(57)【要約】【課題】静電搬送手段で帯電したトナーを搬送するために一成分現像装置や二成分現像装置を用いてトナーを帯電したのでは静電搬送するメリットが低減し、他方静電搬送だけトナーを摩擦帯電するのでは十分な帯電量を確保できない。【解決手段】未帯電の微粒子Ｔａが載せられる電荷注入電極２を有する電荷注入手段１と、この電荷注入手段１の電荷注入電極２と向かい合い、帯電した微粒子を静電力で移動させるための複数の静電搬送電極１２を有する静電搬送手段である静電搬送基板１１とを備え、電荷注入電極２によって未帯電の微粒子Ｔａを帯電させて静電搬送基板１１側に転移させ、静電搬送基板１によって帯電微粒子Ｔｂを静電力で搬送する。【選択図】  図１
2004279903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未帯電の微粒子が載せられる電荷注入電極を有する電荷注入手段と、この電荷注入手段の前記電荷注入電極と向かい合い、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有する静電搬送手段とを備え、前記未帯電の微粒子を帯電させて前記静電搬送手段側に転移させることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電搬送装置おいて、前記静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加しない状態で、前記電荷注入電極に対して微粒子帯電用の電圧を、帯電された微粒子が前記静電搬送手段側に転移するのに要する以上の一定時間印加した後、前記電荷注入電極に微粒子帯電用の電圧を印加しない状態で、前記静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一定時間加える手段を備えていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項３】
請求項１の帯電搬送装置において、前記静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加しない状態で、前記電荷注入電極に対して微粒子帯電用の電圧を、該微粒子の帯電量が、該微粒子が該電荷注入電極又はその上の他の微粒子より離れることができるようになる以上の時間印加し、その後、前記電荷注入電極に印加する電圧を、前記微粒子の帯電はできないが、帯電した微粒子の前記静電搬送電極への移動の継続を可能とする電圧に下げた状態で、前記静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一周期間印加する手段を備えていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極が分割され、この分割電荷注入電極に対し、該分割電荷注入電極の表面には微粒子を帯電できる電界が形成されるが、前記静電搬送電極の表面には帯電微粒子の搬送されるのを妨げない電界が形成される電圧を印加し、かつ前記静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を印加する手段を備えていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項５】
請求項１に記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極と静電搬送電極との間に、開口を有する導電性部材を設けたことを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極と前記導電性部材とに対し、前記電荷注入電極の表面に未帯電微粒子を帯電できる電界を形成させる電圧を印加し、前記導電性部材と前記静電搬送電極とに対し、帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電界を形成させる電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項７】
請求項１に記載の帯電搬送装置おいて、前記電荷注入電極と静電搬送電極との間に、多数の開口部を有し、電荷注入電極側と静電搬送電極側にそれぞれ該開口を取り囲むリング状の共通電極を有する誘電部材を設けたことを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項８】
請求項７に記載の帯電搬送装置おいて、前記静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を印加した状態で、前記電荷注入電極に印加する電圧と前記誘電部材の電荷注入電極側のリング状共通電極に対し、前記電荷注入電極表面に微粒子を帯電させられる電界を形成する電圧を印加し、前記電荷注入電極側のリング状共通電極と静電搬送側リング状共通電極に対し、帯電し静電搬送電極に向かう微粒子が該開口の縁に当たるのを妨げる向きの電界を形成するとともに、静電搬送電極側リング状共通電極と静電搬送電極との間に帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電界を形成する電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項９】
請求項１に記載の帯電搬送装置おいて、前記電荷注入電極と静電搬送電極との間に、導電性の回転部材を設けたことを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の帯電搬送装置おいて、前記静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加した状態で、前記導電性回転部材に対し、前記静電搬送電極に印加した電圧との間で、帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電圧を印加するとともに、前記電荷注入電極に対し、前記導電性回転部材に印加された電圧との間で、その表面に微粒子の帯電を可能とする電界を形成できる電圧を印加する手段を有し、帯電されこの導電性部材に移動した帯電微粒子を導電性回転部材の回転に伴って前記静電搬送電極近傍に移動させ、非静電的な手段でこの帯電微粒子を前記導電性回転体の表面より引き剥がすことを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極は傾斜して保持されていて、非帯電微粒子が電荷注入電極上を重力により滑降することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極は、その表面に微細なホッパを有する回転部材であり、前記非帯電微粒子が前記ホッパに保持されて回転部材の回転とともに前記静電搬送電極と向かい合う位置に搬送されることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の帯電搬送装置において、前記電荷注入電極は、その表面に細い導電性短繊維が埋めこまれた回転部材であり、前記非帯電微粒子が前記導電性短繊維に保持されて回転部材の回転とともに前記静電搬送電極と向かい合う位置に搬送されることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１４】
帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には半導体から形成された帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の帯電搬送装置において、半導体から形成された静電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて前記静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が電極間に形成する電界で、前記帯電搬送電極のエッジに、負または正のキャリアのみを選択的に集中させて高電界を形成することで前記未帯電微粒子に電荷を注入して帯電させるとともにそのまま静電搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１６】
帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には半導体から形成され、その表面に微小な突起を有する帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の帯電搬送装置において、前記帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて前記静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が形成する電界で、前記突起の先端に、負または正のキャリアのみを選択的に集中させて高電界を形成させて、この高電界で起きるコロナ放電で未帯電微粒子を帯電させるとともにそのまま静電搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１８】
帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には電界電子放出材を表面に有する帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の帯電搬送装置において、前記帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せ、前記静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が隣り合った静電搬送電極間に形成する電界で、前記帯電搬送電極の電界電子放出材より電子を放出させて、該電子、またはそれが大気中の中性分子と結合した負イオンで、未帯電微粒子を帯電させると同時にそのまま静電搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の帯電搬送装置において、前記電界電子放出材には、カーボンナノチューブまたはカーボンナノコイルが用いられていることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２１】
請求項１４ないし２０のいずれかに記載の帯電搬送装置において、未帯電微粒子を帯電させる行程と帯電された微粒子を搬送する行程を時間的に分割し、各行程で異なる電圧を印加し、両行程を交互に行うことを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の帯電搬送装置において、前記帯電搬送電極に対向する帯電補助電極を備え、この帯電補助電極と前記帯電搬送電極間に未帯電微粒子を帯電させる電圧を印加することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の帯電搬送装置において、前記静電搬送電極に含まれる帯電搬送電極とこれ以外の電極とは材質が異なることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の帯電搬送装置において、前記帯電補助電極は前記微粒子が通過できる開口を有していることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２５】
