(57)【要約】【課題】ＥＴＨ現象による低電位現像を実現しつつ、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができる複写機を提供する。【解決手段】トナーと摩擦促進物質との混合物を収容するための第１収容室４３６、第２収容室４３７と、それぞれの内部で混合物を攪拌搬送する第１搬送スクリュウ４３１、第２搬送スクリュウ４３３と、最短径箇所がトナーの平均粒径よりも大きく且つ摩擦促進物質の平均粒径よりも小さな複数の孔によって第２収容室４３７の内外を連通させるメッシュ４３３とを備え、第２搬送スクリュウ４３４による攪拌搬送に伴って混合物中のトナー粒子をメッシュ４３３の孔から排出して、移送用静電搬送基板４２２に供給するトナー供給部を現像装置４１６に設けた。【選択図】  図５９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上のトナーを静電気力によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、該潜像担持体上の潜像を現像するトナー静電搬送部材に対し、その表面にトナーを供給するトナー供給装置であって、
トナー粒子を主成分とするトナーと、該トナーの平均粒径よりも大きな平均粒径の摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質との混合物を収容するための収容部と、
該収容部内で該トナーと該摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段と、
最短径箇所が該トナーの平均粒径よりも大きく且つ該摩擦促進物質の平均粒径よりも小さな複数の開口によって該収容部の内外を連通させるメッシュとを備え、該攪拌搬送手段による攪拌搬送に伴って該混合物中のトナー粒子を該メッシュの開口から排出して、上記トナー静電搬送部材に供給することを特徴とするトナー供給装置。
【請求項２】
請求項１のトナー供給装置であって、
使用に適した上記トナーとして所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該トナー中における８０［％］以上のトナー粒子を通過させ得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２のトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該摩擦促進物質中における８０［％］以上の摩擦促進粒子の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３のトナー供給装置であって、
上記開口が非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有することを特徴とするトナー供給装置。
【請求項５】
請求項４のトナー供給装置であって、
上記開口が、その長手方向を上記攪拌搬送手段の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されていることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５のトナー供給装置であって、
上記攪拌搬送手段が、回転軸とこの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起とを有する回転部材の回転に伴って上記混合物を回転軸線方向に搬送するものであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項７】
請求項６のトナー供給装置であって、
上記螺旋突起が複数の起毛からなるブラシであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項１１】
請求項１０のトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項１２】
静電気力によって表面上でトナーを搬送するトナー静電搬送部材と、これの表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備え、該トナー静電搬送部材によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送したトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１２の現像装置において、
上記トナー静電搬送部材の表面上で現像に寄与することなく上記対向位置を通過したトナーを、上記収容部内に戻してリサイクルさせるリサイクル手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
潜像を担持する潜像担持体と、トナー静電搬送部材の表面上のトナーを静電気力によって該潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して該潜像を現像する現像装置と、該トナー静電搬送部材の表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備える画像形成装置において、
上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４の画像形成装置において、
上記攪拌搬送手段とは別に、上記開口からのトナーの排出を促す排出促進手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に配設された電極部材、及び、該メッシュと該電極部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュを振動させる振動発生手段を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８の何れかの画像形成装置において、
上記トナー静電搬送部材の表面を保護層で被覆したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１５乃至１８の何れかの画像形成装置であって、
少なくとも上記トナー静電搬送部材によって上記トナーを搬送しているときには、上記排出促進手段を機能させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面上のトナーを静電気力によって搬送するトナー静電搬送部材に対してトナーを供給するトナー供給装置、並びに、これを用いる現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これらの画像形成装置では、現像ローラ等のトナー担持回転体の表面に担持したトナーを感光体等の潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、潜像担持体上の静電潜像を現像する。かかる構成では、トナーがトナー担持回転体と表面移動する潜像担持体との間で擦れて何れか一方の表面に固着して、画像に悪影響を及ぼすことがあった。また、現像位置において、トナーをトナー担持回転体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によって静電移動させるのであるが、この電位差を相当に大きくしなければならなかった。静電移動の開始に先立って、ファンデルワールス力や鏡像力等によるトナーとトナー担持回転体との付着力に打ち勝つだけの力をトナーに付与して付着状態を解く必要があり、そのために大きな静電気力を必要とするからである。
【０００３】
一方、トナー担持回転体を用いずにトナー像を現像する画像形成装置としては、特許文献３に記載のものが知られている。この画像形成装置の現像装置は、複数の電極が所定ピッチで配設されたトナー静電搬送基板の表面上でＥＴＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を生じせしめて、トナーを現像位置まで搬送する。このＥＴＨ現象とは、粉体に作用する移相電界のエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動的に変動する現象をいう。このＥＴＨ現象は、粉体が静電搬送基板面上で移相電界によって進行方向の成分を持って飛び跳ねて、基板面方向の移動（搬送）と、基板面に垂直な方向の移動（ホッピング）とを行う現象である。静電搬送基板上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像位置に搬送することで、トナー担持回転体を用いた構成では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
【０００４】
【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】
特開２００２−３４１６５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この画像形成装置の現像装置は、十分に帯電したトナーをトナー静電搬送基板に供給することができずに、トナーの帯電不良による悪影響を引き起こすおそれがあった。具体的には、トナーを、トナーホッパ部内のアジテータの回転によって摩擦したり、トナーホッパ部から帯電ローラ表面に汲み上げて規制ブレードで摩擦したりして、帯電させているのであるが、この程度の摩擦では不十分な場合がある。
【０００６】
かかるトナーの帯電不良を抑える方法として、トナーをコロナ放電によって帯電させることが考えられる。しかしながら、コロナ放電に伴う衝撃によって多量のトナーを飛散させるおそれがある。また、コロナ放電はオゾンの発生を伴うので、環境に好ましくない。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなトナー供給装置、並びに、これを用いる現像装置及び画像形成装置を提供することである。即ち、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現しつつ、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができるトナー供給装置等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面上のトナーを静電気力によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、該潜像担持体上の潜像を現像するトナー静電搬送部材に対し、その表面にトナーを供給するトナー供給装置であって、トナー粒子を主成分とするトナーと、該トナーの平均粒径よりも大きな平均粒径の摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質との混合物を収容するための収容部と、該収容部内で該トナーと該摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段と、最短径箇所が該トナーの平均粒径よりも大きく且つ該摩擦促進物質の平均粒径よりも小さな複数の開口によって該収容部の内外を連通させるメッシュとを備え、該攪拌搬送手段による攪拌搬送に伴って該混合物中のトナー粒子を該メッシュの開口から排出して、上記トナー静電搬送部材に供給することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のトナー供給装置であって、使用に適した上記トナーとして所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該トナー中における８０［％］以上のトナー粒子を通過させ得る大きさであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該摩擦促進物質中における８０［％］以上の摩擦促進粒子の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３のトナー供給装置であって、上記開口が非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のトナー供給装置であって、上記開口が、その長手方向を上記攪拌搬送手段の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５のトナー供給装置であって、上記攪拌搬送手段が、回転軸とこの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起とを有する回転部材の回転に伴って上記混合物を回転軸線方向に搬送するものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６のトナー供給装置であって、上記螺旋突起が複数の起毛からなるブラシであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、静電気力によって表面上でトナーを搬送するトナー静電搬送部材と、これの表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備え、該トナー静電搬送部材によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送したトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の現像装置において、上記トナー静電搬送部材の表面上で現像に寄与することなく上記対向位置を通過したトナーを、上記収容部内に戻してリサイクルさせるリサイクル手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナー静電搬送部材の表面上のトナーを静電気力によって該潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して該潜像を現像する現像装置と、該トナー静電搬送部材の表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備える画像形成装置において、上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４の画像形成装置において、上記攪拌搬送手段とは別に、上記開口からのトナーの排出を促す排出促進手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に配設された電極部材、及び、該メッシュと該電極部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュを振動させる振動発生手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１４乃至１８の何れかの画像形成装置において、上記トナー静電搬送部材の表面を保護層で被覆したことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１５乃至１８の何れかの画像形成装置であって、少なくとも上記トナー静電搬送部材によって上記トナーを搬送しているときには、上記排出促進手段を機能させることを特徴とするものである。
【０００９】
これらの発明においては、トナー静電搬送部材の表面上でＥＴＨ現象を生じせしめてトナーを現像位置に搬送することで、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現することができる。
また、トナー供給装置の収容部内で、トナーをそれ単独ではなく、摩擦促進物質と混合した混合物の状態で攪拌搬送することで、コロナ放電を用いることなくトナーを確実に摩擦帯電せしめる。そして、十分に帯電したトナーをメッシュの篩い機能によって混合物から分離してトナー静電搬送部材に供給することで、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である複写機に適用した一実施形態について説明する。なお、本明細書において、ＥＴＨ現象におけるトナーの振る舞いを区別して表現すべく、静電搬送基板上における基板面方向への移動については、「搬送」、「搬送速度」、「搬送方向」、「搬送距離」と表現する。また、基板面に垂直な方向への移動については、「ホッピング」、「ホッピング速度」、「ホッピング方向」、「ホッピング高さ（距離）」と表現する。また、搬送とホッピングとを「移送」と総称する。但し、静電搬送基板（部材）という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義とする。
【００１１】
図１は、本複写機のトナー静電搬送部材たる静電搬送基板１と、これを駆動する駆動回路２と、潜像担持体たるドラム状の感光体１０とを示す概略構成図である。静電搬送基板１は、トナーＴを搬送したり、ホッピングさせたりする電界を発生するための複数の電極１０２を有している。これら電極１０２に対しては駆動回路２から所定の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００１２】
静電搬送基板１は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１や駆動波形Ｖａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲と、感光体１０との関係により、搬送領域１１と、現像領域１２と、回収領域１３とに分けられる。搬送領域１１は、トナーＴを感光体１０近傍まで移送する領域である。また、現像領域１２は、感光体１０の静電潜像をトナーＴの付着によってトナー像に現像するための領域である。また、回収領域１３は、現像に寄与しなかったトナーが現像領域１２を通過して回収されるための領域である。
【００１３】
上記搬送領域１１では、トナーＴが感光体１０に対向する現像領域１２に向けて移送される。現像領域１２では、トナーＴを感光体１０の静電潜像に向けて引き寄せる一方で、感光体１０の非画像部から遠ざける方向の電界が形成される。また、回収領域１３では、トナーＴを静電潜像、非画像部の何れに対しても感光体１０から遠ざける方向の電界が形成される。よって、現像領域１２において感光体１０上の静電潜像にトナーＴが付着してトナー像が得られる。また、現像に寄与しなかったトナーＴが感光体１０の回転方向（移動方向）下流側の回収領域１３で静電搬送基板１上に回収される。この回収により、飛散トナーの発生が抑えられる。
【００１４】
