(57)【要約】【課題】高密度クラウド状態で常に安定してトナーの搬送が行える現像装置とこれを用いた画像形成装置、現像方法、画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像剤を保持し磁気ブラシを形成して搬送する供給部材と、該供給されるトナーを潜像担持体との対向位置へ搬送する搬送部材を対向配置し、供給部材に接続した電源と搬送部材の複数電極に接続した電源に電圧印加してトナーを搬送し、且つ供給部材から搬送部材へのトナー供給能力ＡＳｕ (mg/cm・s)と、前記搬送部材のトナー搬送能力ＡＴｒ(mg/cm・s)との関係が、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満足するように構成する。更に、供給部材と搬送部材との間に、搬送部材に供給されるトナー量を調整するトナー供給量制御部材を非接触状態で配設する。【選択図】図３
2007140034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を表面に保持し磁気ブラシを形成して搬送するトナー供給部材（供給部材）と、該供給部材から供給されるトナーを潜像担持体と対向する位置へ搬送するトナー搬送部材（搬送部材）とを備え、
前記供給部材と前記搬送部材は対向配置されると共に、
該供給部材はトナー供給電界形成用の電源（Ｂ１）に接続され、
該搬送部材は複数の電極を備え、且つ該電極はトナー搬送電界形成用の電源（Ｂ２）に接続され、各電源の電圧印加によりトナーを搬送して潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置において、
前記供給部材から搬送部材へのトナー供給能力ＡSu ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］と、前記搬送部材のトナー搬送能力ＡＴｒ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］との関係が、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満たすように構成されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記対向配置される供給部材と前記搬送部材との間に、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量を調整するためのトナー供給量制御部材を非接触状態で配設することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー供給量制御部材は、供給部材から搬送部材へのトナー供給領域において少なくとも一つの開口部を有し、該開口部はトナー搬送方向（幅）が短く、その直交方向（長さ）が長いスリット状であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記スリットの幅をＷSLとし、前記搬送部材の各電極間距離をＷEとしたとき、ＷＳＬ＞２ＷＥを満たすようにしたことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記電源（Ｂ１）と前記電源（Ｂ２）はそれぞれ少なくともＡＣ電圧の印加が可能な電源であり、
該電源（Ｂ１）により供給部材に印加するＡＣ電圧と、該電源（Ｂ２）により搬送部材の電極に印加するｎ相のうちの何れか１相のＡＣ電圧との位相が異なり、各位相は互いの電界干渉効果が最低となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤が、磁性粒子と非磁性のトナーからなる二成分現像剤であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記磁性粒子の平均粒径をＲCとし、トナーの平均粒径をＲＴとしたとき、ＲＣ／ＲＴ＜６．８を満たすことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記磁性粒子の体積抵抗率が１０８［Ω・ｃｍ］以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
電子写真プロセスにおける潜像担持体、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１〜８の何れかに記載の現像装置を一体に保持したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
請求項１０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。
【請求項１２】
請求項１〜８の何れかに記載の現像装置により、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像することを特徴とする現像方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の現像方法を用いたことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を表面に保持し磁気ブラシを形成して搬送するトナー供給部材と、供給部材から供給されるトナーを搬送電界により潜像担持体と対向する位置へ搬送するトナー搬送部材とを備え、トナーの堆積や貼り付きなどが無く好適に現像領域へ搬送する現像装置とそれを用いた画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法と画像形成方法に関する。
【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」ともいう。）を付着させて現像し、トナー像として可視像化して、このトナー像を記録媒体に転写した後、あるいは中間転写部材に一旦転写した後、記録媒体に転写することにより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、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し、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】
例えば、トナー搬送装置を基底部材と直線電極配列と交流多相電源から構成し、進行静電波パターンによって帯電したトナーを像形成表面へ供給する手法が提案されている。このトナー搬送装置は回転可能なブラシを備えており、トナー供給源から基底部材へトナーを供給するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、予備荷電手段によって予備荷電した現像剤を搬送電界発生手段を備えた現像剤担持送体に供給し、供給された現像剤を現像剤担持送体により搬送する手法が提案されている。この場合の予備荷電手段の一つとして、予備荷電ローラと現像剤担持送体の間で現像剤を摩擦する方法を用いて荷電している。もう一つの予備荷電手段としては、現像剤としてトナーとキャリアを用い、攪拌羽根によって摩擦接触させて荷電を行う方法を用いている。この場合、マグネットローラが内装されたスリーブローラを用いて現像剤をスリーブローラの表面に保持し、磁気ブラシの状態で現像剤担持送体に供給するように構成している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
上記特許文献１及び特許文献２は、いずれもトナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、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である。
しかし、特許文献１は２成分磁気ブラシから搬送電極へ帯電したトナーのみを単に供給するようにしたものであり、このような手法ではトナーの供給量が増加するとトナーが堆積して搬送できなくなる可能性がある。一方、特許文献２の予め帯電したトナーを単に搬送部材に供給して電界カーテンにより搬送する手法でも上記同様にトナー過剰供給時においてトナーが搬送部材に貼り付くという問題が発生する。
従って、上記技術では従来から使用されている磁気ブラシローラを適用しただけであって、トナー搬送における適正条件については考慮されていないため、経時的に不安定となり、トナー搬送部材による安定したトナー搬送を行うことができないという課題がある。
【０００７】
一方、本出願人は、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）を含む現象を利用し、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を利用した現像方式を用いる装置を提案している。
すなわち、この現像装置は、潜像担持体に対向して配置され、粉体を移動させる進行波電界を発生するための複数の電極を有する搬送部材を備え、搬送部材の電極には、粉体が潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対しては粉体が潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成するｎ相の電位が印加されるものであり、搬送部材に対する現像剤の供給は帯電したトナーを平板上の搬送部材に直接供給するように構成している（例えば、特許文献３参照。）。
また、本出願人は、磁気ブラシローと、磁気ブラシローから供給されたトナーを感光体に搬送する現像ローラとを備えた現像装置において、トナーの帯電量個数分布を規定することにより、高品質のトナー像を形成する手法を提案している（例えば、特許文献４参照。）。
【０００８】
上記特許文献３の搬送用の電極を有した搬送部材でトナーを像担持体近傍まで搬送し現像を行う手法によれば、移相電界によってトナーを搬送させる搬送部材に対してトナーを安定供給することができる。また特許文献４の手法によれば、地汚れや画像濃度不足のないトナー像が形成される。
しかし、上記現像装置では何れも供給部材について詳細な規定がなく、多量のトナーを供給すると、トナーが搬送部材上に滞留して所定のトナー搬送ができなくなるという状況が起こる可能性があり、更に好適にトナーを現像領域へ搬送できるようにすることが望まれる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２５７４６１号公報
【特許文献２】特公平３−２１９６７号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８６７５号公報
【特許文献４】特開２００１−２７２８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術で述べたように、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置の構成として、２成分現像剤を用いて供給部材で磁気穂（磁気ブラシ）を形成して予めトナーを帯電し、帯電したトナーをトナー供給部材（以降、「供給部材」と略称することがある。）からトナー搬送部材（以降、「搬送部材」と略称することがある。）へ供給するものが知られている。
帯電したトナーを供給部材から搬送部材に供給する場合、主に電界の力で供給部材から搬送部材の電極へトナーを移動させることになるが、この時の供給量が過剰であったり、タイミングがずれたりすることにより、搬送部材の搬送電極上でトナーが滞留したり、搬送される現像剤量が極端に低下する場合がある。特に、供給部材から搬送部材（例えば、搬送基板）へ供給されるトナー量が多くなり、搬送基板上にトナーが積層して多層になると搬送基板の搬送電界がトナーに作用しなくなったり、トナーが凝集して搬送基板に付着し（貼り付き）、最悪の場合にはトナーが搬送されないという問題が発生する可能性がある。
【００１１】
すなわち、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、磁気ブラシを形成して現像剤を搬送するトナー供給部材（供給部材）と、該供給部材から供給されるトナーを現像領域へ搬送するトナー搬送部材（搬送部材）とを備えた現像装置において、
供給部材から常に安定して多量のトナーを搬送部材に供給し、供給されたトナーを堆積や貼り付きなどがなく高密度クラウド状態で搬送することができる現像装置を提供することを目的とすると共に、この現像装置を用いた画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法、画像形成方法を提供することを目的とする。
併せて、本発明の現像装置にはＥＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆ Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を利用して（ＥＨ現像）、低電圧駆動を可能とし、高い現像効率を達成することを目的とする。
