JPH10319699A

JPH10319699A - 現像装置ならびに画像形成装置

Info

Publication number: JPH10319699A
Application number: JP13940797A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Ogawa; 研也小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】現像装置の小型化、ギア設計及びトナー漏れ
防止設計の煩雑化の改善、更に小粒径のトナーを用いて
もトナーの凝集がなく現像スリーブへの均一なトナーコ
ートを達成する。【解決手段】シリコーンゴム製の現像スリーブ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
段である現像剤担持体１を設け、圧電素子１Ｂに周波数
２．４ＭＨｚ、１５Ｖｐｐ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。この振動によって体積平
均粒径５μの非磁性一成分現像剤を高周波振動させ、ト
ナー凝集を解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、及び電子写真感光体あるいは静
電記録誘電体等の像担持体に形成された潜像を顕像化す
るための現像装置に関する。

【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５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により除去され、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６
により詳しく説明する。図６は代表的な磁性一成分現像
装置の構成例であり、本例のトナーＴは負帯電性かつ磁
性体を含有した負帯電磁性トナーである。

【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可能に設け
られており、現像容器１４０ａ中のトナーＴを現像剤担
持体である現像スリーブ１０２に向けて搬送する。

【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】磁界発生手段であるマグネットローラ１１
０は現像スリーブ１０２と間隙を保って同心的に配設さ
れている。またマグネットローラ１１０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Ｔを搬送する。

【０００９】マグネットローラ１１０には図示のごとく
４個の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２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Ｓ
２はトナーの取り込み及び搬送極、磁極Ｎ２はトナー吹
出し防止極である。

【００１０】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トナー薄層１０７
を形成し、現像領域に搬送されるトナー量を規定してい
る。

【００１１】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の間に印加した
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１００上の潜像に付
着し、潜像をトナー像として可視化する。

【００１２】ところで最近は、有色の磁性体を含有しな
い非磁性トナーを用いた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。以下、非磁性一成分
現像装置の一例について図７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。

【００１３】図７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。

【００１４】また現像スリーブ１０２はアルミニウム、
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。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１０２と逆方向に回転する
ことでトナーＴを現像スリーブ１０２上に供給する。

【００１５】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。

【００１６】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、また金属薄板１０４の弾性によって
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。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１０３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／ｃｍ² 程度に規定され
る。

【００１７】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。

【００１８】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、あるいは特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５
９−５３８５６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、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
製造する方法などがある。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このように上述の一成
分現像装置によれば、磁性一成分現像装置では回転する
現像スリーブ上に磁力によりトナーを供給し、磁性ブレ
ードによりトナー量を規制して、現像領域（ドラム対向
位置）に適正なトナー量を搬送している。しかしながら
磁性一成分現像装置ではトナー中に有色（黒色系）の磁
性体を含有させる必要があるため、カラー画像を形成す
るのに不適切だった。

【００２２】一方、トナー中に磁性体を含有させない非
磁性一成分現像装置においては、各色カラー画像形成が
可能になるものの、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いた。従って非磁
性一成分現像装置においては、供給ローラ等を設置する
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ならびに供給ローラ駆動軸用トナー
容器穴からのトナーも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。

【００２３】また、トナーの小粒径化をさらに進めるこ
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。従って小粒径のトナーは現像スリーブ上に凝集
によるムラを生じ易く均一なトナーコートを難しくして
いた。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、現像ブレードと現像スリーブのニップ
内で十分に接触、摩擦できず、均一な摩擦帯電も困難に
する。

【００２４】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。

【００２５】従って、本発明の主な目的は、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及び画像形成装置を提供することで
ある。

【００２６】本発明の他の目的は、小粒径のトナーを用
いてもトナーの凝集がなく現像剤担持体への均一なトナ
ーコートができる現像装置及び画像形成装置を提供する
ことである。

【００２７】

【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、
一成分現像剤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
を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００２８】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。前記圧電素子は、前記圧電素子を上下方向
から挟持する電極により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。

【００２９】前記一成分現像剤は、比重３．０ｇ／ｃｍ
³ 以下、かつ体積平均粒径１０μｍ以下であることが好
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。

【００３０】前記現像装置は画像形成装置本体に対して
着脱自在である現像カートリッジであり、かつ前記現像
剤供給手段は画像形成装置本体に具備された振動付与手
段により振動を付与されて前記現像剤担持体に一成分現
像剤を供給することが好ましい。