請求項１４ないし２４のいずれかに記載の帯電搬送装置において、未帯電微粒子を帯電させる行程で前記静電搬送電極を備えた部材を振動させることを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２６】
帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極と、この静電搬送電極の少なくとも一部の静電搬送電極に対向する帯電補助電極とを有し、この帯電補助電極には電界電子放出材又はコロナ放電用の突起を備え、この帯電補助電極に対向する静電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送することを特徴とする帯電搬送装置。
【請求項２７】
潜像担持体上に帯電トナーを付着させて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記請求項１ないし２６のいずれかに記載の帯電搬送装置を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２８】
少なくとも現像手段を含み、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段が請求項２７に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２９】
帯電したトナーを付着させて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置が請求項２７に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３０】
カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項２８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】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は帯電搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【特許文献１】特開２００１ー１３９１４４号公報
【特許文献２】特開２００２ー３４１６５６号公報
【特許文献３】特開２００２−９１１５９号公報
【従来の技術】
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、この潜像に微粒子粉体である現像剤（以下「トナー」ともいう。）を付着させて現像してトナー像として可視像化し、このトナー像を転写体（記録媒体又は中間転写部材）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、トナーを搬送するトナー搬送装置としては、回転自在なスクリューを用いたものが一般的であった。例えばパイプ内のトナーをパイプ内部に沿って設けられたスクリューを回転させることによって上記スクリューの軸線方向に搬送するものが知られている。
【０００４】
しかしながら、このようなトナー搬送装置にあっては、パイプ内のスクリューを回転させるには比較的大きなモータを用い駆動するため装置面積が大型化となり、かつ回転音も大きいという問題がある。また、パイプ内壁とスクリューとの間にトナーが詰まると、摩擦熱により溶融し、トルクの増加や搬送不良を生じることがある。
【０００５】
一方、その他のトナー搬送装置としては、トナーに空気流を当てたり巻き込むことによりトナーを空気流とともに搬送する装置、振動によりトナーが傾斜に沿って滑り落ちるのを助けトナーを搬送する装置、帯電したトナーを電界により搬送する装置等も知られている。
【０００６】
これらのうち、トナーを空気流とともに搬送する装置にあっては、微少な粒子状物体の搬送密度は空気で薄められて疎になり低効率な搬送方法である。また、振動によって搬送を助けるトナーを搬送する装置にあっては、振動を起こさせるために比較的大きなエネルギーが必要であり、搬送方向も重力方向に限られるという不都合が生じている。
【０００７】
そこで、上述した電界を用いて帯電トナーを搬送する静電搬送装置は、機械的部分の摩耗や振動を伴わないので、騒音の伴わず、長期的安定した画像形成動作を維持することが可能となり、このような搬送装置としては
【特許文献１】、
【特許文献２】などに開示されている。
【０００８】
ところが、このような静電搬送装置を用いてトナーを搬送し、現像に供するためには、トナーが帯電していることが必要である。トナーを帯電させる方法としては、現在一般の一成分現像で使用されている、摩擦帯電、現像ローラとドクターブレード（または補給ローラ）間でトナーを現像ローラ表面にこすりつけて摩擦帯電させる方法を用いることができる。
【０００９】
しかしながら、例えば、現像ローラ上の摩擦帯電されたトナーを静電搬送装置上にわざわざ転移させて現像部に搬送し、現像に供するよりも、そのまま、現像ローラを像担持体に潜像に接近させて現像させる方が、装置のコスト、大きさ、信頼性の面で絶対的有利であり、静電搬送装置を用いる利点が十分に生かされないという課題がある。
【００１０】
そのため、従来の静電搬送を用いた現像装置としては、
【特許文献３】に開示されているように、電界を発生する静電搬送電極列を有する静電搬送基板を用いてトナーを感光体の近傍まで搬送し、この静電搬送基板上をトナーが搬送されることで基板表面との摩擦によって帯電させ、現像装置の開口部からトナーが感光体に転移して現像するようにしたものがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した
【特許文献３】に開示されているように静電搬送基板上をトナーが電界（静電力）で搬送されるときの摩擦によって得られる帯電量では、静電搬送及び現像に供するに十分な帯電量を得られず、同文献の記載にもかかわらず、実際には、トナーを搬送できず、現像を行うことができないという課題がある。
【００１２】
ところで、本出願人は
【特許文献２】でＥＴＨ現像を開示している。なお、ＥＴＨ（イース：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆  Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象とは、粉体が移相電界のエネルギーを与えられ、そ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、静電気力による粉体の水平方向（搬送面に沿う方向の意味）の移動（搬送）と垂直方向（搬送面鉛直方向の意味）の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送基板の表面を、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である。このＥＴＨ現象を利用した現像をＥＴＨ現像と称する。
【００１３】
このＥＴＨ現像は現像装置の小型化、トナーの飛散防止、高画質化などを図れるという極めて優れた利点を有しているが、静電搬送手段で帯電したトナーを搬送するために、前述したような一成分現像装置や二成分現像装置を用いてトナーを帯電したのでは静電搬送するメリットが低減し、他方静電搬送だけトナーを摩擦帯電するのでは十分な帯電量を確保できず、そもそもトナーの静電搬送すら行えなくなる。
【００１４】
そこで、本発明者ら静電搬送装置に帯電した微粒子を供給する技術について鋭意研究した結果本発明に至ったものであり、本発明は、微粒子の帯電と静電搬送を行うことができる新規な帯電搬送装置、この帯電搬送装置を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明に係る帯電搬送装置は、未帯電の微粒子が載せられる電荷注入電極を有する電荷注入手段と、この電荷注入手段の電荷注入電極と向かい合い、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有する静電搬送手段とを備え、未帯電の微粒子を帯電させて静電搬送手段側に転移させる構成とした。なお、本明細書において、「微粒子」とは、「粉体」、「粒子」、「微粒子」、「粉末」、「微粉末」、「微粉体」などと称されるもののすべてを含む意味で用いる。
【００１６】
ここで、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加しない状態で、電荷注入電極に対して微粒子帯電用の電圧を、帯電された微粒子が静電搬送手段側に転移するのに要する以上の一定時間印加した後、電荷注入電極に微粒子帯電用の電圧を印加しない状態で、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一定時間加える手段を備えていることが好ましい。
【００１７】
また、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加しない状態で、電荷注入電極に対して微粒子帯電用の電圧を、該微粒子の帯電量が、該微粒子が該電荷注入電極又はその上の他の微粒子より離れることができるようになる以上の時間印加し、その後、電荷注入電極に印加する電圧を、微粒子の帯電はできないが、帯電した微粒子の静電搬送電極への移動の継続を可能とする電圧に下げた状態で、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一周期間印加する手段を備えていることが好ましい。
【００１８】
あるいは、電荷注入電極が分割され、この分割電荷注入電極に対し、該分割電荷注入電極の表面には微粒子を帯電できる電界が形成されるが、静電搬送電極の表面には帯電微粒子の搬送されるのを妨げない電界が形成される電圧を印加し、かつ静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００１９】
さらに、電荷注入電極と静電搬送電極との間に、開口を有する導電性部材を設けることが好ましく、この場合、電荷注入電極と導電性部材とに対し、電荷注入電極の表面に未帯電微粒子を帯電できる電界を形成させる電圧を印加し、導電性部材と静電搬送電極とに対し、帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電界を形成させる電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００２０】
