(57)【要約】【課題】  移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置を実用化するに当たっては、静電搬送部材からトナーを完全に回収して、均一にトナーを供給しなければならない。【解決手段】  現像装置４１は、像担持体２１上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体であるトナー粒子を移動させる静電搬送ローラ４２と、トナー粒子等を収容する収容部４３と、収容部４３のトナー粒子を静電搬送ローラ４２に供給する供給手段を構成する供給ローラ４４、静電搬送ローラ４２で移動されるトナーを回収するための回収手段４５を備え、回収手段４５は静電搬送ローラ４２の現像領域から供給ローラ４４によってトナーが供給されるトナー供給領域までの範囲内に、バイアス電源４５２によってトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧ＶＢ１を印加した、トナー粒子を静電的に吸着して再度現像領域に供給される前に回収する金属板４５１を備えている。【選択図】  図８
2006259013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させるための静電搬送部材と、前記粉体を収容する粉体収容部から前記静電搬送部材に前記粉体を供給する供給手段と、前記静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、前記回収手段は、前記現像に供されなかった粉体が再び現像領域に到達する前にバイアスが印加されることで前記粉体を回収する回収部材を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記回収手段は前記静電搬送部材の静電搬送面に対して非接触であることを特徴とするが現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記回収手段は、前記回収部材に回収された粉体を回収手段から分離する分離手段を有していることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の現像装置において、前記回収手段の回収部材は、前記静電搬送部材の静電搬送面に非接触で、前記バイアスが印加される静電ローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の現像装置において、前記回収手段の回収部材は、前記静電搬送部材の静電搬送面に接触して回転する回転体であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の現像装置において、前記回収手段の回収部材は、磁性体キャリア粒子で周面にブラシが形成され、前記静電搬送部材の静電搬送面に対向して回転する磁気ブラシローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の現像装置において、前記回収手段の回収部材の周速が前記静電搬送部材の移相電界の進行速度より速いことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、前記粉体を収容する粉体収容部から前記静電搬送部材に前記粉体を供給する供給手段と、前記静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、前記回収手段は、前記静電搬送部材の静電搬送面側に磁性体キャリア粒子で形成したブラシを形成する前記静電搬送面の裏面側に配置したマグネットローラを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、前記粉体を収容する粉体収容部から前記静電搬送部材に前記粉体を供給する供給手段と、前記静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、前記回収手段は、前記静電搬送部材の静電搬送面に非接触で対向した静電搬送部材を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、前記粉体を収容する粉体収容部から前記静電搬送部材に前記粉体を供給する供給手段と、前記静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、前記回収手段は、前記静電搬送部材の静電搬送面から前記粉体を吸引するノズルを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、前記粉体を収容する粉体収容部から前記静電搬送部材に前記粉体を供給する供給手段と、前記静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、前記供給手段が前記回収手段を兼ねていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の現像装置において、前記供給手段の回転方向が前記静電搬送部材の静電搬送面における移相電界の進行方向に対して逆方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の現像装置において、粉体を搬送する複数の搬送ローラを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の現像装置において、一成分の現像剤を使用することを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の現像装置において、二成分の現像剤を使用することを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
電子写真方式の画像形成プロセスにおける帯電、クリーニング、像担持体のうちの少なくとも1つと、現像手段とを備えたプロセスカートリッジにおいて、請求項１ないし１５のいずれかに記載の現像装置であることを特徴するプロセスカートリッジ。
【請求項１７】
像担持体と、この像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電手段と、静電潜像に粉体を付着させて現像する現像手段を備えた画像形成装置において、請求項１ないし１５のいずれかに記載の現像装置又は請求項１６に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項１６に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に粉体を進行波電界によって移送する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置として、像担持体を帯電させ、静電潜像を形成して、この静電潜像に着色体などの粉体（本明細書では「トナー粒子」という。）を付着させて現像し、トナー像を被記録媒体に転写する電子写真プロセスを用いる画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、潜像を現像する現像装置としては、特許文献１に記載されているように、移相電界のエネルギーを粉体であるトナー粒子に与えることによって静電搬送部材の表面でトナー粒子を水平方向及び垂直方向に移動させる現像装置が知られている。このような現像装置においては、トナー粒子は移相電界によって像担持体と現像装置との対向部である現像領域に移送され、現像領域において像担持体上の潜像の画像部に付着する。
【特許文献１】特許第３５３０１２４号公報
【０００４】
また、本出願人は、特許文献２に記載しているように、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象を利用した現像方式を提案している。
【特許文献２】特開２００４−１９８６７５号公報
【０００５】
ここで、例えば特許文献１の現像装置にあっては、所定間隔を有して複数配列されている電極に対して多相電圧を印加して進行波電界を形成することによって、現像剤を搬送する現像剤搬送手段を備え、この現像剤搬送手段は複数の電極をエンドレスループ状に配列し、該複数の電極は、複数のユニットに分割して配列されるとともに、ユニットごとの電圧印加を制御する手段を設け、ユニット個別に多相電圧を印加することが可能に構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような移相電界（進行波電界）によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、２成分現像における現像スリーブとは異なって、静電搬送部材自体は移動しないため、トナー粒子が静電搬送部材の現像領域全域において均一に搬送されなければムラのない現像をすることが困難になる。
【０００７】
