(57)【要約】      （修正有）【課題】潜像担持体に対し安定した現像剤付着量を得られる、現像方法、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。【解決手段】現像方法によれば、最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制する。よって、潜像電位の変動による付着量変動が低減し、安定した現像剤付着量を得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、現像領域を形成するように前記像担持体上の静電潜像に対向して設けられた現像剤担持体を備え、現像剤を前記静電潜像に付着させ顕像化する画像形成装置であって、現像剤を前記現像剤担持体上で近接力が作用しない状態とし、当該状態にある現像剤に対し潜像電界を作用させて前記静電潜像に現像剤を付着させる現像方法において、
最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制することを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記現像電位差は静電潜像形成条件に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の現像方法。
【請求項３】
前記現像電位差は前記現像剤担持体上の現像剤電位に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の現像方法。
【請求項４】
現像領域を通過する現像剤搬送量を、前記現像剤担持体への現像剤の供給量に基づいて調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項５】
現像領域を通過する現像剤搬送量を、前記現像剤担持体の移動速度に基づいて調節することを特徴する請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項６】
静電潜像を担持する像担持体と、現像領域を形成するように前記像担持体上の静電潜像に対向して設けられた現像剤担持体を備え、現像剤を前記静電潜像に付着させ顕像化する画像形成装置であって、現像剤を前記現像剤担持体上で近接力が作用しない状態とし、当該状態にある現像剤に対し潜像電界を作用させ潜像に付着させる現像装置において、
最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定する現像電位差設定手段を有し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
前記現像電位差設定手段は、静電潜像形成条件に基づいて現像電位差を設定することを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像電位差設定手段は、前記現像剤担持体上の現像剤電位に基づいて現像電位差を設定することを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【請求項９】
現像領域を通過する現像剤搬送量を、前記現像剤担持体への現像剤の供給量に基づいて調節する現像剤供給量調整手段を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
現像領域を通過する現像剤搬送量を、前記現像剤担持体の移動速度に基づいて調節する現像剤供給量調整手段を有することを特徴する請求項６〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記現像剤をホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、該電極に多相の電圧を印加するための電圧供給手段とを含む現像剤搬送手段を有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
現像剤をホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極に、現像剤を搬送させる搬送電界を形成するような多相の電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤担持体が移動することで、現像剤を搬送することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記現像剤担持体上の現像剤量を検知する検知手段を有することを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１５】
請求項６〜１４のいずれか１項に記載の現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
潜像担持体上の静電潜像に現像剤を付着させて顕像化して画像を形成する画像形成装置において、
請求項６〜１４のいずれか１項に記載の現像装置もしくは請求項１５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１７】
静電潜像を担持する像担持体と、現像領域を形成するように像担持体上の静電潜像に対向して設けられた複数の現像剤担持体を備え、複数色の現像剤を前記静電潜像に順次付着させ顕像化してカラー画像を形成する画像形成装置において、
請求項１５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】
