JP3845593B2 - 分級装置、現像装置、画像形成装置、分級方法、現像方法及び画像形成方法 - Google Patents
分級装置、現像装置、画像形成装置、分級方法、現像方法及び画像形成方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は分級装置、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」ともいう。）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】
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】
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。
【０００７】
さらに、トナーなどの粉体を分級する分級装置としては、篩い分け分級や風力分級が一般的であるが、この他、例えば特開平８−１４９８５９号公報に記載されているように、上述した空間進行波電界を用いて、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ある。また、特開２０００−１４０６８３号公報、特開２０００−１４０７００号公報などにも、帯電粉体の搬送方向に垂直な電位を印加し、粉体の比電荷に従い静電的に分離する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば画像形成装置においては、現像に供するトナーは帯電量、質量等がなるべく一定であることが高画質画像を形成する上で重要である。そこで、従来の画像形成装置においては、画像装置内でトナーの均一化を図ることが困難であり、一般には上述したようにトナーの製造工程で篩い分け分級や風力分級を行って、ある程度の揃えたトナーを画像形成装置にセットするようにしている。
【０００９】
しかしながら、均一化を図ったトナーを画像形成装置内に供給しても、トナーに対する帯電は画像形成装置内で行うために、必ずしも一様にトナーが帯電されず、ｑ／ｍのバラツキやトナー径のバラツキ不可避的に生じ、高画質画像の形成にも限界があるという課題がある。
【００１０】
また、従来の分級装置は、そもそも大型化するという課題もある。静電搬送と重力を用いて分級する装置では、正確な分級を行うことができないという課題がある。
【００１１】
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）現象を用いて、構成が簡単で、高い分級精度が得られる分級装置、この分級装置を備えた高画質現像が可能な現像装置、この画像形成装置を備えることで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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで、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、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る。このＥＴＨ現象を利用した現像をＥＴＨ現像と称する。
【００１３】
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、搬送装置、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。
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向する対向部材とを備え、粉体が帯電したトナーであり、対向部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、搬送部材上でホッピングするトナーの内の所要のトナーを対向部材に移送付着させる構成としたものである。なお、本明細書において、「粉体」という用語は、「粉体」、「微粉体」、「粉末」、「微粉末」、「粒子」、「微粒子」などを含む意味で用いるものであり、粉体以外のものを除外するものではない。
【００１５】
ここで、対向部材は粉体を静電力で搬送させる電界を発生させるための複数の電極を有する対向搬送部材とすることができる。この場合、対向搬送部材は搬送部材に対して全部又は一部が傾斜して配置することができる。
【００１６】
また、対向部材は回転可能なローラ部材とすることができる。さらに、対向部材は回転可能なベルト部材とすることができ、このベルト部材は搬送部材に対して傾斜して配置することができる。また、所要のトナーは対向部材から所定の距離に達するトナーである構成とできる。
【００１７】
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する電極線とを備えている構成としたものである。
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための、複数の電極線を列状に配置してなる電極線列の１本又は複数本の電極線とを備えている構成としたものである。ここで、電極線列の各電極線には粉体を移送するための電界を発生する電圧を印加することができる。
また、電極線には保護膜が形成されていることが好ましい。さらに、搬送基板に対向する電極線と搬送部材との間にスリット孔を形成したスリット部材が介在されていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向し、スリット孔が形成され、このスリット孔壁面に電極が形成されたスリット部材とを備え、所定の粉体だけをスリット部材のスリットを通過させる構成とした。
ここで、スリット部材のスリット孔の外側に、スリット孔壁面の電極よりも高い電圧が印加される部材が配置されていることが好ましい。
【００１９】
これらの分級装置における搬送部材は電極の粉体進行方向における幅が粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極の前記粉体進行方向の間隔が粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下であり、各電極にはｎ相（ｎは３以上の整数）以上の駆動波形が印加されることが好ましい。
【００２０】
また、搬送部材には電極を覆う無機又は有機の表面保護層を有し、この表面保護層の厚さが１０μｍを越えないことが好ましい。
【００２１】
また、搬送部材に略対向する部材を複数有し、粉体の帯電量、質量、又は帯電量及び質量の違いに応じて、異なる対向する部材に粉体を移送付着させることができる。
【００２２】
本発明に係る現像装置は、潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するための現像手段に本発明に係るいずれかの分級装置で分級された粉体を供給するものである。
ここで、現像手段は潜像担持体に対向する現像ローラとすることができ、この現像ローラは対向部材を兼ねることができる。また、現像手段は潜像担持体近傍で粉体を静電力で搬送、ホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する部材とすることができ、この部材は対向部材を兼ねることができる。さらに、現像手段は少なくとも一部が潜像担持体に対向する回転可能なベルト部材とすることができ、この回転可能なベルト部材は対向部材を兼ねることができる。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るいずれかの分級装置又は現像装置を備えているものである。
【００２４】
本発明に係る分級方法は、帯電したトナーを帯電量又は質量に応じて分級する分級方法であって、帯電したトナーを移相電界で搬送、ホッピングさせながら移送するとともに、ホッピングの高さが所定以上に達するトナーだけをトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された部材に移送する構成としたものである。
【００２５】
本発明に係る現像方法は、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る分級方法で分級された所定の帯電量を有する帯電トナーだけを用いて現像する構成とした。
本発明に係る画像形成方法は、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る現像方法で潜像を現像する構成とした。
【００２６】
【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、本発明に係る分級装置の第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、同図は同分級装置に概略構成図である。
【００２７】
この分級装置は、粉体である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ための複数の電極を有する搬送部材である搬送基板１と、この搬送基板１で移送されるトナーを電界で移送付着させる対向部材である（他の部材でもある。以下同じ。）る対向ローラ２とを備えている。
【００２８】
そして、搬送基板１の各電極にトナーを搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させるためｎ相（ｎは３以上の整数）の駆動波形Ｐｖ１を印加する駆動回路３を備えている。また、対向ローラ２にはトナーの帯電電荷と逆極性のバイアス電圧、トナーが負帯電の場合には＋のバイアス電圧を、トナーが正帯電の場合には−のバイアス電圧を印加するためのバイアス電源４を備えている。なお、ここでは、トナーは負帯電トナーであるとして説明する。
【００２９】
さらに、搬送基板１のトナー搬入側には、図示しないトナー供給部から供給されるトナー及び回収されたトナーを帯電させて搬送基板１に送る帯電ブラシ、マグネットローラなどかなる帯電手段（帯電ブラシで図示するが、限定する趣旨ではない。）５を配置し、搬送基板１の残留トナー排出側には対向ローラ２に移送付着しなかったトナーを捕集する捕集電極６を配置し、更に捕集電極６で補修されたトナーを静電力で帯電手段５側に移送する回収移送部材７を配置し、この回収移送部材７の複数の電極対してトナーを移送するための電界を発生させるための駆動電圧Ｐｖ２を印加する駆動回路８を備えている。
【００３０】
また、対向ローラ２には対向ローラ２に付着したトナーを分離するためのブレード９と、このブレード９で分離されたトナーを収容するガター１０を備えている（なお、分離したトナーを現像装置の現像手段などに供給することもできる。）。
【００３１】
そこで、まず、搬送基板１について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同搬送基板１の概略断面説明図、図３は同搬送基板の平面説明図である。この搬送基板１は、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、粉体移送方向（粉体進行方向、粉体移動方向：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。
【００３２】
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ＳｉＯ２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。
【００３３】
電極１２は、支持基板１１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、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。これらの複数の電極１２の粉体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、かつ、電極１２、１２の粉体進行方向の間隔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。
【００３４】
表面保護層１３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。
【００３５】
回収移送部材７も搬送基板１と同様の構成であるが、ここれはベース基板にポリイミドフィルム等のフレキシブル基板を用いて、このポリイミドフィルムに複数の電極を設け、表面保護膜で保護した構成としている。このようにフレキシブル基板を用いることで捕集電極６から帯電ブラシ５への回収移送経路を自在に設定できるようにしている。この回収移送部材７の電極に対して駆動波形を印加するための駆動回路８は、駆動回路３とは逆相パターンで複相の駆動波形を印加せすることによって、帯電したトナーを搬送基板１による移送方向と逆方向に移送するようにしている。
【００３６】
次に、このように構成した搬送基板１の作用について説明する。なお、回収部材７についても同様であるが、回収部材７は主として搬送を行うことができればよい点で搬送基板１とは異なる。
【００３７】
駆動回路３からｎ相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。
【００３８】
例えば、搬送基板１の複数の電極１２に対して駆動回路３から図４に示すよにグランドＧ（０Ｖ）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。
【００３９】
このとき、図４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
これを図６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ともに、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。さらに、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ともに、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。
【００４３】
ここで、搬送基板１の電極に印加する複相（ここでは３相を例にする。）駆動波形について説明する。
まず、電極に印加する電圧の極性と帯電したトナー（粉体）の移動方向の関係については、例えばトナーが負帯電で印加電圧が０（Ｇ）〜＋電圧の場合、＋電圧が印加された電極から０Ｖが印加された電極へ向かう電気力線の反対方向へ飛翔することになる。また、トナーが正帯電の場合は、電気力線と同じ方向へ飛翔することになる。
【００４４】
ここで、図７はＢ相（駆動波形Ｖｂ）が印加される電極（Ｂ相電極）上のトナーに注目して印加電圧パルスデューティーに対するトナーの振る舞いを説明するものである。Ｂ相電極の電圧が＋の間に吸着した負帯電トナーＴがあるとき、Ｂ相電極の電圧が０Ｖに切り替わった時点で、＋電圧の電極からＢ相電極に向かう電気力線の方向へトナーＴは飛翔を開始する。
【００４５】
このとき、印加電圧パルスの＋電圧印加デューティーを、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、ホッピングの効率を上げることができる。
【００４６】
すなわち、例えば、図８に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃの３相の駆動波形を印加し、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％に設定した場合、Ｂ相が０ＶになったときにＡ相が＋電圧、Ｃ相も＋電圧となるので、図１４に示すように並んでいるＡ相電極、Ｂ相電極、Ｃ相電極を見ると、Ｂ相電極を中心に対象な電界分布となる。
【００４７】
そのため、Ｂ相電極上の進行方向側半分にあるトナーは、搬送及びホッピングの正規の方向に移動するが、後方半分にあるトナーは、全く反対方向に移動を開始することになり、著しく効率が低下する。したがって、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定することで、効率の低下を防止できる。４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することで、同様に効率の低下を防止できる。ただし、電極上のトナーを真上に打ち上げる（搬送を重視しない）ということからは、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％に設定することで、最も効率的にトナーをホッピングさせることができることになる。
【００４８】
さらに、例えば、図９に示すようにＡ，Ｂ，Ｃの３相の駆動波形を印加し、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％に設定した場合、すなわち、｛繰り返し周期時間／ｎ｝に設定した場合、Ｂ相電極に注目すると、Ｂ相電極の印加電圧が０Ｖになった時間においては、Ａ相電極の印加電圧は０Ｖ、Ｃ相電極の印加電圧は＋電圧であり、粉体の進行方向はＡ→Ｃであるから、Ｂ相電極上のトナーはＡ相電極との間では反発され、Ｃ相電極との間では吸引される方向の電界を受けることになり、搬送及びホッピングの効率が高くなる。
【００４９】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、搬送効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間× (ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなり、効率を落とすことなく、搬送の繰り返しを上げられ、特に高速搬送を行うことができる。
【００５０】
また、搬送、ホッピング動作を効率よく行うためには、搬送基板上にある粉体（トナー）に対して所定以上の初速度を与えることが重要であり、そのために搬送基板上のトナーに必要な電界強度を作用させる。ここで、必要な強さとは、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等の吸着力に打ち勝って飛翔させるための電界である。
【００５１】
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、後述するように（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、さら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以上である。そして、この電界によって速度を与えられたトナーが、その電界の影響が及ばない距離まで移動すれば、例えば、上述した注目するＢ相電極に対する上流側隣接電極（Ａ相電極）が０Ｖ、下流側隣接電極（Ｃ相電極）が＋電圧の関係が崩れても、搬送、ホッピングの効率には余り影響がない。
【００５２】
例えば、１００Ｖの電圧を印加する場合、電極から５０μｍ上方では殆ど電界の影響がなくなる。また、電極表面から３０μｍ上方では、電界強度は１／５に低下する。したがって、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３〜１ｍ／ｓｅｃである場合、電界強度が１／５に低下する３０μｍの距離を移動するに要する時間は１００〜３０μｓｅｃとなる。
【００５３】
そこで、注目する相の電極に粉体を反発する電圧を印加する時間及び同時に上流側隣接電極に反発する電圧を印加し下流隣接電極に吸引する電圧を印加する時間、上記図７に示した例では、注目するＢ相電極に対して上流側隣接電極（Ａ相電極）が０Ｖ、下流側隣接電極（Ｃ相電極）が＋電圧になる時間を３０μｓｅｃ以上とすることが好ましい。これが＋電圧印加パルスデューティーの狭い方の条件となる。
【００５４】
次に、トナー（粉体）の搬送及びホッピングを行うための搬送基板１の複数の電極１２の幅（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１３について説明する。
搬送基板における電極幅Ｌと電極間隔Ｒは粉体（ここでは、トナーともいう。）の搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。
【００５５】
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。
【００５６】
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、本発明者ら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。
【００５７】
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、本発明者ら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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
より詳しく説明すると、まず、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、５μｍ〜１００μｍまでの範囲に相当する。
