(57)【要約】【課題】進行波電界を利用した現像剤の搬送により非接触の現像を行うにあたり、エッジやせの防止及びカブリの抑制の双方を達成するとともに、現像剤の搬送能力を高める。【解決手段】複数の進行波発生電極４１ｂを有する現像剤搬送部材４１を用い、その現像剤搬送部材にて形成した進行波電界によって現像剤を感光体ドラム１に向けて搬送することにより非接触で現像を行う方式において、現像剤搬送部材４１と感光体ドラム１とが最も近接する位置での現像ギャップＧ（ｍｍ）と、進行波発生電極の配列ピッチλ（ｍｍ）と、進行波発生電極上の誘電体厚みＡ（ｍｍ）とを、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×Ａ＜λ］の関係を満たすように設定して、現像条件を最適化することで、画像のエッジやせの防止とカブリの抑制の双方を達成する。【選択図】図２
2005275127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて配列された複数の進行波発生電極を有し、それら進行波発生電極に互いに異なる位相の複数種の交番電圧を印加することにより形成される進行波電界によって現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送部材を備えた現像装置において、
前記現像剤搬送部材と前記像担持体とが最も近接する位置での現像ギャップをＧ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極の配列ピッチをλ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体厚みをＡ（ｍｍ）とすると、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×Ａ＜λ］の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
像担持体の表面上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて配列された複数の進行波発生電極を有し、それら進行波発生電極に互いに異なる位相の複数種の交番電圧を印加することにより形成される進行波電界によって現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送部材と、この現像剤搬送部材の表面を覆いかつその表面上において現像剤搬送方向に移動するベルト部材とを備え、前記ベルト部材上に現像剤層を形成して、現像剤を前記現像剤搬送部材にて進行波電界が形成される領域に移送するように構成された現像装置において、
前記ベルト部材と前記像担持体とが最も近接する位置での現像ギャップをＧ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極の配列ピッチをλ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体厚みをＡ（ｍｍ）、前記ベルト部材の厚みをＢ（ｍｍ）とすると、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×（Ａ＋Ｂ）＜λ］の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面の水に対する接触角、または、前記ベルト部材の現像剤層を形成する面の水に対する接触角が、８５°以上であることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面、または、前記ベルト部材の現像剤層を形成する面が、フッ素系の物質を含有していることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体層、または、前記ベルト部材には、微粒子が分散されているとともに、その微粒子の一部が表面に露出していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記微粒子の体積平均粒子径をｒ１、現像剤の体積平均粒子径をｒ２とすると、［ｒ１＜ｒ２］の関係を満たすことを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記微粒子が、フッ素系の物質であることを特徴とする請求項５または６記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体層、または、前記ベルト部材は、少なくとも２層の材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
前記像担持体に現像される現像剤量をｍｏ（ｍｇ／ｃｍ2）、現像剤の体積平均粒子径をｒ２（μｍ）とすると、［ｍｏ≦０．１×ｒ２］の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１０】
画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、請求項１〜９のいずれかに記載の現像装置と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、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤によって現像する現像装置及び画像形成装置に関し、特に、進行波電界を用いて現像剤を搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を顕画化する現像装置、及び、この現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、静電潜像は所定の電荷を付与して帯電させた像担持体上に光情報を書き込んだものだけでなく、イオンフロー方式のように誘電体上に直接静電電荷潜像を形成する装置にも適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
複写機、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される現像装置としては、現在、像担持体に現像剤担持体を接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されており、パウダークラウド法、ジャンピング法または電界カーテン（進行波電界）を利用した方法が提案されている。
【０００４】
電界カーテンを用いた装置としては、例えば、互いに位相が異なる複数種の交番電圧を発生する電源と、基材上に所定の間隔をおいて配列された複数の電極に前記電源からの交番電圧を印加することにより進行波電界を形成することによって、現像剤を像担持体に向けて搬送させる現像剤搬送部材とを備えた現像装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、進行波電界を利用した技術に関して、本出願人は、現像剤搬送部材と像担持体との現像ギャップｄと、現像剤搬送部材における電極間ピッチλの関係をｄ＞λとすることで、画像の均一性向上を図る現像装置（例えば、特許文献３参照）や、エッジ効果を軽減して画像品位を向上させる目的で現像ギャップと感光体膜厚、現像電位条件等の適切な設定を行うことを提案している（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
さらに、本出願人は、ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）等からなる現像剤搬送部材上に直接現像剤供給を行い、その現像剤搬送部材から発生させた進行波電界を用いた現像剤搬送方法における問題点を解決する方法として、現像剤搬送部材を覆った状態で現像剤搬送方向に移動するベルト部材により現像剤を供給するように構成するとともに、そのベルト部材の表面をクリーニング部材によって常にリフレッシュすることにより、現像剤の搬送機能の安定化を図れるようにした現像装置を提案している（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特公平５−３１１４６号公報（明細書２頁右欄２０行〜３頁右欄５行、図１，図２）
【特許文献２】特公平５−３１１４７号公報（明細書２頁左欄２９行〜４頁右欄２１行、図１，図２）
【特許文献３】特開２００３−５５２４号公報
【特許文献４】特開２００３−２２８２３６号公報
【特許文献５】特開２００２−９１１６０号公報（段落[００３２]〜[００３４]、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、進行波電界によりトナーをクラウド状にして搬送し、像担持体と非接触状態で現像を行う場合、トナーの搬送条件と現像ギャップの設定によっては、以下のような問題が発生する。
【０００８】
近年、インクジェットプリンタ等に代表される写真に匹敵する高画質な画像形成装置が開発され、トナーを用いた画像形成においても更に高画質化が要求されている。また、定着工程における省エネルギー化、ランニングコストの低減、さらにはトナー容器の体積減による装置の小型化を行うために、必要な濃度を維持しつつ、トナーの消費量を少なくする試みがなされている。これを達成するための一つの技術的な手法は、トナー粒子をより小粒径化し、かつ、トナー中の着色剤（例えば、カーボンブラックや、有機顔料等）の含有率を高め、記録紙上での画像の厚みを薄くして、より高品位な画像形成を行う動向にある。このような画像形成を行うにあたっては、感光体上にトナー像を形成する段階において、従来よりも少ない量のトナーを均一に薄層現像する必要がある。
