(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を静電力で搬送する静電搬送装置において、
前記粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、臨界表面張力が３０／ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料からなる粒子が分散固着されて凹凸が形成されている
ことを特徴とする静電搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電搬送装置において、前記搬送基板表面に分散固着された粒子は有機材料の粒子又は無機材料の粒子であることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の静電搬送装置において、前記搬送基板表面に分散固着された粒子は有機バインダで基板表面に固着されていることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の静電搬送装置において、前記搬送基板表面に分散固着された粒子が有機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記有機材料の粒子が０．０４ｇ／g〜１．２ｇ／ｇの含有組成であることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項５】
請求項３に記載の静電搬送装置において、前記搬送基板表面に分散固着された粒子が無機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記無機材料の粒子が０．１２ｇ／g〜１．８ｇ／ｇの含有組成であることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項６】
粉体を静電力で搬送する静電搬送装置において、
前記粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、搬送すべき粉体の平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子を分散させた有機材料シートが接着されて凹凸が形成されている
ことを特徴とする静電搬送装置。
【請求項７】
請求項６に記載の静電搬送装置において、前記接着した有機材料シートに分散させた粒子を核にした柱状の凹凸を形成したことを特徴とする静電搬送装置。
【請求項８】
請求項７に記載の静電搬送装置において、前記有機材料シートの厚さが分散された粒子の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下であることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の静電搬送装置において、前記搬送基板の凹凸面の表面に撥水剤が薄膜コートされていることを特徴とする静電搬送装置。
【請求項１０】
潜像担持体上にトナーを付着させて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、請求項１乃至９のいずれかに記載の静電搬送装置を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
潜像担持体上にトナー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１乃至９のいずれかに記載の静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が前記潜像担持体近傍に臨むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
潜像担持体上にトナー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１乃至９のいずれかに記載の静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の静電搬送基板の先端部が前記潜像担持体にトナーを付着させる現像ローラに臨むことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は静電搬送装置、現像装置及び画像形成装置に関し、特に粉体を静電力で搬送する静電搬送装置、潜像担持体にトナーを付着させる現像装置、潜像担持体の潜像を現像して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、この潜像に現像剤（以下「トナー」という。）を付着させて現像して可視像化し、このトナー像を記録媒体（転写紙）に転写することで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、潜像担持体に付着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、現像装置としては、特開平５−１９６１５号公報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、特開昭５９−１８１３７５号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静電搬送基板を用いて、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静電搬送基板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、特開平７−２２７９９５号公報に記載されているように、トナーを搬送する搬送基板に振動を励振させて搬送させるもの、特開平４−２０４５７０号公報に記載されているように、帯電粒子の搬送を静電力を用いて行うとともに搬送基板を振動により励振して帯電粒子を搬送するものなどが知られている。
