(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー格納部内のトナーを表面に保持して搬送するトナー供給手段と、静電搬送面およびトナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極を有し、前記トナー供給手段によってトナー供給部に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面上を像担持体に向けて搬送する静電搬送手段と、を備えてなる現像装置であって、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうち、前記トナー供給部の上流部分に対応する部分であるトナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段と、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうちトナー回収部に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段と、を備え、
前記トナー除去手段は導電性部材からなる除去部材を備え、該除去部材と静電搬送手段の静電搬送面との間に回収電界を形成することにより、前記トナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を当該除去部材の表面に静電的に吸着するものであり、
前記除去部材は静電搬送手段の静電搬送面に対して非接触に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記除去部材は、搬送されるトナー粒子と逆極性のバイアスが印加されることにより、前記静電搬送手段の静電搬送面上のトナー粒子を吸着する導電性板であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記トナー除去手段は適宜のトナー分離手段を備え、前記静電搬送手段から除去されたトナー粒子が前記除去部材に吸着された後、前記トナー分離手段により除去部材から分離されて回収されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
トナー格納部内のトナーを表面に保持して搬送するトナー供給手段と、静電搬送面およびトナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極を有し、前記トナー供給手段によってトナー供給部に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面上を像担持体に向けて搬送する静電搬送手段と、を備えてなる現像装置であって、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうち、前記トナー供給部の上流部分に対応する部分であるトナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段と、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうちトナー回収部に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段と、を備え、
前記トナー除去手段は静電搬送面および、トナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極を有する静電搬送部材からなる除去部材を備え、前記トナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を、静電搬送面上を搬送して除去するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、前記トナー除去手段におけるトナー粒子搬送方向下流側の端部を前記トナー回収手段に接近させ、トナー除去手段で搬送されたトナー粒子をトナー回収手段により回収することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
トナー格納部内のトナーを表面に保持して搬送するトナー供給手段と、静電搬送面およびトナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極を有し、前記トナー供給手段によってトナー供給部に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面上を像担持体に向けて搬送する静電搬送手段と、を備えてなる現像装置であって、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうち、前記トナー供給部の上流部分に対応する部分であるトナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段と、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうちトナー回収部に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段と、を備え、
前記トナー回収手段が前記トナー除去手段を兼ねており、
前記静電搬送手段は、静電搬送面が環状に形成された円筒体であって、移相電界を発生させる複数の電極として、トナー供給部のトナー粒子を像担持体および前記トナー回収手段に向けて搬送する第一搬送電極と、トナー供給部近傍のトナー粒子を、第一搬送電極による搬送方向と逆向きに、かつ前記トナー回収手段に向けて搬送する第二搬送電極とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
トナー格納部内のトナーを表面に保持して搬送するトナー供給手段と、静電搬送面およびトナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極を有し、前記トナー供給手段によってトナー供給部に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面上を像担持体に向けて搬送する静電搬送手段と、を備えてなる現像装置であって、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうち、前記トナー供給部の上流部分に対応する部分であるトナー除去部に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段と、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうちトナー回収部に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段と、を備え、
前記静電搬送手段の静電搬送面のうちトナー除去部に向けて気体を吹き付ける気体噴射手段と、トナー除去部近傍の気体を吸引除去する気体吸引手段とを備えてなるトナー除去手段を、トナー除去部近傍に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、電子写真プロセス用の像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置とを一体に設けてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
電子写真方式の画像形成装置において、請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体であるトナー粒子を移相電界によって現像部に搬送する静電搬送手段を設けた現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ、および、このプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、像担持体（潜像担持体）上に静電潜像を形成し、この潜像に粉体であるトナー粒子を付着させることで、トナー像として現像する電子写真方式のものが知られている。
【０００３】
また、上記静電潜像の現像装置として、特許文献１のように移相電界のエネルギーを粉体であるトナー粒子に与えることによって、静電搬送部材の表面でトナー粒子を水平方向および垂直方向に移動させる現像装置が知られている。かかる現像装置においては、トナー粒子は移相電界によって像担持体と現像装置との対向部である現像領域（現像部）に移送され、この現像領域において像担持体上の潜像の画像部に付着する。
【０００４】
特許文献１では、平板状の静電搬送部材によって形成される移相電界によって、トナー供給手段から供給されたトナー粒子を像担持体との対向位置である現像領域まで搬送し、像担持体上の潜像の現像に寄与させ、現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子をトナー回収手段との対向位置まで搬送し、トナー回収手段で回収したトナーを上記トナー供給手段に戻している。
【０００５】
トナー粒子を静電搬送により現像領域に搬送供給する方式の現像装置としては、特許文献１に記載のものの他に、特許文献２に記載のものが知られている。この現像装置においては、エンドレスループ状の静電搬送部材を用いている。
【０００６】
