JP2004045943A

JP2004045943A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004045943A
Application number: JP2002205423A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Miyaguchi; 宮口　耀一郎; Takeshi Takemoto; 竹本　武; Nobuaki Kondo; 近藤　信昭
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】トナー飛散が生じて画像品質が低下し、品質を向上するために高電圧が必要になる。
【解決手段】トナーを静電力で搬送、ホッピングさせるための電界を発生させる複数の電極１２を有する搬送基板１と、トナーと磁性キャリアにより磁気ブラシを形成する現像剤搬送体２とを備え、現像剤搬送体２からトナーを搬送基板１に転送し、搬送基板１でトナーを現像部５に移送する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は現像装置及び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、この潜像に粉体である現像剤（以下「トナー」という。）を付着させて現像してトナー像として可視像化し、このトナー像を記録媒体（中間転写部材を含む。）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搬送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】
また、画像形成装置としては、特開平９−１９７７８１号公報、特開平９−３２９９４７号公報に記載されているように、非接触で現像ローラから潜像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像方式で現像するものも知られている。
【０００５】
さらに、画像形成装置としては、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ための搬送基板を用いて、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もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した現像ローラを用いてトナーを潜像担持体に与える現像装置を備えた画像形成装置にあっては、現像ローラと現像装置側板との間にトナーが侵入して、トナーが擦れてトナー固着等が発生し、画像に悪影響を及ぼしたり、現像装置周りのシール材が経時劣化することで、現像装置内にて現像剤もしくはトナーを攪拌・帯電させることにより、トナーが飛散し、画像の地汚れなどを生じることがある。
【０００７】
また、摩擦帯電やコロナ放電帯電によってトナーを帯電させた場合、飽和帯電したトナーと不飽和帯電のトナーとが混在し、大きな帯電分布を有することになる。このようなトナーを強制的に磁気ブラシや転写ローラなどを用いて現像ローラに転写すると、現像ローラの現像速度（線速１００ｃｍ／ｓｅｃ程度）の速さでは、一旦現像ローラに担持させた現像剤のうちの電荷が小さなトナーは離脱して、トナーが飛散したり、形成画像の地汚れが生じ易くなる。
【０００８】
さらに、所謂ジャンピング現像を行う現像装置にあっては、高電圧による帯電トナーの授受を行わなければならないため、高電圧電源が必要になり、装置の大型化、コストの増加を招くという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＥＴＨ（イース：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆　Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を用いた高品質現像が可能な現像装置及びこの現像装置を用いて高い画像品質が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
ＥＴＨ現象とは、粉体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ＥＴＨ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、搬送基板の表面を、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る。このＥＴＨ現象を利用した現像をＥＴＨ現像と称する。
【００１１】
