(57)【要約】【課題】  少なくとも、良好に帯電したトナーを得ることができるトナー分離装置を提供する。【解決手段】  帯電したトナーが導入されるトナー導入口５と、静電潜像保持体２００に向けて設置され該静電潜像保持体２００に帯電トナーを放出するトナー放出口６とを有したトナー分離装置１であって、トナー導入口からトナー放出口までの経路に、互いに空間を隔てて平行に対向配置した第１の電極８および第２の電極９を設け、第２の電極９に、非対称電圧波形および直流電圧波形を印加して、第１の電極８および第２の電極９間に、所定帯電量のトナー以外の帯電トナーを、少なくとも、トナー放出口６に到達させないように、電極間から排除する電界を生成するとともに、この電極間の外には、排除される帯電トナーを装置外に排出する空気流を形成した。【選択図】      図１
2006251618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電したトナーが導入されるトナー導入口と、静電潜像保持体に向けて設置され該静電潜像保持体に前記帯電トナーを放出するトナー放出口とを有したトナー分離装置であって、
前記トナー導入口からトナー放出口までの経路に、互いに空間を隔てて平行に対向配置した第１の電極および第２の電極を設け、
前記第２の電極に、非対称電圧波形および直流電圧波形を印加して、第１の電極および第２の電極間に、所定帯電量のトナー以外の帯電トナーを、少なくとも、前記トナー放出口に到達させないように、前記電極間から排除する電界を生成するとともに、
この電極間の外には、前記排除される帯電トナーを装置外に排出する空気流を形成したことを特徴とするトナー分離装置。
【請求項２】
第１の電極を共通電極とし、この第１の電極の両面に、それぞれ対向配置した第２の電極を設けたことを特徴とする請求項１記載のトナー分離装置。
【請求項３】
第１の電極および第２の電極は、直径の異なる円筒状に形成され、同心状に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のトナー分離装置。
【請求項４】
第２の電極を複数設け、これらの第２の電極に、それぞれ独立した直流電圧発生用電源を設け、
前記各第２の電極には、該第２の電極に対した直流電圧発生用電源から供給された直流電圧波形と非対称電圧波形とを重畳した電圧が、印加されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトナー分離装置。
【請求項５】
前記第１の電極と第２の電極とのいずれか一方、または両方には、トナーの粒子径よりも大きな開口部、あるいは、溝部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかにトナー分離装置。
【請求項６】
前記空気流を形成するための、空気が導入される空気導入口と、この導入した空気を排出する空気排出口とを設け、
前記第１の電極および第２の電極間に生成した電界の作用で、該電極間領域から外に除かれたトナーは、空気排出口から空気と共に排出されることを特徴とする請求項５に記載のトナー分離装置。
【請求項７】
空気導入口および空気排出口は、複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のトナー分離装置。
【請求項８】
装置内部の表面は、電極部分を除いて、エレクトレットで覆われていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のトナー分離装置。
【請求項９】
空気排出口から空気と共に排出されたトナー粒子は、トナー帯電装置に戻され、再び利用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のトナー分離装置。
【請求項１０】
再利用されるトナー粒子は、トナー帯電装置に入る前に、除電装置により除電されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のトナー分離装置。
【請求項１１】
請求項１記載の構成を１つの基本単位とし、複数の基本単位を設けた構成とされていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のトナー分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置に関わり、より詳しくは、現像装置が静電潜像画像を可視化する現像位置に、所望の帯電量を有したトナー粒子だけを供給できるトナー分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式で高品質な画像を得る上で、トナーに一定の帯電特性を常に持たせることが、極めて重要である。しかし、トナーに一定の帯電特性を常に持たせることは、大変に難しい。すなわち、現在、トナーは、「二成分トナー」と「一成分トナー」の二種類に大別され、それぞれ別々の理由から帯電特性上の問題が生じている。
【０００３】
前者の「二成分トナー」は、熱可塑性樹脂に着色剤を混合分散して微粉化したものなどでできたトナーと、微粉末状のガラスビーズや鉄粉などでできたキャリアとからなる、混合物である。そして、この混合粉体を、攪拌してトナーとキャリアとの相互を摩擦することにより、トナー粒子が、静電像電荷と逆極性の電荷を受け取るようにしている。
このため、前者では、トナーとキャリアと間の相互摩擦が長期に渡ると、キャリア表面がトナーの組成物により汚染され、充分な電荷を獲得できなくなる、あるいは、長期間の使用中に、トナーとキャリアの混合比が変動し、トナーの帯電特性も変化する、という問題が生じていた。
【０００４】
また、後者の「一成分トナー」は、前者のようにキャリアを含まず、トナーのみからなる粉体である。そして、たとえば図１１に示すように、このトナーＴを、回転体として回転駆動されるトナー担体９１の外周表面に均一に薄く塗布し、固定設置された弾性ブレード９２でトナー担体９１表面を摩擦することにより、トナー粒子Ｔが、静電像電荷と逆極性の電荷を受け取るようにしている。そして、このようにして摩擦帯電されたトナー粒子Ｔは、静電気的な作用によって、静電潜像保持体２００上の静電潜像に付着する。
このため、後者では、空気湿度に依存して、トナー粒子の帯電量が変動するという、前者とは別の課題が生じていた。すなわち、空気が乾燥していると帯電量が過剰に、また、逆に湿っていると帯電量が不充分となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、トナー自身の帯電特性が劣化する、あるいは、帯電作用が湿度の変動による影響を受けるので、静電潜像の現像用として、最適に帯電したトナーを、常に安定して得ることは、難しかった。このため、最終的に画像形成装置から出力される画像の画質が低下するという問題があった。
【０００６】
そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、少なくとも、良好に帯電したトナーを得ることができるトナー分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、帯電したトナーが導入されるトナー導入口と、静電潜像保持体に向けて設置され該静電潜像保持体に前記帯電トナーを放出するトナー放出口とを有したトナー分離装置であって、前記トナー導入口からトナー放出口までの経路に、互いに空間を隔てて平行に対向配置した第１の電極および第２の電極を設け、前記第２の電極に、非対称電圧波形および直流電圧波形を印加して、第１の電極および第２の電極間に、所定帯電量のトナー以外の帯電トナーを、少なくとも、前記トナー放出口に到達させないように、前記電極間から排除する電界を生成するとともに、この電極間の外には、前記排除される帯電トナーを装置外に排出する空気流を形成した。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、第１の電極を共通電極とし、この第１の電極の両面に、それぞれ対向配置した第２の電極を設けた。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、第１の電極および第２の電極は、直径の異なる円筒状に形成され、同心状に配置した。