【０００９】
本発明人らが研究を進めたところ、おおよそトナー１〜２層分に相当する量の薄層の現像を行うことによって発生する新たな課題を見出した。ここでいう薄層現像時の感光体上への現像トナー量は、トナーの体積平均粒径をＲ（μｍ）とすると、Ｒ×０．１（ｍｇ／ｃｍ2）以下程度である。また、上記特許文献４には、現像ギャップが広すぎる場合に潜像エッジ部にトナーが集まって画像の輪郭が太る現象を抑制することを主眼にした考えが記載されている。これは現像するトナー量が比較的多い場合には、現像ギャップを狭める方向の条件設定により、基本的には良好な結果を与える。
【００１０】
しかしながら、上述したように、薄層の現像においては、適正範囲内であっても比較的広い現像ギャップ条件では、画像のエッジ付近が現像されず、画像の輪郭部がやせる、すなわち、上記特許文献４に記載の技術とは逆の挙動を示すことがある。また、このような薄層現像を行った際のエッジ部のやせ現象を軽減する方策として、更に現像ギャップを狭める条件設定が有効である。
【００１１】
一方、上記特許文献３には、現像ギャップを現像剤搬送部材の電極ピッチよりも大きくすることで、各電極に印加されている電圧変化の影響により発生する濃度ムラを抑制し、地カブリを抑制する考えが開示されている。従って、エッジのやせを軽減すべく、現像ギャップを狭くするには、現像剤搬送部材の電極間ピッチを狭く設定する必要があり、その際にトナーの搬送能力が低下する問題が発生する。
【００１２】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、進行波電界を利用したトナー搬送による非接触現像によって現像するにあたり、エッジやせの防止とカブリの抑制の双方を達成しつつ、現像剤の搬送能力を高めることが可能な現像装置の提供と、そのような特徴をもつ現像装置を備え、現像剤の消費を抑えながら高画質な画像を得ることが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の現像装置は、像担持体の表面上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて配列された複数の進行波発生電極を有し、それら進行波発生電極に互いに異なる位相の複数種の交番電圧を印加することにより形成される進行波電界によって、現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送部材を備えた現像装置において、前記現像剤搬送部材と前記像担持体とが最も近接する位置での現像ギャップをＧ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極の配列ピッチをλ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体厚みをＡ（ｍｍ）とすると、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×Ａ＜λ］の関係を満たすことを特徴としている。
【００１４】
本発明の現像装置は、像担持体の表面上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて配列された複数の進行波発生電極を有し、それら進行波発生電極に互いに異なる位相の複数種の交番電圧を印加することにより形成される進行波電界によって、現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送部材と、この現像剤搬送部材の表面を覆いかつその表面上において現像剤搬送方向に移動するベルト部材とを備え、前記ベルト部材上に現像剤層を形成して、現像剤を前記現像剤搬送部材にて進行波電界が形成される領域に移送するように構成された現像装置において、前記ベルト部材と前記像担持体とが最も近接する位置での現像ギャップをＧ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極の配列ピッチをλ（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体厚みをＡ（ｍｍ）、前記ベルト部材の厚みをＢ（ｍｍ）とすると、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×（Ａ＋Ｂ）＜λ］の関係を満たすことを特徴としている。
【００１５】
本発明の現像装置において、前記現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面の水に対する接触角、または、前記ベルト部材の現像剤層を形成する面の水に対する接触角が、８５°以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明の現像装置において、前記現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面、または、前記ベルト部材の現像剤層を形成する面がフッ素系の物質を含有していることが好ましい。
【００１７】
本発明の現像装置において、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体層、または、前記ベルト部材には、微粒子が分散されているとともに、その微粒子の一部が表面に露出していることが好ましい。なお、微粒子を分散する場合、微粒子の体積平均粒子径をｒ１、現像剤の体積平均粒子径をｒ２とすると、［ｒ１＜ｒ２］の関係を満たすことが好ましい。また、微粒子はフッ素系の物質であることが好ましい。
【００１８】
本発明の現像装置において、前記現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体層、または、前記ベルト部材は、少なくとも２層の材料で構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の現像装置において、像担持体に現像される現像剤量（特に、ベタ画像を形成する際の現像剤量）をｍｏ（ｍｇ／ｃｍ2）、現像剤の体積平均粒子径をｒ２（μｍ）とすると、［ｍｏ≦０．１×ｒ２］の関係を満たすことが好ましい。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成部と、上記した特徴的構成を有する現像装置とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明に適用する現像方式、つまり、現像剤であるトナーをクラウド状にして感光体（像担持体）に対し非接触状態に保ち、感光体上の静電潜像を現像する方式では、接触型の現像方式に比べてトナー自体に対する拘束力が非常に小さい。そのため、感光体上に微小の静電潜像を形成した場合でも、感光体近傍の微弱な電界に反応しやすく、微細なドットやラインパターンの現像特性に優れている。また、このような微小パターンにおいては、潜像周辺の電気力線の回り込み、いわゆるエッジ効果の作用により、ドットやラインの現像性能を高めることができる。しかしながら、そのような特徴がある反面、以下のような問題を起こすことがある。
【００２３】
すなわち、図７に示すように、ベタパッチなどの比較的空間周波数の低いパターンを形成した際に、現像ギャップが広過ぎると、潜像エッジ周辺に電気力線の大きな回り込みが発生し、強いエッジ効果が現れる。トナーが進行波電界によりクラウド状になり、現像剤搬送部材から感光体へ移動する現像ギャップ内においても、上記の潜像エッジ部の回り込み電界が作用し、トナーの飛翔軌道が偏向する。従って、現像ギャップ内を移動しているときには潜像エッジ部よりも内側にトナーが集まりやすくなるようにトナーが動く。
【００２４】
また、感光体表面近傍では、横方向の電界が強く作用し、潜像エッジ部の電気力線が回り込んでいる領域内にはトナーが入り難い。しかしながら、比較的トナーの供給量が多い条件下では、電気力線が回り込んでいる領域内にある程度の確率でトナーが侵入する。この領域にトナーが一旦入ってしまうと、その侵入トナーは回り込み電界に強く拘束され、潜像の輪郭部に集中して、画像輪郭が濃くなる状態を生み出す（図８（ａ）参照）。
【００２５】
このような現象を解決すべく、本出願人は感光体膜厚と現像ギャップの関係を適切に設定することを提案している（上記特許文献４）。この提案技術は、基本的には現像ギャップを狭める方向に設定し、感光体膜厚が薄いほど、更に狭める条件となるようにするものである。
【００２６】
ところが、本発明人らが鋭意研究を進めたところ、感光体に現像するトナー量を少なくし、より薄層の画像形成を行う際には、以下のような問題が起こることが分かった。
【００２７】
すなわち、前述の比較的供給トナー量が多い条件では、潜像エッジ部にトナーが幾分入り込むが、感光体上の現像に供するトナー量が少ない条件ではこのような作用が乏しく、潜像エッジ部にトナーが付着しない“エッジやせ”の現象が起こることが判明した（図８（ｂ）参照）。
【００２８】
このエッジやせを解消すべく、更に研究を進めたところ、現像ギャップをより一層狭めることが有効であることが分かった。これは以下のような作用が働くものと考えられる。
【００２９】