【００１２】
ここで、ＥＨ現象とは、トナー（以下「粉体」と表現することがある。）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ＥＨ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ＥＨ現象を用いた現像方式をＥＨ現像という。
【００１３】
なお、本明細書において、ＥＨ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「移送」と総称する。なお、搬送部材、搬送基板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】
【００１４】
本発明者は鋭意検討した結果、現像装置の供給部材から搬送部材へのトナー供給能力と、搬送部材のトナー搬送能力を規定することにより、上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。
【００１５】
すなわち、本発明は、現像剤を表面に保持し磁気ブラシを形成して搬送するトナー供給部材（供給部材）と、該供給部材から供給されるトナーを潜像担持体と対向する位置へ搬送するトナー搬送部材（搬送部材）とを備え、
前記供給部材と前記搬送部材は対向配置されると共に、
該供給部材はトナー供給電界形成用の電源（Ｂ１）に接続され、
該搬送部材は複数の電極を備え、且つ該電極はトナー搬送電界形成用の電源（Ｂ２）に接続され、各電源の電圧印加によりトナーを搬送して潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置において、
前記供給部材から搬送部材へのトナー供給能力ＡSu ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］と、前記搬送部材のトナー搬送能力ＡＴｒ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］との関係が、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満たすように構成されたことを特徴とする現像装置である。
【００１６】
上記、供給部材から搬送部材へのトナー供給能力とトナー搬送能力の関係をＡＴｒ＞ＡＳｕと規定する構成によれば、供給部材から常に安定して多量のトナーを搬送部材に供給しつつ、搬送部材では供給されたトナーを堆積や貼り付きなどがなく高密度クラウド状態で搬送することができる現像装置が提供される。また、ＥＨ現象を利用してトナーを搬送するため、低電圧駆動が可能であり、高い現像効率で現像を行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、上記現像装置において、前記対向配置される供給部材と前記搬送部材との間に、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量を調整するためのトナー供給量制御部材を非接触状態で配設することを特徴とする。
【００１８】
上記トナー供給量制御部材を配設することにより、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量が更に好適に調整されるため、供給及び搬送が効率的に行われて一層安定してトナーが高密度クラウド状態で搬送される。
【００１９】
また、本発明は、上記現像装置において、前記トナー供給量制御部材は、供給部材から搬送部材へのトナー供給領域において少なくとも一つの開口部を有し、該開口部はトナー搬送方向（幅）が短く、その直交方向（長さ）が長いスリット状であることを特徴とする。
【００２０】
トナー供給量制御部材の開口部を、例えば、複数のスリット状とすることにより、供給及び搬送が更に好適、且つ効率的に行われて搬送されるトナーの均一性も向上し、常に高品質現像を行うことができる。これにより、ムラのない画像を形成することができる。
【００２１】
また、本発明は、上記現像装置において、前記スリットの幅をＷSLとし、前記搬送部材の各電極間距離をＷEとしたとき、ＷSL＞２ＷEを満たすようにしたことを特徴とする。
【００２２】
トナー供給量制御部材の開口部であるスリットの幅と各電極間距離の関係を規定し、スリット幅を適切なものとすることにより、トナーの供給及び搬送が一層効率的に行われる。
【００２３】
また、本発明は、前記現像装置において、前記電源（Ｂ１）と前記電源（Ｂ２）はそれぞれ少なくともＡＣ電圧の印加が可能な電源であり、
該電源（Ｂ１）により供給部材に印加するＡＣ電圧と、該電源（Ｂ２）により搬送部材の電極に印加するｎ相のうちの何れか１相のＡＣ電圧との位相が異なり、各位相は互いの電界干渉効果が最低となるように設定されていることを特徴とする。
【００２４】
上記のように、供給部材と搬送部材に印加するＡＣ電圧（ＡＣバイアス）の位相を互いの電界干渉効果が最低（干渉効果が無い状態が最適）となるように適正化することで、搬送部材にトナーが滞留することなく確実に潜像担持体と対向する位置へ搬送することができる。
【００２５】
また、本発明は、前記現像装置において、前記現像剤が、磁性粒子と非磁性のトナーからなる二成分現像剤であることを特徴とする。
【００２６】
二成分現像剤は一成分現像剤と比較してトナー帯電安定性が良好であり、二成分現像剤を用いることによって供給部材表面上に磁気ブラシが好適に形成され、多量のトナーを良好に供給することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記現像装置において、前記磁性粒子の平均粒径をＲＣとし、トナーの平均粒径をＲTとしたとき、ＲＣ／ＲＴ＜６．８を満たすことを特徴とする。
【００２８】
トナー径とキャリア径の比率を規定することによって供給部材に常に多くのトナー量を担持することができるので、搬送部材へのトナー供給効率を向上させることができ、品質の高い現像を行うことができる。これにより、常時均一な画像を形成することができる。
【００２９】
また、本発明は、上記何れかの現像装置において、前記磁性粒子の体積抵抗率が１０８［Ω・ｃｍ］以下であることを特徴とする。
【００３０】
磁性粒子の抵抗を低減することによってトナーへの電荷注入が容易になり、特にチャージアップしたトナーの電荷を低減することが可能となる。従って、搬送部材にトナーが滞留しても磁気ブラシで回収することができる。これによって、常時トナー供給を安定化させることができ、常に均一な画像を形成することができる。
【００３１】
また、本発明は、前記何れかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置に係るものである。
【００３２】
上記画像形成装置によれば、前記何れかに記載の現像装置を備えているので、トナーの飛散や地汚れなどもなく、常にトナーの安定供給が達成され、高い現像効率で画像品質を向上することができる。また、低電圧で現像することができるため、潜像担持体の耐久性が向上すると共に、環境問題を回避することができる。
【００３３】
また、本発明は、電子写真プロセスにおける潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、前記何れかに記載の現像装置を一体に保持したことを特徴とするプロセスカートリッジに係るものである。
【００３４】
上記構成のプロセスカートリッジによれば、低電圧駆動が可能であり、高い現像効率で高品質現像を行うことができ、装置の小型化、メンテナンス性の向上が図れ、適宜交換することにより、常に安定した現像を行うことができる。
【００３５】
また、本発明は、上記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に係るものである。
【００３６】
上記プロセスカートリッジを備えた画像形成装置によれば、カートリッジを適宜交換することにより、常に安定した高品質の画像を形成することができる。更に、メンテナンス性が良好で、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、本発明は、前記何れかに記載の現像装置により、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像することを特徴とする現像方法に係るものである。
【００３８】
上記現像方法によれば、搬送部材に対してトナーの堆積や貼り付きが発生することなく常に安定してトナー搬送を行うことができ、現像品質が向上する。
【００３９】
また、本発明は、上記記載の現像方法を用いたことを特徴とする画像形成方法に係るものである。
【００４０】
上記画像形成方法によれば、低電圧駆動が可能であり、高い現像効率で現像を行うことができ、常に安定した高品質の画像を形成することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る現像装置によれば、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量が効率的に調整され、搬送部材によって高密度クラウド状態で搬送されるため、常に高品質現像を行うことができる。また、低電圧駆動により、高い現像効率で現像を行うことができる。
本発明に係る画像形成装置によれば、画像品質を向上することができ、装置の小型化、低コスト化が図れる。
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、メンテナンス性の向上、装置の小型化が図れる。
本発明に係るプロセスカートリッジを備えた画像形成装置によれば、画像品質を向上することができる。プロセスカートリッジを複数備えれば、フルカラー画像形成装置を構成することができる。
本発明に係る現像方法によれば、トナー供給を常に安定して行うことができ、高い現像効率で高品質現像を行うことができる。
本発明に係る画像形成方法によれば、低電圧駆動、高品質現像により、品位の高い画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
前述のように本発明における現像装置は、現像剤を表面に保持し磁気ブラシを形成して搬送するトナー供給部材（供給部材）と、該供給部材から供給されるトナーを潜像担持体と対向する位置へ搬送するトナー搬送部材（搬送部材）とを備え、
前記供給部材と前記搬送部材は対向配置されると共に、
該供給部材はトナー供給電界形成用の電源（Ｂ１）に接続され、
該搬送部材は複数の電極を備え、且つ該電極はトナー搬送電界形成用の電源（Ｂ２）に接続され、各電源の電圧印加によりトナーを搬送して潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置において、
前記供給部材から搬送部材へのトナー供給能力ＡSu ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］と、前記搬送部材のトナー搬送能力ＡＴｒ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］との関係が、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満たすように構成されたことを特徴とする。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る現像装置の第１実施形態を説明するための概略構成図である。
第１実施形態は、供給部材４３と搬送部材４２が対向配置されると共に、供給部材４３はトナー供給電界形成用の電源（Ｂ１）に接続され、搬送部材は図示しない複数の電極を備え、且つ該電極はトナー搬送電界形成用の電源（Ｂ２）に接続され、各電源の電圧印加によりトナーを搬送して潜像担持体３１上の潜像にトナーを付着させるように構成し、且つ供給部材４３から搬送部材４２へのトナー供給能力ＡＳｕ ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］と、搬送部材４２のトナー搬送能力ＡＴｒ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］との関係が、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満たすように構成された現像装置３４の場合である。
なお、供給部材４３と搬送部材４２はニップ領域（Ａ２）で対向配置されている。搬送部材４２は現像領域（Ａ１）において潜像担持体３１と対向し、搬送されたトナー６０を潜像に付与する。
【００４４】
図１の現像装置３４において、トナー供給部材である磁気ブラシローラ４３は、複数の磁極を有する磁石部材４７を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４８で構成されている。磁石部材４７は固定配置され、現像剤６２がスリーブ４８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。本実施形態で用いたスリーブ４８は、直径がφ１８ｍｍであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０μｍの範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。なお、現像剤６２は、磁性キャリア（磁性粒子）６１と非磁性のトナー（トナー）６０からなる二成分現像剤である。