【００６３】
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、粉体の平均粒径の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、１０μｍ〜５０μｍの範囲に相当する。
【００６４】
さらに、より好ましくは、電極幅Ｌは、粉体の平均粒径の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、１０μｍ〜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。
【００６５】
ここで、図１０に示すように、搬送基板１上の電極１２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１２の厚みを５μｍ、表面保護層１３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１２、１２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１１及び図１２に示している。
【００６６】
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１０では細部を分かり易くするために電極１２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。
【００６７】
これらの図１１及び図１２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１０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１０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。
【００６８】
これらの図１１及び図１２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、さら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。
【００６９】
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、さらにより好ましくは２倍以上〜６倍以下である。
【００７０】
また、図１２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。
【００７１】
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。
【００７２】
このように、電極の粉体進行方向における幅を粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極の粉体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、電極上又は電極間にある帯電した粉体に対し、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、粉体を搬送、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、粉体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。
【００７３】
本発明者らの研究するところによると、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。
【００７４】
次に、搬送基板の各電極に印加する駆動波形について波形形状について説明する。
前述した図１０の構成において、トナーの平均粒径を８μｍ、Ｑ／ｍを−２０μＣ／ｇとして、図１３に示すような矩形波（パルス状）駆動波形（電圧値１００Ｖの波形と５０Ｖの波形を用いた。）及び三角波駆動波形（最大電圧値１００Ｖの波形を用いた）を印加した場合のトナー初期位置と所定時間（１６０μｓｅｃとした。）の水平移動距離を測定した結果を図１４に示している。
【００７５】
この図１４から分かるように、同じ矩形波駆動波形であっても１００Ｖの矩形波駆動波形に対して５０Ｖの矩形波駆動波形では移動距離が短くなり、また、８０μｓｅｃの立ち上がり及び立ち下がりを有する三角波駆動波形の場合には５０Ｖの矩形波駆動波形を印加した場合と等価になる。
【００７６】
すなわち、搬送基板上にあるトナーに対し、搬送、ホッピングの動作として作用する電界強度は初速度が決定される基板近傍の電界強度が重要になる。つまり、トナーが基板面近傍から離れた後に電極に印加される電圧が上昇し電界強度が上がっても、搬送又はホッピングの動作に寄与しなくなり、効率が低下する。
【００７７】
例えば、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３〜１ｍ／ｓｅｃであるとき、電界強度が１／５に低下する３０μｍの距離を移動する時間は１００〜３０μｍとなる。したがって、この場合には、駆動波形の印加電圧の時定数として１００〜３０μsec以下であれば、初速が得られ、搬送、ホッピング動作が可能になる。
【００７８】
また、前記の図１０の構成で、電圧波高値が５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖの矩形波駆動波形を印加した場合の平均粒径が８μｍ、Ｑ／ｍがー２０μＣ／ｇのトナーについてホッピング方向のトナー速度（ホッピング速度）を測定した結果を図１５に示している。これは、１ステップ１０μｓｅｃでの速度変化、および電極からの高さ位置を示している。この結果から、所定時間（１６０μｓｅｃ）後には、１００μｍ近傍以上の高さにあることが分かる。
【００７９】
ただし、駆動波形としては、矩形波（パルス状）駆動波形に限らず、時定数を持った三角波等の駆動波形であっても搬送、ホッピングの動作は可能であり、また、同様の時定数に相当する正弦波を駆動波形として用いても、実用上の搬送、ホッピングの動作は可能である。
【００８０】
次に、表面保護層１３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、粉体の帯電電荷量を安定に維持することができる。
【００８１】
ここで、図１０の構成において表面保護層の厚さを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１６に示している。
【００８２】
この表面保護層の誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。同図から分かるように、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。
【００８３】
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１７及び図１８に示している。図１７は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図１８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。
【００８４】
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ともに、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。
【００８５】
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、さら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。
【００８６】
なお、表面保護層の材料としては、比抵抗は１０＊Ｅ６Ωｃｍ以上、誘電率εが２以上の材料を用いることが好ましい。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、電極１２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。したがって、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。
【００８９】
そこで、上述したような搬送基板の具体的な例について説明する。本発明に係る静電搬送装置を画像形成装置に用いる場合、搬送、ホッピング用の搬送基板としては、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。そのためには、ベースとなる基材（支持基板）上に、薄層の電極、薄層の保護膜（表面保護層）を順次積層して形成することが好ましい。
【００９０】
先ず、フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する搬送基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（支持基板１１）として、その上に蒸着法によって０．１〜３μｍ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。
【００９１】
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、前処理として、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。
【００９２】
また、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１〜３μｍをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。
【００９３】
そして、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、０．１〜３μｍ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５μｍ〜数１０μｍ幅、又は間隔のファインパタン電極を精度良く形成することができる。
【００９４】
次いで、表面保護層１３としてＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を厚さ０．５〜２μｍ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０．１〜２μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。
【００９５】
このようなフレキシブル搬送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る、或いは、部分的に曲面形状とすることが容易に行えるようになる。
【００９６】
また、別の例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（支持基板１１）として、その上に電極材料として、厚さ１０〜２０μｍ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２０〜１００μｍ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１２の形状にパターン化し、その電極１２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１０〜２０μｍに応じた凹凸がある場合は、適正な段差を含む、準平坦化を行う。
【００９７】
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、搬送基板最表面が平坦化される。その後、熱処理により安定した保護フィルム膜材となる。
【００９８】
さらに、フレキシブル搬送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２０〜３０μｍのＳＵＳ、Ａｌ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５μｍ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１１とする。
【００９９】
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０．１〜２μｍの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって前記数１０μｍのファインパタンの電極１２を形成する。さらに、表面に前記ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１３を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送基板を得ることができる。
【０１００】
この例では、円筒状ドラムに搬送基板１を巻き付ける場合、搬送基板の基材となる金属材料として、円筒状ドラムの材質と同じもの、或いは円筒状ドラムと線膨張係数が略一致するものを使用することによって、搬送基板１と円筒状ドラムとの線膨張の差によって生じる温度による伸縮の問題が発生することを防止できる。また、搬送基板を画像形成装置の現像部に使用する場合、基材のＳＵＳ、Ａｌ材を感光体との間のバイアス電極として使用することも可能である。
【０１０１】
これらのフレキシブルな搬送基板１とすることで、円筒ドラムに巻き付けたり、一部分を湾曲して使用する等の自由度が増すと同時に、製造においてロール・トゥ・ロールによる量産が可能であり、高精度なファインピッチ電極を有する搬送基板を低コストで製造することが容易となる。
【０１０２】
なお、上記のいずれの例においても、進行波電界を使用するため各電極と共通電極のコンタクトが必要であるが、２相については両者の電極を同時に形成できるが、例えば３相電界の場合は１相については間に絶縁層を介してジャンピングパターンを形成すればよい。
【０１０３】
次に、移動させる粉体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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
この場合、トナーの帯電量を主に前記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。
【０１０７】
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、前記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）６６、ナイロン１１等を用いる。
【０１０８】
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、前記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。
【０１０９】
次に、以上のように構成した分級装置の全体的な作用について図１９以降をも参照して説明する。
図１９に示すように、帯電ブラシ５によって帯電されたトナーＴが搬送基板１に供給されると、前述したように搬送基板１上でトナーＴは搬送、ホッポングを生じながら矢示方向に移送されるが、このとき、トナーＴの帯電量（荷電量）、或いは質量によって、電極１２による電界の大きさに応じて、搬送基板１上で大きくホッピングしながら搬送されるトナーＴｈと、小さなホッピングを行いながら、或いはホッピングを生じないで搬送基板１の略表面に沿って搬送されるトナーＴｌとが生じる。なお、ホッピングの程度は種々存在することは前述したとおりであるが、ここでは説明の便宜のためトナーＴｈとトナーＴｌで説明する。
【０１１０】
このように搬送基板１上を搬送、ホッピングするトナーＴｈ，Ｔｌが対向ローラ２の近傍に達すると、対向ローラ２にはトナーＴの帯電極性（ここでは負帯電とする）と逆極性のバイアス電圧（ここでは＋電位とする。）が印加されているので、搬送基板１上で大きくホッピングするトナーＴｈは対向ローラ２の電界を受けてそのまま対向ローラ２上に移送されて付着し、対向ローラ２の移送されて付着したトナーＴｈは対向ローラ２の回転によって移動してブレード８によって対向ローラ２の表面から分離され、図示しない収納部や現像手段などに送られる。
【０１１１】
これに対して、搬送基板１上で小さくホッピングしている、或いはホッピングしていないトナーＴｌは対向ローラ２の電界をほとんど受けないため、そのまま搬送基板１に沿って他端側に搬送され、捕集電極６に捕集されて回収部材７上に落下し、回収部材７による進行波電界によって再度帯電ブラシ５側に移送されて、再度帯電ブラシ５による帯電が行われて搬送基板１に供給される。
【０１１２】
したがって、搬送基板１上を搬送するトナーＴがトナーＴｈとトナーＴｌに分離（分級）されることになる。
【０１１３】
すなわち、トナーＴのホッピングの程度（ホッポング高さ）は前述したように搬送基板１の電極に与える駆動電圧（発生させる電界）にも依存するが、対向ローラ２のバイアス電圧の大きさにより、対向ローラ２に移送付着するトナー特性範囲が依存する。トナーは、粒子質量が小さいもの、帯電量が大きいもの、ｑ／ｍが大きいものが、搬送基板１から大きく高く飛翔する（ホッピングする）ので、搬送基板１から大きく高くホッピングするトナーが対向ローラ２に移送付着され、それ以外のトナーは搬送基板１でそのまま連続的に搬送される。これにより、トナーの特性差に基づいて分離分級することができる。
【０１１４】
本発明者らは、図２０に示す構成で、トナーの分級実験を行った。すなわち、搬送基板１の一端部側からマグネットローラを用いた帯電手段５で帯電させトナーを供給し、搬送基板１にアルミローラからなる搬送面から２ｍｍの間隔を置いて対向ローラ２を対向させて、この対向ローラ２にはバイアス電源４からＤＣ４０Ｖと２０Ｖのバイアス電圧を選択的に印加した。
【０１１５】
このときのローラ印加電圧と対向ローラ２に付着したトナーの電荷量／重量（μＣ／ｇ）の関係は図２１に示すようになった。なお、バイアス電圧ＶＢは４０Ｖ→２０Ｖ→４０Ｖ→２０Ｖと変化させて繰り返しの再現性も評価した。
【０１１６】
この結果からも分かるように、対向ローラ２にバイアス電圧４０Ｖを印加したときには、図２２（ａ）に示すような−Ｑ／Ｍの分布を持つトナーの９０％が加圧ローラ２に付着し、このときのトナー電荷量は図２１に▲１▼又は▲３▼で示すように−８．８〜−９．２（μＣ／ｇ）程度であった。
【０１１７】
これに対して、対向ローラ２にバイアス電圧２０Ｖを印加したときには、図２２（ｂ）に示すような−Ｑ／Ｍの分布を持つトナーの約５０％が加圧ローラ２に付着し、このときのトナー電荷量は図２１に▲２▼又は▲４▼で示すように−１１．０（μＣ／ｇ）程度であった。このとき、搬送基板１上に残っているトナーの電荷量は図２１に▲４▼´で示すように約−８．６（μＣ／ｇ）程度であった。
【０１１８】
なお、対向ローラ２に付着したトナーの電荷量はサックイン法で測定した。
【０１１９】
このように、加圧ローラ２のバイアス電圧ＶＢを高くするとＱ／Ｍが低いトナーも加圧ローラ２に移送付着するが、バイアス電圧ＶＢを設定することで、Ｑ／Ｍの高いトナーのみを分級して加圧ローラ２に移送付着させることができる。
【０１２０】
このように、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する対向部材とを備えることによって、簡単な構成で、高精度に、連続的に、粉体を分級することができる。この場合、対向部材として回転可能な対向ローラを設けることによって対向部材の構成が簡単になる。
【０１２１】
そして、本実施形態のように搬送基板１で最後まで搬送され、対向ローラ２に移送付着しなかった（分取りされなかった）トナーは捕集電極６で捕集されて、回収部材７による逆方向移送によって再度帯電手段５に戻されて帯電され、搬送基板１に送り込まれ、対向ローラ２で再度所要の電荷量、質量のトナーが分取されるので、無駄なく、略均一な特性のトナーを連続的に得ることができるようになる。
【０１２２】
したがって、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送し、この搬送、ホッポングされる粉体を電界で移送付着させる部材を設けて分級することで、簡単な構成で、高精度に、連続的に、粉体を分級することができる。換言すれば、後述するように、移送付着させるための電界を発生させるための部材と、粉体が移送付着される部材とは同じ部材でなくともよい。
【０１２３】
なお、本件実施形態を含めて以降の実施形態においても負帯電トナーの分級について説明するが、正帯電トナーを分級する場合にはバイアス電圧等は逆電圧になる。
【０１２４】
次に、本発明に係る分級装置の第２実施形態について図２３を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に対向する３個の対向ローラ２、２、２をそれぞれ搬送方向に沿って配置し、上流側の対向ローラ２にはバイアス電源４１かバイアス電圧ＶＢ１を、中間の対向ローラ２にはバイアス電源４２かバイアス電圧ＶＢ２を、下流側の対向ローラ２にはバイアス電源４３かバイアス電圧ＶＢ３をそれぞれ印加する（ＶＢ１＜ＶＢ２＜ＶＢ３）ようにしている。