本発明は現像方法、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、低電圧駆動で高い現像効率が得られる現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真式プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像に粉体である現像剤（以下、トナーと称す）を付着させて現像してトナー像として可視像化し、このトナー像を記録媒体に転写し、あるいは中間転写部材に一旦転写した後記録媒体に転写することで画像を形成するものがある。
【０００３】
このような画像形成装置において、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像装置として、従来から、現像装置内で攪拌させたトナーを現像剤担持体である現像ローラの表面に担持し、当該現像ローラを回転させることによって潜像担持体の表面に対して対向する位置まで搬送し、潜像担持体の潜像を現像する。そして、現像終了後、潜像担持体に転写しなかったトナーは現像ローラの回転により現像装置内に回収され、新たにトナーを攪拌・帯電して再び現像ローラに担持して搬送するようにしたものが知られている。
【０００４】
また、従来の画像形成装置として、特許文献１、特許文献２に記載されているように、潜像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、非接触で現像ローラから潜像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式で現像するものも知られている。更に、従来の他の画像形成装置としては、特許文献３、特許文献４に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたものも提案されている。また、多色のトナーを潜像担持体上で重ねることで、カラー画像を得る画像形成装置としては、特許文献５に記載されているように、現像ローラからトナーをジャンピングさせて行う方法が知られており、また特許文献６に記載されているように、電界カーテンの作用により飛翔させたトナーにより重ね現像を行うものも提案されている。更に、特許文献７、特許文献８に記載されているように、進行波を用いる現像装置に対して、常に十分な現像量が得られるように制御を行う方法も提案されている。
【特許文献１】特開平９−１９７７８１号公報
【特許文献２】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】特公平５−０３１１４６号公報
【特許文献４】特公平５−０３１１４７号公報
【特許文献５】特公平８−００３６７３号公報
【特許文献６】特開平３−０２１９６７号公報
【特許文献７】特開２００４−１７０７９６号公報
【特許文献８】特開２００５−５５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した現像ローラからＤＣ及びＡＣを印加し非接触状態にしたトナーを用いてトナーを潜像担持体に与える現像装置を備えた画像形成装置にあっては、現像ローラとトナーとの接触による付着力が大きく、付着力に打ち勝ち非接触状態とするためには、大きな力を電界から作用させる必要がある。静電潜像と現像ローラが対向した現像領域において、非接触状態とするために必要な過多な電界を作用させることで、潜像の作る電界に影響を与えてしまい、飛散地汚れの原因にもなっている。所謂ジャンピング現像はこの類であり、高電圧による帯電トナーの授受を行わなければならないため、高電圧電源が必要になり、装置の大型化、コストの増加を招くという課題がある。
【０００６】
また、粉体を用いる画像形成装置における現在の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０μｍの１２００ｄｐｉの孤立１ドットをいかに現像するか、それも好ましくは地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。
【０００７】
更に、環境について言えば、特に微小粉末であるトナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。
【０００８】
このような課題に鑑みて提案されている方法がＥＨ（Electrostatic Transport & Hopping）現象である。この現像を用いることによって、低電圧駆動で高い現像効率が得られる現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置、低電圧駆動が可能で高い現像効率が得られ、しかも粉体の飛散を防止できる現像装置及び現像方法、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置、この現像方法を行う画像形成方法が実現できた。提案したＥＨ現像のように、現像領域にあるトナーを、すでに現像剤担持体とトナーとの間に近接力（接触による付着力）が作用しない状態としておくことで、潜像の電界に対して忠実な微少ドットを再現しかつ地汚れが生じない現像が可能となった。
【０００９】
しかし、このような現像装置においては、潜像に忠実にトナーが付着するため、潜像の深さにばらつきが生じた場合、そのまま付着量のばらつきとして再現されてしまい、安定な付着量の制御が難しいという問題がある。特許文献７，８において、潜像に付着するのに十分なトナーを現像領域に搬送するように制御する技術が述べられているが、この技術においても、潜像により付着量が決定するという本質は同じであり、潜像のばらつきに対して安定した再現は難しい。更に、像担持体上に多色のトナーを重ねて現像する画像形成装置においては、２色目以降の現像時に像担持体上がトナー既付着部か否かにより潜像の電位が違ってしまう場合があり、この場合潜像への付着量が変わってしまう。