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、第２の電極を複数設け、これらの第２の電極に、それぞれ独立した直流電圧発生用電源を設け、前記各第２の電極には、該第２の電極に対した直流電圧発生用電源から供給された直流電圧波形と非対称電圧波形とを重畳した電圧が、印加される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記第１の電極と第２の電極とのいずれか一方、または両方には、トナーの粒子径よりも大きな開口部、あるいは、溝部を設けた。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記空気流を形成するための、空気が導入される空気導入口と、この導入した空気を排出する空気排出口とを設け、前記第１の電極および第２の電極間に生成した電界の作用で、該電極間領域から外に除かれたトナーは、空気排出口から空気と共に排出される。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかにおいて、空気導入口および空気排出口は、複数個設けられている。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、装置内部の表面は、電極部分を除いて、エレクトレットで覆われている。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかにおいて、空気排出口から空気と共に排出されたトナー粒子は、トナー帯電装置に戻され、再び利用される。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかにおいて、再利用されるトナー粒子は、トナー帯電装置に入る前に、除電装置により除電される。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかにおいて、請求項１記載の構成を１つの基本単位とし、複数の基本単位を設けた構成とされている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、前記のような構成であるから、少なくとも、良好に帯電したトナーを得ることができ、しかも現像装置に内蔵できる、小型のトナー分離装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、この発明構成が解決する課題は、上述したとおりであるが、さらに補足すると以下のとおりである。
【００２０】
すなわち、上述したように、「二成分トナー」と「一成分トナー」とにおいて、それぞれの個別的な理由から、静電潜像の現像用として、常に安定して最適に帯電したトナーを得られないという課題に加えて、一成分および二成分、両種のトナーには、所定種類の添加剤が添加され、この添加剤がトナー粒子表面に付着させられており、この添加剤としては、帯電極性や帯電量を決める電荷制御剤や、トナー同士が固着し凝集するのを防ぐ流動性付与剤などがある。これらのうち、トナー粒子に未付着な添加剤が凝固して、トナー粒子の帯電を不安定化させる不具合も生じていた。
【００２１】
これらに対処して、トナー粒子の帯電量を安定化させるために、トナー粒子や添加剤の改良が続けられている。また、静電潜像を現像後、画像濃度をセンサで確認し、トナーの帯電条件を制御して、トナーの帯電量を一定にする方法も提案されている。
【００２２】
他方、トナーを帯電させる条件を、リアルタイムで適正に制御するためには、まず現状のトナーの帯電量を正確に知ることが必要である。このトナー帯電量を測定する主な測定方法としては、以下の３つの方法が知られている。
・ブローオフ法
・Ｅ−ＳＰＡＲＴ法
・微分型静電分級法
【００２３】
ブローオフ法は、二成分トナーを測定対象とし、この二成分トナーの帯電量を測定するもので、トナーをキャリアから吹き飛ばし分離すことにより、分離前のトナーとキャリアの電気的中性条件からズレた電荷を検出する。
また、Ｅ−ＳＰＡＲＴ法は、Electrical Single Particle Aerodynamic Relaxation Timeの略称であり、電界中で音波により振動する帯電粒子をレーザドップラ振動計で観測し、電極への水平方向速度から粒子帯電量を、空気振動による粒子の水平方向速度の遅れから粒径を、それぞれ求めている。すなわち、図８に示すように、このＥ−ＳＰＡＲＴ法を用いた構成の測定器８０は、その上下面に粒子投入口８１と粒子排出口８２となる互いに対向した開口を形成した観測箱８３に、該観測箱８３の左右に配置した電極８４，８４と、音響振動板８５からなるスピーカとを設置し、該電極８４，８４間を通過した測定用レーザ光Ｌがレーザドップラ振動計８６のセンサ面に入力される構成とされ、粒子投入口８１から投入されるトナー粒子Ｔが、前記の電界および音波条件下で、粒子排出口８２から排出されるまでの挙動を、レーザ光Ｌで観測するようにしている。
微分型電気移動度測定器としては、理化学研究所から、４つの提案が行われていた（例えば、特開平１０−２８８６００号、特開平１０−２８８６０１号、特開平１１−２６４７９０号、特開２０００−４６７２０号。）。
ＤＭＡ（Differential mobility analyzer：微分型電気移動度分級器）は、ステンレス製の二重円筒電極と、ファラデーカップエレクトロメータとを主体に構成されている。直流の高電界を印加された二重円筒の隙間に、外筒に設けられたスリットから、シースガスと共に帯電した微粒子を流すことにより、粒子の持つ電気移動度を測定する。間隙で、帯電粒子とシースガスとの間の相互作用により、外筒電極に到達するまでの距離が決まる。
【００２４】
しかしながら、これらの３つの方法では、複写機やプリンタ等のトナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、その画像形成動作中に、該画像形成に用いるトナー粒子の帯電状態を、その内蔵した装置で、リアルタイムかつ正確に知ることは、非常に困難であり、実質的に不可能であった。
【００２５】
まず、ブローオフ法は、元々、現場での測定のために開発された方式ではない。すなわち、資料を採取した測定現場で即時的に測定値を決定できず、また測定対象は、二成分トナーに限定されてしまう。
Ｅ−ＳＰＡＲＴ法は、レーザ光／スピーカ／レーザドップラ振動計が必要なので、測定装置として複雑で大型である。すなわち、普通の大きさの画像形成装置内に、該装置の大きさを変えずに収納することは困難であり、またコスト面からも実用的ではない。
また、微分型静電分級法も、剛性を要する機構部分が多く、小型化には適していない。
上記の従来の測定手法では、トナー粒子を現像装置内から採取し、この採取したトナー粒子を資料として測定装置に運んで、帯電状態の測定が行われていた。結局、実際に現像装置内に存在するトナーの帯電状態を、リアルタイムに測定して、この測定結果を、トナーを帯電させる装置動作に反映させて制御することはできなかった。
【００２６】
また、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」のイオン集束原理に基づいて、大気圧で規定された３次元空間内でイオンを選択的に伝搬し、イオンを捕捉するための装置が知られている（例えば、特開２００２−５２２８７３号。）。しかし、この装置は、イオンを含んだガスフローの流れをガイドし、かつ非一定の電界を生成するための電極が湾曲した形状とされ、測定対象の特定のイオンを選択的に集束させて、特定イオンの密度を高め、これにより測定感度の範囲内における特定イオンの量的な大きさを相対的に大きくして、測定をしやすくしたものであり、電子写真方式の画像形成装置、つまり現像装置の現像工程に用いられるトナー粒子を選別する構成ではない。
【００２７】
そこでこの発明は、帯電したトナーを選別し、静電潜像の可視像化に最適な帯電トナーを、該静電潜像を保持した静電潜像保持体つまり所定の現像位置に供給して、画質の向上が図れるトナー分離装置を提供するようにしている。
【００２８】
まず、この発明の実施の形態の前提となる、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」について説明する。
【００２９】