【０１２５】
このようにすれば、上流側の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が大きなものが移送付着され、中間の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が中間のものが移送付着され、下流側の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が小さなものが移送付着される。
【０１２６】
このように、対向ローラ２による電界の大きさが各対向ローラ２によって異なるので、搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量及び質量（ｑ／ｍ）に応じて、この例ではｑ／ｍが大きいものから順次各対向ローラ２に移送付着されることになり、３段階に分級分取することができる（搬送基板１を最後まで搬送されるものを含めると４段階の分級になる。）。
【０１２７】
次に、本発明に係る分級装置の第３実施形態について図２４を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材としての搬送面の一部を搬送基板１に略平行に対向させた対向搬送基板２１を備えている。この対向搬送基板２１の構成は基本的に搬送基板１と同様の構成であり、この搬送基板２１の各電極１２に対して進行波電界を発生させるための駆動波形Ｐｖ３を印加する駆動回路２３を備えている。そして、対向搬送基板２１の搬送終端側には分級されたトナーを捕集する捕集電極２４及び捕集されたトナーを採り込むガター２５を配置している。
【０１２８】
この場合、搬送基板２１はできるだけホッピングが生じないで搬送が主として行われるような駆動波形（駆動電圧）或いは電極間間隔を設定することが好ましい。
【０１２９】
また、対向搬送基板２１には搬送基板１上でホッピングしているトナーを移送吸着するための電界を発生させるためにバイアス電圧を印加するためのバイアス電極１５を備えており、バイアス電源４からこのバイアス電極１５に対してバイアス電圧ＶＢを印加する。
【０１３０】
このように構成しても、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向搬送基板２１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向搬送基板２１側に移送付着して分級される。
【０１３１】
そして、対向搬送基板２１上に移送付着された分級されたトナーは、対向搬送基板２１の進行波電界によって搬送されて捕集電極２４に至り、ガター２５に収容される（或いは後述するように現像手段に送られても良い。）。
【０１３２】
このとき、対向搬送基板２１は搬送基板１に対向する部分（バイアス電極１５を設けた部分）は対向部材であるが、対向しない部分は搬送部を構成していることになり、対向部材と搬送部材を一体の基板で形成していることになる。また、対向搬送基板２１の支持基板１１をフレキシブル基板で形成することで、任意の方向に分級した所定のトナーを搬送することが可能になる。
【０１３３】
次に、本発明に係る分級装置の第４実施形態について図２５を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に対向する３個の対向搬送基板２１、２１、２１をそれぞれ搬送基板１による移送方向と直交する方向に沿って配置し、上流側の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４１かバイアス電圧ＶＢ１を、中間の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４２かバイアス電圧ＶＢ２を、下流側の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４３かバイアス電圧ＶＢ３をそれぞれ印加する（ＶＢ１＜ＶＢ２＜ＶＢ３）ようにしている。
【０１３４】
このようにすれば、上流側の対向搬送基板１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が大きなものが移送付着され、中間の対向搬送基板２１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が中間のものが移送付着され、下流側の対向搬送基板２１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が小さなものが移送付着される。
【０１３５】
このようにすれば、対向搬送基板２１による電界の大きさが各対向搬送基板２１によって異なるので、搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量及び質量（ｑ／ｍ）に応じて、この例ではｑ／ｍが大きいものから順次各対向搬送基板２１に移送付着されることになり、３段階分級することができる。この場合、対向搬送基板２１は搬送基板１と直交する方向に配置しているので、分級したトナーの移送方向も搬送基板１の移送方向と直交する方向になる。
【０１３６】
次に、本発明に係る分級装置の第５実施形態について図２６を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に一部が対向する対向部材である対向ベルト３１を搬送基板１に対して略平行に配置している。この対向ベルト３１は無端ベルトから形成しており、回転するローラ３２、３３に張装しているので、対向ベルト３１は矢示方向に回動される。なお、この対向ベルト３１にはバイアス電圧を印加するため、金属膜や有機膜と金属膜の積層膜などを表面に設けることが好ましい。
【０１３７】
また、対向ベルト３１にはバイアス電源４からバイアス電圧ＶＢが印加される。さらに、対向ベルト３１のローラ３２側周面付近には対向ベルト３１上のトナーを分離するためのブレード３５及びブレード３５で分離されたトナーを収容するガター３６を配置している。
【０１３８】
このように構成しても、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向ベルト３１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向ベルト３１側に移送付着して分級される。
【０１３９】
そして、対向ベルト３１上に移送付着された分級されたトナーは、対向ベルト３１の回転によって搬送されてブレード３４に至り、ブレード３４で対向ベルト３１上から分離された捕集されガター３５に収容される（或いは後述するように現像手段に送られても良い。）。
【０１４０】
このとき、対向ベルト３１は搬送基板１に対向する部分は対向部材であるが、対向しない部分は搬送部を構成していることになり、対向部材と搬送部材を一体の部材で形成していることになる。また、対向搬送基板２１の支持基板１１をフレキシブル基板で形成することで、任意の方向に分級した所定のトナーを搬送することが可能になる。
【０１４１】
なお、この実施形態においても、対向ベルト３１を複数設けて、３段階以上のい分級を行うようにすることもできる。
【０１４２】
次に、本発明に係る分級装置の第６実施形態について図２７を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材としての搬送面の端部部分を搬送基板１に対向させた対向搬送基板２１を搬送基板１に対して角度θだけ傾斜させて配置している。この対向搬送基板２１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４３】
このようにの構成した場合、前記第３実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向搬送基板２１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向搬送基板２１側に移送付着して分級される。そして、対向搬送基板２１の終端部で捕集電極２４で捕集されてガター２５に収容される。
【０１４４】
ここで、搬送基板１の搬送面に対して対向搬送基板２１の最近接間隔ｄを０．５〜１００ｍｍ離し、対向搬送基板２１の角度θ＝０〜４５°に傾斜して設けて、バイアス電圧ＶＢを調整することで、間隔ｄが小さい場合は２０〜３００Ｖの印加で薄膜状の粒子群（粉体群）を連続に補足することができ、間隔ｄが大きい場合は１００〜２０００Ｖの印加で厚膜状の粒子群（粉体群）を量産的に連続補足することができる。
【０１４５】
次に、本発明に係る分級装置の第７実施形態について図２８を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材として、端部部分に設けたバイアス電極１５の部分を搬送基板１に略平行に対向させ、その他の部分を搬送基板１に対して角度θだけ傾斜させて配置した対向搬送基板２１を設けている。この対向搬送基板２１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、傾斜部分の角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４６】
このように構成した場合、前記第６実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、対向搬送基板２１が全体的に傾斜している場合には搬送基板１との間に最も近接した部分が生じるためにトナーが移送付着する部分がエッジ部分に集中するというエッジ効果が生じ易いが、この実施形態のようにトナーを移送付着されるための部分を搬送基板１と略平行に配置することで、エッジ効果が防止される。
【０１４７】
次に、本発明に係る分級装置の第８施形態について図２９を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材として、対向ベルト３１を角度θだけ傾斜させて配置している。この対向ベルト３１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、傾斜部分の角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４８】
このように構成した場合、前記第５実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向ベルト３１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向ベルト３１側に移送付着して分級される。そして、対向ベルト３１の回転によりブレード３４でベルト３１上から分離されてガター３４に収容される。
【０１４９】
ここで、搬送基板１の搬送面に対して対向ベルト３１の最近接間隔ｄを０．５〜１００ｍｍ離し、対向搬送基板２１の角度θ＝０〜４５°に傾斜して設けて、バイアス電圧ＶＢを調整することで、間隔ｄが小さい場合は２０〜３００Ｖの印加で薄膜状の粒子群（粉体群）を連続に補足することができ、間隔ｄが大きい場合は１００〜２０００Ｖの印加で厚膜状の粒子群（粉体群）を量産的に連続補足することができる。
【０１５０】
次に、本発明に係る分級装置の第９施形態について図３０を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃを形成したスリット部材５１を配置し、スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃには金属膜などで形成したバイアス電極５３ａ、５３ｂ、５３ｃを設け、各バイアス電源４１、４２、４３からバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３を印加している。
【０１５１】
また、各スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃに対応してガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃをそれぞれ設け、このガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃにはバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３よりも高いバイアス電圧ＶＢ４、ＶＢ５、ＶＢ６をバイアス電源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃによって印加している。
【０１５２】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃ方向に移送され、ガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃのバイアス電界の影響を受けて、スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃを通過してガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃに分取りされる。この場合、搬送基板１上のトナーを移送付着させるための電界を発生する対向部材はスリット部材５１であるが、トナーが移送付着する部材はガター５４であり、本実施形態は両者が異なる例である。なお、トナーを移送付着させる部材としては、ガターに代えて、ベルト部材、ローラ部材、静電搬送基板などを用いることで、トナーを移送することが容易になる。
【０１５３】
すなわち、ここでは、前述した第２或いは第４実施形態と同様に、搬送基板１で移送するトナーを３段階に分級することができる。
【０１５４】
ここで、スリット部材５１のスリット孔及びバイアス電極の形状としては、図３１に示すように、種々に形状とすることができる。例えば、同図（ａ）ではスリット孔５２をストレート形状としてその周囲にバイアス電極５３を形成し、また同図（ｂ）ではスリット孔５２をテーパー形状としてその周囲にバイアス電極５２を形成し、更に同図（ｃ）ではスリット５２をトナー搬送方向に対して順方向に傾斜した形状としてその周囲にバイアス電極５３を形成している。
【０１５５】
次に、本発明に係る分級装置の第１０施形態について図３２を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成したスリット部材６１を配置している。そして、このスリット部材６１の外側には、各スリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対応して、搬送基板１に対向する対向部材である電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃをそれぞれ配置し、各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃには各バイアス電源４１、４２、４３からそれぞれバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３を印加している。なお、本明細書において、「電極線」は、線状だけでなく、棒状電極（電極棒）も含む意味であり、また、その断面形状も円形状に限るものではなく、楕円形状、角形状などをも含むものである。
【０１５６】
電極線６３は、図３３（ａ）に示すように１本でも良いし、或いは同図（ｂ）に示すように２本或いは３本以上でもよい。ここで、電極線６３の外周面は絶縁性保護膜６５で例えば０．５〜２０μｍ厚みで被覆している。絶縁性保護膜６５を形成することで帯電したトナーが電極線６３に付着することによる電荷量の変化を抑制することができる。
【０１５７】
すなわち、電極線６３の表面に絶縁性保護膜６５を形成することにより、粉体の導体性や半導体性、絶縁性により、電荷注入のチャージを制御する。また、必要に応じ粉体が基板や粉体捕集用の電極線６３に接触する際の接触帯電や摩擦帯電が起こるときは、その保護膜の材料を選択し、粉体と帯電序列材料の整合を行うことで、目的の帯電特性とその帯電量を制御することが可能である。
【０１５８】
この場合、絶縁性保護膜６５としては帯電序列から選ばれる材料、すなわち、トナーの帯電極性が負の場合は、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、またはポリアミド６６、ポリアミド１１、または、ＳｉＯ2等を用いる。
【０１５９】
また、トナーの帯電極性が正の場合は、少なくとも絶縁性保護膜の材料として、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。
【０１６０】
また、各各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対応して捕集されたトナーを収容するガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃをそれぞれ設けている。
【０１６１】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過して、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに移送付着し、ガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃに収容される。
【０１６２】
すなわち、ここでも、前述した第２或いは第４実施形態と同様に、搬送基板１で移送するトナーを３段階に分級することができる。
【０１６３】
次に、本発明に係る分級装置の第１１施形態について図３４を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、前記第１０実施形態と同様に、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成したスリット部材６１を配置している。そして、このスリット部材６１の外側には、各スリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対応して、搬送基板１に対向する対向部材である電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃをそれぞれ配置し、各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃには各バイアス駆動回路７１、７２、７３からそれぞれバイアス電圧ＶＢ１１、ＶＢ１２、ＶＢ１３を印加している。
【０１６４】
電極線６３（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ）は、前述したと同様に、１本でも良いし、２本或いは３本以上でもよい。また、電極線６３の外周面は前述したように好ましくは帯電序列から選ばれる材料からなる絶縁性保護膜６５で被覆している。また、バイアス駆動回路７１〜７３は、図３５（ａ）に示すような正弦波形状の駆動波形、あるいは、同図（ｂ）に示すような両極性のパルス状の駆動波形、若しくは、同図（ｃ）に示すような一方向極性のパルス状の駆動波形を、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに印加する（駆動波形を同じものを用いている。）。
【０１６５】
このように構成したので、第１０実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過して、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに移送付着し、ガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃに収容される。
【０１６６】
ここで、バイアス駆動回路７１〜７３から電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対しては、前述したように、正弦波形状、或いは、両極性のパルス状、若しくは一方向極性のパルス状の駆動波形を印加しているので、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃにはバイアス電圧が印加されたり、印加されなかったりすることになる。そのため、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧の印加が遮断されたときには電界がなくなるために、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに付着しているトナーは自重落下することになる。
【０１６７】
つまり、この実施形態では、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに付着しているトナーを落とすために、別途、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃを振動させるなどの手段を講じる必要がなくなり、これが必要な第１０実施形態よりも構成が簡単になる。
【０１６８】
