(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤付与手段と、該現像剤付与手段により供給された現像剤を静電力で搬送、ホッピングさせるための電界を発生させる複数の搬送電極を有する静電搬送部材と、前記各搬送電極にｎ相（ｎは２以上の整数）の駆動電圧を印加する駆動回路とを有する静電搬送装置において、
非画像形成時に前記静電搬送部材の表面に表面エネルギー低下剤を塗布する表面エネルギー低下剤塗布手段を設けることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項２】
前記表面エネルギー低下剤は、脂肪酸金属塩である請求項１記載の静電搬送装置。
【請求項３】
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛である請求項２記載の静電搬送装置。
【請求項４】
前記静電搬送部材の表面に、粗面化処理を施す請求項１〜３のいずれかに記載の静電搬送装置。
【請求項５】
前記現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤である請求項１〜４のいずれかに記載の静電搬送装置。
【請求項６】
前記現像剤は、非磁性トナーからなる一成分現像剤である請求項１〜５のいずれかに記載の静電搬送装置。
【請求項７】
前記現像剤は重合トナーである請求項１〜６のいずれかに記載の静電搬送装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の静電搬送装置が潜像担持体に対向して配置され、前記静電搬送部材の搬送電極に前記駆動回路により多相の電圧を印加して前記静電搬送部材上の現像剤を搬送、ホッピングさせて前記潜像担持体上に現像剤を付着させて前記潜像担持体上の潜像を現像することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
潜像担持体上に現像剤を付着させて潜像担持体上の潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、
請求項８記載の現像装置もしくは請求項９記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
カラー画像を形成する画像形成装置において、
請求項９記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、詳細にはＥＴＨ（Electrostatic Transport & Hopping）現像を用いて低電圧駆動で高い現像効率が得られる静電搬送部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像に粉体である現像剤（以下、トナーと称す）を付着させて現像してトナー像として可視像化し、このトナー像を記録媒体又は中間転写部材に転写することで画像を形成する画像形成装置がある。
【０００３】
このような画像形成装置において、潜像を現像する現像装置としては、従来から、現像装置内で攪拌されたトナーを現像剤担持体である現像ローラ表面に担持し、現像ローラを回転させることによって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送する。そして、潜像担持体の潜像を現像し、現像終了後、潜像担持体に転写しなかったトナーは現像ローラの回転により現像装置内に回収し、新たにトナーを攪拌・帯電して再び現像ローラに担持して搬送するようにしたものが知られている。
【０００４】
また、画像形成装置としては、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、非接触で現像ローラから潜像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像方式で現像するものも知られている。
【０００５】
更に、画像形成装置としては、特許文献３に記載されているように、現像ローラ表面において静電力を用いてトナー搬送を搬送し、潜像担持体との間で生じる吸引力で現像ローラ表面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたもの、或いは特許文献４などに記載されているように、トナーを静電力で搬送するための搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたものもある。
【特許文献１】特開平９−１９７７８１号公報
【特許文献２】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】特開平５−０１９６１５号公報
【特許文献４】特開昭５９−１８１３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、十分な画像濃度とムラのない高品質な画像を得るためには、現像剤供給手段から静電搬送部材に供給されたトナーを、潜像担持体との対向領域まで静電力で搬送して静電潜像に現像するまでの間、十分なトナー量を均一に搬送することが非常に重要になる。しかし、上述の従来の静電搬送装置では、静電搬送部材表面とトナーの付着力が大きいと、トナーが静電搬送部材上に付着してしまい、搬送の妨げとなるという問題が生じる。搬送が妨げられることにより、搬送量の低下、搬送ムラによる画像濃度の低下及び画像濃度ムラという画像品質の欠陥が発生する。
トナー付着の問題は、次の二つに分類できる。先ず、第１の問題点は、トナーが現像剤供給手段から静電搬送部材に供給される時に供給電界が強すぎると、トナーが強く搬送部材に押し付けられるようにして供給され、搬送部材とトナーの付着力（鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力）が搬送電界から受ける力を上回って、トナーを搬送できなくなり、トナー付着が生じる問題である。供給部のニップ領域にトナー付着が生じると、付着した帯電トナー自体が発生するトナー層電位によって、供給電界が弱まって供給量が低下し、結果として搬送量の低下や搬送ムラとなる。次に、第２の問題点は、搬送部材上に供給されたトナーがホッピングしながら搬送されていく過程で、基板表面との摺擦によってトナーの帯電量が低下し、付着力が搬送電界から受ける力を上回ってトナー付着が生じる問題である。一方、トナーの帯電量が高すぎる場合も、鏡像力が電界から受ける力を上回ってトナーが搬送されなくなる問題がある。このようにトナーの帯電量は小さすぎても大きすぎてもうまく搬送されず、適切な範囲を選ぶ必要がある。更に、高湿環境では液架橋力が大きくなり、トナー付着が発生しやすくなる問題もある。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、現像剤を安定して効率的に搬送及びホッピング可能な静電搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
ここで、ＥＴＨ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の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象であり、このＥＴＨ現象を用いた現像方式をＥＴＨ現像という。
【０００９】