また、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、トナー粒子は静電搬送部材の表面を跳びはねるように移動するため、大部分の時間はトナー粒子と静電搬送部材とは非接触である。そのため、トナー粒子が移相電界によって移動している状態においてはトナー粒子と静電搬送部材とが静電的に付着する力は弱い。このため現像電界を弱く設定しても（例えば現像ポテンシャル１００Ｖ以下でも）現像能力を容易に確保することができる利点がある。しかしながら、他方、現像電界を弱く設定すると、トナー粒子の搬送量が少ないので、僅かなトナー量のばらつきでも現像ムラを発生させてしまうことになる。したがって、現像ポテンシャル１００Ｖ以下の低電位プロセスでは特に、均一にトナー粒子を搬送することが難しいという課題が生じている。
【０００８】
静電搬送部材上に供給されたトナー粒子の量にばらつきが生じると移相電界に乱れが生じ、搬送性能、現像性能に悪影響を与える。
【０００９】
このように、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、静電搬送部材へのトナー粒子量の均一な供給が重要になってくる。
【００１０】
ここで、静電搬送部材上へのトナー粒子の供給を均一にしても、特許文献１に記載されているように静電搬送部材がエンドレスループ状のものにあっては、現像に寄与しないで通過したトナー粒子が、再びトナー供給部に戻って来るため、供給が均一にならず、トナー搬送にムラが生じてしまうおそれがある。この場合、特許文献１に記載の装置にあっては、トナー回収手段を設けているが、トナー量のばらつきを抑制するには十分ではない。
【００１１】
以上のように、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置を実用化するに当たっては、静電搬送部材からトナーを完全に回収して、均一にトナーを供給しなければならないという課題がある。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、移相電界によってトナー粒子を移動させる静電搬送部材上からトナー粒子を回収して、均一にトナーを供給させることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成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】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、静電搬送部材と、粉体を収容する粉体収容部から静電搬送部材に粉体を供給する供給手段と、静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、回収手段は、現像に供されなかった粉体が再び現像領域に到達する前にバイアスが印加されることで粉体を回収する回収部材を備えている構成とした。
【００１４】
ここで、回収手段は静電搬送部材の静電搬送面に対して非接触であることが好ましい。また、回収手段は、回収部材に回収された粉体を回収手段から分離する分離手段を有していることが好ましい。これらの場合、回収手段の回収部材は、静電搬送部材の静電搬送面に非接触で、バイアスが印加される静電ローラであることが好ましい。
【００１５】
また、回収手段の回収部材は、静電搬送部材の静電搬送面に接触して回転する回転体であること、回収手段の回収部材は、磁性体キャリア粒子で周面にブラシが形成され、静電搬送部材の静電搬送面に対向して回転する磁気ブラシローラであることが好ましい。
【００１６】
これらの回収手段の回収部材が回転体又はローラである場合、回収手段の回収部材の周速が静電搬送部材の移相電界の進行速度より速いことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る現像装置は、像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、粉体を収容する粉体収容部から静電搬送部材に粉体を供給する供給手段と、静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面側に磁性体キャリア粒子で形成したブラシを形成する静電搬送面の裏面側に配置したマグネットローラを備えている構成とした。
【００１８】
本発明に係る現像装置は、像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、粉体を収容する粉体収容部から静電搬送部材に粉体を供給する供給手段と、静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面に非接触で対向した静電搬送部材を備えている構成とした。
【００１９】
本発明に係る現像装置は、像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、粉体を収容する粉体収容部から静電搬送部材に粉体を供給する供給手段と、静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面から粉体を吸引するノズルを備えている構成とした。
【００２０】
本発明に係る現像装置は、像担持体上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体を移動させる静電搬送部材と、粉体を収容する粉体収容部から静電搬送部材に粉体を供給する供給手段と、静電搬送部材で移動される粉体を回収するための回収手段とを備える現像装置において、供給手段が回収手段を兼ねている構成とした。
【００２１】
ここで、供給手段の回転方向が静電搬送部材の静電搬送面における移相電界の進行方向に対して逆方向であることが好ましい。また、粉体を搬送する複数の搬送ローラを備えていることが好ましい。さらに、一成分の現像剤を使用すること、あるいは、二成分の現像剤を使用することができる。
【００２２】
本発明に係るプロセスカートリッジは、電子写真方式の画像形成プロセスにおける帯電、クリーニング、像担持体のうちの少なくとも1つと、現像手段として本発明に係る現像装置を備えている構成とした。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置又は本発明に係るプロセスカートリッジを備えている構成とした。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、カラー画像を形成する画像形成装置において、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えている構成とした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る現像装置本によれば、回収手段は、現像に供されなかった粉体が再び現像領域に到達する前にバイアスが印加されることで粉体を回収する回収部材を備えている構成としたので、静電搬送部材により像担持体へ現像後に静電搬送面からトナー粒子を回収するため、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上する。
【００２６】
本発明に係る現像装置によれば、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面側に磁性体キャリア粒子で形成したブラシを形成する静電搬送面の裏面側に配置したマグネットローラを備えている構成としたので、静電搬送面から力学的にトナー粒子を分離して回収することができ、回収手段を静電搬送部材に内包することができて、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上するとともに、小型化を図れる。
【００２７】
本発明に係る現像装置によれば、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面に非接触で対向した静電搬送部材を備えている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上するとともに、小型化を図れる。
【００２８】
本発明に係る現像装置によれば、回収手段は、静電搬送部材の静電搬送面から粉体を吸引するノズルを備えている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上するとともに、静電搬送面から非接触でトナー粒子を分離して任意の場所に回収することが容易にできる。
【００２９】
本発明に係る現像装置によれば、供給手段が回収手段を兼ねている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上するとともに、小型化を図れる。
【００３０】
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、電子写真方式の画像形成プロセスにおける帯電、クリーニング、像担持体のうちの少なくとも1つと、現像手段として本発明に係る現像装置を備えている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上する。
【００３１】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置又は本発明に係るプロセスカートリッジを備えている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、画像品質が向上する。
【００３２】