すなわち、現像ギャップをより一層狭めることで、現像ギャップ内の偏向電場による影響を受ける時間が短くなることと、進行波電界を発生させる個々の電極に印加される電圧により、瞬間的に感光体側へトナーを押し込む強い電界が発生することで、潜像エッジ部にトナーを押し込む作用が生まれるためと推察される（図９（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３０】
なお、一般的な現像方式においても、現像ギャップを狭めること、つまり感光体に対向する対向電極を近づけることでエッジ効果は低減するが、この場合、対向電極に空間的に均一な電位が付与されており、電界カーテン方式のように、時間的・空間的に変化する電圧が印加されることによる、上述のような作用は働かず、従来の現像方式での作用と異なる挙動を示すものである。
【００３１】
しかしながら、極端に現像ギャップを狭めると、上述したように、個々の電極に印加される電圧の影響が、本来非画像領域である部分にも作用し、地カブリを引き起こす傾向が顕著になる。これは、現像剤搬送部材の各電極に与えられている電位が、感光体の非画像部電位よりも高く、感光体が現像剤搬送部材に近接していると、非画像部に対しても所定の極性のトナーを現像する作用を与えてしまう現象である。このような現象は電極ピッチが広いほど起こりやすい。
【００３２】
また、電極ピッチが広い条件では、トナーを搬送するのに必要な電界強度を得るために、現像剤搬送部材に印加する印加電圧の振幅を大きくする必要があり、より一層カブリが発生しやすくなる傾向にある（図１０（ａ）参照）。
【００３３】
以上のことから、現像ギャップを狭くする際には、現像剤搬送部材における電極ピッチを狭めるという条件設定（図１０（ｂ）参照）が望ましいが、この場合、トナー搬送能力が低下してしまうという問題が発生する。
【００３４】
また、現像剤搬送部材の表面には、隣接電極間のリーク発生や、トナーの付着を抑制するために、現像剤搬送部材中の電極上に誘電体の層を設けるが、この誘電体層の厚みと、電極ピッチの大きさの関係が適切でない場合には、現像剤搬送部材の表面のトナー搬送電界強度を十分に発現できなくなる。
【００３５】
さらには、進行波電界によりトナーを搬送する場合、経時により現像剤搬送部材上にトナーが付着したり、トナーと上述の現像剤搬送部材上の誘電層との接触による帯電が発生することがある。これらの現象は、トナー搬送の安定性や均一性を損なう場合がある。
【００３６】
これを解消するために、本出願人は、前記したように現像剤搬送部材の表面を覆うように無端状のベルト部材を配置し、このベルト部材を微速回動させることで、トナー搬送面を常に清浄に保ち、トナー搬送性を安定させることを提案している（上記特許文献５）。しかし、この提案技術においては、上述の誘電層厚みに加え、ベルト部材の厚みも考慮して電極ピッチを選定する必要がある。
【００３７】
すなわち、上記課題である、エッジやせの防止及びカブリの抑制とトナー搬送性の全てを実現するには、現像ギャップ、電極ピッチ、現像剤搬送部材の誘電層厚み、さらにはベルト部材の厚みの関係を適切に選定する必要がある。そこで、これらの適切な関係を調査したところ、図１５及び図１６に示すような結果が得られた。
【００３８】
図１５は、３種類の電極ピッチを有する現像剤搬送部材を用い、現像ギャップを変化させた際の、画像形成状態を評価したものである。ここでは、電極ピッチλ（μｍ）を、現像ギャップＧ（μｍ）で除した値［λ／Ｇ値］に対して、エッジやせの度合いと、カブリの状態を評価している。
【００３９】
図１５の結果から明らかなように、λ／Ｇが大きいほど、現像ギャップが相対的に小さい状態となるが、このときには、エッジやせは低減する傾向を示す。また、λ／Ｇ値が小さいほど、現像ギャップは相対的に大きくなるが、このときには、カブリは低減する傾向となる。すなわち、λ／Ｇ値の変化に対して、エッジやせの軽減度合いとカブリ抑制度合いが相反する挙動を示すことが分かる。また、電極ピッチλを変更した際には、任意のλ／Ｇ値を与える現像ギャップ値が変化することが分かる。
【００４０】
そして、図１５の結果から、エッジやせとカブリに対して良好な状態を示すλ／Ｇ値の範囲を見ると、おおよそ０．５よりも大きく、２よりも小さい範囲とすることで、良好な画像形成条件となることが分かる。すなわち、電極ピッチλに対して、現像ギャップＧをその半分ないし２倍にすることで、エッジやせの防止とカブリの抑制を両立できることを示している。
【００４１】
また、図１６は、電極ピッチλ（μｍ）に対する、現像剤搬送部材上の誘電層厚みＡ（μｍ）と、ベルト部材厚みＢ（μｍ）との関係に対して、トナー搬送性能を検討した結果である。
【００４２】
ここで、誘電層厚みを変化させる条件としては、誘電体層を１２．５μｍのポリイミドフィルムと１５μｍの接着剤層とで形成して総厚みを２７．５μｍにしたもの、ポリイミドフィルムの厚みを２５μｍにして、同様に形成した層厚み４０μｍのもの、さらに電極上にポリイミドインク（誘電体インク）を印刷し、これを約４００℃程度で焼成して接着剤層を介することなく直接形成した厚みが１２μｍのものの３種を用いた。また、ベルト部材については、ポリイミドフィルムのチューブとし、厚みを１２．５μｍ、１９μｍ、３１μｍ、６０μｍ、１５０μｍのものを用いた（図１１（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００４３】
これらの誘電体層及びベルト部材を組み合わせ、電極ピッチλに対する、Ａ＋Ｂ値（ベルト部材を用いない場合はＢ＝０）との関係を検討し、トナーの搬送効率を評価した（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。ただし、トナーの搬送効率については、現像剤搬送部材上に進行波電界によりトナーが搬送されずに付着してしまうといった現象や、ベルト部材を用いた系においては、ベルト部材上に形成された供給トナーをほとんど余すことなく進行波電界で搬送可能であるか否かを評価した。
【００４４】
また、別の搬送性能の評価として、トナーの搬送状態の均一性を評価した。トナーの搬送電界が良好に作用する場合は、進行波電界の作用に対して長手方向で同様にトナー挙動が生じて、均一な搬送状態になる。
【００４５】
しかしながら、搬送電界が不十分な場合、任意の場所ではトナーが移動を起こしても、別の場所では搬送が開始されないといった現象が起こる場合がある。すなわち、このような場合、トナーが搬送されているときのトナークラウドの空間密度が不均一であり、そのような状態で感光体に現像を行うと、スジ状あるいは斑状ムラの状態となって現像されてしまうといった不具合が発生する様子を調べたものであり、より一層厳しい搬送性能を評価する指標となる。ここでは、電極ピッチλを、誘電体層厚みＡ及びベルト部材の厚みＢの和、Ａ＋Ｂ値で除した値λ／（Ａ＋Ｂ）と、上記の搬送状態の関係を記載している。
【００４６】
そして、図１６から明らかなように、各電極ピッチの条件において、λ／（Ａ＋Ｂ）値が５よりも大きい条件では、トナーの搬送効率及び搬送均一性がともに良好となる結果が得られた。すなわち、進行波発生電極の電極ピッチを、現像剤搬送部材内の電極層の上部に存在する誘電体層及びベルト部材の厚みの５倍以上に設定することで、良好なトナー搬送性能を得ることができることを示している。
【００４７】
以上のことから、電極ピッチλと、現像ギャップＧ、誘電体層の厚みＡ、ベルト部材の厚みＢを、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×（Ａ＋Ｂ）＜λ］となる関係を満たすように設定することで、エッジやせを防止し、かつカブリを抑制する適切な電極ピッチと現像ギャップの関係を得ることができ、さらに電極ピッチを狭めた際にも、安定したトナー搬送性を維持することが可能となる。
【００４８】
−接触角について−
トナー搬送性を向上させる別の手段として、現像剤搬送部材の誘電体層もしくはベルト部材の表面とトナーの付着力を低減させる方法も有用である。トナーの付着力を弱めることで、より低い電界でもトナー搬送が可能となるが、トナーとの付着力を与える作用としては、トナー自身の持つ電荷による鏡像力や、分子間力、液架橋力などが主たる要素となる。
【００４９】
これらのうち、液架橋力に着目すると、誘電体層もしくはベルト部材表面が水に対して親水性が良好な場合、その表面に薄い水の膜を形成しやすく、これが液架橋力を増進させる。特に、高湿環境下ではこの作用が強まる傾向が高く、一旦、誘電体層もしくはベルト部材上に付着したトナーの付着力が高まると、進行波電界によるトナーの離脱作用を妨げる作用が強まる。一方、誘電体層もしくはベルト部材表面が疎水性の場合、上述の作用が弱まり、トナー付着力が低減して、トナー搬送性を高めることができる。
【００５０】
そこで、ベルト部材の表面の材質を変更し、その材質の水との接触角と搬送性との関係を検討した結果を図１７に示す。
【００５１】
ただし、搬送性の評価にあたっては、電極ピッチを２５４μｍ、誘電体層の厚みＡを２７．５μｍ、ベルト部材の厚みＢを３０μｍ±３μｍとして、通常環境（約２５℃／５０％ＲＨ）と、高湿環境（３０℃／８０％ＲＨ）で評価を行い、通常環境に対して搬送性の劣化度合いを確認した。
【００５２】
この図１７の結果から、水との接触角が８５°以上の条件では搬送性は良好であるが、それ以外では搬送性が低下する傾向が認められた。
【００５３】
従って、本発明において、現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面の水に対する接触角もしくはベルト部材の現像剤層を形成する面の水に対する接触角を８５°以上とすることで、高湿環境下でも搬送性能を劣化させることなく、安定したトナー搬送を行うことができる。