【００４５】
磁気ブラシローラ４３に内蔵された磁石部材４７は、規制ブレード４６による規制箇所から磁気ブラシローラ４３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５つの磁極を有する。なお、磁石部材４７の磁極の配置は、図１の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ４３の周囲に設けられた規制ブレード４６等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば、図２の別の概略構成図に示すように、規制ブレード４６による規制箇所から磁気ブラシローラ４３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を配置してもよい。また、図１の現像装置３４の例では、磁石部材４７を固定配置しスリーブ４８を回転駆動するように構成したが、スリーブ４８を固定配置し、その内側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成してもよい。
【００４６】
上記磁石部材４７の磁力により、スリーブ４８上にトナー６０及び磁性粒子６１からなる現像剤６２がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ４３上の磁気ブラシ中のトナー６０は、磁性粒子６１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ４３上のトナーの帯電量としては、−１０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。
【００４７】
上記磁性粒子６１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子６１の粒径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。
現像剤の詳細については後述する。
【００４８】
また、前述の図１におけるトナー搬送部材（搬送部材）４２は、供給部材（磁気ブラシローラ）４３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域（ニップ領域）Ａ２で磁気ブラシローラ４３上の磁気ブラシと接触するようにして対向すると共に、現像領域Ａ１で潜像担持体（感光体）３１に対向するように配設されている。前述のように、搬送部材４２は、現像領域Ａ１にトナーを搬送する。
【００４９】
また、本実施形態では規制ブレード４６と磁気ブラシローラ４３の間の最近接部における間隔が５００μｍに設定され、また規制ブレード４６に対向した磁石部材４７の磁極Ｎ１を、規制ブレード４６との対向位置よりも磁気ブラシローラ４３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング４１内における現像剤６２の循環流を容易に形成することができる。
【００５０】
上記規制ブレード４６は、磁気ブラシローラ４３との対向部で磁気ブラシローラ４３上に形成された現像剤６２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにすると共に、現像剤６２中のトナー６０と磁性粒子６１との摩擦帯電を促進させている。
【００５１】
また、磁気ブラシローラ４３は図示しない回転駆動装置により図１（図２も同様）の矢印ｃ方向に回転駆動され、トナー供給領域Ａ２でトナー６０のみが供給される。また、トナー供給領域Ａ２における搬送部材４２と磁気ブラシローラ４３のスリーブとのギャップは１．１ｍｍに設定した。
【００５２】
また、搬送部材４２に設けられた輸送電界を形成するための電極には、電源（Ｂ２）４９が接続され複数（ｎ相）の電圧が印加されている。また、供給部材（磁気ブラシローラ）４３のスリーブ４８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスＶVXSを印加する電源（Ｂ１）５０が接続されている。
【００５３】
次に、上記構成の現像装置３４の動作を説明する。
図１のケーシング４１内に収容された現像剤６２は、トナー６０と磁性粒子６１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４４，４５や磁気ブラシローラ４３のスリーブ４８の回転力、磁石部材４７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー６０に磁性粒子６１との摩擦帯電により電荷が付与される。
【００５４】
一方、磁気ブラシローラ４３上に担持された現像剤６２は規制ブレード４６によって規制され、ニップ領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて、トナー６０の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等によって搬送部材に転移し、残りはケーシング４１内に戻される。一方、磁気ブラシローラ４３上に担持された現像剤６２は規制ブレード４６によって規制され、現像剤６２の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、搬送部材に転移し、残りはケーシング４１内に戻される
なお、供給部材４３から搬送部材４２へのトナー供給能力ＡＳｕ ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］は、搬送部材４２のトナー搬送能力ＡＴｒ［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］に対して、ＡＴｒ＞ＡＳｕを満たすように制御される。
【００５５】
上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて搬送部材に転移する。
磁気ブラシローラ４３にはＡＣバイアスの電圧が印加されている。
本実施形態における供給部材（磁気ブラシローラ）の供給能力は、電位差１０００［V］で０．６［ｍｇ／ｃｍ2］が供給される。ここでスリーブ４８の回転線速は、４０［ｃｍ／ｓ］であり、幅１ｃｍ当たりの搬送能力は、０．６［ｍｇ／ｃｍ2］×４０［ｃｍ／ｓ］＝２．４［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］となる。またこの時、トナー搬送部材上を搬送されるトナー量は、搬送部材の終端で２秒間に搬送された量から計算すると、供給と同様に２．４［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］であった。しかし、該磁気ブラシローラ４３に印加する電圧を上げていくと供給能力は１５［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］を超えたところで搬送部材上にトナーが積層して滞留してしまった。
ところが供給部の印加電圧Ｖｐｐを当初の１２０［Ｖ］から１５０［Ｖ］にしたところトナーは滞留することなく搬送された。このように供給能力ＡＳｕと搬送能力ＡＴｒの関係においてＡＴｒ＞ＡＳｕの関係を満たすことで円滑に搬送が行える。
【００５６】
上記構成によれば、経時においてもトナーを安定して搬送を行うことができ、トナーの飛散や画像の地汚れのない高品質現像を高い現像効率で行うことができる。また、ＥＨ現象を利用した低電圧駆動で現像することができるため、潜像担持体の耐久性が向上すると共に、ＮＯｘなどの発生がなく環境問題を回避することができる。
【００５７】
本発明における第２実施形態を説明する
第１実施形態において、対向配置される供給部材と搬送部材との間に、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量を調整するためのトナー供給量制御部材を非接触状態で配設することが好ましい。
なお、本発明における搬送部材の形状は、供給部材から供給されるトナーを潜像担持体と対向する位置へ搬送できるものであればよく、ロール状、基板状、あるいはベルト状であっても構わない。
また、上記現像装置において、前記トナー供給量制御部材は、供給部材から搬送部材へのトナー供給領域において少なくとも一つの開口部を有し、該開口部はトナー搬送方向（幅）が短く、その直交方向（長さ）が長いスリット状であることが好ましい。
【００５８】
トナー供給量制御部材を配設する場合の態様について図３、４を参照して説明する。
図３は、供給部材４３と、ロール状または基板状の搬送部材４２との間にトナー供給量制御部材４０を配設する場合の要部斜視図（ａ）（ｃ）と側面図（ｂ）（ｄ）を示す。
図４は、図３においてスリット状の開口部が設けられたトナー供給量制御部材（ａ）とスリット幅及び搬送部材の電極との関係（ｂ）を説明するための模式図である。
なお、図３（ｂ）、（ｄ）に図示したギャップ幅は一例であって、これに限定するものではない。
【００５９】
図３に示す構成とすることにより、供給部材から搬送部材に供給されるトナー量が必要以上に供給されることがなく調整され、しかもトナーを堆積や貼り付きなどがなく高密度クラウド状態で搬送することができるように効率的に制御する（ＡＴｒ＞ＡＳｕの関係を満たす。）ことができる。
図４（ａ）に示すように通常スリットは、トナー搬送方向（幅）が短く、その直交方向（長さ）が長い形状であり、供給部材と搬送部材が対向配置されるトナー供給領域において複数（多数）設けられる。
例えば、図４（ｂ）の例に示すように供給部材から供給されるトナー量はスリット幅によって規制され所定量が搬送部材に供給される。なお、図４（ｂ）はスリット1個の部分のみ表したものである。
【００６０】
図４（ｂ）を例にスリット幅と搬送部材の電極との関係を説明する。
図４（ｂ）では、搬送部材の電極幅を３０μｍとし、スリットピッチを６０μｍとした。そこで本発明のスリットの関係であるが、図３（ａ）、（ｂ）の構成を例とし、供給部材（供給ローラ）４３の径をφ２０ｍｍ、搬送部材４２の径をφ１８ｍｍ、そのギャップを１ｍｍとする。なお、通常、供給部材表面に形成される磁気ブラシが搬送部材に対して接触乃至近接する距離は、数ミリから１ｃｍ程度まで十分な長さがある。
また、スリット付のトナー供給量制御部材はギャップの中央に図示しないケーシングで固定されているものとする。すなわち、トナー供給量制御部材は供給部材と搬送部材に対して非接触状態で配設されている。
図４（ｂ）のスリットの構成は、開口部が９０μｍでピッチが１８０μｍである。スリットのピッチは搬送電極ピッチの３倍に設定している。スリットの存在によって開口部の９０μｍ幅が搬送電極の３／２ピッチに相当するので電極で最大２つ分とギャップの部分に供給される。（タイミングによってはひとつの場合もある。）その前後の３／２ピッチはトナーが存在しないので過剰なトナー供給は抑制でき、且つ連続的に均一な供給を行うことが可能となる。
【００６１】
上記のように、スリットの幅をＷSLとし、搬送部材の各電極間距離をＷEとしたとき、ＷＳＬ＞２ＷＥを満たすようにすることでトナーの過剰な供給を制限可能とすることができる。
【００６２】
トナー供給量制御部材の開口部を複数のスリット状とすることにより、供給及び搬送が更に好適、且つ効率的に行われる。このため、搬送されるトナーの均一性が向上する。これによって、常に高品質現像を行うことができ、均一でムラのない画像を形成することができる。また、スリットの幅と各電極間距離の関係を適切に規定することにより、トナーの供給及び搬送が一層効率的に行われる。
【００６３】
本発明における第３実施形態を説明する。
また、前記現像装置において、前記電源（Ｂ１）と前記電源（Ｂ２）はそれぞれ少なくともＡＣ電圧の印加が可能な電源であり、該電源（Ｂ１）により供給部材に印加するＡＣ電圧と、該電源（Ｂ２）により搬送部材の電極に印加するｎ相のうちの何れか１相のＡＣ電圧との位相が異なり、各位相は互いの電界干渉効果が最低となるように設定されていることが好ましい。
【００６４】
第３実施形態について図５を参照して説明する。
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る現像装置の第３実施形態における供給部材に印加するＡＣ電圧と、搬送部材の電極に印加するＡＣ電圧との設定条件を説明するための模式図である。すなわち、この実施形態では３相のパルスバイアスが印加されているが、これに対してトナーが供給される時の位相の関係を規定する例である。