この測定方法としての方式の基となる現象は、1960年代にE. A. MasonとE. W. McDanielとにより見出され、理論的な裏付を与えられた。要約すると、常圧下、高電界中(数十kV/cm)に置かれたイオンは、低電界中とは異なった物理的挙動を示すということである。すなわち、これは、イオン種と中性ガス分子、両者の共有する性質を表す「イオンの移動度」や「イオンの拡散係数」が、電界方向に対して異方性を示し始めることに拠っている（詳細は、E. A. Mason and E. w. McDaniel, "Transport Properties of Ions in Gases", Wiley, New York 〔1988〕、を参照。）。
【００３０】
その後、ロシアのI. A. Buryakovらにより、イオン・センサに応用する道が開かれた（詳細は、I. A. Buryakov, E. V. Krylov, E. G. Nazarov, U. Kh. Rasulev, "A new method of separation of multi-atomic ions by mobility at atmospheric pressure using a high-frequency amplitude-asymmetric strong electric field", International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, Volume 128, Issue 3, 9 October 1993, Pages 143-148、を参照。）。
【００３１】
その原理を、簡単に説明すると、図９（ａ）に示すように、非対称かつ平均強度がゼロのＲＦ電界を、イオンの移動方向と直角に印加する。このときに、イオン種の電界方向のドリフト速度Ｖｙは、イオン移動度Ｋと電界Ｅの積で与えられる。すなわち、強い電界中でのイオン移動度は、弱い電界中とは異なり、電界の関数となるので、電界が強いときと弱いときとでは、イオンの動く速さが異なる。
なお、この非対称かつ平均強度がゼロとなるＲＦ電界の波形は、同図９（ａ）に示されるように、該波形の１つの周期で、該ＲＦ電界を形成するために電極に印加される電圧と該電圧の印加時間との積を合計した総和が、ゼロとなる波形とされている。すなわち、符号βを附し斜線で示したグラフ中の２つの矩形領域は、同一の面積となる。
【００３２】
このため、ドリフト速度Ｖｙは、下記式で与えられる。
【数１】
2006251618.tif 000003
ただし、Ｖｙ：イオン種の進行方向と直交した電界方向へ向うイオン種のドリフト速度
Ｋ(Ｅ)：イオン種に固有な高電界（ＲＦ電界）中におけるイオン移動度Ｋ
ＥＲＦ：非対称かつ平均強度がゼロのＲＦ電界
Ｅｍａｘ：ＲＦ電界が採る最大電界強度（マイナス値を含む）
Ｅｍｉｎ：ＲＦ電界が採る最小電界強度（マイナス値を含む）
Ｋ１：Ｅｍａｘ時の係数
Ｋ２：Ｅｍｉｎ時の係数
【００３３】
上記式中のＫ(Ｅ)は、下記式で示される。
【数２】
2006251618.tif 000004
ただし、α：係数
【００３４】
一周期の間に、イオンが電界方向に動く距離（変位）ΔｙＲＦは、下記式で表される。
すなわち、Ｅｍａｘの開始時点からＥｍｉｎの終了時点までを一周期とすれば、
【数３】
2006251618.tif 000005
ただし、β：係数
【００３５】
したがって、この変位を打ち消すような直流電界ＥＣ(Compensation field)を印加すれば、特定のイオンは、あたかも電界の作用を全く受けないかの如く振舞う。すなわち、このイオン種は、選択手段として電界を用いたイオン・フィルタを無事に通過することができる。他方、これ以外の他のイオン種は、電極に吸着され、フィルタで除去される。
【００３６】
図９（ｂ）および図９（ｃ）には、イオンが除去される場合（ｂ）と、イオンが通過する場合（ｃ）との、イオンの変位量を、簡単に示した。そして、図９（ｄ）には、イオン・フィルタの動作概念を示した。すなわち、図９（ｂ）に示すように、特定のイオン種以外の他のイオン種は、直流電界ＥＣから作用による片寄った変位が打ち消されずに、単調増加するように変位量が累積して、作用を受けた開始時点から、ｔ１＋ｔ２時点に到達すると、β（Ｋ１−Ｋ２）の変位量となるのに対して、図９（ｃ）に示すように、特定のイオン種は、作用を受ける経過時間の長短に拘わらず、変位量としてはゼロに留まる。このため、図９（ｄ）に示すように、特定のイオン種は、電界を横切って、電極間を通過できる進路を保持するのに対して、この特定のイオン種以外の他のイオン種は、前記の進路から外れて、電界を生成したいずれかの電極の接し、該電極に捕捉されることになる。
【００３７】
携帯型ガス分析器や、質量分析装置のフロントエンド・フィルタとして、実用化されているものもある。前者は、フィルタ（分離部）に真空排気系を必要としない特長を活用し、有害化学物質の検出や、宇宙船内の空気モニタとしての利用を狙っている（Sionex Corporation／米国）。また、後者は、蛋白質の質量分析を、より高感度・高分解能化することを目的として、既に実用化されている（Ionalytics  Corporation／カナダ）。
【００３８】
上記が、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」で使用される「イオン・フィルタ」についての、簡単な概念説明である。
【００３９】
次に、この発明の実施の形態を説明する。
すなわち、この実施の形態では、電子写真方式の画像形成装置において、上記のイオン種として、トナー粒子を用い、このトナー粒子に対して、上記した「高電界非対称波形イオン移動度分光法」の原理を適用し、画像形成の静電潜像画像を可視像化する現像工程で、所定の帯電状態のトナー粒子を所定に選別して、この選別したトナー粒子を、現像に用いることにより、高画質化を図るようにしている。
【００４０】
まず、各実施形態の共通の前提として、あらかじめ、図１０に示すような、「直流電界ＥＣ (Compensation field)に対するトナー粒子の単位質量当たりの帯電量（Ｑ／ｍ）の関係」を求めておく。すなわち、あらかじめ、画像形成装置の現像装置が現像に用いるトナーの帯電特性を把握するため、該トナーにおける、直流電界ＥＣの電界強度と、トナー粒子の単位質量あたりの帯電量（Ｑ／ｍ）との比例関係を、求めておく。
なお、直流電界ＥＣの電界強度に応じて変化するトナー粒子の単位質量あたりの帯電量（以降、電荷質量比と称する）を測定するには、上述したブローオフ法、Ｅ−ＳＰＡＲＴ法、微分型静電分級法のいずれかの方法を用いればよく、また適宜、これ以外の方法を用いてもよい。
【００４１】
次に、この発明の第１の実施形態を説明する。この第１の実施形態として、図１には、現像装置に組み込まれた、トナー分離装置の一例が示されている。すなわち、図１に示すように、現像装置１００は、静電潜像保持体２００に向けてトナーを移動させる経路の最先端に、トナー分離装置１を設けた構成とされている。すなわち、現像装置１００は、この現像装置１００外の図示しないトナー補給装置から受領したトナーを、図示しないトナー供給装置が供給して、静電潜像保持体２００に向けて直進させる経路上に、順次、トナー帯電装置３と、トナー分離装置１とを、配置した構成とされている。
【００４２】
静電潜像保持体２００は、たとえば有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ：organic photo conductor；有機光導電体）に代表されるように、その表面に、静電潜像を形成して保持可能に構成され、この静電潜像に、現像装置１００が、微粉末状のインクとしてのトナーを静電作用によって付着させて、可視像化するようにしている。すなわち、たとえば感光体は、所定径の円筒状に形成された感光体ドラムとされ、少なくとも、該ドラム表面に有機光導電層が形成されて所定に回転駆動されるとともに、この回転方向における現像装置１００からのトナーによって可視像化される現像位置よりも上流側の所定位置で、該ドラム表面が、図示しない露光装置からのレーザ光によって所定に走査されて、形成する画像に対応した静電潜像を生成するように構成されている。
【００４３】