特許文献1に記載の現像装置では平板状の静電搬送部材を用いているため、現像領域を通過し、平板の端部に達したトナーを回収し搬送する回収搬送部材を、別途設ける必要があった。エンドレスループ状やローラ状のように環状の表面を備えた静電搬送部材では、トナー供給部で供給されたトナーのうち現像に寄与しなかったトナーは、環状の表面を１周してトナー供給部に戻ってくる。このトナー供給部に戻る前の箇所にトナーを回収する回収部を設けることで、回収部と供給部を互いに接近させて設けることができ、装置の小型化を図ることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１９８６７５号公報
【特許文献２】特開２００２−９９１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、トナー粒子は静電搬送部材の表面を跳びはねるように移動するため、大部分の時間はトナー粒子と静電搬送部材とは非接触である。したがってトナー粒子が移相電界によって移動している状態においては、トナー粒子が静電搬送部材に静電的に付着する力が弱い。このため現像電界を弱く設定しても（例えば現像ポテンシャル１００Ｖ以下でも）現像能力を容易に確保することができる利点がある。しかし現像電界を弱く設定すると、ひとたびトナー粒子が静電搬送部材上で静止した場合に、電界によって静電搬送部材からトナー粒子を引き剥がすことが困難となる。したがって、現像ポテンシャル１００Ｖ以下の低電位プロセスでは、静電搬送部材に付着したトナー粒子を引き剥がすことが難しくなる。
【０００９】
特に、トナー粒子を静電搬送部材上に供給するトナー供給部においては、供給電界により移相電界をつぶしてしまいトナー粒子の移動を妨げる。これによりトナー供給部上流領域において供給されたトナー粒子及び、浮遊しているトナー粒子が移相電界により静電搬送部材上を移動して供給電界により移動を妨げられ堆積するケースが考えられる。また、２成分現像剤を供給するため磁気ブラシを使用する供給方法においては、供給部の磁気穂によりトナー粒子の移動が妨げられる。このようにトナー供給部の静電搬送部材上に付着したトナー粒子が増加すると移相電界に乱れが生じ、トナー粒子の供給性能、搬送性能に悪影響を与える。
ここで、上記「静電搬送部材上を移動して供給電界により移動を妨げられ堆積する」の意味について説明する。移相電界はトナーを運ぶための電界で、搬送面に形成される。供給電界は、例えば２成分現像剤ではキャリアとトナーを分離するための電界であり、これは供給ローラ（磁気ローラ）に形成させる。供給電界によりトナーは磁気ローラを離れ搬送面上に移るが、キャリアは磁気ローラに残る。移相電界（搬送面）と供給電界（供給ローラ）は独立しており、供給部では搬送面と供給ローラは近接しているので、移相電界（＋−が交互に印加される）と供給電界（−が印加）が緩衝して移相電界が乱されるため搬送しにくくなる結果、上記堆積の問題が生じる。
【００１０】
以上のように、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、トナー供給部での静電搬送部材へのトナー粒子の付着を抑制することが重要となる。
【００１１】
そこで本発明の主な目的は、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置において、特に静電搬送部材上にトナー粒子を供給するトナー供給部での、静電搬送部材に対するトナー粒子の付着・堆積を抑え、これにより、静電搬送部材のトナー粒子搬送機能を正常なものに維持し、トナー粒子を安定して像担持体に向けて搬送することにある。
本発明の別の目的は、トナー搬送機能に優れるこのような現像装置を備えたプロセスカートリッジおよび、このプロセスカートリッジを備えてなる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明（図２、図９を参照）は、トナー格納部（１３ｈ）内のトナーを表面に保持して搬送する現像剤担持体すなわちトナー供給手段（１３ｂ）と、
静電搬送面（１３Ａ）および、トナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極（１３−２）を有し、トナー供給手段（１３ｂ）によりトナー供給部（Ｔｆ）に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面（１３Ａ）上を像担持体（１１）に向けて搬送する静電搬送手段（１３ａ）と、を備えてなる現像装置であって、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー供給部（Ｔｆ）の上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段（１３ｆ）と、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー回収部（Ｔｒ）に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段（１３ｇ）と、を備え、
トナー除去手段（１３ｆ）が導電性部材からなる除去部材（１０１）を備え、該除去部材（１０１）と静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）との間に回収電界を形成することにより、トナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を当該除去部材（１０１）の表面に静電的に吸着するものであり、
除去部材（１０１）は静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）に対して非接触に設けられていることを特徴とする現像装置である。
なお、本明細書において上記「堆積しようとする」とは、トナーが静電搬送面上に静電的に貼り付いて溜まっていく状態を意味する（以下同じ）。
また、上記トナー供給部（Ｔｆ）は、静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー供給手段（１３ｂ）で供給されたトナー粒子を受け取る領域である。また上記トナー回収部（Ｔｒ）は、静電搬送面（１３Ａ）のうち、現像部（像担持体上の静電潜像を顕像化する領域）よりもトナー粒子搬送方向下流側に位置する領域である。
【００１５】
請求項２に係る発明（図９を参照）は、請求項１に記載の現像装置において、除去部材（１０１）は、搬送されるトナー粒子と逆極性のバイアスが印加されることにより、静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）上のトナー粒子を吸着する導電性板（１０１）であることを特徴とする現像装置である。
【００１６】
請求項３に係る発明（図９を参照）は、請求項２に記載の現像装置において、トナー除去手段（１３ｆ）は適宜のトナー分離手段（１０４）を備え、静電搬送手段（１３ａ）から除去されたトナー粒子が除去部材（１０１）に吸着された後、トナー分離手段（１０４）により除去部材（１０１）から分離されて回収されることを特徴とする現像装置である。
【００１７】
請求項４に係る発明（図１１を参照）は、トナー格納部（１３ｈ）内のトナーを表面に保持して搬送する現像剤担持体すなわちトナー供給手段（１３ｂ）と、
静電搬送面（１３Ａ）および、トナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極（１３−２）を有し、トナー供給手段（１３ｂ）によりトナー供給部（Ｔｆ）に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面（１３Ａ）上を像担持体（１１）に向けて搬送する静電搬送手段（１３ａ）と、を備えてなる現像装置であって、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー供給部（Ｔｆ）の上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段（１３ｆ）と、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー回収部（Ｔｒ）に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段（１３ｇ）と、を備え、
トナー除去手段（１３ｆ）が、静電搬送面（２０１Ａ）および、トナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極（２０１Ｂ）を有する静電搬送部材（２０１）からなる除去部材を備え、トナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を、静電搬送面（２０１Ａ）上を搬送して除去するものであることを特徴とする現像装置である。
【００１８】
請求項５に係る発明（図１１を参照）は、請求項４に記載の現像装置において、トナー除去手段（１３ｆ）におけるトナー粒子搬送方向下流側の端部を、トナー回収手段（１３ｇ）に接近させ、トナー除去手段（１３ｆ）で搬送されたトナー粒子をトナー回収手段（１３ｇ）により回収することを特徴とする現像装置である。
【００１９】
請求項６に係る発明（図１３、図１４を参照）は、トナー格納部（１３ｈ）内のトナーを表面に保持して搬送する現像剤担持体すなわちトナー供給手段（１３ｂ）と、