後述するようにｎ相の駆動波形を印加（図１８）することにより、トナーは反発力及び／また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。このようなバイアス波形は図５（ａ）に示すようなタイミングで電圧印加状態が変化し、電界が形成される。これに対して、供給部材による供給波形の位相を変えて、互いの電界干渉効果が最低（干渉効果の無い状態が最適）となるように設定すると、搬送部材上でのトナー滞留が低減し、搬送効率が向上して確実に潜像担持体と対向する位置へ搬送することができる。
【００６５】
例えば、図５（ｂ）に示すように供給部のＡＣバイアスの位相を９０度ずらすことにより、ＡＣバイアスによる電位差が０となる。すなわち、供給より搬送のタイミングが早くなるように設定するためには少なくとも供給を促進する側の電界（マイナス帯電トナーの場合はマイナス側）で９０°進んだ状態にすると、供給された直後に搬送が行われるので搬送部材上にトナーが滞留することなく搬送される。
【００６６】
なお、上記において、３相の電圧の周波数は同一である。そして、供給部材に印加されるＡＣバイアスと搬送電極に印加されるＡＣバイアスの周波数は同一でも異なっても構わないが、周波数が異なる場合には、どちらかの周波数が他方の周波数の整数倍である必要がある。
好ましくは、搬送の周波数が高く、供給の周波数で常に位相が９０°進んでいる状態を実現できるのが好適である。このようにすれば、少なくとも３相のうち何れか１相において常に位相が９０°進んでいる状態となるので、トナーの貼り付きが発生しない供給・搬送が実現可能である。
【００６７】
次に、本発明の現像装置に用いられる現像剤について説明する。
図１、２で示したように、現像剤６２としては、磁性粒子６１とトナー６０からなる二成分現像剤が好ましい。
磁性粒子６１は、例えば、金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子６１の粒径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。
一方、トナーは樹脂を主成分とするトナー母体表面に添加剤が被着されているものが好適である。
【００６８】
下記表１にＲC／ＲT及びＴＣ（トナー濃度（ｗｔ％））の関係について検討した結果を示した。つまり、表１はそれぞれキャリア径（磁性粒子の平均粒径）とトナー径（トナーの平均粒径）の組み合わせによるトナー濃度の限界値を求めているものである。なお、キャリアに対するトナーの被覆率が７０％を超える状態が飛散等の発生する限界領域である。
【００６９】
【表１】
2007140034.tif 000003
【００７０】
表１において、ＲC／ＲTを指標として比較すると、ＲＣ／ＲＴが６．８より小さければ、トナー濃度ＴＣが１０％以上の、いわゆる高ＴＣ制御による均一な現像が可能な範囲であるが、ＲＣ／ＲＴが６．８以上であるとＴＣが少なくなり、均一な現像が難しくなることを示している。
すなわち、磁性粒子の平均粒径をＲCとし、トナーの平均粒径をＲTとしたとき、ＲＣ／ＲＴ＜６．８を満たすことが好ましい。トナー径とキャリア径の比率を規定することによって供給部材に常に多くのトナー量を担持することができる。
【００７１】
また、図６は、本発明に用いられる現像剤の磁性粒子の体積抵抗率をパラメータとして測定した供給部と搬送部の電位差とトナーの供給量（搬送量で評価）との関係を示すグラフである。
図６に示す結果から、磁性粒子の体積抵抗率を通常の２成分現像で使用されているような領域のものを使用した場合、いずれの電位差に対しても搬送量は高くなく、電位差低下と共に搬送量も一段と低下し、画像濃度不足が起こる可能性がある。これに対して、１０８［Ω・ｃｍ］以下の抵抗であれば十分な搬送量が得られる。これはキャリア（磁性粒子）からトナーの離脱力を少なくすると共に電位差により形成された電界がＥＨＤ特有の搬送電界への影響を最小限にして供給が可能となるためである。
すなわち、磁性粒子の体積抵抗率を１０８［Ω・ｃｍ］以下に低減することによって、トナーへの電荷注入が容易になる。そのため、供給効率が向上すると共に、チャージアップしたトナーの電荷を低減することが可能となり、搬送部材にトナーが滞留しても磁気ブラシで回収することができる。
【００７２】
なお、磁性粒子の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲによっても測定できる。ダイナミック抵抗ＤＲの場合には、磁性粒子の抵抗は１０4〜１０15Ωの範囲が好ましい。
ダイナミック抵抗ＤＲの測定は、図７に示す測定装置を用いて、以下のように行うことができる。なお、図７は磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲを測定する装置構成を示す模式図である。
先ず、接地した台座２００の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０ｍｍの回転可能なスリーブ２０１をセットする。このスリーブ２０１の表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ＝０．５〜１ｍｍの対向面積を有する対向電極（ドクタ）２０２を、ギャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。次に、スリーブ２０１を回転速度６００ｒｐｍ（線速６２８ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ２０１上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４ｇ）だけ担持させ、該スリーブ２０１の回転により該磁性粒子を１０分間攪拌する。次に、スリーブ２０１に電圧を印加しない状態で、スリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流ＩRII［Ａ］を電流計２０３で測定する。次に、直流電源２０４からスリーブ２０１に耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧Ｅ［Ｖ］を５分間印加する。本実施形態では２００Ｖを印加した。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流ＩRQ［Ａ］を電流計２０３で測定する。
これらの測定結果から、次式（１）を用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出することができる。なお、式中（１）中、ＤＲはダイナミック抵抗を、Ｅは印加電圧を示す。
ＤＲ＝Ｅ／（ＩRQ−ＩRII）  …（１）
【００７３】
次に、トナー搬送部材が基板状（搬送基板）であるものを例として、現像装置における現像領域とその前後の領域におけるトナーの搬送等について図８を参照して詳しく説明する。
現像装置は、（感光体ドラム）１０と、表面に現像剤を保持し磁気ブラシを形成して搬送する図示しない供給部材から供給されたトナーＴを搬送、ホッピング、回収するための電界を発生する複数の電極１０２を有する搬送基板１と、を備えている。なお、搬送基板１はトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送する。そして、この搬送基板１は図示しない電源（Ｂ２）の駆動回路２から所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００７４】
ここでは、搬送基板１は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲及び潜像担持体である感光体ドラム１０との関係において、トナーＴを感光体ドラム１０近傍まで移送する搬送領域１１、感光体ドラム１の潜像にトナーＴを付着させてトナー像を形成するための現像領域１２、トナーＴを搬送基板１側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）１３とに分けられる。
【００７５】
そして、この現像装置における搬送基板１の搬送領域１１ではトナーＴを感光体ドラム１０の近傍まで移送し、現像領域１２では感光体ドラム１０上の潜像の画像部に対してはトナーＴがドラム１０側に向かい、非画像部に対してはトナーＴがドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成して、トナーＴを潜像に付着させて現像を行うための電界を発生し、回収領域１３ではトナーＴが潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体ドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成する。
【００７６】
これにより、現像領域１２では潜像担持体（感光体ドラム）１０上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体ドラム１０の回転方向（移動方向）下流側の回収領域で搬送基板１側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域１３は現像領域１２よりも潜像担持体１０の移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００７７】
そこで、先ず、図８に示す現像装置における搬送基板１の構成について図９乃至図１３を参照して詳細に説明する。なお、図９は、図８の搬送基板１の構成を説明するための平面展開図、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１１は図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１２は図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図１３は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００７８】
この搬送基板１は、ベース基板（支持基板）１０１上に３本の電極（搬送電極）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」とも総称する。）を１セットとして、所定の間隔で、トナー移送方向（トナー進行方向、トナー移動方向：図９、図１０で矢示方向とする。）に沿ってトナー移送方向と略直交する方向に繰り返し形成配置し、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１０２の表面を覆う保護膜となる、無機また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。
【００７９】
これらの電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの両側には、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」とも総称する。）をトナー移送方向に沿って、すなわち、個々の電極と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極１０５の幅（この幅は、トナー移送方向と直交する方向の幅）は電極１０２の幅（この幅は、トナー移送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。なお、図９では、共通電極１０５を、搬送領域１１では共通電極１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１を、現像領域１２では共通電極１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２、回収領域１３では共通電極１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３と、区別して表記している。
【００８０】
ここでは、支持基板１０１上に共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのパターンを形成した後層間絶縁膜１０７（表面保護層１０３と同じ材料でも異なる材料のいずれでもよい。）を形成し、この層間絶縁膜１０７にコンタクトホール１０８を形成した後、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとをそれぞれ相互接続している。
【００８１】
なお、電極１０２ａと共通電極１０５ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に電極１０２ｂと共通電極１０５ｂを一体形成したパターンを形成し、更に層間絶縁膜を形成して、この層間絶縁膜上に電極１０２ｃと共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成する、つまり、電極を三層構造とすることもでき、あるいは、一体形成に相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させることもできる。