【０００５】
さらに、他の画像形成装置として、トナーを担持する現像ローラや特開平９−１４１９１２号公報に記載されているストライプ状の電極が形成された電極基板を用いて、アパーチャ部までトナーを担持搬送し、記録媒体との間に制御用電極を、記録媒体の背面に背面電極をそれぞれ配置し、背面電極と現像ローラとの間で電界を発生させることで、トナーを記録媒体方向に飛翔可能とし、このトナーの飛翔を制御電極で選択的に制御することによって、記録媒体に画像を形成するいわゆる飛翔型（トナージェット型）画像形成装置も知られている。
【０００６】
また、トナーなどの粉体を搬送する粉体搬送装置として、特開平７−２６７３６３号公報に記載されているように、空間進行波電界を用いて搬送するものがある。これは、電極に駆動電圧を印加することにより、電極の周辺に空間的な進行波電界が形成され、進行波電界により帯電された粉体に反発力と駆動力が働き、粉体が電界進行方向に搬送されるものである。この空間進行波電界を用いてトナーなどの粉体を分級する分級装置として、例えば特開平８−１４９８５９号公報に記載されているように、静電力と重力、遠心力等を作用させて分級（分別）を行うようにしたものが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の静電搬送でトナーを搬送する静電搬送装置にあっては、搬送しようとする粉体と搬送基板表面との接触抵抗やクーロン力、材料の親和力、吸湿力による水和吸着等による相互干渉によって、搬送が困難であり、現像装置に用いた場合には現像に必要な十分なトナーを搬送することができず、従ってまた画像形成装置における画像品質が低下することになるという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、搬送効率を向上した静電搬送装置、この静電搬送装置を用いた高い画像品質で現像を行うことのできる現像装置、この現像装置を用いて高画質画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る静電搬送装置は、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、臨界表面張力が３０／ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料からなる粒子が分散固着されて凹凸が形成されている構成としたものである。なお、本明細書において「粉体」は、「微粒子」、「微粉末」、「粒子」、「粉末」、「粒体」、「微粉体」などを含む意味である。
【００１２】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子は有機材料の粒子又は無機材料の粒子であることが好ましい。この搬送基板表面に分散固着された粒子は有機バインダで基板表面に固着されていることが好ましい。また、搬送基板表面に分散固着された粒子が有機材料であり、有機バインダの固形成分に対して有機材料の粒子が０．０４ｇ／g〜１．２ｇ／ｇの含有組成であることが好ましい。さらに、搬送基板表面に分散固着された粒子が無機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記無機材料の粒子が０．１２ｇ／g〜１．８ｇ／ｇの含有組成であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置は、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、搬送すべき粉体の平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子を分散させた有機材料シートが接着されて凹凸が形成されている構成としたものである。
ここで、この接着した有機材料シートに分散させた粒子を核にした柱状の凹凸を形成することが好ましい。この有機材料シートの厚さが分散された粒子の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
また、搬送基板の凹凸面の表面に撥水剤が薄膜コートされていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る現像装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備えているものである。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体近傍に臨むものである。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体にトナーを付着させる現像ローラに臨むものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について図１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１（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２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３とミラー４とを含む走査光学系５と、ミラー６、７を含む走査光学系８とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
【００１９】
ここで、走査された原稿画像がレンズ９の後方に配置した画像読み取り素子１０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１３で反射した後、ミラー１４を介して感光体ドラム１上に照射する。この感光体ドラム１は帯電装置１５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１の表面に静電潜像が形成される。