静電搬送面（１３Ａ）および、トナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極（１３−２）を有し、トナー供給手段（１３ｂ）によりトナー供給部（Ｔｆ）に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面（１３Ａ）上を像担持体（１１）に向けて搬送する静電搬送手段（１３ａ）と、を備えてなる現像装置であって、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー供給部（Ｔｆ）の上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段（１３ｆ）と、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー回収部（Ｔｒ）に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段（１３ｇ）と、を備え、
トナー回収手段（１３ｇ）がトナー除去手段（１３ｆ）を兼ねており、
静電搬送手段（１３ａ）は、静電搬送面（１３Ａ）が環状に形成された円筒体であって、移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極として、トナー供給部（Ｔｆ）のトナー粒子を像担持体およびトナー回収手段（１３ｇ）に向けて搬送する第一搬送電極（１３ａ−５）と、トナー供給部（Ｔｆ）近傍のトナー粒子を、第一搬送電極（１３ａ−５）による搬送方向の逆向きに、かつトナー回収手段（１３ｇ）に向けて搬送する第二搬送電極（１３ａ−６）とを備えていることを特徴とする現像装置である。
【００２０】
請求項７に係る発明（図１６を参照）は、トナー格納部（１３ｈ）内のトナーを表面に保持して搬送する現像剤担持体すなわちトナー供給手段（１３ｂ）と、
静電搬送面（１３Ａ）および、トナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極（１３−２）を有し、トナー供給手段（１３ｂ）によりトナー供給部（Ｔｆ）に搬送されたトナー粒子を前記移相電界により、静電搬送面（１３Ａ）上を像担持体（１１）に向けて搬送する静電搬送手段（１３ａ）と、を備えてなる現像装置であって、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー供給部（Ｔｆ）の上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段（１３ｆ）と、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー回収部（Ｔｒ）に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段（１３ｇ）と、を備え、
静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうちトナー除去部（Ｔｔ）に向けて気体を吹き付ける気体噴射手段（３０１）と、トナー除去部近傍の気体を吸引除去する気体吸引手段（３０３）とを備えてなるトナー除去手段を、トナー除去部（Ｔｔ）近傍に設けたことを特徴とする現像装置である。
【００２１】
請求項８に係る発明は、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、電子写真プロセス用の像担持体（潜像担持体）、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置とを一体に設けてなることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項９に係る発明は、電子写真方式の画像形成装置において、請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１〜請求項７に係る現像装置によれば、静電搬送手段（１３ａ）におけるトナー供給部上流部位に堆積しようとするトナー粒子をトナー除去手段（１３ｆ）により除去することで、トナー供給量の低下を防止することができる。すなわち、静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうちトナー除去部（Ｔｔ）に堆積しようとするトナー粒子を除去するようにしたため、静電搬送面（１３Ａ）に堆積／付着したトナー粒子に起因する移相電界の乱れが生じないので、静電搬送手段（１３ａ）のトナー粒子搬送機能が正常なものに維持され、トナー粒子を安定して像担持体に向けて搬送することができる。またこの現像装置では、上記トナー回収部（Ｔｒ）に堆積しようとするトナー粒子をトナー回収手段（１３ｇ）により除去して回収するようにしたので、トナー粒子を円滑に像担持体に循環させて現像に供することができる。
【００２４】
なお、現像装置が表面に磁性キャリア粒子とトナーとを含む２成分現像剤を使用する場合には、この現像剤は２成分状態のまま、静電搬送手段（１３ａ）により像担持体に向けて搬送され、最終的にトナーのみが像担持体の潜像上に供給され、磁性キャリア粒子は実質的に像担持体上に供給されることなく回収され、トナー供給手段によって静電搬送手段（１３ａ）に向けてリサイクルされる。また、現像装置がトナー粒子のみからなる１成分現像剤を使用する場合には、この現像剤はトナー粒子の形態のまま静電搬送手段（１３ａ）により像担持体に向けて搬送され、最終的に像担持体の潜像上に供給される。いずれにしても、現像剤を構成するトナーはトナー供給手段によって静電搬送手段に向けて搬送され、ついでこの静電搬送手段により像担持体に向けて搬送され、像担持体の潜像上に供給される。
【００２５】
請求項１〜請求項２に係る現像装置によれば、静電搬送面上のトナー粒子を搬送電界から回収電界に移すことで、静電的にトナー粒子を容易に除去回収することができる。
請求項３に係る現像装置では、トナー粒子が除去部材（１０１）に吸着された後、トナー分離手段（１０４）によりトナー除去手段（１３ｆ）から分離されるから、静電搬送手段（１３ａ）のトナー供給部上流部位に堆積しようとするトナーを、より確実に除去回収することが可能となる。
請求項４に係る現像装置では、静電搬送手段（１３ａ）上のトナー供給部上流部位に堆積しようとするトナーが、静電搬送面（２０１Ａ）および電極（２０１Ｂ）を有する、静電搬送部材（２０１）を備えてなるトナー除去手段（１３ｆ）により除去される。また、請求項５に係る現像装置によれば、トナー除去手段（１３ｆ）で除去されたトナー粒子が、トナー回収手段（１３ｇ）により回収される。
請求項６に係る現像装置では、トナー供給部（Ｔｆ）のトナー粒子が第一搬送電極（１３ａ−５）により、像担持体およびトナー回収手段（１３ｇ）に向けて搬送され、トナー供給部（Ｔｆ）近傍のトナー粒子が第二搬送電極（１３ａ−６）により、上記と逆向きにトナー回収手段（１３ｇ）に向けて搬送され、このトナー回収手段（１３ｇ）により回収される。
【００２６】
請求項７に係る現像装置では、何らかの装置上のトラブルが原因で静電搬送手段（１３ａ）の静電搬送面（１３Ａ）のうち、トナー除去部（Ｔｔ）に堆積／付着したトナー粒子が、気体噴射手段から噴きつけられる気体によりを剥離し、気体吸引手段により吸引除去される。
【００２７】
請求項８に係るプロセスカートリッジでは、所定のとおり構成したから、請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置による効果が得られる。
請求項９に係る画像形成装置では、請求項８のプロセスカートリッジを備えているから、請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置による効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施形態を図面に従って説明する。各図において、同一の要素は同一の記号で表されている。また、トナー粒子を単にトナーと記載する場合がある。
[第１の実施形態]
図１はこの現像装置を備えた、電子写真方式によるカラー画像形成装置の要部構造を示す説明図である。図２は本発明の現像装置で構成された作像ユニットの要部構造を示す説明図である。図３は上記現像装置を構成する静電搬送手段（トナー搬送手段）の構造を示す説明図である。図４（Ａ）は、図３の静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図である。図４（Ｂ）は粉体（トナー粒子）の搬送・ホッピングの説明図である。図５はトナー搬送領域において、トナーをホッピングするために静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図である。図６は現像領域において、トナーをホッピングするために静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図である。図７は図２の現像装置に設けられた供給ローラ（現像剤担持体）を構成する磁石ローラの説明図である。
【００３０】
図１を基に、画像形成装置の動作を順次説明する。通常の画像形成動作においては、給紙装置５から供給される記録用紙等の転写材は、吸着ローラ２ａに所定の電圧が印加されることで、転写体である転写材搬送ベルト２に吸着される。転写材は、転写材搬送ベルト２に担持された状態で転写材搬送ベルトとともに移動し、移動中に作像手段である作像ユニット１（１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ）からトナー像が転写される。転写材が搬送ベルト２を通過して定着装置３に到達すると、転写材上のトナー像は加熱ローラ３ａおよび加圧ローラ３ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材上に定着され、転写材上に可視像が形成される。