次に、本発明に係る分級装置の第１２実施形態について図３６を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の要部概略構成図である。
この分級装置では、上記第１１実施形態において、各スリットスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対してそれぞれ２本の電極線６３を所要の間隔をおいて配置している。そして、これら２本の電極線６３に対してバイアス駆動回路７４から正弦波形状の駆動波形をバイアス電圧ＶＢとして印加するようにしている。
【０１６９】
このように構成した場合、２本の電極線６３、６３は正弦波形状の駆動波形が印加されることによって、相互に引き合いと離間を繰り返す現象が生じて、２本の電極線６３、６３は振動する。そのため、この場合も、電極線６３に付着したトナーは電極線６３の振動によって電極線６３から離れて落下することになり、簡単な構成で電極線６３に付着したトナーを引き離すことができる。
【０１７０】
次に、本発明に係る分級装置の第１３実施形態について図３７及び３８を参照して説明する。なお、図３８は同分級装置の概略構成図、図３８は図３７の要部拡大説明図である。また、各電極線に対するバイアス電源等の図示は一部を省略している。
【０１７１】
この分級装置では、上記第１０実施形態において、スリット部材６１のスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを含めて電極膜８１を形成し、この電極膜８１に図３８に示すように分級するトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧（ここでは、負帯電トナーであるので、負のバイアス電圧）ＶＢ８を印加するバイアス電源８２を設けている。なお、このバイアス電圧ＶＢ８による電界は、電極線６３による電界よりも弱くなるように設定している。
【０１７２】
このように構成することで、電極線６３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過する負帯電トナーがスリット６２ａ、６２ｂ、６２ｃの壁面やスリット部材６１の搬送基板１との対向側表面などに付着することを防止し、選別粉体の堆積や付着による効率低下、さらに付着粒子が基板上で長時間放置され、滞留特性が劣化することを防止できる。
【０１７３】
次に、本発明に係る分級装置の第１４実施形態について図３９及び４０を参照して説明する。なお、図３９は同分級装置の概略構成図、図４０は図３８の電極線列部材の平面説明図である。
【０１７４】
この分級装置では、対向部材として搬送基板１上の所要のトナーを移送付着させるための電界を発生する対向部材として電極線列部材９１を備えている。この電極線列９１は、図４０にも示すように、多数本の電極線９２（なお、ここでの電極線は、前記電極線６３と絶縁保護膜６５とを含むものとする。）をフレキシブルな保持枠部材９３で保持したものであり、フレキシブルに任意の形状、例えば直線状、曲線状に変形させることができる。
【０１７５】
そして、この電極線列９２の一端部側の１本又は複数本の電極線９２を搬送基板１に対向する対向部材とし、その他の電極線９２は搬送手段として用いている。すなわち、電極線列部材９１の各電極線９２に対してｎ相の駆動波形Ｐｖ３を印加することで，電極線９２表面に進行波電界を発生させるようにして搬送部（搬送手段）を構成している。
【０１７６】
この場合、電極線列部材９１の電極線９２は、搬送基板１に構成された電極１２群とは異なり、空間に電極線の列があり、各電極線の周辺は全て駆動移送電界が作用することになるので、大量の粉体を搬送することが可能になる。この電極線列部材９１の各電極線９２にはトナーを主として搬送する駆動波形Ｐｖ３を印加することが好ましい。
【０１７７】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線列部材９１の搬送基板１に対向する１又は複数の電極線９２による電界に引かれて電極線列部材９１の電極線９２側に移送付着し、電極線列部材９１による進行波電界によって移送されて終端部からガター９４に収容される。
【０１７８】
このように、電極線列を用いることによって分級したトナーの搬送経路の自由度が高くなり、また搬送量を増加することができる。
【０１７９】
次に、本発明に係る分級装置の第１５実施形態について図４１を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、前記第１４実施形態の電極線列部材９１を用いて、電極線列部材９１の終端部付近に吸引ダクト９６を配置して、電極線列部材９１の電極線９２による進行波電界よって移送される分級されたトナーを吸引ダクト９６で吸引して所要の箇所に移送するようにしている。
【０１８０】
このように、前記第１４実施形態と同様に、電極線列を用いることによって分級したトナーの搬送経路の自由度が高くなり、また搬送量を増加することができ、また搬送経路の自由度が高く、搬送量を増大できることで、単なるトナー製造工程における分級装置としても十分に使用することが可能になる。
【０１８１】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第１実施形態について図４２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。
この現像装置は、第１０実施形態の分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。なお、ここでは感光体ドラムで説明するが、ベルト状感光体であってもよい（以下の各実施形態においても同様である。）。
【０１８２】
すなわち、この現像装置は、外部からセットされるトナーボトルなどから供給されるトナーを収納するトナーホッパ部１１１と、このトナーホッパ部１１１内のトナーを攪拌するアジテータ１１２と、トナー供給及び回収部材１１３と、トナーホッパ部１１１内のトナーを帯電させてトナー供給部材７ａに送り込む帯電ローラ１１３及びこの帯電ローラ１１３の周面に接触させて配置したドクターブレード１１４とを備えている。なお、ここでは回収部材７は回収部材７ａと帯電手段５にトナーを送り込む送り込み部材７ｂとに分割しているが、いずれも駆動回路８からの駆動波形が印加されるようにしている。
【０１８３】
また、搬送基板１に対向して前記第１０実施形態で説明したと同様な、複数のスリット孔１２２を有するスリット部材１２１を配置し、各スリット孔１２２に対応して搬送基板１に対向してトナーを分級して移送付着させるための電界を発生するための電極線１２３（絶縁保護膜で被覆された電極線である。）をそれぞれ配置している。これらの電極線１２３にはここではバイアス電源１２４から同じバイアス電圧ＶＢを印加している、つまり、搬送基板１上を搬送、ホッピングするトナーの特性が略同じトナーを分級するようにしている。
【０１８４】
そして、各電極線１２３に対応してトナー案内部材１２５、１２５を設け、トナー案内部材１２５側に得られトナーはトナー案内部材１２６に合流させ、このトナー案内部材１２６から、潜像担持体である感光体ドラム１３１の静電潜像にトナーを付着させるための現像手段である現像ローラ１３２に分級されたトナを供給する。感光体ドラム１３１と現像ローラ１３２との間には交流電源１３３と直流電源１３２とのよる交流電圧と直流電圧とを印加することで、現像ローラ１３２から感光体ドラム１３１に対してトナーをジャンピングさせて潜像を現像する。
【０１８５】
なお、トナー案内部材１２６としては前述したような搬送基板１と同様な搬送基板を用いることによって確実に現像ローラ１３２に対してトナーを送り込むことができる。
【０１８６】
このように構成することにより、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して現像ローラ１３２に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電手段５等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り現像に供することができるようになる。
【０１８７】
また、ここでは、分級のための電界を発生させる対向部材として電極線１２３を複数（ここでは２個であるが、３個以上でもよい。）設けているので、分級による現像ローラへのトナー供給不足を補うことができ、現像速度の低下をできる限り防止することができる。
【０１８８】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第２実施形態について図４３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。
この現像装置は、前記第６実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１８９】
すなわち、トナータンク１４１から送り込まれるトナーＴは、帯電を施す部材である帯電ブラシ１４２、１４２が接触するように配置されて回転することで摩擦を受けて帯電され、搬送基板１に送り込まれる。この搬送基板１には対向搬送基板２２１を傾斜させて配置している。この対向搬送基板２２１は前記第６実施形態と同様にバイアス電圧ＶＢが印加されて所要のトナーを移送付着されるバイアス電極１５を有する分級部２２１ａと、移送付着されたトナーを電極１２による進行波電界によって搬送する搬送部２２１ｂと、感光体ドラム１３１の近傍でトナーを搬送、ポンピングさせる現像部２２１ｃを一体に形成したものである。すなわち、対向手段である対向搬送基板２２１は現像手段を兼ねている。
【０１９０】
このように構成したので、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向搬送基板１３１による現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り現像に供することができるようになる。なお、静電搬送を用いたホッピングによる現像作用の詳細については後述する。
【０１９１】
さらに、この現像装置ではトナーの分級、現像部へのトナー供給、現像部でのトナーホッピングを１つの対向搬送基板で行うので、構成が簡単になる。
【０１９２】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第３実施形態について図４４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。
この現像装置は、前記第５実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１９３】
すなわち、対向ベルト３１で搬送基板１上を搬送、ホッポングされるトナーから所要のトナーを移送付着させて対向ベルト３１の回転によって感光体ドラム１３１に対向する現像部へ送りこみ、感光体ドラム１の静電潜像による電界で対向ベルト３１上のトナーを潜像部分に付着させて現像する。この現像は接触現像である。すなわち、対向手段である対向ベルト３１は現像手段を兼ねている。なお、ここでは、前記第５実施形態と異なりブレード３４は設けていないが、ブレード３４を設けて現像に供されなかったトナーは捕集電極６側に落とし込んで再利用するようにすることもできる。
【０１９４】
このように構成したので、この現像装置においても、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向ベルト３１から現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０１９５】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第４実施形態について図４５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。
この現像装置では、搬送基板１上にローラ１５１、１５２に張装されたベルト部材１５３を配置し、このベルト部材１５３の搬送基板１に対向する部分の裏面側に、ベルト部材１５３を介して搬送基板１に対向する対向部材である対向電極１５５を配置し、この対向電極１５５にはバイアス電源４から搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要のトナーを移送付着させるための電界を発生するためのバイアス電圧ＶＢを印加している。また、対向電極１５５と感光体ドラム１との間にはバイアス電圧ＶＢよりも高いバイアス電圧ＶＣを印加するためのバイアス電源１５６を備えている。この例は、電界を発生するための対向部材と、粉体を移送付着させる他の部材とが異なる例である。
【０１９６】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要の電荷量（帯電量）、質量を有するトナーは対向電極１５５からの電界を受けてドラム部材１５３表面に移送付着して、ドラム部材１５３の回転で感光体ドラム１に対向する側に送られ、感光体ドラム１との間のバイアス電界と静電潜像による電界によって感光体ドラム１の潜像部分に移送付着して現像する。
【０１９７】
このとき、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級してベルト部材１５１側に移送付着させて現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０１９８】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第４実施形態について図４６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。
この現像装置は、前記第１４実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１９９】
すなわち、感光体ドラム１３１に対向させてローラ１５１、１５２に張装されたベルト部材１５３を配置し、このベルト部材１５３には、搬送基板１に対向する電極線列部材９１の電極線９２に移送付着させた所要のトナーを搬送して移送する。また、ベルト部材１５３には移送されてきたトナーを保持するためのバイアス電圧ＶＤをバイアス電源１５７から印加し、このバイアス電圧ＶＤよりも高いバイアス電圧ＶＤを感光体ドラム１との間に印加するバイアス電源１５８を備えている。
【０２００】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要の電荷量（帯電量）、質量を有するトナーは電極線列部材９１の対向する電極線９２からの電界を受けて電極線列部材９１側に移送付着し、電極線列部材９１の電極線９２による進行波電界によってベルト部材１５３上に移送され、ベルト部材１５３の回転によって感光体ドラム１に対向する側に送られ、感光体ドラム１との間のバイアス電界と静電潜像による電界によって感光体ドラム１の潜像部分に移送付着して現像する。
【０２０１】
このとき、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級してベルト部材１５１側に移送付着させて現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０２０２】
次に、本発明に係る分級装置を含む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４７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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
帯電が施されトナーは分級のために搬送する分級装置をも構成する搬送基板３４１に送り込まれ、この搬送基板３４１上を搬送、ホッピングされるトナーの内の所要のｑ／ｍの大きなトナーを分離して移送付着する搬送基板３４１に対向する対向部材である対向部３４２ａと、この対向部３４２ａに付着されたトナーを搬送して潜像担持体３０１の近傍で搬送、ホッピングさせる現像部３４２ｂとを一体に形成した対向搬送基板３４２と、搬送基板３４１の終端から落下するトナー及び対向搬送基板３４２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（帯電ブラシ３３１ｂ）に戻す方向に搬送する回収搬送基板３４３を備えている。
【０２０７】
なお、搬送基板３４１は前記の分級装置の実施形態で説明した搬送基板１と同様であり、また対向搬送基板３４２の構成も基本的に搬送基板３４１と同様であり（ただし、ここではフレキシブル基板を用いて搬送路を反転する構成としている。）、回収搬送基板３４３も搬送基板３４１と基本的に同じである。また、バイアス電源やトナーを搬送、ホッピングさせるための駆動波形を与える駆動回路の図示については省略しているが、前述した分級装置や現像装置と同様である。
【０２０８】
このように構成することで、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して感光体ドラム３０１の近傍で搬送、ホッピングさせることができ、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上し、高画質の画像を形成することができる。なお、分級装置や現像装置としては、同図で示すもの以外にも、前述した分級装置の各実施径形態、現像装置の各実施形態を適用することができる。
【０２０９】
次に、本発明に画像形成装置の第２実施形態について図４８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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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又は４１７Ｂから給紙コロ４１８Ａ又は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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
現像装置４１６は、図４９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。
【０２１４】
また、トナーボックス部４３３内に供給されたトナーを分級のために搬送する搬送基板４４１に送り込まれ、この搬送基板４４１上を搬送、ホッピングされるトナーの内の所要のｑ／ｍの大きなトナーを分離して移送付着する搬送基板４４１に対向する対向部材である対向部４４２ａと、この対向部４４２ａに付着されたトナーを搬送して感光体ドラム４０１の近傍で搬送、ホッピングさせる現像部４４２ｂとを一体に形成した対向搬送基板４４２と、搬送基板４４１の終端から落下するトナー及び対向搬送基板４４２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回収搬送基板４４３を備えている。
【０２１５】
なお、上記第１実施形態でも述べたとおり、搬送基板４４１は前記の分級装置の実施形態で説明した搬送基板１と同様であり、また対向搬送基板４４２の構成も基本的に搬送基板４４１と同様であり（ただし、ここではフレキシブル基板を用いて搬送路を反転する構成としている。）、回収搬送基板４４３も搬送基板４４１と基本的に同じである。また、バイアス電源やトナーを搬送、ホッピングさせるための駆動波形を与える駆動回路の図示については省略しているが、前述した分級装置や現像装置と同様である。
【０２１６】
このように構成することで、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向搬送基板４４２に移送付着され、感光体ドラム４０１の近傍で図５０に示すようにトナーＴがホッピングする。このように感光体ドラム４０１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４０１の潜像部だけにトナーを付着させるためには、次のような電界を発生させればよい。すなわち、対向搬送基板４４２の電極１２に印加するパルス状駆動電圧の平均値と感光体ドラム４０１に形成された潜像部電圧による電界は、トナーを感光体ドラム４０１側に吸引する関係、また対向搬送基板４４２の電極１２に印加するパルス状駆動電圧の平均値と感光体ドラム４０１に形成された非潜像部電圧による電界は、トナーを感光体ドラム４０１側から反発する方向関係に設定する。なお、分級後の搬送と、潜像担持体近傍におけるトナーの搬送、ホッピングを異なる駆動波形で駆動することが好ましい。
【０２１７】
このとき、既にホッピングしているトナーは対向搬送基板４４２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４０１１）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。
【０２１８】
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、ＥＴＨ現像方式によれば、トナーの付着力は通常５０〜２００ｎＮであるが、対向搬送基板４４２上でホッピングしているために搬送基板４４２に対する付着力が略零になるので、トナーを対向搬送基板４４２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。