なお、本明細書において、ＥＴＨ現象における搬送部材上の粉体の振る舞いを区別して表現する場合、基板水平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」という表現を使用し、基板垂直方向への飛翔（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）」という表現を使用し、搬送部材上での「搬送及びホッピング」は「移動」と総称する。なお、静電搬送装置、静電搬送部材という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明に係る静電搬送装置は、現像剤付与手段と、該現像剤付与手段により供給された現像剤を静電力で搬送、ホッピングさせるための電界を発生させる複数の搬送電極を有する静電搬送部材と、各搬送電極にｎ相（ｎは２以上の整数）の駆動電圧を印加する駆動回路とを有する静電搬送装置である。そして、本発明の静電搬送装置は、非画像形成時に静電搬送部材の表面に表面エネルギー低下剤を塗布する表面エネルギー低下剤塗布手段を設けることに特徴がある。よって、静電搬送部材の表面エネルギーを低くして各ジョブに対して現像剤を安定して効率的に搬送及びホッピングでき、高画質な画像形成を補償できる。
また、表面エネルギー低下剤は脂肪酸金属塩であり、またこの脂肪酸金属塩はステアリン酸亜鉛であることが好ましい。
更に、静電搬送部材の表面に、粗面化処理を施すことにより、静電搬送部材の表面エネルギーを低くでき、現像剤を安定して効率的に搬送及びホッピングできる静電搬送装置を提供できる。
また、現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤、又は非磁性トナーからなる一成分現像剤である。更には、現像剤は重合トナーである。
更に、別の発明としての現像装置は、上記の静電搬送装置が潜像担持体に対向して配置され、静電搬送部材の搬送電極に駆動回路により多相の電圧を印加して静電搬送部材上の現像剤を搬送、ホッピングさせて潜像担持体上に現像剤を付着させて潜像担持体上の潜像を現像することに特徴がある。よって、潜像担持体に現像剤を安定して効率的に供給でき、潜像担持体の画像部に現像剤を確実に付着させると共に非画像部への現像剤付着を低減させ良好な画像が得られる。
また、別の発明としてのプロセスカートリッジは、上記現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在であることに特徴がある。よって、潜像担持体に現像剤を安定して効率的に供給でき、潜像担持体の画像部に現像剤を確実に付着させると共に非画像部への現像剤付着を低減させ良好な画像が得られるプロセスカートリッジを提供できる。
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記現像装置もしくは上記プロセスカートリッジを備えている。よって、潜像担持体に現像剤を安定して効率的に供給でき、潜像担持体の画像部に現像剤を確実に付着させると共に非画像部への現像剤付着を低減させ、高画質な画像が形成できる画像形成装置を提供できる。
また、別の発明としての画像形成装置によれば、上記プロセスカートリッジを複数備えて、高画質な多色の画像を形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非画像形成時に静電搬送部材の表面に表面エネルギー低下剤を塗布する表面エネルギー低下剤塗布手段を設けることにより、静電搬送部材の表面エネルギーを低くして各ジョブに対して現像剤を安定して効率的に搬送及びホッピングでき、高画質な画像形成を補償できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態例に係る静電搬送装置の構成を示す概略断面図である。図２は本実施の形態例の静電搬送装置の静電搬送部材の平面展開図である。なお、図２に示す静電搬送部材を平面として示しているが円筒状もしくはフレキシブルに回転可能な形状であればよく、これに限定されない。図１において、本実施の形態例の静電搬送装置における静電搬送部材１００は、支持基板１０１上に３本の搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを搬送電極１０２と総称する）を１セットとして、図中の矢印方向のトナー搬送方向に沿って所定の間隔で、かつトナー搬送方向と略直交する方向に繰り返し形成され配置し、この上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、これらの搬送電極１０２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものである。なお、ここでは、表面保護層１０３が搬送面を形成しているが、表面保護層１０３上に更に粉体（トナー）との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
【００１３】
これらの搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの両側には、搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した図示していない共通電極をトナー搬送方向に沿って、すなわち搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々と略直交する方向に設けられている。この場合、共通電極の幅（この幅は、トナー搬送方向と直交する方向の幅）は搬送電極１０２の幅（この幅は、トナー搬送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。
【００１４】
更に、これらの共通電極には、図１の駆動回路１０４からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子（図示せず）を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板１０１に裏面側に設けてスルーホールを介して各共通電極に接続してもよいし、あるいは共通電極上に形成された層間絶縁膜（図示せず）上に設けてもよい。
【００１５】
ここで、支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いはＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００１６】
また、搬送電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜０．２μｍ厚で成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。図１に示すように、これらの複数の搬送電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ搬送電極１０２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００１７】
更に、表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３などを厚さ０．５〜１μｍで成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００１８】
次に、このように構成した静電搬送部材１００におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。静電搬送部材１００の複数の搬送電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の搬送電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、静電搬送部材１００上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００１９】
