により電極間に適当な電位を印加し、比電荷（Ｑ／Ｍ）
が−１０μＣ／ｇ以下に相当するトナーをほぼ除去し
た。この比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当
するものを除去したトナーを使用してシリコンコートキ
ャリアと混合し、現像剤としてリコー製複写機プリテー
ル５５０機にセットし、画像を作成して評価を行った結
果を図１２の表に示す。また、比較例２として、上記の
比電荷による分離を行わない場合のトナー（比電荷（Ｑ
／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当するものを除去して
いないトナー）を使用して同様の評価を行った結果を図
１２の表に示す。

【００６０】（実施例３）実施例１と同様の原材料を用
い、帯電制御剤を９重量部にした以外は同様の方法にて
トナーを作製した。得られたトナーの平均粒径は１１．
８μｍであり、シリコンコートキャリアと混合した現像
剤としての比電荷（Ｑ／Ｍ）は−３３μＣ／ｇであっ
た。このトナーを図１０に示した静電搬送方式の帯電・
分級装置により電極間に適当な電位を印加し、比電荷
（Ｑ／Ｍ）が−３５μＣ／ｇ以上に相当するトナーをほ
ぼ除去した。この比電荷（Ｑ／Ｍ）が−３５μＣ／ｇ以
上に相当するものを除去したトナーを使用してシリコン
コートキャリアと混合し、現像剤として、リコー製複写
機プリテール５５０機にセットし、画像を作成して評価
を行った結果を図１２の表に示す。また、比較例３とし
て、上記の比電荷による分離を行わない場合のトナー
（比電荷（Ｑ／Ｍ）が−３５μＣ／ｇ以上に相当するも
のを除去していないトナー）を使用して同様の評価を行
った結果を図１２の表に示す。

【００６１】（実施例４）スチレン；７５重量部、アク
リル酸ブチル；２５重量部、アクリル酸；３重量部、カ
ーボンブラック；８重量部、帯電制御剤：サリチル酸亜
鉛；１０重量部、乳化剤水溶液；３０重量部を用い、乳
化重合を行い、平均粒径が６．５μｍの粉体を得た。こ
の粉体に疎水性シリカ；１重量部を混合して実施例４の
トナーを得た。このトナーをシリコンコートキャリアと
混合した現像剤としての比電荷（Ｑ／Ｍ）は−２５μＣ
／ｇであった。このトナーを図１０に示した静電搬送方
式の帯電・分級装置により電極間に適当な電位を印加
し、比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当する
トナーをほぼ除去した。この比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０
μＣ／ｇ以下に相当するものを除去したトナーを使用し
てシリコンコートキャリアと混合し、現像剤として、リ
コー製複写機プリテール５５０機にセットし、画像を作
成して評価を行った結果を図１２の表に示す。また、比
較例４として、上記の比電荷による分離を行わない場合
のトナー（比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相
当するものを除去していないトナー）を使用して同様の
評価を行った結果を図１２の表に示す。

【００６２】（実施例５）ポリエステル樹脂；１００重
量部、カーボンブラック；８重量部、帯電制御剤：サリ
チル酸亜鉛；８重量部を、ミキサーにて混合し、混錬機
にて１１５℃の混錬物温度で溶融混錬し、原材料が均一
分散した混錬物を得た。この混錬物を酢酸エチル溶媒中
にノニオン界面活性剤を用い分散液を作製した。この分
散液を帯電制御剤：サリチル酸亜鉛；１重量部（樹脂に
対し）をノニオン界面活性剤で乳化した水溶液中に添加
しながら、６０℃で分散攪拌した後、溶媒を除去後、水
洗、乾燥し、平均粒径５．０μｍの粉体を得た。この粉
体に疎水性シリカ；１重量部を混合して実施例５のトナ
ーを得た。このトナーをシリコンコートキャリアと混合
した現像剤としての比電荷（Ｑ／Ｍ）は−２１μＣ／ｇ
であった。このトナーを図１０に示した静電搬送方式の
帯電・分級装置により電極間に適当な電位を印加し、比
電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当するトナー
をほぼ除去した。この比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／
ｇ以下に相当するものを除去したトナーを使用してシリ
コンコートキャリアと混合し、現像剤として、リコー製
複写機プリテール５５０機にセットし、画像を作成して
評価を行った結果を図１２の表に示す。また、比較例５
として、上記の比電荷による分離を行わない場合のトナ
ー（比電荷（Ｑ／Ｍ）が−１０μＣ／ｇ以下に相当する
ものを除去していないトナー）を使用して同様の評価を
行った結果を図１２の表に示す。