【０２１９】
ここで、より詳細に説明すると、対向搬送基板４４２の電極１２の幅Ｌ、電極間隔Ｒなどの電極配置構成を前述した分級装置の搬送基板１で説明した範囲とすることで、電極１２の上方にホッピング動作として作用する垂直方向成分の電気力線が発生する電極配置構成となり、トナーのホッピングをより効率的に行うことができ、現像効率が向上する。
【０２２０】
同様に、対向搬送基板４４２の少なくとも潜像担持体近傍におけるトナーホッピングを行わせる部分での表面保護層１３についても前述した搬送基板１で説明した範囲とする。すなわち、電極１２の中心付近表面でのトナー径相当の高さ位置における垂直方向の電界強度については、ホッピングに作用する力を付与できる垂直方向電界として（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、さら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。
【０２２１】
この場合、電極表面中央付近のホッピングに作用する電界強度については、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中での隣接する電極方向の電界が増加するため、垂直方向成分が低下してくるので、効率の低下において実用可能な範囲としては１０μｍ以下、さらに垂直方向成分の電界の減衰が問題にならない厚さとしては、５μｍ以下である。これによって、ホッピングに作用する力を付与でき、トナーの吸着の問題がない好ましい電界としての（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の電界強度を得ることができる。
【０２２２】
また、感光体ドラム４０１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、潜像担持体である感光体ドラム４０１の表面の帯電電位を−３００Ｖ以下、正帯電トナーの場合、潜像担持体である感光体ドラム４０１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。
【０２２３】
これによって、電極をファインピッチ化した場合に、電極１２、１２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１２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、又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。
【０２２４】
したがって、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。
【０２２５】
例えば、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−４Ｃ／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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
次に、潜像担持体である感光体ドラム４０１と対向搬送基板４４２の現像部４４２ｂとの間隔について説明する。
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。
【０２２８】
すなわち、前述した図１５には印加電圧値とトナーのホッピング高さの特性の一例を示している。印加電圧を例えば１００Ｖ一定とし、トナーのＱ／Ｍを−１０、−２０、−３０μＣ／ｇとした場合、垂直方向の速度はＭａｘ０.６５、１、１.２５ｍ／ｓｅｃと変化し、Ｑ／Ｍが大きい程飛翔高さ（ホッピング高さも）１００、１２５、１５０μｍと高い値になるように変化する。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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、本発明に係る現像装置を用いて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。
【０２３１】
以上に対し、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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
次に、搬送基板や対向搬送基板、回収搬送基板の電極１２に印加する駆動波形の駆動周波数について図５１も参照して説明する。
図５１は駆動周波数に対する搬送速度の関係を測定した結果を示している。なお、同図の縦軸は、搬送速度であるが、動作としては垂直方向のホッピング動作を含んでいる。
【０２３４】
同図から分かるように、駆動周波数の上昇とともに搬送速度が上がっている。これは電極近傍にあるトナーが電界方向の切り替えでホッピングされる回数が増加することよる。
【０２３５】
この実測結果からみて、駆動波形の駆動周波数を１〜１５ＫＨｚの範囲にすることで、正常に、搬送及びホッピングの動作が行われる。したがって、印刷速度や画像濃度に応じて駆動波形の駆動周波数を設定することによって高画質な画像を形成することができる。
【０２３６】
すなわち、画像濃度が一定とした場合には印刷速度を高くするほど現像に消費されるトナー量が増加し、印刷速度を一定とした場合には画像濃度が高くなるほど消費されるトナー量が増加することになる。消費されるトナー量が増加する場合には、より多くのトナーをトナーホッピング部（現像部）に供給する必要がある。そこで、印刷速度や画像濃度に応じた駆動波形の駆動周波数を設定することによって、現像部に供給するトナー量が不足することを防止できて、高画質な画像を得られるようになる。
【０２３７】
次に、搬送基板や対向搬送基板、回収搬送基板の電極１２に印加する駆動波形の他の例について図５２も参照して説明する。
この駆動波形は、ｎ相（ここでは３相）のうちの１つの相の極性が他の相の極性と異なる波形としたものである。３相の駆動波形の極性が異なる（正負極性及び零電位）場合には、隣接電極間での電位差が高くなるので、確実にホッピングを行わせることができる。
【０２３８】
次に、本発明に係る分級装置の他の応用例として粉体帯電選別装置について図５３及び図５４を参照して説明する。なお、図５３は同装置の平面説明図、図５４は同装置の模式的断面説明図である。
【０２３９】
気流発生装置５０１は、エアーポンプによるノズル噴射方式、高圧断熱膨張による噴射方式、ターボファン方式等により相対湿度を下げ、湿度が７０％以下の雰囲気に保持させたジェット気流５０１ａを発生させる。そして、このジェット気流５０１ａが流れる搬送路５０２の側方に粉体供給部５０３を配置し、この粉体供給部５０３から供給ローラ５０４により粉体５０５を供給して、ジェット気流で５０１ａで粉体を搬送路５０２を通じてサイクロン装置５１０に送り込み、気相搬送で搬送路５０２の管壁５０２ａやサイクロン装置５１０の上部の蓋部内壁に設けた帯電機構により摩擦帯電させる。
【０２４０】
具体的には、搬送路５０２の管壁５０２ａやサイクロン装置５１０上部の上蓋部５１２の内壁を帯電機能材料で形成し、気流に乗った粉体を帯電機能材料と接触させることにより摩擦帯電させ、粉体を帯電させる。
【０２４１】
なお、帯電機能材料は、トナー等の粉体との接触において、帯電極性が粉体の帯電極性と逆極性になる材料であり、粉体を良好に摩擦帯電させるもので、帯電の大きさは材料を選択することで適正化することができる。具体的には、アクリル系、シリコーン系、フッ素樹脂系、尿素樹脂系、ポリエステル系、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリホルムアミド系、ポリ塩化ビニル系、オレフィン系、アニン系、ポリウレタン系、エチルセルロース系等の材料や、これらの混合材料から選択することができる。また、金属酸化物半導体、化合物半導体、あるいはこれらと上記樹脂系等の帯電機能材料とを混合した材料などを用いることができる。
【０２４２】
サイクロン装置５１０は、ダブルクロンやマルチクロンで、分級と帯電粉体の選別機能を有しており、逆円錐形状をした筒体５１１、上蓋５１２、筒体５１１下部の粉体回収部５１３を有し、筒体５１１内には前述した電極線列部材５１５を臨ませている。この電極線列部材５１５の各電極線５１６は前述したように表面に絶縁保護膜が形成されており、ダクト５１７を通じてトナー収容部５１８に他端部を臨ませている。この電極線列部材５１５の各電極線５１６には図示しない駆動回路から、静電力で粉体を搬送するための電界を発生するｎ相の駆動波形を印加する。
【０２４３】
なお、サイクロン装置５１０の粉体回収部５１３に回収された粉体は再粉砕部５２０を経て再度粉体供給部５０３に供給等する。
【０２４４】
この粉体帯電選別装置において、サイクロン装置５１０内を気流に乗って移動する粉体のうち適正な帯電が行われた粉体は、相互の電荷反発により分散性が良く、流動性が大きく造粒しにくいので、サイクロン渦中でも電極線列部材５１５の各電極線５１６によって発生される進行波電界を受けて、電極線列部材５１５に案内されたトナー収容部５１８に送られて収容される。
【０２４５】
これに対して、帯電が小さく、あるいは分散性が悪い粉体は、造粒して塊やクラスタ等を形成しやすく、質量もあるので、電極線列部材５１５の各電極線５１６によって発生される進行波電界によっては保持されずに、下方の回収部５１３に落下する。
【０２４６】
このようにして、この粉体帯電選別装置をもちいることによってトナー製造工程におけるトナーの帯電、選別が容易になる。
【０２４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向する対向部材とを備え、粉体が帯電したトナーであり、対向部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、搬送部材上でホッピングするトナーの内の所要のトナー（例えば対向部材から所定の距離に達するトナー）を対向部材に移送付着させる構成としたので、簡単な構成で、高い精度で帯電したトナーを分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する電極線とを備えている構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための、複数の電極線を列状に配置してなる電極線列の１本又は複数本の電極線とを備えている構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向し、スリット孔が形成され、このスリット孔壁面に電極が形成されたスリット部材とを備え、所定の粉体だけをスリット部材のスリットを通過させる構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
【０２４８】
本発明に係る現像装置によれば、本発明にかかるいずれかの分級装置で分級された粉黛を現像手段に供給するので、現像品質が向上する。
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るいずれかの分級装置又は現像装置を備えたので、均質なトナーを用いて画像を形成することができ、画像品質が向上する。
【０２４９】
本発明に係る分級方法によれば、帯電したトナーを帯電量又は質量に応じて分級する分級方法であって、帯電したトナーを移相電界で搬送、ホッピングさせながら移送するとともに、ホッピングの高さが所定以上に達するトナーだけをトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された部材に移送する構成としたので、簡単な構成で、高い精度で帯電したトナーを分級することができる。
【０２５０】
本発明に係る現像方法によれば、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る分級方法で分級された所定の帯電量を有する帯電トナーだけを用いて現像する構成としたので、現像品質が向上する。
本発明に係る画像形成方法によれば、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る現像方法で潜像を現像する構成としたので、均質な帯電したトナーを用いて画像を形成することができ、画像品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分級装置の第１実施形態を説明する概略構成図
【図２】同装置の搬送基板の正面説明図
【図３】同搬送基板の平面説明図
【図４】搬送基板に与える駆動波形の一例を説明する説明図
【図５】粉体の搬送、ホッピングの説明に供する説明図
【図６】粉体の搬送、ホッピングの具体例の説明に供する説明図
【図７】駆動波形の電圧印加時間及び電圧印加デューティーの説明に供する説明図
【図８】電圧印加デューティーが約６７％の駆動波形の一例を示す説明図
【図９】電圧印加デューティーが約３３％の駆動波形の一例を示す説明図
【図１０】電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図
【図１１】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｘ方向）の関係の一例を説明する説明図
【図１２】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｙ方向）の関係の一例を説明する説明図
【図１３】駆動波形の波形形状の説明に供する説明図
【図１４】駆動波形の波形形状と水平移動距離の関係の説明に供する説明図
【図１５】駆動波形の電圧値とＹ方向速度及びホッピング高さの関係の一例を説明する説明図
【図１６】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の一例を説明する説明図
【図１７】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図
【図１８】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図
【図１９】第１実施形態の分級装置の作用説明に供する説明図
【図２０】同分級装置の分級作用の説明に供する説明図
【図２１】ローラ印加電圧をトナー電荷量の分級の一例を説明する説明図
【図２２】図２１の説明に供する説明図
【図２３】本発明に係る分級装置の第２実施形態を説明する概略構成図
【図２４】本発明に係る分級装置の第３実施形態を説明する概略構成図
【図２５】本発明に係る分級装置の第４実施形態を説明する概略構成図
【図２６】本発明に係る分級装置の第５実施形態を説明する概略構成図
【図２７】本発明に係る分級装置の第６実施形態を説明する概略構成図
【図２８】本発明に係る分級装置の第７実施形態を説明する概略構成図
【図２９】本発明に係る分級装置の第８実施形態を説明する概略構成図
【図３０】本発明に係る分級装置の第９実施形態を説明する概略構成図
【図３１】同実施形態のスリット孔の形状及び電極形状の異なる例を説明する説明図
【図３２】本発明に係る分級装置の第１０実施形態を説明する概略構成図
【図３３】同実施形態の電極線の構成及び異なる例を説明する説明図
【図３４】本発明に係る分級装置の第１１実施形態を説明する概略構成図
【図３５】同実施形態のバイアス駆動回路から与える駆動波形の異なる例を説明する説明図
【図３６】本発明に係る分級装置の第１２実施形態を説明する要部説明図
【図３７】本発明に係る分級装置の第１３実施形態を説明する概略構成図
【図３８】図３７の要部拡大説明図
【図３９】本発明に係る分級装置の第１４実施形態を説明する概略構成図
【図４０】同実施形態の電極線列部材の平明説明図
【図４１】本発明に係る分級装置の第１５実施形態を説明する概略構成図
【図４２】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
【図４３】本発明に係る現像装置の第２実施形態を説明する概略構成図
【図４４】本発明に係る現像装置の第３実施形態を説明する概略構成図
【図４５】本発明に係る現像装置の第４実施形態を説明する概略構成図
【図４６】本発明に係る現像装置の第５実施形態を説明する概略構成図
【図４７】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
【図４８】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
【図４９】同画像形成装置の現像装置部分の拡大説明図
【図５０】同現像装置の現像動作の説明に供する説明図
【図５１】駆動波形の駆動周波数とトナー搬送速度の関係の一例を説明する説明図
【図５２】駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図５３】本発明に係る分級装置の構成を適用した粉体帯電選別装置の平面説明図
【図５４】本発明に係る分級装置の構成を適用した粉体帯電選別装置の平面説明図
【符号の説明】
１…搬送基板、２…対向部材（対向ローラ）、３…駆動回路、４…バイアス電源、５…帯電手段（帯電ブラシ）、６…捕集電極、８…駆動回路、１１…支持基板、１２…電極、１３…表面保護層、２１…対向搬送基板、２３…駆動回路、３１…ベルト部材、５１…スリット部材、５２、５２ａ〜５２ｃ…スリット孔、５３、５３ａ〜５３ｃ…バイアス電極、５４Ａ〜５４Ｃ…ガター、５５Ａ〜５５Ｃ…バイアス電源、６１…スリット部材、６２ａ〜６２ｃ…スリット孔、６３ａ〜６３ｃ…電極線、６５…絶縁保護膜、７１〜７３、７５…バイアス駆動回路、８１…電極、９１…電極線列部材、９２…電極線、１１３…帯電ローラ、１３１…感光体ドラム、１３２…現像ローラ、１４１…トナータンク、１４２、１４２…帯電ブラシ、２２１…対抗電極基板、１５５…対向電極、３０１…感光体ドラム、３４１…搬送基板、３４２…対向搬送基板、３４３…回収搬送基板、４０１…感光体ドラム（潜像担持体）、４０５、４０８…走査光学系、４１３…ポリゴンミラー、４１５…帯電装置、４１６…現像装置、４３４…帯電ローラ、４４１…搬送基板、４４２…対向搬送基板、４４３…回収搬送基板。
【産業上の利用分野】
本発明は分級装置、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」ともいう。）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】
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】
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。
【０００７】
さらに、トナーなどの粉体を分級する分級装置としては、篩い分け分級や風力分級が一般的であるが、この他、例えば特開平８−１４９８５９号公報に記載されているように、上述した空間進行波電界を用いて、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ある。また、特開２０００−１４０６８３号公報、特開２０００−１４０７００号公報などにも、帯電粉体の搬送方向に垂直な電位を印加し、粉体の比電荷に従い静電的に分離する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば画像形成装置においては、現像に供するトナーは帯電量、質量等がなるべく一定であることが高画質画像を形成する上で重要である。そこで、従来の画像形成装置においては、画像装置内でトナーの均一化を図ることが困難であり、一般には上述したようにトナーの製造工程で篩い分け分級や風力分級を行って、ある程度の揃えたトナーを画像形成装置にセットするようにしている。
【０００９】
しかしながら、均一化を図ったトナーを画像形成装置内に供給しても、トナーに対する帯電は画像形成装置内で行うために、必ずしも一様にトナーが帯電されず、ｑ／ｍのバラツキやトナー径のバラツキ不可避的に生じ、高画質画像の形成にも限界があるという課題がある。
【００１０】
また、従来の分級装置は、そもそも大型化するという課題もある。静電搬送と重力を用いて分級する装置では、正確な分級を行うことができないという課題がある。
【００１１】
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）現象を用いて、構成が簡単で、高い分級精度が得られる分級装置、この分級装置を備えた高画質現像が可能な現像装置、この画像形成装置を備えることで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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで、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、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る。このＥＴＨ現象を利用した現像をＥＴＨ現像と称する。