例えば、静電搬送部材１００の複数の搬送電極１０２に対して図３に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形（駆動信号）Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）を、タイミングをずらして印加する。
【００２０】
このとき、図４に示すように、静電搬送部材１００上に負帯電のトナーＴがあり、静電搬送部材１００の連続した複数の搬送電極１０２に同図の（１）で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電のトナーＴは「＋」の搬送電極１０２上に位置する。更に、次のタイミングで複数の搬送電極１０２には同図の（２）に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電のトナーＴには同図で左側の「Ｇ」の搬送電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の搬送電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーＴは「＋」の搬送電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の搬送電極１０２には同図の（３）に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電のトナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーＴは更に「＋」の搬送電極１０２側に移動する。
【００２１】
このように複数の搬送電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電搬送部材１００上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電のトナーＴは搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電のトナーＴの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００２２】
以下、トナーの搬送及びホッピングを行うための静電搬送部材１００の複数の搬送電極１０２の電極幅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。
【００２３】
静電搬送部材１００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。すなわち、搬送電極と搬送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搬送電極まで移動する。これに対して、搬送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、隣接する搬送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。ただし、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搬送電極に付着し、搬送効率が低下することになる。そこで、本発明は、低電圧で効率良く粉体を搬送、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。
【００２４】
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、搬送電極から搬送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、本発明によれば、低電圧で効率良く粉体を搬送、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。
【００２５】
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、本発明によれば、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。ただし、駆動波形としては、矩形波（パルス状）駆動波形に限らず、時定数を持った三角波等の駆動波形であっても搬送、ホッピングの動作は可能であり、また、同様の時定数に相当する正弦波を駆動波形として用いても、実用上の搬送、ホッピングの動作は可能である。
【００２８】
次に、本実施の形態例の静電搬送装置における静電搬送部材の具体的な例について説明する。本実施の形態例の静電搬送装置を画像形成装置に用いる場合、搬送、ホッピング用の静電搬送部材としては、少なくともＡ４縦幅２１ｃｍ、または横幅３０ｃｍ以上の長尺、大面積にファインパタンの実用が必要になってくる。そのためには、ベースとなる基材、（図１の支持基板１０１）上に、薄層の電極（図１の搬送電極１０２）、薄層の保護膜（図１の表面保護層１０３）を順次積層して形成することが好ましい。
【００２９】
ここで、フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する静電搬送部材の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（図１の支持基板１０１）として、その上に蒸着法によって０．１〜０．３μｍ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。
【００３０】
この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、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。
【００３１】
また、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。
【００３２】
そして、これらの薄膜電極にレジスト塗布、パタンニング、エッチングで搬送電極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。
【００３３】
次いで、図１の表面保護層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。あるいは、表面保護層１０３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０．１〜０．５μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。
【００３４】
このようなフレキシブルな静電搬送部材を構成することによって、円筒形状のドラムに貼り付け、あるいは部分的に曲面形状とすることが容易に行えるようになる。
【００３５】
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（図１の支持基板１０１）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図１の電極１０２の形状にパターン化し、その電極１０２面上に表面保護層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平坦化して完成する。