本発明に係る画像形成装置によれば、カラー画像を形成する画像形成装置において、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えている構成としたので、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消されてトナー供給を均一にすることができ、カラー画像の画像品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、図１を参照して本発明の第１実施形態について説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係る本発明に係る現像装置を備えたカラー画像を形成可能な画像形成装置の一例を示す構成図である。
この画像形成装置は、像担持体、帯電手段、現像手段としての本発明に係る現像装置、クリーニング手段を備えた作像手段であるブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のトナー像を形成する作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙ（以下、区別しないときには単に「作像ユニット１」という。）と、光書込み装置２Ｋ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｙと、転写材６を搬送する搬送ベルト３Ａ及び作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙに搬送ベルト３Ａを挟んで対向する転写ローラ３Ｂｋ、３Ｂｍ、３Ｂｃ、３Ｂｙと、定着装置４と、転写材６を収容する給紙装置５とを備えている。
【００３４】
ここで、光書込み装置２Ｋ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｙは画像情報に従って作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙの帯電後の像担持体に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。
【００３５】
搬送ベルト３Ａは、搬送ローラ１１、従動ローラ１２及びテンションローラ１３，１４間に架け渡され、搬送ローラ１１の回転により矢示方向に周回移動する。そして、搬送ローラ１１と対向して転写材６を搬送ベルト３Ａ上に吸着させるための吸着ローラ１５を配置し、また、搬送ベルト３Ａの出口側には搬送ベルト３Ａにトナー像を形成したときのパターンを検出するＰセンサ１６を配置している。
【００３６】
転写ローラ３Ｂｋ、３Ｂｍ、３Ｂｃ、３Ｂｙは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０6〜１０10Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体ローラである。
【００３７】
定着装置４は、加熱ローラ４ａ及びこれに対向して加圧ローラ４ｂを備えている。
【００３８】
そして、この画像形成装置において、通常の画像形成動作では、給紙装置５から供給される記録用紙等の転写材６は吸着ローラ１５に所定の電圧が印加されることで転写体である転写材搬送ベルト３Ａに吸着させられる。転写材６は転写材搬送ベルト３Ａに担持された状態で転写材搬送ベルト３Ａとともに移動し、移動中に作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙからトナー像が転写させられ、転写材６上にカラーのトナー像が形成される。転写材６が搬送ベルト３Ａを通過して定着装置４に到達すると、転写材６上のトナー像は加熱ローラ４ａ及び加圧ローラ４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材６上に定着させられ、転写材６上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材６は装置本体１０上部の排紙部７に排出される。
【００３９】
また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードでは、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙから転写材搬送ベルト３Ａ上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Ｐセンサ１６によってそのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込みタイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト３Ａ上のトナーパターンは吸着ローラ１５に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ３Ｂｋ、３Ｂｍ、３Ｂｃ、３Ｂｙに印加された電圧によって作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、1Ｃ、１Ｙに回収される。
【００４０】
次に、本発明に作像ユニット１について図２を参照して説明する。なお、図２は同作像ユニットの拡大説明図である。
この作像ユニット１は、像担持体２１と、接触帯電部材３１と、現像装置４１と、クリーニング装置５１とを備えている。
【００４１】
像担持体２１は、負帯電の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構によって矢印方向（図で反時計回り方向）に回転されるようにして備えられている。
【００４２】
接触帯電部材３１は、芯金３２上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層３３をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。接触帯電部材（帯電ローラ）３１の芯金３２上に形成される中抵抗層としては、上記の発泡ウレタン層３３に限定されるものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
【００４３】
現像装置４１は、像担持体２１上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体であるトナー粒子を移動させる静電搬送部材を構成する静電搬送部材（静電搬送ローラ）４２と、トナー粒子等を収容する収容部４３と、収容部４３のトナー粒子を静電搬送ローラ４２に供給する供給手段を構成する供給ローラ４４、静電搬送ローラ４２で移動されるトナーを回収するための回収手段４５などとを備えている。
【００４４】
クリーニング装置５１は、像担持体２１の回転方向に対してカウンタ方向で当接させられたクリーニングブレード５２と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部５３などを備えている。
【００４５】
次に、現像装置４１の詳細について図３以降をも参照して説明する。
この現像装置４１は、上述したように、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有するローラ状の静電搬送部材（以下「静電搬送ローラ」という。）４２を備えている。この静電搬送ローラ４２は、画像形成時には、像担持体２１に対して５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触で対向している。
【００４６】
この静電搬送ローラ４２の構成について図３を参照して詳細に説明する。図3は、同静電搬送ローラ４２の像担持体２１側表面を拡大した断面図である。静電搬送ローラ４２は、支持基板１０１上に複数の電極１０２、１０２、１０２……を、ｎ本を１セットとして、トナー移動方向に沿って所要の間隔で配置し、この上に静電搬送面１０３ａを形成する絶縁性の静電搬送面形成部材となり、電極１０２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものである。
【００４７】
本実施形態における支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００４８】
電極１０２は、支持基板１０１上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２、１２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００４９】
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３μｍで成膜して形成している。
【００５０】
図3において、各電極１０２から伸びる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線をあらわしており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極１０２に対しては、本体側の電源１０４からｎ相の異なる駆動電圧Ｖ１１〜Ｖ１３、Ｖ２１〜Ｖ２３が印加される。なお、本実施形態では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいて、ｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００５１】