【００２０】
そして、この感光体ドラム１表面の静電潜像は、本発明に係る静電搬送装置を含む本発明に係る現像装置１６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、給紙部１７Ａ又は１７Ｂから給紙コロ１８Ａ又は１８Ｂで給紙された転写紙（記録媒体）１９に転写チャージャ２０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１９は、分離チャージャ２１により感光体ドラム１の表面より分離されて、搬送ベルト２２によって搬送され、定着ローラ対２３の圧接部を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイ２４へと排紙される。
【００２１】
一方、転写が終了した感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置２５によって除去され、感光体ドラム１の表面に残留している電荷は除電ランプ２６によって消去される。
【００２２】
次に、この画像形成装置における本発明に係る静電搬送装置を備えた本発明に係る現像装置１６について図２を参照して説明する。なお、同図は同現像装置の概略構成図である。
この現像装置１６は、トナーを収納するトナーホッパ部３１と、このトナーホッパ部３１内のトナーを攪拌するアジテータ３２と、トナーホップ部３１内のトナーを帯電させてトナーボックス部３３に供給する帯電ローラ３４及びこの帯電ローラ３４の周面に接触させて配置したドクターブレード３５と、トナーボックス部３３内のトナーを静電力で搬送して潜像担持体である感光体ドラム１に向かってトナーを噴出させる本発明に係る静電搬送装置３６と、現像に供されなかったトナーを回収するトナー回収部材３８と、トナー回収部材３８に回収されるトナーを静電力で搬送してトナーボックス部３３に戻すトナー逆搬送部材３９とを備えている。
【００２３】
静電搬送装置３６は、先端部が感光体ドラム１近傍に臨み、帯電したトナーを静電力で搬送して先端部から感光体ドラム１に向かって噴出する搬送面４１ａを有する搬送基板４１、４１を搬送面４１ａ、４１ａを対向させて所定の間隔で配置している。
【００２４】
そして、これらの搬送基板４１、４１間にトナーボックス部３３内のトナーを静電力で搬送して送り込む送り込み基板４３、４３とを備え、これらの送り込み基板４３、４３の一端部は搬送基板４１、４１に接合し、他端部は帯電ローラ３４側に配置している。
【００２５】
そこで、この静電搬送装置３６を構成する搬送基板４１の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同搬送基板の一例の搬送方向に沿う模式的断面説明図、図４は同搬送基板の電極パターンを説明する平面説明図である。
【００２６】
これらの静電搬送基板４１は、支持基板５１に、空間進行波電界を発生させるための複数本の電極５２を搬送方向と交差（直交に限らない。）する方向に所要の間隔で配置し、この支持基板５１上に駆動電極５２表面及び駆動電極５２、５２間を被覆する絶縁膜５３を形成し、さらに絶縁膜５３表面に撥水膜５４をコーティングしたものである。
【００２７】
支持基板５１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基板、または、ＳＵＳ、シリコン基板などの導電性基板の表面に絶縁層を成膜したものを用いている。
【００２８】
ここで、導電性支持基板を用いた場合には、導電性基板を接地することが好ましい。すなわち、支持基板５１を導電性基板で形成した場合、駆動電極５２に空間進行波電界を発生させるための高速駆動パルスを印加することによる電荷の移動と、トナーが静電搬送基板４１に接触して移動することに伴って導電性支持基板の帯電が発生するので、導電性支持基板を接地することによって常に導電性支持基板の静電位を一定し、残留電荷の発生を低減することができる。なお、この支持基板５１は感光体ドラム１の幅と略同程度の幅を有している。
【００２９】
駆動電極５２は、支持基板５１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、ＴｉＮ、ポリシリコン、或いはＴｉ、Ｗ、Ｍｏなどの高温金属膜等の導電性材料を０．１〜２μｍの厚みで成膜し、これをフォトリソグラフィ技術等の半導体技術を用いて電極形状にパターン化して形成している。
【００３０】
絶縁膜５３としては、ポリイミド、ＳｉＯ２（シリコン酸化膜）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）などの無機材料或いは有機材料を用いることができる。この絶縁膜５３としては、ヤング率が３０〜５０００ｋｇ／ｍｍ２、誘電率ε＝２〜３００の範囲のものであることが好ましい。この絶縁膜５３の誘電率を大きくすることによって、駆動電圧の低電圧化を図ることができるとともに、粒子（トナー）の駆動反跳と搬送速度が大きくなる。
【００３１】
そして、この絶縁膜５３表面に凹部５３ａ及び凸部５３ｂを形成して搬送面４１ａを凹凸面としている。例えば、絶縁膜５３としてＳｉＯ２等、絶縁材料をスパッタやアルコールシリケート等を塗布焼成して成膜する。この絶縁膜５３の膜厚は１乃至２μｍ程度とし、ホトリソと湿式エッチング（ウエットエッチング）又はホトリソとドライエッチングにより、目的形状の凹凸を形成する。好ましくは、搬送粉体の大きさ、径の１／２以下の凹凸を形成する。これにより、搬送粉体の径で基板表面を１層被覆した粉体数の４倍以上の、１／２以下の凹凸の数が形成されることになる。なお、凹凸は搬送方向或いはこれと交差する方向又は搬送方向及びこれと交差する方向でライン状或いは点在状に配置形成することができる。
【００３２】