【００１３】
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、搬送装置、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。
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向する対向部材とを備え、粉体が帯電したトナーであり、対向部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、搬送部材上でホッピングするトナーの内の所要のトナーを対向部材に移送付着させる構成としたものである。なお、本明細書において、「粉体」という用語は、「粉体」、「微粉体」、「粉末」、「微粉末」、「粒子」、「微粒子」などを含む意味で用いるものであり、粉体以外のものを除外するものではない。
【００１５】
ここで、対向部材は粉体を静電力で搬送させる電界を発生させるための複数の電極を有する対向搬送部材とすることができる。この場合、対向搬送部材は搬送部材に対して全部又は一部が傾斜して配置することができる。
【００１６】
また、対向部材は回転可能なローラ部材とすることができる。さらに、対向部材は回転可能なベルト部材とすることができ、このベルト部材は搬送部材に対して傾斜して配置することができる。また、所要のトナーは対向部材から所定の距離に達するトナーである構成とできる。
【００１７】
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する電極線とを備えている構成としたものである。
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための、複数の電極線を列状に配置してなる電極線列の１本又は複数本の電極線とを備えている構成としたものである。ここで、電極線列の各電極線には粉体を移送するための電界を発生する電圧を印加することができる。
また、電極線には保護膜が形成されていることが好ましい。さらに、搬送基板に対向する電極線と搬送部材との間にスリット孔を形成したスリット部材が介在されていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る分級装置は、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向し、スリット孔が形成され、このスリット孔壁面に電極が形成されたスリット部材とを備え、所定の粉体だけをスリット部材のスリットを通過させる構成とした。
ここで、スリット部材のスリット孔の外側に、スリット孔壁面の電極よりも高い電圧が印加される部材が配置されていることが好ましい。
【００１９】
これらの分級装置における搬送部材は電極の粉体進行方向における幅が粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極の前記粉体進行方向の間隔が粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下であり、各電極にはｎ相（ｎは３以上の整数）以上の駆動波形が印加されることが好ましい。
【００２０】
また、搬送部材には電極を覆う無機又は有機の表面保護層を有し、この表面保護層の厚さが１０μｍを越えないことが好ましい。
【００２１】
また、搬送部材に略対向する部材を複数有し、粉体の帯電量、質量、又は帯電量及び質量の違いに応じて、異なる対向する部材に粉体を移送付着させることができる。
【００２２】
本発明に係る現像装置は、潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するための現像手段に本発明に係るいずれかの分級装置で分級された粉体を供給するものである。
ここで、現像手段は潜像担持体に対向する現像ローラとすることができ、この現像ローラは対向部材を兼ねることができる。また、現像手段は潜像担持体近傍で粉体を静電力で搬送、ホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する部材とすることができ、この部材は対向部材を兼ねることができる。さらに、現像手段は少なくとも一部が潜像担持体に対向する回転可能なベルト部材とすることができ、この回転可能なベルト部材は対向部材を兼ねることができる。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るいずれかの分級装置又は現像装置を備えているものである。
【００２４】
本発明に係る分級方法は、帯電したトナーを帯電量又は質量に応じて分級する分級方法であって、帯電したトナーを移相電界で搬送、ホッピングさせながら移送するとともに、ホッピングの高さが所定以上に達するトナーだけをトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された部材に移送する構成としたものである。
【００２５】
本発明に係る現像方法は、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る分級方法で分級された所定の帯電量を有する帯電トナーだけを用いて現像する構成とした。
本発明に係る画像形成方法は、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る現像方法で潜像を現像する構成とした。
【００２６】
【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、本発明に係る分級装置の第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、同図は同分級装置に概略構成図である。
【００２７】
この分級装置は、粉体である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ための複数の電極を有する搬送部材である搬送基板１と、この搬送基板１で移送されるトナーを電界で移送付着させる対向部材である（他の部材でもある。以下同じ。）る対向ローラ２とを備えている。
【００２８】
そして、搬送基板１の各電極にトナーを搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させるためｎ相（ｎは３以上の整数）の駆動波形Ｐｖ１を印加する駆動回路３を備えている。また、対向ローラ２にはトナーの帯電電荷と逆極性のバイアス電圧、トナーが負帯電の場合には＋のバイアス電圧を、トナーが正帯電の場合には−のバイアス電圧を印加するためのバイアス電源４を備えている。なお、ここでは、トナーは負帯電トナーであるとして説明する。
【００２９】
さらに、搬送基板１のトナー搬入側には、図示しないトナー供給部から供給されるトナー及び回収されたトナーを帯電させて搬送基板１に送る帯電ブラシ、マグネットローラなどかなる帯電手段（帯電ブラシで図示するが、限定する趣旨ではない。）５を配置し、搬送基板１の残留トナー排出側には対向ローラ２に移送付着しなかったトナーを捕集する捕集電極６を配置し、更に捕集電極６で補修されたトナーを静電力で帯電手段５側に移送する回収移送部材７を配置し、この回収移送部材７の複数の電極対してトナーを移送するための電界を発生させるための駆動電圧Ｐｖ２を印加する駆動回路８を備えている。
【００３０】
また、対向ローラ２には対向ローラ２に付着したトナーを分離するためのブレード９と、このブレード９で分離されたトナーを収容するガター１０を備えている（なお、分離したトナーを現像装置の現像手段などに供給することもできる。）。
【００３１】
そこで、まず、搬送基板１について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同搬送基板１の概略断面説明図、図３は同搬送基板の平面説明図である。この搬送基板１は、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、粉体移送方向（粉体進行方向、粉体移動方向：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。
【００３２】
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ＳｉＯ２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。
【００３３】
電極１２は、支持基板１１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、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。これらの複数の電極１２の粉体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、かつ、電極１２、１２の粉体進行方向の間隔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。
【００３４】
表面保護層１３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。
【００３５】
回収移送部材７も搬送基板１と同様の構成であるが、ここれはベース基板にポリイミドフィルム等のフレキシブル基板を用いて、このポリイミドフィルムに複数の電極を設け、表面保護膜で保護した構成としている。このようにフレキシブル基板を用いることで捕集電極６から帯電ブラシ５への回収移送経路を自在に設定できるようにしている。この回収移送部材７の電極に対して駆動波形を印加するための駆動回路８は、駆動回路３とは逆相パターンで複相の駆動波形を印加せすることによって、帯電したトナーを搬送基板１による移送方向と逆方向に移送するようにしている。
【００３６】
次に、このように構成した搬送基板１の作用について説明する。なお、回収部材７についても同様であるが、回収部材７は主として搬送を行うことができればよい点で搬送基板１とは異なる。
【００３７】
駆動回路３からｎ相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。
【００３８】
例えば、搬送基板１の複数の電極１２に対して駆動回路３から図４に示すよにグランドＧ（０Ｖ）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。
【００３９】
このとき、図４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
これを図６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ともに、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。さらに、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ともに、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。
【００４３】
ここで、搬送基板１の電極に印加する複相（ここでは３相を例にする。）駆動波形について説明する。
まず、電極に印加する電圧の極性と帯電したトナー（粉体）の移動方向の関係については、例えばトナーが負帯電で印加電圧が０（Ｇ）〜＋電圧の場合、＋電圧が印加された電極から０Ｖが印加された電極へ向かう電気力線の反対方向へ飛翔することになる。また、トナーが正帯電の場合は、電気力線と同じ方向へ飛翔することになる。
【００４４】
ここで、図７はＢ相（駆動波形Ｖｂ）が印加される電極（Ｂ相電極）上のトナーに注目して印加電圧パルスデューティーに対するトナーの振る舞いを説明するものである。Ｂ相電極の電圧が＋の間に吸着した負帯電トナーＴがあるとき、Ｂ相電極の電圧が０Ｖに切り替わった時点で、＋電圧の電極からＢ相電極に向かう電気力線の方向へトナーＴは飛翔を開始する。
【００４５】
このとき、印加電圧パルスの＋電圧印加デューティーを、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、ホッピングの効率を上げることができる。
【００４６】
すなわち、例えば、図８に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃの３相の駆動波形を印加し、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％に設定した場合、Ｂ相が０ＶになったときにＡ相が＋電圧、Ｃ相も＋電圧となるので、図１４に示すように並んでいるＡ相電極、Ｂ相電極、Ｃ相電極を見ると、Ｂ相電極を中心に対象な電界分布となる。
【００４７】
そのため、Ｂ相電極上の進行方向側半分にあるトナーは、搬送及びホッピングの正規の方向に移動するが、後方半分にあるトナーは、全く反対方向に移動を開始することになり、著しく効率が低下する。したがって、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定することで、効率の低下を防止できる。４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することで、同様に効率の低下を防止できる。ただし、電極上のトナーを真上に打ち上げる（搬送を重視しない）ということからは、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％に設定することで、最も効率的にトナーをホッピングさせることができることになる。
【００４８】
さらに、例えば、図９に示すようにＡ，Ｂ，Ｃの３相の駆動波形を印加し、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％に設定した場合、すなわち、｛繰り返し周期時間／ｎ｝に設定した場合、Ｂ相電極に注目すると、Ｂ相電極の印加電圧が０Ｖになった時間においては、Ａ相電極の印加電圧は０Ｖ、Ｃ相電極の印加電圧は＋電圧であり、粉体の進行方向はＡ→Ｃであるから、Ｂ相電極上のトナーはＡ相電極との間では反発され、Ｃ相電極との間では吸引される方向の電界を受けることになり、搬送及びホッピングの効率が高くなる。
【００４９】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、搬送効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間× (ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなり、効率を落とすことなく、搬送の繰り返しを上げられ、特に高速搬送を行うことができる。
【００５０】
また、搬送、ホッピング動作を効率よく行うためには、搬送基板上にある粉体（トナー）に対して所定以上の初速度を与えることが重要であり、そのために搬送基板上のトナーに必要な電界強度を作用させる。ここで、必要な強さとは、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等の吸着力に打ち勝って飛翔させるための電界である。
【００５１】
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、後述するように（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、さら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以上である。そして、この電界によって速度を与えられたトナーが、その電界の影響が及ばない距離まで移動すれば、例えば、上述した注目するＢ相電極に対する上流側隣接電極（Ａ相電極）が０Ｖ、下流側隣接電極（Ｃ相電極）が＋電圧の関係が崩れても、搬送、ホッピングの効率には余り影響がない。
【００５２】
例えば、１００Ｖの電圧を印加する場合、電極から５０μｍ上方では殆ど電界の影響がなくなる。また、電極表面から３０μｍ上方では、電界強度は１／５に低下する。したがって、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３〜１ｍ／ｓｅｃである場合、電界強度が１／５に低下する３０μｍの距離を移動するに要する時間は１００〜３０μｓｅｃとなる。
【００５３】
そこで、注目する相の電極に粉体を反発する電圧を印加する時間及び同時に上流側隣接電極に反発する電圧を印加し下流隣接電極に吸引する電圧を印加する時間、上記図７に示した例では、注目するＢ相電極に対して上流側隣接電極（Ａ相電極）が０Ｖ、下流側隣接電極（Ｃ相電極）が＋電圧になる時間を３０μｓｅｃ以上とすることが好ましい。これが＋電圧印加パルスデューティーの狭い方の条件となる。
【００５４】
次に、トナー（粉体）の搬送及びホッピングを行うための搬送基板１の複数の電極１２の幅（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１３について説明する。
搬送基板における電極幅Ｌと電極間隔Ｒは粉体（ここでは、トナーともいう。）の搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。
【００５５】
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。
【００５６】
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、本発明者ら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。
【００５７】
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、本発明者ら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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
より詳しく説明すると、まず、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、５μｍ〜１００μｍまでの範囲に相当する。
【００６３】
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、粉体の平均粒径の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、１０μｍ〜５０μｍの範囲に相当する。
【００６４】
さらに、より好ましくは、電極幅Ｌは、粉体の平均粒径の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、１０μｍ〜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。
【００６５】
ここで、図１０に示すように、搬送基板１上の電極１２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１２の厚みを５μｍ、表面保護層１３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１２、１２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１１及び図１２に示している。
【００６６】
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１０では細部を分かり易くするために電極１２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。
【００６７】
これらの図１１及び図１２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１０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１０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。
【００６８】
これらの図１１及び図１２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、さら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。
【００６９】
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、さらにより好ましくは２倍以上〜６倍以下である。
【００７０】
また、図１２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。
【００７１】
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。
【００７２】