搬送基板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」、「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」、「ホッピング速度」、「ホッピング方向」、「ホッピング高さ（距離）」という表現を使用する。なお、静電搬送装置、搬送基板という用語に含まれる「搬送」は「移動」と同義である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、トナーを静電力で搬送、ホッピング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と、トナーと磁性キャリアにより磁気ブラシを形成する現像剤搬送体とを備え、現像剤搬送体からトナーを搬送基板に転送し、搬送基板でトナーを現像部に移送する構成としたものである。
【００１３】
ここで、搬送基板に印加される位相駆動パルスのグランドと現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００１４】
また、搬送基板に電極と絶縁され、かつ、重畳的に設けられたバイアス電極と現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００１５】
さらに、搬送基板に電極と略同一面に、かつ、電極と独立的に設けられたバイアス電極と現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
これらの現像装置においては、現像剤搬送体の磁気ブラシの穂高を規制する規制部材を備えていることが好ましく、この場合、規制部材を画像濃度及び／又は印刷速度に応じて変位させることが好ましい。
【００１７】
また、搬送基板によるトナーの搬送速度及び／又は搬送量を電極に印加する駆動パルスの位相搬送周波数と印加電圧値で制御することが好ましい。さらに、搬送基板をフレキシブル基板とすることができる。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、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ための本発明に係る現像装置を備えている構成としたものである。
【００１９】
ここで、トナー濃度を検出してトナーの補充、現像剤搬送体による搬送量、搬送速度、磁気ブラシの穂高、搬送基板による搬送量、搬送速度の少なくともいずれかを調整することが好ましい。
【００２０】
【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１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の現像装置部分の概略構成図である。
【００２１】
この現像装置は、トナーを搬送及びホッピングさせるための電界を発生する複数の電極を有する搬送基板１と、トナーと磁性キャリアにより磁気ブラシを形成する現像剤搬送体２とを備え、現像剤搬送体２からトナーを搬送基板１に転送し、この搬送基板１でトナーを静電潜像が形成された潜像担持体である感光体ドラム３の静電潜像にトナー付着させて現像する現像部（現像領域）５に移送する。
【００２２】
ここで、搬送基板１は、図２にも示すように、ベース基板１１上に複数の電極１２、１２、１２……を３本を１セットとして、トナー移動方向（トナー進行方向：図２で矢示方向とする。）に沿って所要の間隔で配置し、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１２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１３を積層したものである。
【００２３】
ここで、支持基板１１としては、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材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ_２等の絶縁膜を成膜したもの、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。
【００２４】
電極１２は、例えばＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を所要の厚さで成膜し、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。ここで、三相以上の駆動波形を与える場合、電極のライン／スペースは、電極幅Ｌが５〜１００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍであり、その電極間隔Ｒは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜４０μｍの範囲である。また、電極厚さｔは０．１〜１０μｍ、好ましくは０．３〜２μｍの範囲である。さらに、トナー粒径との関係では、幅Ｌは移動させるトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが好ましい。これによって、トナーの搬送及びホッピングを効率的に行うことができる。