【００３１】本発明による他の態様によれば、一成分現
像剤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有する現像装置にお
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することを特徴とする現像
装置が提供される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置なら
びに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５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。

【００３３】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器に
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。

【００３４】現像装置１４０のトナー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５μｍ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１４０において図中矢印方向に回転する撹拌部材１
０６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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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近傍に均一に供給する。

【００３９】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２．４ＭＨｚ、１５Ｖｐｐ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現像容器１４０ａ内のトナ
ーＴを高周波数で微小振動せしめトナー凝集を解すと共
にトナークラウド２を形成する。

【００４０】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。

【００４１】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２は高周波振
動によるトナー同士の摩擦帯電により帯電量０を中心と
した帯電量分布を呈している（図２（ａ））。一方、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、負帯電のトナーのみ
が現像スリーブ６に供給される（図２（ｂ））。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−Ｓ
ｐａｒｔＡｎａｌｙｚｅｒにより測定した。

【００４２】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
て強力に摩擦帯電する必要がなくなった。さらに本実施
例においては現像ブレードは現像スリーブ上のトナーを
強いて摩擦帯電せずに、トナーコート厚規制時に未帯電
のトナーを掻き落とすだけで現像に寄与するトナーのト
リボ分布をシャープ化している（図２（ｃ））。

【００４３】したがって本実施例では現像ブレードニッ
プよりもトータルで広い表面積を有するトナー同士の摩
擦帯電により、トナーに電荷を付与するため、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。

【００４４】本実施例では懸濁重合法で生成された体積
平均粒径５μｍという小粒径の球形トナーを用いている
が、２．４ＭＨｚという高周波数でトナーを振動し、ク
ラウド化しているため、トナー粒子を一次粒子まで解き
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、圧電素子は駆動周波数を上昇させるこ
とでトナーにより高周波の振動を与えることができ、超
音波霧化同様の原理でトナー粒子をより細かく解きほぐ
すことが可能になる。

【００４５】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、ＩＳＯＴＯＮＲ−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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】しかしながら、本実施例によればトナーを
現像スリーブに強いて擦ることなく帯電し、更に凝集し
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、５μｍ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。

【００５０】なお本実施例におけるトナーについては、
重力の影響下で良好なトナークラウドを形成するために
比重ρ＝３．０ｇ／ｃｍ³ 以下で且つ体積平均径Ｄ＝１
０μｍ以下のトナーであることが望ましい。上記範囲外
のトナーでは重力の影響で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。またトナー体積平均粒径１０μｍ以下
とすることで４００ｄｐｉ以上の静電潜像に対して出力
画像の解像度再現性が改善された。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。

【００５１】上記比重ρ及び体積平均径Ｄに、理論的下
限値は存在しないが、実用上、好ましくは、０．８≦ρ
≦２．０ｇ／ｃｍ³ 、２≦Ｄ≦８μｍの範囲で、安定
したクラウド形成ができる。

【００５２】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、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。

【００５３】さらに振動付与手段により発生したトナー
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なくなり、現像ブレー
ドの現像スリーブ当接厚が低減でき、一層の現像スリー
ブ駆動の低トルク化が図られた。

【００５４】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、部材の振動による振動もなく、且つ
超音波霧化同様の原理により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。

【００５５】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
実施例は本発明を非接触現像法に応用し、さらに金属の
剛体よりなる現像剤担持体上にスクレーパを当接し、現
像剤担持体上の現像履歴を完全に除去する構成を特徴と
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。

【００５６】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７μｍ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。

【００５７】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１２．５ｋＶｐｐ、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。

【００５８】現像スリーブ１０２の下方には１ｍｍ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、実施例１と同様に、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１
Ａと外部電極１Ｃ間に１．８ＭＨｚ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。トナー
供給部材１上のトナーは高周波振動により一次粒径まで
解されてトナークラウド化され、電界によって現像スリ
ーブ１０２上に供給される。ここでトナー供給部材１の
外部電極１Ａは直流電圧で現像スリーブよりも−３００
Ｖ高く設定されており、実施例１と同様トナークラウド
中のネガ帯電トナーのみが現像スリーブ１０２に付着す
る。

【００５９】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のウレタ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。