また、電荷注入電極と静電搬送電極との間に、多数の開口部を有し、電荷注入電極側と静電搬送電極側にそれぞれ該開口を取り囲むリング状の共通電極を有する誘電部材を設けることが好ましく、この場合、静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を印加した状態で、電荷注入電極に印加する電圧と誘電部材の電荷注入電極側のリング状共通電極に対し、電荷注入電極表面に微粒子を帯電させられる電界を形成する電圧を印加し、電荷注入電極側のリング状共通電極と静電搬送側リング状共通電極に対し、帯電し静電搬送電極に向かう微粒子が該開口の縁に当たるのを妨げる向きの電界を形成するとともに、静電搬送電極側リング状共通電極と静電搬送電極との間に帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電界を形成する電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００２１】
あるいは、電荷注入電極と静電搬送電極との間に、導電性の回転部材を設けることが好ましく、この場合、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を印加した状態で、導電性回転部材に対し、静電搬送電極に印加した電圧との間で、帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の搬送を妨げない電圧を印加するとともに、電荷注入電極に対し、導電性回転部材に印加された電圧との間で、その表面に微粒子の帯電を可能とする電界を形成できる電圧を印加する手段を有し、帯電されこの導電性部材に移動した帯電微粒子を導電性回転部材の回転に伴って静電搬送電極近傍に移動させ、非静電的な手段でこの帯電微粒子を導電性回転体の表面より引き剥がす構成とすることが好ましい。
【００２２】
さらに、電荷注入電極は傾斜して保持されていて、非帯電微粒子が電荷注入電極上を重力により滑降する構成とできる。あるいは、電荷注入電極は、その表面に微細なホッパーを有する回転部材であり、非帯電微粒子がホッパーに保持されて回転部材の回転とともに静電搬送電極と向かい合う位置に搬送される構成とすることができる。また、電荷注入電極は、その表面に細い導電性短繊維が埋めこまれた回転部材であり、非帯電微粒子が前記導電性短繊維に保持されて回転部材の回転とともに静電搬送電極と向かい合う位置に搬送される構成とすることができる。
【００２３】
本発明に係る帯電搬送装置は、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には半導体から形成された帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送する構成としたものである。
【００２４】
ここで、半導体から形成された静電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が電極間に形成する電界で、帯電搬送電極のエッジに、負または正のキャリアのみを選択的に集中させて高電界を形成することで未帯電微粒子に電荷を注入して帯電させるとともにそのまま静電搬送する構成とすることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る帯電搬送装置は、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には半導体から形成され、その表面に微小な突起を有する帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送する構成としたものである。
【００２６】
ここで、帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が形成する電界で、突起の先端に、負または正のキャリアのみを選択的に集中させて高電界を形成させて、この高電界で起きるコロナ放電で未帯電微粒子を帯電させるとともにそのまま静電搬送する構成とすることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る帯電搬送装置は、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極を有し、この静電搬送電極には電界電子放出材を表面に有する帯電搬送電極を含み、この帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送する構成としたものである。
【００２８】
ここで、帯電搬送電極に未帯電の微粒子を載せ、静電搬送電極に印加される静電搬送用の電圧が隣り合った静電搬送電極間に形成する電界で、帯電搬送電極の電界電子放出材より電子を放出させて、該電子、またはそれが大気中の中性分子と結合した負イオンで、未帯電微粒子を帯電させると同時にそのまま静電搬送する構成とすることが好ましい。また、電界電子放出材には、カーボンナノチューブまたはカーボンナノコイルが用いられていることが好ましい。
【００２９】
これらの静電搬送電極によって帯電と搬送を行う帯電搬送装置においては、未帯電微粒子を帯電させる行程と帯電された微粒子を搬送する行程を時間的に分割し、各行程で異なる電圧を印加し、両行程を交互に行う構成とすることが好ましい。この場合、帯電搬送電極に対向する帯電補助電極を備え、この帯電補助電極と帯電搬送電極間に未帯電微粒子を帯電させる電圧を印加する構成とすることができる。この場合、静電搬送電極に含まれる帯電搬送電極とこれ以外の電極とは材質が異なることが好ましい。また、帯電補助電極は微粒子が通過できる開口を有していることが好ましい。
【００３０】
さらに、上記静電搬送電極によって帯電と搬送を行う帯電搬送装置においては、未帯電微粒子を帯電させる行程で静電搬送電極を備えた部材を振動させる構成とすることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る帯電搬送装置は、帯電した微粒子を静電力で移動させるための静電搬送電極と、この静電搬送電極の少なくとも一部の静電搬送電極に対向する帯電補助電極とを有し、この帯電補助電極には電界電子放出材又はコロナ放電用の突起を備え、この帯電補助電極に対向する静電搬送電極に未帯電の微粒子を載せて、未帯電の微粒子を帯電させて搬送する構成としたものである。
【００３２】
本発明に係る現像装置は、潜像担持体上に帯電トナーを付着させて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、本発明に係るいずれかの帯電搬送装置を備えているものである。
【００３３】
本発明に係るプロセスカートリッジは、少なくとも現像手段を含み、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、現像手段が本発明に係る現像装置である構成としたものである。
【００３４】
本発明に係る画像形成装置は、帯電したトナーを付着させて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、本発明に係る現像装置を備えたものである。
【００３５】
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たものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る帯電搬送装置の基本的構成ついて図１を参照して説明する。なお、同図は同装置の概略構成説明図である。
この帯電搬送装置は、未帯電の微粒子Ｔａが載せられる電荷注入電極２を有する電荷注入手段１と、この電荷注入手段１の電荷注入電極２と向かい合い、帯電した微粒子を静電力で移動させるための複数の静電搬送電極１２を有する静電搬送手段である静電搬送基板１１とを備え、電荷注入電極２によって未帯電の微粒子Ｔａを帯電させて（帯電後の微粒子を「帯電微粒子Ｔｂ」という。）静電搬送基板１１側に転移させ、静電搬送基板１によって帯電微粒子Ｔｂを静電力で搬送する。
【００３７】
そして、この帯電搬送装置は、電荷注入電極２に電荷注入用の電圧を印加する駆動回路３と、静電搬送基板１１の静電搬送電極１２に静電搬送用のｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状の駆動電圧Ｖａ（ａ相）、Ｖｂ（ｂ相）、Ｖｃ（ｃ相）を印加する駆動回路１３とを備えている。
【００３８】
静電搬送基板１１は、ベース基板（支持基板）１５上に３本の電極（静電搬送電極）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（これらを「静電搬送電極１２」と総称する。）を１セットとて、所定の間隔で、微粒子移動方向に沿って微粒子移動方向と略直交する方向に繰り返し形成配置し、更にその表面に無機又は有機の絶縁性材料で形成した絶縁部材からなる表面保護層１６を形成し、この表面保護層１６の表面を搬送面としている。なお、ここでは、表面保護層１６が搬送面を形成する表面層となるが、表面保護層１６上に更に粉体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。
【００３９】
ここで、支持基板１５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、また、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。
【００４０】
また、静電搬送電極１２の電極材料としては、Ａｌ、ＮｉーＣｒ等の導電性材料を用いることができ、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。また、静電搬送電極１２の微粒子進行方向における幅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、静電搬送電極１２、１２の微粒子進行方向の間隔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。
【００４１】
表面保護層１６としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを用いることができる。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粉体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。
【００４２】
このように、非帯電微粒子（ここでは、トナー）を乗せた電荷注入電極と該電荷注入電極と向かい合う静電搬送電極間に電位差を形成して、該トナーを帯電させて該静電搬送基板に転移させるので、特別のトナーの帯電装置や、帯電したトナーを静電搬送電極に供給装置が不要になり、装置をより小型に、低コストにすることができる。
【００４３】
そこで、この帯電搬送装置における微粒子の帯電及び搬送について図２以降をも参照して説明する。
本発明者らは、微粒子としての高抵抗トナーに対する電荷注入を行うために、先ず、図２に示すような電荷注入実験装置を用いて実験を行った。この実験装置は、２枚の平板アルミ電極である接地電極２１とパルス電圧を印加するパルス印加電極２２を、ベークライトのスペーサーで１ｍｍの間隔で対向させ、トナーＴを乗せた電極２１を接地し、もう片方の電極２２に図示しない電源によりパルス電圧を印加するように構成した。
【００４４】