【００３６】
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、搬送部材の最表面が平坦化される。
【００３７】
更に、フレキシブルな静電搬送部材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（図１の搬送電極１０２と支持基板１０１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支持基板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０．１〜０．２μｍ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、フレキシブルな静電搬送部材を得ることができる。
【００３８】
この例では、円筒状ドラムに搬送部材を巻き付ける場合、静電搬送部材の基材となる金属材料として、円筒状ドラムの材質と同じもの、あるいは円筒状ドラムと線膨張係数が略一致するものを使用することによって、静電搬送部材と円筒状ドラムとの線膨張の差によって生じる温度による伸縮の問題が発生することを防止できる。また、静電搬送部材を画像形成装置の現像部に使用する場合、基材のＳＵＳ、Ａｌ材を感光体との間のバイアス電極として使用することも可能である。
【００３９】
これらのフレキシブルな静電搬送部材とすることで、円筒ドラムに巻き付けたり、一部分を湾曲して使用する等の自由度が増すと同時に、製造においてロール・トゥ・ロールによる量産が可能であり、高精度なファインピッチ電極を有する静電搬送部材を低コストで製造することが容易となる。
【００４０】
なお、上記のいずれの例においても、進行波電界を使用するため各電極と共通電極のコンタクトが必要であるが、２相については両者の電極を同時に形成できるが、例えば３相電界の場合は１相については間に絶縁層を介してブリッジパターンを形成すればよい。
【００４１】
ここで、現像剤供給条件について説明する。以下の例では二成分現像剤供給装置を用いた。スリーブと静電搬送基板表面とのギャップは１．０ｍｍであり、静電搬送部材には周波数が５ｋＨｚ、±１５０Ｖの電圧を印加した。供給バイアスは直流成分に交流成分が重畳された矩形波のバイアスを印加した。周波数を３ｋＨｚとし、Peak-to-Peak電圧の最大値Ｖ_hiが常に０Ｖになるようにし、最小値Ｖ_lowを変化させていくことによって、供給電界を変化させた。
【００４２】
次に、本発明の静電搬送装置の静電搬送部材における接触角について説明する。なお、接触角は、静電搬送部材の表面への純水に対する接触角であり、図５に示すように、液滴の高さをｈ、液滴の半径をｒとし、接触角をθと表すと、θ＝２ｔａｎ−１（ｈ／ｒ）で算出される。本発明では、協和界面科学（株）製接触角計CA-Xを用いて、純水を帯電部材表面に滴下して測定した。
【００４３】
そこで、本実施の形態例の静電搬送部材の最表面の表面層にフッ素樹脂微粒子の含有量を変えて、接触角の異なる静電搬送部材を用いて評価を行った。その結果、１２０°より接触角を大きくしようとすると、表面層中に含フッ素樹脂微粒子の含有量が高く成りすぎ、表面層が柔らくなり、長期に渡って使用を続けると、無機外添剤が表面層に埋め込まれ、それを核としてトナーが付着して搬送ムラが発生したり、所定のタイミングで行う静電搬送部材のクリーニング時に擦り傷が発生しやすい。表面層の水に対する接触角が９０°未満では、静電搬送部材上のトナー搬送ムラが発生し、供給バイアスを大きくしてトナーの供給量を多くすると、トナー供給部直下でトナー付着が発生した。よって、静電搬送部材として最適な水に対する接触角が９０°〜１２０°であることがわかった。
【００４４】
また、静電搬送部材の表面に供給する表面エネルギー低下剤について説明する。表面エネルギー低下剤とは静電搬送部材の表面に付着し、静電搬送部材の表面エネルギーを低下させる物質のことである。本発明に用いられる表面エネルギー低下剤としては、静電搬送部材の表面への延展性及び均一な膜形成性能を有する材料として脂肪酸金属塩が最も好ましい。脂肪酸金属塩は、炭素数１０以上の飽和又は不飽和脂肪酸の金属塩が好ましい。例えばステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸インジウム、ステアリン酸ガリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、パルチミン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム等が挙げられ、より好ましくはステアリン酸金属塩である。ただし、表面エネルギー低下剤としては、静電搬送部材の表面の接触角を増加させる材料であれば、脂肪酸金属塩あるいはフッ素系樹脂等の材料に限定されない。
【００４５】
更に、表面エネルギー低下剤を静電搬送部材の表面に供給する手段としての表面エネルギー低下剤供給の第１の例としては、表面エネルギー低下剤としてステアリン酸亜鉛を現像剤の中にあらかじめ混入させた現像剤を使用し、現像剤から静電搬送部材に付与する方式がある。この方式の場合、静電搬送部材の周面に新たな部材を配置する必要がないため、簡易な構成で低コスト化が図れるメリットがある。また、画像形成時に継続して表面エネルギー低下剤が供給されるため、特別なモードを設けて、静電搬送部材の表面に塗布する必要がない利点がある。この方式で表面エネルギー低下剤を接触角が７５°の静電搬送部材の表面に供給し、十分に搬送とクリーニングを繰り返した後の静電搬送部材表面の接触角は９５°であった。この条件では供給バイアスを大きくして供給量を多くしても、供給ニップ領域、搬送途中ともにトナー付着が発生せず、良好なトナー静電搬送を続けることができた。
【００４６】
一方、比較例として、静電搬送部材の表面そのものの接触角が７５°の静電搬送部材を用いて、ステアリン酸亜鉛を含まない現像剤で静電搬送を行ったところ、トナー供給量を多くした条件でトナー付着が発生し、それ以上トナー供給量を増やすことができなかった。また、このとき搬送ムラも発生した。
【００４７】
次に、表面エネルギー低下剤を静電搬送部材の表面に供給する手段としての表面エネルギー低下剤供給の第２の例としては、上述した表面エネルギー低下剤供給の第１の例のように現像剤中に表面エネルギー低下剤を混入させず、別途に表面エネルギー低下剤塗布手段を設ける構成とした。表面エネルギー低下剤の塗布手段は静電搬送部材の周面の適当な位置に設置することができるが、設置空間を有効利用するためには、トナー供給手段、クリーニング手段の一部を利用して設置しても良い。
【００４８】
ここで、表面エネルギー低下剤供給の第２の例としてクリーニング手段に表面エネルギー低下剤の塗布手段を併合した例について図６を用いて以下に説明する。図６に示すように、本発明の静電搬送部材の周面の適当な位置に設置されるクリーニング手段２０１と、現像剤供給手段としての二成分現像剤供給装置２０２と、フレキシブルな静電搬送基板をベルト状に巻いた静電搬送部材２０３とを有している。また、クリーニング手段２０１には剤付与手段を兼ねたブラシローラ２０１−１が用いられている。このブラシローラ２０１−１は静電搬送部材２０３に付着したトナーの除去機能と共に、表面エネルギー低下剤を静電搬送部材２０３に供給する手段としての機能を有する。即ち、ブラシローラ２０１−１は静電搬送部材２０３と接触し、その接触部においては静電搬送部材２０３と進行方向が同方向に回転し、静電搬送部材２０３上のトナーを除去すると共に、除去されたトナーを搬送し、搬送スクリュー２０１−２に回収する。この間の経路はブラシローラ２０１−１に除去手段としてのフリッカ２０１−３を当接させることにより、静電搬送部材２０３からブラシローラ２０１−１に転移したトナー等の除去物を除去することが好ましい。更に、このフリッカに付着したトナーをスクレーパ２０１−４で除去し、トナーを搬送スクリュー２０１−２に回収する。回収されたトナーは図示しないパイプを経由して現像剤供給装置に搬送され再利用される。また、表面エネルギー低下剤（ステアリン酸亜鉛等の固形素材）２０１−５はブラシローラ２０１−１にバネ荷重２０１−６で押圧されて取り付けられており、ブラシローラ２０１−１が回転しながら、表面エネルギー低下剤を擦過して、静電搬送部材２０３の表面に表面エネルギー低下剤を供給する。