本実施形態では、各電極１０２は現像装置４１側の接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３，Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３，Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、現像装置４１が画像形成装置本体１０に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える本体側電源１０４と接続される。
【００５２】
静電搬送ローラ４２は、トナー粒子を像担持体２１近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための搬送領域、像担持体２１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。
【００５３】
現像領域は、像担持体２１に近接した領域のみに存在し、搬送領域は静電搬送ローラ４２の周上、現像領域以外の全域に存在する。本発明では、トナー粒子が移相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」という。本実施形態の場合、静電搬送ローラ４２の表面全体が静電搬送面である。
【００５４】
搬送領域では電源１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、現像領域では電源１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。
【００５５】
そこで、静電搬送ローラ４２におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。静電搬送ローラ４２の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、静電搬送ローラ４２上の帯電したトナー粒子は反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００５６】
例えば、静電搬送ローラ４２の複数の電極１０２に対して図４に示すように、グランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化するＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加する。このとき、図５に示すように、静電搬送ローラ４２上に負帯電トナーＴがあり、静電搬送ローラ４２の連続した複数の電極１０２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加された（同図（ａ））とすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１０２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され（同図（ｂ））、負帯電トナーＴには左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２には、同図（ｃ）に示すように、それぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１０２側に移動する。
【００５７】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電搬送ローラ４２上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。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同様に同方向に移動する。
【００５８】
ここで、本実施形態では、静電搬送ローラ４２の搬送領域では、各電極１０２に対して、図６に示すように、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナー粒子を高速搬送させるのに適した波形であることが、本出願人の研究から判明している。
【００５９】
また、現像領域では、各電極１０２に対して、図７に示すように、各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「現像電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図７の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適していることが本出願人の研究から判明している。
【００６０】
なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
【００６１】
したがって、搬送領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図６に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図７に示す現像電圧パターンに限られるものではない。
【００６２】
ここまで駆動波形は３相の場合について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。すなわち、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することが好ましい。
【００６３】
他方、電圧印加デューティは、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。
【００６４】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×(ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。
【００６５】
なお、上記の静電搬送部材の説明はベストモードと考えられるものを説明したのであるが、所望の搬送／現像性能が得られるのであれば、現像領域と搬送領域とで電極１０２間の間隔を異ならせて電界の方向を調整しても良いし、あるいは現像領域と搬送領域で電極の間隔および駆動波形を同一としても良い。
【００６６】
図２に戻って、現像装置４１は、静電搬送ローラ４２へトナー粒子を供給するための供給ローラ４４を備え、供給ローラ４５と静電搬送ローラ４２との対向部分では磁気ブラシが形成されている。供給ローラ４４の表面では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる非磁性スリーブ４４ａが、図示しない回転駆動機構によって矢印方向（図２で時計回り方向）に回転されるようになっている。
【００６７】
そして、この供給ローラ４４の現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、スリーブ４４ａ上の現像剤量を規制するドクタブレード４６を設けている。このドクタブレード４６と供給ローラ４４のスリーブ４４ａとの間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定している。さらに、供給ローラ４４の像担持体２１とは反対側領域には、現像ケーシング４７内の収容部４３現像剤を攪拌しながら供給ローラ４４へ汲み上げるための２つのスクリュー４８を回転可能に設けている。
【００６８】
供給ローラ４４内には、図８に示すように、スリーブ４４ａの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する、複数の磁極（磁石）４４ｃを備え磁石ローラ体（磁石ローラ）４４ｂが固定状態で備えられている。この磁石ローラ体４４ｂから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがスリーブ４４ａ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。この磁気ブラシはスリーブ４４ａの回転によってスリーブ４４ａと同方向に移送されることとなる。
【００６９】
具体的には、図８に示すように、現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じる現像主磁極Ｐ１、スリーブ４４ａ上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４およびＰ５、汲み上げられた現像剤を供給領域まで搬送する磁極Ｐ６、供給後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２、剤離れ磁極Ｐ３を備えている。なお、ここでは、磁石ローラ体４４ｂを６極の磁石によって構成しているが、８極や１２極で構成してもよい。なお、図８において供給ローラ４４表面に描かれた曲線は法線磁力パターンの概略を示すものであり、「Ｎ」、「Ｓ」の記号は各磁極の供給ローラ表面側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極であることを示している。