図２は、静電搬送基板１を示す平面説明図である。この静電搬送基板１は、ベース電極１０１を有している。このベース電極１０１上には、トナー搬送方向と直交する方向に延在する３本の電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」ともいう）からなる電極組が、トナー搬送方向に所定ピッチで並ぶように複数配設されている。これら電極組の上には、無機又は有機の絶縁性材料からなる保護層１０３が被覆されており、これによってトナー搬送面が形成されている。保護層１０３のより具体的な材料としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４など、吸湿性や表面摩擦係数の小さなものが挙げられる。かかる材料からなる保護膜１０３を設けることにより、移送用静電搬送基板４４２へのトナー固着を抑えることができる。
【００１５】
これら電極組の両側には、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」ともいう）がトナー搬送方向に沿うように設けられている。共通電極１０５の幅（トナー搬送方向と直交する方向の長さ）は、電極１０２の幅（短手方向の長さ）よりも大きくなっている。なお、図２では、共通電極１０５について、搬送領域１１にあるものを符号１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１で、現像領域１２にあるものを符号１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２で、回収領域１３にあるものを符号１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３で、それぞれ表している。
【００１６】
電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとは、次のようにして相互接続される。即ち、ベース基板１０１上に共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのパターンを形成した後、層間絶縁膜１０７（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）を形成する。そして、この層間絶縁膜１０７にコンタクトホール１０８を形成した後、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって相互接続する。なお、次のようにして、電極を三層構造にしたり、一体形成による相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させたりすることもできる。即ち、電極１０２ａと共通電極１０５ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜１０７を形成した後、これの上に電極１０２ｂと共通電極１０５ｂとを一体形成したパターンを形成する。そして、層間絶縁膜１０７を形成して、これの上に電極１０２ｃと共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成するのである。
【００１７】
これら共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには、駆動回路（２）からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための図示しない駆動信号印加用入力端子が設けられている。この駆動信号入力用端子は、ベース基板１０１に裏面側に設け、スルーホールを介して共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００１８】
ベース基板１１は、例えば、ガラス基板、樹脂、セラミックス等の絶縁性材料、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基層に、ＳｉＯ２等の絶縁膜が被覆されたものである。基層については、ポリイミドフィルムなどの変形自在な材料からなるものを用いてもよい。
【００１９】
電極１０２は、ベース基板１１上に０．１〜０．２［μｍ］の厚みで被覆されたＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料が、フォトリソグラフィー法等によって所定の形状でパターン化されたものである。これら複数の電極１０２のトナー搬送方向における幅は、トナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下に調整されている。また、トナー搬送方向における電極１０２間距離も、トナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下に調整されている。
【００２０】
上記保護層１０３は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などが厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜されたものである。ＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどの無機ナイトライド化合物からなるものでもよい。表面水酸基が増えると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）の少ない無機ナイトライド化合物を用いるのは有効である。
【００２１】
かかる構成の静電静電搬送基板１の電極１０２に対して、駆動回路２からｎ相の駆動波形を印加すると、複数の電極１０２間で移相電界（進行波電界）が発生する。これにより、静電静電搬送基板１上の帯電済みのトナーが反発力や吸引力を受けてホッピングしながら搬送方向に進んでいく。例えば、静電搬送基板１の複数の電極１０２に対して図７に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正（＋）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）Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）をタイミングをずらして印加する。このとき、図８に示すように、静電搬送基板１上に負（−）帯電性のトナーＴがあり、静電搬送基板１の連続した複数の電極１０２に▲１▼で示すように「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとする。すると、トナーＴは「＋」の電極１０２上に移動する。次に、複数の電極１０２に▲２▼で示すように「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加されると、トナーＴには図中左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が作用する。これとともに、図中右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力も作用する。この結果、トナーＴは「＋」の電極１０２上に移動する。更に、複数の電極１０２に▲３▼で示すように「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加されると、トナーＴには同様に反発力と吸引力が作用して、トナーＴが更に「＋」の電極１０２上に移動する。
【００２２】
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、静電静電搬送基板１上には進行波電界が発生し、トナーがホッピングしながらこの進行波電界の進行方向に搬送される。なお、正（＋）帯電性のトナーを用いる場合には、駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様の搬送を実現することができる。
【００２３】
図９を用いてこの搬送を具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、トナーＴを載せている静電搬送基板１の電極Ａ〜Ｆが何れも０Ｖ（Ｇ）である状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されたとする。すると、トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに引かれてこれらの上に移る。次いで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄが何れも０Ｖになり、且つ電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されたとする。すると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けて、電極Ｂ及び電極Ｅ上に移送される。更に、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅが何れも「０」になり、且つ電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴが反発力を受けるとともに、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けて、電極Ｃ及び電極Ｆ上に移送される。このようにトナーを順次移送し得る進行波電界が生起せしめられることで、トナーＴが図中左から右に向けて移送される。
【００２４】
図１０は、上記駆動回路２の一例を示すブロック図である。駆動回路２は、パスル信号発生回路２１と、波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備えている。波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、パスル信号発生回路２１から出力されるパルス信号に基づいて駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する。また、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、パルス信号発生回路２１からのパルス信号に基づいて駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する。
【００２５】
上記パルス信号発生回路２１は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、互いに位相を１２０［°］シフトさせた２組みパルスで、次段の波形増幅器２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃに含まれるスイッチング手段を駆動する。そして、１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００２６】
波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、上記搬送領域（１１）や回収領域（１３）の各電極１０２に対して、駆動波形を出力する。この駆動波形は、例えば図１１に示すように、駆動各相の＋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３相の波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１である。以下、この３相の駆動波形を搬送電圧パターン又は回収搬送電圧パターンともいう。
【００２７】
一方、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、現像領域１１の各電極１０２に対して、３相の駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を出力する。この駆動波形は、例えば図１２や図１３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３相の波形である。以下、この３相の駆動波形をホッピング電圧パターンともいう。
【００２８】
上述のＥＴＨ現像は、トナーの静電移動によるものであるが、従来の静電移動を用いた現像装置のように、静電移動に伴って自然発生的に生じるトナーのスモーク化、クラウド化を利用するのではない。トナーを積極的に感光体１０に向けてホッピングさせるのである。このホッピングは、従来の静電搬送基板を用いただけでは発生せず、電極幅、電極間隔と駆動波形との関係が適切に設定されることで発生する。
【００２９】
本発明者らは、ＥＴＨ現象によるトナー静電搬送の実験結果を反映させた二次元差分法により、コンピューターによってＥＴＨ現象のシミュレーションを行った。このときのシミュレーション環境を、図１４に示す。なお、このシミュレーションでは、便宜上、重力の方向を上向きとしている。静電搬送基板１において、電極面の反対側には電性基板１０４を設けてこれを常時接地している。静電搬送基板１の電極面には、所定の間隙を介してＯＰＣ層１５を対向させ、これの非対向面には導電性基板１６を設けて常時接地している。また、ＯＰＣ層１５の対向面には静電潜像１７を担持させている。更に、負帯電性のトナーＴを用いた反転現像方式（電荷のない部分にトナーを付着させる現像方式）を実現すべく、静電潜像１７の画像部には電荷をのせず、非画像部（地肌部）に電荷をのせている。
【００３０】
静電搬送基板１の電極１０２とＯＰＣ層１５との間隔は２００μｍとし、トナーＴの平均粒径は８μｍ、平均帯電量Ｑ／ｍは−２０μＣ／ｇ、ＯＰＣ層１５上の電荷密度は、−３．０ｅ−４〔ｃ／ｍ２〕である（ＯＰＣ層が全面がこの電荷密度で帯電された時その表面電位は−１６９Ｖになる。）。トナーＴは１４０個を２層にシミュレーション幅７００μｍに均一に並べた。
【００３１】
上述の条件うちで、ＯＰＣ層１５の帯電電荷密度を「ゼロ」とした場合に、静電搬送基板１上に並んだ隣り合う３本の電極Ａ，Ｂ，Ｃに、それぞれ＋１００Ｖ／０Ｖ／＋１００Ｖを印加したときの、電極Ｂ近傍の電界ベクトルは図１５に示すようになる。なお、同図において、電極Ｃ近傍の電界は、電極Ｂを挟んで電極Ａと対称なので省略している。また、トナーも省略している。両電極１０２、１０２の下側が、ＯＰＣ層１５に向かう空間である（ＯＰＣ層１５は図示していない。）。また、図示できないが、左側の電極Ａの近傍の電位は＋１００Ｖに近く、右側の電極Ｂの近傍の電位は０Ｖに近く、両電極Ａ、Ｂより離れた空間の電位は＋５０Ｖ前後である。更に、同図中、矢印はその場所の電界ベクトルを示し、その向きが電界の向きであり、その長さが電界の強さを示している。
【００３２】
同図から分かるように、＋１００Ｖが印加された電極Ｂのセンターからその下方（実際は上方）の空間にかけては、電界ベクトルが垂直に上を向いている。この結果、この時、電極Ｂのセンターにいた負帯電性のトナーには、まっすぐ下向き（実際は上向き）の静電力が働き、下向きに（実際は上向き）に加速される。そして、静電搬送基板１を離れた後も、電界ベクトルの向きに従ってまっすぐ下降（実際は上昇）させられることが分かる。
【００３３】
図１６は、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの電極Ｂのセンターから真下（真上）の空間における垂直（Ｙ）方向電界の一例を示している。同図に示すように、電極Ｂより約５０μｍ下降（上昇）すると、電界ベクトルの大きさはほとんどゼロになるので、ここまで加速されてきたトナーは、この付近では空気の粘性抵抗で減速される。そして、その先では、電界の向きが反転するので、逆向きの静電力を受けて下（上）向きの速度を失うことが予想される。
【００３４】
直径８μｍ、比帯電量Ｑ／ｍ＝−２０μＣ／ｇのトナーを電極Ｂのセンターに置き、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの、トナーのＹ方向位置とＹ方向速度とのシミュレーション結果を１０μｓｅｃごとに１６０μｓｅｃまで図１７に示している。なお、これは、電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍとした電極構成である。同図からわかるように、電極Ｂの両隣りの電極Ａ，Ｃに＋１００Ｖが印加された場合、電極Ｂのセンターに置かれたトナーは、５０〜６０μｓｅｃ後に、電極Ｂの上方４０〜５０μｍに達し、その時点で上昇速度が１ｍ／ｓｅｃになる。そして、その後は、徐々に減速されながらも、更に上昇を続けている。
【００３５】
このように、電極上にトナーをまっすぐ打ち上げる条件は、上記のシミュレーション結果から、次の通りであると言える。即ち、負帯電性のトナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより高く、且つ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することである。なお、正帯電性のトナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより低く（例えば−１００Ｖ）高く、且つ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することである。
【００３６】
この条件を最も充足する駆動波形パターンは、図１２又は図１３に示したように各相の＋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％に設定したホッピング電圧パターンである。そこで、本複写機では、このホッピング電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を現像領域１２に対応する静電搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００３７】
これに対して、トナーの搬送を行うための駆動波形パターンとしては、図１１に示したパターンが最も適している。即ち、駆動波形Ｖａ（Ａ相）、Ｖｂ（Ｂ相）、Ｖｃ（Ｃ相）を印加する場合、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％に設定した搬送電圧パターンである。そこで、本複写機では、この搬送電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を搬送領域１１に対応する静電搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００３８】