【００４９】
このように、クリーニング手段２０１に備えられたブラシローラ２０１−１は静電搬送部材２０３と接離可能に配置されている。このクリーニングブラシローラ２０１−１は、現像剤が供給されているときには静電搬送部材２０３の表面から離間しており、現像剤が供給されていない所定のタイミングにおいて、静電搬送部材２０３の表面と当接し、しかるのちに、静電搬送部材２０３の表面が少なくとも１周以上、回転することによって、静電搬送部材２０３の全周面に表面エネルギー低下剤が塗布される。その後、クリーニングブラシローラ２０１−１は再び静電搬送部材２０３の表面から離間する。ここでいう所定のタイミングとは、例えば１ジョブ終了後、電源ＯＮ直後又は電源ＯＦＦ直前、静電搬送部材２０３の表面状態を検知するために設けられたセンサからの信号により何らかの変化を検知したときなどが挙げられる。また、静電搬送部材２０３の回転については、回転方向、回転速度を限定するものではない。一般に静電搬送部材の電極の層の数ｎが増えるとともに回転体から接点を取り出すのが難しくなるので、図６に示すようなベルト状の静電搬送部材であっても、回転自在ではなく、１周以内の回転しかできないような構成であっても構わず、例えば１周回転した後に逆回転して、元の状態に戻すようにしても良い。
【００５０】
また、図６に示すように、ブラシローラで表面エネルギー低下剤を供給する方式では、表面エネルギー低下剤を静電搬送部材の全周面に均一に塗布することができるため、接触角のばらつきが少なく、より安定的なトナー搬送を行うことができる利点がある。また、現像工程以降の中間転写プロセスでのチリや中抜けといった画像品質上の問題を引き起こす恐れがないという利点がある。この方式で表面エネルギー低下剤を供給し、十分に搬送とクリーニングを繰り返した後の静電搬送部材の表面の接触角は１１０°であった。この条件では供給バイアスを大きくして供給量を多くしても、供給ニップ領域、搬送途中ともにトナー付着が発生せず、良好なトナー静電搬送を続けることができた。
【００５１】
一方、静電搬送部材の表面そのものの接触角が７５°の静電搬送部材を用いて、表面エネルギー低下剤を供給しないで静電搬送を行ったところ、トナー供給量を多くした条件でトナー付着が発生し、それ以上トナー供給量を増やすことができなかった。また、このとき搬送ムラも発生した。
【００５２】
ここで、表面エネルギー低下剤供給手段の第１，第２の例及び比較例における供給バイアスの最大値Ｖ_lowと搬送量の関係を示す図７からわかるように、表面エネルギー低下剤供給手段の第１，第２の例がそれぞれ比較例に比べて安定に供給バイアスの最大値Ｖ_lowに応じたトナー搬送量を搬送できる。
【００５３】
以上説明したように、各実施の形態例においては、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いたが、一成分現像剤を用いた場合でも同様である。二成分方式では、静電搬送部材と現像スリーブ間の電界による力が、トナーとキャリアの付着力に打ち勝った場合に、トナーがキャリアから離脱して静電搬送部材に供給される。一方、一成分方式では、静電搬送部材と現像ローラ間の電界による力が、トナーと現像ローラ表面との付着力に打ち勝った場合に、トナーが静電搬送部材に供給される。
【００５４】
図８は本実施の形態例の静電搬送部材を用いた現像装置の構成例を示す概略図である。同図に示す現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いる現像装置であり、静電潜像が形成される潜像担持体３０１との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成した静電搬送部材３０２と、この静電搬送部材３０２に対向し、静電搬送部材３０２に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体３０３と、この現像剤担持体３０３で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部３０４とを備えている。この場合、静電搬送部材３０２は潜像担持体３０１及び現像剤担持体３０３に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。
【００５５】
なお、この静電搬送部材３０２と潜像担持体３０１は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙を開けて非接触で対向している。また、静電搬送部材３０２は回転せず、外周面をトナーが矢印Ａの方向に搬送電界（移相電界）で搬送される。一方、現像剤担持体３０３は矢印Ｂの方向に回転する。
【００５６】
現像剤収容部３０４は、２室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部３０４には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー３０５ａ、３０５ｂによって攪拌されながら現像剤収容部３０４内を搬送されている。
【００５７】
また、現像剤収容部３０４には図示しないトナー収容部から現像剤を補給するためのトナー補給口３０６を設けている。そして、現像剤収容部３０４には現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサ（図示せず）が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部３０４のトナー濃度が減少すると、トナー補給口３０６から現像剤収容部３０４にトナーが補給される。
【００５８】
更に、現像剤担持体３０３は、現像剤収容部３０４の攪拌搬送スクリュー３０５ａと対向する領域に配置されている。現像剤担持体３０３の内部には、固定された磁石が配置されており、現像剤担持体３０３の回転と磁力によって、現像剤収容部３０４内の現像剤は現像剤担持体３０３の表面に汲み上げられる。
【００５９】
また、現像剤の汲み上げ領域より現像剤担持体３０３の回転方向（矢印Ｂの方向）下流側で静電搬送部材３０２との対向領域より上流側には、現像剤担持体３０３と対向する領域に現像剤層規制部材３０７を設け、汲み上げ領域で汲み上げたれた現像剤を一定量の現像剤層厚に規制される。そして、現像剤層規制部材３０７を通った現像剤は現像剤担持体３０３の回転に伴って、静電搬送部材３０２と対向する領域まで搬送される。
【００６０】
ここで、現像剤担持体３０３には、第１電圧印加手段３０８によって供給バイアスが印加されている。また、静電搬送部材３０２には、第２電圧印加手段３０９によって搬送電極に電圧が印加されている。
【００６１】