【００７０】
現像装置４１の収容部４３内には、図示しないが、トナー粒子及び磁性キャリアが格納されている。本発明を実施する上では、特にキャリア粒子及びトナー粒子を限定する必要はないが、本実施形態における態様の一例について説明する。
【００７１】
この例における、トナー粒子は、バインダー樹脂としてスチレン系又はアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用い、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５μｍの非磁性トナー粒子である。
【００７２】
また、磁性キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ３以上、２００ｅｍｕ／ｃｍ３以下の範囲にあるキャリアが好ましい。磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｍ３以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃｍ３以下の低磁化であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなり、形成される磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなる。この結果、静電搬送ローラ４２に対して均一なトナー粒子の供給を行なうができる。一方、磁性キャリアの磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ３未満の場合には現像剤の搬送性能が劣る。したがって、磁性キャリアの磁化量は３０ｅｍｕ／ｃｍ３以上、好ましくは８０ｅｍｕ／ｃｍ３以上である。
【００７３】
この磁性キャリアとして、少なくともバインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いる。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ４）を用い、金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチルなどのビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用い、絶縁性樹脂をコート剤とし、キャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いるとよい。磁化量は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングした磁性キャリアを置き、その際に測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重を掛けることで算出できる。
【００７４】
次に、このように構成した作像ユニット１の動作について説明する。
この画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機であり、複写機として機能するときには、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
【００７５】
そして、画像形成に先駆けて、像担持体２１は表面の移動速度が所定の速度となるように、図２の矢印方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ３１は像担持体２１に対してつれまわり回転させられる。このとき帯電ローラ３１の芯金３２には帯電バイアス印加電源から−１００Ｖの直流電圧および振幅１２００Ｖ周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより像担持体２１の表面が約−１００Ｖに帯電させられる。
【００７６】
帯電させられた像担持体２１に対し、光書込み装置２は書込みデータに応じてレーザー光２ａを照射して露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【００７７】
光書込み装置２によって像担持体２１上に形成された静電潜像は現像装置４１によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体２１上に可視化される。移相電界による現像ではトナー粒子が静電搬送ローラ４２表面を跳びはねながら移動し、像担持体２１に近接した際に画像部に吸着するように付着して現像が行なわれる。本実施形態では静電搬送ローラ４２に−５０Ｖ、供給ローラ４４に−２５０Ｖの電圧が印加されることにより、供給ローラ４５から静電搬送ローラ４２、静電搬送ローラ４２から像担持体２１上の画像部へとトナー粒子を導く電界が形成される。
【００７８】
像担持体２１上に形成させられたトナー像が転写ローラ３Ｂと像担持体２１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５から転写材が搬送され、像担持体２１上のトナー像は転写ローラ３Ｂに印加された電圧により転写材６へと転写される。トナー像が転写された転写材６は定着装置４によって定着処理され転写材６上にカラー画像が出力される。
【００７９】
一方、転写されずに像担持体２１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置５１によって清掃され、清掃後の像担持体２１表面は次回の画像形成のために使用される。
【００８０】
そこで、この現像装置４１における回収手段４５の第１例について図９をも参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域から供給ローラ４４によってトナーが供給されるトナー供給領域までの範囲内に、バイアス電源４５２によってトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧ＶＢ１を印加した、トナー粒子を静電的に吸着して回収する回収部材としての金属板４５１を配置している。
【００８１】
したがって、静電搬送ローラ４２によって搬送されるトナー粒子の内、現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過した後、バイアス電圧ＶＢ１を印加された金属板４５１に静電的に吸着され、静電搬送ローラ４２から分離される。この金属板４５１に印加するバイアス電圧ＶＢ１は、静電搬送ローラ４２に印加するバイアス電圧に対して逆極性に印加する。
【００８２】
本実施形態では、金属板４５１に対して０Ｖ〜＋１００Ｖの範囲内でバイアス電圧ＶＢを印加している。金属板４５１は、静電搬送ローラ４２に対してわずかに離間させて設置している。金属板４５１と静電搬送ローラ４２の間隙は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍでトナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が好ましい。この例では、おおよそ４００μｍ程度離して設置している。
【００８３】
そして、金属板４５１に吸着されトナー粒子は、静電搬送ローラ４２でトナー搬送を行わないタイミングで、吸着時のバイアス電圧ＶＢ１と逆極性の電圧を印加して金属板４５１から静電的に反発させるか、若しくは、アースにより電荷の除去を行って金属板４５１から重力により落下させ、現像装置４１のケーシング４７内に回収する。
【００８４】
この場合、金属板４５１はトナー粒子が落下しやすいように垂直方向に角度をつけて傾斜して取り付けている。このとき、金属板４５１からトナー粒子を分離落下させやすくするために、圧電素子などの振動手段４５３を設けて、超音波振動や高周波振動等で金属板４５１を加振させることもできる。
【００８５】
このようにして金属板４５１から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【００８６】
このように、回収手段として、現像に供されなかった粉体が再び現像領域に到達する前にバイアスが印加されることで粉体を回収する回収部材を備えていることで、静電搬送部材よる像担持体への現像後に静電搬送面からトナー粒子を回収することができるため、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消され、トナー供給を均一にすることができて、画像品質を向上できる。
【００８７】
この場合、回収手段の回収部材は静電搬送部材の静電搬送面に対して非接触であるので、静電搬送面から単純な構成により静電的にトナー粒子を分離回収することができるとともに、小型化を図れる。さらに。回収手段は、回収部材に回収された粉体を回収手段から分離する分離手段を有していることで、確実に回収部材からトナー粒子を分離回収することができる。
【００８８】