【００８２】
更に、これらの共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには図示しないが駆動回路２からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子を設けている。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共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは後述する層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００８３】
ここで、支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板あるいはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、あるいは、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、もしくは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。
【００８４】
電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍの厚さ、好ましくは０．５〜２．０μｍ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。これら複数の電極１０２の粉体（トナー）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、且つ、電極１０２と１０２間の粉体（トナー）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。
【００８５】
表面保護層１０３としては、例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５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。
【００８６】
次に、このように構成した搬送基板１におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
搬送基板１の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（「進行波電界」あるいは「搬送電界」と同じ）が発生し、搬送基板１上の帯電したトナーは反発力及び／また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。
【００８７】
例えば、搬送基板１の複数の電極１０２に対して、図１４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）Ｖａ（Ａ相）、Ｖｂ（Ｂ相）、Ｖｃ（Ｃ相）をタイミングをずらして印加する。
【００８８】
このとき、図１５に示すように、搬送基板１上に負帯電トナーＴがあり、搬送基板１の連続した複数の電極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、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。
【００８９】
次のタイミングで複数の電極１０２には（２）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には同図で左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２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１０２側に移動する。更に、次のタイミングで複数の電極１０２には（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１０２側に移動する。
【００９０】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、搬送基板１上には進行波電界（搬送電界）が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電トナー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。
【００９１】
更に図１６を参照して具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、搬送基板１の電極Ａ〜Ｆがいずれも０Ｖ（Ｇ）で搬送基板１上に負帯電トナーＴが載っている状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに吸引されて電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けると共に、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｂ及び電極Ｅに移送される。更に、次のタイミングで、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴは反発力を受けると共に、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｃ及び電極Ｆに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。
【００９２】
次に、駆動回路２の全体構成について図１７を参照して説明する。
この駆動回路２は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路２１と、このパルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、パルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを有する。
【００９３】
パルス信号発生回路２１は、例えば、ロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組みパルスで、次段の波形増幅器２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００９４】
波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、図８に示した搬送領域１１の各電極１０２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、例えば図１８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」または「回収搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。
【００９５】
波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、現像領域１１の各電極１０２に対して、例えば、図１９または図２０に示すように、各相の＋１００Ｖまたは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「ホッピング電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を印加する。
【００９６】
次に、現像バイアスについて説明する。
上記説明したようにＥＨ現像ではトナーをホッピングさせることによって潜像担持体の静電潜像を一成分現像方式で反転現像を行うことができる。すなわち、現像領域で、トナーが潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
【００９７】
例えば、前述した図２０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形のように、０〜−１００Ｖで遷移するパルス状電圧波形である場合、潜像担持体上の非画像部電位が−１００Ｖより低いときには、画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かうことになる。この場合、潜像の非画像部の電位を−１５０Ｖや後述する−１７０Ｖとした場合に、トナーが潜像担持体側に向かうことが確認された。
【００９８】
また、ホッピング電圧パターンの駆動波形が２０Ｖ〜−８０Ｖで遷移するパルス状電圧波形である場合、画像部の電位を約０Ｖ、非画像部の電位が−１１０Ｖのときにも、パルス状駆動波形のローレベルの電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にあるので、同様に、画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かうことになる。
要するに、パルス状駆動波形のローレベルの電位を潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、非画像部へのトナーの付着を防止し、高品質の現像を行うことができる。
【００９９】
このように、ＥＨ現像においては、トナーがホッピングしていることにより潜像の画像部に対してトナーが吸引付着し、非画像部ではトナーが反発されて付着されないので、トナーによる潜像の現像を行うことができ、このとき、既にホッピングしているトナーは搬送基板１との間で吸着力が生じないため、容易に潜像担持体側に移送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。
【０１００】
すなわち、従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に移送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、ＤＣ６００〜９００Ｖのバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、本発明によれば、トナーの付着力は通常５０〜２００ｎＮであるが、搬送基板１上でホッピングしているために搬送基板１に対する付着力が略零になるので、トナーを搬送基板１から剥離する力が不要になり、低電圧で十分にトナーを潜像担持体側に移送することが可能になるのである。
【０１０１】
しかも、電極１０２、１０２間に印加する電圧が｜１５０〜１００｜Ｖ以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、電極１０２表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、ＯＰＣ等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、ＮＯｘが非常に少なく、または皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。
【０１０２】
従って、従来方式の現像ローラ表面、またはキャリア表面に付着しているトナーを剥離するために現像ローラと感光体の間に印加していた５００Ｖ〜数ｋＶの高電圧バイアスを必要とすることがなく、感光体の帯電電位を非常に低い値として、潜像を形成して現像することが可能になる。
【０１０３】
例えば、潜像担持体としてＯＰＣ感光体を使用し、その表面のＣＴＬ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）の厚さが１５μｍ、その比誘電率εが３、帯電したトナーの電荷密度が（−３Ｅ−４）Ｃ／ｍ2の場合、ＯＰＣ表面電位は約−１７０Ｖとなるが、この場合、搬送基板の電極への印加電圧として、０〜−１００Ｖ、デューティー５０％のパルス状駆動電圧を印加すると、平均で−５０Ｖとなり、トナーが負帯電であれば搬送基板の電極とＯＰＣ感光体との間の電界は前述した関係になる。
【０１０４】
このとき、搬送基板とＯＰＣ感光体とのギャップ（間隔）が０．２〜０．３ｍｍであれば十分に現像が可能となる。トナーのＱ／Ｍ、搬送基板の電極への印加電圧、印刷速度すなわちＯＰＣ感光体の回転速度によっても異なるが、負帯電トナーの場合、少なくともＯＰＣ感光体を帯電する電位は−３００Ｖ以下、または現像効率を優先した構成の場合は−１００Ｖ以下でも十分に現像を行うことができる。なお、正帯電の場合の帯電電位は＋電位となる。
【０１０５】
ところで、上述したＥＨ現像は、搬送基板１上でトナーをホッピングさせることによって、搬送基板１との吸着力を０にすることで現像を行うものであるが、本発明者の研究によると、単に搬送基板上でトナーをホッピングにさせるだけでは、ホッピングしたトナーが潜像担持体側への進行性を有しているとしても、潜像担持体１０の潜像に付着することの確実性が保証されず、トナー飛散が生じることも確認された。
【０１０６】