【００１０】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、潜像担持体に対し安定した現像剤付着量を得られる、現像方法、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】
【００１１】
前記問題点を解決するために、本発明の現像方法によれば、最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制することに特徴がある。よって、潜像電位の変動による付着量変動が低減し、安定した現像剤付着量を得ることができる。
【００１２】
また、現像電位差は静電潜像形成条件に基づいて設定し、あるいは現像剤担持体上の現像剤電位に基づいて設定することが好ましい。
【００１３】
更に、現像領域を通過する現像剤搬送量を、現像剤担持体への現像剤の供給量に基づいて調節することにより、細かな調節が可能となる。
【００１４】
また、現像領域を通過する現像剤搬送量を、現像剤担持体の移動速度に基づいて調節することにより、現像領域内での電界条件とは独立に調整が可能となる。
【００１５】
更に、別の発明としての現像装置は、静電潜像を担持する像担持体と、現像領域を形成するように像担持体上の静電潜像に対向して設けられた現像剤担持体を備え、現像剤を静電潜像に付着させ顕像化する画像形成装置であって、現像剤を現像剤担持体上で近接力が作用しない状態とし、当該状態にある現像剤に対し潜像電界を作用させ潜像に付着させる。そして、本発明の現像装置は、最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定する現像電位差設定手段を有し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制することに特徴がある。よって、潜像電位の変動による付着量変動が低減し、安定した現像剤付着量を得ることができる。
【００１６】
また、現像電位差設定手段は、静電潜像形成条件又は現像剤担持体上の現像剤電位に基づいて現像電位差を設定する。
【００１７】
更に、現像領域を通過する現像剤搬送量を、現像剤担持体への現像剤の供給量に基づいて調節する現像剤供給量調整手段を有することにより、細かな調節が可能となる。
【００１８】
また、現像領域を通過する現像剤搬送量を、現像剤担持体の移動速度に基づいて調節する現像剤供給量調整手段を有することにより、現像領域内での電界条件とは独立に調整が可能となる。
【００１９】
更に、現像剤をホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、該電極に多相の電圧を印加するための電圧供給手段とを含む現像剤搬送手段を有することにより、現像剤を剤担持体上で近接力が作用しない状態とするとともに、移動させることを可能とし、構成の簡素化を図れる。
【００２０】
また、現像剤をホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極に、現像剤を搬送させる搬送電界を形成するような多相の電圧を印加する電圧印加手段を有することにより、現像剤を剤担持体上で近接力が作用しない状態とするとともに、移動させることを可能とし、構成の簡素化を図れる。
【００２１】
更に、現像剤担持体が移動することで、現像剤を搬送することにより、現像剤の搬送を独立に制御することができる。
【００２２】
また、現像剤担持体上の現像剤量を検知する検知手段を有することにより、調整を確実にできる。
【００２３】
更に、別の発明としてのプロセスカートリッジは、上記現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在であることに特徴がある。よって、潜像電位の変動による付着量変動が低減し、安定した現像剤付着量を得られ、良好な画像を得られるプロセスカートリッジを提供できる。
【００２４】
また、別の発明としての潜像担持体上の静電潜像に現像剤を付着させて顕像化して画像を形成する画像形成装置は、上記現像装置もしくは上記プロセスカートリッジを備えていることに特徴がある。よって、良好な画像を形成可能な画像形成装置を提供できる。
【００２５】
更に、別の発明として、静電潜像を担持する像担持体と、現像領域を形成するように像担持体上の静電潜像に対向して設けられた複数の現像剤担持体を備え、複数色の現像剤を静電潜像に順次付着させ顕像化してカラー画像を形成する画像形成装置によれば、上記プロセスカートリッジを複数備えている。よって、良好なカラー画像を形成可能な画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の現像方法によれば、最高濃度の現像剤付着部における現像電位差を、現像剤搬送量により決定される付着剤層電位より大きくなるように現像電位差を設定し、最高濃度の現像剤付着部に対する現像剤の付着量を、現像領域を通過する現像剤搬送量に基づき規制する。よって、潜像電位の変動による付着量変動が低減し、安定した現像剤付着量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
はじめに、静電潜像を現像した場合の現像特性について説明する。