これにより、現像剤担持体３０３と静電搬送部材３０２が対向する領域においては、第１電圧印加手段３０８と第２電圧印加手段３０９によって静電搬送部材３０２と現像剤担持体３０３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、静電搬送部材３０２の表面に移動する。
【００６２】
次いで、潜像担持体３０１と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、静電搬送部材３０２と潜像担持体３０１上の画像部との間の現像電界によって潜像担持体３０１上に搬送されて潜像担持体３０１上の潜像を可視像化（現像）する。静電搬送部材３０２上の表面電位を検出する表面電位測定部３１０が、静電搬送部材３０２に対向して設けられている。搬送電圧が静電搬送部材３０２上の電極に印加された状態での、静電搬送部材３０２の表面電位は搬送電圧および搬送されているトナーの状態により変化する。この表面電位測定部３１０により直接表面電位を測定し検出することで、正確な静電搬送部材３０２上の電位を知ることが可能となる。
【００６３】
このように、二成分現像剤の場合、キャリアとの接触摩擦によってトナーが帯電するため、帯電が安定する。また、帯電の安定したトナーを大量に静電搬送部材に供給することができ、高速現像に適している。二成分方式の実施例では、現像剤担持体と静電搬送部材のギャップは、１．０ｍｍとした。現像剤として、トナーから成る一成分現像剤を用いることもできる。
【００６４】
図９は本実施の形態例の静電搬送部材を用いた現像装置の別の構成例を示す概略図である。同図において、図８と同じ参照符号は同じ構成要素である。同図に示す現像装置は、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いた現像装置の一例であり、トナーは現像剤収容部３０４に収容されており、トナー補給ローラ３１１によってトナーは現像剤担持体３０３と摩擦帯電を行い、静電気力によって現像剤担持体３０３上に汲み上げられる。現像剤担持体３０３上のトナーは現像剤層規制部材３０７によって薄層とされ、現像剤担持体３０３の回転に伴って静電搬送部材３０２と対向する位置に搬送される。現像剤担持体３０３には、第１電圧印加手段３０８によって供給バイアスが印加されている。また、静電搬送部材３０２には、第２電圧印加手段３０９によって搬送電極に電圧が印加されている。静電搬送部材３０２と対向する位置においては、第１電圧印加手段３０８と第２電圧印加手段３０９によって静電搬送部材３０２と現像剤担持体３０３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーは現像剤担持体３０３から解離し、静電搬送部材３０２の表面に移動する。静電搬送部材３０２の表面に達したトナーは、第２電圧印加手段３０９が印加する電圧による搬送電界によって、静電搬送部材３０２の表面上をホッピングしながら搬送される。潜像担持体３０１と対向する位置まで搬送電界によって搬送されたトナーは、静電搬送部材３０２と潜像担持体３０１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体３０１上に現像される。現像に寄与しなかったトナーは静電搬送部材３０２によってさらに搬送され、回収手段（図示せず）によって静電搬送部材３０２の表面から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部３０４に戻され、現像装置内を循環する。
【００６５】
このように、一成分方式の場合は静電搬送部材へのキャリア付着の問題がなく、また現像剤収容部が簡単な構成となるため、小型化・低コスト化が可能である。一成分方式の実施例では、大部分の現像ローラと静電搬送部材のギャップは０．２ｍｍとした。
【００６６】
ただし、静電搬送部材へのトナー供給方式は、従来の二成分磁気ブラシ方式、一成分方式に限定するものではなく、スポンジローラ等による直接供給・トナー帯電付与方式等であっても構わない。
【００６７】
なお、いずれの実施の形態例においても重合トナーを使用した。重合トナーは製造方法として簡便である点と、粉砕トナーに比較して表面の均一性に優れ、粒径分布がシャープであることから好ましい。
【００６８】
また、静電搬送部材の表面には、トナーの粒径と比べて非常に小さい凹凸を設ける粗面化処理を施すことが好ましい。例えば十点平均粗さ（Ｒｚ）が０．２〜２．０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜１．８μｍにすることにより、静電搬送部材へのトナー付着を防止できる。なお、Ｒｚの測定には、表面粗さ計（小坂研究所社製  Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ  ＳＥ−３０Ｈ）を用いた。
【００６９】
ここで、図１０は粗面化処理を施した静電搬送部材の表面保護層の最表面を示す断面図である。同図に示すように、表面保護層１０３の表面に粗面化処理を施して凹部１０５ａ及び凸部１０５ｂを形成することで最表面を凹凸面とする。この粗面化処理は、例えば、表面保護層１０３を形成した後フォトリソと湿式エッチング（ウエットエッチング）又はフォトリソとドライエッチングを行って目的形状の凹凸面を形成する。または、表面保護層１０３自体の表面は平坦面とし、凹凸粒子をコート塗布し、あるいはシート膜を接着することなどによっても凹凸面を形成することができる。このように、静電搬送部材の最表面を粗面化処理することで、静電搬送部材の最表面の水に対する接触角が９０°以上であれば、当該接触角をより一層大きくでき、所望の接触角１２０°まで大きくすることができるため、トナーＴの基板への吸着力を低く抑えることができ、電極上でトナーが付着する問題がなくなり、搬送、ホッピングの効率向上を図ることができる。
【００７０】
次に、本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第１の実施の形態例の画像形成装置について図１１を参照して説明する。
この画像形成装置の全体の概略及び動作を説明すると、潜像担持体である感光体ドラム４０１は基体４０２上に感光体層４０３を形成してなり、同図で矢示方向に回転駆動される。この感光体ドラム４０１は帯電装置４０４によって一様に帯電され、露光部４０５からの読み取り画像に応じたレーザ光による書き込みにより、感光体ドラム４０１の表面に静電潜像が形成される。
【００７１】
そして、この感光体ドラム４０１の表面の静電潜像は、本発明に係る現像装置４０６によってトナーが付着されて可視像化され、この可視像は、給紙カセット４０７から給紙された転写紙（記録媒体）４０８に転写電源４０９からの電圧が印加される転写コロ４１０によって転写され、この可視像が転写された転写紙４０８は、感光体ドラム４０１の表面より分離されて、定着ユニット４１１のローラ間を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイへと排紙される。
【００７２】
一方、転写が終了した感光体ドラム４０１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置４１２によって除去され、感光体ドラム４０１の表面に残留している電荷は除電ランプ４１３によって消去される。
【００７３】
そこで、本発明の現像装置について説明すると、現像装置４０６内には粉体であるトナーの帯電を施す部材の一例として帯電ブラシ４１４ａ、４１４ｂの両ブラシが接触するように配置され回転動作し、トナータンク４１５から送り込まれるトナーＴは帯電ブラシ４１４ａ、４１４ｂによる摩擦を受けて帯電が施される。そして、帯電が施されたトナーＴは、静電搬送部材４１６に送り込まれ、この静電搬送部材４１６上を搬送、ホッピングされて潜像担持体４０１に対向する現像領域に送られて、所要の現像を行った後、現像に供されなったトナーＴは静電搬送部材４１６の終端から落下して、逆送用の静電搬送部材４１７によってトナーに帯電を施す部材（帯電ブラシ４１４ｂ）に逆送される。