ここで、印加パルス電圧は、ＨＰ社製の８１１６Ａ（商品名）ＰＵＬＳＥ／ＦＵＮＣＴＩＯＮ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  を用いて、±０．６〜２．０Ｖ、１．０〜１０００ｍｓｅｃの方形パルスを発生させ、Ｔｒｅｋ製のＨｉｇｈ−Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  １０／１０Ａ  で１０００倍に増幅して生成した。なお、出力波形は、Ｓｏｎｙ−Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ製のデジタルオシロスコープ  ２４３ＩＬ（商品名）で毎回観察した。
【００４５】
そして、電荷注入されて帯電し、接地電極２１からパルス印加電極２２に飛翔し、その表面に付着したトナーＴの電荷量（ｑ／ｄ）分布、比電荷（ｑ／ｍ）と粒径分布をホソカワミクロン社製のＥ−ｓｐａｒｔ（商品名）で測定した。
【００４６】
なお、トナーは、母体樹脂と顔料だけからなり、ＣＣＡやシリカ等の外添剤を添加する前のトナー母体粉末に、疎水性シリカＨ−２０００（ヘキスト社製商品名）を、Ｏｓｔｅｒｉｚｅｒにより、０．３ｗｔ％〜３．０ｗｔ％添加して作製した（このトナーを以下「試作トナー」という。）。
【００４７】
この測定結果として、印加パルスの高さ（パルス幅は１００ｍｓｅｃとした）に対する試作トナーの帯電量（比電荷ｑ／ｍ）の変化を図３に示し、印加パルスの幅（パスル高さは−２．０ｋＶとした）に対する試作トナーの帯電量（比電荷ｑ／ｍ）の変化を図４に示している。
【００４８】
図３に示す結果から、この高抵抗トナーである試作トナーに電荷を注入するためには、両電極２１、２２間の平均電界は少なくとも１．２×１０６Ｖ／ｍ、好ましくは、１．６×１０６Ｖ／ｍ以上必要なことが分かる。なお、−１０００Ｖでは比電荷が少ないのみならず、飛翔したトナー自体が非常に少ないことが確認された。
【００４９】
また、図４に示す結果から、電荷注入自体は１ｍｓｅｃ以下の短い時間で完了していることが分かる。これよりも印加パルスのパルス幅を短くすると、パルス印加電極２２に飛翔して来るトナーの量が少なくなるが、それは電荷注入帯電がでなかったからではなく、帯電して飛翔中に電界がなくなるため飛翔を続けられなくなったからである。
【００５０】
帯電して飛翔するトナーを高速度カメラで撮影しその平均着地速度を求めると約１〜２ｍ／ｓｅｃであった。したがって、平均飛翔速度を１ｍ／ｓｅｃとしても、両電極２１、２２間の１ｍｍの間隔を横切るためには１ｍｓｅｃの時間が必要である。実際、パルスの高さを０Ｖに落とさずに、電荷注入は起こらないが飛翔は続けられる電界に落として実験したところ、電荷注入に必要な最小時間は０．２〜０．３ｍｓｅｃであることが確認された。
【００５１】
このように、電荷注入可能な高抵抗トナーを電荷注入で帯電させる条件が明らかになったことから、電荷注入トナーを静電搬送する実験を図５に示すような実験装置を用いて行った。
【００５２】
この実験装置においては、下側に長方形の電荷注入電極２３を、上側に静電搬送電極２５を有する静電搬送基板２４を配置した。上述した電荷注入実験では下側の未帯電トナーを乗せた電極２１を接地し、上側の電極２２に負パルスを印加して、トナーに正電荷を注入したが、ここで下側の未帯電トナーを乗せた電荷注入電極２３に負パルスを印加してトナーに負電荷を注入した。なお、上記試作トナーでは、正負両電荷がほぼ同様に注入できること、また、パルス電圧をトナーを載せた電極に印加しても、対向する電極に印加しても、電荷注入できることを確認している。
【００５３】
また、電極２３と静電搬送基板２４間距離も前記の電荷注入実験時の１．０ｍｍから０．２ｍｍに縮めた。これは、印加パルスの高さをギャップに比例して１／５に下げるためである。
【００５４】
静電搬送基板２４は、絶縁性基板（ガラス）２６上に、紙に垂直な方向に、幅３０μｍの静電搬送電極２５を、電極間間隔３０μｍで平行に多数並べて構成されている。各電極２５には駆動回路によって、図６に示すように、３本ごとに、０Ｖ、−１００Ｖ、０Ｖの電圧が印加され、その電圧が３３３μｓｅｃごとに１電極づつ右にシフトされる電圧波形を印加した。以下、図６に示す電圧波形を「基準電圧波形」と称する。
【００５５】
この基準駆動波形を静電搬送基板２４の静電搬送電極２５に印加すると、静電搬送基板２４上の負帯電トナーは右に搬送される。なお、静電搬送電極列が下を向いていてもトナーが落下することなく搬送されることは別途実験で確認している。
【００５６】
そこで、図５に示すように、電荷注入電極２３に対して−４００Ｖのパルス電圧波形を印加したところ、電荷注入電極２３上に載せられた未帯電トナーは電圧が印加されるとほぼ同時に負電荷を注入されて帯電し、電荷注入電極２３と静電搬送電極２４間に形成されている電界が該負帯電トナーに作用する静電力を受けて飛翔し、静電搬送基板２４上に着地した。
【００５７】
ところが、静電搬送基板２４の静電搬送電極１２列に基準電圧波形を印加しているにもかかわらず、静電搬送基板２４に着地した帯電トナーは静電搬送基板２４上右に搬送されなかった。
【００５８】
このように、単純に電荷注入技術と静電搬送技術を組み合わせただけでは、帯電させて静電搬送する帯電搬送装置を構成できないことが確認された。
【００５９】
そこで、本発明者らは、更に鋭意実験を重ね、帯電トナーを静電搬送できない原因を究明すべく、差分法で、電荷注入電極に印加する電圧が０Ｖと−４００Ｖの場合の静電搬送電極２５近傍の電界をシミュレーションした。その結果を、図７及び図８に示している。
【００６０】
ここで、図７は静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）、電荷注入電極に０Ｖを印加した場合、図８は静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）、電荷注入電極に−４００Ｖを印加した場合、をそれぞれ示している。なお、各図において、左上と右上の長方形が静電搬送電極２５でそれぞれ右半分１５μｍと左半分１５μｍを表し、矢印は、各格子点の電界（ベクトル）で、向きが電界の方向を、長さが電界の強さを示している。
【００６１】
先ず、図７に示すように、電荷注入電極２３に０Ｖを印加した場合には、左側の静電搬送電極２５には０Ｖが、右側の静電搬送電極２５には−１００Ｖが印加されている。このため、右上の−１００Ｖが印加された静電搬送電極２５（の左半分）の近傍では、電界ベクトルは右斜め上を指している。トナーは負帯電しているので、これと逆方向の力を受けて左斜め下に動き、その後左水平方向の力を受けて左方向に搬送される。
【００６２】
これに対して、図８に示すように、−４００Ｖを印加した場合には、−１００Ｖが印加された右上の静電搬送電極２５近傍では電界ベクトルが右下を指しているので負帯電トナーはすべて左上に押しつけられ、そのため搬送されないことが確認された。
【００６３】
そこで、本発明の第１実施形態について図９を参照して説明する。なお、同図は電荷注入電極及び静電搬送電極に印加する電圧波形の説明図である。
ここでは、図９に示すように、駆動回路３から電荷注入電極２に対して印加する電荷注入用電圧Ｖｈと、駆動回路１３から静電搬送電極１２に対して印加する静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとを時間的に分割して、それぞれ異なる時間領域である時間ｔａ〜ｔｂの間、時間ｔｂ〜ｔｃの間印加するようにしている。すなわち、静電搬送電極１２に対して静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加する状態では、電荷注入電極２に対して電荷注入用電圧Ｖｈを印加しない。
【００６４】
このようにトナーに対する電荷注入と、静電搬送基板上のトナーの搬送を時間的に分割したところ、電荷注入も静電搬送もともに行うことができることを確認した。具体的には、まず、静電搬送電極１２列に印加する電圧をすべて０Ｖ（接地）とした状態で、電荷注入電極２に−４００Ｖを印加した。次に、電荷注入電極２に印加する電圧を０Ｖ（接地）とした後、静電搬送電極１２列に、３本ごとに、０Ｖ、−１００Ｖ、０Ｖの電圧を印加し、これを、３３３μｓｅｃごとに順次右に１電極づつ移動させた。
【００６５】
電荷注入電極２上の未帯電トナーＴａを載せる幅を１０ｍｍとして、電荷注入時間と静電搬送時間の組み合わせを色々検討した結果、電荷注入時間を１０ｍｓｅｃ、静電搬送時間を１００ｍｓｅｃとし、これを交互に繰り返すことで、−６μＣ／ｇに帯電したトナーをほぼ切れ目無く右方向に移動させることができることが確認できた。
【００６６】
このように、静電搬送電極に静電搬送用の電圧を印加しない状態で、電荷注入電極に微粒子帯電用の電圧を、帯電された微粒子が静電搬送電極に転移するのに要する以上の一定時間加えた後、電荷注入電極に微粒子帯電用の電圧を加えない状態で、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一定時間加えることにより、未帯電微粒子の帯電と帯電微粒子の搬送を両立させることができる。
【００６７】
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。なお、同図は電荷注入電極及び静電搬送電極に印加する電圧波形の説明図である。
ここでは、図１０に示すように、駆動回路１３から静電搬送電極１２に対して印加する静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとして、すべての電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが０Ｖになる時間（時間ｔｄ）を設けた電圧波形とし、駆動回路３から電荷注入電極２に対して印加する電荷注入用電圧Ｖｈとして、静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてが０Ｖになる時間に所定の電位が印加される電圧波形とした。
【００６８】
すなわち、上記第１実施形態では、電荷注入電極２と静電搬送電極１２に対して印加する印加電圧を異なった時間で切り替えねばならず、回路が複雑になる。そこで、静電搬送電極１２列と、電荷注入電極２に印加する電圧を、例えば３３３μｓｅｃごとに、図１０に示すタイムテーブルで切り替える。この場合、時点ｔ１（０〜３３３μｓｅｃ）では、一組の３本の静電搬送電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に印加される電圧が０Ｖで、すなわち、すべての電極１２が０Ｖで、逆に、電荷注入電極２の印加電圧は−４００Ｖが印加されるので、静電搬送は行われずに、電荷注入と帯電トナーの静電搬送基板１１への飛翔のみが行われる。
【００６９】
次の時点ｔ２、ｔ３、ｔ４（３３４μｓｅｃ〜１３３３μｓｅｃ）では、静電搬送電極１２の電極１２ａの電圧が、０Ｖ、０Ｖ、−１００Ｖ、電極１２ｂの電圧が−１００Ｖ、０Ｖ、０Ｖ、電極１２の電圧が０Ｖ、−１００Ｖ、０Ｖと変わり、一方電荷注入電極２の電圧は、飛翔継続電圧−１００Ｖに維持されるので、帯電トナーの静電搬送基板１１への飛翔が継続されると同時に、静電搬送基板１１上の帯電トナーの搬送が行われる。