図１は静電潜像を現像した場合の典型的な現像特性を示す特性図である。現像領域に存在するトナーは、潜像電界からの引力に従って現像し、潜像を埋めるだけ十分なトナーが付着したときに現像が終了する。従って、現像電位差を横軸にとった場合のトナーの付着量は、図１に示すように直線となる。現像電位差がＶ１からＶ２に変化した場合、トナー付着量はＭ１からＭ２に変化する。このような現像方式では、従来の２成分現像方式等で見られるような、現像開始電圧は存在せず、現像の電位差による電界により、トナーがそのまま付着することがわかる。現像の終了に関して像担持体上の電位を示す図２によって説明する。図２では通常像担持体上の帯電極性をマイナスとしたネガポジ現像を行うために上方をマイナスとなる方向で示している。像担持体上の帯電電位をＶｄ、露光後の電位をＶｌ、現像バイアスをＶｂとする。この状態と対向したトナーは、ＶｂとＶｌの電位差（現像電位差）による電界に引かれて、露光部に付着する。付着したトナー電位をＶｔと示す。ＶｔがＶｂより絶対値が小さい間は、剤担持体上にあるトナーに対し同様の引力が作用し、トナー電位Ｖｔ＝Ｖｂとなったとき現像が停止する。従って、Ｖｂ−Ｖｌの値により、トナーの付着量はリニアに変化する。図３に２色目のトナーを現像する際の潜像担持体上の電位状態を示す。像担持体上をＶｄに帯電し、同一条件で１色目トナーが付着していない部分と、１色目のトナーがすでに付着している部分を露光する。このときトナーがすでに付着している部分の潜像は、付着していない部分と比較して浅くなってしまい、Ｖltとなる。この原因は、既付着トナーによる電位、トナーの遮蔽効果による露光量の違い等が上げられる。この状態では、トナー付着部分と、未付着部分との現像電位差には、違いが生じてしまい、従って両者のトナー付着量には違いが生じてしまう。ここで、Ｖｂ−ＶltをＶ１、Ｖｂ−ＶｌをＶ２として、現像特性を考えると、図１に示したように両者にはＭ１、Ｍ２の違いが生じる。
【００２８】
これに対し、現像特性を図４のように調節することを考える。現像電位差に対し、トナー付着量がある値で頭打ちになり、この範囲でＶ１、Ｖ２を設定することで、現像電位差変化に対する付着量変化を抑えることが可能となり、潜像担持体上のトナー付着状態にかかわらず安定したトナー付着量が得られる。具体的には、現像領域を現像時間中に通過する現像剤量を規制することで実現可能である。
【００２９】
現像領域を現像時間中に通過する現像剤量は、剤担持体単位面積あたりのトナー量と移動速度の積で表される。移動速度一定である場合、剤担持体単位面積あたりのトナー量は、すなわち供給量であり、供給部材から剤担持体への供給特性に依存した制御性で供給量をコントロールし、現像領域を現像時間中に通過するトナー量をコントロールできる。移動速度を変化させた場合には、移動速度に比例して、現像領域を現像時間中に通過する現像剤量を増減させることができる。移動速度によって制御した場合、速度変化に対してリニアに増減させられるため定量性がよい利点があるが、現像領域を通過するトナーの像担持体の移動に対する相対速度が変化してしまい、現像特性に影響を与える可能性がある。供給量でコントロールする場合には、供給に使用している方式に依存する感度の影響を受けるが、現像特性とは独立に変化させられることで、制御の自由度が高くなる。
【００３０】
図５は電位の状態を示す図である。最高濃度のベタ部分における状態であるとすると、このときの現像電位差はＶｂ−Ｖｌで示され、この電位状態の潜像に、トナー搬送量により所望の付着量に制限されたトナーが付着したときのトナー層電位がＶtmaxとすると、Ｖｂ−ＶｌがＶtmaxより大きくなるように設定することで、安定したベタ付着量を得ることができる。現像電位差は、潜像担持体の帯電電位Ｖｄと露光エネルギーとにより決定するＶｌにより変化するため、潜像担持体帯電電位や露光エネルギーを調節することで前記の状態にすることが可能である。
【００３１】
また、同様に現像バイアスＶｂを調節することでも前記の状態とすることが可能である。剤担持体側の条件であるＶｂの設定については、簡単には剤担持体に印加する電圧の平均値をＶｂとして設定すればよい。剤担持体上でトナーがホッピングしたときの電位を測定し、その電位をＶｂとして制御することも可能であり、より確実な制御が行える。この場合、図１に示した像担持体上の電位を測定する手段が有効である。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図６は本発明の一実施の形態に係る現像装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す本実施の形態の現像装置１０は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いる現像装置であり、静電潜像が形成される像担持体１１と、像担持体１１の対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材１２と、このトナー搬送部材１２に対向し、トナー搬送部材１２に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体１３と、この現像剤担持体１３で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部１４とを備えている。この場合、トナー搬送部材１２は像担持体１１及び現像剤担持体１３に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。
【００３３】
なお、このトナー搬送部材１２と像担持体１１は、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。また、トナー搬送部材１２は矢印Ａの方向に回転する。外周面をトナーが矢印Ａの方向に搬送電界（移相電界）で搬送されるように電圧を印加することも可能である。一方、現像剤担持体１３は矢印Ｂの方向に回転する。
【００３４】
現像剤収容部１４は、２室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部１４には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー１５ａ、１５ｂによって攪拌されながら現像剤収容部１４内を搬送されている。
【００３５】