【００６０】またウレタンゴムは摩擦帯電序列でトナー
材料よりも上位であるため、本実施例における現像ブレ
ード１０３はトナー量を規制するだけでなく、摩擦帯電
によりトナーの帯電量を増加し、出力画像におけるドッ
ト飛び散りを低減し、転写効率を向上する効果がある。
しかしながら、現像ブレード１０３においてトナーの電
荷量に差が出るため、現像履歴が出力画像に表れて出力
画像の品位を落としてしまうことがある。

【００６１】そこで本実施例においては現像領域通過後
に現像スリーブ１０２上に残留したトナーを残現像剤除
去手段であるスクレーパ３により完全に除去する構成と
した。本実施例ではスクレーパ３は厚さ５ｍｍのウレタ
ンゴムより形成され、現像スリーブ１０２にエッジ当接
されている。現像スリーブ１０２上の残留トナーをスク
レーパ３により完全に除去することで常に同一塗布条件
のトナーを現像領域に供給できるため、画像ゴーストの
無い良好な画像形成が可能になった。

【００６２】なお、スクレーパ３によって除去された残
留トナーは、一時適宜手段にストックされて、長手方向
に均一化された後に、再度、超音波振動によりトナーク
ラウド化される。

【００６３】上述のように、本実施例ではトナー供給部
材として回転部材ではなく、振動付与手段としての圧電
素子を用いたことにより、装置の小型化、現像装置設計
の簡略化が図られるとともに、さらに現像スリーブにス
クレーパを当接することで現像領域通過後の残留トナー
を除去して、画像パターンによらず現像履歴の無い良好
な画像出力が得られるようになった。

【００６４】また振動付与手段の周波数２５ｋＨｚ以上
の超音波領域における高周波数振動は、人間にとって不
可聴周波数である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無い、均一な出
力画像が得られるようになった。

【００６５】実施例３次に、本発明の実施例３について図４により説明する。
本実施例は、本発明を現像カートリッジ４０に実施し、
更に現像剤供給手段であるトナー供給部材１Ｄの振動発
生手段４を画像形成装置本体に配置し、メンテナンス性
を向上させたものである。

【００６６】本実施例における現像装置は実施例２と同
様の現像スリーブ１０２、現像ブレード１０３、トナー
Ｔ等を全て包含した非磁性一成分現像装置であり、且つ
画像形成装置本体に対して着脱自在な現像カートリッジ
としてユニット化されている。

【００６７】現像剤供給手段であるトナー供給部材１Ｄ
は、微小振動可能な金属板からなり、現像スリーブ１０
２の下方の、現像カートリッジ４０の底面に設置されて
いる。なお、トナー供給部材１Ｄは可動性であるが、適
度な弾性を有して現像容器４０ａに接着することで、下
方からのトナー漏れを防止している。

【００６８】現像カートリッジ４０は画像形成装置本体
に組込まれた際に、現像カートリッジ４０中のトナー供
給部材１Ｄが振動付与手段４と圧接された状態に固定さ
れる。振動付与手段４は画像形成装置本体に固定されて
おり、前述の圧電素子によって１．８ＭＨｚの超音波振
動をトナー供給部材１Ｄに与えている。

【００６９】実施例２と同様に現像剤供給部材１Ｄには
現像スリーブ１０２に対してＤＣ−３００Ｖの電位差が
印加されているため、現像スリーブ１０２上には殆ど負
極性に帯電したトナーしか供給されない。

【００７０】本実施例では現像スリーブ１０２上に供給
されたトナーは厚さ１ｍｍのシリコンゴム性の現像ブレ
ード１０３において現像に最適なトナー層厚（２０μｍ
程度）に規制され、感光ドラムと対向する現像領域に供
される。実施例１同様に現像ブレード１０３もトナー層
厚規制時に未帯電のトナーを掻き落とし、トナーの帯電
量分布はシャープにするものの、現像ブレードの材料と
してシリコンゴムという実施例２のウレタンゴムと比較
して摩擦帯電序列で下位な材料を用いているため、個々
のトナー粒子については強く摩擦帯電することなく、現
像ブレード１０３を通過することによる個々のトナー帯
電量の変化は微小であるため、スクレーパを設けなくて
も画像ゴーストは発生しなかった。

【００７１】現像カートリッジ４０は画像形成装置本体
に組込まれた際に、現像カートリッジ４０中の現像スリ
ーブ１０２が図示されていない感光ドラムと３００μｍ
の間隙をもった位置に固定され、現像間隙に印加された
交流バイアスにより、感光ドラム上の静電潜像を可視化
する。