なお、支持基板５１の表面或いは絶縁膜５３表面を平坦面として、凹凸粒子コート塗布やシート膜接着による形成法でも同様の頻度で凹凸を形成することができる。
【００３３】
撥水膜５４は、特に搬送面４１ａと帯電トナー界面と接触抵抗の低減を図る機能を有する膜であり、この接触抵抗の低減のためには臨界表面エネルギーＥｇが３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料が好ましく、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素系樹脂材料、シリコーン系の撥水剤を０．１〜１μｍ、特に好ましくは０．２〜０．５μｍの厚みに薄膜塗布することで、表面の臨界表面張力は２０dyne/cm以下の撥水性が確保出来る。フッ素系の撥水剤としてはダイキン工業のデムナムＤＳＸ（商品名）、旭ガラスのサイトップシリーズ（商品名）、ＤｕｐｏｎｔのテフロンＡＦ（商品名）などが機能を満足することを確認している。
【００３４】
次に、送り込み基板４３について図５を参照して説明する。なお、同図は同送り込み基板４３の送り方向に沿う断面説明図である。
この送り込み基板４３は、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルな絶縁性基板からなる支持部材である支持基板７１上に、搬送基板４１と同様に、複数本の電極７２を搬送方向と交差（直交に限らない。）する方向に所要の間隔で配置し、支持基板７１上に空間進行電界を発生させるための駆動電極７２表面及び駆動電極７２、７２間を被覆する絶縁膜７３を形成し、さらに絶縁膜７３表面に撥水膜７４をコーティングしたものである。
【００３５】
このように支持基板７１をフレキシブル基板とすることで自在な湾曲が可能となって装置のコンパクト化が図れるとともに、形状依存性が容易になってトナーボックス部等への装着が簡単になる。
【００３６】
次に、静電搬送装置３６によるトナーの搬送動作について図６乃至図８をも参照して説明する。
先ず、搬送基板４１の電極５２に対して、図６に示すように、グランドＧと正の電圧＋との間で変化するパルス状駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃをタイミングをずらして印加する。
【００３７】
このとき、図７に示すように、搬送基板４１上に負帯電したトナーＴがあり、搬送基板４１の連続した複数の電極５２に▲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５２上に位置する。
【００３８】
次のタイミングで複数の電極５２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には図で左側の「Ｇ」の電極５２との間で反発力が、右側の「＋」の電極５２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５２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極５２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５２側に移動する。
【００３９】
このように電極５２に印加する駆動波形の電位を変化させて見かけ上駆動波形を移動させることによって空間進行波電界を発生させることで、負帯電トナーＴは「＋」の電極５２側に引かれながら移動するので、搬送基板４１の搬送面に沿って負帯電トナーＴが搬送される。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搬送できる。
【００４０】
ここで、搬送基板４１の搬送面４１ａは凹凸面としているので、図８に拡大して示すように、搬送粉体であるトナーＴは平坦基板に直接、面接触せず、凹凸部と点接触になって接触部分が小さくなり、接触親和力が小さくなることから、トナーＴが搬送基板４１に固着し難くなり、静電搬送の効率が向上する。
【００４１】
このように搬送基板４１によって送り込み基板４３から送り込まれた帯電したトナーは空間進行波電界によって感光体ドラム１側に静電力で効率的に搬送される。
【００４２】
さらに、搬送基板４１の最表面に撥水膜５４を成膜しているので、表面の臨界表面張力が小さく、これにより水和力、電子親和力ともに小さくなるので、クーロン力吸着も低減でき、一層搬送効率が向上する。
【００４３】
次に、以上のように構成した画像形成装置における現像装置１６を用いた現像作用について図９をも参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の現像原理説明図である。
この画像形成装置においては、現像装置１６のトナーホッパ部３１のトナーがアジテータ３２で攪拌されながら帯電ローラ３４に運ばれ、帯電ローラ３４の回転（図で左回り方向）によってドクタブレード３５との摩擦帯電で所定の極性に帯電されてトナーボックス部３３に送り込まれる。
【００４４】
そして、このトナーボックス部３２のトナーは、送り込み基板４３、４３に前述したような駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが印加されることで送り込み基板４３に沿って搬送されて搬送基板４１、４１間に送り込まれ、搬送基板４１に前述したような駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが印加されることで、搬送基板４１に沿って多くの搬送量でスムーズに搬送されて、感光体ドラム１との対向部方向に向けて噴出側から順次供給される。
【００４５】
これによって、噴出された帯電トナーＴは感光体ドラム１表面の逆極性電荷がある部分（画像部分）に付着して感光体ドラム１上の潜像が現像される。このとき、搬送基板４１によるトナー搬送が効率的に確実に行われることから、現像に必要とされる十分なトナー量の供給を確保することができる。
【００４６】