【００５４】
さらに、図１７の結果から明らかなように、現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面もしくはベルト部材の現像剤層を形成する面にフッ素系の物質を含有させることで、接触角が大きくなり、より安定したトナー搬送性を維持することができる。
【００５５】
−微粒子について−
トナーの付着力を弱めるために、トナーに作用する分子間力を弱めるという方法も有効である。一般にトナーはその流動性を高めるために、シリカや酸化チタン等の微粒子を外添剤としてその表面に塗すことで、見かけ上、その表面に微小の凹凸を形成してトナー間の分子間力を弱めるといった工夫がなされている。この作用を現像剤搬送部材表面の誘電体層もしくはベルト部材との付着力作用を弱めることに応用はできる。しかしながら、あまりに多量の外添剤の使用は、経時による離脱や埋没により、その特性の劣化が大きく実用的ではない。
【００５６】
そこで、現像剤搬送部材表面の誘電体層もしくはベルト部材中に微粒子を分散させ、その一部が表面に露出するように構成すれば（図１３参照）、その露出微粒子による表面凹凸によって、現像剤搬送部材とトナーとの間の力を弱まる作用が働き、トナーの付着力が低減し、搬送性を向上させることができる。また、この場合には、トナーの外添剤量は、トナー自身の特性を向上させるのに必要な量にすればよく、上述のような弊害をもたらすことがなく、より好適である。
【００５７】
また、微粒子を分散する場合、微粒子の粒子径が大き過ぎると、現像剤搬送部材表面の誘電体層もしくはベルト部材の表面粗さが大きくなりすぎ、トナー搬送の均一性に悪影響を与える。
【００５８】
すなわち、トナー粒子径に対して、表面凹凸の度合いが大き過ぎる場合、搬送されているトナーがこの凹凸によって円滑に移動できなく場合がある。特にトナー粒径の半分程度になると、トナー搬送面の凹凸にトナーが引っかかり、トナーの固着が発生しやすくなる（図１４参照）。また、ベルト部材を採用する系では、ベルト部材のクリーニングを行うことが難しくなり、常にベルト部材の表面を清浄に保つことが困難になる。微粒子を表面に露出した状態を安定して維持すること、すなわち経時の使用により離脱したりしないようにするには、その大きさの半分程度が埋没した状態が望ましい。よって、トナーの粒子径の半分以下の凹凸にするには、分散する微粒子の大きさをトナーの粒子径よりも小さくする必要がある。
【００５９】
従って、本発明において、微粒子の体積平均粒子径ｒ１、現像剤の体積平均粒子径ｒ２とを［ｒ１＜ｒ２］の関係を満たすようにすることで、上記したような問題を解決することができ、安定かつ均一なトナー搬送性を維持することができる。
【００６０】
さらに、微粒子を分散する場合、分散微粒子をフッ素系の物質にすると、前記した表面凹凸による分子間力低減作用に加えて疎水性が高まるので、前述の液架橋力の低減作用が加わる。また、現像剤搬送部材の誘電体層やベルト部材の選択肢も広がり、より適切な材料選定が可能となる。
【００６１】
−進行波発生電極上の誘電体層・ベルト部材の層構成について−
トナー搬送面（現像剤搬送部材の現像剤が搬送される面、またはベルト部材の現像剤層を形成する面）となる側は、トナー付着力を弱める機能を持たせるために、フッ素系の材料や、微粒子を分散させた層にすることが望ましいが、これらの材料における他の特徴、例えば、他物質との接着性や強度の面において、必ずしも最適な構成で無い場合もある。
【００６２】
そこで、現像剤搬送部材を単体で用いる場合には、電極層との密着性を良好に維持できるような材質を電極層側に選ぶといった方策を採ることが可能となり、経時の使用による誘電体層の剥がれを防止できる。また、ベルト部材を用いる場合には、ベルト部材の強度に注意を払う必要がある。本発明では、比較的薄いベルト部材を使用する必要性があり、ベース部材としては機械的に強固な物質を選定することで、経時的に安定した性能を維持することが可能となる。
【００６３】
−現像剤量について−
トナーを用いた画像形成における高画質化、定着工程における省エネルギー化、ランニングコストの低減化、並びに、トナー容器の体積減による装置の小型化を実現するには、必要な濃度を維持しつつ、トナーの消費量を少なくする条件すなわち感光体上に薄層の現像を行うことが必要となる。
【００６４】
しかしながら、トナーの消費量を少なくする条件下では、上記したようにエッジやせが発生しやすいことがわかっている。現像トナー量が比較的多い条件下では、感光体の潜像エッジ部にもトナーがある程度の確率で入り込み、潜像エッジ部が太る傾向にあるが、少量の現像トナー量の条件では、潜像エッジ部にトナーが入り込みにくく、エッジがやせた状態になりやすい。
【００６５】
図１８は、トナー粒径と、現像トナー量を変更した際のエッジやせの状態を示したものである。この図１８の結果から、トナーの体積平均粒径をｒ２（μｍ）とすると、現像剤量ｍｏがｒ２×０．１（ｍｇ／ｃｍ2）以下の場合にエッジやせが起こり易いことが分かる。しかしながら、上記したように、本発明のように電極ピッチと現像ギャップとを適切に選定する条件では、このような現象が解消される。従って、上記の薄層現像によるメリットを享受しつつ、良好な画像形成が可能となり、現像剤量ｍｏ（ｍｇ／ｃｍ2）と現像剤の体積平均粒子径ｒ２（μｍ）とを、［ｍｏ≦０．１×ｒ２］の関係を満たすように設定するという構成を組み合わせることで、より好適な画像形成が可能となる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の現像装置によれば、基材上に所定の間隔をあけて配列された複数の進行波発生電極を有する現像剤搬送部材を用い、その現像剤搬送部材にて形成した進行波電界によって現像剤を像担持体に向けて搬送することにより非接触で現像を行う方式において、現像剤搬送部材と像担持体とが最も近接する位置での現像ギャップＧ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の進行波発生電極の配列ピッチλ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の進行波発生電極上の誘電体厚みをＡ（ｍｍ）について、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×Ａ＜λ］の関係を満たすように設定する、あるいは、上記方式に現像剤搬送部材の表面を覆いかつその表面上において現像剤搬送方向に移動するベルト部材を付加する構成においては、ベルト部材の厚みをＢ（ｍｍ）として、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×（Ａ＋Ｂ）＜λ］の関係を満たすように設定して、現像条件を最適化しているので、画像のエッジやせの防止とカブリの抑制の双方を達成することができる上、現像剤の搬送性能を高めることができる。
【００６７】
本発明の画像形成装置によれば、前記した特徴をもつ現像装置を備えているので、現像剤の消費を抑えながら高画質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００６９】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の実施形態の構成を示す図である。
【００７０】
画像形成装置Ｘの内部には、像担持体としての円筒状の感光体ドラム１が設けられている。この感光体ドラム１を中心として、その周囲に、帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部材５、クリーニング部材６及び除電部材７がこの順で配設されている。
【００７１】
また、感光体ドラム１と転写部材５との間には、記録媒体としての用紙（ＰＰＣ用紙等）Ｐが搬送される用紙搬送路が配設されている。その用紙搬送路の搬送方向から見て感光体ドラム１の下流側には、上下一対の定着部材８１，８１を備えた定着装置８が配設されている。
【００７２】
電子写真プロセスでは、感光体ドラム１に原稿像、あるいはホストコンピュータ（図示せず）等から取り込んだデータに対応した静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によって現像（可視化）され、用紙Ｐ上に転写されて画像形成が行われる。
【００７３】
感光体ドラム１は、導電性基体１１上に光導電層１２が形成されており、帯電部材２から上記各部材３〜７の配置順に従って回転可能となっている。
【００７４】
まず、感光体ドラム１の表面（光導電層１２）は、帯電部材２によって所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯電された感光体ドラム１の表面は、感光体ドラム１の回転によって露光部材３の位置まで到達する。この露光部材３は書き込み手段であり、画像情報に基づいて、例えばレーザ光などの光によって帯電している感光体ドラム１の表面上に画像を書き込む。これによって、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面は、その感光体ドラム１の回転によって現像装置４の位置まで到達する。
【００７５】
現像装置４では、現像剤搬送部材４１上を搬送される現像剤（トナー）Ｔによって、感光体ドラム１の表面の静電潜像を現像剤像として現像する。現像剤Ｔが担持された感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によって転写部材５の位置まで到達する。