【００３１】
また各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードにおいては、作像ユニット１（１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ）から転写材搬送ベルト２上に直接所定パターンのトナー像が形成され、フォトセンサ２Ｂによってこのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込タイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整される。転写材搬送ベルト２上のトナーパターンは吸着ローラ２ａに印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ２ｂ（２ｂｋ、２ｂｍ、２ｂｃ、２ｂｙ）に印加された電圧によって作像ユニット１（１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ）に回収される。書込み装置４（４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ）は、画像情報に従って帯電後の像担持体１１に潜像を書き込むための装置である。この書込み装置４には、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。
【００３２】
転写ローラ２ｂ（２ｂｋ、２ｂｍ、２ｂｃ、２ｂｙ）は弾性体からなり、転写材搬送ベルト２を介して像担持体１１と対向した状態に配置されている。すなわち、転写ローラ２ｂは、少なくとも芯金とこの芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、この導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０6〜１０10Ω・ｃｍの中抵抗に調整されている。
【００３３】
次に、図１および図２を用いて本実施形態の作像プロセスを説明する。なお作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙは同一構造であるので１つのみについて説明する。像担持体１１は負帯電の有機感光体であり、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち反時計回りに回転するように備えられている。クリーニング装置１４は、像担持体１１の回転方向に対してカウンターで当接させられたクリーニングブレード１４ａと、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部１４ｂとを有する。
【００３４】
接触帯電部材１２は芯金１２ａ上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方してなる中抵抗の発泡ウレタン層１２ｂをローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。この帯電ローラ１２において芯金上に形成される中抵抗層の材質としては、上記に限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
【００３５】
次いで現像装置１３について詳説する。現像装置１３は図２、図３に示すように、（Ａ）トナー格納部１３ｈ内のトナーを表面に保持して搬送する供給ローラ１３ｂ（現像剤担持体）と、（Ｂ）静電搬送面１３Ａおよびトナー移動用の移相電界（進行波電界）を発生させる複数の電極１３−２を有し、トナー供給手段としての供給ローラ１３ｂによりトナー供給部Ｔｆ（図９）に搬送されたトナー粒子を上記移相電界により、静電搬送面１３Ａ上を像担持体１１に向けて、すなわち現像部Ｇｅ（図９）に向けて搬送する円筒状の静電搬送手段（トナー搬送部材）１３ａと、を備えている。
ただし、この静電搬送手段１３ａは位置を固定して、かつ回転しないように配置されている（後記する他の実施形態においても同じ）。上記トナー供給部Ｔｆは、静電搬送面１３Ａのうち、トナー供給手段１３ｂで供給されたトナー粒子を受け取る領域である。上記現像部は、像担持体上の静電潜像を顕像化する領域である。
【００３６】
またこの現像装置は、（ａ）静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａのうち、上記トナー供給部Ｔｆの上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部Ｔｔ（図９）に堆積しようとするトナー粒子を除去するトナー除去手段１３ｆと、（ｂ）静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａのうち、トナー回収部Ｔｒ（これは静電搬送面１３Ａのうち、現像部よりもトナー粒子搬送方向下流側に位置する領域である。）に堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー回収手段１３ｇと、を備えている。
【００３７】
上記静電搬送手段１３ａは、画像形成時には、像担持体１１に対して５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触に対向している。
なお、図２に記載された符号について説明すると、４ａは書込み光、１３ｃはドクタブレード、１３ｄはスクリュー、１３ｅはケーシング（現像ケース）である。
【００３８】
静電搬送手段１３ａの構成について、図３を参照して詳細に説明する。図３は静電搬送手段１３ａにおける像担持体１１側の表層部分を拡大して示した断面図であり、ここでは説明の便宜上、円筒体の円弧状部分を直線状に描いてある。静電搬送手段１３ａは、支持基板１３ａ−１上に複数（ｎ本）の電極１３ａ−２，１３ａ−２，１３ａ−２……を１セットとして、トナー移動方向に沿って所要の間隔で配置し、この上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、電極１３ａ−２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１３ａ−３を積層したものである。
【００３９】
上記支持基板１３ａ−１としてはガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ2 等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００４０】
上記電極１３ａ−２は、支持基板１３ａ−１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソグラフィー技術等により、所要の電極形状にパターン化して形成されている。これら複数の電極１３ａ−２の粉体進行方向における幅Ｌは、移動させる粉体の平均粒径の１倍以上、２０倍以下とし、かつ、隣り合う電極１３ａ−２，１３ａ−２間の粉体進行方向の間隔Ｒも、移動させる粉体の平均粒径の１倍以上、２０倍以下としている。
【００４１】
上記表面保護層１３ａ−３は、例えばＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＴｉＯ4、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ2 Ｏ5などを厚さ０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３μｍで成膜して形成されている。
【００４２】
図３において各電極１３ａ−２から伸びる線は、各電極１３ａ−２に電圧を印加するための導電線を表している。そして、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極１３ａ−２に対しては、本体側の電源からｎ相の異なる駆動電圧が印加される。本実施形態では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいて、ｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００４３】
本実施形態では、各電極１３ａ−２は現像装置側の接点Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点は現像装置が画像形成装置本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３、Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３を与える本体側電源Ｐと接続される。