この場合、搬送基板４１、４１の先端部電極５２、５２間に交流電源８３からの交流電圧を印加して交流電界を発生させておくと、搬送基板４１、４１間から噴出したトナーＴが交流電界によってクラウド状態になるトナークラウド８４が発生し、感光体ドラム１の潜像に対して均質にトナーが付着するので、画像品質が向上する。
【００４７】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第２実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、各図は同静電搬送装置の搬送基板の異なる例を示す断面説明図である。
この搬送基板４１は、支持基板５１上に搬送すべき粉体Ｔの平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子（以下、「固定粒子」という。）９１を有機バインダ９２に分散して固着させたものである。ここで、図１０は固定粒子９１の大きさを粉体Ｔの平均径の２倍とした例を、図１１は固定粒子９１の大きさを粉体Ｔの平均径の１／２倍とした例を示している。
【００４８】
このように、搬送基板４１の表面に、搬送する粉体Ｔの平均径の２倍以下、もしくは同等かそれ以下の粒子９１を基板表面に分散固着させることで、粉体と基板の接点を小さくするように制御できる。
【００４９】
ここで、固定粒子９１の径が搬送粉体Ｔの直径より若干大きい場合には、一部の粉体Ｔが凹凸間に閉じ込められ接触接点を小さくなり、搬送粉体同士の静電反発力で固着を防止できる。また、固定粒子９１の大きさが、搬送粉体Ｔの大きさの２倍程度であっても（図１０の例）、凹凸間に一部搬送粉体Ｔが埋没されるが、これは粉体間の静電特性が同等であることから、相互に静電的に反発し合う。これにより、点接点と反発力の重畳効果で搬送効率が大きくなる。さらに、固定粒子９１大きさが搬送粉体Ｔの大きさと同等以下の場合（図１１の例）は、その基板表面の被覆率が８０％〜１２０％では、搬送粉体Ｔは殆どの固体粒子が点接点となり搬送効率が高くなる。
【００５０】
また、搬送基板４１の表面に分散固着する固定粒子９１の材料は、臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料からなることが好ましい。このような臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料から選択することで、接触点での親和力が小さく、また水にたいする親和力も小さくなるので、搬送粉体の固着が確実に少なくなる。
【００５１】
臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料としては、シリコーン樹脂、フッソ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリオレフイン樹脂、ポリウレタン樹脂等がある。これら材料は分級精度がよく、基板表面の分散性と被覆率の制御が容易であり、且つ搬送粉体との接点でもあり、搬送効率を向上できる。
【００５２】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第３実施形態について図１２乃至図１４を参照して説明する。なお、図１２は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図、図１３は同搬送基板の形成方法の説明に供する要部拡大説明図、図１４は同搬送基板の他の形成方法の説明に供する要部拡大説明図である。
【００５３】
この搬送基板４１は、支持基板５１上に固定粒子９１をシランカップリング材などの有機バインダ９２で局所的に固定したものである。
【００５４】
固定粒子９１の材料は、有機材料としては、シリコーン系樹脂、フッソ系（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリオレフイン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂などの粒体を挙げることができる。
【００５５】
また、無機材料としては、潮解性が無く、耐摩耗性が有り、強誘電体を含む絶縁材料である酸化物や弗化物のＣａＦ２，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の粒子粉体を挙げることができる。
【００５６】
固定粒子９１としてこれらの材料を選択することで、接着親和力も小さく、水に対する親和性も小さいので、搬送粉体の固着が少なくし、搬送効率が高くなる。そして、固定粒子９１を局所固定とすることによって、搬送粉体Ｔと点接点になるので、より搬送粉体の固着が低減する。
【００５７】
有機バインダ９２による局所的固定を行うには、図１３に示すように、シランカップリング材等の反応性材料による固着向上材や、ポリウレタン、アクリル、メタアクリル、ポリイミド等の固形成分濃度を０．１〜２０ｗｔ％とした溶媒分散樹脂や前駆体をコートし、加熱キュアや触媒硬化膜形成により、強固に固着させる。このとき、希釈濃度により、溶媒揮発による固定膜が基板表面に集中し（表面張力による）、また、硬化収縮により座部に固定膜が集中することで、溶剤の揮発と有機バインダ９２の凝縮固形成分は薄膜接合となり、固定粒子９１と支持基板５１の固着が部分接合（局所接合）になる。これにより、搬送基板４１表面に凹凸を容易に構成することができる。
【００５８】
また、接合膜が厚くなった場合は、図１４に示すように、有機樹脂バインダなどの接合膜９３に対してドライエッチング或いはウエットエッチングを行って薄膜化して固定粒子９１による凹凸を大きくすることができる。
【００５９】
ここで、固定粒子９１が有機材料の場合、有機バインダ９２の固形成分に対する固定粒子９１の含有量は、約５μｍ径の有機材料の場合、０．０４ｇ／ｇ〜１．２ｇ／ｇである。この場合、搬送基板表面の単位面積当たりの被覆率は好ましくは８０％〜１００％であり、これを達成出来る固形含有量は０．３〜０．８ｇ／ｇである。