なお、トナーは、トナー帯電装置３によって帯電されて、トナー分離装置１に導入されている。すなわち、トナー帯電装置３は、少なくとも、帯電したトナーを、途切れることなく、トナー分離装置１に送給し続けることができるように構成されている。また、トナーの成分で区分した種類としては、「一成分トナー」、あるいは「二成分トナー」、のいずれでもよい。すなわち、「二成分トナー」の場合には、たとえばトナー粒子の平均粒径よりも大きく、かつ、キャリア粒子の平均粒径よりも小さな孔を多数形成したメッシュを、トナー帯電装置３からトナー分離装置１に至るまでの経路の適宜箇所に配設し、このメッシュによって、トナー粒子だけをトナー分離装置１に送給する一方、該メッシュに捕捉したキャリア粒子を、トナー補給装置から受領したトナーと同様にして、戻すように構成すればよい。また、トナー帯電装置３は、該トナー帯電装置３内を通過する前記の成分のトナーを所定に帯電させ、少なくとも、該トナーの通過速度を減少させずに、該トナーを途切れることなくトナー分離装置１に送給できる構成であれば、上記の図１１に示した従来の構成を含めて、適宜の構成を採用できる。
【００４４】
トナー分離装置１は、トナー帯電装置３に接続されたトナー導入口５と、静電潜像保持体２００の表面における前記現像位置の近接させて配置されたトナー放出口６と、これらの両口５，６の間に上記した所定の電界を形成する図示しない電界形成機構とを有し、さらにこの電界の周りに該電界の作用によって該電界から外に排除され除外されたトナー粒子をその流れに載せて装置外に運び出すトナーの進行方向と概略同じ方向に進む空気流、つまり電界の作用によってトナー導入口５からトナー放出口６に達する略直線状の進路を外れた静電潜像の高画質な可視像化に不適切な帯電量を有したトナー粒子を、少なくとも、該装置内から排出する空気流を、形成するようにしている。なお、図示しないエアーポンプなどの給気用または掃気用のエア発生源が、現像装置１００自体にまたは現像装置１００の近傍に設けられ、このエア発生源から所定圧のエアが分離装置に供給されて、またはエア発生源側に分離装置内の空気が引き込まれて、前記の空気流をトナー分離装置１内に形成するようにしている。
【００４５】
このトナー帯電装置３で所定の電荷を与えられたトナー粒子は、トナー分離装置１のトナー導入口５へと導かれる。トナー分離装置１は、該装置内を静電潜像保持体２００に向けて通過できるトナーを、電荷質量比（Ｑ／ｍ）によって、前もって設定しておく。具体的には、非対称電圧波形に重畳させる直流バイアス電圧値を、適当に調整する。より詳細には、あらかじめ求めたトナーの特性としての電荷質量比に応じて、静電潜像の高画質な可視像化に最適な帯電状態のトナーを、ほぼ通常の大気圧の状態下で、そのままの通過方向で進ませて、直進させる電界を形成できる直流バイアス電圧値が設定されている。
【００４６】
したがって、静電潜像を高画質で可視化するのに最適な帯電量を持ったトナー粒子が、静電潜像保持体２００に向けて、トナー放出口６から放出される。すなわち、トナー帯電装置３から帯電されて供給されたトナーのうちから、最適な帯電量を有したトナー粒子が、選別されて、この選別したトナー粒子が、静電潜像保持体２００の表面に正対するように射出される。このため、静電潜像保持体２００の回転に伴い、移動してくる該表面上の静電潜像に、異種電荷同士間に働く静電気的な吸引作用によって、トナー粒子が正確かつ確実に適切な状態で付着して、該静電潜像は、高品位な画質で可視像化される。
【００４７】
以上のように、この第１の実施形態のトナー分離装置によれば、高画質なトナー可視像が得られ、画像品質の向上を図ることができる。すなわち、現像装置において、トナー帯電装置と静電潜像保持体との間に設けたトナー分離装置によって、画質を低下させる不適切な帯電量のトナー粒子を、適切な帯電量のトナー粒子から分離して、静電潜像をトナーで可視像化する現像工程から除外できるので、適切な帯電量のトナー粒子だけを現像工程に用いることができ、少なくとも、このように選別したトナー粒子によって可視像化される静電潜像の画像品質を向上できる。この結果、最終的に出力される画像の品質向上が図れる。
【００４８】
また、このトナー分離装置は、電界の電気的な作用によって、所定にトナーを分離動作させ、しかも装置外部から供給される空気によって、その内部に所定に空気流を形成しているので、機械的に駆動される可動部材を不要にできる。したがって、これによっても、小型化を充分に追求できることになる。他方、トナー分離装置は、少なくとも、機械的な可動部材を要因にした振動発生源を、内蔵していないことになる。このため、トナー放出口自体を振動させずに済み、当然、分離装置側つまり現像装置側の要因で静電潜像保持体を新たに振動させずに済むことになる。この結果、これによっても、静電潜像を可視像化した高い品質の画像が得られることになる。
【００４９】
次に、この発明の第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態では、上記の第１の実施形態の電界形成機構の具体的な構成を規定している。なお、上記の第１実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第２の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態と同一とされている。
【００５０】
この第２の実施形態のトナー分離装置１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、トナー導入口５からトナー放出口６に至るまでの略直線状の経路をその内部に形成した装置本体７内に、該経路の長手方向に所定長さで連続した上記の電界を生成するために、所定の電極間距離を確保して、略上下方向に互いに空間を隔てて第１の電極８と第２の電極９とを平行に対向配置し、かつ該経路の長手方向に沿って連続的に所定長さを確保して設けた構成としている。
【００５１】
装置本体７は、その内部に、略直線状の経路として所定の矩形状の密閉空間を形成しており、第１の電極８および第２の電極９を収納するとともに、該装置本体７の内壁面の所定箇所には、トナー導入口５、トナー放出口６、空気導入口１０、空気排出口１１が所定に開口されて設けられている。すなわち、この装置本体７は、その長手方向の中心線を、少なくとも、トナー帯電装置３と静電潜像保持体２００とを直線状に結んだ線に一致させる向きで設置されている。
【００５２】
第１の電極８および第２の電極９は、所定の導電性材料を用いて略平板状に形成され、前記の経路の中心線を挟んで、上下方向に所定間隔離れてかつ互いに平行に、図示しない絶縁性性材料などの固定部材によって、装置本体７内の他の構成部材と絶縁された状態で固定されており、また第１の電極８および第２の電極９の外面と、前記の経路を形成した装置本体７の内壁面との間に、上記の除外されるトナー粒子をトナー分離装置１外に排出する空気流を通流させるための間隙が確保されている。また、前記の経路を形成した装置本体７の長手方向の長さ、つまり第１の電極８および第２の電極９の長さは、該電極８，９間に生成した電界の作用によって、所定のトナー粒子を、電極間から確実に除外できる長さが設定されている。すなわち、前記の電界へ進入するトナー粒子からみた、前記の長さによって規定される該電界の開始端から終了端までの長さとして、該トナー粒子が電界から充分な分離作用を受ける時間を確保した長さが設定されている。
【００５３】
トナー放出口６は、少なくとも、その縦断面形状において、その先端側に進むに伴って断面が連続的に減少する先細りのノズル形状に形成され、上述した第１の実施形態のトナー放出口６と同様に、該ノズル先端の開口は、静電潜像保持体２００の表面に近接しかつ正対しており、該ノズル先端から放出されたトナーが静電潜像保持体２００の表面に接する位置としての、静電潜像保持体２００の表面における現像位置が所定に設定されている。
【００５４】
また、図２（ｂ）中の左右方向に示した装置本体７内の経路の横断面における幅方向の長さは、少なくとも、静電潜像保持体２００の軸長手方向の長さと同程度に確保され、該経路に連接したトナー放出口６から放出されるトナーが、静電潜像保持体２００の表面に生成される静電潜像をカバーできるように構成されている。
【００５５】