【００２５】
表面保護層１３としては、例えばＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５などを厚さ０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜３μｍの厚さで成膜して形成している。
【００２６】
このように構成した搬送基板１に駆動回路５から図１に示すようにｎ相（ここでは３相とする。）の駆動波形を搬送基板１の複数の電極１２に印加することにより、複数の電極１２によって移相電界（進行波電界）が発生し、搬送基板１上の帯電した粉体は反発力及び／又は吸引力を受けて進行方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００２７】
例えば、搬送基板１１の複数の電極１２に対して駆動回路１４から図３に示すよにグランド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。
【００２８】
このとき、図４に示すように、搬送基板１１上に負帯電トナーＴがあり、搬送基板１１の連続した複数の電極１２に同図に▲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１２上に位置する。
【００２９】
次のタイミングで複数の電極１２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１２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１２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１２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１２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１２側に移動する。
【００３０】
ここで、駆動波形の駆動電圧２０〜１０００Ｖ、好ましくは４０〜１２０Ｖの範囲であり、駆動周波数は０．５〜１００ＫＨｚ、好ましくは１０〜３０ＫＨｚの範囲である。帯電トナーは正負極性のどちらかで５〜６０μＣ／ｇ、好ましくは１０〜３０μＣ／ｇの範囲内である。
【００３１】
このように複数の電極１２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移動する。
【００３２】
現像剤搬送体２には、平均直径が２〜１５μｍのトナーを例えばスクリュウ搬送帯電を行って帯電し、この帯電トナーと磁性キャリアと混合攪拌して十分な飽和帯電を行った現像剤２１が与えられる。なお、本発明では現像部４に移送するのはトナーのみであり、現像剤２１はトナーと磁性キャリアからなるが、従前の二成分現像剤と同じ意味ではなく、磁性キャリアは搬送基板１にトナーを転送するために用いるものである。
【００３３】
そして、現像剤搬送体２は、金属スリーブの内部にマグネットを配置してなり、与えられる現像剤２１を金属スリーブ表面に磁気吸着して現像剤層（磁気ブラシ）２２を形成する。この現像剤搬送体２の外周側には磁気ブラシ２２の穂高を規制する磁気穂高さ規制部材２３を配置している。
【００３４】
この現像剤搬送体２と搬送基板１の電極１２に印加する駆動波形（駆動パルス）のグランド（ＧＮＤ）との間には、帯電トナーと逆極性のＤＣバイアス電圧Ｖｂ１を印加する手段であるバイアス電源２４を設けている。このバイアス電源２４によるバイアス電圧Ｖｂ１は５０〜５００Ｖの範囲内が好ましい。
【００３５】
感光体ドラム３には図示しないが帯電、露光によって画像に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像領域５で現像された後被記録媒体に転写され、一方感光体ドラム３にはクリーニングが行われる。なお、潜像担持体を感光体ドラムとしているがベルト状の潜像担持体であってもよい。
【００３６】
この感光体ドラム３と搬送基板１とのギャップは５０〜６００μｍの範囲内であることが好ましい。この場合、トナーの搬送面と潜像担持体との間隔をトナーホッピング飛翔高さの２〜１０倍の範囲内に設定することで、潜像担持体に潜像電界がある場合、飛翔高さが高い領域のトナーが潜像担持体までさらに飛翔して現像に寄与する。これに対して、飛翔高さが低い領域のトナーは潜像担持体まで飛翔することができず、現像に寄与しない。したがって、あるｑ／Ｍの分布を持ったトナーがトナーホッピング部に搬送されてホッピングするとき、ｑ／Ｍが小さいトナー、例えば１０〜５μＣ／ｇ以下のトナーは飛翔高さが小さいために現像に寄与することができず、所定値以上のｑ／Ｍのトナーによる現像が行われることになる。
【００３７】
