(57)【要約】【課題】トナーを電界によりホッピングさせるフレア（クラウド）現像方式において、現像残トナーによるトナー飛散を高精度に抑制でき、地汚れや環境汚染を防止できる現像装置を提供する。【解決手段】現像装置１６は、図示しない感光体ドラムに現像剤を搬送して現像領域で感光体ドラム上の潜像を現像する現像剤担持体としてのフレアローラ２２と、撹拌パドル１８により撹拌・供給された現像剤をフレアローラ２２に供給するとともに、現像後に残る現像残トナーを回収する供給ローラ２１とを有している。フレアローラ２２の表面の鉛直方向の頂点位置には、シール部材２６が接触している。フレアローラ２２の回転方向におけるシール部材２６の上流側には、現像残トナーを帯電してフレアローラ２２による拘束力を高める帯電付与部材２７が設けられている。【選択図】図３
2013200375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を有し、
前記現像剤担持体は、第一の電極と、第一の電極に対して絶縁体を介して設けられた第二の電極とを備え、
第一の電極及び第二の電極間の電位差が時間的に反転する電圧を印加することで前記現像剤担持体上の現像剤をクラウド化し、前記現像剤担持体の表面が移動することによって現像剤を現像領域へ搬送して前記像担持体に形成された静電潜像を現像し、現像後に前記現像剤担持体上に残った現像剤を前記現像剤供給部材にて回収する現像装置において、
前記現像後に残った現像剤を前記現像剤供給部材により回収する位置よりも、前記現像剤担持体の回転方向上流側に、前記現像後に残った現像剤に帯電を付与する帯電付与手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記帯電付与手段が、前記現像剤担持体との間にギャップを介して配置されたローラ状部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記ローラ状部材が回転することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の現像装置において、
前記帯電付与手段が、前記現像剤担持体との間にギャップを介して配置され、前記現像剤担持体の軸方向に張られたワイヤであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像後に残った現像剤が装置内に進入する際、装置の内側と外側とを遮るシール部材を備え、
前記シール部材は、前記現像剤担持体の表面の鉛直方向における最も高い位置に対して、該位置よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側で且つ低い位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像後に残った現像剤が装置内に進入する部位に、前記現像剤担持体の表面との間にギャップを介して入口部材が設けられ、前記現像担持体と前記入口部材との間に、前記現像後に残った現像剤を装置内に誘導する搬送路が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
画像情報に基づいて像担持体に形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として可視化し、該トナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記現像装置が、請求項１〜６のいずれか１つに記載のものであ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、画像情報に基づいて像担持体上に形成された静電潜像（以下、単に「潜像」ともいう）を可視化する現像装置、該現像装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の現像装置として、現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いるのではなく、トナー搬送基板等のトナー担持体（現像剤担持体）の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが既に知られている。以下、この方式を「フレア方式」又は「クラウド方式」という。
例えば、特許文献１に記載の現像装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。
これにより、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。この挙動を「ホッピング」と呼んでいる。
【０００３】
このようにしてホッピングを繰り返しながら、現像剤は、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動よって現像領域まで搬送される。現像領域では、像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。
かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、ホッピングによって吸着力を発揮していないトナーを現像に用いる。これにより、従来の１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。