【００７０】
このとき、電荷注入電極２に、飛翔継続用の−１００Ｖが印加されていても、搬送が行われたのは、−１００Ｖでは−４００Ｖと異なり、静電搬送電極１２近傍の電界がそれほど乱されなかったからである。このときのシミュレーション結果を図１１に示している。前述した図７と比較すると影響が少ないことが分かる。
【００７１】
なお、このような構成が可能になるのは、使用するトナーの電荷注入に要する時間が静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃについて設定したパルス幅の時間内であるためである。このパルス幅の時間内で電荷注入が完了しないときには帯電が不充分になる。上述した例では、試作トナーでは、電荷注入に要する時間が０．３ｍｓｅｃ未満で済むことから、電荷注入時間を３３４μｓｅｃとしても電荷注入が完了する。
【００７２】
このように、静電搬送電極に静電搬送用の電圧を印加しない状態で、電荷注入電極に微粒子帯電用の電圧を、該微粒子の帯電量が、該粒子が該電荷注入電極またはその上の他の微粒子より離れることができるようになる以上の時間印加し、その後、電荷注入電極に加える電圧を、微粒子の帯電はできないが、帯電した微粒子の静電搬送電極への移動の継続を可能とする電圧に下げた状態で、静電搬送電極に静電搬送用の電圧波形を一周期間加えるので、簡単な回路で未帯電微粒子の帯電と帯電微粒子の搬送を両立させることができる。
【００７３】
次に、本発明の第３実施形態について図１２を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成説明図である。
ここでは、電荷注入電極２を複数に分割した分割電荷注入電極２ａを電荷注入手段１に設け、分割電荷注入電極２ａには駆動回路（この場合は「駆動電源」となる。）３Ａから常時電荷注入用電圧Ｖｈａを印加し、静電搬送電極１２には駆動回路１３から前述した基準駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｄを印加している。ここで、電荷注入用電圧Ｖｈａは、分割電荷注入電極２ａの表面には微粒子を帯電できる電界が形成されるが、静電搬送電極１２の表面には、帯電微粒子が搬送されるのを妨げない電圧に設定している。
【００７４】
すなわち、上記第２実施形態によって回路構成はシンプルになったが、搬送に供しない時間を静電搬送電圧に設定しなければならないため、１／４周期分は静電搬送が行われないことになり、静電搬送の速度が上がらず、特に高速プロセスには十分でない。
【００７５】
そこで、静電搬送基板１１と電荷注入電極２のギャップを０．２ｍｍから１．０ｍｍに広げた上で、電荷注入電極２を、幅Ｌ＝０．１ｍｍ、間隔Ｄ＝０．４ｍｍの複数の平行電極２ａに分割した。この状態で、電荷注入電極２ａ列に常時−７５０Ｖ（Ｖｈａ）を印加し、静電搬送電極１２列には基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加したところ、電荷注入は損なわれずに搬送速度が改善されることが確認された。
【００７６】
この実施形態が成立したのは、このように構成すると、分割された電荷注入電極２ａには電気力線が集中して、その点の電界が、両電極間の平均電界、０．７５×１０６Ｖ／ｍの２倍以上に高まり、均一電界、２．０×１０６Ｖ／ｍのときと同様に電荷注入させるが、一方、静電搬送基板１１の近傍では、両電極間の平均電界より、静電搬送電極１２同士が形成する電界の方が２倍以上大きいため、静電搬送が受ける影響が少ないためである。
【００７７】
図１３に、均一電界、２．０×１０６Ｖ／ｍの場合の、電荷注入電極２付近の電界を電気力線で示し、図１４に第３実施形態の場合の、分割電荷注入電極２ａ付近の電界を電気力線で示す。両者を比較すると、電荷注入電極に入る電気力線の密度がほぼ等しいことが分かる。
【００７８】
また、図１５に本実施形態の場合の静電搬送電極１２近傍の電界ベクトルを示す。図７と比較すると影響が小さいことが分かる。
【００７９】
このように、電荷注入電極を分割し、該分割電荷注入電極に、該分割電荷注入電極の表面には微粒子を帯電できる電界が形成されるが、静電搬送電極の表面には、帯電微粒子が搬送されるのを妨げない電圧を印加し、かつ静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を加えるので、静電搬送の速度を落とさずに未帯電微粒子の帯電と帯電微粒子の搬送を両立させることができる。
【００８０】
次に、本発明の第４実施形態について図１６を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成説明図である。
ここでは、電荷注入用電極２と静電搬送電極１２との間に、開口率の高い導電性部材５、例えば金属スクリーンを配置している。そして、駆動電源３Ｂ及び３３によって、電荷注入電極２と導電性部材５に対し、電荷注入電極２の表面に、未帯電微粒子を帯電できる電界を形成させる電圧Ｖｈｂ、Ｖｌを印加している。この導電性部材５に印加する電圧Ｖｌと静電搬送電極１２に印加する静電搬送用電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとは、導電性部材５と静電搬送電極１２間に形成する電界が帯電微粒子の静電搬送電極１２への移動を継続させるが、静電搬送電極１２上の帯電微粒子の静電搬送は妨げない電圧にそれぞれ設定している。
【００８１】
すなわち、第３実施形態のように電荷注入電極２を分割した場合、電荷注入できる面積が減るので、静電搬送基板１１に供給されるトナーの量が少なくなる。そこで、静電搬送基板１１と、１枚構成の電荷注入電極２間のギャップを１．０ｍｍとし、その中間地点に、金属スクリーン（導電性部材５）を配置した。そして、静電搬送電極１２列には基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加しつつ、金属スクリーン５に−１００Ｖ（＝Ｖｌ）、電荷注入電極２に−１１００Ｖ（＝Ｖｈｂ）を常時印加した。このとき、静電搬送基板１１に供給されるトナーの量も多く、また静電搬送の速度も速いことが確認された。
【００８２】
本実施形態では、金属スクリーン（導電性部材５）と電荷注入電極２間に電荷注入を起こさせるのに十分な、２．０×１０６Ｖ／ｍの電界が形成され、一方、金属スクリーン（導電性部材５）と静電搬送電極１２の電界は、０．２×１０６Ｖ／ｍ以下と大変低く、搬送電界を妨げないようになっている。
【００８３】
電荷注入電極２近傍の電界（電気力線表示）を図１７に、静電搬送電極１２近傍の電界（ベクトル）を図１８に示している。図１７と図１３を比較することで、電荷注入電極２近傍には電荷注入に必要な強い電界が形成されていることが分かる。なお、金属スクリーンは正方形が６０μｍ角で、−１００Ｖを印加している。
【００８４】
また、図１８と図７を比較すると、静電搬送電極１２近傍では静電搬送の電界がまったく乱されていないことが分かる。
【００８５】
このように、電荷注入電極と静電搬送電極との間に開口を有する導電性部材を設け、電荷注入電極と該導電性部材にそれぞれ印加する電圧で、電荷注入電極の表面に、未帯電微粒子を帯電できる電界を形成させ、導電性部材に加えた電圧と静電搬送電極に加えられた静電搬送用の電圧を、両者間に形成する電界が帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電微粒子の静電搬送は妨げないように設定されているので、帯電微粒子の静電搬送電極への供給量を落とさずに、かつ静電搬送の速度を落とさずに未帯電微粒子の帯電と帯電微粒子の搬送を両立させることができる。
【００８６】
次に、本発明の第５実施形態について図１９を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成説明図である。
ここでは、電荷注入用電極２と静電搬送電極１２との間に、多数の開口部６ａを有し、電荷注入電極側と静電搬送電極側にそれぞれ開口６ａを取り囲むリング状の共通電極７ａ、７ｂを有する誘電部材６を設けている。
【００８７】
そして、静電搬送電極１２列には駆動回路１３から基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加している。また、駆動電源３Ｂによって電荷注入電極２に対して電圧Ｖｈｂを印加し、さらに、駆動電源３３Ａによって誘電部材６の電荷注入電極側のリング状共通電極７ａに対して電圧Ｖｌａを、静電搬送電極側のリング状共通電極７ｂに対して電圧Ｖｌｂをそれぞれ印加している。
【００８８】
ここで、電荷注入電極２に印加する電圧Ｖｈｂと誘電部材６の電荷注入電極側のリング状共通電極７ａに印加する電圧Ｖｌａとは、電荷注入電極２表面の微粒子を帯電させられる電界を形成する電圧に設定している。また、電荷注入電極側のリング状共通電極７ａ及び静電搬送側リング状共通電極７ｂに印加する電圧Ｖｌａ、Ｖｌｂは、帯電し静電搬送電極１２に向かう微粒子が開口６ａの縁に当たるのを妨げる向きの電界を形成する電圧に設定している。さらに、静電搬送電極側リング状共通電極７ｂに印加する電圧Ｖｈｂと静電搬送電極１２に印加する基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとは帯電微粒子の静電搬送電極１２への移動を継続させるが、静電搬送電極１２上の帯電微粒子の搬送を妨げない電界を形成する電圧に設定している。
【００８９】
すなわち、前記第４実施形態によって、繰り返し電荷注入と静電搬送の実験を繰り返したところ、金属スクリーン（導電性部材）５にトナーが堆積して一部目詰まりが発生した。
【００９０】
そこで、金属スクリーンに代えて、直径０．１ミリの孔６ａが、千鳥状に多数空けられ、その廻りを上下二個のリング状の共通電極７ａ、７ｂで囲ったＦＰＣ（誘電部材６）を配置し、電荷注入電極側の共通電極７ａに―２００Ｖ（＝Ｖｌａ）、静電搬送電極側の共通電極７ｂに―１００Ｖ（＝Ｖｌｂ）を印加したところ、トナーの堆積はほとんど起こらなくなり、その結果目詰まりが解消されることを確認できた。
【００９１】
ここで、電荷注入電極２側より飛翔してきたトナーが、誘電部材６（ＦＰＣ）に付着しなかったのは、孔６ａの縁の周辺のみに、トナーを反発する向きに強い電界が形成されたからである。そのため、飛翔トナーは、孔６ａのセンターを通って、静電搬送基板１１側に通りぬけるようになる。
【００９２】
このように、電荷注入電極と静電搬送電極の間に、多数の開口部を有し、電荷注入電極側と静電搬送電極側にそれぞれ該開口を取り囲むリング状の共通電極を有する誘電部材を設け、静電搬送電極には静電搬送用の電圧波形を加えた状態で、電荷注入電極に加える電圧と、該誘電部材の電荷注入電極側のリング状共通電極に加える電圧で、電荷注入電極表面に微粒子を帯電させられる電界を形成し、該電荷注入電極側のリング状共通電極と静電搬送側リング状共通電極に印加される電圧で、帯電し静電搬送電極に向かう微粒子が該開口の縁に当たるのを妨げる向きの電界を形成するとともに、該静電搬送電極側リング状共通電極に加えた電圧と静電搬送電極に加えられた静電搬送用の電圧が両者間に形成する電界が帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電トナーの搬送は妨げないようにするので、中間部材に対する微粒子の堆積を起こすことなく、帯電微粒子の静電搬送電極への供給量を落とさずに、かつ静電搬送の速度を落とさずに未帯電トナーの帯電と帯電トナーの搬送を両立させることができる。