静電搬送手段１３ａは、（ｉ）トナー粒子を像担持体１１近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための搬送領域と、（ｉｉ）像担持体１１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。現像領域は像担持体１１に近接した領域のみに存在し、搬送領域は静電搬送手段１３ａの周上、現像領域以外の全域に存在する。静電搬送面１３Ａはこのような、トナー粒子が移相電界によって移動可能な領域に対応している。本実施形態の場合、静電搬送手段１３ａ表面の約３／４が静電搬送面１３Ａとなっている（図９を参照）。搬送領域では各電極１３ａ−２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、現像領域では各電極１３ａ−２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。
【００４４】
次に、静電搬送手段１３ａにおけるトナー静電搬送の原理について説明する。静電搬送手段１３ａの複数の電極１３ａ−２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１３ａ−２によって移相電界（進行波電界）が発生し、静電搬送手段１３ａ上の帯電したトナー粒子は反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００４５】
例えば、静電搬送手段１３ａの複数の電極１３ａ−２に対して図４の（Ａ）に示すように、グランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形をタイミングをずらして印加する。このとき、図４（Ｂ）に示すように、静電搬送手段１３ａ上に負帯電トナーＴがあり、静電搬送手段１３ａの連続した複数の電極１３ａ−２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加された（（１））とすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１３ａ−２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１３ａ−２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され（（２））、負帯電トナーＴには左側の「Ｇ」の電極１３ａ−２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１３ａ−２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１３ａ−２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１３ａ−２には符号（３）に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１３ａ−２側に移動する。
【００４６】
このように複数の電極１３ａ−２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電搬送手段１３ａ上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００４７】
静電搬送手段１３ａの搬送領域では、各電極１３ａ−２に対して図５に示すように、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを、繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナー粒子を高速搬送するのに適した波形であることが、本発明者の研究で分かっている。
【００４８】
また、静電搬送手段１３ａの現像領域では、各電極１３ａ−２に対して、図６に示すように、各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを、繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「現像電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図６の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適していることが本発明者の研究で分かっている。
【００４９】
なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するより上昇距離の方が大きいものがある。
【００５０】
したがって、搬送領域において各電極１３ａ−２に印加する駆動波形パターンは前述した図５に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域の各電極１３−２に印加する駆動波形パターンも前述した図６に示す現像電圧パターンに限られるものではない。
【００５１】
ここまで駆動波形は３層の場合について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することが好ましい。
【００５２】
他方、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。
【００５３】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上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やすくなる。
【００５４】
なお、上記静電搬送手段１３ａは、ベストモードと考えられるものを説明したのであるが、所望の搬送／現像性能が得られるのであれば、現像領域と搬送領域とで隣り合う電極１３−２，１３−２間の間隔を異ならせて電界の方向を調整しても良いし、あるいは現像領域と搬送領域で電極の間隔および駆動波形を同一としても良い。
【００５５】
現像装置１３には、静電搬送手段１３ａへトナー粒子を供給するための供給ローラ１３ｂが配置されており、この供給ローラ１３ｂと静電搬送手段１３ａとの対向部分では磁気ブラシが形成されている。供給ローラ１３ｂの表面では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる非磁性スリーブが不図示の回転駆動機構によって時計回りに回転するようになっている。
【００５６】
現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード１３ｃが設置されている。このドクタブレード１３ｃとスリーブとの間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定されている。更に供給ローラ１３ｂの像担持体１１とは反対側の領域に、現像ケーシング１３ｅ内の現像剤を攪拌しながら供給ローラ１３ｂへ汲み上げるための２つのスクリュー１３ｄが設置されている。
【００５７】
上記供給ローラ１３ｂ内には、スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）が固定状態で備えられている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがスリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシはスリーブの回転によってスリーブと同方向に移送されることとなる。上記磁石ローラ体は、複数の磁極（磁石）を備えている。
【００５８】
具体的には、図７に示すように、現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じる現像主磁極Ｐ１、スリーブ上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４およびＰ５、汲み上げられた現像剤を供給領域まで搬送する磁極Ｐ６、供給後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２、剤離れ磁極Ｐ３を備えている。なお本実施形態では磁石ローラ体を６極の磁石によって構成しているが、８極や１２極で構成してもよい。図７において供給ローラ表面に描かれた曲線は法線磁力パターンの概略を示すものであり、「Ｎ」、「Ｓ」の記号は各磁極の供給ローラ表面側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極であることを示す。
【００５９】
現像手段１３内には、図示せぬトナー粒子および磁性キャリアが格納されている。本発明を実施する上では、特にキャリア粒子およびトナー粒子を限定する必要はないが、以下、本実施形態における態様を説明する。本実施形態においてトナー粒子は、バインダー樹脂としてスチレン系またはアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用い、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５μｍの非磁性トナー粒子である。
【００６０】
また、本実施形態の磁性キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上、２００ｅｍｕ／ｃｍ3 以下の範囲にあるキャリアが望ましい。磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｍ3 以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃｍ3 以下の低磁化であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなり、形成される磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなる。この結果、静電搬送手段１３ａに対して均一なトナー粒子の供給が達成できる。一方、磁性キャリアの磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ3 未満の場合には現像剤の搬送性能が劣る。このため磁性キャリアの磁化量は３０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上が好ましく、８０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上がより好ましい。