前記の経路を形成した装置本体７におけるトナー導入口５の近傍には、装置本体７外から空気が導入される空気導入口１０が形成される一方、同装置本体７におけるトナー放出口６の近傍には、導入した空気を排出する空気排出口１１が形成されている。すなわち、トナー導入口５の近傍かつ、トナー導入口５とトナー放出口６とを結んだ線を軸中心にして、少なくとも、１対の空気導入口１０が軸対称的な位置に開口されて設けられ、これらの空気導入口１０は、同一の開口断面積が設定されている。また、同様にトナー放出口６の近傍かつ、前記の結んだ線を軸中心にして、少なくとも、１対の空気排出口１１が軸対称的な位置に開口されて設けられ、これらの空気排出口１１は、同一の開口断面積が設定されている。
【００５６】
そして、これらの空気導入口１０か、空気排出口１１かのいずれかが、上記の第１の実施形態と同様なエア発生源に所定に接続され、これによって前記の空気流を生成するようにしている。すなわち、たとえば、空気導入口１０が、エア流路を形成する管体などを介して、給気用エア発生源に接続され、該空気導入口１０の所定圧所定流量の空気が供給されるか、空気排出口１１が、同管体などを介して、掃気用エア発生源に接続され、該空気排出口１１から所定圧所定流量の空気が排出されるかの、いずれかとされている。
【００５７】
したがって、これらの空気導入口１０から均等な流量で、空気が装置本体７内に導入されるとともに、これらの空気排出口１１から均等な流量で、導入された空気が、装置本体７外に排出される。このため、このような空気の流れに連行されて形成される、前記の結んだ線上および該線上の近傍の領域における、トナー導入口５からトナー放出口６に向う空気流は、該結んだ線上および該線上の近傍に位置する限り、トナー放出口６に到達して、トナー放出口６から放出される。すなわち、トナー導入口５から導入された帯電されたトナー粒子は、前記の結んだ線上および該線上の近傍に位置する限り、そのままトナー放出口６から放出される。そして、前記の結んだ線上および該線上の近傍を囲んで、第１の電極８および第２の電極９が配置され、該結んだ線上および該線上の近傍に電界を形成するようにしている。
【００５８】
すなわち、第１の電極８は、所定の配線接続によって、アースされている一方、第２の電極９は、所定の配線接続によって、非対称電圧波形を発生する非対称電圧波形発生用電源１２と、可変電圧の直流電圧波形を発生する直流電圧発生用電源１３とに直列接続されている。
【００５９】
したがって、このように構成されたトナー分離装置１では、トナー導入口５からトナー分離装置１内に入ったトナー粒子は、空気導入口１０から強制的に取り込まれた空気の作る気流と共に、第１の電極８および第２の電極９の間隙に送られる。すなわち、帯電されたトナー粒子は、少なくとも、第１の電極８と第２の電極９との間を通過してトナー放出口６に到達できる方向で、該電極８，９間に進入し、なんら外力を受けない限り該方向の進路上を前進する。電極８，９間には、既に図１３に示したような非対称波形と、直流波形を重畳した、電圧が印加され、所定の電界が生成されている。
【００６０】
そして、帯電したトナー粒子が電極に平行に下流のトナー放出口６に向かって電極間を移動する間に、この前進移動中に電界の作用を受けて、変位量が電極間距離に達したトナー粒子は、電極に付着する、あるいは、電極外に飛び出し、除かれる。そして、変位量が電極間距離に達しなかったトナー粒子のみが、トナー放出口６から静電潜像保持体２００に向けて放出される。他方、電極外に除外されたトナー粒子は、空気排出口１１から、空気の流れと共に排出される。
【００６１】
なお、電極に印加する電圧条件としては、電極間の距離や空気の流量に合わせて、最適な条件が選択されている。例えば、電極間距離を１ｃｍとした場合には、周波数１ＭＨｚで非対称印加電圧の最大振幅２ｋＶを発生できる電源、最大２００Ｖまでの直流電源、を用意しておけば、前記の１ｃｍの電極間に所定の電界を生成して、該電界を通過する帯電トナー粒子を、該粒子に固有な電気移動度としての帯電量に基づき、大気圧下で、所定に分離させることができる。つまり、トナー分離装置１を通過させる帯電トナーは、直流バイアス電圧を調整することにより、任意に選択することができる。
【００６２】
また、第１の電極８と第２の電極９とのいずれか一方、または両方には、その電極の厚さ方向に貫通した貫通孔として、開口部１４、あるいは溝部が形成されている。すなわち、該電極において、少なくとも形成した電界に対面した内側表面から空気流に対面した外側表面に至るまでの貫通孔が、電界形成効果を弱めない程度に多数、形成されており、この貫通孔の構成として、トナーの粒子径よりも充分に大きな開口断面積を有した開口部の構成、あるいは溝部の構成、さらには網状電極部材とされている。
【００６３】
すなわち、電極へのトナー粒子の吸着は、分離装置の維持管理上、好ましくないので、電極に細かい孔を多数あけておいたり、網状電極を使用することが多い。トナー粒径より孔の大きさを大きくしておけば、電界作用による変位量が電極間距離に達した現像工程上で不適切なトナー粒子は、電極に吸着されず、前記の孔を通過して、すみやかに電極外の気流に乗って、この空気流と共に空気排出口１１から、トナー分離装置１の外に排出するようにしている。
【００６４】
以上のように、この第２の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第１の実施形態の効果と同様な効果が得られる。
【００６５】
なお、電極外空気と共に排出されたトナー粒子を、再度、帯電装置に循環してもよい。すなわち、除外したトナー粒子を、再度、帯電させて、現像工程に用いるように構成してもよい。
【００６６】
次に、この発明の第３の実施形態を説明する。すなわち、上記の第２の実施形態では、所定の電界形成するために、所定の電極間距離を設けて、略上下方向に第１の電極と第２の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第３の実施形態では、互いに径の異なる円筒形状の第１の電極と第２の電極とを同心円状に配置した構成としている。なお、上記の第１，第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第３の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態および第２実施形態と同一とされている。
【００６７】
この第３の実施形態のトナー分離装置２０は、図３に示すように、第１の電極８Ａと、第２の電極９Ａとが、導電性材料を用いて、互いに所定に直径の異なる円筒形状に形成され、これらの２つの円筒状電極８Ａ，９Ａを、少なくとも、上記の装置本体３内の静電潜像保持体２００に向う直線状の経路においてこの経路の中心線を軸にした同心状に配置した構成とされている。
【００６８】
すなわち、これらの第１の電極８Ａおよび第２の電極９Ａは、軸長手方向の長さが同程度に確保され、かつ所定径の円筒状に形成された第１の電極８Ａの外径よりも、所定に大きな内径を設定して第２の電極９Ａが円筒状に形成されて、第１の電極８Ａを囲んで第２の電極９Ａが同心状に配置されている。したがって、略径方向に互いに等距離の空間を隔てて、第１の電極８Ａおよび第２の電極９Ａが対向配置され、これらの電極８Ａ，９Ａ間に、上記の電界を生成するようにしている。
【００６９】
すなわち、第１の電極８Ａの外周面と第２の電極９Ａの内周面との間に、その全周に渡って均一に、上記の第２の実施形態と同様な、所定の電極間距離を設定した間隙がリング状に形成されており、上記の第２の実施形態と同様に、第１の電極８Ａは、該第１の電極８Ａを電気的にアースするように配線接続される一方、第２の電極９Ａは、非対称電圧波形を発生する電源１２と、可変電圧の直流電圧波形を発生する電源１３とに直列に配線接続されている。したがって、この第２の電極９Ａに、同第２の実施形態と同様に２つの所定波形を重畳した電圧が、印加され、前記のリング状の間隙に、上記の電界が生成される。なお、これらの第１の電極８Ａおよび第２の電極９Ａは、好ましくは円筒網状電極とされているが、当然、上記の開口部、あるいは溝部を形成した電極としてもよい。また、外径が大きい第２の電極９Ａの周囲を囲んだ装置本体７は、少なくとも、その第２の電極９Ａに対峙した部分が、同様に第２の電極９Ａの外周面と所定間隙を確保した同心円筒状に形成されている。
【００７０】