【００７６】
転写部材５は、感光体ドラム１の表面上の現像剤Ｔを用紙Ｐ上に転写する。感光体ドラム１から用紙Ｐ上に転写された現像剤像は定着装置８によって用紙Ｐ上に定着される。
【００７７】
現像剤像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によってクリーニング部材６の位置まで到達する。クリーニング部材６は、感光体ドラム１の表面に残留している現像剤Ｔや紙粉などを除去する。クリーニング部材６によってクリーニングされた感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によって除電部材７の位置まで到達する。
【００７８】
除電部材７は、感光体ドラム１の表面に残留している電位を除去する。上述した一連の動作によって一回の画像形成が終了する。
【００７９】
感光体ドラム１としては、例えばアルミニウムなどで製作された導電性基体（金属ドラム）の外周面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）などの光導電層が薄膜状に形成されてなる構成が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８０】
帯電部材２としては、例えばタングステンワイヤなどの導電線、金属性のシールド板、グリッド板からなるコロナ帯電器や帯電ローラ、帯電ブラシなどの構成が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８１】
露光部材３としては、例えば半導体レーザや発光ダイオードなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８２】
転写部材５としては、例えば、コロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８３】
クリーニング部材６としては、クリーニングブレードなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８４】
除電部材７としては、除電ランプなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００８５】
−現像装置−
次に、現像装置について説明する。
【００８６】
現像装置４は、図２に示すように、ケーシング４０、現像剤搬送部材４１、ミキシングパドル４２、支持部材４３、現像剤供給部材４４、現像剤回収部材４５、及び、現像剤層厚規制部材４６などによって構成されている。
【００８７】
ケーシング４０は、現像剤Ｔを内部に収容するものであり、また、必要に応じて現像装置４を構成する部材を支持するものである。
【００８８】
ミキシングパドル４２は、ケーシング４０内に収容されている現像剤Ｔを混合するためのものである。
【００８９】
現像剤搬送部材４１は、感光体ドラム１の現像領域に対向し、若干傾斜して略平面状の部材である。なお、図２では現像剤搬送部材４１として略平面状のものを示しているが、現像剤搬送部材の形状は、これに限定されるものではなく、例えば、半円弧状または緩やかな曲面を形成するような形状であっても構わない。
【００９０】
また、現像剤搬送部材４１が上記配置を保持できるように、現像剤Ｔを搬送する表面とは反対側の表面に、現像剤搬送部材４１を保持する支持部材４３がケーシング４０に設けられている。
【００９１】
現像剤搬送部材４１の下方端部には、現像剤搬送部材４１の表面上を搬送される現像剤Ｔを供給する現像剤供給部材４４が設けられている。現像剤搬送部材４１の上方端部には、現像剤搬送部材４１の表面の未使用現像剤Ｔをケーシング４０内部に収容するための現像剤回収部材４５が設けられている。なお、この例では、現像剤回収部材４５が現像剤搬送部材４１の表面に回転可能に接触している形態としているが、これに限定されるものではなく、非接触の形態や回動しない形態であってもよい。
【００９２】
現像剤供給部材４４は、ケーシング４０内に収容されている現像剤Ｔを現像剤搬送部材４１に供給するためのものであり、現像剤搬送部材４１に所定の圧力で当接した状態で設けられている。現像剤供給部材４４と現像剤搬送部材４１との接触圧力は、ばね等により所望の接触圧力が与えられるようにしてもよいし、現像剤供給部材４４及び現像剤搬送部材４１の弾性率を調整して両者の位置関係を制御するようにしてもよい。現像剤供給部材４４には、その表面上に形成する現像剤層の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材４６が当接している。
【００９３】
現像剤供給部材４４の材質としては特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体）などのソリッドゴム、発泡ゴムなどが挙げられる。また、カーボンブラックやイオン導電剤を添加することによって導電性を付与してもよい（電圧印加も可能）。なお、現像剤供給部材４４と現像剤搬送部材４１に印加する電圧値を適切な値に設定し、現像剤供給部材４４に現像剤Ｔを帯電させる機能を付加するようにしてもよい。また、現像剤供給部材４４の前段に、例えば薄板状のブレード（材料としては、現像剤供給部材４４と同じものが使用可能）を設けて現像剤Ｔを帯電させるようにしても構わない。
【００９４】
現像剤回収部材４５は、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に寄与しない現像剤Ｔを回収してケーシング４０内に戻すためのものであり、その材質としては、特に限定されないが、例えば現像剤供給部材４４と同様のものを使用することができる。
【００９５】
支持部材４３は、現像剤搬送部材４１を感光体ドラム１の現像領域に対向した状態を保持するためのもので、その構成は特に限定されるものではない。例えば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂などを挙げることができる。
【００９６】
現像剤搬送部材４１は、電界カーテン作用により現像剤Ｔを搬送するものであり、図３に示すように、絶縁層からなる基材４１ａ上に、電界カーテン作用を発生させる進行波発生電極４１ｂが、４本を１組として複数組が順次連続して配設されている。この現像剤搬送部材４１の表面側は表面保護部材４１ｃによって覆われている。
【００９７】
そして、これらの進行波発生電極４１ｂ・・４１ｂに多相交流電源４７から、例えば図４に示すような多相の交流電圧が印加されることにより、現像剤搬送部材４１の表面に平行となる方向に電界カーテンが発生し、これによって現像領域まで電界カーテン作用により現像剤Ｔを搬送するようになっている。また、進行波発生電極４１ｂ・・４１ｂには現像バイアス直流電源４８にてバイアス電圧が印加される。
【００９８】
ここで、現像剤搬送部材４１の具体例な詳細は本発明の特徴部分であり、その詳細については後述するが、一部の例を挙げると、例えば、基材４１ａ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）、進行波発生電極４１ｂ：銅（厚さ１８μｍ）、表面保護層４１ｃ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）といった構成を挙げることができる。
【００９９】
進行波発生電極４１ｂは、約５０ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）〜３００ｄｐｉ、すなわち、約５００μｍ〜８５μｍのピッチの間隔を保って互いに平行に配置されており、電極ピッチにもよるが幅４０〜２５０μｍ程度の微小電極となっている。
【０１００】
なお、この例では、４本の微小電極４１ｂを１組とし、これら各組の進行波発生電極４１ｂに対して、例えば図４に示すような電圧波形の４相の交番電圧を印加し、進行波発生電極４１ｂ・・４１ｂ上に進行波電界を形成しているが、特にこれに限定されるものではなく、３本の微小電極を１組として３相の交番電圧を印加しても構わない。
【０１０１】
上記電圧波形は正弦波や台形波などでもよく、電圧値の範囲としては１００Ｖ〜３ｋＶ程度が好ましい。また、周波数の範囲としては、１００Ｈｚ〜５ｋＨｚが好ましい。ただし、これらの電圧値や周波数については、進行波発生電極４１ｂの形状、現像剤Ｔの搬送速度、現像剤Ｔの使用材料などによって適性値を設定すればよく、特に限定されるものではない。
【０１０２】
＜実施形態２＞
本発明の現像装置の別の例として、図５に示す形態を挙げることができる。この図５に示す現像装置１００は、現像剤搬送部材４１の表面を覆うように無端状のベルト部材（無端ベルト１０１）を設けた点に特徴がある。このようなベルト部材を設けた構造とすることにより、以下の利点がある。
【０１０３】
まず、図２に示すような現像装置１００の場合、長期の使用により、現像剤搬送部材４１上に現像剤が付着し、これが固着した場合に現像剤の搬送性に悪影響を及ぼすことがある。また、現像剤搬送部材４１の表面は電極部材の保護や、リークの発生を防止するために誘電体からなる表面保護層４１ｃを設けているが、現像剤Ｔの搬送により、現像剤と表面保護層である誘電体との接触によって、誘電体層（表面保護層４１ｃ）が帯電し、現像剤の搬送状態の乱れや、感光体ドラム１との電位差、すなわち現像電位差に経時変化が生じて、安定な現像作用を阻害する場合がある。これを防止するために、無端状のベルト部材（無端ベルト１０１）を設け、これを回動させて付着現像剤のクリーニングやベルト部材の除電を行うことで、上記した問題を解決できる。