【００６１】
本実施形態では磁性キャリアとして、少なくともバインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる、重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いる。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4 ）を用い、金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチルなどのビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用い、絶縁性樹脂をコート剤とし、キャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いるとよい。磁化量は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングした磁性キャリアを置き、その際に測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重を掛けることで算出できる。
【００６２】
次に、本実施形態の画像形成装置（図１、図２）における作像プロセスの動作を説明する。この画像形成装置は、複写機およびプリンタとして機能することができるものである。複写機として機能する際には、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際にはコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
【００６３】
画像形成に先駆けて、像担持体１１は表面の移動速度が所定の測度となるように図２の矢印方向すなわち反時計回りに回転を始める。また帯電ローラ１２は像担持体１１に対してつれまわり回転する。このとき帯電ローラ１２の芯金には帯電バイアス印加電源から−１００Ｖの直流電圧および振幅１２００Ｖ、周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより像担持体１１の表面が約−１００Ｖに帯電する。
【００６４】
帯電した像担持体１１に対して書込み装置４（４Ｃ、４ｍ、４Ｙ、４Ｋ）は書込みデータに応じた露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【００６５】
書込み装置４によって像担持体１１上に形成された静電潜像は現像装置１３によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによって、像担持体１１上の静電潜像が可視化されトナー像が形成される。移相電界による現像では、トナー粒子が静電搬送手段１３ａ表面を跳びはねながら移動し、像担持体１１に近接した際に画像部に吸着するように付着して現像が行なわれる。本実施形態では、静電搬送手段１３ａに−５０Ｖ、供給ローラ１３ｂに−２５０Ｖの電圧が印加されることにより、供給ローラ１３ｂから静電搬送手段１３ａへ、静電搬送手段１３ａから像担持体１１上の画像部へとトナー粒子を導く電界が形成される。
【００６６】
像担持体１１上に形成されたトナー像が転写ローラ２ｂと像担持体１１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５から転写材が搬送され、像担持体１１上のトナー像は転写ローラ２ｂに印加された電圧により転写材へと転写される。転写されたトナー像は定着装置３によって転写材に定着され画像が出力される。一方、転写されずに像担持体１１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１４によって清掃され、清掃後の像担持体表面は次回の画像形成のために使用される。
【００６７】
[第２の実施形態]
図８は現像装置の要部構造を示す説明図である。図９はこの現像装置における、静電搬送手段１３ａおよびその周辺の構造を示す説明図である。この現像装置では、静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａのうち、トナー供給部Ｔｆの上流部分に対応する部分、すなわちトナー除去部Ｔｔに堆積しようとするトナー粒子を除去して回収するトナー除去手段１３ｆとして、振動子１０４を備えた導電性板１０１を設ける。この導電性板に所定のバイアス電圧を印加することにより一旦、トナー粒子を導電性板１０１に静電的に吸着させ、ついでこの導電性板１０１に吸着時と逆極性のバイアスを印加するとともに、振動子１０４により導電性板１０１を振動させることで、上記吸着トナー粒子を分離落下させる。
【００６８】
この現像装置の要部の基本的構造は図２の場合と同様であるが、トナー粒子の分離手段としての振動子１０４を備えた導電性板１０１からなるトナー除去手段１３ｆと、トナー粒子の分離手段としての振動子１０３を備えた導電性板１００からなるトナー回収手段１３ｇとを設けた点に特徴がある。なお図９において、符号１３Ｂはトナー粒子搬送用の搬送電界である。
【００６９】
図８および図９を基に、静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａからトナー粒子を除去回収するトナー除去手段１３ｆと、同じく静電搬送面１３Ａからトナー粒子を回収するトナー回収手段１３ｇについて説明する。円筒状の静電搬送手段１３ａの、現像領域からトナー供給領域までの範囲に、静電搬送面上のトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧を印加した導電性板１００および１０１が設置され、これらの導電性板にはそれぞれ振動子１０３，１０４が設けられている。静電搬送手段１３ａの搬送電界が生じる搬送電極部分は、トナー供給領域からトナー回収手段１３ｇのある回収領域までである。
【００７０】
現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送手段１３ａの現像領域を通過し、バイアス電圧を印加した導電性板１００に静電的に吸着され、静電搬送手段１３ａから分離される。導電性板１００に印加するバイアス電圧は、静電搬送手段１３ａ上のトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧である。本実施形態の場合、導電性板１００には０Ｖから＋１００Ｖの範囲でバイアス電圧を印加している。導電性板１００は静電搬送手段１３ａに対してわずかに離間して設置されている。導電性板１００と静電搬送手段１３ａの間隙は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍとして、トナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さくする方が望ましい。本実施形態の場合、４００μｍ程度離して設置している。導電性板１００には電源３０により、除去電圧としてトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧が印加されている。
【００７１】
導電性板１００に吸着したトナー粒子は、静電搬送手段１３ａでトナー搬送を行わないタイミングで、吸着時のバイアス電圧と逆極性の電圧を印加して導電性板１００から静電的に反発させるか、もしくは、アースにより電荷の除去を行って導電性板１００から重力により落下させ現像装置内に回収する。また、導電性板１００はトナー粒子が落下しやすいように、傾斜して（垂直方向に対し角度をつけて）取り付けられている。導電性板１００に取り付けられた振動子１０３は、導電性板１００からトナー粒子を分離落下させやすくするために、圧電素子などにより導電性板１０１に超音波振動や高周波振動等を付与するものである。導電性板１００から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ１３ｂに捕捉されトナー供給部に運ばれる。
【００７２】
次に、静電搬送手段１３ａのトナー供給部上流領域の静電搬送面１３Ａからトナー粒子を除去するトナー除去手段１３ｆについて説明する。図９において、供給ローラ１３ｂにより供給されたトナーは、静電搬送手段１３ａの搬送電界の表面を図中矢印方向に移動する。環状の静電搬送面１３Ａを備えた静電搬送手段１３ａの供給部上流領域に、トナー回収手段（トナー回収部材）としての導電性板１０１を、静電搬送面１３Ａに対して非接触に設置している。トナーの供給領域は供給ローラ１３ｂの供給主磁極Ｐ１に近接した領域であり、上記したトナー供給部上流領域とは、供給主磁極Ｐ１の最近接点よりもトナー移動方向に関して上流方向を指す。また、導電性板１０１には電源３１により、除去電圧としてトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧が印加されている。画像形成装置としてのプリンタで用いるトナーは通常「−」の極性であるので、電源３１により導電性板１０１に印加される回収電圧は「＋」の極性となっている。