そこで、本発明者はＥＨ現像について鋭意研究した結果、ホッピングしたトナーが潜像担持体の潜像の画像部に対して選択的に確実に付着し、かつ、非画像部には付着しない、いわゆる地汚れが生じない条件を見出したものである。
【０１０７】
すなわち、潜像担持体の潜像の電位（表面電位）と搬送基板に印加する電位（発生させる電界）との関係を所定の関係に設定する。つまり、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させる。これにより、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に向かうトナーは搬送基板側に押し返されるので、搬送基板からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用され、飛散を防止でき低電圧駆動による高品質現像を可能にすることができる。
【０１０８】
この場合、搬送基板の電極に印加する電位の平均値（平均値電位）を、潜像担持体の潜像の画像部の電位と、非画像部の電位との間の電位に設定することで、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させることができる。
【０１０９】
次に、トナーの搬送及びホッピングを行うための搬送基板１に設けられる複数の電極１０２の幅（電極幅）Ｌ及び電極間隔Ｒ、並びに表面保護層１０３について説明する。
搬送基板１における電極幅Ｌと電極間隔Ｒはトナーの搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。すなわち、電極と電極の間にあるトナーはほぼ水平方向の電界により、基板表面を隣接する電極まで移動する。これに対して、電極上に乗っているトナーは、少なくとも垂直方向の成分も持った初速が与えられることから、多くは基板面から離れて飛翔する。
【０１１０】
特に、電極端面付近にあるトナーは、隣接電極を飛び越えて移動するため、電極幅Ｌが広い場合には、その電極上に乗っているトナーの数が多くなり、移動距離の大きいトナーが増えて搬送効率が上がる。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電極に付着し、搬送効率が低下することになる。そこで、本発明者は鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極幅があることを見出した。
【０１１１】
また、電極間隔Ｒは、距離と印加電圧の関係から電極間の電界強度を決定し、間隔Ｒが狭い程電界強度は当然強く、搬送、ホッピングの初速が得られやすい。しかし、電極から電極へ移動するようなトナーについては、一回の移動距離が短くなり、駆動周波数を高くしないと移動効率が上がらないことになる。これについても、本発明者は鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極間隔があることを見出した。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
より詳しく説明すると、先ず、電極幅Ｌについては、電極幅Ｌをトナー径（粉体径）の１倍としたときは、最低１個のトナーを乗せて搬送、ホピングするための幅寸法であり、これより狭いとトナーに作用する電界が少なくなり、搬送力、飛翔力が低下して実用上は十分でない。
【０１１５】
また、電極幅Ｌが広くなるに従って、特に、電極上面中央付近で、電気力線が進行方向（水平方向）に傾斜し、垂直方向の電界の弱い領域が発生し、ホッピングの発生力が小さくなる。電極幅Ｌがあまり広くなると、極端な場合、トナーの帯電電荷に応じた鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーの堆積が発生することがある。
【０１１６】
そして、搬送及びホッピングの効率から、電極の上にトナー２０個程度が乗る幅であれば吸着が発生しにくく、１００Ｖ程度の低電圧の駆動波形で効率良く搬送、ホッピングの動作が可能である。それ以上広いと部分的に吸着が発生する領域が生じる。例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、５〜１００μｍまでの範囲に相当する。
【０１１７】
電極幅Ｌのより好ましい範囲は、駆動波形による印加電圧を１００Ｖ以下の低電圧でより効率的に駆動するため、トナーの平均粒径の２倍以上、１０倍以下である。電極幅Ｌをこの範囲内とすることで、電極表面中央付近の電界強度の低下が１／３以下に抑えられ、ホッピングの効率低下は１０％以下となって、効率の大幅な低下をきたすことがなくなる。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０〜５０μｍの範囲に相当する。
【０１１８】
更に、より好ましくは、電極幅Ｌは、トナーの平均粒径の２倍以上、６倍以下の範囲である。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０〜３０μｍに相当する範囲である。この範囲とすることによって非常に効率が良くなることが判明している。
【０１１９】
ここで、図２１に示すように、搬送基板１上の電極１０２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１０２の厚みを５μｍ、表面保護層１０３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１０２にそれぞれ＋１００Ｖ、０Ｖを印加し、電極幅Ｌ、電極間隔Ｒに対する搬送電界ＴＥ、ホッピング電界ＨＥの強度を測定した結果を図２２及び図２３に示している。
【０１２０】
なお、各評価データはシミュレーションと実測、および粒子の振る舞いについて高速度ビデオにより実測評価した結果である。図２１では細部を分かり易くするために電極１０２は２つを示しているが、実際のシミュレーション、及び実験は前述したように十分な数の電極を有する領域について評価している。また、トナーＴの粒径は８μｍ、電荷量は−２０μＣ／ｇである。
【０１２１】
これらの図２２及び図２３で示す電界の強度は電極表面の代表点の値であり、搬送電界ＴＥの代表点ＴＥａは図２１に示す電極端部５μｍ上方の点、ホッピング電界ＨＥの代表点ＨＥａは図２１に示す電極中央部５μｍ上方の点とし、それぞれＸ方向、Ｙ方向のトナーに作用する一番電界の強い代表点に相当する。
【０１２２】
これらの図２２及び図２３から、トナーの搬送、ホッピングに作用する力を付与できる電界としては（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界としては（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、更に十分な力を付与できるより好ましい電界としては（２Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の範囲であることが分かる。
【０１２３】
電極間隔Ｒについては、間隔が広くなるほど搬送方向の電界強度は低下するため、上記電界強度の範囲に対応する値としても同様で、前述したように、トナーの平均粒径の１倍以上、２０倍以下、好ましくは２倍以上、１０倍以下、更に、より好ましくは２倍以上、６倍以下である。
【０１２４】
また、図２３からホッピングの効率は電極間隔Ｒが広がると低下するが、トナー平均粒径の２０倍までは実用上のホッピング効率が得られる。トナー平均粒径の２０倍を越えるとやはり多くのトナーの吸着力が無視できなくなり、ホッピングが全く発生しないトナーが発生するため、この点でも電極間隔Ｒはトナーの平均粒径の２０倍以下とする必要がある。
【０１２５】
以上のように、Ｙ方向の電界強度は電極幅Ｌ、電極間隔Ｒで決定され、狭い方が電界強度は高くなる。また、電極端部寄りのＸ方向の電界強度も電極間隔Ｒで決定され、狭い方が電界強度は高くなる。
【０１２６】
このように、電極のトナー進行方向における幅をトナーの平均粒径の１倍以上、２０倍以下で、且つ、電極のトナー進行方向の間隔を粉体の平均粒径の１倍以上、２０倍以下とすることによって、電極上または電極間にある帯電したトナーに対し、その鏡像力、ファンデルワールス力、その他、吸着力にうち勝って、トナーを搬送、ホッピングさせるのに十分な静電力を作用させることができ、トナーの滞留が防止されて、低電圧で安定して効率的に搬送及びホッピングをさせることができる。
【０１２７】
本発明者の研究によると、トナーの平均粒径が２〜１０μｍ、Ｑ／ｍが負帯電の場合には−３〜−４０μＣ／ｇ、より好ましくは、−１０〜−３０μＣ／ｇ、正帯電の場合には＋３〜＋４０μＣ／ｇ、より好ましくは、＋１０〜＋３０μＣ／ｇであるときに、特に、上述した電極構成による搬送及びホッピングを効率的に行うことができた。
【０１２８】
次に、図１０〜１３に示した表面保護層１０３について説明する。
表面保護層を設けることにより、電極の汚れ、微粒子等の付着が無く、表面を搬送に好適な条件で維持することができ、高湿度環境での沿面リークの回避でき、Ｑ／ｍの変動が無く、粉体（トナー）の帯電電荷量を安定に維持することができる。
【０１２９】
ここで、図２１において表面保護層１０３の厚さを０．１〜８０μｍの範囲で変化させたときのＸ方向の電界強度を計算値で求めた結果を図２４に示している。
【０１３０】
この表面保護層１０３の誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。図２４から分かるように、この表面保護層の膜厚（電極表面からの厚さ）が厚すぎると、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。そこで、搬送効率、耐温湿度環境等を考慮すると、搬送動作に対して効率低下を問題にしないで実用可能な表面保護層厚さは、３０％効率が低下する１０μｍ以下、より好ましくは効率低下が数％に押さえられる５μｍ以下である。
【０１３１】
また、電極表面のホッピングに作用する電界強度の例を図２５及び図２６に示している。図２５は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図２６は表面保護層の厚みを３０μｍとした例であり、いずれも電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍで印加電圧０Ｖ、１００Ｖとしている。
【０１３２】
これらの各図から分かるように、表面保護層の厚さが厚くなると空気より誘電率が高い保護層から隣接する電極方向へ向かう電界が増加するため、表面の垂直方向成分が減少すると共に、保護層の厚み分、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。
【０１３３】
すなわち、ホッピングに作用する垂直方向成分の電気力線は保護層厚さに大きく依存する。１００Ｖ程度の低電圧で効率的にホッピングに作用する力を付与できる電界は、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、更に十分な力を付与できるより好ましい電界としては（２Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の範囲であり、そのための保護層厚さとしては１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
【０１３４】
なお、表面保護層の材料としては、比抵抗は１０Ｅ６Ωｃｍ以上、誘電率εが２以上の材料を用いることが好ましい。
【０１３５】
このように、電極表面を覆う表面保護層を設け、この表面保護層の厚さを１０μｍ以下とすることで、特に粉体に対して垂直方向成分の電界をより強く作用させることができ、ホッピングの効率を上げることができる。
【０１３６】
また、潜像担持体の帯電電位との関係については、トナーが負帯電トナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を−３００Ｖ以下、正帯電トナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を＋３００Ｖ以下にする。すなわち、潜像担持体の表面の帯電電位は｜３００｜Ｖ以下とする。
【０１３７】
これによって、前述したように、電極をファインピッチ化した場合に、電極１０２、１０２間に印加する電圧が１５０〜１００Ｖ以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、電極１０２表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、ＯＰＣ等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、ＮＯｘが非常に少なく、または皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。
【０１３８】