【０１０４】
以下、このベルト部材被覆型の現像装置について図５を参照しながら詳細に説明する。
【０１０５】
図５に示す現像装置１００は、ケーシング１０３、ミキシングパドル１０４、現像剤供給部材１０５、現像剤回収部材１０６、現像剤層厚規制部材１０７、クリーニングブレード１０８、現像剤搬送部材４１、無端ベルト１０１、及び、支持部材１０２などを備えており、現像剤搬送部材４１に多相交流電源４７及び現像バイアス直流電源４８が接続されている。
【０１０６】
ケーシング１０３は、現像剤Ｔを内部に収容するものであり、また、必要に応じて現像装置１００を構成する部材を支持する。ミキシングパドル１０４は、ケーシング１０３内に収容されている現像剤Ｔを混合するものである。また、現像剤回収部材１０６は、現像工程で未使用となったトナーが飛散しないようにケーシング１０３内に回収するものである。
【０１０７】
現像剤搬送部材４１は、図６に示すように、感光体ドラム１の現像領域に対向して無端ベルト１０１を案内する案内面が凸形状の曲面に形成されており、その現像領域においては、現像剤搬送部材４１の凸曲面部が感光体ドラム１に対して最も接近するようになっている。
【０１０８】
現像剤搬送部材４１は、図３のものと同じ構造であり、絶縁層からなる基材４１ａ上に、電界カーテン作用を発生させる進行波発生電極４１ｂが、４本を１組として複数組が順次連続して配設されている。この現像剤搬送部材４１の表面側は表面保護部材４１ｃによって覆われている。そして、これらの進行波発生電極４１ｂ・・４１ｂに多相交流電源４７から、例えば図４に示すような多相の交流電圧が印加されることにより、現像剤搬送部材４１の表面に平行となる方向に電界カーテンが発生し、これによって現像領域まで電界カーテン作用により現像剤Ｔを搬送するようになっている。
【０１０９】
無端ベルト１０１は、現像剤搬送部材４１の表面（感光体ドラム１との対向面）に、その表面を周方向に覆うようにが設けられている。
【０１１０】
無端ベルト１０１は、ベルト駆動部材１１１、駆動補助部材１１２及び上下のベルトガイド部材１１３，１１４に張架されており、ベルト駆動部材１１１の回動によって現像剤Ｔの搬送方向に所定の周速度で移動（回動）される。
【０１１１】
無端ベルト１０１上への現像剤層の形成は、現像剤層厚規制部材１０７によって、現像剤供給部材１０５上に、所望の厚み・付着量に制御された現像剤層を形成し、その現像剤供給部材１０５上の現像剤層を無端ベルト１０１上に転写するという方法で行われる。そして、無端ベルト１０１の移動（回動）により、現像剤層が現像剤搬送部材４１の進行波発生電極４１ｂが存在する領域（図５及び図６参照）まで移送され、現像剤搬送部材４１によって形成される進行波電界により現像領域に現像剤Ｔが搬送される。
【０１１２】
なお、無端ベルト１０１上に現像剤層を形成する方法として、無端ベルト１０１上に現像剤層厚規制部材を当接させて、直接トナー層を形成するというような方法を採用してもよい。また、無端ベルト１０１の回転方向（図５の矢印Ｍ方向）の上流側にスポンジローラー等を当接させるか、もしくは、非接触の多角形状や粗面化した回転部材等を設けて、現像剤供給補助を行うようにしてもよい。
【０１１３】
そして、この例の現像装置１００では、上述のように、無端ベルト１０１が所定の周速度で回動することによって、現像剤搬送部材４１の表面が常に刷新され、この現像剤搬送部材４１の表面上での帯電及び現像剤Ｔの固着が防止される。なお、後述するが、無端ベルト１０１の駆動速度は、無端ベルト１０１上の現像剤量と、感光体ドラム１上で必要な現像剤量及び感光体ドラム１の周速度により決定される。
【０１１４】
また、無端ベルト１０１には、現像剤搬送部材４１の表面に対し密着した状態となるように一定の張力が付与されており、その表面上において進行波発生電極４１ｂにより形成された進行波電界（電界カーテン）が均一に作用するようになっている。
【０１１５】
無端ベルト１０１の材料や形態は本発明の特徴であり、その詳細は後述するが、一例として、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロプレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニデンフロリド）、ポリアミドイミド系、ナイロンなどの有機材料や、シリコーン、イソプレン、ブタジエンなどのゴム材料を挙げることができる。これらのベルト部材材料は絶縁性もしくは導電剤を分散させた高抵抗（体積抵抗率ρ：１Ｅ＋９〜１４Ω・ｃｍ、１００Ｖ印加）としたものが好適である。伝導性付与に関しては、電子伝導タイプあるいはイオン導電タイプのものを用いることができる。
【０１１６】
ベルト駆動部材１１１としては、ＳＵＳ（ステンレス）または鉄などの金属ローラ部材や、これを芯金にしてその表面にゴム、フィルムやスポンジなどの部材を被覆したものが用いられる。
【０１１７】
さらに、この例においては、無端ベルト１０１の回動をスムーズにするために、無端ベルト１０１に当接するように駆動補助部材１１２が設けられている。無端ベルト１０１はベルト駆動部材１１１との摩擦力が大きくなるように、駆動補助部材１１２にて押し込まれた状態となっており、ベルト駆動部材１１１との接触性が高く、高い駆動力を得られる構造となっている。さらには、無端ベルト１０１の生産バラツキ、経時使用、使用環境による周長変化が発生した際にも、駆動補助部材１１２により現像剤搬送部材４１との接触状態を安定に保つ作用も付与できる。
【０１１８】
駆動補助部材１１２としては、ベルト駆動部材１１１と同様に、ＳＵＳまたは鉄などの金属ローラ部材や、これを芯金にしてその表面にゴム、フィルムやスポンジなどの部材を被覆したものを挙げることができる。また、駆動補助部材１１２の形状は、ローラ状だけでなく、板状あるいは角状であってもよい。
【０１１９】
さらに、駆動補助部材１１２には、ベルト駆動部材１１１に対して加圧当接させるための加圧手段（図示せず）が設けられていてもよい。その加圧手段としては、例えば板ばねやコイルばねなど、押付け力を付与できるものを挙げることができる。
【０１２０】
駆動補助部材１１２の回動機構としては、無端ベルト１０１との接触による従動回転機構、ギヤまたはプーリーとベルト部材にてベルト駆動部材１１１の駆動源に連結する連結駆動機構などを挙げることができる。また、駆動補助部材１１２には別の駆動源を設けてもよいし、あるいは、駆動補助部材１１２を電気的に接地することにより、無端ベルト１０１の表面に帯電した電位を除電することができる。
【０１２１】
さらに、この例においては、無端ベルト１０１上に付着した現像剤Ｔを除去するためのクリーニング部材として、ベルト駆動部材１１１に無端ベルト１０１を介して当接するクリーニングブレード１０８を設けている。クリーニングブレード１０８はケーシング１０３の一部に固定されている。クリーニングブレード１０８の材質としては、ＳＵＳ、ニッケルコートを施した鉄、ウレタンまたはシリコンゴムなどが挙げられる。
【０１２２】
クリーニングブレード１０８は、無端ベルト１０１上に残留した現像剤Ｔを掻き取り、無端ベルト１０１の表面をクリーニングするとともに、ケーシング１０３の現像剤蓄積部１０３ａに現像剤Ｔを戻す。なお、図５の構造では、クリーニングブレード１０８と現像剤供給部材１０５との間の領域に存在する無端ベルト１０１に、現像剤Ｔが付着しないように、無端ベルト１０１側と、現像剤蓄積部１０３ａ側とを隔てるための隔壁部材１０９が設けられており、無端ベルト１０１のクリーニングをより有効に行える構造となっている。
【０１２３】
現像剤搬送部材４１の下方端部には、無端ベルト１０１に対して現像剤Ｔを供給するローラ部材からなる現像剤供給部材１０５が設けられている。また、現像剤搬送部材４１の上方端部には、無端ベルト１０１の表面の現像剤Ｔをケーシング１０３の内部に回収するためのローラ部材からなる現像剤回収部材１０６が設けられている。なお、この例では、現像剤回収部材１０６が無端ベルト１０１の表面に回転可能に接触している形態としているが、これに限定されるものではなく、非接触の形態、あるいは回動しない形態であってもよい。
【０１２４】
現像剤供給部材１０５は、ケーシング１０３内に収容されている現像剤Ｔを無端ベルト１０１上に載せて現像領域まで供給するためのものであり、無端ベルト１０１に対して所定の接触圧で当接した状態に設けられている。現像剤供給部材１０５と無端ベルト１０１（ベルトガイド部材１１４）との圧接力はばね等によって与えられる。現像剤供給部材１０５には、その表面上に形成する現像剤層の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材１０７が当接している。
【０１２５】
現像剤供給部材１０５の素材としては、特に限定されるものではないが、例えばシリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体）などのソリッドゴム、発泡ゴムなどが挙げられる。また、カーボンブラックやイオン導電剤を添加することによって導電性を付与してもよい（電圧印加も可能）。
【０１２６】
なお、現像剤供給部材１０５及び無端ベルト１０１（ベルトガイド部材１１４）の弾性率を調整して両者の位置関係を制御するようにしてもよい。さらに、現像剤供給部材１０５に印加する電圧を適切な値に設定し、現像剤供給部材１０５に現像剤Ｔを帯電させる機能を付加するようにしてもよい。あるいは、現像剤供給部材１０５の前段に、例えば薄板状のブレード（材料としては、現像剤供給手段と同じものが使用可能）を設けて現像剤Ｔを帯電させるようにしても構わない。