【００７３】
なお、静電搬送手段１３ａの搬送電界が生じる搬送電極部分はトナー供給領域からトナー回収手段（導電性板１０１）のある回収領域までである。上記したトナー供給部の上流領域において静電搬送手段１３ａに向けて搬送されたトナー粒子のうち、静電搬送手段１３ａで搬送されなかったトナー粒子はこのトナー供給部上流領域の近傍に浮遊し、この間に、導電性板１０１に静電的に吸着されて静電搬送手段１３ａから分離される。この導電性板１０１は、静電搬送手段１３ａのうち供給部上流部分と対向して設置され、バイアス電圧が印加されている。このバイアス電圧は、静電搬送手段１３ａ上のトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧であり、このバイアス電圧は例えば０Ｖから＋１００Ｖの範囲とされる。
【００７４】
また、導電性板１０１は静電搬送手段１３ａに対してわずかに離間させて設置されている。導電性板１０１と静電搬送手段１３ａの間隙は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの範囲とするが、トナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さくすることが望ましい。本実施形態の場合、上記間隙は４００μｍ程度となっている。
【００７５】
導電性板１０１に吸着したトナー粒子は、静電搬送手段１３ａによるトナー搬送を行わないタイミングで、吸着時のバイアス電圧と逆極性の電圧を印加して導電性板１０１から静電的に反発させることで除去することができる。また、導電性板１０１をアースすることにより電荷の除去を行って、導電性板１０１から重力により落下させることで現像装置１３内に回収することもできる。また、導電性板１０１はトナー粒子が落下しやすいように傾斜させて取り付けられている。さらに、導電性板１０１に取り付けられた振動子１０４は、導電性板１０１からトナー粒子を分離落下させやすくするために、圧電素子などにより導電性板１０１に超音波振動や高周波振動等を付与するものである。このようにして、導電性板１０１から落下して回収されたトナー粒子は、供給ローラ１３ｂに捕捉されトナー供給部に運ばれる。
【００７６】
[第３の実施形態]
図１０は現像装置の要部構造を示す説明図である。図１１はこの現像装置における、静電搬送手段１３ａおよびその周辺の構造を示す説明図である。この現像装置では、トナー除去手段１３ｆにおけるトナー粒子搬送除去方向下流側の端部をトナー回収手段１３ｇに接近させ、トナー除去手段１３ｆで除去されたトナー粒子をトナー回収手段１３ｇにより回収するようにしている。すなわち、トナー除去手段１３ｆが静電搬送面２０１Ａおよび、トナー移動用の移相電界を発生させる複数の電極２０１Ｂを有する静電搬送部材２０１からなる除去部材を備え、トナー除去部Ｔｔに堆積しようとするトナー粒子を、静電搬送面２０１Ａ上を搬送して除去する構造となっている。
【００７７】
つぎに、この現像装置における、静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａからのトナー粒子の回収手段について説明する。静電搬送手段１３ａの現像領域からトナー供給領域までの範囲に、トナー粒子とは逆極性にバイアス電圧を印加した導電性ローラ２００を備えてなるトナー回収手段１３ｇを設置している。静電搬送手段１３ａの搬送電界が生じる搬送電極部分は現像領域から、トナー回収手段１３ｇのある回収領域までである。
【００７８】
現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送手段１３ａの現像領域を通過して、バイアス電圧を印加した導電性ローラ２００に静電的に吸着され、静電搬送部材１３ａから分離される。導電性ローラ２００に印加するバイアス電圧は、静電搬送手段１３ａに印加したバイアス電圧に対して逆極性とする。本実施形態の場合、導電性ローラ２００には０Ｖから＋１００Ｖの範囲のバイアス電圧が印加される。導電性ローラ２００は静電搬送手段１３ａに対してわずかに離間して回転するように設置されている。導電性ローラ２００に吸着したトナー粒子は、導電性ローラ２００を回転させることにより、ローラ表面に接触させたブレード２０２によって掻き取られ、重力により現像装置内に回収される。導電性ローラ２００から落下して回収されたトナー粒子は、供給ローラ１３ｂに捕捉されトナー供給部Ｔｆに運ばれる。
【００７９】
次に、静電搬送手段１３ａの供給部上流領域の静電搬送面１３Ａからトナー粒子を除去するトナー除去手段について説明する。上記したトナー供給部上流領域において静電搬送手段１３ａに向けて搬送されたトナー粒子のうち、静電搬送手段１３ａで搬送されなかったトナー粒子はこのトナー供給部上流領域の近傍に浮遊し、この間に、トナー供給部上流領域に静電搬送手段１３ａと対向して設置されている静電搬送部材２０１の搬送電界により、この静電搬送部材２０１に捕捉される。上記静電搬送手段１３ａがいわば第１の静電搬送部材であるのに対し、この静電搬送部材２０１は静電搬送手段１３ａと異なる、いわば第２の静電搬送部材としての、トナー粒子除去用の静電搬送部材である。
【００８０】
静電搬送部材２０１では、静電搬送手段１３ａのトナー供給部上流領域の静電搬送面１３Ａに対向したところに、搬送電極が始まる搬送電極始端部が位置し、トナー回収手段である導電性ローラ２００に対向したところに搬送電極終端部がある。搬送電界により捕捉されたトナー粒子は、上記搬送電極終端部まで搬送され、この搬送電極終端部より導電性ローラ２００上に飛翔し、導電性ローラ２００により回収される。導電性ローラ２００に吸着したトナー粒子は、導電性ローラ２００を回転させることによりローラ表面に接触させたブレード２０２によって掻き取られ、重力により現像装置内に回収される。導電性ローラ２００の回転方向は特に規制はしないが、静電搬送手段１３ａのトナー搬送方向と同じ方向が望ましい。
【００８１】
静電搬送部材２０１は、これと対向する静電搬送手段１３ａに対し非接触とする。この場合、両者間の間隙は５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍとするが、トナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が望ましい。本実施形態では、上記間隙を４００μｍ程度に設定している。また、静電搬送部材２０１は、これと対向する導電性ローラ２００に対し非接触とし、両者間の間隙は５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍとするが、トナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が望ましい。本実施形態の場合、上記間隙を４００μｍ程度に設定している。
【００８２】
[第４の実施形態]
図１２は現像装置の要部構造を示す説明図である。図１３はこの現像装置を構成する円筒状の静電搬送手段１３ａ、およびその周辺の構造を示す説明図である。図１４は上記静電搬送手段１３ａの要部構造を示す説明図である。なお、図１４では説明の便宜上、円筒体の円弧状部分を直線状に描いてある。
【００８３】
本実施形態の現像装置は、トナー回収手段１３ｇがトナー除去手段１３ｆを兼ねており、静電搬送手段１３ａは、静電搬送面１３Ａが環状に形成された円筒体であって、移相電界を発生させる複数の電極として、トナー供給部Ｔｆのトナー粒子を像担持体およびトナー回収手段１３ｇに向けて搬送する第一搬送電極１３ａ−５と、トナー供給部Ｔｆ近傍のトナー粒子を、第一搬送電極１３ａ−５による搬送方向の逆向きに、かつトナー回収手段１３ｇに向けて搬送する第二搬送電極１３ａ−６とを備えている点に特徴がある。また、この静電搬送手段１３ａでは、表面全体が静電搬送面１３Ａとなっている。
【００８４】
次に、図１２〜図１４を参照して、静電搬送手段１３ａのトナー供給部上流領域の静電搬送面１３Ａからトナー粒子を除去するトナー除去手段について説明する。環状の静電搬送表面１３Ａを備えた静電搬送手段１３ａは、粉体であるトナー粒子を供給→搬送→現像→回収する搬送電界を発生するための第一の電極領域（第一搬送電極１３ａ−５を設けた領域）と、トナー供給部上流領域のトナーを除去してトナー回収部Ｔｒまで搬送する第二の電極領域（第二搬送電極１３ａ−６を設けた領域）とを有している。本実施形態では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいてｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。なお、静電搬送手段１３ａとして、エンドレスループ状（無端ベルト状）のものを設けることもできる。
【００８５】
図１４のように搬送電極１３−５，１３−６は、現像装置側の接点Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点は現像装置が画像形成装置本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３、Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３を与える本体側電源Ｐと接続される。