かかる搬送電圧パターンでは、Ｂ相電極に注目すると、Ｂ相電極の印加電圧が０Ｖになった時間においては、Ａ相電極の印加電圧は０Ｖ、Ｃ相電極の印加電圧は＋電圧であり、トナーの進行方向はＡ→Ｃである。よって、Ｂ相電極上のトナーはＡ相電極との間では反発され、Ｃ相電極との間では吸引される方向の電界を受けることになり、搬送効率が高くなり、特に高速搬送を行うことができる。なお、ホッピング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い。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。従って、搬送領域１１の各電極１０２に印加する駆動波形パターンは図１１に示した搬送電圧パターンに限られるものではない。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図１２又は図１３に示したホッピング電圧パターンに限られるものではない。一般的には、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、次のようにしてホッピングや搬送の効率を向上させることができる。即ち、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のである。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％未満に設定すればよい。また例えば、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％未満に設定すればよい。
【００３９】
一方、電圧印加デューティーは｛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。即ち、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、効率を向上させることができる。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易くなる。
【００４０】
次に、ＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１３に示したホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について説明する。なお、図１８に示すように、ＯＰＣ層１５上の潜像１７は、反転現像用の電荷がない部分を画像部１７ａとし、電荷がある部分を非画像部（又は「地肌部」という。）１７ｂとする。また、反転現像は電荷のない部分（ここでは、負電荷のない部分）が画像部となるので、同図の非画像部（地肌部１７ｂ）の外側にも負電荷は存在しているが図示を省略されているだけである（以下の図においても同様である。）。また、ＯＰＣ層１５表面の電位は約−１５０Ｖ、潜像部１７の内の画像部１７ａの部分での表面の電位は約０Ｖである。また、電極１０２に印加するホッピング電圧パターンの電圧値も図１３に示すように「−１００Ｖ」と「０Ｖ」にしている。
【００４１】
図１８において、現像開始０μｓｅｃ後にはトナーは静電搬送基板１上に位置している。この状態から、ホッピング電圧パターンを印加した時に状態を図１９以降に示している。電圧パターンの印加開始から１００μｓｅｃ経過した時点でのトナーの分布である。同図の分布を図１８と比較すると、−１００Ｖの電極（Ｂ相電極）１０２上にいたトナーが上方に（図では下方に）または、斜め左右に飛び出したことが分かる。
【００４２】
図２０は２００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａにトナーが付着し、反転現像が始まっていることが分かる。一方、電荷があり、電位が約−１５０Ｖの地肌部１７ｂではトナーがＯＰＣ層１５に到達していないことが分かる。また、図１９と比較すると、−１００Ｖの電極の位置が一つ隣に移動して、そこから、新たにトナーが打ち上げられつつあることも分かる。
【００４３】
図２１は３００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａに付着するトナーの数が、図２０より増えて現像が進んでいることが分かる。一方、地肌部１７ｂでは、最初に打ち上げられたトナーが、ＯＰＣ層１５と静電搬送基板１間に形成されている逆電界で静電搬送基板１側に戻りつつあることが分かる。
【００４４】
図２２は５００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、現像が更に進んでいるが地肌部１７ｂに付着するトナーはまったくないことが分かる。
【００４５】
図２３は１０００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２３とを比較すると、現像が更に進んでいるが、その違いは小さいことが分かる。
【００４６】
図２４は１５００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２３とを比較すると、画像部１７ａに付着しているトナーの数は同じで、この間では現像が進まなかったこと、即ち、現像は開始１ｍｓｅｃ後でほぼ飽和したことが分かる。
【００４７】
図２５は２００００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２４とを比較すると、この間ではまったく現像が進んでいないことが分かる。
【００４８】
以上の説明のようにＥＴＨ現像ではトナーをホッピングさせることによっ感光体上の静電潜像を反転現像することができる。即ち、現像領域で、トナーが潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
【００４９】
例えば、前述した図１３に示すホッピング電圧パターンの駆動波形のように、０〜−１００Ｖで遷移するパルス状電圧波形である場合、潜像担持体上の非画像部電位が−１００Ｖより低いときには、画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かうことになる。この場合、潜像の非画像部の電位を−１５０Ｖや後述する−１７０Ｖとした場合に、トナーが潜像担持体側に向かうことが確認された。また、ホッピング電圧パターンの駆動波形が２０Ｖ〜−８０Ｖで遷移するパルス状電圧波形である場合、画像部の電位を約０Ｖ、非画像部の電位が−１１０Ｖのときにも、パルス状駆動波形のローレベルの電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にあるので、同様に、画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かうことになる。要するに、パルス状駆動波形のローレベルの電位を潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、非画像部へのトナーの付着を防止し、高品質の現像を行うことができる。
【００５０】
このように、ＥＴＨ現像においては、トナーがホッピングしていることにより潜像の画像部に対してトナーが吸引付着し、非画像部ではトナーが反発されて付着されないので、トナーによる潜像の現像を行うことができる。このとき、既にホッピングしているトナーは静電搬送基板１との間で吸着力が生じないため、容易に潜像担持体側に移送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。
【００５１】
従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に移送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、ＤＣ６００〜９００Ｖのバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、本複写機では、トナーの付着力は通常５０〜２００ｎＮであるが、静電搬送基板１上でホッピングしているために静電搬送基板１に対する付着力が略零になる。よって、トナーを静電搬送基板１から剥離する力が不要になり、低電圧で十分にトナーを潜像担持体側に移送することが可能になるのである。しかも、電極１０２、１０２間に印加する電圧が｜１５０〜１００｜Ｖ以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、電極１０２表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、ＯＰＣ等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、ＮＯｘが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。従って、従来方式の現像ローラ表面、またはキャリア表面に付着しているトナーを剥離するために現像ローラと感光体の間に印加していた５００Ｖ〜数ＫＶの高電圧バイアスを必要とすることがない。このため、感光体の帯電電位を非常に低い値として、潜像を形成して現像することが可能になる。
【００５２】
例えば、ＯＰＣ感光体を使用し、その表面のＣＴＬ（ＣｈａｒｇｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ）の厚さが１５μｍ、その比誘電率εが３、帯電したトナーの電荷密度が−３Ｅ−４Ｃ／ｍ２の場合、ＯＰＣ表面電位は約−１７０Ｖとなる。この場合、搬送基板の電極への印加電圧として、０〜−１００Ｖ、デューティー５０％のパルス状駆動電圧を印加すると、平均で−５０Ｖとなり、トナーが負帯電であれば搬送基板の電極とＯＰＣ感光体との間の電界は前述した関係になる。このとき、搬送基板とＯＰＣ感光体とのギャップ（間隔）が０．２〜０．３ｍｍであれば十分に現像が可能となる。トナーのＱ／Ｍ、搬送基板の電極への印加電圧、印刷速度即ち感光体の回転速度によっても異なる。負帯電性のトナーの場合、少なくとも感光体を帯電する電位は−３００Ｖ以下、または現像効率を優先した構成の場合は−１００Ｖ以下でも十分に現像を行うことができる。なお、正帯電の場合の帯電電位は＋電位となる。
【００５３】
ところで、上述したＥＴＨ現像は、静電搬送基板１上でトナーをホッピングさせることによって、静電搬送基板１との吸着力を０にすることで現像を行うものである。しかし、本発明者らの研究によると、単に搬送基板上でトナーをホッピングにさせるだけでは、ホッピングしたトナーが潜像担持体側への進行性を有しているとしても、潜像担持体の潜像に付着することの確実性が保証されず、トナー飛散が生じることも確認された。
【００５４】
そこで、本発明者らはＥＴＨ現像について鋭意研究した結果、ホッピングしたトナーが潜像担持体の潜像の画像部に対して選択的に確実に付着し、且つ、非画像部には付着しない、即ち地汚れが生じない条件を見出したものである。即ち、潜像担持体の潜像の電位（表面電位）と搬送基板に印加する電位（発生させる電界）との関係を所定の関係に設定する。つまり、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させる。これにより、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に向かうトナーは搬送基板側に押し返されるので、搬送基板からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用され、飛散を防止することができる。そして、低電圧駆動による高品質現像を可能にすることができる。
【００５５】
この場合、搬送基板の電極に印加する電位の平均値（平均値電位）を潜像担持体の潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させることができる。
【００５６】
本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、上述したように本発明に係るＥＴＨ現像では地肌部（非画像部）にトナーが付着しないため、地肌汚れが生じないはずであるにもかかわらず、未だ地肌汚れが生じ得ることを確認した。即ち、本発明者らは上述した搬送基板を製作して、同じような粒径と帯電量を有するトナーを用いて、厚さ１５μｍのＯＰＣ層を有する感光体で、表面電位−１７０Ｖに帯電後レーザー光学系により潜像を形成した。そして、周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転する感光体から０．２００ｍｍ離して静電搬送基板１を固定し、上記搬送電圧パターンを印加してトナーを静電搬送基板１上を感光体の周速と等しい速度で搬送した。更に、静電搬送基板１が感光体と最接近する０．４ｍｍ幅の領域（これを「現像領域」とした。）の電極に対してだけ前記ホッピング電圧パターンに切り替えて該潜像を反転現像した。そして、ＯＰＣ感光体上に形成された該トナー画像を公知の方法で、転写、定着してきれいな白紙上に黒トナー画像を形成した。この結果、形成した画像の地肌部には地汚れが生じており、また、多数枚プリント試験を繰り返すうちに機内にトナーが付着していることが認められた。そこで、高速度カメラにより、現像領域のトナーの動きを観察したところ、現像に寄与せず（感光体に付着せず）且つ、搬送基板に戻らなかったトナーが、感光体の回転に伴ってその周辺に発生した気流に巻き込まれていくことが判明した。
【００５７】
また、地肌部よりも画像部の方が飛散トナーが増えることが判明した。更に、ＯＰＣ層の帯電電位を高くすると飛散は少なくなることも判明した。また、通常、従来の現像方式ではトナーの帯電量が下がった時トナー飛散が増加していたが、ＥＴＨ現像方式では、逆に、トナーの帯電量が低い方がトナー飛散が少なくなることも判明した。
【００５８】
これらのことから、図２３ないし図２５に示すように、感光体の回転に伴う気流が一番強い画像部の直上（下）で浮遊しているトナーが、感光体の回転の気流に巻き込まれて飛散したことが確認された。
【００５９】
画像部に対して後行するトナーが滞留する原因については、空中のトナーに働く力が無くなったと考えられる。本来、画像部の近傍には負帯電性のトナーを画像部に引き付ける電界が形成されているので、この電界が、無くなって、又は弱くなって、後行のトナーが画像部に引き付けられなくなたと考えられる。前述したように、ＯＰＣ層の電荷密度は−３．０ｅ−４〔Ｃ／ｍｍ２〕であるが、−２０μＣ／ｇに帯電しているトナーが、１平方ｃｍに１．５ｍｇ集まると、その電荷密度も−３．０ｅ−４〔Ｃ／ｍｍ２〕になる。
【００６０】
実際には、飽和現像でも、１平方ｃｍに１．５ｍｇのトナーが乗ることはないが、その半分程度が乗っているとすると、地肌部と画像部の電位差が半減して電界も半減しトナーの滞留が始まると考えられる。これは、電荷分布を均一と仮定した場合であるが、トナー間のクーロン反発力を考えると、１個の後行のトナーは複数の先行付着トナーより反発されて先に（潜像担持体側に）進めなくなったと考えることもできる。
【００６１】
そこで、現像領域通過後の領域でトナーを静電搬送基板１側に引き戻す電界を発生させる手段を設けるとよい。例えば、上述したように静電搬送基板１に回収領域１３を設けて、この回収領域１３の電極１０２に対しては駆動回路２から回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。つまり、搬送領域１１の電極１０２に印加する搬送電圧パターンの駆動波形をそのまま回収領域１３の電極１０２に印加する回収搬送電圧パターンの駆動波形として用いるのである。このように、現像領域通過後の領域でトナーが潜像潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成することによって、浮遊トナーを静電搬送基板１側に回収することができ、この結果トナーの再利用も可能になる。
【００６２】
この点についてより詳細に説明する。前述した図１８以降を参照して説明したようにＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１３に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加して現像を行った。そして、図１１に示した回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図２６以降を参照して時間を追って説明する。
【００６３】
まず、図２６は各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１に切り替えた後１００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。前述した図２３と比較すると分かるように、画像部１７ａ上（実際は下）に浮遊していたトナーが、静電搬送基板１側に引き寄せられ始めている。また、画像部１７ａのみならず、もともと地肌部１７ｂに対応して静電搬送基板１側の空中にいたトナーも更に静電搬送基板１側に引き寄せられ始めている。
【００６４】
図２７は切り替え後２００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。図２６と比較すると、画像部１７ａ、地肌部１７ｂともにトナーは更に静電搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。
【００６５】
図２８は切り替え後４００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応して浮遊していたトナーの静電搬送基板１側への回収が更に進んでいることが分かる。但し、地肌部１７ｂに対応する部分では新たに打ち上げられるトナーがあるために少し膨らんでいる。
【００６６】
図２９は切り替え後７００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応する浮遊トナー中、最後尾に位置するトナーも静電搬送基板１との間の中途まで進んでいることが分かる。
【００６７】
図３０は切り替え後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。最後尾のトナーも、静電搬送基板１側に入り、ＯＰＣ層１５側には浮遊トナーがまったく存在しなくなったことが分かる。
【００６８】