【００７２】上述のように、本実施例によれば、本発明
におけるトナー供給部材を有する現像装置を画像形成装
置本体に対して着脱自在な現像カートリッジとしたた
め、トナー交換や現像スリーブの交換作業の煩雑さを解
消することができ、且つ比較的高価な圧電素子を有する
振動付与手段については画像形成装置本体に保持させた
ため、現像カートリッジを安価に供給することが可能に
なった。

【００７３】したがって本実施例における現像カートリ
ッジ並びに画像形成装置によれば、体積平均粒径１０μ
ｍ以下の小粒径なトナーにおいても現像剤担持体上に均
一なトナー層厚と、シャープなトナー帯電量分布を得る
ことができ、カブリ、トナー飛び散りの無い鮮明な画像
出力が可能となった。

【００７４】

【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、現像剤供給手段が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することにより、磁力を用
いることなく非接触で現像剤担持体上に現像剤を供給す
ることが可能となり、非磁性一成分現像装置において、
回転部材をトナー供給手段として用いないため、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、また、小粒径の
トナーを用いてもトナーの凝集がなく現像剤担持体への
均一なトナーコートができ、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。

【００７５】さらに、高周波振動によりトナー間の摩擦
帯電を行なうため、ここのトナーという広い接触面積に
よる安定したトナー帯電が可能となった。また、現像剤
担持体への負荷も低減するため長期間にわたり現像剤担
持体に与える傷、汚染を予防し、安定したトナー帯電が
得られた。さらにトナーはクラウド化して現像剤担持体
に供給することで小粒径トナーにおいても一次粒径まで
解きほぐし、凝集を生じることなく、良好なトナーコー
トが得られた。

【００７６】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、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
にトナー供給することができた。

【００７７】さらに、前記現像剤供給手段が、前記現像
剤担持体に対して現像剤の帯電極性と同極性の電位に設
定されることにより、駆動によって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。

【００７８】また、一成分現像剤として比重３．０ｇ／
ｃｍ³ 以下、体積平均粒径１０μｍ以下の一成分現像剤
を用いたことにより、前記現像剤供給手段の振幅によら
ず安定したトナー供給が可能となった。

【００７９】さらに、前記一成分現像剤の一部または全
体が重合法により形成されたことにより、さらに均一、
且つ低コストのトナー供給が可能となった。

【００８０】また、前記現像装置を画像形成装置本体に
対して着脱自在な現像カートリッジ化し、且つ前記現像
剤供給手段は、前記画像形成装置本体に具備された振動
付与手段により振動を付与されて前記現像剤担持体に一
成分現像剤を供給することにより、メンテナンスを容易
とすると共に、前記振動付与手段を前記画像形成装置本
体に具備することにより、前記現像カートリッジのコス
トダウンを可能とした。

【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】実施例３の現像カートリッジを示す概略構成図
である。

【図５】従来の電子写真装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図６】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７】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、１Ｄトナー供給部材（現像剤供給手段）１Ａ内部電極１Ｂ圧電素子１Ｃ外部電極２トナークラウド３スクレーパ（残現像剤除去手段）４振動付与手段６現像スリーブ（現像剤担持体）４０現像カートリッジ４０ａ現像カートリッジ容器１０３現像ブレード１０４ブレード支持板金１０６トナー撹拌部材１０９磁性ブレード１４０現像装置１４０ａ現像容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一成分現像剤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することを特徴とする画像形成装
置。
【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。
【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。
【請求項４】前記一成分現像剤は、比重３．０ｇ／ｃ
ｍ³ 以下、かつ体積平均粒径１０μｍ以下であることを
特徴とする請求項１、２、又は３の画像形成装置。
【請求項５】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４の
画像形成装置。
【請求項６】前記現像装置は画像形成装置本体に対し
て着脱自在である現像カートリッジであり、かつ前記現
像剤供給手段は画像形成装置本体に具備された振動付与
手段により振動を付与されて前記現像剤担持体に一成分
現像剤を供給する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。
【請求項７】前記圧電素子は、前記圧電素子を上下方
向から挟持する電極により励振されることを特徴とする
請求項２の画像形成装置。
【請求項８】前記現像剤担持体上の残現像剤を除去す
るための除去手段を有することを特徴とする請求項１の
画像形成装置。
【請求項９】一成分現像剤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
とを有する現像装置において、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することを特徴とする現像装置。