また、現像剤収容部１４には図示しないトナー収容部から現像剤を補給するためのトナー補給口１６を設けている。そして、現像剤収容部１４には現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ（図示せず）が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部１４のトナー濃度が減少すると、トナー補給口１６から現像剤収容部１４にトナーが補給される。
【００３６】
更に、現像剤担持体１３は、現像剤収容部１４の攪拌搬送スクリュー１５ａと対向する領域に配置されている。現像剤担持体１３の内部には、固定された磁石が配置されており、現像剤担持体１３の回転と磁力によって、現像剤収容部１４内の現像剤は現像剤担持体１３の表面に汲み上げられる。
【００３７】
また、現像剤の汲み上げ領域より現像剤担持体１３の回転方向（矢印Ｂの方向）下流側でトナー搬送部材１２との対向領域より上流側には、現像剤担持体１３と対向する領域に現像剤層規制部材１７が設けられ、汲み上げ領域で汲み上げたれた現像剤を一定量の現像剤層厚に規制される。そして、現像剤層規制部材１７を通った現像剤は現像剤担持体１３の回転に伴って、トナー搬送部材１２と対向する領域まで搬送される。
【００３８】
ここで、現像剤担持体１３には、第１の電圧印加手段１８によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送部材１２には、第２の電圧印加手段１９によって電極に電圧が印加されている。
【００３９】
これにより、現像剤担持体１３とトナー搬送部材１２が対向する領域においては、第１、第２の電圧印加手段１８、１９によってトナー搬送部材１２と現像剤担持体１３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー搬送部材１２の表面に移動する。
【００４０】
次に、トナー搬送部材１２の回転に伴って像担持体１１と対向する領域まで搬送されたトナーは、トナー搬送部材１２と像担持体１１上の画像部との間の現像電界によって、像担持体１１上に移動して像担持体１１上の潜像を可視像化（現像）する。搬送部材上の表面電位を検出する表面電位測定部２０が、搬送部材に対向して設けている。搬送電圧が搬送部材上の電極に印加された状態での、搬送部材の表面電位は搬送電圧および搬送されているトナーの状態により変化する。この表面電位測定部２０により直接表面電位を測定し検出することで、正確な搬送部材上の電位を知ることが可能となる。
【００４１】
本実施の形態の現像装置では、キャリアを用いトナーを帯電させた後トナー搬送部材に供給する２成分現像のような構成であるが、キャリアを用いずローラ、ブレードとの摩擦により帯電させたトナーをトナー搬送部材に供給する１成分現像のような構成によっても可能である。また、現像剤担持体上のトナー搬送量により現像量が決定するため、剤担持体上のトナー搬送量を直接測定することも重要である。現像剤担持体の表面を反射型のフォトセンサ等を設けることで可能となる。
【００４２】
ここで、本実施の形態例の現像装置における搬送基板の構成について、図７〜図１１を参照して詳細に説明する。なお、図７は搬送基板の平面図、図８は図７のＡ−Ａ’線断面図、図９は図７のＢ−Ｂ’線断面図、図１０は図７のＣ−Ｃ’線断面図、図１１は図７のＤ−Ｄ’線断面図である。
【００４３】
本実施の形態例の現像装置における搬送基板１００は、図８の支持基板１０１上に３本の搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを搬送電極１０２と総称する）を１セットとして、図７及び図８の矢印方向のトナー搬送方向に沿って所定の間隔で、かつトナー搬送方向と略直交する方向に繰り返し形成され配置し、この上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、これらの搬送電極１０１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。なお、ここでは、表面保護層１０３が搬送面を形成しているが、表面保護層１０３上に更に粉体（トナー）との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
【００４４】
これらの搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの両側には、搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ（これらを共通電極１０４と総称する）をトナー搬送方向に沿って、すなわち搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極１０４の幅（この幅は、トナー搬送方向と直交する方向の幅）は搬送電極１０２の幅（この幅は、トナー搬送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。なお、図７では、共通電極１０４を、搬送領域では共通電極１０４ａ１、１０４ｂ１、１０４ｃ１を、現像領域では共通電極１０４ａ２、１０４ｂ２、１０４ｃ２、回収領域では共通電極１０４ａ３、１０４ｂ３、１０４ｃ３と、区別して表記している。
【００４５】