例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
【０００４】
図１０は、従来のフレア方式の現像装置を示している。符号９は像担持体としての感光体ドラムを、２２は現像剤担持体としてのフレアローラを、２１は現像剤供給部材としての供給回収ローラを、２３はフレアローラ２２上の現像剤の層厚みを規制するトナー層厚規制部材を示している。
現像装置におけるフレアローラ２２の像担持体に対向する部位は、現像領域として開放されている。
図１１に示すように、対向部位におけるフレアローラ回転方向下流側には、シール部材２６がその自由端がフレアローラ表面に接触するように且つフレアローラの回転方向に沿うように設けられており、現像装置内の現像剤が対向領域を介して装置外に漏れることを抑制している。シール部材２６は、「現像上シール部材」あるいは「入り口シール」とも呼ばれている。図１０ではシール部材２６は省略している。
シール部材２６の材質としては、例えば、ＰＥＴフィルム（マイラー（登録商標））が採用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に記載のフレア方式の現像装置においては、トナー担持体とトナーの付着力は極めて小さく、現像後フレアローラ２２上に残った現像残トナーは現像装置内のトナー収容部に進入する際、シール部材２６に接触してはじかれ、あるいはシール部材２６で跳ね返された気流によりはじかれ、現像装置内に取り込まれずにトナーが装置外に漏れる（トナー飛散）という問題があった。
トナー飛散が発生すると、飛散したトナーが像担持体の非画像部へ付着して地汚れ（画質低下）を起したり、画像形成装置内汚染（特に光学系への悪影響）が生じる。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像残トナーによるトナー飛散を高精度に抑制でき、地汚れや画像形成装置内汚染を防止できる現像装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有し、前記現像剤担持体は、第一の電極と、第一の電極に対して絶縁体を介して設けられた第二の電極とを備え、第一の電極及び第二の電極間の電位差が時間的に反転する電圧を印加することで前記現像剤担持体上の現像剤をクラウド化し、前記現像剤担持体の表面が移動することによって現像剤を現像領域へ搬送して前記像担持体に形成された静電潜像を現像し、現像後に前記現像剤担持体上に残った現像剤を前記現像剤供給部材にて回収する現像装置において、前記現像後に残った現像剤を前記現像剤供給部材により回収する位置よりも、前記現像剤担持体の回転方向上流側に、前記現像後に残った現像剤に帯電を付与する帯電付与手段を設けたことを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、帯電付与部材による帯電により、現像後に残る現像剤を現像剤担持体の表面に保持（拘束）させた状態で装置内に搬送することができ、これによりトナー飛散を高精度に抑制でき、地汚れや装置周辺の環境汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図２】各色の作像装置の構成の詳細を示す図である。
【図３】現像装置の概要断面図である。
【図４】本実施形態の効果を示す実験特性図である。
【図５】第２の実施形態における現像装置の概要断面図である。
【図６】フレアローラの斜視図である。
【図７】フレアローラの電極部分の周方向の断面展開図である。
【図８】フレアローラの電極部分の平面展開図である。
【図９】電極に印加される駆動波形を示す図である。
【図１０】従来のフレア方式の現像装置の概要断面図である。
【図１１】従来のフレア方式の現像装置におけるシール部材の配置構成を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図４に基づいて第１の実施形態を説明する。まず、図１に基づいて、本実施形態に係るフルカラー画像形成が可能な画像形成装置の構成の概要を説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体ユニットまたはプロセスユニットとしての４色分の作像装置１５Ｙ（イエロー）、１５Ｍ（マゼンタ）、１５Ｃ（シアン）、１５Ｋ（黒）を有しており、各ステーションとしての作像装置１５は装置本体８０に対して着脱自在に設けられている。
各作像装置１５の他に、レーザ光を照射可能な露光手段としての光走査装置２０、中間転写体ユニット３０、給紙ユニット６０、及び定着手段としての定着ユニット５０等を備えている。
【００１１】
各作像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋの構造は現像色が異なるだけで同一である。イエローの作像装置１５Ｙを代表して説明すると、それぞれ像担持体としての感光体ドラム９Ｙと、感光体ドラムを帯電する帯電装置１３Ｙと、感光体ドラムに残留した現像剤等を除去するクリーニング装置１４Ｙと、感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１６Ｙとを一体に備えている。