次に、現像装置４１における回収手段４５の第２例について図１０をも参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲内に、バイアス電源４５２によってトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧ＶＢ１を印加した、トナー粒子を静電的吸着して回収部材としての静電ローラを構成する金属ローラ４５５を配置している。
【００８９】
したがって、静電搬送ローラ４２によって搬送されるトナー粒子の内、現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過した後、バイアス電圧ＶＢ１を印加された金属ローラ４５５に静電的に吸着され、静電搬送ローラ４２から分離される。この金属ローラ４５５に印加するバイアス電圧ＶＢ１は、静電搬送ローラ４２に印加するバイアス電圧に対して逆極性に印加する。
【００９０】
本実施形態では、金属ローラ４５５に対して０Ｖ〜＋１００Ｖの範囲内でバイアス電圧ＶＢを印加している。静電ローラ４５５は、静電搬送ローラ４２に対してわずかに離間させて設置している。金属ローラ４５５と静電搬送ローラ４２の間隙は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍでトナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が好ましい。この例では、おおよそ４００μｍ程度離して設置している。
【００９１】
金属ローラ４５５に吸着したトナー粒子は、金属ローラ４５５を回転させることによりローラ表面に接触させたブレード４５６によって掻き取られ重力により現像装置４１のケーシング４７内に回収される。金属ローラ４５５の回転方向は特に限定しないが静電搬送ローラ４２のトナー搬送方向と同じ方向が好ましい。
【００９２】
このようにして金属ローラ４５５から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【００９３】
このように、回収手段の回収部材を静電搬送面に非接触なバイアスを印加した静電ローラで構成することによって、静電搬送部材よる像担持体への現像後に静電搬送面からトナー粒子を回収することができるため、静電搬送面に残留するトナーによる搬送ムラが解消され、トナー供給を均一にすることができて、画像品質を向上できる。
【００９４】
次に、現像装置４１の回収手段４５の第３例について図１１を参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、外周面に細い繊維を植えたブラシ４５７ａを有する回収部材を構成する回転体としてのブラシローラ４５７を設置している。ブラシローラ４５７を高速回転させて摩擦帯電させるか、若しくは、図に示すように、トナー粒子とは逆極性にバイアス電圧ＶＢ１を印加してブラシ４５７ａの毛先にトナーを付着させ、機械的にトナーを除去する。なお、ブラシローラ４５７に印加するバイアス電圧ＶＢ１は静電搬送ローラ４２に印加したバイアス電圧に対して逆極性に印加する。ここでは、ブラシローラ４５７には０Ｖ〜＋１００Ｖの範囲内でバイアス電圧ＶＢ１を印加している。
【００９５】
また、ブラシローラ４５７のブラシ４５７ａ先端に接触するフリッカバー４５８を設けている。ブラシローラ４５７のブラシ４５７ａの毛先に付着したトナー粒子は、ブラシローラ４５７を回転させることによりブラシ先端に接触させたこのフリッカバー４５８に衝突して離脱する。フリッカバー４５８の代わりに、バイアスローラをブラシ先端に接触させ静電的に回収するようにすることもできる。
【００９６】
このフリッカバー４５８によって掻き落とされたトナーは現像装置４１のケーシング４７内に回収される。ブラシローラ４５７の回転方向は特に限定されないが静電搬送ローラ４２のトナー搬送方向と逆方向が好ましい。
【００９７】
このようにしてブラシローラ４５７から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【００９８】
このように、回収部材として静電搬送面に接触させた回転する回転体を備えることによって、静電搬送面から容易に力学的にトナー粒子を分離して回収することができる。
【００９９】
次に、現像装置４１の回収手段４５の第４例について図１２を参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、スリーブに内包したマグネットの磁力線によって磁性体キャリア粒子でブラシを形成した回転する回収部材である磁気ブラシローラ４６１を設けている。この磁気ブラシローラ４６１に対するキャリア粒子は、供給ローラ４４で使用されるキャリアと兼用で、供給ローラ４４との近接部より供給される。磁気ブラシローラ４６１のスリーブには図示しないバイアス電源によってトナーに対して逆極性を有するバイアス電圧を印加している。
【０１００】
また、磁気ブラシローラ４６１の穂先は、静電搬送ローラ４２の表面に均一に当たるようにドクタブレード４６２で規制している。さらに、磁気ブラシローラ４６１の磁気ブラシからトナーを分離して回収する図示しないバイアス電源からバイアス電圧を印加した回収ローラ４６３を設けている。
【０１０１】
これにより、現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過して磁気ブラシローラ４６１のキャリア粒子に捕捉され、さらにバイアス電圧が印加された回収ローラ４６２で捕集され、現像装置４１のケーシング４７内に回収される。
【０１０２】
このようにして磁気ブラシローラ４６１で回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【０１０３】
このように、回収手段の回収部材として磁性体キャリア粒子でブラシを形成した静電搬送面に対向して回転する磁気ブラシローラを備えることにより、静電搬送面から静電的にトナー粒子を回収することができる。
【０１０４】
なお、上記第２例ないし第４例における金属ローラ４５５、ブラシローラ４５７、磁気ブラシローラ４６１の回転速度は、静電搬送ローラ４２の表面と接触又は近接確率が高いほどトナーの捕獲が多くなるため、静電搬送ローラ４２のトナー搬送速度より周速を速く設定することで、効率的にトナーを回収することができる。
【０１０５】
次に、この現像装置４１の回収手段４５の第５例について図１３を参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲内に、静電搬送ローラ４２と同じようにトナー粒子を移動させる電界を発生するための複数の電極を有する回収手段としての回収用静電搬送基板４７１を、静電搬送ローラ４２と対向させて設けている。
【０１０６】
静電搬送ローラ４２の搬送パルス（駆動パルス）の平均値が−１００Ｖであれば、回収用静電搬送基板４７１の搬送パルスの平均値を０Ｖにして静電搬送ローラ４２から回収用静電搬送基板４６１にトナーを移動させる。現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過して対向する回収用静電搬送基板４６１の移相電界に捕捉され、回収用静電搬送基板４６１により搬送され、現像装置４１のケーシング４７内に回収される。なお、静電搬送ローラ４２と回収用静電搬送基板104の移相電界のパルスは同期している。
【０１０７】
このようにして回収用静電搬送基板４７１より回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【０１０８】
このように、静電搬送面から対向する静電搬送部材にトナー粒子を移動させて回収することによって、回収手段の小型化を図れる。
【０１０９】
次に、現像装置４１の回収手段４５の第６例について図１４を参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、エンドレス状の静電搬送ローラ４２に内包したマグネットローラ（マグローラ）４７３の磁力線により、静電搬送ローラ４２の外周面に磁性体キャリア粒子でブラシを形成してなる回収手段としての磁気穂４７２が形成されるようにしている。キャリア粒子は、供給ローラ４４で使用されるキャリアと兼用で、供給ローラ４４との近接部より供給される。
【０１１０】
これにより、現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過して静電搬送ローラ４２表面上の磁気穂４７２のキャリア粒子に捕捉される。静電搬送ローラ４２に内包したマグローラが反時計方向に回転することで静電搬送ローラ４２表面上の磁力がなくなりキャリア粒子に捕捉されたトナー粒子とともに落下して現像装置４１のケーシング４７内に回収される。
【０１１１】
このようにして回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ４４の現像剤に捕獲され供給領域に運ばれて、静電搬送ローラ４２に供給される。
【０１１２】
このように、静電搬送面の裏側に設置したマグネットローラにより静電搬送面側に磁性体キャリア粒子で形成したブラシを回収手段とすることによって、静電搬送面から力学的にトナー粒子を分離して回収することができ、回収手段を静電搬送部材に内包することができて小型化を図れる。
【０１１３】
次に、現像装置４１の回収手段４５の第７例について図１５を参照して説明する。