これによって、トナーの潜像への付着が確実に実現でき、また付着後のトナーの飛び散り、移動等の発生がなくなり、高画質の現像が可能となる。さらに、従来の現像方式では問題とされていた、弱帯電、小レベル逆極性帯電トナーによる地汚れ等の問題も回避できる。つまり、トナーホッピングを行わせることで、現像に寄与するトナーについてのｑ／Ｍの選択性を利用することが可能となり、低電圧で高画質な現像を行うことができる現像ユニット（現像装置）を有する画像形成装置が得られる。
【００３８】
また、トナーの搬送面と潜像担持体との間隔をトナーホッピング飛翔高さの１／２〜２倍の範囲内に設定することもできる。この場合には、ホッピングしたトナーの多くは潜像担持体の潜像電界による力に関係なく、所要の速度を持って潜像担持体表面に衝突することになる。この結果、非潜像部に付着した不要なトナーは吸着力が弱く、また潜像部に多重に付着したトナーのうちの表面層のトナーも吸着力が弱いために、潜像担持体側に所要の速度で衝突するトナーによって結果的には剥離、除去されることになり、より大きなスカベンジャー効果を得ることができて、より鮮鋭（シャープ）性の大きい画像を得ることができるようになる。また、より多くのトナーを感光体表面に移送できることから高濃度の画像でも高速で現像することができる。
【００３９】
この潜像担持体（感光体ドラム）３と搬送基板１の電極１２に印加する駆動波形（駆動パルス）のグランド（ＧＮＤ）との間には、帯電トナーと逆極性のＤＣバイアス電圧Ｖｂを印加する手段であるバイアス電源３１を設けている。
【００４０】
このように構成した現像装置においては、現像剤２１は現像剤搬送体２上で磁気ブラシ２２を形成し規制部材２３で厚みが規制されて所定の厚さに保持されている。ここで、搬送基板１の電極１２に対して駆動回路１４から駆動波形（駆動パルス）Ｐｖを印加することによって、現像剤搬送体２の磁気ブラシ２２の含まれるトナーと電極１２との間に静電力が作用して、磁性キャリアからトナーが分離され搬送基板１上に転送される。なお、現像剤搬送体２の回転方向について図１で実線矢印方向を順方向、破線矢印方向を逆方向としたとき、順方向回転の方がトナー搬送量が増える。
【００４１】
この場合、磁気ブラシには帯電したトナーがキャリア表面に静電的に付着しているが、これは通常２〜１５０ｎＮ程度の固着力であり、これをキャリアから引き離し分離させる電界は間隔にもよるが５０〜４００Ｖが必要である。一方、搬送基板１に与える駆動波形の駆動電圧は、ショートや電界漏れ、絶縁保護層の破壊防止のため、低電圧駆動とし、その電圧は通常５０〜１５０Ｖ程度とする。
【００４２】
そのため、駆動波形による電界だけではキャリアに付着しているトナーを分離して搬送基板１側に転送する量（トナー汲み出し量）が少なくおそれがある。そこで、本実施形態では、搬送基板１の電極１２に印加する駆動パルスのグランド（接地）と現像剤搬送体２（ここでは、金属スリーブとしている。）との間にＤＣバイアス電圧Ｖｂ１として帯電トナー極性の逆電圧を５０〜５００Ｖ印加するようにしている。
【００４３】
これにより、帯電トナーが確実に磁気ブラシから分離して搬送基板１に転送され、トナーの十分な汲み出し量を安定して確保することができるようになり、現像に十分なトナーを供給することができ、安定した高い品質で現像を行うことができる。
【００４４】
そして、搬送基板１の電極１２に対して駆動回路１４からの駆動波形Ｐｖが印加されることで前述したように搬送基板１上には空間進行波電界（位相電界）が生じているので、搬送基板１に転送されたトナーは位相電界によって搬送とホッピングを行いながら現像領域５に搬送される。
【００４５】
ここで、現像領域５において、感光体ドラム３の近傍でトナーがホッピングしていることにより、感光体ドラム３に形成された潜像部にはトナーが強いクーロン力で吸引固定されるが、非潜像部ではクローン力が弱いか、正負逆の帯電で反撥されトナーが付着固定されないので、トナーによって潜像が現像（可視像化）される。
【００４６】
なお、現像に供されなかったトナーは図示しない回収手段によって回収されて現像剤搬送体２に供給する現像剤２１側に戻される。また、感光体ドラム３の回転方向について図１で実線矢印方向（現像領域５で搬送基板１による搬送方向と同じ方向になる方向）を順方向、破線矢印方向（現像領域５で搬送基板１による搬送方向と逆方向になる方向）を逆方向としたとき、逆方向回転の方がトナーの飛散量が少なく、トナー濃度が高くなる。
【００４７】
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ていないため、容易に潜像担持体（感光体ドラム３）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（２０〜２００Ｖ程度）で行うことができる。
【００４８】
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、本発明の現像装置によれば、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感光体側に移送することが可能になるのである。
【００４９】