【００７４】
なお、静電搬送部材４１６及び逆送用の静電搬送部材４１７の構成は、上述した本発明の静電搬送部材１００と同様であり、静電搬送部材４１６及び逆送用の静電搬送部材４１７の各電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、現像装置の実施の形態例で説明した同様である。
【００７５】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【００７６】
次に、本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第２の実施の形態例の画像形成装置について図１２を参照して説明する。
第２の実施の形態例の画像形成装置の全体の概略及び動作を説明すると、潜像担持体である感光体ドラム５０１（例えば、有機感光体：ＯＰＣ）は同図で時計方向に回転駆動される。コンタクトガラス５０２上に原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源５０３とミラー５０４とを含む走査光学系５０５と、ミラー５０６、５０７を含む走査光学系５０８とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。ここで、走査された原稿画像がレンズ５０９の後方に配置した画像読取素子５１０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理される。そして、この画像処理をした信号でレーザダイオードを駆動し、このレーザダイオードからのレーザ光をポリゴンミラー５１１で反射した後、ミラー５１２を介して感光体ドラム５０１上に照射する。この感光体ドラム５０１は帯電装置５１３によって一様に帯電されており、レーザ光による書き込みにより、感光体ドラム５０１の表面に静電潜像が形成される。
【００７７】
そして、この感光体ドラム５０１表面の静電潜像は、本発明に係る現像装置５１４によってトナーが付着されて可視像化され、この可視像（トナー像）は、給紙部５１５Ａ又は５１５Ｂから給紙コロ５１６Ａ又は５１６Ｂで給紙された転写紙（記録媒体）５１７に転写チャージャ５１８のコロナ放電により転写される。この可視像が転写された転写紙５１７は、分離チャージャ５１９により感光体ドラム５０１の表面より分離されて、搬送ベルト５２０によって搬送され、定着ローラ対５２１の圧接部を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイ５２２へと排紙される。
【００７８】
一方、転写が終了した感光体ドラム５０１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置５２３によって除去され、感光体ドラム５０１の表面に残留している電荷は除電ランプ５２４によって消去される。
【００７９】
図１２の現像装置５１４は、図１３に示すように、トナーを収納するトナーホッパ部５２５と、このトナーホッパ部５２５内のトナーを攪拌するアジテータ５２６と、トナーホッパ部５２５内のトナーを帯電させてトナーボックス部５２７に供給する帯電ローラ５２８及びこの帯電ローラ５２８の周面に接触させて配置したドクターブレード５２９とを備えている。また、トナーボックス部５２５内に供給されたトナーを現像のために搬送、ホッポングするために搬送する静電搬送部材５３０と、この静電搬送部材５３０の終端から落下する現像に供されなかったトナーを、帯電を施す部材である帯電ローラ５２８に戻す方向に搬送する逆送用の静電搬送部材５３１とを備えている。
【００８０】
なお、上記第１の実施の形態例でも述べたとおり、静電搬送部材５３０及び逆送用の静電搬送部材５３１の構成は、上述した静電搬送部材１００と同様であり、静電搬送部材５３０及び逆送用の静電搬送部材５３１の各搬送電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、上述した現像装置の実施の形態例で説明した同様である。
【００８１】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【００８２】
次に、別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた第３の実施の形態例の画像形成装置について、図１４及び図１５を参照して簡単に説明する。なお、図１４はプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略断面図、図１５は図１４のプロセスカートリッジの概略断面図である。
【００８３】
図１４に示す画像形成装置６００は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の４色でフルカラー画像を形成するレーザプリンタの一例であり、各色用の画像信号に応じたレーザビームを出射する４つの光書込装置６０１−Ｍ、６０１−Ｃ、６０１−Ｙ、６０１−Ｂｋ（以下、光書込装置６０１と総称する）と、作像用の４つのプロセスカートリッジ６０２−Ｍ、６０２−Ｃ、６０２−Ｙ、６０２−Ｂｋ（以下、プロセスカートリッジ６０２と総称する）と、画像が転写される記録用紙を収納する給紙カセット６０３と、給紙カセット６０３から記録用紙を給紙する給紙ローラ６０４と、記録用紙を所定のタイミングで搬送するレジストローラ６０５と、記録用紙を各プロセスカートリッジの転写部に搬送する転写ベルト６０６と、記録用紙に転写された画像を定着する定着ベルト６０７と加圧ローラ６０８からなる定着装置６０９と、定着後の記録用紙を排紙トレイ６１１に排紙する排紙ローラ６１０等を備えた構成となっている。
【００８４】
４つのプロセスカートリッジからなるプロセスカートリッジ６０２は、図１５に示すように、各プロセスカートリッジ６０２は、ケース内に像担持体であるドラム状の感光体６１２と、帯電ローラ６１３と、本発明に係る現像装置６１４と、クリーニングブレード６１５等を一体に備え、画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成している。現像装置６１４を着脱自在であるプロセスカートリッジ６０２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。
【００８５】
また、現像装置６１４内には、トナー供給ローラ６１６、帯電ローラ６１７、静電搬送部材６１８、静電搬送部材６１８へのトナー送り込み基板６１９、回収トナーを戻すトナー戻しローラ６２０が設けられており、各色のトナーが収納されている。また、プロセスカートリッジ６０２の背面側には、図１４の光書込装置６０１からのレーザビームＬが入射される窓口となるスリット６２１が設けられている。
【００８６】
各光書き込み装置６０１−Ｍ、６０１−Ｃ、６０１−Ｙ、６０１−Ｂｋは、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、走査結像用光学系等から構成され、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト（画像処理装置）から入力され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し、各プロセスカートリッジ６０２−Ｍ、６０２−Ｃ、６０２−Ｙ、６０２−Ｂｋの感光体６１２上を走査し、静電荷像（静電潜像）を書き込む。