この場合、画像部１７ａに付着しているトナーは、静電搬送基板１側に引き戻されない。これは、帯電しているトナーと誘電体であるＯＰＣ感光層との間には強い鏡像力が働いている。また、電荷の有無とは関係なしに、トナーとＯＰＣ層の間には、ファンデルワールツ力、液間架橋力も働いている。更に、画像部が小さい場合には、エッジ電界による静電力も働く。これらの力が合わさってトナーをＯＰＣ側に押しているので、浮遊トナーのように静電搬送基板１側に引き戻されることがないのである。なお、浮遊トナーには、ファンデルワールツ力と液間架橋力は働かず、また鏡像力も実質的にゼロであることから、静電搬送基板１側に引き戻される。
【００６９】
但し、後述するように、搬送基板側の電極に印加する電位を高めていくと感光体上に付着したトナーまで引き戻されるので、現像領域通過後に形成する電界の強さは、潜像担持体に付着したトナーを潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。この場合、付着力の弱いトナーは引き剥がした方がよい場合もあり、全く引き剥がすことのない電界の強さでなければならないということではない。
【００７０】
なお、上述したシミュレーションでは、画像部１７ａの２層目以上のトナーはすべて、静電搬送基板１側に回収されたが、これはシミュレーションではトナー間の付着力をゼロにしたためである。実際は、トナー同士の間にも、ファンデルワールツ力、液間架橋力は働くので、２層目のトナーも１層目のトナーに付着して残る。このように、現像領域通過後の領域において、トナーを潜像担持体側と反対側の方向に向かう電界を発生させる手段を備えることによって、飛散トナーの発生を大幅に低減することができる。この場合、搬送部材である搬送基板の電極に印加する電圧の平均値電位は、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間とすることで、ＥＴＨ現像を行うことができる。そして、負帯電性のトナーを用いるときには、現像領域通過後の領域（回収領域）では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位とする。また、正帯電性のトナーを用いるときには、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位とする。これらの結果、浮遊しているトナーを搬送基板側に回収することができる。
【００７１】
図１３に示したホッピング電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２３ａ〜２３ｃ（これらを符号「２３」で表記する。）の一例について図３１を参照して説明する。なお、前述したように図１３に示すホッピング電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜−１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が６７％デューティーの波形であるが、ここでは、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が３３％デューティーの波形で説明する。
【００７２】
波形増幅器２３は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１からなるクランプ回路２５とで構成されている。この波形増幅器２３に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３２（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられたとする。すると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転される。そして、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００７３】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２５は、＋波形に対しては時定数が小さく、−波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定する。このことで、クランプ回路２５からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜−１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【００７４】
次に、上述した図１１に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２２ａ〜２２ｃ（これらを符号「２２」で表記する。）の一例について図３３を参照して説明する。図１１に示した回収搬送電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜＋１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（＋１００Ｖの時間）が３３％デューティーの波形の例である。
【００７５】
波形増幅器２２は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２からなるクランプ回路２６とで構成されている。即ち、波形増幅器２３のクランプ回路２５のダイオードＤ１と波形増幅器２２のクランプ回路２６のダイオードＤ２の向きが異なるだけである。
【００７６】
この波形増幅器２２に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３４（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられたとする。すると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転される。そして、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００７７】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２６は、−波形に対しては時定数が小さく、＋波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定される。パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２６からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜＋１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【００７８】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオードから構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になる。
【００７９】
ここで、トナーの帯電極性と静電搬送基板１の電極１０２に印加する電圧（電位）との関係について説明すると、負帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では０〜−Ｖ１の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜＋Ｖ２の電圧とする。つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとする。そして、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。同様に、正帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では０〜＋Ｖ３の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜−Ｖ４の電圧とする。つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとする。そして、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。なお、上述した電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、同じ絶対値の電圧であっても、異なる絶対値の電圧であってもよい。
【００８０】
次に、トナーの搬送及びホッピングを行うための静電搬送基板１の複数の電極１０２の幅（電極幅）Ｌ及び電極間隔Ｒ、並びに表面保護層１０３について説明する。静電搬送基板１における電極幅Ｌと電極間隔Ｒはトナーの搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。即ち、電極と電極の間にあるトナーはほぼ水平方向の電界により、基板表面を隣接する電極まで移動する。これに対して、電極上に乗っているトナーは、少なくとも垂直方向の成分も持った初速が与えられることから、多くは基板面から離れて飛翔する。特に、電極端面付近にあるトナーは、隣接電極を飛び越えて移動するため、電極幅Ｌが広い場合には、その電極上に乗っているトナーの数が多くなり、移動距離の大きいトナーが増えて搬送効率が上がる。但し、電極幅Ｌが広すぎると、電極中央付近の電界強度が低下するためにトナーが電極に付着し、搬送効率が低下することになる。そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極幅があることを見出した。
【００８１】
また、電極間隔Ｒは、距離と印加電圧の関係から電極間の電界強度を決定し、間隔Ｒが狭い程電界強度は当然強く、搬送、ホッピングの初速が得られやすい。しかし、電極から電極へ移動するようなトナーについては、一回の移動距離が短くなり、駆動周波数を高くしないと移動効率が上がらないことになる。これについても、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極間隔があることを見出した。
【００８２】
更に、電極表面を覆う表面保護層の厚さも電極表面の電界強度に影響を与え、特に垂直方向成分の電気力線への影響が大きく、ホッピングの効率を決定することをも見出した。
【００８３】
そこで、搬送基板の電極幅、電極間隔、表面保護層厚さの関係を適正に設定することによって、電極表面でのトナー吸着問題を解決し、低電圧で効率的な移動を行うことができる。
【００８４】
より詳しく説明すると、まず、電極幅Ｌについては、電極幅Ｌをトナー径（粉体径）の１倍としたときは、最低１個のトナーを乗せて搬送、ホピングするための幅寸法である。これより狭いとトナーに作用する電界が少なくなり、搬送力、飛翔力が低下して実用上は十分でない。また、電極幅Ｌが広くなるに従って、特に、電極上面中央付近で、電気力線が進行方向（水平方向）に傾斜し、垂直方向の電界の弱い領域が発生し、ホッピングの発生力が小さくなる。電極幅Ｌがあまり広くなると、極端な場合、トナーの帯電電荷に応じた鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーの堆積が発生することがある。そして、搬送及びホッピングの効率から、電極の上にトナー２０個程度が乗る幅であれば吸着が発生し難く、１００Ｖ程度の低電圧の駆動波形で効率良く搬送、ホッピングの動作が可能である。それ以上広いと部分的に吸着が発生する領域が生じる。例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、５μｍ〜１００μｍまでの範囲に相当する。より好ましい範囲は、駆動波形による印加電圧を１００Ｖ以下の低電圧でより効率的に駆動するため、粉体の平均粒径の２倍以上〜１０倍以下である。電極幅Ｌをこの範囲内とすることで、電極表面中央付近の電界強度の低下が１／３以下に抑えられ、ホッピングの効率低下は１０％以下となって、効率の大幅な低下をきたすことがなくなる。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０μｍ〜５０μｍの範囲に相当する。更に好ましくは、トナーの平均粒径の２倍以上〜６倍以下の範囲である。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０μｍ〜３０μｍに相当する範囲である。この範囲とすることによって非常に効率が良くなることが判明している。
【００８５】
図３５に示すように、静電搬送基板１上の電極１０２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１０２の厚みを５μｍ、表面保護層１０３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１０２、１２にそれぞれ＋１００Ｖ、０Ｖを印加し、電極幅Ｌ、電極間隔Ｒに対する搬送電界ＴＥ、ホッピング電界ＨＥの強度を測定した結果を図３６及び図３７に示している。なお、各評価データはシミュレーションと実測、および粒子の振る舞いについて高速度ビデオにより実測評価した結果である。図３５では細部を分かり易くするために電極１０２は２つを示しているが、実際のシミュレーション、及び実験は前述したように十分な数の電極を有する領域について評価している。また、トナーＴの粒径は８μｍ、電荷量は−２０μＣ／ｇである。これらの図３６及び図３７で示す電界の強度は電極表面の代表点の値であり、搬送電界ＴＥの代表点ＴＥａは図３５に示す電極端部５μｍ上方の点とする。また、ホッピング電界ＨＥの代表点ＨＥａは図３５に示す電極中央部５μｍ上方の点とする。また、それぞれＸ方向、Ｙ方向のトナーに作用する一番電界の強い代表点に相当する。
【００８６】
これらの図３６及び図３７から、トナーの搬送、ホッピングに作用する力を付与できる電界としては（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、であることがわかる。また、吸着の問題がない好ましい電界としては（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上であることがわかる。更に十分な力を付与できるより好ましい電界としては（２Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の範囲であることが分かる。
【００８７】
電極間隔Ｒについては、間隔が広くなるほど搬送方向の電界強度は低下するため、上記電界強度の範囲に対応する値としても同様で、前述したように、トナーの平均粒径の１倍以上〜２０倍以下である。好ましくは２倍以上〜１０倍以下、更により好ましくは２倍以上〜６倍以下である。
【００８８】
また、図３７からホッピングの効率は電極間隔Ｒが広がると低下するが、トナー平均粒径の２０倍までは実用上のホッピング効率が得られる。トナー平均粒径の２０倍を越えるとやはり多くのトナーの吸着力が無視できなくなり、ホッピングが全く発生しないトナーが発生する。このため、この点でも電極間隔Ｒはトナーの平均粒径の２０倍以下とする必要がある。
【００８９】
以上のように、Ｙ方向の電界強度は電極幅Ｌ、電極間隔Ｒで決定され、狭い方が電界強度は高くなる。また、電極端部寄りのＸ方向の電界強度も電極間隔Ｒで決定され、狭い方が電界強度は高くなる。そして、電極のトナー進行方向における幅をトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下で、且つ、電極のトナー進行方向の間隔を粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることにより、次のようなことを可能にする。即ち、電極上又は電極間にある帯電したトナーに対し、その鏡像力、ファンデルワールス力、その他、吸着力にうち勝って、トナーを搬送、ホッピングさせるのに十分な静電力を作用させることができる。そして、トナーの滞留が防止されて、低電圧で安定して効率的に搬送及びホッピングをさせることができる。
【００９０】
本発明者らの研究するところによると、トナーの平均粒径が２〜１０μｍ、Ｑ／ｍが負帯電の場合には−３〜−４０μＣ／ｇ、より好ましくは、−１０〜−３０μＣ／ｇ、正帯電の場合には＋３〜＋４０μＣ／ｇ、より好ましくは、＋１０〜＋３０μＣ／ｇであるときに、特に、上述した電極構成による搬送及びホッピングを効率的に行うことができた。
【００９１】
次に、表面保護層１０３について説明する。表面保護層を設けることにより、電極の汚れ、微粒子等の付着が無く、表面を搬送に好適な条件で維持することができ、高湿度環境での沿面リークの回避でき、Ｑ／ｍの変動が無く、粉体の帯電電荷量を安定に維持することができる。図３５の構成において表面保護層の厚さを０．１〜８０μｍの範囲で変化させたときのＸ方向の電界強度を計算値で求めた結果を図３８に示している。この表面保護層１０３の誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。同図から分かるように、この表面保護層の膜厚（電極表面からの厚さ）が厚すぎると、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。そこで、搬送効率、耐温湿度環境等を考慮すると、搬送動作に対して効率低下を問題にしないで実用可能な表面保護層厚さは、３０％効率が低下する１０μｍ以下、より好ましくは効率低下が数％に押さえられる５μｍ以下である。
【００９２】
電極表面のホッピングに作用する電界強度の例を図３９及び図４０に示している。図３９は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図４０は表面保護層の厚みを３０μｍとした例であり、何れも電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍで印加電圧０Ｖ、１００Ｖとしている。これらの図から分かるように、表面保護層の厚さが厚くなると空気より誘電率が高い保護層から隣接する電極方向へ向かう電界が増加するため、表面の垂直方向成分が減少するとともに、保護層の厚み分、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。即ち、ホッピングに作用する垂直方向成分の電気力線は保護層厚さに大きく依存する。１００Ｖ程度の低電圧で効率的にホッピングに作用する力を付与できる電界は、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、更に十分な力を付与できるより好ましい電界としては（２Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の範囲である。このための保護層厚さとしては１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。なお、表面保護層の材料としては、比抵抗は１０＊Ｅ６Ωｃｍ以上、誘電率εが２以上の材料を用いることが好ましい。