次に、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２実施形態について図５を参照して説明する。
ここでは、現像剤搬送体２と搬送基板１の電極１２に印加する駆動パルスのグランド（ＧＮＤ）との間には、帯電トナーとＡＣバイアス電圧Ｖｂ２を印加する手段であるバイアス電源２５を設けている。このバイアス電源２５から印加するＡＣバイアス電圧Ｖｂ２としては、周波数が０．１〜４０Ｋｈｚ、電圧値が５０〜５００Ｖの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
このように、ＡＣバイアス電圧Ｖｂ２を印加することで、磁気ブラシのキャリア表面に付着している帯電トナーが交流電界の振動を受けて、微動し加速的に大きく動き剥離分離され、搬送基板１に転送される。つまり、交流電界の振動によってトナーが振動し、さらに同極性のトナー粒子間反跳、さらに静電搬送の電界反跳と吸引が相乗し、トナークラウドを伴いながら同時に搬送基板１による位相搬送駆動によって搬送される。
【００５１】
これにより、トナーの十分な汲み出し量を安定して確保することができるようになり、現像に十分なトナーを供給することができ、安定した高い品質で現像を行うことができる。
【００５２】
次に、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３実施形態について図６を参照して説明する。
ここでは、現像剤搬送体２と搬送基板１の電極１２に印加する駆動パルスのグランド（ＧＮＤ）との間に、帯電トナーと逆極性のＤＣバイアス電圧Ｖｂ１を印加する手段であるバイアス電源２４と、ＡＣバイアス電圧Ｖｂ２を印加する手段であるバイアス電源２５とを直列的に設け、（ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１＋ＡＣバイアス電圧Ｖｂ２）の重畳バイアス電圧Ｖｂ３を印加するようにしている。
【００５３】
なお、バイアス電源２４によるバイアス電圧Ｖｂ１は５０〜５００Ｖの範囲内としている。また、バイアス電源２５から印加するＡＣバイアス電圧Ｖｂ２は周波数が０．１〜４０Ｋｈｚ、電圧値が５０〜５００Ｖの範囲内としている。
【００５４】
このように、ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１とＡＣバイアス電圧Ｖｂ２とを重畳したバイアス電圧Ｖｂ３を印加することで、前述したように、ＤＣバイアス電圧により帯電トナーが常に磁気ブラシから搬送基板１に転送され、磁気穂（磁気ブラシ）のキャリアから分離と同時に搬送基板１で搬送され、さらに、同時にＡＣバイアス電圧を重畳させることで、磁気穂のキャリア表面に付着している帯電トナーが交流電界の振動を受けて、微動し加速的に大きく動き剥離分離され、搬送基板１に転送され搬送基板１で搬送される。
【００５５】
これにより、トナーの十分な汲み出し量を安定して確保することができるようになり、現像に十分なトナーを供給することができ、より安定した高い品質で現像を行うことができる。
【００５６】
次に、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４実施形態について図７を参照して説明する。
この実施形態では、搬送基板１にバイアス電圧を印加するバイアス電極１５を設け、このバイアス電極１５上の絶縁膜１６を介して少なくとも一つの電極１２を重畳させた状態で設けている。
【００５７】
そして、このバイアス電極１５と現像剤搬送体２との間に、ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１、ＡＣバイアス電圧Ｖｂ２、又はＤＣバイアス電圧Ｖｂ１及びＡＣバイアス電圧Ｖｂ２を重畳したバイアス電圧Ｖｂ３を印加する手段として、ここでは電源２４及び２５を設けている。
【００５８】
この搬送基板１は、支持基板１１上に、磁気ブラシと接触する近傍の一部に金属膜（厚さ０．３〜１０μｍ）によるバイアス電極１５をパターン化形成した後、層間絶縁膜１６としてＳｉＯ_２、やＳｉＮ、ＳｉＯＨ、または有機膜（ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン等）を０．５〜１０μｍ全面に被膜する。そして、この絶縁膜１６の上に電極１２の群を形成、さらに保護膜１３で被膜して作製することができる。
【００５９】
このように、磁気ブラシを形成するための現像剤搬送体２とバイアス電極１５間に、ＤＣ＋ＡＣのバイアス電圧Ｖｂ３（なお、ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１又はＡＣバイアス電圧Ｖｂ２でもよい。）を印加することで、前述したように、ＤＣバイアス電圧により帯電トナーが常に磁気ブラシから搬送基板１に転送され、磁気穂（磁気ブラシ）のキャリアから分離と同時に搬送基板１で搬送され、さらに、同時にＡＣバイアス電圧を重畳させることで、磁気穂のキャリア表面に付着している帯電トナーが交流電界の振動を受けて、微動し加速的に大きく動き剥離分離され、搬送基板１に転送され、搬送基板１で現像領域５に搬送される。