次に、移動させるトナーの帯電極性と表面保護層の最外層の材料の関係について説明する。なお、表面保護層の最外層とは、表面保護層が単一層の場合には当該層を、表面保護層が複数層から形成される場合には粉体が接触する面を形成する層をいう。
【０１３９】
画像形成装置に用いられるトナーを搬送する場合、トナーの８０％以上を占める樹脂材料としては、溶融温度、カラーにおいては透明性等が考慮され、一般的にはスチレン−アクリル系の共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が用いられる。
トナーの帯電特性はこれらの樹脂の影響を受けるが、積極的に帯電量をコントロールする目的で帯電制御剤が加えられる。ブラックトナー（ＢＫ）用の帯電制御剤としては、正帯電の場合は、例えば、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩類、負帯電の場合は、例えば、アゾ系含金属錯体、サリチル酸金属錯体が使用される。また、カラートナー用の帯電制御剤としては、正帯電の場合は、例えば、四級アンモニウム塩類、イミダゾール系錯体類、負帯電の場合は、例えば、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類が使用される。
【０１４０】
一方、これらのトナーは、搬送基板上を移相電界（進行波電界）によって搬送、またはホッピングする動作によって、表面保護層と接触、剥離を繰り返すため、トナーが摩擦帯電の影響を受けることになるが、その帯電量と極性は材料相互の帯電系列によって決まってくる。
【０１４１】
この場合、トナーの帯電量を主に帯電制御剤によって決定される飽和帯電量、または多少低下する程度に維持することで、搬送、ホッピング、感光体現像にとっての効率を向上させることができる。
【０１４２】
そこで、トナーの帯電極性が負の場合は、少なくとも表面保護層の最表面を形成する層の材料として、摩擦帯電系列上でトナーの帯電制御剤として用いられる材料の近傍（搬送、ホッピングの領域が少ない場合）に位置する材料か、または正端側に位置する材料を使用することが好ましい。例えば、帯電制御剤が、サリチル酸金属錯体の場合はこの近傍に位置するポリアミド系が好ましい。例えば、ポリアミド（ナイロン：商品名）６６、ナイロン（商品名）１１等を用いる。
【０１４３】
また、トナーの帯電極性が正の場合は、少なくとも表面保護層の最表面を形成する層の材料として、摩擦帯電系列上でトナーの帯電制御剤として用いられる材料の近傍（搬送、ホッピングの領域が少ない場合）に位置する材料か、または負端側に位置する材料を使用することが好ましい。例えば、帯電制御剤が、四級アンモニウム塩類の場合はこの近傍、またはフッ素等のテフロン（登録商標）系材料を用いる。
【０１４４】
次に、電極１０２の厚みについて説明する。
上述したように電極表面を覆う数μｍ厚さの表面保護層を形成した場合、表面保護層の下に電極がある領域とない領域に対応して、搬送基板表面には凹凸が生じることになる。このとき、電極の厚さを３μｍ以下の薄層に形成することによって、保護膜表面の凹凸を問題にすることなくトナー等、５μｍ程度の粉体をスムースに搬送することができる。従って、電極を３μｍ以下の厚みに形成すれば、搬送基板表面の平坦化処理等を必要しないで、薄層の表面保護層を有する搬送基板を実用化でき、搬送、ホッピングのための電界強度が低下することもなくなり、より効率的な搬送、ホッピングを行うことができる。
【０１４５】
以下、本発明の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置、プロセスカートリッジ等について説明する。
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第１実施形態について図２７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３０１は基体３０２上に感光体層３０３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３０１は帯電装置３０５によって一様に帯電され、露光部３０６からの読み取り画像に応じたレーザー光による書き込みにより、感光体ドラム３０１の表面に静電潜像が形成される。
【０１４６】
そして、この感光体ドラム３０１表面の静電潜像は、本発明に係る現像装置３１６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３１７から給紙された転写紙（記録媒体）３１９に転写電源３２１からの電圧が印加される転写コロ３２０によって転写され、この可視像が転写された転写紙３１９は、感光体ドラム３０１の表面より分離されて、定着ユニット３２３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。
【０１４７】
一方、転写が終了した感光体ドラム３０１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置３２５によって除去され、感光体ドラム３０１の表面に残留している電荷は除電ランプ３２６によって消去される。
【０１４８】
そこで、現像装置３１６について説明すると、現像装置３１６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３３１ａ、３３１ｂ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３３２から送り込まれるトナーＴはブラシ３３１ａ、３３１ｂによる摩擦を受けて帯電が施される。
【０１４９】
供給部で帯電が施されトナーは、搬送基板３４１に送り込まれ、この搬送基板３４１上を搬送、ホッピングされて潜像担持体３０１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は搬送基板３４１の終端から落下して、逆搬送基板３４２によってトナーに帯電を施す部材（帯電ブラシ３３１ｂ）に逆送される。
【０１５０】
なお、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２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、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０１５１】
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。
【０１５２】
次に、本発明における画像形成装置の第２実施形態について図２８を参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の全体概略構成図である。
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（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４０２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４０３とミラー４０４とを含む走査光学系４０５と、ミラー４０６、４０７を含む走査光学系４０８とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
【０１５３】
ここで、走査された原稿画像がレンズ４０９の後方に配置した画像読み取り素子４１０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ーダイオード（ＬＤ）を駆動し、このレーザーダイオードからのレーザー光をポリゴンミラー４１３で反射した後、ミラー４１４を介して感光体ドラム４０１上に照射する。この感光体ドラム４０１は帯電装置４１５によって一様に帯電されており、レーザー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。
【０１５４】
そして、この感光体ドラム４０１表面の静電潜像は、本発明に係る現像装置４１６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４１７Ａまたは４１７Ｂから給紙コロ４１８Ａまたは４１８Ｂで給紙された転写紙（記録媒体）４１９に転写チャージャ４２０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４１９は、分離チャージャ４２１により感光体ドラム４０１の表面より分離されて、搬送ベルト４２２によって搬送され、定着ローラ対４２３の圧接部を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイ４２４へと排紙される。
【０１５５】
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４２５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４２６によって消去される。
【０１５６】
図２８の現像装置４１６の要部拡大図を図２９に示す。図２９に示すように、トナーを収納するトナーホッパ部４３１と、このトナーホッパ部４３１内のトナーを攪拌するアジテータ４３２と、トナーホッパ部４３１内のトナーを帯電させてトナーボックス部４３３に供給する帯電ローラ４３４及びこの帯電ローラ４３４の周面に接触させて配置したドクターブレード４３５とを備えている。
【０１５７】
また、トナーボックス部４３３内に供給されたトナーを現像のために搬送、ホッピングするために搬送する搬送基板４４１と、この搬送基板４４１の終端から落下する現像に供されなかったトナーに帯電を施す部材（帯電ローラ４３４）に戻す方向に搬送する逆送搬送基板４４２とを備えている。
【０１５８】
なお、上記画像形成装置の第１実施形態でも述べたとおり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２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、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０１５９】
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。
【０１６０】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の第３実施形態について図３０及び図３１を参照して簡単に説明する。なお、図３０は同画像形成装置の概略構成図、図３１は同画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成図である。
【０１６１】
この画像形成装置５００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つの光書き込み装置５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ、５０１Ｂｋ（以下「光書き込み装置５０１」とも総称する。）と、作像用の４つのプロセスカートリッジ５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ、５０２Ｂｋ（図において、５０２Ｂと省略する。）と、画像が転写される記録用紙を収納する給紙カセット５０３と、給紙カセット５０３から記録用紙を給紙する給紙ローラ５０４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５０５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５０６と、記録用紙に転写された画像を定着する定着ベルト５０７と加圧ローラ５０８からなる定着装置５０９と、定着後の記録用紙を排紙トレイ５１１に排紙する排紙ローラ５１０等を備えた構成となっている。
【０１６２】
４つのプロセスカートリッジ５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ、５０２Ｂｋの構成は同じ（以下「プロセスカートリッジ５０２」とも総称する。）であり、図３１に示すように、各プロセスカートリッジ５０２は、ケース内に像担持体であるドラム状の感光体５２１と、帯電ローラ５２２と、本発明に係る現像装置５２３と、クリーニングブレード５２４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。現像装置５２３を着脱自在であるプロセスカ−トリッジ５０２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。
【０１６３】
また、現像装置５２３内には、トナー供給ローラ５２５、帯電ローラ５２６、搬送基板１、搬送基板１へのトナー送り込み基板５２７、回収トナーを戻すトナー戻しローラ５２８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５０２の背面側には、光書き込み装置５０１からのレーザビームが入射される窓口となるスリット５３０が設けられている。