【００６３】図１２の表より明らかなように、静電搬送
方式の帯電・分級装置により比電荷による分離（分級）
を行い、比電荷を揃えたトナーでは、トナー飛散が良好
に抑えられ、濃度むらの無い画像が得られた。

【００６４】（実施形態１３）次に静電搬送方式による
粉体帯電・分級装置のより具体的な構成例を示す。図１
３は本発明の一実施形態を示す静電搬送方式による粉体
帯電・分級装置の概略構成図である。この粉体帯電・分
級装置は、絶縁性基板２１と該基板上に形成されたパタ
ーン状電極２２と該パターン状電極２２を覆う絶縁性薄
膜２３とで構成された粉体静電搬送手段用基体（静電搬
送基板）２０と、粉体静電搬送手段用基体（静電搬送基
板）２０上に粉体の流路を形成する流路形成手段３２
と、粉体静電搬送手段用基体（静電搬送基板）２０に形
成されたパターン状電極２２に外部から電位を印加する
手段２７と、印加電位により分離された粉体を回収する
部材および手段２８〜３１を備えてなり、帯電された粉
体２４の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて、当該粉体を静電的
に分取する装置である（請求項１１）。

【００６５】この粉体帯電・分級装置は、図１０の装置
例と同様に静電搬送基板と粉体の回収手段を用いて帯電
粉体を比電荷Ｑ／Ｍに応じて分級する装置であるが、粉
体の回収部を複数備えており、また、粉体の静電搬送を
スムーズに行なうため、静電搬送基板２０上に粉体の流
路を形成する流路形成手段３２を設けてある。図１４に
粉体静電搬送手段用基体である静電搬送基板２０と流路
形成手段３２の具体的な構成例を示す。

【００６６】図１３及び図１４に示すように、粉体静電
搬送手段用基体である静電搬送基板２０は、絶縁性基板
２１と、該絶縁性基板２１上に形成されたパターン状電
極２２と、該パターン状電極２２を覆う絶縁性薄膜（保
護膜）２３とにより構成されており、パターン状電極２
２は、等間隔に配置された短冊状の電極であり、図示の
例では３本の電極を一組として、３相の駆動電源２７に
よりパルス状の駆動電位（駆動電圧）が印加され、静電
荷像現像用粉体（トナー）等の帯電粉体を静電搬送す
る。尚、各電極への３相の配線３３，３４，３５は、層
間絶縁膜により電気的に分離されている。また、符号３
６は各電極共通の配線である。尚、静電搬送基板２０を
構成する絶縁性基板２１は、ガラス、プラスチック、セ
ラミックス、あるいは表面が絶縁処理された金属で形成
され、パターン状電極２２は、０．０１μｍ以上の厚さ
の導電性電極用材料をエッチング法または印刷法により
パターン形成したものであり、絶縁性薄膜２３は、金属
酸化物または絶縁性樹脂を０．１〜５０μｍの膜厚で形
成したものである。

【００６７】この静電搬送基板２０の絶縁性薄膜（保護
膜）２３の上には、流路形成手段３２として、短冊状の
パターン電極２２に直交する複数のライン状の流路形成
部材３２−１，３２−２，・・・，３２−ｉが配設され
ている。各流路形成部材３２−１，３２−２，・・・，
３２−ｉはドライフィルム等で形成されており、ライン
幅は例えば約２０μｍであり、約５０μｍの間隔を開け
て等間隔に配置されている。また、各流路形成部材３２
−１，３２−２，・・・，３２−ｉの膜厚（高さ）は５
０〜３００μｍ程度である。

【００６８】静電搬送基板２０の一端側には、粉体供給
ローラ２６が配設されており、粉体供給ローラ２６は、
絶縁体や高抵抗体からなる表面、あるいは磁気ブラシ等
により、予め帯電された粉体２４（例えば、実施形態１
〜７のいずれかに記載の粉体帯電・分級装置により帯電
・分級された粉体、あるいは、磁気ブラシを構成するキ
ャリアとの攪拌混合により摩擦帯電された粉体等）を担
持し、静電搬送基板２０に供給する。

【００６９】静電搬送基板２０の上方には、流路形成手
段３２を挟んでパターン状電極２２と対向する３つの回
収ローラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃが配設されており、こ
の回収ローラ２８にはそれぞれ直流電源２９ａ，２９
ｂ，２９ｃにより粉体吸着用のバイアス電圧が印加さ
れ、静電搬送基板２０で搬送されて来た帯電粉体を静電
的に吸着して回収する。ここで、各回収ローラ２８ａ，
２８ｂ，２８ｃに印加されるバイアス電圧は異なってお
り、例えば、回収ローラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃへ印加
されるバイアス電圧をそれぞれＶａ，Ｖｂ，Ｖｃとする
と、その電位関係はＶａ＜Ｖｂ＜Ｖｃとなっており、そ
れぞれの電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに相当する帯電状態（比
電荷）の帯電粉体を静電的に吸着して回収するようにな
っている。従って、帯電粉体の比電荷に応じて３種に分
級して回収することができる。また、各回収ローラ２８
ａ，２８ｂ，２８ｃには、それぞれブレード３０ａ，３
０ｂ，３０ｃと回収容器３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設け
られており、各回収ローラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃに静
電的に吸着された帯電粉体は、ブレード３０ａ，３０
ｂ，３０ｃにより掻き落されて回収容器３１ａ，３１
ｂ，３１ｃに回収される。