【００６０】
これにより、トナーの十分な汲み出し量を安定して確保することができるようになり、現像に十分なトナーを供給することができ、より安定した高い品質で現像を行うことができる。
【００６１】
次に、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５実施形態について図８を参照して説明する。
この実施形態では、搬送基板１に、電極１２と略同平面で、かつ、電極１２とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電極１７を設けている。
【００６２】
そして、このバイアス電極１７と現像剤搬送体２との間に、ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１、ＡＣバイアス電圧Ｖｂ２、又はＤＣバイアス電圧Ｖｂ１及びＡＣバイアス電圧Ｖｂ２を重畳したバイアス電圧Ｖｂ３を印加する手段として、ここでは電源２４及び２５を設けている。
【００６３】
このように、磁気ブラシを形成するための現像剤搬送体２とバイアス電極１７間に、ＤＣ＋ＡＣのバイアス電圧Ｖｂ３（なお、ＤＣバイアス電圧Ｖｂ１又はＡＣバイアス電圧Ｖｂ２でもよい。）を印加することで、前述したように、ＤＣバイアス電圧により帯電トナーが常に磁気ブラシから搬送基板１に転送され、磁気穂（磁気ブラシ）のキャリアから分離と同時に搬送基板１で搬送され、さらに、同時にＡＣバイアス電圧を重畳させることで、磁気穂のキャリア表面に付着している帯電トナーが交流電界の振動を受けて、微動し加速的に大きく動き剥離分離され、搬送基板１に転送され、搬送基板１で現像領域５に搬送される。
【００６４】
これにより、トナーの十分な汲み出し量を安定して確保することができるようになり、現像に十分なトナーを供給することができ、より安定した高い品質で現像を行うことができる。
【００６５】
次に、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６実施形態について図９を参照して説明する。
この実施形態では、現像剤搬送体２の磁気ブラシ２２の高さ（磁気穂の高さ）を規制する規制部材２３を変位可能に設け、この規制部材２３を変位させる例えば圧電型アクチュエータなどのアクチュエータ（駆動手段）４１と、画像濃度を示す画像濃度信号（情報）及び印刷速度を示す印刷速度信号（情報）に応じてアクチュエータ４１を駆動制御する高さ制御部４２を備えている。
【００６６】
このように、搬送基板１にトナーを転送するための現像剤搬送体２の磁気ブラシ２２の穂高さを画像濃度及び／又は印刷速度に応じて調整することによって適切な量のトナーを搬送基板１から現像領域５に送ることができる。
【００６７】
すなわち、画像濃度が高い場合には現像に供されるトナー量も相対的に増加し、また印刷速度が高速になるほど現像領域５のトナー供給量を増加する必要がある。ここで、磁気穂高さを５０〜６００μｍまで高さ制御を行った場合、直径が２ｃｍの磁気ブラシスリーブ（現像剤搬送体２）の回転数と磁気穂高さに対するトナー搬送量の依存性を測定した結果の一例を図１０に示している。
【００６８】
この図１０から分かるように、トナー搬送量は磁気穂高さ（磁気ブラシの高さ）に対して依存性を示すことから、画像濃度や印刷速度に応じて規制部材２３を変位（微動）させて磁気ブラシの高さを制御することによって、画像濃度や印刷速度に応じた適切な量のトナーを現像領域に搬送することができ、安定した高い品質の画像を形成することができる。
【００６９】
また、磁気ブラシスリーブ（現像剤搬送体２）の回転数と磁気穂高さをある値で一定とした場合に、前述したＤＣバイアス電圧Ｖｂ１、ＤＣ＋ＡＣバイアス電圧Ｖｂ３に対するトナー搬送量の依存性を測定した結果の一例を図１１に示している。
【００７０】
このように、トナー搬送量はバイアス電圧の電圧値に対する依存性を示し、またＤＣバイアス電圧Ｖｂ１よりも、ＤＣ＋ＡＣバイアス電圧Ｖｂ３を印加した場合の方がトナー搬送量が多くなる。
【００７１】
次に、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７実施形態について図１２を参照して説明する。
この実施形態では、上記第７実施形態に加えて、搬送基板１の電極１２に対して駆動波形を出力する駆動回路４４として、駆動パルスの周波数を変化できる、或いは駆動電圧値を変化できる、若しくは周波数と駆動電圧値を変化できる駆動回路を備えている。そして、画像濃度を示す画像濃度信号（情報）及び印刷速度を示す印刷速度信号（情報）に応じて駆動回路４４から出力する駆動波形の周波数及び／又は電圧値を制御するための駆動波形制御部４５を備えている。
【００７２】