また、各作像装置は、装置本体の操作面側に設けられた図示しない開閉式面板の開閉方向、すなわち感光体ドラムの回転軸方向に装置本体に対して着脱自在な構成になっている。
【００１２】
中間転写体ユニット３０は、中間転写体としての無端状の転写ベルト３１と、各感光体ドラム９に形成されたトナー像を転写ベルト３１に転写する一次転写手段としての４本の一次転写ローラ３５と、転写ベルト３１上に転写されたトナー像を更に記録媒体としての記録紙Ｐに転写する二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備えている。
転写ベルト３１は、支持ローラ３２、３３、一次転写ローラ３５間に掛け回されており、支持ローラ３２は転写ベルト３１を挟んで二次転写ローラ３６と対向し、二次転写ローラ３６との間で二次転写ニップ部を形成している。
支持ローラ３３に対向する部位には、転写後の転写ベルト３１の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置３８が設けられている。
【００１３】
給紙ユニット６０は、図示しない上昇モータにて給紙カセット４１内部に設置したアーム４８を稼動させてトレイ底板４７を上昇させることで、記録紙Ｐの束を呼び出しコロ６１に当接させる構成を有している。
呼び出しコロ６１を回転させることによって記録紙Ｐの束を給紙方向下流にずらし、給紙コロ６２と逆転コロ６３とによって最上紙の一枚を分離し、搬送コロ対６４、レジストローラ対６５によって二次転写領域に搬送する。
定着ユニット５０は、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２を備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。
【００１４】
上記構成において、まず１色目のイエローの作像装置１５Ｙにおいて、感光体ドラム９が帯電装置１３によって一様に帯電された後、光走査装置２０から照射されたレーザ光（イエローの画像データで変調された光ビーム）によって静電潜像が形成され、該潜像は現像装置１６によってトナー像として可視像化される。
感光体ドラム９上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ３５の作用によって転写ベルト３１上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２はクリーニング装置１４によってクリーニングされ、次の画像形成に備える。
クリーニング装置１４によって回収された残留トナーは、作像装置の取り出し方向に設置された図示しない廃トナー回収ボトルに貯蔵される。この廃トナー回収ボトルは満杯になると交換できるように装置本体に対し着脱自在になっている。
【００１５】
同様の画像形成工程が作像装置１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねてフルカラー画像として転写される。
一方、記録紙Ｐが給紙カセット４１から二次転写領域に搬送され、転写バイアスが印加される二次転写ローラ３６によって転写ベルト３１上に形成されたトナー像が記録紙Ｐに二次転写される。
トナー像を転写された記録紙Ｐは定着ユニット５０に搬送され、該定着ユニット５０の定着ローラ５１と加圧ローラ５２とのニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ対５５によって排紙トレイ５６に排紙される。
手差しトレイ５９にも記録紙Ｐがセットされており、給紙ローラ５８にて同様に給紙・搬送されるとともに、転写、定着され、排紙トレイ５６に排出される。
画像形成によって各作像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋのトナーは消費される。これに応じて新しいトナーがトナーボトル５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｋから補給される。トナー補給時には、トナーボトル５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｋが回転され、図示しないパイプを通してトナーが各作像装置に搬送される。
【００１６】
図２は、各作像装置の詳細図である。現像装置１６は作像装置（プロセスユニット）１５の一構成要素として感光体ドラム９等と一体に構成されている。
【００１７】
図３に基づいて、本実施形態に係る現像装置１６の構成及び現像装置内でのトナー挙動について説明する。
まず、ケーシング１７のトナー収容部１７ａに収容されている現像剤としてのトナー（非磁性一成分現像剤）は、撹拌部材としての撹拌パドル１８により、現像剤供給部材としての供給ローラ２１に運ばれる。なお、本実施形態では、供給ローラ２１を現像剤担持体としてのフレアローラ２２とカウンタ方向に回転させることによって、供給ローラ２１に回収ローラとしての機能も持たせている。もちろん供給部材と回収部材が独立していても良い。
供給ローラ２１からフレアローラ２２にトナーが供給されると、トナーはフレアローラおよび供給ローラとの摩擦により帯電される。帯電されたトナーは、フレアローラ内部の２相電極間の時間周期的に変化する電界に従ってホッピング運動（後述）を行う。