ここでは、図９に示すように、支持基板１０１上に共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのパターンを形成した後層間絶縁膜１０５を形成し、この層間絶縁膜１０５にコンタクトホール１０６を形成した後搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって、搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとをそれぞれ相互接続している。なお、層間絶縁膜１０５は表面保護層１０３と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。また、搬送電極１０２ａと共通電極１０４ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜１０５を形成し、この層間絶縁膜１０５上に搬送電極１０２ｂと共通電極１０４ｂを一体形成したパターンを形成し、更に層間絶縁膜１０５を形成して、この層間絶縁膜１０５上に搬送電極１０２ｃと共通電極１０４ｃを一体形成したパターンを形成する、つまり、電極を三層構造とすることもでき、あるいは一体形成に相互接続とコンタクトホール１０６による相互接続とを混在させることもできる。
【００４６】
更に、これらの共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃには、図示していない駆動回路からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子（図示せず）を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板１０１に裏面側に設けてスルーホールを介して各共通電極１０４に接続してもよいし、あるいは層間絶縁膜１０５上に設けてもよい。
【００４７】
ここで、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】
また、搬送電極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。これらの複数の搬送電極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、かつ搬送電極１０２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】
更に、表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３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。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００５０】
次に、このように構成した搬送基板１００におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。搬送基板１００の複数の搬送電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の搬送電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、搬送基板１００上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００５１】
例えば、搬送基板１００の複数の搬送電極１０２に対して図１２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３相のパルス状駆動波形（駆動信号）のＡ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）を、タイミングをずらして印加する。
【００５２】
このとき、図１３に示すように、搬送基板１００上に負帯電のトナーＴがあり、搬送基板１００の連続した複数の搬送電極１０２に同図の（１）で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電のトナーＴは「＋」の搬送電極１０２上に位置する。
【００５３】
次のタイミングで複数の搬送電極１０２には図１３の（２）に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電のトナーＴには同図で左側の「Ｇ」の搬送電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の搬送電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーＴは「＋」の搬送電極１０２側に移動する。更に、次のタイミングで複数の搬送電極１０２には図１３の（３）に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電のトナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーＴは更に「＋」の搬送電極１０２側に移動する。
【００５４】
このように複数の搬送電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、搬送基板１００上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電のトナーＴは搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電のトナーＴ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。
【００５５】