【０１２７】
現像剤回収部材１０６は、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に寄与しない現像剤Ｔを回収してケーシング１０３内に戻すためのものであり、その材質としては、特に限定されないが、例えば現像剤供給部材１０５と同様のものを使用することができる。
【０１２８】
支持部材１０２は、現像剤搬送部材４１を感光体ドラム１の現像領域に対向した状態を保持するためのもので、その構成は特に限定されるものではない。その素材として、例えば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂などを挙げることができる。
【実施例】
【０１２９】
以下、本発明の具体的な実施例を説明する。なお、各実施例では、前記した現像装置４または現像装置１００を適用した画像形成装置Ｘを使用して各種の条件設定を行った。
【０１３０】
＜実施例１＞
この実施例１では、現像剤搬送部材の電極ピッチλを５０８μｍ、２５４μｍ、１２７μｍの３種のＦＰＣを用いた。電極幅Ｗはそれぞれ電極ピッチλの１／２とした。
【０１３１】
進行波電界を形成するための交番電圧の振幅は、リークが発生しない範囲で最も大きくできる条件とし、それぞれ、±９００Ｖ、±４５０Ｖ、±２２５Ｖとした。
【０１３２】
また、感光体（感光体ドラム）の帯電電位Ｖｏ及び露光電位ＶＬ、現像電位に相当する現像剤搬送部材の印加電圧の中心値Ｖｄは、使用するトナーの特性や、電極ピッチ、その他諸条件にもよるが、所望の最大現像量が得られる値となるよう設定した。ＶＬは約−３０〜−５０Ｖとし、Ｖｏは−５００〜−１０００Ｖの範囲で選定した。ただし、電極ピッチの異なる条件間の比較においては、Ｖｏ−ＶＬの値は同じ条件で比較を行った。これは潜像エッジ部での横方向の電界強度はＶｏ−ＶＬ値の影響が大きいからである。
【０１３３】
さらに、現像剤としては、体積平均粒径が４．３μｍ、５．７μｍ、７．５μｍの負極性帯電トナーを用いた。トナーの比電荷量は粒子径にもよるが−５〜−７０μＣ／ｇの範囲であり、感光体への現像量が約０．４ｍｇ／ｃｍ2となるように、トナー供給量を調整した。
【０１３４】
以上の条件にて、現像ギャップＧを変更し、電極ピッチλ（μｍ）を現像ギャップＧ（μｍ）で除した値［λ／Ｇ値］に対して、エッジやせの度合い、及び、カブリの状態を評価した。エッジやせの評価は、感光体上に５ｍｍ角のパッチパターンを現像し、所定の幅（書き込みデータの幅）に対する幅の変化量を評価した。
【０１３５】
エッジやせの評価基準としては、ＯＰＣ（感光体としてＯＰＣを使用）上に形成されたトナー像をメンディングテープ等で採取し、５ｍｍ角のパッチ形状が目視で明らかにやせている場合（おおよそ０．２ないし０．３ｍｍ以上）は「×」、やせ度合いが軽微な場合には光学顕微鏡にて所定幅に対する幅の変化量を測定し、０．１〜０．２ないし０．３ｍｍでは「△」、それ以下では「〇」もしくは「◎」として評価した。
【０１３６】
また、カブリの評価に関しては、ＯＰＣ上の非画像部に付着トナーをメンディングテープで剥離し、これを反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製  モデル３１０）にて測定し、光学反射濃度が０．２以上では「×」、０．１５以上で「△」、それ以下では「〇」もしくは「◎」として評価した。
【０１３７】
以上の方法で、λ／Ｇ値に対する画像形成状態を評価した結果を図１５に示す。この図１５の結果から、エッジやせとカブリの双方に対して良好な状態を示すλ／Ｇ値の範囲を見ると、おおよそ０．５よりも大きく、２よりも小さい範囲とすることで、良好な画像形成条件となることが分かる。すなわち、電極ピッチλに対して、現像ギャップＧをその半分ないし２倍にすることで、エッジやせの防止とカブリの抑制を両立できることを示している。
【０１３８】
また、電極ピッチλ（μｍ）に対する現像剤搬送部材上の誘電層厚みＡ（μｍ）と、ベルト部材（無端ベルト）の厚みＢ（μｍ）との関係に対して、トナー搬送性能を検討した結果を図１６に示す。
【０１３９】
ここで、誘電層（表面保護層）の厚みを変化させる条件としては、誘電体層を１２．５μｍのポリイミドフィルムと１５μｍの接着剤層で形成して総厚みを２７．５μｍにしたものと、ポリイミドフィルムの厚みを２５μｍにして、同様に形成した層厚み４０μｍのもの、さらには電極上にポリイミドインクを印刷して、これを約４００℃程度で焼成して接着剤層を介することなく直接形成した厚みが１２μｍのものの３種を用いた（図１１（ａ）及び（ｂ）参照）。さらに、ベルト部材については、これもポリイミドフィルムのチューブで、厚みを１２．５μｍ、１９μｍ、３１μｍ、６０μｍ、１５０μｍのものを用いた（（図１１（ｃ）参照）。
【０１４０】
なお、この例で使用したポリイミドフィルム、チューブの比誘電率は１．５〜２．５程度であった。測定に際しては、アジレント・テクノロジー製；４２８４ＡプレシジョンＬＣＲメータを用い、進行波電圧周波数に近い条件として、周波数５００〜２０００Ｈｚにて測定した。
【０１４１】
これらの誘電体層及びベルト部材を組み合わせ、電極ピッチλに対する、Ａ＋Ｂ値（ベルト部材を用いない場合はＢ＝０）との関係を検討した。
【０１４２】
また、進行波電界を形成するための印加電圧条件や使用するトナーの条件等は、上記の図１５を検討したときと同様の条件とし、電極ピッチλに対して、現像ギャップＧが、λ／Ｇ＝１となる条件にてトナーの搬送効率の評価を行った。ただし、トナーの搬送効率は、現像剤搬送部材上に進行波電界によりトナーが搬送されずに付着してしまうといった現象や、ベルト部材を用いた系においては、ベルト部材上に形成された供給トナーをほとんど余すことなく進行波電界で搬送可能であるか否かを評価した。
【０１４３】
また、別の搬送性能の評価として、トナーの搬送状態の均一性を評価した。トナーの搬送電界が良好に作用する場合は、進行波電界の作用に対して長手方向（トナーの搬送方向に対して垂直な方向）で同様にトナー挙動が生じて、均一な搬送状態になる。
【０１４４】
しかしながら、搬送電界が不十分な場合、任意の場所ではトナーが移動を起こしても、別の場所では搬送が開始されないといった現象が起こる場合がある。すなわち、このような場合、トナーが搬送されているときのトナークラウドの空間密度が不均一であり、そのような状態で感光体に現像を行うと、スジ状あるいは斑状ムラの状態となって現像されてしまうといった不具合が発生する様子を調べたものであり、より一層厳しい搬送性能を評価する指標となる。
【０１４５】
搬送効率の評価基準は、現像剤搬送部材の誘電体層上またはベルト部材上にほとんどトナーが残存しない状態を「〇」もしくは「◎」とし、目視でうっすらと残存している場合は「△」、ほとんどトナー搬送が行われていない場合には「×」とした。
【０１４６】
次に、電極ピッチλを、誘電体層厚みＡ及びベルト部材の厚みＢの和、Ａ＋Ｂ値で除した値λ／（Ａ＋Ｂ）と、上記の搬送状態の関係について述べる。
【０１４７】
図１６に示すように、各電極ピッチλの条件において、λ／（Ａ＋Ｂ）値が５より大きい条件では、搬送効率、搬送均一性とも良好となる結果が得られた。このことは、現像剤搬送部材内の電極層の上部に存在する誘電体層及びベルト部材の厚みの５倍以上の電極ピッチλに設定することで、良好なトナー搬送性能を得ることができることを示している。
【０１４８】
従って、電極ピッチλ、現像ギャップＧ、誘電体層の厚みＡ、ベルト部材の厚みＢについて、［０．５＜λ／Ｇ＜２］及び［５×（Ａ＋Ｂ）＜λ］となる関係を満たすことで、エッジやせを防止し、かつカブリを抑制する適切な電極ピッチと現像ギャップの関係を得ることができる。さらに、電極ピッチを狭めた際にも、安定したトナー搬送性を維持することが可能となる。
【０１４９】
すなわち、エッジやせに関しては、電極ピッチλに対して現像ギャップＧを小さくする、換言すればλ／Ｇを大きくする方向で、その値を０．５以上にすることにより、進行波電界を発生させる個々の電極の影響が感光体近傍で作用し、トナーを潜像エッジ部に押し込む作用が生まれ、エッジやせを軽減できる。
【０１５０】
一方、地カブリの防止の観点からは、あまり現像ギャップを狭めると悪化するため、λ／Ｇ値として２より小さくすることで、非画像部への個々の電極の影響が弱められ、カブリ抑制作用を高めることができる。さらには、トナー搬送性能を安定化させる観点では、電極ピッチλに対して、現像材搬送部材の誘電層厚みをＡ、ベルト部材の厚みをＢとしたとき、トナー搬送面での進行波電界を確保する観点から、Ａ＋Ｂの値の５倍より、電極ピッチλを大きく設定することで達成できる。
【０１５１】
＜実施例２＞
この実施例２では、ベルト部材の表面の材質を変更し、その材質の水との接触角と搬送性との関係を検討した。その結果を図１７に示す。なお、搬送性能の評価にあたっては、電極ピッチλを２５４μｍ、誘電体層厚みＡを２７．５μｍ、ベルト部材の厚みＢを３０μｍ±３μｍとして、通常環境（約２５℃／５０％ＲＨ）と、高湿環境（３０℃／８０％ＲＨ）で評価を行い、通常環境に対して搬送性の劣化度合いを確認した。
【０１５２】
搬送性能の評価基準は前記した実施例１と同じである。この場合も、電極ピッチλに対して、現像ギャップＧが、λ／Ｇ＝１となる条件にて評価を行った（ここではλ＝２５４μｍなので、現像ギャップは約２５０μｍである）。図１７に示す結果から、接触角が８５°以上の条件では搬送性は良好であるが、それ以外では搬送性が低下する傾向が認められた。