そして、フレアローラ自体の回転駆動によりトナー層厚規制部材２３を通過して付着量が規制された後、感光体ドラム９との対向領域（現像領域）に搬送され、感光体ドラム上の静電潜像を非接触で現像する。
【００１８】
一方、現像に寄与しなかったトナーは、現像領域を通過する。通過後のトナーは、回収ローラとしての機能も有する供給ローラ２１で回収され、トナー収容部１７ａに一旦戻される。フレアローラ上のトナーはホッピングしているため、フレアローラとトナーの付着力は小さく、回収ローラで容易に回収される。
上記の一連のプロセスを繰り返すことによってフレアローラ上には常にトナーがホッピングしている状態が形成される。
シール部材２６は、ケーシング１７を構成する要素２５に一端部を固定され、自由端部はフレアローラ２２の回転方向に沿うようにフレアローラ２２の表面に接触している。
【００１９】
上述のように、対向領域下流でシール部材２６がフレアローラ２２と当接する場合、フレアローラ上でホッピングしているトナーはフレアローラとの付着力が小さいためシール部材２６ではじかれてしまい通過することができないことが問題となる。
本実施形態ではこれを解消すべく、現像残トナーを供給ローラ２１により回収する位置よりも、フレアローラ２２の回転方向上流側に、現像残トナーに帯電を付与する帯電付与手段としてのローラ状の帯電付与部材２７を設けている。
帯電付与部材２７には図示しない電圧印加手段が接続されている。現像残トナーに対して帯電付与部材２７により電荷を付与し、フレアローラ２２による拘束力が高まるように帯電量を高くすることで、トナー飛散を抑制することができる。
【００２０】
本実施形態ででは、フレアローラ内部の２相の電極に印加するバイアスとして図１１(ｂ)に示すような矩形波を用いた。すなわち、２相の電極ともオフセット電圧V0が-300Vで、周波数fが700Hz、ピークツーピーク電圧Vppが500Vの矩形波バイアスとした。
帯電付与部材２７は、ゴムで形成されたローラであり、フレアローラに対して1mmギャップを隔てて設置している。また、帯電付与部材２７は図示しない回転機構により回転される。回転はフレアローラ表面と帯電付与部材２７の表面の速度が等しくなる回転数で駆動させた。
帯電付与部材２７には、交流電圧を印加して効果を検証した。印加したバイアスは、-2kVpp,1kHzのサイン波でオフセット値を変えながら、現像後トナーのQ/M（帯電量）および飛散量を測定した。
【００２１】
図４に検証結果を示す。縦軸のトナー飛散量は、現像装置を紙で覆い、紙に付着するトナー量を計測した。図から分かるように、現像後のトナーQ/Mが上がると、トナー飛散量は低減する。
これは、Q/Mが上がることで、トナー1個1個の帯電量が上がり、フレアローラに印加されている電界による拘束力が上がるためである。また、Q/Mが-50uC/g以上となる場合には、トナー1個1個の帯電も非常に高く、フレアローラとトナーとの間の静電付着力が高くなるために、ホッピングできなくなり、結果としてフレアローラに密着した状態(拘束力が極限まで上がった状態)でシール部へ進入するために、トナー飛散量は低減する。
【００２２】
図中、点線で示した飛散量は、市販されている現像装置（現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いる方式）で測定した結果であり、オフセット値を上げることで、フレア方式において市場機同等レベルまで改善可能であることを確認できた。
本実施形態ではローラ状の帯電付与部材２７を回転させる構成としたが、固定方式としても帯電付与機能は得ることができる。回転方式とした場合、フレアローラ２２に対向する帯電付与部材２７の放電面を常にクリアにすることができ、帯電機能を均一に維持することができる利点を有している。
図示していないが、帯電付与部材としては、ローラ形状に限定されるものではなく、ワイヤ形状でも同等の効果を得ることができる。
【００２３】
図３に示した現像装置では、現像上シール部材としてのマイラー（登録商標）からなるシール部材２６を、フレアローラの鉛直方向における頂点の位置で接触するように設置しているが、重力の影響を考えると、跳ね返ったものが再びシール部に進入するようなレイアウトが望ましい。
すなわち、フレアローラ２２の表面の鉛直方向における最も高い位置（図３に示す位置）に対して、該位置よりもフレアローラ２２の回転方向下流側で且つ低い位置で接触するように設けることが望ましい。
【００２４】
図５に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態では、現像残トナーが装置内に進入する部位に、フレアローラ２２の表面との間にギャップを介して入口部材２９が設けられている。これにより、フレアローラ２２と入口部材２９との間には、現像残トナーを装置内に誘導する搬送路２５が形成されている。
搬送路２５は、フレアローラ２２の表面に沿った円弧状の断面形状を有し、フレアローラ２２に対して非接触の開口部ともいうべきものである。
入口部材２９には、搬送路２５に臨むようにローラ状の帯電付与部材２７が設けられている。帯電付与部材２７は上記のように回転するように設けてもよく、ワイヤ形状としてもよい。
本実施形態では、閉鎖的な空間である搬送路２５によりフレアローラ２２の回転に伴う引き込み気流により現像残トナーを装置内に取り込むことができ、且つ、帯電付与部材２７による拘束力を得ることができるので、シール部材２６は設けられていない。