【００７０】図１３，１４に示す構成の粉体帯電・分級
装置では、静電搬送基板２０に形成されたパターン状電
極２２に、駆動電源２７により３相のパルス状電位を印
加することにより、帯電粉体を流路に沿って搬送するこ
とができ、静電搬送基板２０により搬送された帯電粉体
を、電位の異なるバイアスが印加された３個所の回収ロ
ーラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃにより、帯電粉体の比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて、当該粉体を静電的に分取すること
ができ、３種類の比電荷（Ｑ／Ｍ）の整った粉体を選別
することができる。また、静電搬送基板２０に供給され
る帯電粉体としては、請求項１〜７のいずれかに記載の
粉体帯電・分級装置で予め帯電・分級された帯電粉体を
用いると良く、この帯電粉体を静電搬送基板２０で搬送
し、３個所の回収ローラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃによ
り、帯電粉体の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて分級して静電
的に分取すれば、粒径及び比電荷（Ｑ／Ｍ）の整った粉
体を選別することができる。

【００７１】（実施形態１４）次に図１３，１４に示し
た静電搬送方式の粉体帯電・分級装置を用いて比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて分取される粉体は、樹脂、帯電制御
剤、色材、必要に応じ磁性体あるいは離型剤を混錬粉砕
した磁性・非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用
トナー、または、樹脂モノマーまたはオリゴマーを重合
反応により作製した粒子、あるいは溶液からの相分離
法、溶液からの固形化法等により混錬粉砕法以外の方法
で作られた平均粒径３．０〜１２．０μｍ、円形度０．
８５以上の磁性または非磁性一成分現像剤あるいは２成
分現像剤用トナーであり、その具体例は実施形態１０〜
１２で説明したものと同様のものである。従って、この
静電荷像現像用粉体を、画像形成装置の像担持体に形成
された静電荷像（静電潜像）の現像に用いた場合、画像
形成時の潜像と地膚との電位差に対して、トナー付着の
Ｓ／Ｎが大きく鮮鋭画素が得られる。また、トナー特性
が制御し易く、印字画像の鮮鋭化が可能となる。また、
球形トナーの担体との接点は点で有り、鏡像力は極限に
近く、小さいもので、地汚れの少ない画像が得られる。

【００７２】（実施形態１５）次に、現像剤として、実
施形態８，１０〜１２で述べた静電荷像現像用粉体、あ
るいは実施形態１４で述べた静電荷像現像用粉体を用い
た画像形成装置の一例について説明する。図１５は、本
発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図であ
り、図１６は、図１５に示す画像形成装置を構成するプ
ロセスカートリッジの概略構成図である。この画像形成
装置は、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー
（Ｙ），ブラック（Ｂｋ）の４色でフルカラー画像を形
成するレーザプリンタの一例であり、各色用の画像信号
に応じたレーザビームを出射する４つの光書き込み装置
４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｙ，４２Ｂｋと、作像用の４つの
プロセスカートリッジ４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｙ，４１Ｂ
ｋと、画像が転写される記録用紙を収納する給紙カセッ
ト４３と、給紙カセット４３から記録用紙を給紙する給
紙ローラ４４と、記録用紙を所定のタイミングで搬送す
るレジストローラ４５と、記録用紙を各プロセスカート
リッジの転写部に搬送する転写ベルト４６と、記録用紙
に転写された画像を定着する定着装置４９と、定着後の
記録用紙を排紙トレイ５１に排紙する排紙ローラ５０等
を備えた構成となっている。

【００７３】４つのプロセスカートリッジ４１Ｍ，４１
Ｃ，４１Ｙ，４１Ｂｋの構成は同じであり、図１６に示
すように、各プロセスカートリッジ４１は、ケース内に
像担持体であるドラム状の感光体５２と、帯電ローラ５
３と、現像器５４と、クリーニングブレード５９等を一
体に備えている。また、現像器５４内には、トナー供給
ローラ、帯電ローラ５６、静電搬送基板５７、トナー戻
しローラ５８が設けられており、現像剤としては、実施
形態８，１０〜１２で述べた静電荷像現像用粉体（トナ
ー）、あるいは実施形態１４で述べた静電荷像現像用粉
体（トナー）からなる各色のトナーが収納されている。
また、プロセスカートリッジ４１の背面側には、光書き
込み装置からのレーザビームが入射される窓口となるス
リット６０が設けられている。