ここでは、静電搬送ローラ４２の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、回収手段としての吸引ノズル４７４を静電搬送ローラ４２に対向させて設けている。吸引ノズル４７４の開口部と静電搬送ローラ４２の表面との間隙は、好ましくは１５０〜４００μｍでトナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さ程度が好ましい。この例では、おおよそ５００μｍ程度離している。
【０１１４】
また、搬送されるトナーが吸引ノズルを通過しないように吸引ノズル４７４の開口部の片端にはシール部材４７５を設け、トナーをせき止め、吸引しやすくしている。さらに、吸引ノズル４７４にはダクト４７７を介して吸引ポンプ４７６を接続し、吸引ポンプ４７６からダクト４７８の排出口４７８ａを介して現像装置４１のケーシング４７内に吸引したトナーを排出するようにしている。吸引ポンプ４７６は、ダイアフラムポンプやモーノポンプなどトナーのような粉体を搬送できるポンプを使用している。吸引ノズル４７４の開口部での流速はトナー搬送速度以上であることが好ましく、この例では、トナー搬送速度１ｍ／ｓｅｃに対して吸引ノズル流速を２ｍ／ｓｅｃに設定している。
【０１１５】
これにより、現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ４２の現像領域を通過して対向する吸引ノズル４７４により吸引され、吸引ポンプ４７６によりダクト４７７、４７８内を搬送されて、収容部（攪拌部）４３側に回収される。攪拌部４３に回収されたトナー粒子は現像剤とともに攪拌され、供給ローラ４４に供給される。
【０１１６】
このように、回収手段として静電搬送面に近接してトナー粒子を吸引するためのノズルを設けることによって、静電搬送面から非接触でトナー粒子を分離して任意の場所に回収することが容易にできる。
【０１１７】
次に、図１６を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、図１６は本発明の第２実施形態に係る本発明に係る現像装置を備えたカラー画像を形成可能な画像形成装置の一例を示す構成図である。なお、第１実施形態で説明した各作像要素と同じ機能を果たす要素については同じ符号を付して表わし、特に必要がない限り構成に関する説明は省略する。
【０１１８】
この画像形成装置では、負帯電の有機感光体をベルト形状に構成したベルト状像担持体６１を備え、このベルト状像担持体６１は、駆動ローラ６２、従動ローラ６３及び転写対向ローラ６４間に架け渡され、図示しない回転駆動機構によって矢印方向に周回移動される。
【０１１９】
このベルト状像担持体６１には、ベルト状像担持体６１を帯電させる帯電装置６５Ｋ、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｙと、ベルト状像担持体６１上の静電潜像を現像する本発明に係る現像装置である現像カートリッジ６６Ｋ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙとが、それぞれ各色ごとに対向しており、像担持体２１の移動にしたがって順次トナー像を像担持体６１上に重ねていくように構成されている（１パスカラー）。
【０１２０】
また、現像カートリッジ６６Ｋ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙの静電搬送ローラ４２にベルト状像担持体６１を挟んで対向する位置に対向ローラ６７Ｋ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｙを配置している。さらに、転写対向ローラ６４にベルト状像担持体６１を挟んで対向する位置に転写ローラ６８を配置している。
【０１２１】
この画像形成装置においては、画像形成時には、給紙装置５から送られた転写材６が像担持体６１と転写ローラ６８との接触部へと搬送され、当該接触部において像担持体６１上に形成されたフルカラー画像が転写ローラ６８に印加された電圧によって転写材６上に転写される。その後、転写材６は定着装置４に到達すると、転写材６上のトナー像は加熱ローラ４ａ及び加圧ローラ４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材６上に定着させられ、転写材６上にフルカラーの可視像が形成される。
【０１２２】
ここで、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を現像するための現像カートリッジ６６Ｋ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙは、図１７に示すように、像担持体６１が装置本体１０から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。
【０１２３】
次に、この画像形成装置における帯電及び現像の各部について図１８を参照して説明する。なお、現像カートリッジ６６については前述した第１実施形態と同じ部分には同じ符号を付して説明を簡単にする。
帯電装置６５は像担持体６１の表面を一様帯電させるためのものであり、本実施形態ではコロナ帯電方式を採用している。コロナ帯電のように非接触の帯電手段を用いれば、上流側の現像カートリッジ６６によって形成されたトナー像を乱すことなく像担持体６１を帯電させることができる。
【０１２４】
現像カートリッジ６６は、本発明に係る現像装置であり、多少の形状の変更はあるが上記第１実施形態で説明した現像装置４１と同じである。
【０１２５】
そこで、像担持体６１上にトナー像を形成させる動作について説明する。
先ず、帯電装置６５によって像担持体６１表面が一様に帯電させられる。すでに像担持体６１上にトナー像が形成されている場合でも、トナー像を含め像担持体６１の表面が一様帯電させられる。次いで、光書込み装置２から画像情報に応じた光ビームが照射される。光ビームは帯電装置６５と現像カートリッジ６６の間を通過するため、すでに一様帯電させられた像担持体６１に対して光ビームが照射されることとなり、負帯電性の感光体である像担持体６１の表面では画像部に対応する領域が除電されて潜像が形成される。
【０１２６】
現像カートリッジ６６は第１実施形態と同様に像担持体６１上に形成された潜像の画像部にトナー粒子を付着させ、潜像をトナー像として可視化する。以上の帯電、光ビーム照射、現像の工程が前述のように各現像カートリッジとの対向部において繰り返され、像担持体６１上に４色のトナー像が重ねられたフルカラー画像が形成される。
【０１２７】
なお、本実施形態の画像形成装置では像担持体６１表面の転写残トナー粒子を回収するためのクリーニング部材は設けていない。転写残トナー粒子は像担持体６１表面に残留したままとなるが、４つの帯電装置６５によって帯電され、やがて転写材に転写されて像担持体６１上から除去される。転写残トナー粒子が転写材に転写されると多少の画像の乱れが生じるが、わずかの乱れであれば視覚的に認識されない。
【０１２８】
そこで、現像カートリッジ６６に備える回収手段の第１例について図１８を参照して説明する。
ここでは、現像装置６６は、静電搬送ローラ４２へトナー粒子を供給するための供給ローラ４４が配置されており、供給ローラ４４と静電搬送ローラ４２との対向部分では磁気ブラシが形成されている。供給ローラ４４の表面では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる非磁性スリーブが図示しない回転駆動機構によって矢示方向（図で時計回り方向）に回転されるようになっている。
【０１２９】
現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード４６が設けられている。このドクタブレード４６と供給ローラ４４のスリーブとの間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定している。更に、供給ローラ４４の像担持体６１とは反対側領域には、現像ケーシング４７内の現像剤を攪拌しながら供給ローラ４４へ汲み上げるための２つのスクリュー４８が設置されている。
【０１３０】
上記供給ローラ４４内には、スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）が固定状態で備えられている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがスリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシはスリーブの回転によってスリーブと同方向に移送されることとなる。上記磁石ローラ体は、複数の磁極（磁石）を備えている。具体的には、前述した図８に示すように、供給領域部分に現像剤の穂立ちを生じる供給主磁極Ｐ１、スリーブ上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４およびＰ５、汲み上げられた現像剤を供給領域まで搬送する磁極Ｐ６、現像後の領域で現像剤を回収する磁極Ｐ２、剤離れ磁極Ｐ３を備えている。
【０１３１】