なお、周波数或いは駆動電圧値の異なる駆動波形の生成は、例えば、周波数或いは駆動電圧値の異なる複数種の駆動波形パターンのデータを格納した記憶手段（例えばＲＯＭ）と、この記憶手段から読み出した駆動波形パターンのデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器とを備え、画像濃度信号（情報）及び印刷速度を示す印刷速度信号（情報）に応じた駆動波形パターンのデータを読み出すように構成できる。
【００７３】
このように、搬送基板１の電極１２に印加する駆動波形の周波数及び／又は駆動電圧値を画像濃度及び／又は印刷速度に応じて調整することによって適切な量のトナーを搬送基板１から現像領域５に送ることができる。
【００７４】
すなわち、前述したように、画像濃度が高い場合には現像に供されるトナー量も相対的に増加し、また印刷速度が高速になるほど現像領域５のトナー供給量を増加する必要がある。ここで、駆動波形の周波数（位相搬送周波数）に対するトナー搬送量の依存性を測定した結果の一例を図１３に、駆動波形の電圧値に対するトナー搬送量の依存性を測定した結果の一例を図１４にそれぞれ示している。なお、図中の黒丸は搬送基板１の電極１２のライン／スペースが１５／２０のとき、黒四角は搬送基板１の電極１２のライン／スペースが１５／４０のときである。
【００７５】
これらの例では、周波数が０．５ＫＨｚのときにはトナー搬送速度が０．２ｍ／ｓ程度であるが、１２ＫＨｚでは０．８ｍ／ｓ（搬送量で１０．５〜１２．５ｍｇ／ｃｍ／ｓ）と大きくなる。さらに搬送量は電圧依存性が大きく、駆動周波数１２ＫＨｚとした場合、４０Ｖでは基板１の条件にもよるが０．３ｍｇ／ｃｍ／ｓであるが、８０Ｖでは５ｍｇ／ｃｍ／ｓ、１２０Ｖでは１０ｍｇ／ｃｍ／ｓと搬送量は増加する。
【００７６】
したがって、搬送基板１の電極１２に印加する駆動波形の周波数や電圧値を画像濃度及び／又は印刷速度に応じて調整することによって適切な量のトナーを搬送基板１から現像領域５に送ることができる。
【００７７】
次に、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８実施形態について図１５を参照して説明する。
この実施形態では、リジッドな保持基板５０にフレキシブルな搬送基板５１を固定保持している。保持基板５０は、金属、セラミックス、ガラス等の部材からなり、現像領域５において感光体ドラム３の周面に倣う形状の凹部５０ａを形成している。一方、搬送基板５１は変形可能なフレキシブル基板６１に電極６２を形成したものであり、熱圧着や接着剤などで保持基板５０で接合している。
【００７８】
これにより、感光体ドラム３と搬送基板５１の搬送面との間のギャップＧを所定の現像領域５の幅に亘って略一定に保持することができる。すなわち、現像領域（現像部）においては、搬送基板と感光体ドラム（潜像担持体）とのギャップ精度は５０〜６００μｍの範囲で、トナー地汚れ防止のためにも潜像電位とバイアス電位の適正ギャップＧを高精度に維持しなければならない。
【００７９】
そこで、搬送基板としてフレキシブル基板を用いることで感光体ドラムの周面に倣う形状に形成して所定の範囲で搬送基板と感光体ドラム周面とのギャップを略一定にすることができるが、そのままでは、フレキシブル基板は軟弱性があり、長手方向のギャップ維持が難しくなる。
【００８０】
そのため、感光体ドラムの周面形状に適合した形状の金属やセラミックス、ガラス等担持体の表面にフレキシブル基板を熱圧着や接着材で貼り合わせることでギャップ精度を安定して確保することができるようになる。
【００８１】
なお、ここでは感光体との精度を要求される搬送基板とのギャップを確保するために保持基板でフレキシブルな搬送基板を保持しているが、前述した現像剤搬送体と搬送基板の磁気ブラシとの対向面積を大きくするために、フレキシブルな搬送基板を現像剤搬送体の周面に倣う形状に配置して、これを保持基板で保持することもできる。
【００８２】
このように、搬送基板としてフレキシブルな搬送基板として、これを保持部材（保持基板）で保持することによって、フレキ性を必要とする部分の形状多様性を確保することができる。
【００８３】
次に、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９実施形態について図１６を参照して説明する。
この実施形態では、制御部７１は、搬送基板１の搬送面のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ７２からの検出トナー濃度に基づいて、駆動部７３を駆動制御してトナー供給部７４へのトナーの補充量を調整し、駆動部７５を駆動制御して現像剤搬送体２の回転数を制御することによって現像剤の搬送量（又は搬送速度）を調整し、また前述したように駆動部７６を駆動制御して規制部材２３を変位させて現像剤搬送体２上の磁気ブラシの穂高を調整し、駆動回路４４を駆動制御して搬送基板１の電極１２に対する駆動波形のパラメータ（周波数及び／又は電圧値）を変化させてトナー搬送量（又は搬送速度）を調整する。
【００８４】