【００７４】各光書き込み装置４２Ｍ，４２Ｃ，４２
Ｙ，４２Ｂｋは、半導体レーザ、コリメートレンズ、ポ
リゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構
成され、装置外部のパーソナルコンピュータ等から入力
される各色用の画像信号に応じて変調されたレーザビー
ムを出射し、各プロセスカートリッジ４１Ｍ，４１Ｃ，
４１Ｙ，４１Ｂｋの感光体５２上を走査し、静電荷像
（静電潜像）を書き込む。

【００７５】図１５，１６において、画像形成が開始さ
れると、各プロセスカートリッジ４１Ｍ，４１Ｃ，４１
Ｙ，４１Ｂｋの感光体５２が帯電ローラ５３で均一に帯
電され、各光書き込み装置４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｙ，４
２Ｂｋから画像信号に応じたレーザビームが照射されて
各感光体上に各色の静電潜像が形成される。感光体５２
上に形成された静電潜像は、現像器５４の静電搬送基板
５７で静電搬送された各色のトナーにより現像され顕像
化される。尚、静電搬送基板５７による静電搬送の原理
は図９を参照して説明したものと同様であるが、図１６
においては、感光体５２と静電搬送基板５７の対向部間
にパルス状の現像バイアスが印加され、感光体５２上の
静電潜像が、静電搬送基板５７で搬送されて来たトナー
によりポンピング現像される。また、現像に供されなか
ったトナーは静電搬送基板５７で搬送されてトナー戻し
ローラ５８に戻される。

【００７６】各プロセスカートリッジ４１Ｂｋ，４１
Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍの各色の画像形成に同期して、給紙
カセット４３内の記録用紙が給紙ローラ４４で給紙さ
れ、レジストローラ４５により所定のタイミングで転写
ベルト４６に向けて搬送される。そして、記録用紙は転
写ベルト４６に担持されて４つのプロセスカートリッジ
４１Ｂｋ，４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍの感光体に向けて順
次搬送され、各感光体上のＢｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの各色のト
ナー像が順次重ね合わせて転写される。４色のトナー像
が転写された記録用紙は、定着ベルト４７と加圧ローラ
４８からなる定着装置４９に搬送され、４色のトナー像
からなるカラー画像が定着されて排紙トレイ５１に排紙
される。

【００７７】図１５，１６に示す構成の画像形成装置で
は、感光体上に形成された静電潜像を現像する静電荷像
現像用粉体として、実施形態８，１０〜１２で述べた静
電荷像現像用粉体（トナー）、あるいは実施形態１４で
述べた静電荷像現像用粉体（トナー）を用いることによ
り、トナー飛散が少なく、地膚汚れの少ない鮮鋭な画像
を得ることができ、鮮明なカラー画像を得ることができ
る。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の粉
体帯電・分級装置では、気流を発生する気流発生装置
と、該気流発生装置からの気流に粉体を供給する手段
と、粉体を気流に乗せて搬送する搬送路と、該搬送路か
ら気流に乗った粉体が導入されるサイクロン装置を具備
し、前記搬送路あるいは前記サイクロン装置は接触帯電
機構を兼備した構成であり、該接触帯電機構で粉体を帯
電し、帯電した粉体を前記サイクロン装置内のサイクロ
ン渦中で分離バイアス電圧により帯電の程度で分級する
ことを特徴とするので、気相搬送で粉体を搬送しながら
帯電して、適正帯電された粉体（帯電粒子）をサイクロ
ン装置で分級して取り出すことができる。また、帯電が
小さい粉体や、塊、クラスター等は帯電粉体と分離して
回収し、再利用することができる。

【００７９】請求項２記載の粉体帯電・分級装置では、
気流を発生する気流発生装置と、該気流発生装置からの
気流に粉体を供給する手段と、粉体を気流に乗せて搬送
する搬送路と、該搬送路から気流に乗った粉体が導入さ
れるサイクロン装置を具備し、前記搬送路は帯電機能材
料で管状に形成され、必要に応じて帯電バイアスが印加
され、前記帯電機能材料からなる管状の搬送路で気流に
乗った粉体を搬送しながら帯電し、帯電した粉体を前記
サイクロン装置内のサイクロン渦中で分離バイアス電圧
により帯電の程度で分級することを特徴とするので、管
状の搬送路を気相搬送で粉体を搬送しながら効率良く帯
電することができ、適正帯電された粉体（帯電粒子）を
サイクロン装置で分級して取り出すことができる。ま
た、帯電が小さい粉体や、塊、クラスター等は帯電粉体
と分離して回収し、再利用することができる。