【００６０】
また、固定粒子９１が無機材料の場合も同様に約５μｍ径の場合、０．１２ｇ／ｇ〜１．８ｇ／ｇの含有組成である。単位面積当たりの好ましい基板被覆率８０％〜１００％が得られる粒子含有量は、０．５〜１．０ｇ／ｇで有る。
【００６１】
固定粒子９１の含有量をこれらの範囲内とすることで、搬送粉体との接触点が極力少なくなり、搬送効率がより向上する。なお、接合膜が厚くなった場合は、湿式やドライエッチングで薄膜化と凹凸を大きくすることが好ましい。
【００６２】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第４実施形態について図１５を参照して説明する。なお、同図は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図である。
この搬送基板４１は、支持基板５１上に固定粒子９１を分散させた有機材料シート９４を接着層９５で接着接合したものである。
【００６３】
ここで、固定粒子９１によるシート面積の被覆率５０％〜１００％が好ましく、また、有機材料シート９４は前述したと同様に臨界表面張力が３０/dyne/cm以下であることが好ましい。なお、シート材料や粒子材料は前述した各実施形態で説明したものを用いることができる。
【００６４】
このように固定粒子９１を分散固着した有機材料シート９５を基板表面に接着させることで容易に搬送粉体との接触点を極力少なくすることが可能になり、またその固着親和力も小さくなって、搬送効率が向上する。そして、シート表面の凹凸と臨界表面張力を利用し、シート接合のみで容易に形状を確保することができる。
【００６５】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第５実施形態について図１６を参照して説明する。なお、同図は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図である。
この搬送基板４１は、上述した第４実施形態と同様に固定粒子９１を分散させた有機材料シート９４を接着接合し、湿式もしくはドライエッチングにより、シートに分散させた粒子９１を核にして、エッチングレイトの差を利用し、柱状部９６を形成することで凹凸面を形成する。
【００６６】
この場合、添加分散した固定粒子９１の径に沿って目的柱状部９６と深さ、即ち、アスペクト比の整合ができる。目的によってはアスペクト比を大きくし、搬送粉体が目標サイズより小さいものは、一時的に柱状部９６間に落として保留し、一定時間後に逆電圧搬送することで、目標径より小さい粉体を分離することもできる。
【００６７】
適正な柱状アスペクト比と柱状密度を確保することで、搬送粉体との接点が小さく搬送効率が向上する。また柱状部の高さが自由に選択でき、搬送粉体のサイズに合わせて、高さが調整可能であり、効率の高いアスペクト比の柱状部を選択作成できる。
【００６８】
ここで、有機材料シート９４の厚さは、添加分散する固定粒子９１の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下にする。これは添加する粒子９１の濃度にもよるが、２倍以上でシート面積に対する被覆率が５０％〜１００％が確保できる。粒子が２層以下の膜厚では、粒子分散が悪く均一な被覆が得られない。また、厚みが１２０μｍ以上の膜厚になると、電界強度が基板表面では小さくなり電界強度を適正化させるため駆動電圧を高くさせる必要があり、１．５Ｋｖ〜２Ｋｖの印加電圧となって、実装ドライバが高価になり、煩雑化する。有機材料シート９４の厚さ５０μｍ以下にすると、駆動電圧２００ｖ以下で搬送することができる。
【００６９】
実測では、電極５２間のライン／スペース（Ｌ／Ｓ）を１０〜２０μｍとし、表面絶縁層を２μｍとすると、駆動電圧は５０〜７０Ｖで可能である。これは電極間のエッジ効果が機能し、極間に電界が集中していることがシミュレーションの結果判明した。さらに絶縁膜を５μｍとし、誘電率をＳｉＯ２のε＝２．３から、Ｔａ２Ｏ５のε＝２４にすることで、さらに極間の電界強度が向上し、駆動電圧は３０Ｖ程度で同様の機能が観測された。
【００７０】
このシミュレーションの結果を図１７に示している。同図は、電極５２、５２によるｙ方向の電界（搬送面に対して鉛直方向、実線図示）及びｘ方向の電界（搬送面に沿う方向）の測定結果を示しているが、大きなｙ方向電界が得られるとともに、電極間で電界がほぼ０になるフラットな領域が生じる。
【００７１】
このように大きな電界強度と、電極間でフラットな領域を有するデジタル的な電界分布が得られることによって、搬送基板４１においては帯電トナーは高速で電極間を移動することになる。
【００７２】
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図１８をも参照して説明する。
この画像形成装置は、感光体ドラム１の潜像を現像手段である現像ローラ１０１を用いて現像するものであり、この現像ローラ１０１に対して前述した搬送基板４１（但し、支持基板５１を送り込み基板４３と同様にフレキシブル基板とした。）を用いてトナーを送り込むようにしている。
【００７３】
このように搬送基板４１を用いて現像ローラ１０１にトナーを供給することによって簡単な構成で確実にトナーを現像ローラ１０１に供給することができ、トナーの静電搬送を行うことによって現像装置の小型化を図ることができる。
【００７４】
なお、上記各実施形態においてはトナーを静電力で搬送する静電搬送装置で説明したが、トナー以外の粉体の搬送を行う装置にも同様に適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る静電搬送装置によれば、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、臨界表面張力が３０／ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料からなる粒子が分散固着されて凹凸が形成されている構成としたので、搬送粉体と基板との接触面積が小さくなり固着することがなくなり、搬送効率が向上する。