【００２５】
フレアローラ２２の回転による引き込み気流で現像残トナーはトナー収容部に運ばれるが、搬送路２５を設けただけの構成では、トナー収容部側の内圧の上昇により吐き出し気流が発生し、図１０で示したシール部材２６による接触構成と同様に、トナーがはじかれて飛散が発生してしまう。
帯電付与部材２７を設けることにより、搬送路２５を有する構成においてもトナー飛散を抑制することができる。
【００２６】
表１は、フレアローラ２２の鉛直方向の頂点にてシール部材２６がローラに当接する条件(図３)、シール部材の当接位置をフレアローラ２２の回転方向下流側の低い位置にした条件(請求項５)、非接触の開口としての搬送路２５を備えた条件(図５)のそれぞれについて、帯電付与部材有無でのトナー飛散量の計測結果を示している。
帯電付与部材の効果はいずれの形態においても現れ、搬送路（非接触開口）との組み合わせによってさらに飛散量が低減することが確認された。
シール部材の当接位置をフレアローラ２２の回転方向下流側の低い位置にした条件では、帯電付与部材を設けた場合、頂点位置でシールする場合と同様の結果となったが、下流側の低い位置でのシール構成では、それ自体で帯電付与部材が無い場合の飛散抑制効果があるため、トナー飛散を確実に抑制する観点からは、シール位置を重力による再進入機能が得られる「下流側の低い位置でのシール構成」と帯電付与部材との組み合わせが望ましい。
【００２７】
【表１】
2013200375.tif 000003
【００２８】
以下にフレア現像について説明する。
フレアローラ２２の概略図を図６に示す。図７はフレアローラの電極部分の周方向断面の概略図である。
支持基板上に電極が所定の間隔で配置され、その上に無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層が積層されている。なお、図７において各電極から伸びる線は各電極に電圧を印加するための導電線を表しており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。
各電極に対しては、本体側の電源から2相の異なる駆動電圧が印加される。
【００２９】
図８はフレアローラ電極部の平面展開図である。これらの図からわかるように、フレアローラは、トナーをホッピングさせるための電界を発生する2相の電極群を有し、偶数番目の電極群と奇数番目の電極群にそれぞれ図示しない駆動回路から一例としては図９（a）もしくは（b）に示すような逆位相の駆動波形が印加され、2相の電極間に時間周期的な電位差が形成される。
そしてフレアローラは回転駆動され、回転軸の一方に奇数番電極が接続され、回転軸のもう一方に偶数番電極が接続されている。
【００３０】
フレアローラの支持基板としては、樹脂等の絶縁性材料、あるいはＳＵＳ等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等を適用できる。
電極は、支持基板上に、Al、Cu、Ni-Cr等の導電性材料を0.1〜10um厚、好ましくは0.5〜2.0umで成膜し、これをフォトリソ技術等で所要の電極形状にパターニングして形成している。
【００３１】
次にトナーのホッピングを行うためのフレアローラ上の電極幅Ｌ及び電極間隔R、駆動波形形状並びに表面保護層について説明する。
搬送部材における電極幅Ｌと電極間隔Rはトナーのホッピング効率に大きく影響する。なお電極ピッチPは、P=R+Lで表される。
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。
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る。
【００３２】
但し、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、ホッピング効率が低下することになる。
そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるための適正な電極幅があることを見出した。
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、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ホッピングしている時間が短くなり、着地している時間が長くなる。これについても、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よくトナーを搬送、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。
さらに、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。
【００３３】
すなわち、フレアローラの電極幅、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、低電圧で効率的なホッピングを行うことができる。
そこで、上記各実施形態では、図７に示す電極幅Lは、トナー平均粒径の1倍以上20倍以下とし、かつ、電極間隔Rもトナー平均粒径の1倍以上20倍以下としている。
次に、表面保護層は、例えばSiO2、BaTiO2、ＴｉＯ2、ＴｉＯ4、SiON、BN、TiN、Ta2Ｏ5等を適用でき、厚さは0.5〜30umで形成している。