【００８０】請求項３記載の粉体帯電・分級装置では、
気流を発生する気流発生装置と、粉体をスクリューで搬
送しながら帯電し帯電した粉体を前記気流発生装置から
の気流に供給するスクリュー帯電装置と、気流に乗った
帯電粉体が導入されるサイクロン装置を具備し、帯電し
た粉体を前記サイクロン装置内のサイクロン渦中で分離
バイアス電圧により帯電の程度で分級することを特徴と
するので、スクリューを用いたスクリュー帯電装置で、
粉体を混錬しながら搬送して、効率良く帯電することが
でき、帯電した粉体を気流に乗せてサイクロン装置に導
入し、適正帯電された粉体（帯電粒子）をサイクロン装
置で分級して取り出すことができる。また、帯電が小さ
い粉体や、塊、クラスター等は帯電粉体と分離して回収
し、再利用することができる。

【００８１】請求項４記載の粉体帯電・分級装置では、
請求項１または２または３の構成に加えて、サイクロン
装置は、サイクロン渦中で分離バイアス電圧により帯電
の程度で分級された帯電粉体を外部に取り出す搬出路を
有し、該搬出路に静電搬送手段を備え、該静電搬送手段
で帯電粉体を搬送して分取するので、適正帯電した粉体
（帯電粒子）を確実に取り出すことができる。

【００８２】請求項５記載の粉体帯電・分級装置では、
請求項３または４の構成に加えて、スクリュー帯電装置
のスクリュー、あるいはスクリューと搬入管の内壁を、
帯電機能材料または金属酸化物半導体または化合物半導
体、あるいは、これらを混合した材料で形成したので、
粉体を効率良く帯電することができる。特に、スクリュ
ー、あるいはスクリューと搬入管の内壁を、金属酸化物
半導体または化合物半導体を帯電機能材料と混合した材
料で形成したスクリュー帯電装置は有機粉体の接触帯電
効率が高く、粉体をより効率良く帯電することができ
る。

【００８３】請求項６記載の粉体帯電・分級装置では、
請求項３または４の構成に加えて、スクリュー帯電装置
のスクリューを、金属酸化物半導体または化合物半導体
で形成し、該スクリューに帯電バイアスを印加したこと
により、バイアス電圧印加のＺｎＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２
等の金属酸化物半導体、または、ＺｎＳｅやＩｎＰ等の
化合物半導体で、特にｎ−Ｔｙｐｅの半導体は、抵抗制
御と電子付与が容易であり帯電効率が大きいので、粉体
を効率良く帯電することができる。

【００８４】請求項７記載の粉体帯電・分級装置では、
請求項３または４の構成に加えて、スクリュー帯電装置
のスクリューを、金属酸化物半導体または化合物半導体
をコーティングした金属製スクリューで構成し、該スク
リューに帯電バイアスを印加したことにより、金属酸化
物半導体、または化合物半導体をコートした金属製スク
リューは、帯電バイアスの印加が容易であり、粉体を効
率良く帯電することができる。

【００８５】請求項８記載の静電荷像現像用粉体は、請
求項１〜７の何れか一つに記載の粉体帯電・分級装置を
用いて帯電・分級された平均粒径が３．０〜１２．０μ
ｍの非磁性粉体であり、粉体の表面電荷密度σが、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
るので、この静電荷像現像用粉体を、画像形成装置の像
担持体に形成された静電荷像（静電潜像）の現像に用い
た場合、画像形成時の潜像と地膚との電位差に対して、
トナー付着のＳ／Ｎが大きく鮮鋭画素が得られる。ま
た、地膚汚れが少ないという利点がある。

【００８６】請求項９記載の静電荷像現像用粉体は、請
求項８の構成に加えて、粉体は、樹脂、帯電制御剤、色
材、必要に応じ離型剤を混錬粉砕し、さらに必要に応じ
外部添加剤で表面処理した非磁性一成分現像剤あるいは
２成分現像剤用トナーであることにより、トナー特性が
制御し易く、印字画像の鮮鋭化が可能となる。

【００８７】請求項１０記載の静電荷像現像用粉体は、
請求項８の構成に加えて、粉体は、樹脂モノマーまたは
オリゴマーを重合反応により作製した粒子、あるいは溶
液からの相分離法、溶液からの固形化法等により混錬粉
砕法以外の方法で作られた平均粒径３．０〜１２．０μ
ｍ、円形度０．８（または０．９３）以上の非磁性一成
分現像剤あるいは２成分現像剤用トナーであることによ
り、球形トナーの担体との接点は点で有り、鏡像力は極
限に近く、小さいもので、地汚れの少ない画像が得られ
る。