このようなトナーＴの搬送の様子について図１４を参照して具体的に説明すると、同図の（ａ）に示すように、搬送基板１００の搬送電極Ａ〜Ｆがいずれも０Ｖ（Ｇ）で搬送基板１００上に負帯電のトナーＴが載っている状態から、同図の（ｂ）に示すように搬送電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電のトナーＴは搬送電極Ａ及び搬送電極Ｄに吸引されて搬送電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、同図の（ｃ）に示すように、搬送電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、搬送電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、搬送電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、搬送電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電のトナーＴは搬送電極Ｂ及び搬送電極Ｅに搬送される。更に、次のタイミングで、同図の（ｄ）に示すように、搬送電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、搬送電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、搬送電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、搬送電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって負帯電のトナーＴは搬送電極Ｃ及び搬送電極Ｆに搬送される。このように進行波電界によって負帯電のトナーは順次図中の右方向に搬送されることになる。
【００５６】
図１５は２相電圧の印加によるトナーホッピング現像する場合の基板の構成を示す概略断面図である。ベース基板２０１上にパターン電極２０２を形成し、表面保護層２０３で保護されている。それぞれの層に適した材料特性は、３相の基板と同様である。電極には、２相の電圧が電圧印加手段２０４によって、交流が印加されている。隣り合う電極間の電界が逆転することにより、図１５の（ａ）のように基板上に付着したトナー２０５は図１５の（ｂ）のようにホッピングし、現像領域において基板との間に接触による付着力が生じない状態となる。２相である場合、トナーは電界によって搬送されないため、基板を現像領域で移動させることが必須となり、図６に示したようなスリーブ状に構成することが好ましい。
【００５７】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１６を参照して説明する。
この画像形成装置３００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プロセスカートリッジ３０１Ｋ、３０１Ｍ、３０1Ｃ、３０１Ｙ（以下、区別しないときには単に「プロセスカートリッジ３０１」という。なお、他も同じである。）と、光書込み装置３０２Ｋ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｙと、転写材３０６を搬送する搬送ベルト３０３ａ及びプロセスカートリッジ３０１Ｋ、３０１Ｍ、３０1Ｃ、３０１Ｙに搬送ベルト３０３ａを挟んで対向する転写ローラ３０３Ｂｋ、３０３Ｂｍ、３０３Ｂｃ、３０３Ｂｙと、定着装置３０４と、転写材３０６を収容する給紙装置３０５とを備えている。
【００５８】
ここで、光書込み装置３０２Ｋ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｙは画像情報に従ってプロセスカートリッジ３０１Ｋ、３０１Ｍ、３０1Ｃ、３０１Ｙ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。
【００５９】
搬送ベルト３０３ａは、搬送ローラ３０７、従動ローラ３０８及びテンションローラ３０９，３１０の間に架け渡され、搬送ローラ３０７の回転により矢印の方向に周回移動する。そして、搬送ローラ３０７と対向して転写材３０６を搬送ベルト３０３ａ上に吸着させるための吸着ローラ３１１を配置し、また搬送ベルト３０３ａの出口側には搬送ベルト３０３ａ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３１２を配置している。
【００６０】
転写ローラ３０３Ｂｋ、３０３Ｂｍ、３０３Ｂｃ、３０３Ｂｙ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。
【００６１】
定着装置３０４は、加熱ローラ３０４ａ及びこれに対向して加圧ローラ３０４ｂを備えている。
【００６２】
そして、この画像形成装置３００において、通常の画像形成動作では、給紙装置３０５から供給される記録用紙等の転写材３０６は吸着ローラ３１１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３０３ａに吸着させられる。転写材３０６は転写材搬送ベルト３０３ａに担持された状態で転写材搬送ベルト３０３ａとともに移動し、移動中にプロセスカートリッジ３０１Ｋ、３０１Ｍ、３０1Ｃ、３０１Ｙから順次各色のトナー像が転写させられ、転写材３０６上にカラーのトナー像が形成される。転写材３０６が搬送ベルト３０３ａを通過して定着装置３０４に到達すると、転写材３０６上のトナー像は加熱ローラ３０４ａ及び加圧ローラ３０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材３０６上に定着させられ、転写材３０６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３０６は装置本体上部の排紙部３１３に排出される。
【００６３】
＜実験例１＞
図６に示す現像装置を用い、２相電圧を印加し、剤担持体２を矢印の方向へ回転させて現像を行った。検討した実験条件及び結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2008281889.tif 000003
【００６５】