【０１５３】
従って、ベルト部材表面と水との接触角を８５°以上とすることで、高湿環境下でも搬送性能を劣化させることなく、安定したトナー搬送を行うことができる。
【０１５４】
また、図１７から明らかなように、フッ素系の材質を含むものでは、接触角が大きく、より安定したトナー搬送性を維持することができる。ＰＶＤＦベルト部材に関しては、導電性を持たせたもので接触角が小さく、搬送性能が優れなかったが、それ以外ではフッ素系材料のものが好ましい特性を示している。
【０１５５】
また、この実施例２では、単一の材料でなく、ポリイミド上にＰＦＡコートしたものも良好な特性を示した。ここでは、１９μｍのポリイミドベルト部材上に、約１０μｍのＰＦＡコーティングをしたものを用いた。
【０１５６】
ここで、本発明において使用するベルト部材はかなり薄いものが必要であり、高強度の材料であることが望ましい。このような多層構造を採ることで、ポリイミドの強度面における優れた特性と、ＰＦＡの撥水効果を両有する特性を達成でき、より好適である。
【０１５７】
また、ベルト部材を用いない系においても、ＦＰＣを構成する材料選定の選択肢が広がるので好適である。現在、ＦＰＣとして多く流通しているのは、ポリイミドもしくはＰＥＴを基材とするものが主流である。ＰＥＴ系のものは比較的コストが低いが、ＰＥＴの疎水性はさほど高くないが、その表面にＰＦＡコート等を施すことでも、安価に撥水効果を持つＦＰＣを実現可能である。また、ＦＰＣ自身の作製にあたっては、同様の材料を用いるため、接着性や収縮率の差による歪なども起らず、好適である。
【０１５８】
＜実施例３＞
トナー搬送面に微小の凹凸を形成する手段として、ベルト部材材料として使用可能なポリイミド、ナイロン、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ等の樹脂溶液中に、トナー用の外添剤であるシリカ粒子や酸化チタン粒子（２０〜３００ｎｍ）を１〜１０ｗｔ％分散させたものを用いて、ベルト部材を作製した。このようなベルト部材では、その表面に前述の添加微粒子の一部が露出し、表面に微小の凹凸を形成する。上述の添加微粒子の大きさでは、凹凸度合いは０．１μｍ以下程度のものである。
【０１５９】
このようなベルト部材を用いることで、ベルト部材表面の微小凹凸が、トナーとベルト部材間の分子間力を低減する効果を与え、より安定したトナー搬送状態を確保することができる。
【０１６０】
また、添加する微粒子として、フッ素系の微粒子を添加しても好適である。フッ素系の微粒子としては、例えばＰＴＦＥの微粒子などが挙げられる。大きさは前記と同様程度が好適である。このような形態をとることで、上述の分子間力の低減効果だけでなく、前述の撥水効果も付与され、液架橋力の低減により、高湿環境下等でも安定したトナー搬送を行える。また、上述のシリカ粒子や酸化チタン粒子の疎水化処理を施したものでもよい。
【０１６１】
また、添加微粒子として、トナー粒径と同等の微粒子を用いた場合、図１４に示すように、非常に大きな凹凸を形成してしまう。凹凸の大きさは数μｍ程度であり、トナーが搬送途中で引っかかり、安定したトナー搬送を阻害してしまう。このため、添加する微粒子の大きさとしては、トナーの粒子径以下、望ましくはその１／１０以下程度がより好適である。
【０１６２】
＜実施例４＞
トナーを用いた画像形成における高画質化、定着工程における省エネルギー化、ランニングコストの低減化、さらにはトナー容器の体積減による装置の小型化を行うために、必要な濃度を維持しつつ、トナーの消費量を少なくする条件、すなわち、感光体上に薄層の現像を行うことが必要となる。
【０１６３】
しかしながら、このような条件下ではエッジやせが発生するおそれがある。比較的、現像トナー量が多い条件下では、感光体の潜像エッジ部にもトナーがある程度の確率で入り込み、潜像エッジ部が太る傾向にあるが、少量の現像量の条件では、潜像エッジ部にトナーが入り込みにくく、エッジがやせた状態になりやすい。
【０１６４】
図１８は、トナー粒径と、現像トナー量とを変更した際のエッジやせの状態を示したものである。トナーには、体積平均粒径が７．５μｍ、５．７μｍ、４．３μｍのものを使用し、ベルト部材上のトナー量と、ベルト部材の移動速度を調整し、感光体上への現像量を変化させた。また、電極ピッチλを２５４μｍとし、現像ギャップＧを１ｍｍの条件、すなわちλ／Ｇが約０．２５となる状態とし、本発明の適用範囲外とした。
【０１６５】
この図１８の結果から、比較的現像トナー量の多い条件では、エッジやせは起こり難いが、薄層現像条件になるにしたがってエッジやせが発生し易くなる。また、図１８の結果から、トナーの体積平均粒径をｒ２（μｍ）とすると、現像量ｍｏがｒ２×０．１（ｍｇ／ｃｍ2）以下の場合に起こり易いことが分かる。
【０１６６】
しかしながら、上述した実施例１のように、電極ピッチλと現像ギャップＧとを適切に選定する条件では、このような現象が解消される。
【０１６７】
従って、上記の薄層現像によるメリットを享受しつつ、良好な画像形成が可能となり、この例の構成との組み合わせでより好適な画像形成が可能となる
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明は、象担持体（感光体ドラム）上に形成される静電潜像を現像剤によって現像する現像装置及びこれを備えた画像形成装置、特に、進行波電界を用いて現像剤を搬送する機構（電界カーテン）を利用する現像装置及び画像形成装置に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の現像装置の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図３】現像剤搬送部材の構成を模式的に示す図である。
【図４】現像剤搬送部材に印加する４相の交流電圧の波形を示す図である。
【図５】本発明の現像装置の別の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図６】図５のＺ部の拡大図である。
【図７】トナーを用いた現像方式のエッジ効果の説明図である。
【図８】トナー量が異なる場合のエッジ効果による現像状態の差異の説明図である。
【図９】現像ギャップを変化させた際のエッジやせ軽減作用の説明図である。
【図１０】現像剤搬送部材における電極ピッチが異なる場合のカブリ発生作用の説明図である。
【図１１】現像剤搬送部材上の誘電体層の構成を模式的に示す図である。
【図１２】トナー搬送性の良否の説明図である。
【図１３】誘電体層及びベルト部材中に微粒子を分散させた状態の説明図である。
【図１４】誘電体層及びベルト部材中に分散する微粒子が大き過ぎる場合の不具合を示す説明図である。
【図１５】３種類の電極ピッチを有する現像剤搬送部材を用い、現像ギャップを変化させた際の画像形成状態を評価した結果を示す図である。
【図１６】電極ピッチに対する、現像剤搬送部材上の誘電層厚みと、ベルト部材厚みＢとの関係に対して、トナー搬送性能を評価した結果を示す図である。
【図１７】ベルト部材の表面の材質を変更し、その材質の水との接触角と搬送性との関係を評価した結果を示す図である。
【図１８】トナー粒径と現像トナー量を変更した際のエッジやせの状態を評価した結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１７０】
Ｘ  画像形成装置
１  感光体ドラム（像担持体）
１１  導電性基体
１２  光導電層
２  帯電部材
３  露光部材
４  現像装置
４０  ケーシング
４１  現像剤搬送部材
４１ａ  基材
４１ｂ  進行波発生電極
４１ｃ  表面保護層（誘電体）
４２  ミキシングパドル
４３  支持部材
４４  現像剤供給部材
４５  現像剤回収部材
４６  現像剤層厚規制部材
４７  多相交流電源
４８  現像バイアス直流電源
５  転写部材
６  クリーニング部材
７  除電部材
８  定着装置
１００  現像装置
１０１  無端ベルト（ベルト部材）
１１１  ベルト駆動部材
１１２  駆動補助部材
１１３，１１４  ベルトガイド部材
１０２  支持部材
１０３  ケーシング
１０４  ミキシングパドル
１０５  現像剤供給部材
１０６  現像剤回収部材
１０７  現像剤層厚規制部材
１０８  クリーニングブレード
Ｐ  用紙
Ｔ  現像剤（トナー）
【図１】
2005275127.tif 000003
【図２】
2005275127.tif 000004
【図３】
2005275127.tif 000005
【図４】
2005275127.tif 000006
【図５】
2005275127.tif 000007
【図６】
2005275127.tif 000008
【図７】
2005275127.tif 000009
【図８】
2005275127.tif 000010
【図９】
2005275127.tif 000011
【図１０】
2005275127.tif 000012
【図１１】
2005275127.tif 000013
【図１２】
2005275127.tif 000014
【図１３】
2005275127.tif 000015
【図１４】
2005275127.tif 000016
【図１５】
2005275127.tif 000017
【図１６】
2005275127.tif 000018
【図１７】
2005275127.tif 000019
【図１８】
2005275127.tif 000020