【００８８】請求項１１記載の粉体帯電・分級装置は、
絶縁性基板と該基板上に形成されたパターン状電極と該
パターン状電極を覆う絶縁性薄膜とで構成された粉体静
電搬送手段用基体と、前記粉体静電搬送手段用基体上に
粉体の流路を形成する流路形成手段と、前記粉体静電搬
送手段用基体に形成されたパターン状電極に外部から電
位を印加する手段と、印加電位により分離された粉体を
回収する部材および手段を備えてなり、帯電された粉体
の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて、当該粉体を静電的に分取
することを特徴とするので、粉体静電搬送手段用基体に
形成されたパターン状電極に、電位印加手段で外部から
３相〜６相のパルス状電位を印加することにより、帯電
粉体を流路に沿って搬送することができ、粉体静電搬送
手段用基体により搬送された帯電粉体を、回収部材およ
び手段により、帯電された粉体の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応
じて、当該粉体を静電的に分取することにより、比電荷
（Ｑ／Ｍ）の整った粉体を選別することができる。ま
た、粉体静電搬送手段用基体に供給される帯電粉体とし
ては、請求項１〜７のいずれかに記載の粉体帯電・分級
装置で予め帯電・分級された帯電粉体を用いると良く、
この帯電粉体を静電搬送手段用基体で搬送し、回収部材
および手段により、帯電粉体の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じ
て静電的に分取すれば、粒径及び比電荷（Ｑ／Ｍ）の整
った粉体を選別することができる。

【００８９】請求項１２記載の静電荷像現像用粉体は、
請求項１１記載の粉体帯電・分級装置を用いて分取され
る静電荷像現像用粉体であるので、粒径及び比電荷（Ｑ
／Ｍ）の整った帯電粉体であり、さらに、この粉体は、
樹脂、帯電制御剤、色材、必要に応じ磁性体あるいは離
型剤を混錬粉砕した磁性・非磁性一成分現像剤あるいは
２成分現像剤用トナー、または、樹脂モノマーまたはオ
リゴマーを重合反応により作製した粒子、あるいは溶液
からの相分離法、溶液からの固形化法等により混錬粉砕
法以外の方法で作られた平均粒径３．０〜１２．０μ
ｍ、円形度０．８５以上の磁性または非磁性一成分現像
剤あるいは２成分現像剤用トナーであることにより、こ
の静電荷像現像用粉体を、画像形成装置の像担持体に形
成された静電荷像（静電潜像）の現像に用いた場合、画
像形成時の潜像と地膚との電位差に対して、トナー付着
のＳ／Ｎが大きく鮮鋭画素が得られる。また、トナー特
性が制御し易く、印字画像の鮮鋭化が可能となる。ま
た、球形トナーの担体との接点は点で有り、鏡像力は極
限に近く、小さいもので、地汚れの少ない画像が得られ
る。

【００９０】請求項１３記載の画像形成装置では、像担
持体上に形成された静電荷像を現像して顕像化する静電
荷像現像用粉体として、請求項８〜１０の何れか一つに
記載の静電荷像現像用粉体、あるいは請求項１２記載の
静電荷像現像用粉体を用いたことにより、トナー飛散が
少なく、地膚汚れの少ない鮮鋭な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す粉体帯電・分級装置
の構成説明図であり、（ａ）は粉体帯電・分級装置を上
方から見た概略断面図、（ｂ）は粉体帯電・分級装置を
側方から見た概略断面図である。

【図２】本発明の別の実施形態を示す粉体帯電・分級装
置の構成説明図であり、粉体帯電・分級装置を側方から
見た概略断面図である。

【図３】本発明のさらに別の実施形態を示す粉体帯電・
分級装置の構成説明図であり、粉体帯電・分級装置を側
方から見た概略断面図である。

【図４】図３に示す粉体帯電・分級装置のサイクロン装
置の搬出路に配置される静電搬送手段の例を示す説明図
である

【図５】本発明のさらに別の実施形態を示す粉体帯電・
分級装置の構成説明図であり、粉体帯電・分級装置を側
方から見た概略断面図である。

【図６】絶縁体に近い有機粉体粒子が金属酸化物半導体
と接触して帯電される様子を模式的に示した接触帯電の
説明図である。

【図７】帯電バイアスが印加される金属電極上に形成さ
れた金属酸化物半導体からなる帯電機能材料（スクリュ
ー羽）に有機粉体粒子が接触して帯電される様子を模式
的に示した図である。