装置本体７には、前記の電極間の間隙に、トナー帯電装置３からの帯電トナーを供給する図示しないトナー導入口５と、該間隙を所定に通過した帯電トナーを、静電潜像保持体２００に放出する図示しないトナー放出口６とが、設けられている。すなわち、装置本体７内における、このように配置された２重円筒の両端に開口された２つのリング状の開口において、帯電装置側の一方の開口に対面して、帯電トナーが供給されるトナー導入口５が設けられるとともに、静電潜像保持体２００側の他方の開口に対面して、トナー放出口６が設けられている。なお、トナー導入口５またはトナー放出口６は、リング状の開口に沿って間欠的に複数設けてもよく、リング状に連続的な開口形状にして１つ設けてもよく、いずれにしても、前記の間隙の一方から、帯電トナーを所定に導入し、他方から放出できれば、適宜組み合わせてもよい。
【００７１】
また、図示しない空気の空気導入口と空気排出口とが、二重になった電極円筒の外側と内側とに、それぞれ所定に設けられている。すなわち、空気導入口から空気排出口に送流される空気流によって、電極間からその電界の作用で第１の電極８Ａの内側または第２の電極９Ａの外側に、除外されたトナー粒子を、装置外に運び去るように構成している。なお、空気導入口および空気排出口のいずれも、トナー導入口５およびトナー放出口６と同様に、間欠的に複数設けたり、リング状に連続的な開口形状にして１つ設けたりしてもよい。
【００７２】
したがって、このように構成されたトナー分離装置２０では、トナー分離装置に帯電されて導入された分離対象のトナー粒子が、この２つの円筒に印加されてこれらの円筒間の隙間に生成された電界を通過する過程で、該電界の作用によって、上記と同様にして所定に分離され、選別される。
【００７３】
以上のように、この第３の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第１の実施形態の効果と同様な効果が得られる。
【００７４】
他方、この第３の実施形態のトナー分離装置において、少なくとも、電極付近の横断面形状は、円形状とできるので、耐圧性能を高めることができる。すなわち、トナー分離装置内を通過する空気流量を増加でき、これに伴いトナーの流量も増加できる。このため、トナー分離装置として、選別処理能力を高めることが可能となる。この結果、トナー分離装置を用いた現像装置の現像処理能力を増強でき、現像性能の高性能化が図れる。
【００７５】
次に、この発明の第４の実施形態を説明する。すなわち、上記の第４の実施形態では、所定の電界を形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、１つの経路内に、第１の電極と第２の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第５の実施形態では、隔壁で区分して細分化した複数の経路内に、それぞれの第１の電極と第２の電極とを配置し、かつ、各経路ごとに、それぞれの直流電源によるバイアス電圧印加条件を所定に設定できるようにした構成とされている。なお、上記の第１，第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第４の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態および第２実施形態と同一とされている。
【００７６】
この第４の実施形態として、それぞれ独立した複数の直流電源と第２の電極とを持つ、トナー分離装置の例が、図４（ａ），（ｂ）に示されている。すなわち、この第４の実施形態のトナー分離装置３０は、その電気的な構成として、第１の電極８ａと第２の電極９ａとからなる電極対を、それぞれ独立して複数組、設けるとともに、これら各組の第２の電極９ａにそれぞれ個別に専用の直流電圧を重畳する複数の直流電圧発生用電源１３ａを設けた構成とされている。
【００７７】
このトナー分離装置３０は、同図４（ａ），（ｂ）に示すように、装置本体７は、該装置内部に形成した経路が、該経路の長手方向に平行で、該経路の幅方向に等間隔に離れて設置された３つの隔壁３１によって、４つの経路に区分されており、これらの４つの各経路には、それぞれ１対の第１の電極８ａと第２の電極９ａとが所定に設置され、これらの各電極は所定に配線接続された構成とされ、各経路で、それぞれ独立して個別の直流バイアス電圧条件が設定された電界を生成できるようにしている。
【００７８】
各第１の電極８ａは、それぞれの第１の電極８ａに接続された複数の配線が、１本に集合されて共通にアースするようにしているのに対して、各第１の電極８ａは、これらの各第２の電極９ａに共通の非対称波形電圧を印加するための１つの非対称電圧発生用電源１２が設置され、この非対称電圧発生用電源から分岐して配線が接続されるとともに、これらの各第２の電極９ａ用に分岐された複数の配線上に直列に接続されて、それぞれの第２の電極９用に独立した直流電圧発生用電源１３ａ，１３ａが設置され、これらの直流電圧発生用電源１３ａは、それぞれ互いに独立して個別的な直流電圧の出力条件を設定可能に構成されている。
【００７９】
この第４の実施形態のトナー分離装置は、謂わば、上記の第２の実施形態の装置本体７および該装置本体７に設けた各部材を、その横幅を所定に狭め、この横幅を所定に狭めた装置本体７を、複数、静電潜像保持体２００の軸長手方向に並列的に配置した構成としている。換言すれば、第２の実施形態の装置本体７を、１つの基本単位にして、複数の基本単位を、静電潜像保持体２００の外周面における軸長手方向に相対させた直線状に、それぞれの基本単位が有したトナー放出口６が揃うように、配列した構成としている。
【００８０】
したがって、各第２の電極９ａには、異なる直流電源によるバイアス電圧と、共通の非対称波形電圧が重畳されて印加される。そして、異なるバイアス状態にある第１の電極８ａおよび第２の電極９ａの対は、互いに隔壁で仕切られている。このように、隔壁で仕切られた各経路に設置された１対の第１の電極８ａおよび第２の電極９ａが生成した電界は、互いに電気的に干渉せずに済む。
【００８１】
こうした構造を採ることにより、直流バイアス電圧を走印させることなく、異なる電気移動度を持ったトナー粒子を同時に得ることができる。
【００８２】
すなわち、静電潜像保持体２００の電位は、主走査方向に不均一な分布を持つ場合が多い。たとえば静電潜像保持体２００が感光体ドラムの構成では、この感光体ドラムのドラム表面における該ドラム長手軸方向が、主走査方向となり、この主走査方向における全域において、均一な電位の分布が得られることは少ない。このため、可視化して得られた画像の品質にも、大きな影響を与えてしまう。すなわち、不均一な電位の分布に影響されて、可視像の画質が低下することがある。
【００８３】
これに対して、上記の第４の実施形態では、こうした現像時の画質低下を抑制するように、直流バイアス電圧を、各経路を個別的に、それぞれが互いに干渉させることなく、独立して設定することができるので、上記の可視化して得られた画像の品質に影響を与えないように、所定に設定することができる。すなわち、たとえばある静電潜像において、該静電潜像に局所的に、通常よりも高いまたは低い電位分布の領域が生じると、一連の画像形成過程の初期段階または途中段階で検知や予測できる場合には、前記の複数の経路のうち該領域に対面した経路の電界だけを所定に再設定して、帯電装置によって帯電された帯電トナーから、該領域の可視像化にできるだけ最適な帯電状態のトナー粒子を選別して得られるようにすることができる。
【００８４】
以上のように、この第４の実施形態のトナー分離装置によれば、静電潜像保持体の主走査方向に不均一な電位分布が生じていても、あらかじめ、これに対応して、所定に細分化された複数の経路ごとに、該不均一な電位分布が可視像化に影響を与えないように、設定することができる。このため、不均一な電位分布の静電潜像を可視像化した画像の画質低下を充分に抑制できる。このように、多様な電位分布状態の静電潜像に対処できるので、現像工程による画像形成能力だけではなく、画像形成装置全体の画像形成能力を高めることが可能となる。
【００８５】
なお、上記のトナー分離装置では、分割した経路つまりトナー放出口６が、静電潜像保持体の軸長手方向に沿って横一列に揃うように配置したが、この横一列に配置した構成を多段に設けてもよい。すなわち、静電潜像保持体の回転方向に沿って２列などの多段に配列した構成としてもよく、この構成の場合には、静電潜像の可視像化に必要な帯電トナーの総量がほぼ一定だとすると、経路つまりトナー放出口の個数を増加できるので、各経路を通過する帯電トナーの流量を少量化できる。このため、電界による選別能力の正確さや精密度の向上が図れるとともに、安定した選別が可能となる。