【００９３】
このように、電極表面を覆う表面保護層を設け、この表面保護層の厚さを１０μｍ以下とすることで、特に粉体に対して垂直方向成分の電界をより強く作用させることができ、ホッピングの効率を上げることができる。また、潜像担持体の帯電電位との関係については、トナーが負帯電性のトナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を−３００Ｖ以下、正帯電性のトナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を＋３００Ｖ以下にする。即ち、潜像担持体の表面の帯電電位は｜３００｜Ｖ以下とする。これにより、上述したように、電極をファインピッチ化した場合に、電極１０２、１０２間に印加する電圧が１５０〜１００Ｖ以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、電極１０２表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、ＯＰＣ等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、ＮＯｘが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。
【００９４】
次に、移動させるトナーの帯電極性と表面保護層の最外層の材料の関係について説明する。なお、表面保護層の最外層とは、表面保護層が単一層の場合には当該層を、表面保護層が複数層から形成される場合には粉体が接触する面を形成する層をいう。画像形成装置に用いられるトナーを搬送する場合、トナーの８０％以上を占める樹脂材料としては、溶融温度、カラーにおいては透明性等が考慮され、一般的にはスチレン−アクリル系の共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が用いられる。トナーの帯電特性はこれらの樹脂の影響を受けるが、積極的に帯電量をコントロールする目的で帯電制御剤が加えられる。ブラックトナー（ＢＫ）用の帯電制御剤としては、正帯電の場合は、例えば、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩類、負帯電の場合は、例えば、アゾ系含金属錯体、サリチル酸金属錯体が使用される。また、カラートナー用の帯電制御剤としては、正帯電の場合は、例えば、四級アンモニウム塩類、イミダゾール系錯体類、負帯電の場合は、例えば、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類が使用される。
【００９５】
一方、これらのトナーは、搬送基板上を移相電界（進行波電界）によって搬送、またはホッピングする動作によって、表面保護層と接触、剥離を繰り返すため、トナーが摩擦帯電の影響を受けることになるが、その帯電量と極性は材料相互の帯電系列によって決まってくる。この場合、トナーの帯電量を主に帯電制御剤によって決定される飽和帯電量、または多少低下する程度に維持することで、搬送、ホッピング、感光体現像にとっての効率を向上させることができる。そこで、トナーの帯電極性が負の場合は、少なくとも表面保護層の最表面を形成する層の材料として、摩擦帯電系列上でトナーの帯電制御剤として用いられる材料の近傍（搬送、ホッピングの領域が少ない場合）に位置する材料を用いることが好ましい。または、正端側に位置する材料でもよい。例えば、帯電制御剤が、サリチル酸金属錯体の場合はこの近傍に位置するポリアミド系が好ましい。例えば、ポリアミド（ナイロン：商品名）６６、ナイロン（商品名）１１等を用いる。
【００９６】
また、トナーの帯電極性が正の場合は、少なくとも表面保護層の最表面を形成する層の材料として、摩擦帯電系列上でトナーの帯電制御剤として用いられる材料の近傍（搬送、ホッピングの領域が少ない場合）に位置する材料が好ましい。または、負端側に位置する材料を使用することが好ましい。例えば、帯電制御剤が、四級アンモニウム塩類の場合はこの近傍、またはフッ素等のテフロン（登録商標）系材料を用いるとよい。
【００９７】
次に、電極１０２の厚みについて説明する。上述したように電極表面を覆う数μｍ厚さの表面保護層を形成した場合、表面保護層の下に電極がある領域とない領域に対応して、搬送基板表面には凹凸が生じることになる。このとき、電極の厚さを３μｍ以下の薄層に形成することによって、保護膜表面の凹凸を問題にすることなくトナー等、５μｍ程度の粉体をスムースに搬送することができる。従って、電極を３μｍ以下の厚みに形成すれば、搬送基板表面の平坦化処理等を必要しないで、薄層の表面保護層を有する搬送基板を実用化でき、搬送、ホッピングのための電界強度が低下することもなくなり、より効率的な搬送、ホッピングを行うことができる。
【００９８】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、図４１に示すように、駆動回路２に代えて、静電搬送基板１の搬送領域１１、現像領域１２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、それぞれ駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２、Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３を印加する駆動回路３２を設ける。駆動回路３２から回収領域１３の各電極１０３に出力する回収搬送駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３は、図４２に示すように、搬送駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１にＤＣ＋５０Ｖのバイアス電圧を加えたものであり、各Ａ〜Ｃ相の波形は１２０°ずつ位相がシフトした＋５０〜＋１５０Ｖのパルス波形である。この駆動波形を生成するために駆動回路３２に含まれる回収搬送電圧用の波形増幅器２４は、図４３に示すように、前述した波形増幅器２２のクランプ回路２６のＧＮＤ方向とは逆向きのダイオードＤ２及び抵抗Ｒ５とシリーズに＋５０Ｖの電源回路２７を挿入したのものである。そして、波形増幅器２２の出力波形に＋５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として＋５０〜＋１５０Ｖの波形が得られる。
【００９９】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオード及びバイアス電圧発生手段から構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られる。このことにより、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になるとともに、低レベル側が０Ｖでない所定のバイアス波形を簡単な電源回路を挿入するだけで構成でき、感光体と搬送基板の間のバイアス電界を調整することが可能になって最適な画像が得られる条件を容易に設定できる。
【０１００】
また、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形にＤＣバイアスを重畳することによって、より回収効率が向上し、飛散トナーの発生を確実に防止できる。即ち、前述したように現像領域通過後の領域でトナーを静電搬送基板１側に引き戻す電界を形成する手段を設けることによって、トナーの飛散は大変少なくなったが、まだゼロにはならなかった。その原因を究明したところ、高速度カメラの映像と上記シミュレーションより、静電搬送基板１に近い側でも、回転するＯＰＣ感光体１０に引かれて空気の移動が生じていることに起因していることが判明した。
【０１０１】
そこで、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形に＋５０ＶのＤＣバイアスを重畳して電界強度を高くしたことによって、飛散トナーの発生が略ゼロになった。なお、このときの駆動波形の平均電圧は８３．３Ｖになる。このときのトナーＴの挙動の一例を図４４に示す。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものである。先に示した図２７と同じ経過時間である。この図４４と先に示した図３０とを対比すると分かるように、トナーが静電搬送基板１側に引き寄せられている。
【０１０２】
本発明者らは更に研究を研究を重ねた結果、バイアス電圧にも適正値があることが判明した。即ち、ＤＣバイアス電圧を＋１００Ｖにした（駆動波形は＋１００〜＋２００Ｖになり、平均電圧は＋１３３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４５に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４４と対比すると分かるように、更にトナーが静電搬送基板１側に引き寄せられているが、静電搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、搬送されないトナーがかなり生じる。更に、ＤＣバイアス電圧を＋１５０Ｖにした（駆動波形は＋１５０〜＋２５０Ｖになり、平均電圧は＋１８３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４７に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４５と対比すると分かるように、更に静電搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、ＯＰＣ層１５上に付着していたトナーまで静電搬送基板１に引き戻され、現像した画像が消えている。即ち、回収搬送電圧のプラスバイアスには適正値があり、低すぎては、浮遊トナーを、ＯＰＣ感光体の回転に伴って発生している気流中から、ほとんど空気の移動のない搬送基板側に引き寄せることができない。逆に高すぎると、トナーが搬送できなくなり、ついには、いったん現像されたトナーまで回収されて画像が消えてしまうことになる。
【０１０３】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、ＯＰＣ感光体１０の表面電位を高くするとともに、ホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２に−ＤＣバイアス電圧を重畳するのである。具体的には、ＯＰＣ感光体層１５の帯電電荷密度を、−４．０ｅ−４〔Ｃ／ｍ＊ｍ〕に、電位として、−２２０Ｖに上げた。一方、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２として、図４７に示すように−５０ＶのＤＣ電圧をバイアスし、−５０Ｖ〜−１５０Ｖの駆動波形とした。なお、同図でも相対的に＋の時間が３３％デューティーの波形としている。この駆動波形を生成するための前述した波形増幅器２３は、図４８に示すように、図３１に示した回路のクランプ回路２５のＧＮＤ方向のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５とシリーズに−５０Ｖの電源回路２８を挿入したのものであり、前記波形増幅器２３の出力波形に−５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として−５０〜−１５０Ｖの波形が得られる。このときのトナーＴの挙動の一例について図４９に示した。同図は、現像終了時のトナーの分布を示すものであり、先に示した図２３と比較すると分かるように、画像部１７ａに付着するトナー数が２倍近くなっている。このようにして、画像部に付着する（現像する）トナーが増えて、画像濃度が高く、地汚れのない画像を形成することもできる。
【０１０４】
静電搬送基板１の各電極に対し、負帯電性のトナーを用いる場合、現像領域では−Ｖ５〜−Ｖ６（Ｖ５＞Ｖ６）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ７〜＋Ｖ８（Ｖ８＞Ｖ７）電圧を印加するとよい。つまり、現像領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とするのである。これにより、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１０５】
同様に、正帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では＋Ｖ９〜Ｖ１０（Ｖ１０＞Ｖ９）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ１１〜−Ｖ１２（Ｖ１２＞Ｖ１１）の電圧を印加するとよい。つまり、現像領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とするのである。このことにより、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。なお、電圧Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２は、同じ絶対値あってもよいし、異なる絶対値であってもよい。
【０１０６】
また、本複写機を次のように構成してもよい。即ち、駆動波形の電圧パターンを用いて、静電搬送基板１とＯＰＣ感光体１０との間隔を２００μｍから４００μｍに広げるのである。このときのトナーＴの挙動の一例について図５０に示している。同図は、回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μｓｅｃを経過した時のトナーの分布を示すものであり、先に示した図４４と比較しても、相対的に浮遊していたトナーが静電搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。このように、一層トナーの飛散を防止することができる。
【０１０７】
また、本複写機を次のように構成してもよい。即ち、図５１に示すように、フレキシブルベース基板１１１に複数の電極１０２を設け、保護層１０３を形成した静電搬送基板４１を用いて、この静電搬送基板４１のうちの回収領域１３に対応する部分を感光体１０の表面形状に倣わせて湾曲させ。上述したように、感光体１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、トナーの飛散が生じるようになった。これは、感光体１０と静電搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、静電搬送基板４１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が静電搬送基板１より遠ざかって行ってしまうことが原因であると考えられる。
【０１０８】
そこで、静電搬送基板４１としてフレキシブル基板を用いて感光体１０とのギャップを回収領域１３で略同じに保持することで、十分なトナー回収のための時間を確保できる。そして、浮遊トナーを静電搬送基板４１側に引き付けることができるので、トナーの飛散が解消される。この場合、現像時間が不足するときには、図５２に示すように、現像領域１２でも、フレキシブルな搬送基板４１を湾曲させてＯＰＣ感光体１０の曲率に合わせて湾曲させることで、現像時間を確保することができるようになる。また、静電搬送基板４１を湾曲させる場合、湾曲面を形成している部分は潜像担持体（感光体１）との間のギャップが潜像担持体の移動方向下流側ほど広くなっているようにすることで、空気の流れが乱れることなく速やかに減衰でき、浮遊トナーの回収をより確実に行うことができる。
【０１０９】
フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する搬送基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（ベース基板１１１）として、その上に蒸着法によって０．１〜３μｍのＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等を成膜する。幅３０〜６０ｃｍであれば、ロール・トゥ・ロールの装置で製造可能であり、量産性が非常に高まる。共通バスラインは同時に幅１〜５ｍｍ程度の電極を形成する。蒸着法の具体的手段としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、イオンビーム法、等の方法が可能である。例えば、スパッタ法で電極を形成する場合において、ポリイミドとの密着性を向上させるため、Ｃｒ膜を介在させても良いし、前処理として、プラズマ処理やプライマー処理によっても密着性を向上させることができる。蒸着法以外の工法としては、電着法によっても薄層電極を形成することができる。この場合は、ポリイミドの基材上に、まず、無電解メッキによって電極を形成する。塩化Ｓｎ、塩化Ｐｄ、塩化Ｎｉに順次浸漬して下地電極を形成した後、Ｎｉ電解液中で電解メッキを行ってＮｉ膜１〜３μｍをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。
【０１１０】
これらの薄膜電極にレジスト塗布、パタンニング、エッチングで電極１０２を形成する。この場合、０．１〜３μｍ厚さの薄層電極であれば、フォトリソ、エッチング処理によって５μｍ〜数１０μｍ幅、又は間隔のファインパタン電極を精度良く形成することができる。次いで、表面保護層１０３としてＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を厚さ０．５〜２μｍをスパッタ等により形成する。或いは、表面保護層としてＰＩ（ポリイミド）を厚さ２〜５μｍにロールコータ、その他コーティング装置により塗布し、ベークして仕上げる。ＰＩのままで支障を生じるときには、更に最表面にＳｉＯ２、その他無機膜を０．１〜２μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。
【０１１１】