この結果からわかるように、剤担持体線速度と感光体線速度とは等速であるので、像担持体上のトナー量に対して、現像電位差が十分に大きい場合、変動に対して安定な現像が行える。これは、図４に示したようなＶ１、Ｖ２にて作像を行っていることを示している。このとき、現像領域を現像時間中に移動するトナー量は、移動速度と剤担持体上のトナー付着量との積となるので、剤担持体の感光体に対する線速度の比が例えば２であった場合には、概略像担持体上トナー量を１／２とした条件で同様の結果が得られているが、線速比による現像への影響として、付着量が若干減る傾向が見られる。現像領域を現像時間中に移動するトナー量を変化させる方法として、移動速度を変えるのではなく、像担持体へ供給条件を変化させてみる。供給ローラへの印加電圧を、剤担持体印加電圧の平均値との差としてとらえると、印加電圧に対する供給量の関係は、図１７のようになった。供給ローラに印加する電圧はＶpp１．２ｋＶ、３ｋＨｚのＡＣを重畳してある。付着量０．５ｍｇ／ｃｍ２を得られる電位差は３５０Ｖ程度であり、電位差を調整することで、図１７に従った像担持体上の付着量コントロールが可能であった。この方法によれば、現像領域での現像特性に影響を与えず、現像領域を現像時間中に移動するトナー量を制御できた。
【００６６】
＜実験例２＞
感光体上にトナー層を重ねて現像する実験を行った。先ず感光体上を帯電・露光・現像を行い、付着量０．５ｍｇ／ｃｍ２の画像を形成した。２色目の現像条件を剤担持体と感光体との線速比を１として実験を行った。剤担持体上トナー量を０．５５ｍｇ／ｃｍ２程度に供給ローラバイアスを設定し、コントロールした。それに対し、条件１では感光体帯電電位を−２００Ｖ、現像バイアスを−１３５Ｖとした。その結果を図１８に示す。条件２では感光体帯電電位を−２５０Ｖ、現像バイアスを−１８５Ｖとした。その結果を図１９に示す。縦軸は２色目のトナーの付着量で、すでにトナーが付着している部分への付着データを塗りつぶしたダイヤ型のプロットで、トナーが付着していない部分への付着データを白抜きの□のプロットで示す。図１８では、ほとんどプロットが剤搬送量により付着量が制限される範囲の現像電位差となっており、２色目現像時に感光体上にトナーが付着しているか否かによって、トナー付着量が変化していない。一方、図１９では、２色目現像時すでにトナーが付着している部分の付着量は、トナーがない部分と比較して少なくなってしまい、良好な画像が得られなかった。このように、潜像形成条件を、現像領域の剤の移動量によって付着量が制限される領域で、画像形成を行うようにすることで、トナーを重ね現像した際も、安定なトナー付着量が得られる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】静電潜像を現像した場合の典型的な現像特性を示す特性図である。
【図２】像の終了における像担持体上の電位を示す図である。
【図３】２色目のトナーを現像する際の潜像担持体上の電位状態を示す図である。
【図４】現像特性を調節した現像電位差とトナー付着量の関係を示す特性図である。
【図５】電位の状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る現像装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】搬送基板の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ’線断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１１】図７のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図１２】搬送基板に与える駆動波形の一例を示す波形図である。
【図１３】トナーの搬送及びホッピングの様子を示す概略図である。
【図１４】トナーの搬送及びホッピングの様子の具体例を示す概略図である。
【図１５】２相電圧の印加によるトナーホッピング現像する場合の基板の構成を示す概略断面図である。
【図１６】本発明に係るプロセスカートリッジを備える本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図１７】実験例１における供給電位差に対するトナー付着量の関係を示す特性図である。
【図１８】実験例２の条件１における現像電位差に対するトナー付着量の関係を示す特性図である。
【図１９】実験例２の条件２における現像電位差に対するトナー付着量の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００；搬送基板、１０１；支持基板、１０２；搬送電極、
１０３；表面保護層、１０４；共通電極、１０５；層間絶縁膜、
１０６；コンタクトホール、１０７；絶縁層。
【図１】
2008281889.tif 000004
【図２】
2008281889.tif 000005
【図３】
2008281889.tif 000006
【図４】
2008281889.tif 000007
【図５】
2008281889.tif 000008
【図６】
2008281889.tif 000009
【図７】
2008281889.tif 000010
【図８】
2008281889.tif 000011
【図９】
2008281889.tif 000012
【図１０】
2008281889.tif 000013
【図１１】
2008281889.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008281889.tif 000018
【図１６】
2008281889.tif 000019
【図１７】
2008281889.tif 000020
【図１８】
2008281889.tif 000021
【図１９】
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