【００８６】
次に、この発明の第５の実施形態を説明する。すなわち、上記の第４の実施形態では、所定の電界形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、１つの経路内に、１対の第１の電極と第２の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第５の実施形態では、１つの第１の電極に対して、２つの第２の電極を対向配置、つまりこの第１の電極の上下の両面に対して、それぞれ第２の電極を対向配置した構成としている。なお、上記の第１，第２，第４実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第５の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態、第２実施形態、および第４実施形態と同一とされている。
【００８７】
この第５の実施形態は、図５に示すように、各々独立した複数の、直流電源と第２の電極９ａとを持つ、トナー分離装置４０であって、特にこの構成の場合に、第２の電極９ａ，９ｂは、第１の電極８ａの両側に設けている。
【００８８】
すなわち、同図５中の上下方向において、経路の略中央箇所に、長板状電極の第１の電極８ａを共通電極として配置し、この第１の電極８ａよりも上方に、所定の電極間距離を確保して、長板状電極の第２の電極９ａを平行に配置するとともに、同第１の電極８ａよりも下方に、所定の電極間距離を確保して、第２の電極９ｂを平行に配置して、これらの第２の電極９ａと経路との間に、所定に排出用空気流を通流させる間隙を形成している。そして、この第１の電極８ａを共通にアースするように配線接続する一方、各経路内に配置された２つの第２の電極９ａ，９ｂに対して、上記第４の実施形態と同様に、直流電源によるバイアス電圧と、共通の非対称波形電圧が重畳されて印加するように配線接続されている。なお、この第５の実施形態のトナー分離装置４０では、一方の第２の電極９ａに重畳電圧を配線を介して印加し、この第２の電極９ａから配線を介して第２の電極９ｂに重畳電圧を印加するように構成しているが、逆でもよく、さらには第２の電極９ａおよび第２の電極９ｂにそれぞれ接続される配線を分岐させた構成としてもよい。
【００８９】
したがって、このように構成されたトナー分離装置４０によれば、該装置内を通過する帯電トナーの量を増やすことができる。すなわち、１つの第１の電極８ａによって、帯電トナーを選別処理するための２つの電界領域を生成でき、トナー分離装置４０として単位時間当たりに分離して選別する処理が可能な帯電トナー量を倍増できる。このため、選別して静電潜像保持体２００に放出するトナー量が増えるので、現像処理時間を、より短くできる。
【００９０】
以上のように、この第５の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第４の実施形態の効果と同様な効果が得られるのに加えて、トナー分離装置として、選別処理能力を高めることができるので、該トナー分離装置を用いた現像装置の現像処理能力を増強でき、現像性能の高性能化が図れる。
【００９１】
他方、上記のように、分離装置内において、１つの第１の電極の両面に相対した、２つの電界領域を生成できるので、分離装置内の空間利用効率の向上が図れる。このため、分離装置をコンパクト化できる。この結果、この分離装置を設置する対象の現像装置の選択幅を広げることができ、広い適用範囲が得られる。
【００９２】
なお、この第５の実施形態は、所定距離離間させて平行配置した直線状の電極の構成に、適用したが、これに限られることなく、第３の実施形態と同様な円筒状電極の構成に、適用してもよい。すなわち、第３の実施形態における第１の電極の外側、および内側に、それぞれ第２の電極を、同心状に配置し、所定に配線接続するとともに、適宜、これに応じて帯電トナーや空気用の入口や出口を配置した構成としてもよい。より詳細には、３つの円筒状電極を同心状に配置した構成として、第１の電極の外周面に、所定の間隙距離を確保して、その内周面が対峙した円筒状の第２の電極を設けるとともに、第１の電極の内周面に、所定の間隙距離を確保して、その外周面が対峙した円筒状の第２の電極を設けた３重円筒電極の構成としてよい。
【００９３】
次に、この発明の第６の実施形態を説明する。すなわち、上記の第２の実施形態では、所定の電界形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、１つの経路内に、第１の電極と第２の電極とを対向配置した構成としたのに加えて、この第６の実施形態では、トナー分離装置内を通過するトナーに対面する第１の電極および第２の電極の表面以外の、該装置内の表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレットで、被覆した構成としている。なお、上記の第１，第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第６の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態、および第２実施形態と同一とされている。
【００９４】
この第６の実施形態のトナー分離装置５０は、図６に示すように、トナー分離装置５０内部の表面を、電極部分を除いて、エレクトレット５１で覆っている。すなわち、このトナー分離装置５０の装置本体は、少なくとも、装置本体の電極部分以外に該装置内を通過するトナーに接する可能性が高い構成部材の表面、つまり電極表面以外の装置本体の内部における表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレット５１で被覆した構成としている。
【００９５】
なお、エレクトレット５１とは、半永久的な帯電状態にある誘電体材料を意味しており、ふつうの絶縁体は、帯電体が近くにあるときだけ誘電分極を生起し、帯電体が遠ざかるとこの分極が解消してしまうのに対して、このエレクトレット５１は、帯電体の有無に拘わりなく、永久的な分極を保持し続ける絶縁体とされている。このエレクトレット５１として、適宜のエレクトレット材料を用いてよく、たとえば所定の高分子材料に、電界を印加することによって得られるエレクトレット材料を用いてもよい。
【００９６】
したがって、このトナー分離装置５０内に、不要にトナー粒子が滞留することを、防止することができる。すなわち、分離前のトナー粒子、電極間に印加された電界で除外されたトナー粒子、分離装置を通過し最終的に選択されたトナー粒子、これらの帯電粒子が、トナー分離装置内部に静電気力によって付着すると、トナー導入口５やトナー放出口６の目詰まり、あるいは、除外された粒子の管壁への付着による分離機能の低下、等、様々な問題が生じる。この例で示したように、分離装置内部表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を持ったエレクトレット５１で被覆することにより、こうした問題を大幅に低減させることができる。すなわち、これらの表面を被覆したエレクトレット５１と、トナー粒子との間に静電気的な反発力を生じさせて、エレクトレット５１つまり内部表面にトナー粒子が付着することを解消できる。
【００９７】
以上のように、この第６の実施形態のトナー分離装置によれば、少なくとも、トナー分離装置の電極部分以外に該装置内を通過するトナーに接する可能性が高い表面、つまり電極表面以外のトナー分離装置の内部における表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレットで被覆したので、これらの表面にトナー粒子が付着することを防止できる。このため、トナー分離装置において、分離前後のトナー粒子によるトナー導入口５やトナー放出口６の目詰まり、あるいは、分離装置の内壁に除外された粒子が付着したことによる分離機能の低下、等の問題を未然に防止することができる。
【００９８】
なお、上述した各実施形態においても、当然、その内部表面の適宜箇所を、エレクトレットで被覆した構成としてよい。
