JP2002302251A - 静電搬送装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送効率が悪い。 【解決手段】 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駆動電極５２を有する
搬送基板４１の表面に凹凸を形成した。

Description

【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５−１９
６１５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凹凸を形成したものであ
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。

【００１０】ここで、搬送基板表面の凹凸は基板表面の
ウエット又はドライエッチング、塗布コート膜の成膜、
膜接着のいずれかで形成することが好ましい。

【００１１】また、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
下の粒子を分散固着させたことが好ましい。この場合、
搬送基板表面に分散固着された粒子は臨界表面張力が３
０/dyne/cm以下の材料からなることが好ましい。

【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】さらに、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を接着すること
が好ましい。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１
８Ａ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２
１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３
１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４１
ａ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５
１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５
２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、ＳＵ
Ｓ、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５
２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、ＳｉＯ
_２（シリコン酸化膜）、Ｔａ_２Ｏ_５（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３０〜５０００ｋ
ｇ／ｍｍ^２、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ＳｉＯ_２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５
３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７
３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４
１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５
２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５
４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４
３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、Ｖ
ｂ、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５
１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ＣａＦ_２，ＳｉＯ_２，ＴｉＯ_２、ＢＮ、Ｔｉ
Ｎ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３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、１２
０μｍ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ＳｉＯ_２のε＝２．３か
ら、Ｔａ_２Ｏ_５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
基板の表面に凹凸を形成したので、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。

【００７６】ここで、搬送基板表面の凹凸は基板表面の
ウエット又はドライエッチング、塗布コート膜の成膜、
膜接着のいずれかで形成することで、基板表面に凹凸を
形成できる。

【００７７】また、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
下の粒子を分散固着させることで、エッチング工程を経
ることなく基板表面に凹凸を形成でき、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。この場合、搬送基板表面に分散固着
された粒子は臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料か
らなることで、粉体との接触による吸着親和力が発生せ
ず、粉体が固着しない基板を得られる。

【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】さらに、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を接着すること
で、低コストで凹凸面を形成することができる。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、３
１…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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 捷夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 片野 泰男 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H077 AB03 AB14 AB15 AC13 AD06 AD07 AD13 AD23 AE03 EA20 FA01 FA13 3F021 AA01 BA05 CA13

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   表面に凹凸を形成したことを特徴とする静電搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の静電搬送装置におい
   て、前記搬送基板表面の凹凸が基板表面のウエット又は
   ドライエッチング、塗布コート膜の成膜、膜接着のいず
   れかで形成されていることを特徴とする静電搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の静電搬送装置におい
   て、前記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
   分散固着させたことを特徴とする静電搬送装置。
4. 【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は臨界表面
   張力が３０/dyne/cm以下の材料からなることを特徴とす
   る静電搬送装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４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。
6. 【請求項６】 請求項５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。
7. 【請求項７】 請求項６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。
8. 【請求項８】 請求項６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。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の静電搬送装置におい
   て、前記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を接着したことを特徴とする
   静電搬送装置。
10. 【請求項１０】 請求項９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。
11. 【請求項１１】 請求項１０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。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１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。
13. 【請求項１３】 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１２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。
14. 【請求項１４】 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１２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
    が前記潜像担持担持体近傍に臨むことを特徴とする画像
    形成装置。
15. 【請求項１５】 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１２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。