【００９３】
次に、本発明の第６実施形態について図２０を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成説明図である。
ここでは、電荷注入電極２と静電搬送電極１２との間に、導電性の回転部材である中間金属ローラ３４を配置し、更に中間金属ローラ３４の静電搬送電極１２と対向する領域で中間金属ローラ３４表面から帯電微粒子を非静電的な手段で引き剥がす手段としてのエアーを噴出するエアーノズル３５を配置した。なお、中間金属ローラ３４の回転方向は静電搬送電極１２と対向する領域側が静電搬送方向と略同じ方向になる方向としている。また、エアーノズル３５のエアー噴出方向も静電搬送方向と同じ方向としている。
【００９４】
そして、静電搬送電極１２列には駆動回路１３から基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加している。また、駆動電源３Ｃによって電荷注入電極２に対して電圧Ｖｈｃを印加し、さらに、駆動電源３３によって中間金属ローラ３４に対して電圧Ｖｌを印加している。
【００９５】
ここで、電圧Ｖｌ、電圧Ｖｈｃは、静電搬送電極１２に基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加した状態で、導電性回転部材（中間金属ローラ３４）と静電搬送電極１２で、帯電微粒子の静電搬送電極１２への移動を継続させるが、静電搬送電極１２上の帯電微粒子の搬送を妨げないとともに、電荷注入電極２と導電性回転部材２４との間で、電荷注入電極２表面の微粒子の帯電を可能とする電界を形成できる電圧としている。
【００９６】
すなわち、前述した第４、第５実施形態のように電荷注入電極と静電搬送基板間にスクリーンやＦＰＣ等を精度よく設置するのはコストが高くなる可能性があるので、より簡単にラフにできるようにすることが望まれた。
【００９７】
そこで、電荷注入電極２と静電搬送基板１１のギャップを１２ｍｍに広げ、その間に直径１０ｍｍの中間金属ローラ３４を配置した。このとき、電荷注入電極２と該中間金属ローラ３４間を１．０ｍｍ、該ローラ３４と静電搬送基板１１間を１．０ｍｍにした。そして、電荷注入電極２に−２．１ｋＶ（＝Ｖｈｃ）、ローラ２４に−１００Ｖ（＝Ｖｌ）を印加し、静電搬送電極１２には基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加して、該ローラ３４を周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させ、ローラ３４と静電搬送基板１１間に向けられたノズル３５から、２ｍ／ｓｅｃの空気流を吹きつけた。
【００９８】
この結果、電荷注入されて、ローラ３５に飛翔しその回転とともに半周した帯電トナーがローラ３４表面から吹き飛ばされて空中に舞った後、ローラ３４と静電搬送電極１２間に形成されている弱い電界で移動し、静電搬送基板１１上に軟着陸するのが確認された。
【００９９】
このように、電荷注入電極と静電搬送電極の中間に、導電性の回転部材を設け、静電搬送電極に静電搬送電圧波形を加えた状態で、該導電性回転部材に、静電搬送電極に加えられた電圧との間で、帯電微粒子の静電搬送電極への移動を継続させるが、静電搬送電極上の帯電トナーの搬送は妨げないこと電圧を加え、また電荷注入電極に、該導電性回転部材に加えられた電圧との間で、その表面に微粒子の帯電を可能とする電界を形成できる電圧を加え、帯電され該導電性部材に移動された微粒子を該導電性回転部材の回転に伴って静電搬送電極近傍に移動させ、そこで非静電的な手段で、該帯電微粒子を該導電性回転部材の表面より引き剥がすので、より簡単な装置で、帯電微粒子の静電搬送電極への供給量を落とさずに、かつ静電搬送の速度を落とさずに未帯電トナーの帯電と帯電トナーの搬送を両立させることができる。
【０１００】
なお、ここでは、導電性の回転部材表面から帯電微粒子を非静電的な手段で引き剥がす手段としてのエアーを噴出するエアーノズルを用いたが、これに代えて、図２１に示すように、ブレード３６で掻き落とすこともできる。また、エアーノズルとブレードを併用することもできる。
【０１０１】
次に、本発明の第７実施形態について図２２を参照して説明する。なお、同図は、本発明に係る帯電搬送装置を画像形成装置の現像装置に適用した実施形態の要部概略構成図である。
ここでは、未帯電微粒子であるトナーを供給するトナーホッパ４１の下方に、電荷注入手段の電荷注入電極２を傾斜（例えば４５°）させて配置し、この電荷注入電極２に対向する静電搬送電極１２を含む静電搬送基板１１を配置して、この静電搬送基板１１を矢示方向に回転するＯＰＣドラムなどの像担持体４２の現像部４６に対向させている。
【０１０２】
なお、トナーホッパ４１の底部にはスリットが設けられ、図示しないシャッタによって機械的に開閉される。また、静電搬送基板１１は支持部材４３〜４５（回転するものではない。）間に掛け回している。この静電搬送基板１１はフレキシブル基板を支持基板とするものであり、全体に静電搬送電極１２を形成することによって、現像に供されなかったトナーを再度循環させることができる。
【０１０３】
ここで、電荷注入電極２と静電搬送基板１１による電荷注入（帯電）及び静電搬送の構成として、前述した第１実施形態ないし第３実施形態のいずれの構成を用いることもできる。
【０１０４】
このように構成したので、トナーホッパ４１の底部から未帯電トナーが例えば４５度に傾けられている電荷注入電極２に落下し、未帯電トナーを電荷注入電極２上を自重でカスケードさせる。このカスケード中に電荷を注入された帯電トナーは、例えば１ｍｍ離れた静電搬送基板１１上に飛翔着地し、静電搬送基板１１の静電搬送電極によって形成される進行波電界によって静電搬送基板１１上を現像部４６に向かってホッピングしながら搬送される。
【０１０５】
そして、現像部４６に移動した帯電トナーは像担持体４２の静電潜像に応じて像担持体４２上に転移して潜像を現像する（ＥＴＨ現像）。
【０１０６】
このように、本発明に係る帯電搬送装置を備えることで、簡単な構成で帯電と搬送を行って現像部に帯電トナーを供給する現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を構成することができる。また、電荷注入電極が、斜めに保持されていて、非帯電微粒子がその上を重力により滑降するので、未帯電微粒子と電荷注入電極の接触確率が増えて帯電効率が改善され、また未帯電微粒子を静電搬送電極と対向する位置まで搬送する装置と動力が不要になる。
【０１０７】
次に、本発明の第８実施形態について図２３を参照して説明する。なお、同図は、本発明に係る帯電搬送装置を画像形成装置の現像装置に適用した他の実施形態の概略構成説明図である。
ここでは、トナーホッパ５１内に回転可能なローラ状の電荷注入電極（電荷注入電極ローラ）５２を配置している。この電荷注入電極ローラ５２の外周面には未帯電トナーＴａを汲み上げる微細なホッパ（ポケット）５２ａを多数形成し、駆動電源５３から電荷注入用電圧Ｖｈを印加している。
【０１０８】
具体的には、トナーホッパ５１中に、直径２０ｍｍの電荷注入電極ローラ５２の１／３程度を埋め、外周面には深さ０．２ｍｍの丸いポケット５２ａを形成した。なお、電荷注入電極ローラ５２はローラ部材に限らず、筒状部材とすることもでき、要は回転可能に設けられた回転部材であれば良い。また、電荷注入電極ローラ５２は全体が金属などで形成された導電性回転部材でも良いし、絶縁性ローラの表面に電荷注入電極となる導電層を形成したものでも良い。
【０１０９】
そして、この電荷注入電極ローラ５２に対向する対向部を有する静電搬送基板１１を配置し、この静電搬送基板１１の一部を矢示方向に回転する像担持体４２の現像部４６に対向配置している。なお、像担持体４２上の非画像部は負帯電とする。
【０１１０】
ここで、電荷注入電極２と静電搬送基板１１による電荷注入（帯電）及び静電搬送の構成として、前述した第１実施形態ないし第３実施形態のいずれの構成を用いることもできる。
【０１１１】
このように構成したので、下に置かれたトナーホッパ５１中に未帯電トナーＴａを収容し、電荷注入電極ローラ５２を矢示方向に回転させることにより、ポケット５２ａ中に未帯電トナーＴａがゆるくパッキングされて汲み上げられる。そして、汲み上げられた未帯電トナーＴａは静電搬送基板１１とのギャップが近づいた地点で電荷注入されて静電搬送基板１１側へ飛翔し、着地後、静電搬送基板１１の静電搬送電極によって形成される進行波電界によって静電搬送基板１１上を現像部４６に向かってホッピングしながら搬送される。
【０１１２】
そして、現像部４６に移動した帯電トナーは像担持体４２の静電潜像に応じて像担持体４２上に転移して潜像を現像する（ＥＴＨ現像）。
【０１１３】
このように、本発明に係る帯電搬送装置を備えることで、簡単な構成で帯電と搬送を行って現像部に帯電トナーを供給する現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を構成することができる。また、電荷注入電極が、その表面に微細なホッパを有する回転部材であり、未帯電微粒子が微細ホッパに保持され、電荷注入電極の回転とともに静電搬送電極と向かい合う位置に搬送されるので、常に一定の量の未帯電微粒子を静電搬送電極と向かい合う位置に搬送することができる。
【０１１４】
次に、本発明の第９実施形態について図２４を参照して説明する。なお、同図は、本発明に係る帯電搬送装置を画像形成装置の現像装置に適用した更に他の実施形態の概略構成説明図である。
ここでは、トナーホッパ５１内に回転可能なローラ状の電荷注入電極（電荷注入電極ローラ）６２を配置している。この電荷注入電極ローラ６２の外周面には未帯電トナーＴａを汲み上げる導電性短繊維６２ａを設け、駆動電源５３から電荷注入用電圧Ｖｈを印加している。
【０１１５】
具体的には、トナーホッパ５１中に、直径２０ｍｍの電荷注入電極ローラ６２の１／３程度を埋め、外周面には長さ２ｍｍの導電性短繊維６２ａを静電植毛した。なお、電荷注入電極ローラ６２はローラ部材に限らず、筒状部材とすることもでき、要は回転可能に設けられた回転部材であれば良い。また、電荷注入電極ローラ６２は全体が金属などで形成された導電性回転部材でも良いし、絶縁性ローラの表面に導電層を形成して、この導電層に導電性短繊維を植毛したものなどでも良い。
【０１１６】
そして、この電荷注入電極ローラ６２に対向する対向部を有する静電搬送基板１１を配置し、この静電搬送基板１１の一部を像担持体４２の現像部４６に対向配置している。
【０１１７】
ここで、電荷注入電極２と静電搬送基板１１による電荷注入（帯電）及び静電搬送の構成として、前述した第１、第２実施形態のいずれの構成を用いることもできる。また、導電性短繊維６２ａの植え込み密度を疎にして、その先端に電界を集中させると、第３実施形態の構成を用いることができる。