このように、電極の粉体進行方向における幅を粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極の粉体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、電極上又は電極間にある帯電した粉体に対し、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、粉体を搬送、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、粉体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。
【００７３】
本発明者らの研究するところによると、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。
【００７４】
次に、搬送基板の各電極に印加する駆動波形について波形形状について説明する。
前述した図１０の構成において、トナーの平均粒径を８μｍ、Ｑ／ｍを−２０μＣ／ｇとして、図１３に示すような矩形波（パルス状）駆動波形（電圧値１００Ｖの波形と５０Ｖの波形を用いた。）及び三角波駆動波形（最大電圧値１００Ｖの波形を用いた）を印加した場合のトナー初期位置と所定時間（１６０μｓｅｃとした。）の水平移動距離を測定した結果を図１４に示している。
【００７５】
この図１４から分かるように、同じ矩形波駆動波形であっても１００Ｖの矩形波駆動波形に対して５０Ｖの矩形波駆動波形では移動距離が短くなり、また、８０μｓｅｃの立ち上がり及び立ち下がりを有する三角波駆動波形の場合には５０Ｖの矩形波駆動波形を印加した場合と等価になる。
【００７６】
すなわち、搬送基板上にあるトナーに対し、搬送、ホッピングの動作として作用する電界強度は初速度が決定される基板近傍の電界強度が重要になる。つまり、トナーが基板面近傍から離れた後に電極に印加される電圧が上昇し電界強度が上がっても、搬送又はホッピングの動作に寄与しなくなり、効率が低下する。
【００７７】
例えば、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３〜１ｍ／ｓｅｃであるとき、電界強度が１／５に低下する３０μｍの距離を移動する時間は１００〜３０μｍとなる。したがって、この場合には、駆動波形の印加電圧の時定数として１００〜３０μsec以下であれば、初速が得られ、搬送、ホッピング動作が可能になる。
【００７８】
また、前記の図１０の構成で、電圧波高値が５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖの矩形波駆動波形を印加した場合の平均粒径が８μｍ、Ｑ／ｍがー２０μＣ／ｇのトナーについてホッピング方向のトナー速度（ホッピング速度）を測定した結果を図１５に示している。これは、１ステップ１０μｓｅｃでの速度変化、および電極からの高さ位置を示している。この結果から、所定時間（１６０μｓｅｃ）後には、１００μｍ近傍以上の高さにあることが分かる。
【００７９】
ただし、駆動波形としては、矩形波（パルス状）駆動波形に限らず、時定数を持った三角波等の駆動波形であっても搬送、ホッピングの動作は可能であり、また、同様の時定数に相当する正弦波を駆動波形として用いても、実用上の搬送、ホッピングの動作は可能である。
【００８０】
次に、表面保護層１３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、粉体の帯電電荷量を安定に維持することができる。
【００８１】
ここで、図１０の構成において表面保護層の厚さを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１６に示している。
【００８２】
この表面保護層の誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。同図から分かるように、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。
【００８３】
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１７及び図１８に示している。図１７は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図１８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。
【００８４】
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ともに、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。
【００８５】
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、さら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。
【００８６】
なお、表面保護層の材料としては、比抵抗は１０＊Ｅ６Ωｃｍ以上、誘電率εが２以上の材料を用いることが好ましい。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、電極１２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。したがって、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。
【００８９】
そこで、上述したような搬送基板の具体的な例について説明する。本発明に係る静電搬送装置を画像形成装置に用いる場合、搬送、ホッピング用の搬送基板としては、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。そのためには、ベースとなる基材（支持基板）上に、薄層の電極、薄層の保護膜（表面保護層）を順次積層して形成することが好ましい。
【００９０】
先ず、フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する搬送基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（支持基板１１）として、その上に蒸着法によって０．１〜３μｍ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。
【００９１】
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、前処理として、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。
【００９２】
また、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１〜３μｍをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。
【００９３】
そして、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、０．１〜３μｍ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５μｍ〜数１０μｍ幅、又は間隔のファインパタン電極を精度良く形成することができる。
【００９４】
次いで、表面保護層１３としてＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を厚さ０．５〜２μｍ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０．１〜２μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。
【００９５】
このようなフレキシブル搬送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る、或いは、部分的に曲面形状とすることが容易に行えるようになる。
【００９６】
また、別の例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（支持基板１１）として、その上に電極材料として、厚さ１０〜２０μｍ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２０〜１００μｍ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１２の形状にパターン化し、その電極１２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１０〜２０μｍに応じた凹凸がある場合は、適正な段差を含む、準平坦化を行う。
【００９７】
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、搬送基板最表面が平坦化される。その後、熱処理により安定した保護フィルム膜材となる。
【００９８】
さらに、フレキシブル搬送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２０〜３０μｍのＳＵＳ、Ａｌ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５μｍ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１１とする。
【００９９】
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０．１〜２μｍの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって前記数１０μｍのファインパタンの電極１２を形成する。さらに、表面に前記ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１３を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送基板を得ることができる。
【０１００】
この例では、円筒状ドラムに搬送基板１を巻き付ける場合、搬送基板の基材となる金属材料として、円筒状ドラムの材質と同じもの、或いは円筒状ドラムと線膨張係数が略一致するものを使用することによって、搬送基板１と円筒状ドラムとの線膨張の差によって生じる温度による伸縮の問題が発生することを防止できる。また、搬送基板を画像形成装置の現像部に使用する場合、基材のＳＵＳ、Ａｌ材を感光体との間のバイアス電極として使用することも可能である。
【０１０１】
これらのフレキシブルな搬送基板１とすることで、円筒ドラムに巻き付けたり、一部分を湾曲して使用する等の自由度が増すと同時に、製造においてロール・トゥ・ロールによる量産が可能であり、高精度なファインピッチ電極を有する搬送基板を低コストで製造することが容易となる。
【０１０２】
なお、上記のいずれの例においても、進行波電界を使用するため各電極と共通電極のコンタクトが必要であるが、２相については両者の電極を同時に形成できるが、例えば３相電界の場合は１相については間に絶縁層を介してジャンピングパターンを形成すればよい。
【０１０３】
次に、移動させる粉体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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
この場合、トナーの帯電量を主に前記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。
【０１０７】
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、前記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）６６、ナイロン１１等を用いる。
【０１０８】
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、前記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。
【０１０９】
次に、以上のように構成した分級装置の全体的な作用について図１９以降をも参照して説明する。
図１９に示すように、帯電ブラシ５によって帯電されたトナーＴが搬送基板１に供給されると、前述したように搬送基板１上でトナーＴは搬送、ホッポングを生じながら矢示方向に移送されるが、このとき、トナーＴの帯電量（荷電量）、或いは質量によって、電極１２による電界の大きさに応じて、搬送基板１上で大きくホッピングしながら搬送されるトナーＴｈと、小さなホッピングを行いながら、或いはホッピングを生じないで搬送基板１の略表面に沿って搬送されるトナーＴｌとが生じる。なお、ホッピングの程度は種々存在することは前述したとおりであるが、ここでは説明の便宜のためトナーＴｈとトナーＴｌで説明する。
【０１１０】
このように搬送基板１上を搬送、ホッピングするトナーＴｈ，Ｔｌが対向ローラ２の近傍に達すると、対向ローラ２にはトナーＴの帯電極性（ここでは負帯電とする）と逆極性のバイアス電圧（ここでは＋電位とする。）が印加されているので、搬送基板１上で大きくホッピングするトナーＴｈは対向ローラ２の電界を受けてそのまま対向ローラ２上に移送されて付着し、対向ローラ２の移送されて付着したトナーＴｈは対向ローラ２の回転によって移動してブレード８によって対向ローラ２の表面から分離され、図示しない収納部や現像手段などに送られる。
【０１１１】
これに対して、搬送基板１上で小さくホッピングしている、或いはホッピングしていないトナーＴｌは対向ローラ２の電界をほとんど受けないため、そのまま搬送基板１に沿って他端側に搬送され、捕集電極６に捕集されて回収部材７上に落下し、回収部材７による進行波電界によって再度帯電ブラシ５側に移送されて、再度帯電ブラシ５による帯電が行われて搬送基板１に供給される。
【０１１２】
したがって、搬送基板１上を搬送するトナーＴがトナーＴｈとトナーＴｌに分離（分級）されることになる。
【０１１３】
すなわち、トナーＴのホッピングの程度（ホッポング高さ）は前述したように搬送基板１の電極に与える駆動電圧（発生させる電界）にも依存するが、対向ローラ２のバイアス電圧の大きさにより、対向ローラ２に移送付着するトナー特性範囲が依存する。トナーは、粒子質量が小さいもの、帯電量が大きいもの、ｑ／ｍが大きいものが、搬送基板１から大きく高く飛翔する（ホッピングする）ので、搬送基板１から大きく高くホッピングするトナーが対向ローラ２に移送付着され、それ以外のトナーは搬送基板１でそのまま連続的に搬送される。これにより、トナーの特性差に基づいて分離分級することができる。
【０１１４】
本発明者らは、図２０に示す構成で、トナーの分級実験を行った。すなわち、搬送基板１の一端部側からマグネットローラを用いた帯電手段５で帯電させトナーを供給し、搬送基板１にアルミローラからなる搬送面から２ｍｍの間隔を置いて対向ローラ２を対向させて、この対向ローラ２にはバイアス電源４からＤＣ４０Ｖと２０Ｖのバイアス電圧を選択的に印加した。
【０１１５】
このときのローラ印加電圧と対向ローラ２に付着したトナーの電荷量／重量（μＣ／ｇ）の関係は図２１に示すようになった。なお、バイアス電圧ＶＢは４０Ｖ→２０Ｖ→４０Ｖ→２０Ｖと変化させて繰り返しの再現性も評価した。
【０１１６】
この結果からも分かるように、対向ローラ２にバイアス電圧４０Ｖを印加したときには、図２２（ａ）に示すような−Ｑ／Ｍの分布を持つトナーの９０％が加圧ローラ２に付着し、このときのトナー電荷量は図２１に▲１▼又は▲３▼で示すように−８．８〜−９．２（μＣ／ｇ）程度であった。
【０１１７】
これに対して、対向ローラ２にバイアス電圧２０Ｖを印加したときには、図２２（ｂ）に示すような−Ｑ／Ｍの分布を持つトナーの約５０％が加圧ローラ２に付着し、このときのトナー電荷量は図２１に▲２▼又は▲４▼で示すように−１１．０（μＣ／ｇ）程度であった。このとき、搬送基板１上に残っているトナーの電荷量は図２１に▲４▼´で示すように約−８．６（μＣ／ｇ）程度であった。
【０１１８】
なお、対向ローラ２に付着したトナーの電荷量はサックイン法で測定した。
【０１１９】
このように、加圧ローラ２のバイアス電圧ＶＢを高くするとＱ／Ｍが低いトナーも加圧ローラ２に移送付着するが、バイアス電圧ＶＢを設定することで、Ｑ／Ｍの高いトナーのみを分級して加圧ローラ２に移送付着させることができる。
【０１２０】
このように、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する対向部材とを備えることによって、簡単な構成で、高精度に、連続的に、粉体を分級することができる。この場合、対向部材として回転可能な対向ローラを設けることによって対向部材の構成が簡単になる。
【０１２１】
そして、本実施形態のように搬送基板１で最後まで搬送され、対向ローラ２に移送付着しなかった（分取りされなかった）トナーは捕集電極６で捕集されて、回収部材７による逆方向移送によって再度帯電手段５に戻されて帯電され、搬送基板１に送り込まれ、対向ローラ２で再度所要の電荷量、質量のトナーが分取されるので、無駄なく、略均一な特性のトナーを連続的に得ることができるようになる。
【０１２２】
したがって、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送し、この搬送、ホッポングされる粉体を電界で移送付着させる部材を設けて分級することで、簡単な構成で、高精度に、連続的に、粉体を分級することができる。換言すれば、後述するように、移送付着させるための電界を発生させるための部材と、粉体が移送付着される部材とは同じ部材でなくともよい。
【０１２３】
なお、本件実施形態を含めて以降の実施形態においても負帯電トナーの分級について説明するが、正帯電トナーを分級する場合にはバイアス電圧等は逆電圧になる。
【０１２４】
次に、本発明に係る分級装置の第２実施形態について図２３を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に対向する３個の対向ローラ２、２、２をそれぞれ搬送方向に沿って配置し、上流側の対向ローラ２にはバイアス電源４１かバイアス電圧ＶＢ１を、中間の対向ローラ２にはバイアス電源４２かバイアス電圧ＶＢ２を、下流側の対向ローラ２にはバイアス電源４３かバイアス電圧ＶＢ３をそれぞれ印加する（ＶＢ１＜ＶＢ２＜ＶＢ３）ようにしている。
【０１２５】
このようにすれば、上流側の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が大きなものが移送付着され、中間の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が中間のものが移送付着され、下流側の対向ローラ２には搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が小さなものが移送付着される。
【０１２６】
このように、対向ローラ２による電界の大きさが各対向ローラ２によって異なるので、搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量及び質量（ｑ／ｍ）に応じて、この例ではｑ／ｍが大きいものから順次各対向ローラ２に移送付着されることになり、３段階に分級分取することができる（搬送基板１を最後まで搬送されるものを含めると４段階の分級になる。）。
【０１２７】
次に、本発明に係る分級装置の第３実施形態について図２４を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材としての搬送面の一部を搬送基板１に略平行に対向させた対向搬送基板２１を備えている。この対向搬送基板２１の構成は基本的に搬送基板１と同様の構成であり、この搬送基板２１の各電極１２に対して進行波電界を発生させるための駆動波形Ｐｖ３を印加する駆動回路２３を備えている。そして、対向搬送基板２１の搬送終端側には分級されたトナーを捕集する捕集電極２４及び捕集されたトナーを採り込むガター２５を配置している。
【０１２８】
この場合、搬送基板２１はできるだけホッピングが生じないで搬送が主として行われるような駆動波形（駆動電圧）或いは電極間間隔を設定することが好ましい。
【０１２９】
また、対向搬送基板２１には搬送基板１上でホッピングしているトナーを移送吸着するための電界を発生させるためにバイアス電圧を印加するためのバイアス電極１５を備えており、バイアス電源４からこのバイアス電極１５に対してバイアス電圧ＶＢを印加する。
【０１３０】
このように構成しても、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向搬送基板２１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向搬送基板２１側に移送付着して分級される。
【０１３１】
そして、対向搬送基板２１上に移送付着された分級されたトナーは、対向搬送基板２１の進行波電界によって搬送されて捕集電極２４に至り、ガター２５に収容される（或いは後述するように現像手段に送られても良い。）。
【０１３２】
このとき、対向搬送基板２１は搬送基板１に対向する部分（バイアス電極１５を設けた部分）は対向部材であるが、対向しない部分は搬送部を構成していることになり、対向部材と搬送部材を一体の基板で形成していることになる。また、対向搬送基板２１の支持基板１１をフレキシブル基板で形成することで、任意の方向に分級した所定のトナーを搬送することが可能になる。