【００８７】
そして、画像形成が開始されると、各プロセスカートリッジ６０２−Ｍ、６０２−Ｃ、６０２−Ｙ、６０２−Ｂｋの感光体６１２が帯電ローラ６１３で均一に帯電され、各光書込装置６０１−Ｍ、６０１−Ｃ、６０１−Ｙ、６０１−Ｂｋから画像データに応じたレーザビームが照射されて各感光体上に各色の静電潜像が形成される。
【００８８】
この感光体６１２上に形成された静電潜像は、本発明の現像装置６１４の静電搬送部材６１８によるＥＴＨ現像により、各色のトナーによって現像され顕像化される。また、現像に供されなかったトナーは静電搬送部材６１８で搬送されてトナー戻しローラ６２０によってトナー送り込み基板６１９の入口側に戻される。このように、本発明に係る現像装置によって現像を行うことで、前述したように高品質の画像を形成することができる。
【００８９】
一方、各プロセスカートリッジ６０２−Ｂｋ、６０２−Ｙ、６０２−Ｃ、６０２−Ｍの各色の画像形成に同期して、供給カセット６０３内の記録用紙が供給ローラ６０４で給紙され、レジストローラ６０５により所定のタイミングで転写ベルト６０６に向けて搬送される。そして、記録用紙は転写ベルト６０６に担持されて４つのプロセスカートリッジ６０２−Ｂｋ、６０２−Ｙ、６０２−Ｃ、６０２−Ｍの感光体６１２に向けて順次搬送され、各感光体上のＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。４色のトナー像が転写された記録用紙は、定着装置６０９に搬送され、４色のトナー像からなるカラー画像が定着されて排紙トレイ６１１に排紙される。
【００９０】
次に、別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた第４の実施の形態例の画像形成装置について、図１６及び図１７を参照して簡単に説明する。なお、図１６はプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略断面図、図１７は図１６のプロセスカートリッジの概略断面図である。
【００９１】
図１６に示す画像形成装置７００は、水平に延在する転写ベルト（像担持体）７０１に沿って、各色のプロセスカ−トリッジ７０２−Ｙ、７０２−Ｍ、７０２−Ｃ、７０２−Ｂｋ（以下、プロセスカートリッジ７０２と総称する）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、プロセスカートリッジ７０２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。
【００９２】
そして、図１７に示すプロセスカ−トリッジ７０２は、像担持体７０５、帯電手段７０６、静電搬送部材７０７を含む本発明に係る現像装置７０８、クリーニング装置７０９等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。
【００９３】
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。
【００９４】
そこで、少なくとも像担持体と現像装置の構成要素をプロセスカートリッジ７０２として一体に結合して構成することによって、ユーザ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。
【００９５】
ここで、各色のプロセスカートリッジ７０２−Ｙ、７０２−Ｍ、７０２−Ｃ、７０２−Ｂｋで現像された像担持体７０５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７０１に順次転写される。
【００９６】
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７０１上に多重に転写され、転写手段７０３で転写材７０４にまとめて転写される。そして、転写材７０４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。
【００９７】
上記各実施の形態例の画像形成装置は、いずれも本発明に係る現像装置を備えているので、装置の小型化、低コスト化を図れ、トナー飛散などもなく、画像品質を向上することができる。
【００９８】
なお、上記実施の形態例においては、粉体としてトナーを例に説明しているが、トナー以外の粉体を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。また、搬送電極に印加する駆動信号は３相を例に説明しているが、４相、６相などのｎ相（ｎは２以上の正の整数）でもよい。また、搬送基板を円筒状にすることにより、搬送基板からのトナー回収が、小型化が可能になり、利用効率も向上する。
【００９９】
また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る静電搬送装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態例の静電搬送装置の静電搬送部材の平面展開図である。
【図３】静電搬送部材に供給する駆動信号波形の一例を示す波形図である。
【図４】粉体の搬送及びホッピングの様子を示す概略図である。
【図５】本発明の静電搬送装置の静電搬送部材における接触角の概略を示す断面図である。
【図６】表面エネルギー低下剤供給手段の第２の例の構成を示す概略断面図である。
【図７】表面エネルギー低下剤供給手段の第１，第２の例及び比較例における供給バイアスの最大値Ｖ_lowと搬送量の関係を示す特性図である。
【図８】本実施の形態例の静電搬送部材を用いた現像装置の構成例を示す概略図である。
【図９】本実施の形態例の静電搬送部材を用いた現像装置の別の構成例を示す概略図である。
【図１０】粗面化処理を施した静電搬送部材の表面保護層の最表面を示す断面図である。
【図１１】本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第１の実施の形態例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第２の実施の形態例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図１３】図１２の現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた第３の実施の形態例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図１５】図１４のプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図１６】別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた第４の実施の形態例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図１７】図１６のプロセスカートリッジの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００；静電搬送部材、１０１；支持基板、１０２；搬送電極、
１０３；表面保護層、１０４；駆動回路。
【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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