また、SiO2等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。表面保護層は、絶縁性、耐久性、フレアローラ自体の製法、及び使用するトナーとの帯電列との関係から適宜選択される。
【００３４】
本発明に係る現像装置を画像形成装置に用いる場合、フレアローラとして、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ーンの実用が必要になってくる。
ここでフレアローラの製法についていくつか挙げる。
まず、初めに、フレキシブルな電極パターンを形成し、それを支持ドラムに巻き付けてフレアローラを形成する場合について説明する。
フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ20〜100um）を基材（支持基板）として、その上に蒸着法によって0.1〜0.3um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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、前記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1〜3umをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。
これらの薄膜電極にレジスト塗布、パタンニング、エッチングで電極１２を形成する。この場合、0.1〜3um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5um〜数10um幅、又は間隔のファインパターン電極を精度良く形成することができる。
【００３７】
次いで、表面保護層１３としてSiO2 、BaTiO2、ＴｉＯ２ 等を厚さ0.5〜2umをスパッタ等により形成する。或いは、表面保護層として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0.1〜0.5umの厚みにスパッタ等で形成すればよい。また、SiO2等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。
【００３８】
このようなフレキシブル基板を構成することによって、円筒形状のドラムに貼り付けたり、或いは、部分的に曲面形状にしたりすることが容易に行える。
別の例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ20〜100um）を基材（支持基板）として、その上に電極材料として、厚さ10〜20um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20〜100um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電極の形状にパターン化し、その電極面上に保護層１３としてポリイミドをコーティング、金属材電極の厚さ10〜20umに応じた凹凸がある場合は平坦化して完成する。
【００３９】
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、搬送部材最表面が平坦化される。
フレキシブル基板の強度を上げた更に他の例としては、基材として厚さ20〜30umのSUS、Al基材等を用いて、その表面に絶縁層（電極と基材との間の絶縁）として5um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とする。
【００４０】
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0.1〜0.2umの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって前記数10umのファインパターンの電極１２を形成する。さらに、表面に前記SiO2、BaTiO2、ＴｉＯ２ 等の表面保護層を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送部材を得ることができる。
また、SiO2等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。
別のフレアローラの製法としては、導電インクを用いたスクリーン印刷、インクジェットによるプリント、メッキ加工した電極の非電極部をレーザ加工で除去する等の製法も挙げられるが、電極パターンおよび表面保護層の作成方法は上述の方法に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
９    像担持体としての感光体ドラム
１６  現像装置
２１  現像剤供給部材としての供給ローラ
２２  現像剤担持体としてのフレアローラ
２５  搬送路
２６  シール部材
２７  帯電付与手段としての帯電付与部材
２９  入口部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【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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