【０１１８】
このように構成したので、下に置かれたトナーホッパ５１中に未帯電トナーＴａを収容し、電荷注入電極ローラ６２を矢示方向に回転させることにより、導電性短繊維６２ａの表面又はその間に未帯電トナーＴａが抱き込まれて汲み上げられる。そして、電荷注入電極ローラ６２の導電性短繊維６２ａは静電搬送基板１１に接近したときに、その間の電界によって静電搬送基板１１方向に直立し、導電性短繊維６２ａと静電搬送基板１１のギャップが最小（例えば１ｍｍ）となって、導電性短繊維６２ａから負電荷（電子）を注入されて負帯電したトナーが静電搬送基板１１側へ飛翔し、着地後、静電搬送基板１１の静電搬送電極によって形成される進行波電界によって静電搬送基板１１上を現像部４６に向かってホッピングしながら搬送される。
【０１１９】
そして、現像部４６に移動した帯電トナーは像担持体４２の静電潜像に応じて像担持体４２上に転移して潜像を現像する（ＥＴＨ現像）。
【０１２０】
このように、本発明に係る帯電搬送装置を備えることにより、簡単な構成で帯電と搬送を行って現像部に帯電トナーを供給する現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を構成することができる。また、電荷注入電極が、その表面に細い導電性短繊維が埋めこまれた回転部材であり、非帯電微粒子が導電性短繊維に保持され、回転部材の回転とともに静電搬送電極と向かい合う位置に搬送されるので、より多くの未帯電微粒子を電荷注入電極の導電部材に接触させた状態で静電搬送電極と向かい合う位置に搬送することができる。
【０１２１】
次に、本発明の第１０実施形態について図２５及び図２６を参照して説明する。なお、図２５は同実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成説明図、図２６は帯電過程の説明に供する説明図である。
この帯電搬送装置は、静電搬送手段上で帯電と搬送を行うようにしたものであり、帯電した微粒子を静電力で移動させるための電界を発生する複数の静電搬送電極１０２を有する静電搬送手段である静電搬送基板１０１を備えている。
【０１２２】
そして、静電搬送基板１０１の複数の静電搬送電極１０２の少なくとも一部の電極はＮ型半導体で形成している。ここでは、図２５に示す帯電領域に属する静電搬送電極１０２をＮ型半導体とし、静電搬送電極１０２Ｎと表記する。この例では、Ｎ型半導体で形成した静電搬送電極１０２Ｎ以外の静電搬送電極１０２はＡｌ−Ｃｕで形成することもできる。ただし、すべての静電搬送電極１０２をＮ型半導体で形成することもできる。また、Ｎ型半導体は、ＳｉにＰ（リン）をドープすることで形成した。さらに、Ｎ型半導体に代えてＰ型半導体を用いることもできる（帯電させる極性による。）。
【０１２３】
また、この帯電搬送装置は、静電搬送基板１０１の静電搬送電極１０２に静電搬送用のｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状の駆動電圧Ｖａ（ａ相）、Ｖｂ（ｂ相）、Ｖｃ（ｃ相）を印加する駆動回路１０３とを備えている。
【０１２４】
すなわち、前記各実施形態においては静電搬送基板とは別に電荷注入電極を設け、電荷注入電極によって未帯電トナーに電子を注入したが、静電搬送電極列の、０Ｖと−１００Ｖの印加された隣り合った電極１２、１２間には、２．０×１０６Ｖ／ｍ以上の強い電界が形成されているので、静電搬送電極１２の上に形成されている薄い絶縁性保護層１３が無ければ、この間で電荷注入が可能になる。
【０１２５】
しかしながら、試作トナーの場合には、前述したように、正負両方とも電荷注入できるので、たまたま接触した電極より、正または負の電荷注入を受けて結局はどちらにも帯電しないことになる。
【０１２６】
そこで、静電搬送電極の少なくとも一部の材質をＡｌ−ＣｕからＮ型半導体に代えた。Ｎ型半導体の静電搬送電極１０２Ｎ列に、駆動回路１０３から基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとして、０Ｖ、−１００Ｖ、０Ｖに変化する電圧を印加すると、図２６に示すように、０Ｖが印加された電極１０２Ｎと隣り合う−１００Ｖが印加された電極１０２Ｎの左エッジには多数キャリアである電子が内部より移動して集中する。
【０１２７】
この結果、左エッジに強い電界が形成されて、その左エッジに接触しているトナーには負電荷が注入される。また、図示していないが、−１００Ｖが印加された電極１０２Ｎの右エッジも０Ｖが印加された電極１０２Ｎに隣合うので多数キャリアである電子が内部より移動して集中し、同様に電界が形成されるので、右エッジでも負電荷の注入が起こる。
【０１２８】
一方、−１００Ｖが印加された電極１０２Ｎと隣り合う０Ｖが印加された電極１０２Ｎでは、多数キャリアである電子が、反対側、隣の０Ｖが印加された電極側、または接続されている電源に移動し、その後に、正電荷が均一に残される。このため、−１００Ｖが印加された電極側の電界が非常に強くなることはなく、このエッジに接触しているトナーに正電荷が注入されることはない。なお、図２６は、、概念的説明図であって、正負電荷の数や電気力線の本数（密度）、発生終点の位置等正確に求めたものではない。
【０１２９】
実験によると、Ｎ型半導体の静電搬送電極１０２Ｎ上に未帯電トナーＴａを載せて、基準電圧波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを印加したところ、トナーが図２５矢示方向に搬送されることが確認され、このときの電荷分布を前記のＥ−Ｓｐａｒｔで測定したところ、すべてマイナスに帯電していた。また、このとき、静電搬送基板１０１に微小な振動を与えたところ、より短い時間で搬送することができることが確認された。
【０１３０】
このように、Ｎ型またはＰ型半導体で形成される静電搬送電極に未帯電微粒子を乗せ、静電搬送電極に印加される静電搬送用電圧が隣り合った静電搬送電極間に形成する電界で、そのエッジに、負または正の多数キャリアのみを選択的に集中させて、そこに形成される高電界で未帯電微粒子を帯電させると同時にそのまま静電搬送するので、未帯電粒子を帯電させるための特別の装置と回路が不要になり、構成が簡単になる。
【０１３１】
次に、本発明の第１１実施形態について図２７を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の要部概念説明図である。
ここでは、上記第１０実施形態のＮ型静電搬送電極１０２Ｎに同じＮ型半導体で突起１０２Ｎａを設けている。その他の構成は同実施形態と同様である。
【０１３２】
すなわち、Ｎ型半導体を使用すると、選択的な負電荷注入のみならず、負コロナのみを選択的に発生させることもできる。Ｎ型半導体からなる静電搬送電極１０２Ｎ表面に、同じＮ型半導体の高さ数μｍの突起１０２Ｎａを形成し、隣り合う電極１０２Ｎ、１０２Ｎ間に１００Ｖの電位差を与えたところ、−１００を印加した電極１０２Ｎより負コロナが発生するのが暗中で確認された。
【０１３３】
この場合、０Ｖを印加した電極１０２Ｎで正コロナが発生せず、−１００Ｖを印加した電極１０２Ｎでのみ負コロナが発生したのは、図２７に示すように、−１００Ｖが印加された電極１０２Ｎの突起１０２Ｎａには電子が集中しその回りには強い電界が形成されてそこにコロナ放電が起こるのに対し、０Ｖが印加された電極１０２Ｎの突起１０２Ｎａでは、正電荷が動けず電荷の集中が起こらず、その結果突起１０２Ｎａの先端に強い電界が形成されることがなかったからである。
【０１３４】
このように、Ｎ型またはＰ型半導体で形成され、その表面に微小な突起を有する静電搬送電極に未帯電の微粒子を乗せ、静電搬送電極に印加される静電搬送用電圧が隣り合った静電搬送電極間に形成する電界で、その突起の先端に、負または正の多数キャリアのみを選択的に集中させて、先端に高電界を形成させて、そこに起きるコロナ放電で未帯電微粒子を帯電させると同時にそのまま静電搬送するので、未帯電粒子を帯電させるための装置と回路が不要になる。
【０１３５】
次に、本発明の第１２実施形態について図２８を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の要部概念説明図である。
この帯電搬送装置は、静電搬送基板１０１の複数の静電搬送電極１０２の少なくとも一部の電極１０２にはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１０７を植え込んでいる。ここでは、図２５に示す帯電領域に属する静電搬送電極１０２にカーボンナノチューブ１０７を植え込み、静電搬送電極１０２Ｃと表記する。なお、この実施形態では前記第１０、１１実施形態と異なり複数の静電搬送電極１０２はいずれもＡｌ−Ｃｕで形成している。
【０１３６】
ＣＮＴの製法やＣＮＴを電極上に植える方法に関しては、多くの本、文献、論文が公開されており、例えば「日経サイエンス」２００２年８月号の特集記事などに開示されている。また、カーボンナノチューブに限らず、カーボンナノコイルも使用することもできる。電界電子放出材として、カーボンナノチューブまたはカーボンナノコイルを使用することで、低電位で電子を電界放出させることができる。
【０１３７】
このように構成したので、静電搬送電極１０２に対して基準駆動電圧Ｖａ、Ｖｃ、Ｖｂを印加すると、図２８に示すように、静電搬送電極１０２のＣＮＴ１０７の先端に電界電子放出を起こさせることができる。大気中に放出された電子１０８は、直ちに大気中の中性分子と結合して負イオン１０９となる。この負イオン１０９は電気力線に沿って隣りの電位の高い電極１０２Ｃに移動するが、その途中に未帯電トナーＴａがいると、トナーＴａの表面に付着して負帯電にする（帯電トナーＴｂとなる。）。
【０１３８】
このように、表面に電界電子放出材を有する静電搬送電極に未帯電の微粒子を載せ、静電搬送電極に印加される静電搬送用電圧が隣り合った静電搬送電極間に形成する電界で、該電界電子放出材より電子を放出させて、該電子、またはそれが大気中の中性分子と結合した負イオンで、未帯電微粒子を帯電させると同時にそのまま静電搬送するので、未帯電粒子を帯電させるための装置と回路が不要になる。
【０１３９】
これらの第１０ないし第１２実施形態においては、Ｎ型半導体電極による選択的負電荷注入、Ｎ型半導体電極の突起による選択的負コロナ放電、ＣＮＴによる負電子の電界放出をすべて、静電搬送用の電圧波形（たとえば、０Ｖ、−１００Ｖ、０Ｖ）で行う例で説明しているがこれに限るものではない。
【０１４０】
前述した電荷注入電極で電荷を注入して静電搬送電極に飛翔させる第１あるいは第２実施形態と同様に、帯電行程と搬送行程を時分割して、それぞれに最適な電圧を印加することで帯電・搬送性能をより向上させることができる。このように、未帯電微粒子を帯電させる行程（時間）と帯電された微粒子を搬送する行程（時間）を時間的に分割し、それぞれで最適な電圧を印加し、両行程を交互に行うことで、最高の帯電効率と最高の搬送効率を両立させることができる。
【０１４１】
次に、本発明の第１３実施形態について図２９を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係る帯電搬送装置の要部概念説明図である。