【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す粉体帯電・
分級装置のスクリュー帯電装置の構成説明図である。

【図９】静電搬送の原理をモデル化して示す説明図であ
る。

【図１０】図９に示した静電搬送基板と粉体の回収手段
を用いて帯電粉体を比電荷Ｑ／Ｍに応じて分級する粉体
帯電・分級装置の一例を示す概略構成図である。

【図１１】粒径で分級したトナーを用い静電荷像を現像
した場合に発生するトナー飛散状態をパーティクル・ア
ナライザーを用いて測定し、画像の不具合となった飛散
したトナーと現像に供したトナーの差を比較した例を示
す図である。

【図１２】本発明に係る静電荷像現像用粉体（トナー）
の実施例と比較例の評価結果を示す表である。

【図１３】本発明のさらに別の実施形態を示す静電搬送
方式による粉体帯電・分級装置の概略構成図である。

【図１４】図１３に示す粉体帯電・分級装置を構成する
静電搬送基板と流路形成手段の説明図であり、（ａ）は
静電搬送基板と流路形成手段を上方から見た要部平面
図、（ｂ）は静電搬送基板と流路形成手段を斜め上方か
ら見た要部斜視図である。

【図１５】本発明のさらに別の実施形態を示す画像形成
装置の概略構成図である。

【図１６】図１５に示す画像形成装置を構成するプロセ
スカートリッジの概略構成図である。

【符号の説明】

１：気流発生装置 １Ａ：気流 ２，１５：粉体供給部 ３：サイクロン装置 ４：搬送路 ５：搬出路 ６：回収部 ７：再粉砕部 ８Ａ：粉体 ８Ｂ：帯電粉体 ８Ｃ：適正帯電した粉体（帯電粒子） １０：管状の搬送路 １１：バイアス電極 １２：静電搬送手段 １６：スクリュー帯電装置 １６Ａ：搬入管 １７：スクリュー ２０：静電搬送基板（粉体静電搬送手段用基体） ２１：絶縁性基板 ２２：パターン状電極 ２３：絶縁性薄膜（保護膜） ２４：帯電粉体 ２５：駆動電源 ２６：粉体供給ローラ ２７：駆動電源 ２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ：回収ローラ ２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ：直流電源 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ：ブレード ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：回収容器 ３２：流路形成手段 ３２−１〜３２−ｉ：流路形成部材 ４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｙ，４１Ｂｋ：プロセスカートリ
ッジ ４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｙ，４２Ｂｋ：光書き込み装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/087 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３８１ ３８４ (72)発明者 山口 公利 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） 2H005 AA15 AA21 AB03 AB04 AB06 EA05 FA01 FA07 4D054 GA02 GA08 GB04 GB09 GB10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気流を発生する気流発生装置と、該気流発
   生装置からの気流に粉体を供給する手段と、粉体を気流
   に乗せて搬送する搬送路と、該搬送路から気流に乗った
   粉体が導入されるサイクロン装置を具備し、前記搬送路
   あるいは前記サイクロン装置は接触帯電機構を兼備した
   構成であり、該接触帯電機構で粉体を帯電し、帯電した
   粉体を前記サイクロン装置内のサイクロン渦中で分離バ
   イアス電圧により帯電の程度で分級することを特徴とす
   る粉体帯電・分級装置。
2. 【請求項２】気流を発生する気流発生装置と、該気流発
   生装置からの気流に粉体を供給する手段と、粉体を気流
   に乗せて搬送する搬送路と、該搬送路から気流に乗った
   粉体が導入されるサイクロン装置を具備し、前記搬送路
   は帯電機能材料で管状に形成され、必要に応じて帯電バ
   イアスが印加され、前記帯電機能材料からなる管状の搬
   送路で気流に乗った粉体を搬送しながら帯電し、帯電し
   た粉体を前記サイクロン装置内のサイクロン渦中で分離
   バイアス電圧により帯電の程度で分級することを特徴と
   する粉体帯電・分級装置。
3. 【請求項３】気流を発生する気流発生装置と、粉体をス
   クリューで搬送しながら帯電し帯電した粉体を前記気流
   発生装置からの気流に供給するスクリュー帯電装置と、
   気流に乗った帯電粉体が導入されるサイクロン装置を具
   備し、帯電した粉体を前記サイクロン装置内のサイクロ
   ン渦中で分離バイアス電圧により帯電の程度で分級する
   ことを特徴とする粉体帯電・分級装置。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の粉体帯電