【００８６】
供給領域すなわちトナー供給部Ｔｆは、供給ローラ１３ｂの供給主磁極Ｐ１に近接した領域で、搬送領域は供給領域から現像領域までの間、現像領域は像担持体１１に近接した領域のみに存在し、回収領域すなわちトナー回収部Ｔｒは、現像領域から供給領域までの間であり、供給ローラ１３ｂの回収磁極Ｐ２の近傍領域である。供給、搬送、現像、回収領域では各電極１３ａ−２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、移相電界によりトナー粒子は、図１３中の矢印Ｔ１で示すように、供給→搬送→現像→回収部方向に移動する。一方、トナー供給部上流領域は、供給主磁極Ｐ１の最近接点よりもトナー移動方向に関して上流方向で、供給ローラ１３ｂの回収磁極Ｐ２の近傍領域である。トナー供給部上流領域、回収領域では各電極に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加され、移相電界によりトナー粒子は、図１３中の矢印Ｔ２で示すように、供給部上流領域→トナー回収部方向に移動する。第一、第二搬送電極１３ａ−５，１３ａ−６により回収領域まで搬送されたトナー粒子は、導電性板１００および振動子１０３からなるトナー回収手段１３ｇにより回収される。
【００８７】
[第５の実施形態]
図１５および図１６に示すように、トナー除去部の近傍に、静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａ上に堆積／付着したトナー粒子を除去するべく、静電搬送面１３Ａに向けて気体を吹き付ける気体噴射手段としてのエアーノズル３０１と、気体吸引手段としての吸引ノズル３０３とを備えてなるトナー除去手段１３ｆを設けた点に特徴がある。
【００８８】
図１５は現像装置の要部構造を示す説明図である。図１６はこの現像装置における、静電搬送手段１３ａおよびその周辺の構造を示す説明図である。これらの図を基に、トナー供給部上流領域の静電搬送面１３Ａからトナー粒子を除去するトナー除去手段について説明する。本実施形態では、静電搬送手段１３ａのトナー供給部上流領域近傍に、エアーノズル３０１および吸引ノズル３０３を設置している。エアーノズル３０１のエアー噴出し口３０２および、吸引ノズル３０３の吸気口３０４は、静電搬送手段１３ａの静電搬送面１３Ａに向けてある。エアーノズル３０１はダクト３０５を介して、吸引ノズル３０３はダクト３０６を介して、それぞれエアーポンプ３０７に接続され、ダクト３０６内を流れる空気中のトナー粒子は、図略のフィルタで捕捉・除去され、清浄化されたエアーがダクト３０５内を流れて静電搬送面１３Ａに噴射される。なお図１５、図１６ではトナー回収手段は図示されていない。
【００８９】
上記構成では、エアーがエアー噴出し口３０２から静電搬送面１３Ａに向かって流れ、エアーはこの静電搬送面で跳ね返り、吸気口３０４から吸引されて外部に排出される。すなわち、トナー供給部上流領域近傍に浮遊し、または静電搬送手段上に堆積しようとするトナー粒子は、エアーノズル３０１から噴出した空気流により静電搬送面１３Ａから剥離する。剥離したトナー粒子は、吸引ノズル３０３により除去される。上記エアーブローに使用するエアーポンプ３０７としてはダイアフラムポンプなど、トナーのような粉体を搬送できるポンプが望ましい。
【００９０】
エアーノズル３０１の噴出し口３０２でのエアー流速は、トナー搬送速度以上が望ましい。本実施形態では、トナー搬送速度１ｍ／ｓｅｃに対してエアー流速を３ｍ／ｓｅｃ以上に設定している。しかし、エアーブローにより現像器内の圧力が上昇するので、流速はなるべく低い方が望ましい。本実施形態では図１５、図１６に示すように噴出し口３０２と吸気口３０４が近接しているためエアーはノズル近傍で循環するので、現像器内圧の上昇を抑えることができる。
【００９１】
以上、各実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の現像装置は中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラ−画像形成装置、モノクロ画像形成装置などに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る現像装置を備えた、電子写真方式によるカラー画像形成装置の要部構造を示す説明図である。
【図２】図１の現像装置を設けて構成された作像ユニットの要部構造を示す説明図である。
【図３】図１の現像装置を構成する静電搬送手段の要部構造説明図であって、像担持体側の表層部分を拡大して示した断面図である。
【図４】（Ａ）は図３の静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図、（Ｂ）はトナーの搬送・ホッピングの説明図である。
【図５】トナー搬送領域において、トナーをホッピングするために静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図である。
【図６】現像領域において、トナーをホッピングするために静電搬送手段の電極に印加するパルス状駆動波形（駆動信号）の一例を示す説明図である。
【図７】図２の現像装置に設けられた供給ローラ（現像剤担持体）を構成する磁石ローラの説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る現像装置の要部構造を示す説明図である。
【図９】図８の現像装置における、静電搬送手段およびその周辺の構造を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る現像装置の要部構造を示す説明図である。
【図１１】図１０の現像装置における、静電搬送手段およびその周辺の構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るもので、現像装置の要部構造を示す説明図である。
【図１３】図１２の現像装置における、静電搬送手段およびその周辺の構造を示す説明図である。
【図１４】図１２の現像装置を構成する静電搬送手段の要部構造説明図であって、静電搬送面側の表層部分を拡大して示した断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る現像装置の要部構造を示す説明図である。
【図１６】図１５の現像装置における、静電搬送手段およびその周辺の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１（１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ）  作像ユニット
２  転写材搬送ベルト
２Ｂ  フォトセンサ
２ａ  吸着ローラ
２ｂ（２ｂｋ、２ｂｍ、２ｂｃ、２ｂｙ）  転写ローラ
３  定着装置
３ａ  加熱ローラ
３ｂ  加圧ローラ
４（４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ）  書込み装置
５  給紙装置
１１  像担持体（潜像担持体、感光体）
１２  帯電ローラ（接触帯電部材）
１２ａ  芯金
１２ｂ  発泡ウレタン層
１３  現像装置
１３Ａ  静電搬送面
１３Ｂ  搬送電界
１３ａ  静電搬送手段
１３ａ−１  支持基板
１３ａ−２  電極（搬送電極）
１３ａ−３  表面保護層
１３ａ−５  第一搬送電極
１３ａ−６  第二搬送電極
１３ｂ  供給ローラ（現像剤担持体）
１３ｃ  ドクタブレード
１３ｄ  スクリュー
１３ｅ  ケーシング（現像ケース）
１３ｆ  トナー除去手段
１３ｇ  トナー回収手段
１３ｈ  トナー格納部
１４  クリーニング装置
１４ａ  クリーニングブレード
１４ｂ  廃トナー格納部
３０〜３２  電源
１００，１０１  導電性板
１０３，１０４  振動子
２００  導電性ローラ
２０１  静電搬送部材
２０１Ａ  静電搬送面
２０１Ｂ  電極
２０２  ブレード
３０１  エアーノズル
３０２  エアー噴出し口
３０３  吸引ノズル
３０４  吸気口
３０５，３０６  ダクト
３０７  ポンプ
Ｇｅ  現像領域（現像部）
Ｌ  幅
Ｐ  電源
Ｒ  間隔
Ｓ１１〜Ｓ１３  接点
Ｓ２１〜Ｓ２３  接点
Ｔｆ  トナー供給部
Ｔｒ  トナー回収部
Ｔｔ  トナー除去部
Ｖ１１〜Ｖ１３  駆動波形（駆動パルス）
Ｖ２１〜Ｖ２３  駆動波形（駆動パルス）
【図１】
0004678595.tif 000002
【図２】
0004678595.tif 000003
【図３】
0004678595.tif 000004
【図４】
0004678595.tif 000005
【図５】
0004678595.tif 000006
【図６】
0004678595.tif 000007
【図７】
0004678595.tif 000008
【図８】
0004678595.tif 000009
【図９】
0004678595.tif 000010
【図１０】
0004678595.tif 000011
【図１１】
0004678595.tif 000012
【図１２】
0004678595.tif 000013
【図１３】
0004678595.tif 000014
【図１４】
0004678595.tif 000015
【図１５】
0004678595.tif 000016
【図１６】
0004678595.tif 000017