【００７８】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子は有機材料の粒子又は無機材料の粒子であることで、流形分布が既知で目的濃度に分散でき、基板表面の被覆率の制御が容易にできる。この搬送基板表面に分散固着された粒子は有機バインダで基板表面に固着されていることで、煩雑な工程を経ることなく、希釈濃度の制御で、低コストで製作できる。
【００７９】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子が有機材料であり、有機バインダの固形成分に対して有機材料の粒子が０．０４ｇ／g〜１．２ｇ／ｇの含有組成であることで、基板被覆率と溶媒希釈率を制御することで有機バインダの体積を極力小さくすることができ、より搬送効率が向上する。さらに、搬送基板表面に分散固着された粒子が無機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記無機材料の粒子が０．１２ｇ／g〜１．８ｇ／ｇの含有組成であることで、基板被覆率と溶媒希釈率を制御することで有機バインダの体積を極力小さくすることができ、より搬送効率が向上する。
【００８０】
本発明に係る画像形成装置によれば、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、搬送すべき粉体の平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子を分散させた有機材料シートが接着されて凹凸が形成されている構成としたので、搬送粉体と基板との接触面積が小さくなり固着することがなくなり、搬送効率が向上する。
ここで、この接着した有機材料シートに分散させた粒子を核にした柱状の凹凸を形成することで、粒子分布に忠実な凹凸が形成され、深さ制御も容易で、より搬送効率が向上する。この有機材料シートの厚さが分散された粒子の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下とすることで、駆動電圧の低電圧化を図れる。
【００８１】
また、搬送基板の凹凸面の表面に撥水剤が薄膜コートされていることで、搬送粉体との接触親和力が一層低減し、粉体の基板への固着をより確実に防止して搬送効率を向上することができる。
【００８２】
本発明に係る現像装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備えているので、トナーを安定して効率的に搬送することができ、高画質現像を行うことができる。
【００８３】
本発明に係る画像形成装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体近傍に臨むので、現像装置の小型化を図れ、高品質画像が得られる。
【００８４】
本発明に係る画像形成装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体にトナーを付着させる現像ローラに臨むので、現像装置の小型化を図れ、高品質画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成図
【図２】同画像形成装置の現像装置の一例を示す概略構成図
【図３】同現像装置の本発明に係る静電搬送装置の第１実施形態の搬送基板の模式的断面説明図
【図４】同搬送基板の電極パターンを説明する平面説明図
【図５】同現像装置の送り込み基板の平面説明図
【図６】同静電搬送装置における静電搬送の説明に供する駆動波形の説明図
【図７】同じく静電搬送の説明に供する説明図
【図８】同じく静電搬送の説明に供するトナーと搬送基板の関係を説明する説明図
【図９】同画像形成装置の現像原理の説明に供する説明図
【図１０】本発明に係る静電搬送装置の第２実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１１】同実施形態の他の例の搬送基板の拡大説明図
【図１２】本発明に係る静電搬送装置の第３実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１３】同実施形態の搬送基板の形成方法の説明に供する説明図
【図１４】同実施形態の搬送基板の他の形成方法の説明に供する説明図
【図１５】本発明に係る静電搬送装置の第４実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１６】本発明に係る静電搬送装置の第５実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１７】同実施形態の電界強度の説明に供する説明図
【図１８】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の説明に供する説明図
【符号の説明】
１…感光体ドラム（潜像担持体）、５、８…走査光学系、１３…ポリゴンミラー、１５…帯電装置、１６…現像装置、１７Ａ，１７Ｂ…給紙部、２０…転写チャージャ、２１…分離チャジージャ、２３…定着ローラ対、３１…粉体ホッパ部、３４…帯電ローラ、３６…静電搬送装置、４１…搬送基板、４３…送り込み基板、５１…支持基板、５２…駆動電極、５３…絶縁膜、５４…撥水膜、９１…固定粒子、９２…有機バインダ、９６…柱状部。
【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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