また、別の例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（ベース基板１１１）として、その上に電極材料として、厚さ１０〜２０μｍのＣｕ、ＳＵＳ等を使用することも可能である。この場合は、逆に金属材の上にポリイミドをロールコータにて２０〜１００μｍ塗布してベークする。その後、金属材をフォトリソ、エッチング処理によって電極１０２の形状にパターン化し、その電極１０２面上に保護層１０３としてポリイミドをコーティング、金属材電極の厚さ１０〜２０μｍに応じた凹凸がある場合は、適正な段差を含む、準平坦化を行う。例えば、粘度５０〜１０，０００ｃｐｓ、より好ましくは１００〜３００ｃｐｓのポリイミド系材料、ポリウレタン系材料をスピンコートして放置することによって、材料の表面張力によって基板の凹凸がスムージングされ、搬送基板最表面が平坦化される。その後、熱処理により安定した保護フィルム膜材となる。
【０１１２】
フレキシブル搬送基板の強度を上げた更に他の例としては、基材として厚さ２０〜３０μｍのＳＵＳ、Ａｌ材等を用いて、その表面に絶縁層（電極と基材との間の絶縁）として５μｍ程度の希釈したポリイミド材をロールコータによりコーティングする。そして、このポリイミドを例えば１５０℃−３０分のプリベーク、３５０℃−６０分のポストベークして薄層ポリイミド膜を形成してベース基板１０１とする。その後、密着性向上のプラズマ処理やプライマー処理を施した後、薄層電極層としてＮｉ−Ｃｒを０．１〜２μｍの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって数１０μｍのファインパタンの電極１０２を形成する。更に、表面にＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１０３を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送基板を得ることができる。
【０１１３】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、上述したように、感光体１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、感光体１０と静電搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなる。そして、浮遊トナーを、静電搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が静電搬送基板１より遠ざかってしまうことになる。
【０１１４】
そこで、ハードタイプの静電搬送基板１を使って、静電搬送基板１とＯＰＣ感光体１０の間隔が広がるのに合わせて、回収搬送電圧パターンの駆動波形に加えるプラスバイアス電圧を順次増加させるようにする。これにより、周速が上がったときにもトナー飛散を解消することができる。このときの回収領域１３の長さに対するＯＰＣ感光体１０と平板状の静電搬送基板１間のギャップ、及びそれに対するプラスバイアス電圧の関係を表１に示している。このときの条件は、次のとおりである。なお、もともと地肌部はＯＰＣ感光体層側に浮遊するトナーは少なく、また、回収電界も画像部に比較して大きいので、画像部の回収電界が一定に維持されるようにバイアス電圧を設定した。条件は次の通りである。直径６０ｍｍの感光体と平板状搬送基板。回収領域１３は感光体センター直下より始まる。回収搬送電圧パターンは＋１００Ｖ，０Ｖ，０Ｖ（＋バイアス５０Ｖ）静電潜像電位は、画像部０Ｖ、地肌部−１７０Ｖ。トナーの帯電極性は負（−２０μＣ／ｇ）
【表１】
2004287095.tif 000003
【０１１５】
本複写機を、以下のように構成してもよい。即ち、図５３に示すように、静電搬送基板１（又は搬送基板４１）の各電極１０２に印加する駆動波形のバイアス電圧を変化できるようにする。図５３はこの場合のホッピング電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２３の一例を示すものであり、先に示した図４８の回路において、固定電圧を出力するバイアス電源回路２８に代えて、出力電圧を可変できるバイアス電源回路２９を備えている。なお、搬送電圧パターン、或いは回収搬送電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２２、２４についても同様にバイアス電圧を可変とすることができる。また、バイアス電源回路２９の出力電圧は、図示しない主制御部によって調整できるようにしている。即ち、トナーの帯電量や、ＯＰＣ感光体の表面電位が、使用環境の温湿度や、プリンタの使用時間によって変化し、また、複写機の場合は、濃度の薄い原稿をより濃く複写したい場合や、逆に、地肌を飛ばして複写したい場合がある。
【０１１６】
そこで、バイアス値を変化できるようにすることで、環境の変化や、機械の変化、原稿の濃淡にかかわらず常に良好な画像をトナーの飛散無しに形成することができる。また、バイアス電圧をフィードパック制御する構成でなくても、機械組み立て後の機械間の特性バラツキをこのバイアス電圧を調整することで最適な画像が得られるように調整することもできる。
【０１１７】
パルス状駆動波形に直流バイアス電圧（現像バイアス）を重畳した場合の現像バイアスと地肌部に対するトナー付着量について図５４を参照して説明する。まず、潜像担持体、搬送基板の電極、その他空間等に関する条件として、トナー平均直径：８μｍ、平均Ｑ／ｍ：−２０μＣ／ｇ、搬送基板と潜像担持体のギャップ（Ｇａｐ）：２００μｍ、潜像のラインパタン幅：３０μｍを３〜１０ライン、ラインパタンの間隔（地肌部分）：４５０μｍ、潜像ラインパタン部（画像部）電位：３０Ｖ、地肌部電位：１１０Ｖ、搬送電極（電極１０２）：幅３０μｍ／間隔３０μｍとし、この電極１０２に対して基本駆動パルス：０〜−１００Ｖ／３相駆動、３ｋＨｚ、６６％Ｄｕｔｙとし、この基本駆動パルスに対して直流電圧のバイアスを＋２０〜−４０Ｖと可変して現像を行ったときの現像バイアスと地肌部に対するトナー付着量の関係は同図に示すようになった。また、このときの電極の電位、感光体表面電位などとの関係を表２に示している。
【表２】
2004287095.tif 000004
【０１１８】
なお、上述の潜像パタン条件は、トナー付着にとっては極細線まで現像するための厳しいパタンであり、このパタンまで現像できれば広い方向については問題なく現像することができる。図５４において、直流バイアス電圧を−４０Ｖより１０Ｖづつ上げて行くと、地肌に到達するトナーの数（同図に実線で表記）も減るが、ライン潜像を現像するトナーの数（単位長当たりの数、同図に破線で表記）も減っていくことが分かる。なお、この結果は現像バイアス電圧に対する地肌到達トナーを潜像担持体がニップ領域を通過する現像時間内に付着した量の計測値である。
【０１１９】
現像工程においては、地汚れさせずに、最小ドットを現像できることが必要である。そのためには、地肌に到達するトナーがなく、最小ドット幅の潜像にトナーが到達できればよい。その観点から見ると、図５４の結果は、地汚れさせずに最小ドット幅を現像できるのは、現像バイアスが−３０〜＋１０Ｖ、好ましくは−２０Ｖ〜０Ｖ（なお、０Ｖのときはパルス状駆動波形のみとなる。）の範囲内であることが分かる。そのときの、駆動パルス電圧の平均値は、−６３．３〜−２３．３Ｖ、好ましくは−５３．３〜−３３．３Ｖの範囲内である。
【０１２０】
また、現像ギャップ（Ｇａｐ）、駆動パルス条件をパラメータにトナー付着の評価を行った結果、駆動パルス（駆動波形）の周波数が比較的高い値の条件においては、パルスの平均値電位が潜像担持体の画像部と非画像部の間にあることで正常な画像が得られることが判った。また、駆動パルスの周波数が比較的低い値の条件においては、ホッピングされたトナーの最初の出発点の電位は、平均値ではなく、ホッピング電圧パターンのロー”Ｌ”の電位が支配的である（表２のＬｏｗ電位（Ｖ）に相当する欄）。これは、例えば、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３ｍ／ｓｅｃであるとき、電界強度が１／５に低下する３０μｍの高さ方向の距離を移動する時間は１００μｍとなる。従って、この場合には、駆動波形の印加電圧の時定数として１００μｓｅｃ以上であれば、初速が得られ、ホッピング動作が可能になる。これより、ロー”Ｌ”電位の印加時間が１００μｓｅｃ以上の駆動パルスは、Ｄｕｔｙ５０％の場合は５ｋＨｚ以下、Ｄｕｔｙ６６％の場合は３．３ｋＨｚ以下で好適な画像が得られることが確認できた。
【０１２１】
本複写機を次のように構成してもよい。即ち、図５５に示すように、回収領域１３では搬送基板を用いてトナーを回収する構成としていたものに代えて、回収領域１３を持たない搬送基板６１を用いて現像を行う。また、現像領域１２の出口付近に、トナーが潜像担持体である感光体１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段として回収ローラ６２を設ける。そして、この回収ローラ６２にバイアス電源６３から電界発生用のバイアス電圧を印加し、また回収ローラ６２表面から回収トナーを剥離する回収ブレード６４を設ける。
【０１２２】
かかる構成において、現像領域１２の出口に、直径２０ｍｍの金属ローラからなる回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体１０より０．５ｍｍのギャップを空けて配置し、この回収ローラ６２にバイアス電圧として＋５００Ｖを印加した。すると、浮遊トナーの大部分は金属ローラである回収ローラ６２に静電付着し、トナーの飛散が低減した。更に、金属ローラである回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体１０と同方向に回転させ、その間のギャップで、両ローラを逆方向に移動させて、感光体６２によって発生する気流を止めた。すると、すべてのトナーを回収することができ、トナー飛散がなくなった。このように、トナーが潜像担持体である感光体１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段としては、搬送基板に限られるものではなく、ローラ部材或いは、平板状部材などを用いることもできる。
【０１２３】
なお、これまで説明したシミュレーションで用いたトナーの粒径（半径）の分布を図５６に、帯電量Ｑ／ｍの分布を図５７にそれぞれ示している。これらの分布は従来のトナーにおける実測値を基にした一例である。
【０１２４】
図５８は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。複写機本体の上部には、スキャナ装置が設けられている。このスキャナ装置のコンタクトガラス４０２上に原稿が載置された後、図示しないコピースタートスイッチが押されると、原稿の読み取りが開始される。具体的には、原稿照明光源４０３とミラー４０４とを含む走査光学系４０５と、ミラー４０６、４０７を含む走査光学系４０８とが移動して、原稿が光走査される。すると、原稿がレンズ４０９の後方に配設された画像読み取り素子４１０によって画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号にデジタル画像処理が施される。処理後の信号は、図示しないレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動して、これからレーザー光を出射させる。このレーザー光は、ポリゴンミラー４１３上での反射によって主走査方向に偏向せしめられながら、ミラー４１４を介して感光体４０１を走査する。この走査に先立ち、ドラム状の感光体４０１は図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動されながら、帯電手段４１５によって一様帯電せしめられる。そして、表面にレーザー光が走査されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、現像装置４１６によってトナー像に現像される。
【０１２５】
感光体４０１には、その図中下方でチャージャユニットが対向している。このチャージャユニットの図中左側用には、２つの給紙手段４１７Ａ、４１７Ｂが配設されており、それぞれカセット内に記録体たる転写紙を複数枚重ねた転写紙束の状態で収容している。コピー動作がスタートすると、画像情報に応じたサイズ及び姿勢の転写紙を収容している方の給紙手段（４１７Ａ又は４１７Ｂ）の給紙コロ（４１８Ａ又は４１８Ｂ）が回転駆動されて、転写紙束の一番上の転写紙を給紙路に送り出す。この給紙路の最下流側には、レジストローラ対が配設されており、給紙手段から送られてくる転写紙をローラ間に挟み込む。レジストローラ対は、挟み込んだ転写紙を感光体４０１上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで、感光体４０１と上記チャージャユニットとの対向部に向けて送り出す。この対向部においては、チャージャユニットの転写チャージャ４２０によって発せられるコロナ放電により、感光体４０１上のトナー像が転写紙に静電転写される。そして、分離チャージャ４２１によって感光体４０１から分離された転写紙が、搬送ベルト４２２を経由して定着手段４２３内に送られる。定着手段４２３は、加熱ローラと加圧ローラとの当接によって形成している定着ニップに転写紙を挟み込んで、加熱や加圧の作用によってトナー像を転写紙上に定着せしめる。このようにしてトナー像が定着された転写紙は、排紙ローラ対を経て機外のスタック部４２４にスタックされる。
【０１２６】
上記チャージャユニットとの対向位置を通過した後の感光体３０１表面に付着している転写残トナーは、クリーニング手段４２５によって除去される。このようにしてクリーニングされた感光体３０１表面は、除電ランプ４２６によって除電されて初期化せしめられる。
【０１２７】
次に、本複写機の特徴的な構成について説明する。
図５９は、上記現像装置４１６の要部構成と、感光体４０１とを示す拡大構成図である。現像装置４１６は、図示しないトナーと帯電促進物質との混合物を収容するトナー供給部４３０や、トナーを搬送するトナー搬送部４４０などを備えている。
【０１２８】
図６０、図６１、図６２は、それぞれ、上記トナー供給部４３０を示す平断面図、縦断面図、横断面図である。トナー供給部４３０は、仕切壁４３４によって第１収容室４３６、第２収容室４３７の２つに仕切られており、それぞれ回転部材たる第１搬送スクリュウ４３１、第２搬送スクリュウ４３４が設けられている。これらは、回転軸４３１ａ，４３３ａの表面に螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂが突設せしめられた構造になっている。トナー供給部４３０の両端付近には、それぞれ長さＬ２（例えば２５ｍｍ）に渡って仕切壁４３４の設けられていない連通スペースがあり、収容部たる２つの収容室（４３６、４３７）がここで連通している。図６０に示すように、第１搬送スクリュウ４３１は、図示しないスクリュウ駆動系によって回転駆動させることで、第１収容室４３６に収容されている上記混合物を図中左側から右側に向けて攪拌搬送する。これによって第１収容室４３６の図中右側の連通スペースまで搬送された混合物は、第２収容室４３７内に進入する。そして、スクリュウ駆動系によって回転駆動される第２搬送スクリュウ４３４によって今度は図中右側から左側に向けて搬送される。次いで、第２収容室４３７の図中左側の連通スペースまで搬送されると、第１収容室４３６内に戻る。このように、トナー供給部４３０内では、混合物が攪拌搬送されながら図中反時計回りに循環する。第１収容室４３６には、図示しないトナー濃度検知手段が配設されており、混合物のトナー濃度を検知してトナー濃度信号を図示しない補給制御部に出力する。この補給制御部は、トナー濃度信号に応じて、図示しないトナー補給手段を駆動制御して適量のトナーを第１収容室４３６に補給する。これにより、トナー供給部４３０内の混合物のトナー濃度が所定範囲内に維持される。第１収容室４３６内に新たに補給されたトナーは、混合物に取り込まれた後、攪拌搬送に伴って摩擦促進物質に摺擦せしめられて摩擦帯電する。
【０１２９】
第２搬送スクリュウ４３２の螺旋突起４３２の先端と、メッシュ４３３との間には、所定のギャップを設けることが望ましい。その値については、トナーの直径の１／５〜１０倍程度である。望ましくはキャリア径の１／３〜２倍程度であると、混合物の入れ替え効率や混合攪拌効率が良くなる。更に、摩擦促進粒子間の空隙でトナークラウドを良好に発生させることができる。
【０１３０】
先に示した図５９において、第１収容室４３６の底には、メッシュ４３３が設けられている。第１収容室４３６内では、スクリュウ軸線方向に攪拌搬送される混合物中でトナーが十分に帯電する。そして、混合物がメッシュ４３３上を通過する際に、メッシュ４３３の篩い機能によってトナーが混合物から分離されてトナー搬送部４４０内に落とし込まれる。
【０１３１】
メッシュ４３３には金属材料が用いられている。そして、このメッシュ４３３と、移送用静電搬送基板４４２との間には、図示しないバイアス印加手段等の電位差発生手段によって電位差が設けられている。これにより、トナーをメッシュ４３３側から基板側に向けて静電移動させる電界が形成されている。これにより、第２収容室４３７内の混合物からのトナーの分離と、孔からのトナーの排出とが促されて、トナー供給効率の向上が図られる。
【０１３２】
なお、メッシュ４３３と移送用静電搬送基板４４２との間に電極部材を設け、これとメッシュ４３３とにバイアスを印加してトナーの排出を促してもよい。この場合、メッシュ４３３〜電極部材と、電極部材〜移送用静電搬送基板４４２とでトナーを段階的に静電移動させることができる。そして、このことにより、低バイアス電界を実現してトナークラウドを良好に発生させるとともに、トナーや移送用静電搬送基板４４２へのダメージを抑えることができる。メッシュ４３３板と電極部材との間に、交流バイアスやパルスバイアスを印加すると、トナーを往復振動させて、メッシュ４３３、電極部材、移送用静電搬送基板４４２へのトナー固着を抑えることができる。電極部材としては、ワイヤー、複数の並列ワイヤー、メッシュ状の電極などが挙げられる。
【０１３３】
また、メッシュ４３３を振動させる超音波振動子等の振動発生手段を設けて、トナーの排出を促すようにしてもよい。この場合、第２収容室４３７内のトナーを静電気力によってメッシュ４３３に強く引き付けてしまうことによるメッシュ４３３へのトナー固着を回避することができる。振動周期については、５〜６０ｋＨｚ程度にすればよい。振動発生手段としては、機械的的に駆動するもの、磁気コイルによるもの、電歪によるものなどが挙げらるが、何れも摩擦促進物質やトナーの振動により、メッシュ４３３の目詰まりを抑えることもできる。