ここで、静電搬送ローラ４２は、粉体であるトナー粒子を供給、搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有している。本実施形態では、３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいてｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。本実施形態では、図１９に示すように、各電極１０２は現像カートリッジ６６の接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３，Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点は現像カートリッジ６６装置が画像形成装置本体１０に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える本体側電源１０４と接続される。
【０１３２】
静電搬送ローラ４２は、トナー粒子を供給ローラ４４より供給される供給領域、像担持体６１近傍まで移送する搬送領域、像担持体６１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域と現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための回収領域、に分けられる。供給領域は供給ローラ４４の供給主磁極Ｐ１に近接した領域で、搬送領域は供給領域から現像領域までの間、現像領域は像担持体６１に近接した領域のみに存在する。一方、回収領域は供給ローラ４４の回収磁極Ｐ２の近傍の領域である。
【０１３３】
そして、供給、搬送、現像領域では各電極１０２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、回収領域では各電極１０２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。ここでは、供給ローラ４４のバイアス−４００Ｖ、帯電電圧−１４０Ｖ、露光後電圧−４０Ｖとしたときに、駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３には平均値−１００Ｖで±１００Ｖの駆動パルス信号を印加してトナーの供給、搬送、現像を行い、駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３には平均値−５００Ｖで±１００Ｖの駆動パルス信号を印加してトナーを回収している。
【０１３４】
ここで、現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子が供給領域のトナーと混合され濃度ムラを起さないように供給ローラ４４の回転方向は、静電搬送ローラ４２のトナー搬送方向と逆方向が好ましい。このように、逆方向回転とすることによって、静電搬送面からのトナー回収の影響を受けずに静電搬送面に確実にトナーを供給することができる。
【０１３５】
なお、本例では磁石ローラ体を６極の磁石によって構成しているが、８極や１２極で構成してもよい。
【０１３６】
このように、供給手段が回収手段を兼ねることによって、小型化を図ることができる。
【０１３７】
次に、現像カートリッジ６６に備える回収手段の第２例について図２０を参照して説明する。
ここでは、供給手段として複数個の供給ローラ４４Ａ、４４Ｂを備えている。供給ローラ４４Ａで静電搬送ローラ４２から主に現像に寄与しなかったトナー粒子の回収を行い、供給ローラ４４Ｂで静電搬送ローラ４２に対してトナーを供給することでトナーの混合を防いでいる。
【０１３８】
なお、上述した各例では供給ローラ４４は磁性キャリア粒子及びトナー粒子からなる２成分現像剤を担持する構成で説明したが、図２１に示すように、供給ローラ４４Cを導電性スポンジローラにしてトナー粒子のみを担持させる、つまり、一成分現像剤を使用する構成とすることもできる。
【０１３９】
次に、上述した第１実施形態の作像ユニットをプロセスカートリッジとした第３実施形態について図２２を参照して説明する。
つまり、この実施形態では作像ユニット４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙはそれぞれブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙとしている。本実施形態において「プロセスカートリッジ」とは、少なくとも現像装置を含んで一体に構成され、画像形成装置本体１０から着脱可能とされたカートリッジである。
【０１４０】
この画像形成装置において、プロセスカートリッジ７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙは、転写材搬送ベルト３Ａが装置本体１０から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。画像形成時には、書込装置２Ｋ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｙからプロセスカートリッジ７１Ｋ、７１Ｍ、７1Ｃ、７１Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた書込み光がそれぞれ照射させられ、各プロセスカートリッジ７１はこの書込み光に応じたトナー像を形成して転写材６に転写する。
【０１４１】
なお、本発明は、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る本発明に係る現像装置を備えたカラー画像を形成可能な画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図２】同現像装置を説明する説明図である。
【図３】同現像装置の静電搬送ローラの説明に供する要部拡大説明図である。
【図４】同静電搬送部材の搬送原理の説明に供する駆動波形の一例を示す説明図である。
【図５】同じくトナー搬送の一例を説明する説明図である。
【図６】同静電搬送ローラの搬送領域に印加する駆動波形の一例を示す説明図である。
【図７】同静電搬送ローラの現像領域に印加する駆動波形の一例を示す説明図である。
【図８】同現像装置の供給ローラの説明に供する説明図である。
【図９】同現像装置における回収手段の第１例の説明に供する説明図である。
【図１０】同現像装置における回収手段の第２例の説明に供する説明図である。
【図１１】同現像装置における回収手段の第３例の説明に供する説明図である。
【図１２】同現像装置における回収手段の第４例の説明に供する説明図である。
【図１３】同現像装置における回収手段の第５例の説明に供する説明図である。
【図１４】同現像装置における回収手段の第６例の説明に供する説明図である。
【図１５】同現像装置における回収手段の第７例の説明に供する説明図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る本発明に係る現像装置を備えたカラー画像を形成可能な画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図１７】同画像形成装置の現像カートリッジの脱着の説明に供する説明図である。
【図１８】同画像形成装置の現像装置における回収手段の第１例の説明に供する説明図である。
【図１９】同現像装置における静電搬送ローラの説明に供する説明図である。
【図２０】同現像装置における回収手段の第２例の説明に供する説明図である。
【図２１】一成分現像剤を用いる場合の現像装置の説明に供する説明図である。
【図２２】本発明に係るプロセスカートリッジの説明に供する説明図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ…作像ユニット
２Ｋ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ…光書込み装置
３Ａ…転写材搬送ベルト
３Ｂｋ、３Ｂｍ、３Ｂｃ、３Ｂｙ…転写ローラ
４…定着装置
５…給紙装置
６…転写材
７…排紙部
２１…像担持体
３１…帯電装置
４１…現像装置
４２…静電搬送ローラ
４４…供給ローラ
４５…回収手段
５１…クリーニング装置
６１…像担持体
６５Ｋ、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｙ…帯電装置
６６Ｋ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙ…現像カートリッジ
７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙ…プロセスカートリッジ
４５１…金属板
４５５…金属ローラ
４５７…ブラシローラ
４６１…磁気ブラシローラ
４７１…回収用静電搬送部材
４７３…マグローラ
４７４…吸引ノズル
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006259013.tif 000021
【図２０】
2006259013.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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