【０１６４】
各光書き込み装置５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ、５０１Ｂｋ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５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ、５０２Ｂｋの感光体５２１上を走査し、静電荷像（静電潜像）を書き込む。
【０１６５】
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５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ、５０２Ｂｋの感光体５２１が帯電ローラ５２２で均一に帯電され、各光書き込み装置５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ、５０１Ｂｋ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。
【０１６６】
この感光体５２１上に形成された静電潜像は、現像装置５２３の搬送基板１によるＥＨ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搬送基板１で搬送されてトナー戻しローラ５２８によってトナー送り込み基板５２７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。
【０１６７】
一方、図３０に示すように各プロセスカートリッジ５０２Ｂｋ、５０２Ｙ、５０２Ｃ、５０２Ｍの各色の画像形成に同期して、供給カセット５０３内の記録用紙が供給ローラ５０４で給紙され、レジストローラ５０５により所定のタイミングで転写ベルト５０６に向けて搬送される。そして、記録用紙は転写ベルト５０６に担持されて４つのプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ、５０２Ｙ、５０２Ｃ、５０２Ｍの感光体５２１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５０９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５１１に排紙される。
【０１６８】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジを含む本発明に係る画像形成装置の第４実施形態について図３２及び図３３を参照して簡単に説明する。なお、図３２は同画像形成装置の概略構成図、図３３は同画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成図である。
【０１６９】
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）５５１に沿って、各色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋ（以下「プロセスカートリッジ５６０」とも総称する。）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−トリッジ５６０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。
【０１７０】
プロセスカ−トリッジ５６０は、潜像担持体５６１、帯電手段５６２、本発明に係るトナー搬送部材（搬送基板）１を含む現像手段５６３、クリーニング装置５６４等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
そこで、少なくとも像担持体と現像手段の構成要素をプロセスカ−トリッジ５６０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。
【０１７３】
ここで、各色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋで現像された像担持体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５５１に順次転写される。
【０１７４】
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５５１上に多重に転写され、転写手段５５２で転写材５５３にまとめて転写される。そして、転写材５５３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。
【０１７５】
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静電搬送装置を含む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−飛散などもなく、画像品質を向上することができる。
【０１７６】
なお、上記実施形態においては、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相などでもよい。
【０１７７】
前記本発明の現像装置を用いて潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて現像する方法により、供給部材から常に安定して多量のトナーを搬送部材に供給しつつ、搬送部材では供給されたトナーを堆積や貼り付きなどがなく高密度クラウド状態で搬送することができ、高い現像効率で高品質現像を行うことができる。
また、上記現像方法を用いた画像形成方法とすれば、高い現像効率で現像を行うことができ、常に安定した高品質の画像を形成することができる。低電圧で現像することができるため、環境問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明に係る現像装置の第１実施形態を説明する概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の第１実施形態における別の概略構成図である。
【図３】本発明に係る現像装置の第２実施形態におけるトナー供給量制御部材を配設する場合の要部斜視図（ａ）（ｃ）と側面図（ｂ）（ｄ）である。
【図４】図３においてスリット状の開口部が設けられたトナー供給量制御部材（ａ）とスリット幅及び搬送部材の電極との関係（ｂ）を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係る現像装置の第３実施形態における供給部材に印加するＡＣ電圧と、搬送部材の電極に印加するＡＣ電圧との設定条件を説明するための模式図である。
【図６】本発明に用いられる現像剤の磁性粒子の体積抵抗率をパラメータとして測定した供給部と搬送部の電位差とトナーの供給量との関係を示すグラフである。
【図７】磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲを測定する装置構成を示す模式図である。
【図８】本発明の現像装置においてトナー搬送部材が基板状である場合の現像領域とその前後の領域におけるトナーの搬送を説明するための概略構成図である。
【図９】図８の搬送基板１の構成を説明するための平面展開図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１３】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１４】本発明における搬送基板に付与する駆動波形の一例を説明する模式図である。
【図１５】本発明におけるトナーの搬送、ホッピングを説明するための概念図である。
【図１６】本発明におけるトナーの搬送、ホッピングを具体的に説明するための概念図である。
【図１７】図８の駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１８】駆動回路２により形成される駆動波形（搬送電圧及び回収搬送電圧パターン）の一例を説明する模式図である。
【図１９】駆動回路２により形成される駆動波形（ホッピング電圧パターン）の一例を説明する模式図である。
【図２０】駆動回路２により形成される駆動波形（ホッピング電圧パターン）の他の例を説明する模式図である。
【図２１】本発明におけるトナー搬送部材の電極幅及び電極間隔の適正な条件を説明するための模式図である。
【図２２】図２１において電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｘ方向）の関係を示すグラフである。
【図２３】図２１において電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｙ方向）の関係を示すグラフである。
【図２４】図２１において表面保護層の膜厚と電界強度の関係を示すグラフである。
【図２５】図２１において電極表面のホッピングに作用する電解強度の強さを表面保護層の膜厚（５μｍ）との関係で示した模式図である。
【図２６】図２１において電極表面のホッピングに作用する電解強度の強さを表面保護層の膜厚（３０μｍ）との関係で示した模式図である。
【図２７】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態を説明する概略構成図である。
【図２８】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態を説明する概略構成図である。
【図２９】図２８に示す現像装置４１６の要部拡大図である。
【図３０】本発明に係る画像形成装置の第３実施形態を説明する概略構成図である。
【図３１】図３０の画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３２】本発明に係る画像形成装置の第４実施形態を説明する概略構成図である。
【図３３】図３２の画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１７９】
Ｔ  トナー
Ａ１  現像領域
Ａ２  トナー供給ニップ領域（ニップ領域）
１  搬送基板
２  駆動回路
１０  潜像担持体（感光体）
１１  搬送領域
１２  現像領域
１３  回収領域
３１  潜像担持体（感光体）
３４  現像装置
４０  トナー供給量制御部材
４１  ケーシング
４２  トナー搬送部材（搬送部材）、搬送基板
４３  トナー供給部材（供給部材）、磁気ブラシローラ
４６  規制ブレード
４７  磁石部材
４８  スリーブ
４９  電源（Ｂ２）
５０  電源（Ｂ１）
６２  現像剤
６０  非磁性のトナー（トナー）
６１  磁性キャリア（磁性粒子）
１０１  ベース基板（支持基板）
１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）  電極
１０３  表面保護層
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ  共通電極
１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１  共通電極
１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２  共通電極
１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３  共通電極
３０１  潜像担持体（感光体ドラム）
３０２  基体
３０３  感光体層
３０５  帯電装置
３０６  露光部
３１６  現像装置
３３１ａ、３３１ｂ  帯電ブラシ
３３２  トナータンク
３４１  搬送基板
３４２  逆搬送基板
４０１  感光体ドラム
４０８  走査光学系
４１５  帯電装置
４１６  現像装置
４３１  トナーホッパ部
４３２  アジテータ
４３３  トナーボックス部
４３４  帯電ローラ
４３５  ドクターブレード
４４１  搬送基板
４４２  逆送搬送基板
５２１  感光体
５２２  帯電ローラ
５２３  現像装置
５２４  クリーニングブレード
５２５  トナー供給ローラ
５２６  帯電ローラ
５２７  トナー送り込み基板
５２８  トナー戻しローラ
５５１  転写ベルト（像担持体）
５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋ  プロセスカ−トリッジ
５６１  潜像担持体
５６２  帯電手段
５６３  現像手段
５６４  クリーニング装置
【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】
2007140034.tif 000030
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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