【０１３４】
上記トナー搬送部４４０は、移送用静電搬送基板４４２を底板にしている移送部４４１と、これの重力方向下側で回収用静電搬送基板４４４を底板にしている回収部４４３とからなる二重構造になっている。上記メッシュ４３３を透過してトナー搬送部４４０内に落とし込まれたトナーは、移送用静電搬送基板４４２表面に供給される。そして、ＥＴＨ現象によってホッピングしながら図中右側から左側に向けて搬送され、感光体４０１に対向する現像領域で感光体４０１上の静電潜像を現像する。現像に寄与しないで現像領域を通過したトナーは、移送用静電搬送基板４４２の端からこぼれ落ちて回収部４４３の回収用静電基板４４４表面に供給される。そして、今度はホッピングしながら図中左側から右側に向けて搬送されて、トナー供給部４３０の第１収容室４３６内に戻される。これにより、現像に寄与しなかったトナーがリサイクルされる。
【０１３５】
かかる構成のトナー供給部４３０においては、第１搬送スクリュウ４３１、第２搬送スクリュウ４３２、これらを回転駆動させる回転駆動系などにより、トナーと摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段が構成されている。また、回収部４４３が、移送用静電搬送基板４４２の表面上で現像に寄与することなく現像領域を通過したトナーを、収容部たる第１収容室４３６に戻してリサイクルさせるリサイクル手段として機能している。これにより、トナーを無駄に廃棄してしまうといった事態を抑えることができる。また、金属製のメッシュ４３３、移送用静電搬送基板４４２、両者間に電位差を発生させる電位差発生手段等により、メッシュ４３３の孔からのトナーの排出を促す排出促進手段が構成されている。排出促進手段については、少なくとも移送用静電搬送部材４４２によってトナーを搬送しているときには機能させることが望ましい。これにより、トナー供給量を変動させてしまうことよる画質への悪影響を抑えることができる。
【０１３６】
上記メッシュ４３３は、金属材料からなり、金属膜（板）のエッチングやエレクトロホーミング（電鋳）などによって容易に安価に形成される。図６３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にエッチングによるメッシュ形成工程を示す。まず、図６３（ａ）に示すように、ＳＵＳ等の金属膜にレーザー加工の微細加工を施した設計孔のパターンをレジストで形成する。次に、図６３（ｂ）に示すように、ＦｅＣｌ３等によってエッチングを行なって孔を形成する。さらに、図６３（ｃ）に示すように、レジストを剥離し、メッシュ４３３を完成させる。なお、エレクトロホーミングによるメッシュ形成については、図６４（ａ）、（ｂ）に示すような工程で行えばよい。また、細線ワイヤーの編む形成工程も可能である。
【０１３７】
メッシュ４３３の材料としては、可撓性や摩耗耐久性を発揮するものを用いることが望ましい。メッシュ４３３の孔の形状は、丸形、楕円形、四角形、長方形、星形、異形等のものを採用することができる。本複写機では、図６３（ｃ）に示したように、メッシュの孔を楕円形状とし、長手方向の開口の大きさを孔の長さＬとし、短手方向の開口の大きさを孔の幅Ｗとしている。
【０１３８】
メッシュの厚さＴについては、２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜８０μｍの範囲で設定することが望ましい。このとき、厚さＴと、長さＬと、幅Ｗとの関係が、５００Ｗ≧Ｌ、且つ、Ｗ／５≦Ｔ≦３Ｗの範囲であることが好ましい。これは、孔の長さＬと、幅Ｗが５００Ｗ≧Ｌであると、メッシュ４３３が金属膜としての剛性と孔形状を両立して確保できるためである。また、幅Ｗと厚さＴとの関係がＷ／５≦Ｔ≦３Ｗでは金属膜としての平面性や曲率加工が確保できるためである。これにより、メッシュ４３３の剛性による、ボビン形状や平板の真直性、接触変形と形状回復を機能させることができる。
【０１３９】
メッシュ４３３の開口率は、２０〜７０％の範囲とすることが好ましい。現像する画像が黒ベタの時、ムラ無くその放出量を確保するためには、かかる範囲にしなければならないことが実験によって確認されたからである。
【０１４０】
メッシュ４４３の孔は、上述のように、トナーの平均粒子径ｒよりも大きく、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径Ｒよりも小さいことが必要である。更に、図６５（ａ）、（ｂ）に示すように、６ｒ≧Ｗ、且つ、２Ｗ≦Ｒとすることが好ましい。トナーの平均粒子径ｒに対して６ｒ≧Ｗとすることで、クラウド状のトナーによるメッシュの目詰まり起こり難くなり、メッシュ４３３の孔を通してトナーを容易に排出し続けることができる。また、摩擦促進粒子Ｐの平均粒子Ｒに対して２Ｗ≦Ｒとすることで、摩擦促進粒子Ｐの粒径分布や、連続使用で摩擦促進粒子Ｐが摩耗、小粒径化したときにも、メッシュ４３３の孔を通過しないように対応できるよう余裕度を持たせている。
【０１４１】
また、メッシュ４３３は、金属材料の他、図６６で示すように、移送用静電搬送基板４４２との対向面が金属材料４３３ａからなり、且つ混合物との接触面が有機樹脂４３３ｂからなる二重構造のものとしてもよい。このような構造のメッシュ４３３では、摩擦促進粒子Ｐと接触する部分が有機材料であるので、摩擦促進粒子Ｐに対する摩擦によるダメージが金属材料に較べて小さく、その耐久性を向上させることができる。更に、図６７に示すように、有機材料からなる孔入口が金属材料からなる孔出口よりも大きくなるようにする。出口側を金属にするこＫとで、後述のバイアス効果を向上させることができる。
【０１４２】
図６８に示すように、メッシュ４３３として、金属材料４３３ａで基体が形成され、トナーと接触する表面が全て絶縁性の保護膜４３３ｃで覆われたものとしても良い。この保護膜４３３は、電界強度劣化を起こさないよう０．５〜３０μｍの薄膜とし、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、ポリイミド等の材料からなっている。かかる構成のメッシュ４３３では、帯電したトナーと接触する表面は全て絶縁性の保護膜４３３ｃで覆われており、金属材料部４３３ａからトナーへの電荷注入をなくすことができ、帯電量を適正に保つことができる。また、金属材料部４３３ａとトナーとが接触しないので、現像剤の劣化も金属部と接触するものと較べて少なくすることができる。
【０１４３】
また、図６９に示すように、メッシュ４３３として、有機樹脂材料４３３ｂを基体とし、これの外面に金属材料で蒸着や電鋳による金属膜４３３ｄを形成したものとしても良い。有機樹脂材料４３３ｂとしては、トナーを帯電させる帯電能力が高い樹脂がよい。また、金属膜４３３ｄは、０．５〜５μｍの厚みの薄膜であり、金属膜４３３ｄの部分を電極とし、メッシュ４３３内の帯電したトナーがメッシュ４３３の孔を通って外部に向かうような電界を形成するバイアス電圧が印加されている。かかる構成のメッシュ４３３は基体が有機樹脂材料４３３ｂであるため、フレキシブル性と弾性に優れおり、その形状復元性が大きく、外から力が加わった場合でも、その形状を安定して保つことができる。また、メッシュ４３３内のトナーと接触することでトナーの帯電を促進することができる。また、メッシュ４３３の外側の金属膜部４３３ｄにバイアス電圧が印加されているので、バイアス効果を向上させることができる。よって、トナーの放出効率向上させることができる。
【０１４４】
また、図７０に示すように、メッシュ４３３は、有機樹脂材料からなるものと、金属材料からなるものとを張合わせで形成したものとしてもよい。有機樹脂材料は、トナーを帯電させる帯電能力が高い樹脂がよい。メッシュの張合わせは、加熱接合や、ホットプレスで形成される。有機樹脂材料からなるメッシュは、そのフレキシブル性と弾性より形状復元性を有している。また、有機材料からなるメッシュの孔は、金属材料からなるメッシュの孔よりよりも同じか大きく、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径の半分以下とする。このようにすると、金属材料のメッシュが有機材料のメッシュに露出するようになる。この露出により、金属材料のメッシュに印加されたバイアス電圧によるバイアス効果を向上させることができる。よって、トナーの放出効率向上させることができる。
【０１４５】
また、図７１に示すように、メッシュ４３３は、外面に向かって傾斜があり、孔径が広がる形状に形成してもよい。なお、この孔の大きさは、上述のようにメッシュの長さＬ、幅Ｗ、厚さＴとの関係が、５００Ｗ≧Ｌ、且つ、Ｗ／５≦Ｔ≦３Ｗの範囲であり、トナー４８の平均粒子径ｒ、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径Ｒと６ｒ≧Ｗ、且つ、２Ｗ≦Ｒの範囲とする。このように、外面に向かって傾斜があることで、孔内へのトナーの付着を抑制することができる。また、開口部のバイアス効果を向上させることができ、現像効率を向上させることができる。
【０１４６】
本複写機や現像装置４１６は、使用に適したトナーとして、所定の要件を満たすものが指定されている。この指定については、例えば、その要件を満たすトナーを複写機内や現像装置４１６内にセットした状態で複写機や現像装置４１６をを出荷することによって行うことができる。また例えば、上記要件を満たすトナーを、複写機本体や現像装置４１６とともに梱包して出荷することによって行ってもよい。また例えば、上記要件を満たすトナーの製品番号や商品名などを、複写機本体、現像装置４１６、これらの取扱説明書などに明記することによって行ってもよい。また例えば、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって上記要件、製品番号、商品名などを通知することによって行ってもよい。
【０１４７】
上記メッシュ４３３の孔の最短径箇所は、このように指定されたトナーの粒径分布に対して、８０％以上のトナー粒子を通過させ得る大きさになっている。よって、混合物中における大部分のトナー粒子を移送用静電搬送基板４４２に供給することができる。なお、孔の最短径箇所については、トナー通過率を１００％よりも低くする値にすることが望ましい。かなり大きなトナー粒子の通過をある程度阻止することで、現像に寄与するトナーの粒径分布をシャープにして、安定した現像能力を得ることができるからである。
【０１４８】
また、本複写機や現像装置４１６は、使用に適した摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されている。この指定については、トナーと同様にして行えばよい。一般に、非磁性材料は磁性材料に比べて造粒し易く、小径化や粒径分布のシャープ化も容易であるため、摩擦促進物質に安定した摩擦帯電性能を発揮させることが可能になる。また、製造コストの低減化を望むこともできる。非磁性材料としては、帯電性能に応じて有機、無機の何れを用いてもよい。トナーとして負帯電性のものが用いられる場合には、正帯電性の非磁性材料として、石英（ＳｉＯ２）、ガラス、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂等の材料を適用することができる。また、トナーとして正帯電性のものが用いられる場合には、負帯電性の非磁性材料として、テフロン（登録商標）樹脂、ポリ塩化樹脂、ポリエチレン樹脂等などを適用することができる。これらは磁場コントロールを必要としないので、簡易で耐久性の大きいキャリア材料として機能することができる。
【０１４９】
上記メッシュ４３３の孔の最短径箇所は、上述のように指定された非磁性材料からなる摩擦促進物質を主成分とする摩擦促進物質の粒径分布に対して、８０％以上のトナー粒子の通過を阻止する大きさになっている。よって、混合物中における大部分のトナー粒子をトナー供給部４３０内に留めることができる。なお、孔の最短径箇所については、摩擦促進物質通過率を１００％よりも低くする値にすることが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、トナー供給部４３０内においては、混合物の攪拌搬送に伴って経時的に摩擦促進粒子を摩耗によって小径化させていく。ある程度まで小径化した摩擦促進粒子を孔に経時的に通過させていきながら、新たな摩擦促進物質を定期的に補充することで、安定したトナー帯電性能を維持することができる。なお、摩擦促進粒子はトナーと逆極性に帯電するため、孔を通過して移送用静電搬送基板４４２表面に供給されると、その表面上をトナーと逆方向に移送される。よって、現像領域まで搬送されることは極めて希であり、通常はトナー供給部４３０の近傍に滞留しながら、経時のホッピングによって破砕されていく。破砕後の微粒子の一部が現像領域に向けて搬送されることも考えられるが、極めて微細であるため、画像に悪影響を及ぼすことは少ない。
【０１５０】
上述のように、メッシュ４３３の孔は、非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有する楕円形状になっている。このような孔をもつメッシュ４３３は、孔の配置とピッチとの工夫によって、開口率を２０〜８０％の範囲に容易に調整することができる。なお、開口率については、メッシュ４３３の剛性やトナー分離効率の観点から、４０〜６０％にするのが望ましい。
【０１５１】
図７２は、トナー供給装置たるトナー供給部４３０を示す斜視図である。図示のように、メッシュ４３３の孔は、その長手方向を攪拌搬送手段である搬送スクリュウ（４３１、４３２）の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されている。このような配設により、メッシュ４３３の高開口率を確保しながら、その折れ曲がりを抑えることができる。具体的には、本発明者らは、楕円形状の孔を上述のような姿勢で配設すると、その長手方向を搬送スクリュウの搬送方向に沿わせる姿勢で配設する場合に比べ、メッシュ４３３の短手方向の折れ曲がりを抑え得ることを見出した。これは、前者の配設にした方が、より強いリブ構造を構成し得るためと考えられる。なお、短手方向の折れ曲がりが生ずるのは次の理由による。即ち、トナー供給部４３０内の混合物質は、スクリュウ軸線方向に搬送されながらメッシュ４３３を押圧することで、メッシュ４３３に対して長手方向に延在する線状の押圧軌跡をたどる。このような線状の押圧軌跡により、メッシュ４３３が短手方向に折れ曲がり易くなるのである。なお、メッシュ４３３の長手方向の大きさは、１２０〜３００［ｍｍ］程度である。また、短手方向の大きさは、５〜２０［ｍｍ程度］である。
【０１５２】
上述のように、攪拌搬送手段の一部である２つの搬送スクリュウ（４３１、４３２）は、回転軸（４３１ａ、４３１２ａ）と、この表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂとを有する回転部材となっている。このような搬送スクリュウは、混合物を螺旋移動させながら軸線方向に搬送することにより、メッシュ４３３との対向位置でトナーを消費した混合物をそこから待避させながら新たな混合物をそこに供給するという混合物の新旧入れ替えを行うことができる。よって、トナーを消費した混合物を待避させずにメッシュ４３３との対向位置で搬送し続けることによるトナー供給性能の低下を回避することができる。なお、螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂとして、金属等の剛性材料からなるものに代えて、複数の起毛からなるブラシを用いると、混合物の攪拌効率をより高めることができる。
【０１５３】
本複写機においては、使用に適した摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものと、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものとのうち、何れを指定してもよい。
【０１５４】
単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質を指定した場合には、摩擦促進粒子を経時で摩耗しても、その表面材料を変化させないため、長期間安定した帯電性能を得ることができる。その材料としては、耐摩耗性に優れ、飽和帯電量が一定で、しかも帯電分布の小さなものが望ましい。例えば、ＢａＴｉＯ３・ＳｉＯ２、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２など、高剛性で帯電能力に優れた無機材料が挙げられる。また、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂などの有機材料でもよい。摩擦促進粒子を単一材料で構成しても、その比重については、結晶化度を調整したり、微結晶の集合体の焼結体で微細気孔率をもたせたりすることで調整することができる。
【０１５５】
２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質を指定した場合には、帯電性に優れた材料と、耐久性に優れた材料との組合せにより、優れた帯電性能を得ながら、摩擦促進粒子の補充頻度を少なくすることができる。帯電性、耐久性、耐湿度性及び高比重を実現し得る材料としては、ＢａＴｉＯ３・ＳｉＯ２、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などが挙げられる。これらを直径０．５〜２０μｍの粒子内に適当な比率で混ぜ合わせてバインダーを加え、スプレー法や凝集法で粒状形成した後、乾燥や焼結を施せばよい。また、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂などの有機材料を、直径０．５〜５０μｍの粒子内に適当な比率で混ぜ合わせ、有機溶媒やバインダーを加えた後、スプレー法やノズル噴射法で粒界結合せしめてもよい。
【０１５６】