また、この第６の実施形態では、所定の表面を別部材のエレクトレットで被覆した構成としたが、これに限られることなく、上記の表面を形成した部材に、イオン分極や電子分極を固定化したエレクトレット材料を均一に分散して埋設したり、エレクトレット材料を局部的に埋設したりして、少なくとも、該部材の表面に上記の反発力を電気的に生じさせることができれば、該部材に一体的に構成したり、該部材の局所的に設けた構成としてよく、被覆した構成として、これらの構成を含むものとする。
【００９９】
次に、この発明の第７の実施形態を説明する。すなわち、上記の各実施形態は、現像工程から除外したトナーを装置外に排出した構成としたのに加えて、この第７の実施形態では、除外したトナーを、除電して再利用した構成としている。なお、上記の第１，第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第７の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第１実施形態および第２実施形態と同一とされている。
【０１００】
この第７の実施形態は、トナー分離装置６０に関連した付随させた構成として、図７に示すように、除外したトナーを回収してトナー帯電装置３に戻して現像工程に再利用するだけに留まらず、さらにこのトナー再利用工程の途中に、帯電したトナーを除電するトナー除電装置６１を設けている。なお、トナー分離装置６０の構成としては、適宜、上記した第２の実施形態ないし第６の実施形態にいずれかの構成が採られている。
【０１０１】
具体的には、現像装置１００は、トナー分離装置６０から排出されたトナーをトナー帯電装置に復帰させる経路と、この経路途中の適宜箇所に配設されたトナー除電装置６１とを有し、このトナー除電装置６１によって、前記トナーをトナー帯電装置３に復帰させる前に、該トナーの帯電状態を解除するようにしている。
【０１０２】
すなわち、復帰させる経路は、管体状に形成され、その一端が、トナー分離装置６１の上記した図示しない空気排出口に接続され、または、該空気排出口が複数ある場合には、それぞれの一端が、各排出口に接続されて、１本に集合される一方、その他端が、トナー除電装置６１を介して、トナー帯電装置３に接続されている。
【０１０３】
トナー除電装置６１は、トナー分離装置６０が除外したトナーをトナー帯電装置３に復帰させる経路の途中に設置され、該トナー除電装置６１内を、トナー分離装置６０からの排出された空気とともに除外されたトナーが通過するよう構成している。またこのトナー除電装置６１は、図示しない３ｋｅＶ〜９．５ｋｅＶのエネルギーを有した微弱なＸ線源としてのＸ線発生装置を有し、このＸ線発生装置から放射されるＸ線を、該装置内を通過するトナーに照射できるように構成している。なお、当然、少なくとも、現像装置１００、望ましくはトナー除電装置６１から外へＸ線が漏洩しないように、所定の遮蔽板などを適宜設置した遮蔽措置が採られているものとする。
【０１０４】
したがって、このトナー除電装置６１による除電は、空気中で、上記のトナー分離装置６０の作用によって除外されて空気流に運ばれたトナー粒子に、Ｘ線を照射することにより行われる。すなわち、正負の極性を持ってイオン化した空気が、トナー粒子と衝突することにより、トナー粒子の除電が完了する。
【０１０５】
このため、このように循環させてもトナー帯電装置３で帯電されて得られるトナー粒子の帯電量は、比較的に揃ったものになることが充分に期待できる。
【０１０６】
以上のように、この第７の実施形態のトナー分離装置によれば、分離装置によって除外されたトナーをトナー帯電装置に戻して再使用する構成において、復帰させる経路途中にトナー除電装置を設け、このトナー除電装置によって、復帰させるトナーからその不適切な帯電状態を解除するようにしているので、トナー帯電装置で帯電された再使用トナー粒子の帯電量を、比較的に一様に揃えることが可能となり、一旦除外されたトナーを現像に用いる可能性を高めることができ、トナーの現像利用効率を向上できる。
【０１０７】
なお、上記の各実施形態では、静電潜像保持体として感光体ドラムを例示したが、これに限られることなく、ベルト状などの現像位置に対して所定に走行移動されて該現像位置に到達する前に静電潜像が形成される静電潜像保持面を有した保持体であれば、適宜の構成でよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、この第１の実施形態のトナー分離装置を有した現像装置と、この現像装置によって可視像化される静電潜像を担持した静電潜像保持体との概要を示す概略図である。
【図２】この発明の第２の実施形態のトナー分離装置を示し、（ａ）は、トナー分離装置の縦断面図、（ｂ）は、同図（ａ）中のｂ−ｂ矢視端面断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の横断面図である。
【図４】この発明の第４の実施形態のトナー分離装置を示し、（ａ）は、トナー分離装置の同図（ｂ）中のａ−ａ矢視図、（ｂ）は、同図（ａ）中のｂ−ｂ矢視平断面図である。
【図５】この発明の第５の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の概略図である。
【図６】この発明の第６の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の縦断面図である。
【図７】この発明の第７の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置に関連して設けられた各装置を示したブロック図である。
【図８】一般的な「Ｅ−ＳＰＡＲＴ法」の測定原理を示し、この測定法を用いた測定器の概略図である。
【図９（ａ）】この発明の前提となる原理を説明し、電界を生成するための印加電圧波形（高電界非対称波形）を表わしたグラフである。
【図９（ｂ）】この発明の前提となる原理を説明し、特定イオン以外のイオンの変位量を表わしたグラフである。
【図９（ｃ）】この発明の前提となる原理を説明し、特定イオンの変位量を表わしたグラフである。
【図９（ｄ）】この発明の前提となる原理を説明し、イオン・フィルタの動作概念を示した概略図である。
【図１０】この発明の前提となる原理を説明し、あるトナーにおいて、直流電界ＥＣの電界強度と、トナー粒子の単位質量あたりの帯電量（Ｑ／ｍ）との比例関係を示すグラフである。
【図１１】一般的な「一成分トナー」を帯電させる構成を示し、金属ブレードによる摩擦帯電を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２０，３０，４０，５０，６０  トナー分離装置
２  トナー供給装置                      ３  トナー帯電装置
５  トナー導入口                        ６  トナー放出口
７  装置本体                            ８  第１の電極（平板状）
８Ａ  第１の電極（円筒状）              ８ａ  第１の電極（複数電極）
９  第２の電極（平板状）                ９Ａ  第２の電極（円筒状）
９ａ  第２の電極（複数電極）            
９ｂ  第２の電極（両面設置用の２つ目の電極）
１０  空気導入口                        １１  空気排出口
１２  非対称電圧波形発生用電源          １３  直流電圧発生用電源
１３ａ  直流電圧発生用電源（複数電極の個別用）
１４  開口部（あるいは溝部）            ３１  隔壁
５１  エレクレット                      ６１  トナー除電装置
１００  現像装置                        ２００  静電潜像保持体
Ｔ  トナー粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図９（ｄ）】
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【図１０】
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【図１１】
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