   ・分級装置において、 前記サイクロン装置は、サイクロン渦中で分離バイアス
   電圧により帯電の程度で分級された帯電粉体を外部に取
   り出す搬出路を有し、該搬出路に静電搬送手段を備え、
   該静電搬送手段で帯電粉体を搬送して分取することを特
   徴とする粉体帯電・分級装置。
5. 【請求項５】請求項３または４記載の粉体帯電・分級装
   置において、 前記スクリュー帯電装置は、粉体の搬入路となる搬入管
   と、該搬入管内に配設されたスクリューを備え、該スク
   リュー、あるいはスクリューと搬入管の内壁は、帯電機
   能材料または金属酸化物半導体または化合物半導体、あ
   るいは、これらを混合した材料で形成したことを特徴と
   する粉体帯電・分級装置。
6. 【請求項６】請求項３または４記載の粉体帯電・分級装
   置において、 前記スクリュー帯電装置は、粉体の搬入路となる搬入管
   と、該搬入管内に配設されたスクリューを備え、該スク
   リューは、金属酸化物半導体または化合物半導体で形成
   し、該スクリューに帯電バイアスを印加したことを特徴
   とする粉体帯電・分級装置。
7. 【請求項７】請求項３または４記載の粉体帯電・分級装
   置において、 前記スクリュー帯電装置は、粉体の搬入路となる搬入管
   と、該搬入管内に配設されたスクリューを備え、該スク
   リューは、金属酸化物半導体または化合物半導体をコー
   ティングした金属製スクリューからなり、該スクリュー
   に帯電バイアスを印加したことを特徴とする粉体帯電・
   分級装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７の何れか一つに記載の粉体帯
   電・分級装置を用いて帯電・分級される静電荷像現像用
   粉体であって、 前記帯電・分級装置を用いて帯電・分級される粉体は、
   静電荷像を現像可視化する平均粒径が３．０〜１２．０
   μｍの非磁性粉体であり、粉体の表面電荷密度をσとし
   た時に、 σ＝１．１×１０^−３μＣ／cm^２〜２．９×１０^−２μ
   Ｃ／cm^２ に制御され、当該以外の粉体が少なくとも除去されてい
   ることを特徴とする静電荷像現像用粉体。
9. 【請求項９】請求項８記載の静電荷像現像用粉体におい
   て、 前記粉体は、樹脂、帯電制御剤、色材、必要に応じ離型
   剤を混錬粉砕し、さらに必要に応じ外部添加剤で表面処
   理した非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用トナ
   ーであることを特徴とする静電荷像現像用粉体。
10. 【請求項１０】請求項８記載の静電荷像現像用粉体にお
    いて、 前記粉体は、樹脂モノマーまたはオリゴマーを重合反応
    により作製した粒子、あるいは溶液からの相分離法、溶
    液からの固形化法等により混錬粉砕法以外の方法で作ら
    れた平均粒径３．０〜１２．０μｍ、円形度０．８（ま
    たは０．９３）以上の非磁性一成分現像剤あるいは２成
    分現像剤用トナーであることを特徴とする静電荷像現像
    用粉体。
11. 【請求項１１】絶縁性基板と該基板上に形成されたパタ
    ーン状電極と該パターン状電極を覆う絶縁性薄膜とで構
    成された粉体静電搬送手段用基体と、前記粉体静電搬送
    手段用基体上に粉体の流路を形成する流路形成手段と、
    前記粉体静電搬送手段用基体に形成されたパターン状電
    極に外部から電位を印加する手段と、印加電位により分
    離された粉体を回収する部材および手段を備えてなり、
    帯電された粉体の比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて、当該粉体
    を静電的に分取することを特徴とする粉体帯電・分級装
    置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の粉体帯電・分級装置を
    用いて分級される静電荷像現像用粉体であって、 前記粉体帯電・分級装置を用いて比電荷（Ｑ／Ｍ）に応
    じて分取された粉体は、樹脂、帯電制御剤、色材、必要
    に応じ磁性体あるいは離型剤を混錬粉砕した磁性・非磁
    性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用トナー、また
    は、樹脂モノマーまたはオリゴマーを重合反応により作
    製した粒子、あるいは溶液からの相分離法、溶液からの
    固形化法等により混錬粉砕法以外の方法で作られた平均
    粒径３．０〜１２．０μｍ、円形度０．８５以上の磁性
    または非磁性一成分現像剤あるいは２成分現像剤用トナ
    ーであることを特徴とする静電荷像現像用粉体。
13. 【請求項１３】像担持体上に静電荷像を形成した後、該
    静電荷像を静電荷像現像用粉体により現像して顕像化
    し、画像形成する画像形成装置において、 前記静電荷像現像用粉体として、請求項８〜１０の何れ
    か一つに記載の静電荷像現像用粉体、あるいは請求項１
    ２記載の静電荷像現像用粉体を用いたことを特徴とする
    画像形成装置。