使用に適した摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものを指定してもよい。比重の適正化が図られた芯材の表面に、帯電性能を有する有機材料や無機材料を用いて表面層を被覆した摩擦促進粒子である。耐久性にやや難があるが、比重や帯電性を容易に調整し得るので、優れた帯電性能を得ることができる。負帯電性のトナーが用いられる場合には、正帯電性の表面材料として、石英（ＳｉＯ２）、ガラス、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂等を用いることができる。また、正帯電性のトナーが用いられる場合には、負帯電性の表面材料として、テフロン（登録商標）樹脂、ポリ塩化樹脂、ポリエチレン樹脂等を用いることができる。これらのうち、有機材料については、溶液や溶融液に溶かしてスプレー塗布したり、浸漬法等でコートしたりして表面層を形成することができる。表面層の厚みは１〜５μｍ程度が好適である。無機材料からなる帯電機能をもつ直径０．５〜１５μｍの微細粒子材料をバインダーとともに分散させた縣濁液にキャリア芯材を浸漬し、表面コートし、焼き付けや接合反応させてもよい。
【０１５７】
図７３は、実施形態に係る複写機の第１変形例装置を示す概略構成図である。この第１変形例装置５００は、ブラック（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンダ（Ｍ）の４色でフルカラー画像を形成するものであり、それぞれの色用のプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを備えている。なお、各色のプロセスカートリッジはほぼ同じ構成であるので、以下、Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの符号を必要に応じて省略して説明する。
【０１５８】
プロセスカートリッジ５０２は、図７４に示すように、感光体５０１、帯電手段５１５、除電ランプ５２６、クリーニング手段５２５、現像装置５１６がユニット化されたもので、複写機本体に対して着脱可能になっている。そして、寿命到達時に交換される。
【０１５９】
現像装置５１６は、トナー搬送部５４０、トナー供給部５３０の他に、トナー補給部５０を備えている。トナー補給部５０内には図示しない補給用のトナーが収容されており、補給用回転部材５５１の回転駆動によってトナー供給部５３０の第１収容室５３６内に適宜補給される。トナー供給部５３０内では、実施形態の複写機と同様にして、２つの収容室間でトナーと摩擦促進物質との混合物が循環搬送される。そして、第２収容室５３７内で攪拌搬送される過程で、混合物中のトナーがメッシュ５３３の篩い機能に分離されてトナー搬送部５４０内に供給される。トナー搬送部５４０内には、移送用静電搬送基板５４２が配設されている。この移送用静電搬送基板５４２の搬送領域５４２ａには、そのベースに変形自在な材料が用いられている。これにより、搬送領域５４２ａはフレキシブル部になっており、搬送初期にはトナーを重力に逆らって移送し、且つ搬送後期にはトナーを斜め上方に搬送するように、湾曲した姿勢をとっている。移送用静電搬送基板５４２の現像領域や回収領域のベースには板部材が用いられているため、フレキシブルに変形することがなく、ほぼ水平の姿勢をとるように配設されている。かかる移送用静電搬送基板５４２でも、トナーをＥＴＨ現象によってホッピングさせながら感光体５０１に対向する現像領域に向けて搬送することができる。現像に寄与しないで回収領域まで搬送されたトナーは、移送用静電搬送基板５４２の端からこぼれ落ちた後、テーパー面に沿って下って第２収容室５３７に戻される。
【０１６０】
プロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの図中左側方には、それぞれ光書込装置５０１Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍが配設されており、それぞれ対応するカートリッジの感光体を光走査する。具体的には、図示しないスキャナ装置から送られてくる各色用の画像データに応じて変調されたレーザビームを出射する半導体レーザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系などを用いて光走査する。
【０１６１】
プロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの図中右側方には、紙搬送ベルト５０６を無端移動させるベルトユニットが配設されている。紙搬送ベルト５０６のループ内には、ベルトを介してプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに対向する図示しない転写手段が配設されている。
【０１６２】
複写機本体の下部には、転写紙束を収容している給紙手段５０３が配設されており、転写紙束の一番上の転写紙が給紙コロ５０４によって所定のタイミングで給紙路に送られる。そして、レジストローラ対５０５を経て、紙搬送ベルト５０６に供給される。紙搬送ベルト５０６は、その無端移動に伴って転写紙をプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍとの対向位置に順次通過させていく。この過程で、転写紙上にＢｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナー像が順次重ね合わせて転写されてフルカラー画像が形成される。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト５０６から定着手段５０８に受け渡された後、排紙ローラ対５１０を経て機外のスタック部５１１にスタックされる。
【０１６３】
図７５は、実施形態に係る複写機の第２変形例装置を示す概略構成図である。この第２変形例装置は、水平方向に細長く張架されながら無端移動せしめられる転写ベルト５５１に沿って、４色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋが並行配設されている。なお、以下、必要に応じてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの符号を省略して説明する。
【０１６４】
図７６に示すように、プロセスカ−トリッジ５６０は、感光体５６１、帯電手段５６２、現像装置５６３、クリーニング装置５６４などが一体的に形成されたカートリッジであり、複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【０１６５】
現像装置５６３は、トナー供給部５７０内に第１搬送スクリュウ５７１、第２搬送スクリュウ５７２を有しており、それぞれ第１収容室５７３、第２収容室５７４内の混合物を軸線方向に攪拌搬送する。そして、第２収容室５７４の側壁に設けられたメッシュ５７５の篩い機能によって混合物中のトナーを分離してトナー搬送部５７６に供給する。供給されたトナーは、フレキシブル部と基板部とを有する移送用静電搬送基板５７７表面上で、ＥＴＨ現象によってホッピングしながら現像領域に向けて搬送されて、感光体５６１上の静電潜像を現像する。現像に寄与しなかったトナーは、移送用静電搬送基板５７７の端から落下した後、トナー搬送部５７６の底面のテーパーに沿って自重で第１収容室５７３内に戻される。
【０１６６】
各色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋで現像された感光体上のトナー像は、それぞれ転写ベルト５５１上に重ね合わせ転写されて４色トナー像となる。この４色トナー像は、転写ベルト５５１と、２次転写ローラ５５２との当接によって形成された２次転写ニップにて、タイミングを合わせて搬送されてくる転写紙５５３上に一括２次転写される。そして、転写紙５５３の白色と相まってフルカラー画像となる。
【０１６７】
【発明の効果】
請求項１乃至２０の発明によれば、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現しつつ、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の現像装置等を示す概略構成図。
【図２】同現像装置の静電搬送基板を示す平面説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。
【図６】図２のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。
【図７】同静電搬送基板に与える駆動波形の一例を説明する説明図。
【図８】トナーの搬送、ホッピングの説明に供する説明図。
【図９】トナーの搬送、ホッピングの具体例の説明に供する説明図。
【図１０】同現像装置の駆動回路の一例を示すブロック図。
【図１１】搬送電圧パターン及び回収搬送電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図。
【図１２】ホッピング電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図。
【図１３】ホッピング電圧パターンの駆動波形の他の例を示す説明図。
【図１４】ホッピングの原理の説明に供するシミュレーション対象領域の説明図。
【図１５】電極近傍の電界ベクトルの説明に供する説明図。
【図１６】印加電圧とホッピング方向電界と０Ｖ電極センターからの高さの関係の一例を説明する説明図。
【図１７】印加電圧に対するＹ方向速度及びホッピング高さの関係の一例を説明する説明図。
【図１８】ＥＴＨ現像におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を印加して現像を開始する直前（０μｓｅｃ後）のトナー位置の説明に供する説明図。
【図１９】同じく１００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２０】同じく２００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２１】同じく３００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２２】同じく５００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２３】同じく１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２４】同じく１５００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２５】同じく２０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２６】同じく現像終了後回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２７】同じく２００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２８】同じく４００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２９】同じく７００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図３０】同じく１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図３１】ホッピング電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図３２】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図。
【図３３】回収搬送電圧パターン及び搬送電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図３４】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図。
【図３５】同装置の搬送基板の電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図。
【図３６】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｘ方向）の関係の一例を説明する説明図。
【図３７】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｙ方向）の関係の一例を説明する説明図。
【図３８】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の一例を説明する説明図。
【図３９】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図。
【図４０】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図。
【図４１】同現像装置の変形例を説明する概略構成図。
【図４２】同現像装置の回収搬送電圧パターンの駆動波形の説明図。
【図４３】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図４４】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４５】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１００Ｖにした駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４６】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１５０Ｖにした駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４７】更なる他の変形例におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を説明する説明図。
【図４８】同ホッピング電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を示す説明図。
【図４９】現像終了時のトナー位置の説明に供する説明図。
【図５０】回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μｓｅｃを経過した時のトナー位置の説明に供する説明図。
【図５１】更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５２】更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５３】更なる他の変形例におけるホッピング電圧パターンの駆動波形生成用の波形増幅器を説明する説明図。
【図５４】現像バイアス電圧とトナー付着量の関係の一例を説明する説明図。
【図５５】更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５６】シミュレーションで用いたトナーの半径分布を示す説明図。
【図５７】シミュレーションで用いたトナーの帯電量Ｑ／ｍ分布を示す説明図。
【図５８】実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図５９】同複写機の現像装置の要部構成と、感光体とを示す拡大構成図。
【図６０】同現像装置のトナー供給部を示す平断面図。
【図６１】同トナー供給部を示す縦断面図。
【図６２】同トナー供給部を示す横断面図。
【図６３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれメッシュ形成工程を示す説明図。
【図６４】（ａ）及び（ｂ）はエレクトロホーミングによるメッシュ形成を示す説明図。
【図６５】（ａ）はメッシュの孔とトナー平均粒子径ｒとの関係の説明図。
（ｂ）はメッシュの孔とキャリアの平均粒径Ｒとの関係の説明図。
【図６６】他のメッシュの構成を示す説明図。
【図６７】更なる他のメッシュの構成を示す説明図。
【図６８】更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図６９】更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図７０】更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図７１】更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図７２】同トナー供給部を示す斜視図。
【図７３】同複写機の第１変形例装置を示す概略構成図
【図７４】同第１変形例装置のプロセスカートリッジを示す要部構成図。
【図７５】同複写機の第２変形例装置を示す概略構成図
【図７６】同第２変形例装置のプロセスカートリッジを示す要部構成図。
【符号の説明】
１、４１、６１    静電搬送基板
２                駆動回路
１０              感光体
１１              搬送領域
１２              現像領域
１３              回収領域
１０１            ベース基板
１０２            電極
４０１            感光体（潜像担持体）
４０５、４０８    走査光学系
４１６            現像装置
５２３            現像装置
【図１】
2004287095.tif 000005
【図２】
2004287095.tif 000006
【図３】
2004287095.tif 000007
【図４】
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【図５】
2004287095.tif 000009
【図６】
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【図７】
2004287095.tif 000011
【図８】
2004287095.tif 000012
【図９】
2004287095.tif 000013
【図１０】
2004287095.tif 000014
【図１１】
2004287095.tif 000015
【図１２】
2004287095.tif 000016
【図１３】
2004287095.tif 000017
【図１４】
2004287095.tif 000018
【図１５】
2004287095.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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