この帯電搬送装置は、多数の静電搬送電極２０２を有する静電搬送基板２０１と、静電搬送基板２０１の静電搬送電極２０２のうちの少なくとも一部の静電搬送電極２０２に対向する帯電補助電極２０４とを備えている。この帯電補助電極２０４に対応する静電搬送電極２０２を帯電可能な静電搬送電極として帯電搬送電極２０２Ｔと表記する。
【０１４２】
この場合、帯電領域の帯電搬送電極２０２Ｔのみ帯電可能（前記第１０ないし第１２実施形態のような構成）に作製して、それ以外の搬送領域の静電搬送電極２０２は平板金属電極に薄い絶縁保護層を重ねた構成にすると安く作製することができる。また、帯電補助電極２０４は、板状でなくスクリーン状に形成することで、帯電補助電極２０４の上方から未帯電トナーを落下させて供給できる。
【０１４３】
このように構成したので、帯電行程（時間）において、帯電搬送電極２０２Ｔと帯電搬送電極２０２Ｔ間に帯電に必要な電界を形成して、その間にある未帯電トナーを帯電させることができる。
【０１４４】
このように、静電搬送電極のうちの帯電搬送電極とは別に、それと対向する位置に帯電補助電極を設け、未帯電微粒子を帯電させる行程（時間）においては、該帯電補助電極と帯電搬送電極間に帯電を可能とする電圧を印加することで、最高の帯電効率と最高の搬送効率を両立させることができる。
【０１４５】
なお、この場合、前記第１１あるいは第１２実施形態のコロナ放電突起や電界電子放出用のＣＮＴなどを帯電補助電極２０４側に形成して、その下の帯電搬送電極２０２Ｔを他の静電搬送電極２０２と同じ構成とすることもできる。このように、帯電補助電極に、コロナ放電用の突起、または電界電子放出材が設けられる構成とすることで、全領域で静電搬送電極の材質、形状を同一にすることができて装置のコストを下げることができる。
【０１４６】
また、前記第１０実施形態と同様に、第１１、１２、１３実施形態においても、特に帯電領域、帯電行程（時間）で静電搬送基板を微小に振動させて未帯電トナーを瞬間的に静電搬送基板表面から浮かせることは大きな効果がある。
【０１４７】
また、以上の各実施形態は、電荷注入されて帯電し静電搬送基板側に供給されたトナーが静電潜像の現像に使用されるとして説明したが、その代わりに、該トナーを使用して直接画像を形成する画像形成装置に適用したり、あるいは、トナーの代わりに表示用の着色微粒子を使用してデスプレイーさせることもできる。本発明に係る帯電搬送装置は、静電搬送された先のトナー等の帯電微粒子の使用方法が限定されるものではない。
【０１４８】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジについて図３０を参照して説明する。なお、同図はプロセスカートリッジの概略構成図である。
このプロセスカートリッジ３０１は、ケース３０２内に像担持体であるドラム状の感光体３１１と、帯電ローラ３１２と、本発明に係る帯電搬送装置３２１を含む本発明に係る現像装置３１３と、クリーニング装置３１４等を一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。なお、プロセスカートリッジは、本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体、帯電手段及びクリーニング手段と本発明に係る現像装置を一体化したものであれば良い。また、ケース３０２には書き込み用レーザー光を入射させるための開口３０３を形成している。
【０１４９】
現像装置３１３を着脱自在であるプロセスカ−トリッジ３０１内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換を容易に行うことができるようになる。
【０１５０】
次に、本発明に係る他の画像形成装置の実施形態について図３１を参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の模式的説明図である。
この画像形成装置は、水平に延在する転写ベルト（像担持体）３５１に沿って、各色のプロセスカ−トリッジ３０１Ｙ、３０１Ｍ、３０１Ｃ、３０１Ｂｋを並置したタンデム方式のカラー画像形成装置である。なお、プロセスカ−トリッジ３０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１５１】
通常、カラーの画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、現像装置、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかっていた。
【０１５２】
そこで、少なくとも現像手段の構成要素をプロセスカ−トリッジ３０１として一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
【０１５３】
ここで、各色のプロセスカ−トリッジ３０１Ｙ、３０１Ｍ、３０１Ｃ、３０１Ｂｋで現像された像担持体３１２上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト３５１に順次転写される。
【０１５４】
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト３５１上に多重に転写され、転写手段３５２で転写材３５３にまとめて転写される。そして、転写材３５３上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。
【０１５５】
上記各実施形態で説明した画像形成装置は、いずれも本発明に係る帯電搬送装置を含む現像手段（装置）を備えているので、装置の小型化、低コスト化を図れ、トナ−飛散などもなく、画像品質を向上することができる。
【０１５６】
なお、上記実施形態においては、微粒子としてトナーを例に説明しているが、トナー以外の微粒子を帯電搬送するための装置などにも同様に適用することができる。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る各帯電搬送装置によれば、未帯電微粒子を帯電して、帯電した微粒子を静電搬送することができる新規な帯電搬送装置が得られる。
【０１５８】、
本発明に係る現像装置によれば、未帯電トナーを帯電した静電搬送する帯電搬送装置を備えているので、簡単な構成で、帯電、搬送、現像を行うことができ、小型で、安定した高品質現像を行うことできる。
【０１５９】
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、本発明に係る現像装置を含む構成としたので、小型で、安定した高品質現像を行うことできるプロセスカートリッジが得られる。
【０１６０】
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を備え、或いはプロセスカートリッジを複数備えているので、高品質現像を行うことができて高品質画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る帯電搬送装置の基本的構成の説明に供する概略構成図
【図２】電荷注入実験の説明に供する説明図
【図３】同実験における印加電圧と比電荷の測定結果の一例を示す説明図
【図４】同実験におけるパルス幅と比電荷の測定結果の一例を示す説明図
【図５】絶縁性トナーの電荷注入及び静電搬送の説明に供する模式的説明図
【図６】静電搬送電極に印加する基準電圧波形の説明に供する説明図
【図７】電荷注入電極に０Ｖを印加した場合の静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）の一例を示す説明図
【図８】電荷注入電極に−４００Ｖを印加した場合の静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）の一例を示す説明図
【図９】本発明の第１実施形態の説明に供する静電搬送用電圧波形及び電荷注入用電圧波形の説明に供する説明図
【図１０】本発明の第２実施形態の説明に供する静電搬送用電圧波形及び電荷注入用電圧波形の説明に供する説明図
【図１１】同実施形態において電荷注入電極に−１００Ｖを印加した場合の静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）の一例を示す説明図
【図１２】本発明の第３実施形態の説明に供する模式的構成図
【図１３】電荷注入電極が分割されていない場合の電気力線の説明図
【図１４】電荷注入電極が分割されている場合の電気力線の説明図
【図１５】同実施形態における静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）の説明図
【図１６】本発明の第４実施形態の説明に供する模式的構成図
【図１７】同実施形態の説明に供する電荷注入電極近傍の電界（電気力線）の説明図
【図１８】同じく静電搬送電極近傍の電界（ベクトル）の説明図
【図１９】本発明の第５実施形態の説明に供する模式的構成図
【図２０】本発明の第６実施形態の説明に供する模式的構成図
【図２１】同実施形態の他の例の説明に供する模式的構成図
【図２２】本発明の第７実施形態に係る帯電搬送装置を備えた本発明に係る現像装置を含む本発明に係る画像形成装置の要部概略構成図
【図２３】本発明の第８実施形態に係る帯電搬送装置を備えた本発明に係る現像装置を含む本発明に係る画像形成装置の要部概略構成図
【図２４】本発明の第９実施形態に係る帯電搬送装置を備えた本発明に係る現像装置を含む本発明に係る画像形成装置の要部概略構成図
【図２５】本発明の第１０実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成図
【図２６】同実施形態の要部拡大説明図
【図２７】本発明の第１１実施形態に係る帯電搬送装置の要部概略構成図
【図２８】本発明の第１２実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成図
【図２９】本発明の第１３実施形態に係る帯電搬送装置の概略構成図
【図３０】本発明に係るプロセスカートリッジの一例の説明に供する模式的構成図
【図３１】本発明に係る画像形成装置の一例の説明に供する模式的構成図
【符号の説明】
１…電荷注入手段、２…電荷注入電極、２ａ…分割電荷注入電極、３…電荷注入用駆動回路、５…導電性部材、７ａ、７ｂ…リング状共通電極、１１…静電搬送基板、１２…静電搬送電極、１３…静電搬送用駆動回路、３４…回転部材、５２、６２…回転部材、１０１…静電搬送基板、１０２…静電搬送電極、２０４…補助電極、３０１…プロセスカートリッジ。
【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】
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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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