このように、トナー濃度センサで搬送基板のトナー搬送面の光透過濃度や反射濃度によりトナー濃度を検出し、これと画像濃度濃度や印刷速度（コピー枚数速度）に合わせて、新規トナーの補充量、磁気ブラシ回転数の制御、や磁気穂高さ、位相駆動条件などを調整制御して、所要量のトナーを現像部に搬送することができ、安定して高品質の画像を現像、形成することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、トナーを静電力で搬送、ホッピング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と、トナーと磁性キャリアにより磁気ブラシを形成する現像剤搬送体とを備え、現像剤搬送体からトナーを搬送基板に転送し、搬送基板でトナーを現像部に移送する構成としたので、安定した高品質の現像を行うことができる。
【００８６】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置を備えているので、安定した高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置を備えた本発明に係る画像形成装置の第１実施形態を説明する構成図
【図２】同画像形成装置の搬送基板の説明図
【図３】駆動波形の一例を説明する説明図
【図４】粉体の搬送、ホッピングの説明に供する説明図
【図５】同画像形成装置の第２実施形態を説明する構成図
【図６】同画像形成装置の第３実施形態を説明する構成図
【図７】同画像形成装置の第４実施形態を説明する構成図
【図８】同画像形成装置の第５実施形態を説明する構成図
【図９】同画像形成装置の第６実施形態を説明する構成図
【図１０】現像剤搬送体の回転数に対するトナー搬送量の依存性の測定結果の一例を示す説明図
【図１１】現像剤搬送体のバイアス電圧に対するトナー搬送量の依存性の測定結果の一例を示す説明図
【図１２】同画像形成装置の第７実施形態を説明する構成図
【図１３】搬送基板への駆動波形の周波数に対するトナー搬送量の依存性の測定結果の一例を示す説明図
【図１４】搬送基板への駆動波形の電圧値に対するトナー搬送量の依存性の測定結果の一例を示す説明図
【図１５】同画像形成装置の第８実施形態を説明する構成図
【図１６】同画像形成装置の第９実施形態を説明する構成図
【符号の説明】
１…搬送基板、２…現像剤搬送体、３…潜像担持体、１１…支持基板、１２…電極、１３…表面保護層、１４…駆動回路。

Claims

トナーを静電力で搬送、ホッピング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と、トナーと磁性キャリアにより磁気ブラシを形成する現像剤搬送体とを備え、前記現像剤搬送体からトナーを前記搬送基板に転送し、前記搬送基板でトナーを現像部に移送することを特徴とする現像装置。
請求項１に記載の現像装置において、前記搬送基板に印加される位相駆動パルスのグランドと前記現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする現像装置。
請求項１に記載の現像装置において、前記搬送基板に前記電極と絶縁され、かつ、重畳的に設けられたバイアス電極と前記現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする現像装置。
請求項１に記載の現像装置において、前記搬送基板に前記電極と略同一面に、かつ、前記電極と独立的に設けられたバイアス電極と前記現像剤搬送体との間に、ＤＣバイアス電圧、ＡＣバイアス電圧、又はＤＣバイアス電圧及びＡＣバイアス電圧を重畳したバイアス電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする現像装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤搬送体の磁気ブラシの穂高を規制する規制部材を備えていることを特徴とする現像装置。
請求項５に記載の現像装置において、前記規制部材を画像濃度及び／又は印刷速度に応じて変位させることを特徴とする現像装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、前記搬送基板によるトナーの搬送速度及び／又は搬送量を前記電極に印加する駆動パルスの位相搬送周波数と印加電圧値で制御することを特徴とする現像装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、前記搬送基板がフレキシブル基板であることを特徴とする現像装置。
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、前記請求項１ないし８のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項９に記載の画像形成装置において、トナー濃度を検出してトナーの補充量、現像剤搬送体による搬送量、搬送速度、磁気ブラシの穂高、搬送基板による搬送量、搬送速度の少なくともいずれかを調整することを特徴とする画像形成装置。