【０１３３】
次に、本発明に係る分級装置の第４実施形態について図２５を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に対向する３個の対向搬送基板２１、２１、２１をそれぞれ搬送基板１による移送方向と直交する方向に沿って配置し、上流側の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４１かバイアス電圧ＶＢ１を、中間の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４２かバイアス電圧ＶＢ２を、下流側の対向搬送基板２１のバイアス電極１５にはバイアス電源４３かバイアス電圧ＶＢ３をそれぞれ印加する（ＶＢ１＜ＶＢ２＜ＶＢ３）ようにしている。
【０１３４】
このようにすれば、上流側の対向搬送基板１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が大きなものが移送付着され、中間の対向搬送基板２１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が中間のものが移送付着され、下流側の対向搬送基板２１には搬送基板１で移送されるトナーの電荷量／質量（ｑ／ｍ）が小さなものが移送付着される。
【０１３５】
このようにすれば、対向搬送基板２１による電界の大きさが各対向搬送基板２１によって異なるので、搬送基板１で搬送されるトナーの電荷量及び質量（ｑ／ｍ）に応じて、この例ではｑ／ｍが大きいものから順次各対向搬送基板２１に移送付着されることになり、３段階分級することができる。この場合、対向搬送基板２１は搬送基板１と直交する方向に配置しているので、分級したトナーの移送方向も搬送基板１の移送方向と直交する方向になる。
【０１３６】
次に、本発明に係る分級装置の第５実施形態について図２６を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、搬送基板１に一部が対向する対向部材である対向ベルト３１を搬送基板１に対して略平行に配置している。この対向ベルト３１は無端ベルトから形成しており、回転するローラ３２、３３に張装しているので、対向ベルト３１は矢示方向に回動される。なお、この対向ベルト３１にはバイアス電圧を印加するため、金属膜や有機膜と金属膜の積層膜などを表面に設けることが好ましい。
【０１３７】
また、対向ベルト３１にはバイアス電源４からバイアス電圧ＶＢが印加される。さらに、対向ベルト３１のローラ３２側周面付近には対向ベルト３１上のトナーを分離するためのブレード３５及びブレード３５で分離されたトナーを収容するガター３６を配置している。
【０１３８】
このように構成しても、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向ベルト３１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向ベルト３１側に移送付着して分級される。
【０１３９】
そして、対向ベルト３１上に移送付着された分級されたトナーは、対向ベルト３１の回転によって搬送されてブレード３４に至り、ブレード３４で対向ベルト３１上から分離された捕集されガター３５に収容される（或いは後述するように現像手段に送られても良い。）。
【０１４０】
このとき、対向ベルト３１は搬送基板１に対向する部分は対向部材であるが、対向しない部分は搬送部を構成していることになり、対向部材と搬送部材を一体の部材で形成していることになる。また、対向搬送基板２１の支持基板１１をフレキシブル基板で形成することで、任意の方向に分級した所定のトナーを搬送することが可能になる。
【０１４１】
なお、この実施形態においても、対向ベルト３１を複数設けて、３段階以上のい分級を行うようにすることもできる。
【０１４２】
次に、本発明に係る分級装置の第６実施形態について図２７を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材としての搬送面の端部部分を搬送基板１に対向させた対向搬送基板２１を搬送基板１に対して角度θだけ傾斜させて配置している。この対向搬送基板２１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４３】
このようにの構成した場合、前記第３実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向搬送基板２１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向搬送基板２１側に移送付着して分級される。そして、対向搬送基板２１の終端部で捕集電極２４で捕集されてガター２５に収容される。
【０１４４】
ここで、搬送基板１の搬送面に対して対向搬送基板２１の最近接間隔ｄを０．５〜１００ｍｍ離し、対向搬送基板２１の角度θ＝０〜４５°に傾斜して設けて、バイアス電圧ＶＢを調整することで、間隔ｄが小さい場合は２０〜３００Ｖの印加で薄膜状の粒子群（粉体群）を連続に補足することができ、間隔ｄが大きい場合は１００〜２０００Ｖの印加で厚膜状の粒子群（粉体群）を量産的に連続補足することができる。
【０１４５】
次に、本発明に係る分級装置の第７実施形態について図２８を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材として、端部部分に設けたバイアス電極１５の部分を搬送基板１に略平行に対向させ、その他の部分を搬送基板１に対して角度θだけ傾斜させて配置した対向搬送基板２１を設けている。この対向搬送基板２１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、傾斜部分の角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４６】
このように構成した場合、前記第６実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、対向搬送基板２１が全体的に傾斜している場合には搬送基板１との間に最も近接した部分が生じるためにトナーが移送付着する部分がエッジ部分に集中するというエッジ効果が生じ易いが、この実施形態のようにトナーを移送付着されるための部分を搬送基板１と略平行に配置することで、エッジ効果が防止される。
【０１４７】
次に、本発明に係る分級装置の第８施形態について図２９を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、対向部材として、対向ベルト３１を角度θだけ傾斜させて配置している。この対向ベルト３１と搬送基板１の最近接間隔ｄは０．５〜１００ｍｍの範囲内にしている。また、傾斜部分の角度θは４５度を越えない角度としているが、これらの間隔ｄ及び角度θはこれに限定されるものではない。
【０１４８】
このように構成した場合、前記第５実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴの内のホッピング高さが高いもの、荷電量が大きく、あるいは質量の小さいものが、対向ベルト３１のバイアス電源４によるバイアス電極１５で生じる電界に引かれて対向ベルト３１側に移送付着して分級される。そして、対向ベルト３１の回転によりブレード３４でベルト３１上から分離されてガター３４に収容される。
【０１４９】
ここで、搬送基板１の搬送面に対して対向ベルト３１の最近接間隔ｄを０．５〜１００ｍｍ離し、対向搬送基板２１の角度θ＝０〜４５°に傾斜して設けて、バイアス電圧ＶＢを調整することで、間隔ｄが小さい場合は２０〜３００Ｖの印加で薄膜状の粒子群（粉体群）を連続に補足することができ、間隔ｄが大きい場合は１００〜２０００Ｖの印加で厚膜状の粒子群（粉体群）を量産的に連続補足することができる。
【０１５０】
次に、本発明に係る分級装置の第９施形態について図３０を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃを形成したスリット部材５１を配置し、スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃには金属膜などで形成したバイアス電極５３ａ、５３ｂ、５３ｃを設け、各バイアス電源４１、４２、４３からバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３を印加している。
【０１５１】
また、各スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃに対応してガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃをそれぞれ設け、このガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃにはバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３よりも高いバイアス電圧ＶＢ４、ＶＢ５、ＶＢ６をバイアス電源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃによって印加している。
【０１５２】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃ方向に移送され、ガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃのバイアス電界の影響を受けて、スリット孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃを通過してガター５４ａ、５４ｂ、５４ｃに分取りされる。この場合、搬送基板１上のトナーを移送付着させるための電界を発生する対向部材はスリット部材５１であるが、トナーが移送付着する部材はガター５４であり、本実施形態は両者が異なる例である。なお、トナーを移送付着させる部材としては、ガターに代えて、ベルト部材、ローラ部材、静電搬送基板などを用いることで、トナーを移送することが容易になる。
【０１５３】
すなわち、ここでは、前述した第２或いは第４実施形態と同様に、搬送基板１で移送するトナーを３段階に分級することができる。
【０１５４】
ここで、スリット部材５１のスリット孔及びバイアス電極の形状としては、図３１に示すように、種々に形状とすることができる。例えば、同図（ａ）ではスリット孔５２をストレート形状としてその周囲にバイアス電極５３を形成し、また同図（ｂ）ではスリット孔５２をテーパー形状としてその周囲にバイアス電極５２を形成し、更に同図（ｃ）ではスリット５２をトナー搬送方向に対して順方向に傾斜した形状としてその周囲にバイアス電極５３を形成している。
【０１５５】
次に、本発明に係る分級装置の第１０施形態について図３２を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成したスリット部材６１を配置している。そして、このスリット部材６１の外側には、各スリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対応して、搬送基板１に対向する対向部材である電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃをそれぞれ配置し、各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃには各バイアス電源４１、４２、４３からそれぞれバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３を印加している。なお、本明細書において、「電極線」は、線状だけでなく、棒状電極（電極棒）も含む意味であり、また、その断面形状も円形状に限るものではなく、楕円形状、角形状などをも含むものである。
【０１５６】
電極線６３は、図３３（ａ）に示すように１本でも良いし、或いは同図（ｂ）に示すように２本或いは３本以上でもよい。ここで、電極線６３の外周面は絶縁性保護膜６５で例えば０．５〜２０μｍ厚みで被覆している。絶縁性保護膜６５を形成することで帯電したトナーが電極線６３に付着することによる電荷量の変化を抑制することができる。
【０１５７】
すなわち、電極線６３の表面に絶縁性保護膜６５を形成することにより、粉体の導体性や半導体性、絶縁性により、電荷注入のチャージを制御する。また、必要に応じ粉体が基板や粉体捕集用の電極線６３に接触する際の接触帯電や摩擦帯電が起こるときは、その保護膜の材料を選択し、粉体と帯電序列材料の整合を行うことで、目的の帯電特性とその帯電量を制御することが可能である。
【０１５８】
この場合、絶縁性保護膜６５としては帯電序列から選ばれる材料、すなわち、トナーの帯電極性が負の場合は、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、またはポリアミド６６、ポリアミド１１、または、ＳｉＯ2等を用いる。
【０１５９】
また、トナーの帯電極性が正の場合は、少なくとも絶縁性保護膜の材料として、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。
【０１６０】
また、各各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対応して捕集されたトナーを収容するガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃをそれぞれ設けている。
【０１６１】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過して、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに移送付着し、ガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃに収容される。
【０１６２】
すなわち、ここでも、前述した第２或いは第４実施形態と同様に、搬送基板１で移送するトナーを３段階に分級することができる。
【０１６３】
次に、本発明に係る分級装置の第１１施形態について図３４を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置では、前記第１０実施形態と同様に、搬送基板１を傾斜して配置し、この傾斜配置された搬送基板１に対向してスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成したスリット部材６１を配置している。そして、このスリット部材６１の外側には、各スリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対応して、搬送基板１に対向する対向部材である電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃをそれぞれ配置し、各電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃには各バイアス駆動回路７１、７２、７３からそれぞれバイアス電圧ＶＢ１１、ＶＢ１２、ＶＢ１３を印加している。
【０１６４】
電極線６３（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ）は、前述したと同様に、１本でも良いし、２本或いは３本以上でもよい。また、電極線６３の外周面は前述したように好ましくは帯電序列から選ばれる材料からなる絶縁性保護膜６５で被覆している。また、バイアス駆動回路７１〜７３は、図３５（ａ）に示すような正弦波形状の駆動波形、あるいは、同図（ｂ）に示すような両極性のパルス状の駆動波形、若しくは、同図（ｃ）に示すような一方向極性のパルス状の駆動波形を、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに印加する（駆動波形を同じものを用いている。）。
【０１６５】
このように構成したので、第１０実施形態と同様に、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過して、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに移送付着し、ガター６４ａ、６４ｂ、６４ｃに収容される。
【０１６６】
ここで、バイアス駆動回路７１〜７３から電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対しては、前述したように、正弦波形状、或いは、両極性のパルス状、若しくは一方向極性のパルス状の駆動波形を印加しているので、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃにはバイアス電圧が印加されたり、印加されなかったりすることになる。そのため、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃのバイアス電圧の印加が遮断されたときには電界がなくなるために、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに付着しているトナーは自重落下することになる。
【０１６７】
つまり、この実施形態では、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃに付着しているトナーを落とすために、別途、電極線６３ａ、６３ｂ、６３ｃを振動させるなどの手段を講じる必要がなくなり、これが必要な第１０実施形態よりも構成が簡単になる。
【０１６８】
次に、本発明に係る分級装置の第１２実施形態について図３６を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の要部概略構成図である。
この分級装置では、上記第１１実施形態において、各スリットスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃに対してそれぞれ２本の電極線６３を所要の間隔をおいて配置している。そして、これら２本の電極線６３に対してバイアス駆動回路７４から正弦波形状の駆動波形をバイアス電圧ＶＢとして印加するようにしている。
【０１６９】
このように構成した場合、２本の電極線６３、６３は正弦波形状の駆動波形が印加されることによって、相互に引き合いと離間を繰り返す現象が生じて、２本の電極線６３、６３は振動する。そのため、この場合も、電極線６３に付着したトナーは電極線６３の振動によって電極線６３から離れて落下することになり、簡単な構成で電極線６３に付着したトナーを引き離すことができる。
【０１７０】
次に、本発明に係る分級装置の第１３実施形態について図３７及び３８を参照して説明する。なお、図３８は同分級装置の概略構成図、図３８は図３７の要部拡大説明図である。また、各電極線に対するバイアス電源等の図示は一部を省略している。
【０１７１】
この分級装置では、上記第１０実施形態において、スリット部材６１のスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを含めて電極膜８１を形成し、この電極膜８１に図３８に示すように分級するトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧（ここでは、負帯電トナーであるので、負のバイアス電圧）ＶＢ８を印加するバイアス電源８２を設けている。なお、このバイアス電圧ＶＢ８による電界は、電極線６３による電界よりも弱くなるように設定している。
【０１７２】
このように構成することで、電極線６３による電界に引かれてスリット孔６２ａ、６２ｂ、６２ｃを通過する負帯電トナーがスリット６２ａ、６２ｂ、６２ｃの壁面やスリット部材６１の搬送基板１との対向側表面などに付着することを防止し、選別粉体の堆積や付着による効率低下、さらに付着粒子が基板上で長時間放置され、滞留特性が劣化することを防止できる。
【０１７３】
次に、本発明に係る分級装置の第１４実施形態について図３９及び４０を参照して説明する。なお、図３９は同分級装置の概略構成図、図４０は図３８の電極線列部材の平面説明図である。
【０１７４】
この分級装置では、対向部材として搬送基板１上の所要のトナーを移送付着させるための電界を発生する対向部材として電極線列部材９１を備えている。この電極線列９１は、図４０にも示すように、多数本の電極線９２（なお、ここでの電極線は、前記電極線６３と絶縁保護膜６５とを含むものとする。）をフレキシブルな保持枠部材９３で保持したものであり、フレキシブルに任意の形状、例えば直線状、曲線状に変形させることができる。
【０１７５】
そして、この電極線列９２の一端部側の１本又は複数本の電極線９２を搬送基板１に対向する対向部材とし、その他の電極線９２は搬送手段として用いている。すなわち、電極線列部材９１の各電極線９２に対してｎ相の駆動波形Ｐｖ３を印加することで，電極線９２表面に進行波電界を発生させるようにして搬送部（搬送手段）を構成している。
【０１７６】
この場合、電極線列部材９１の電極線９２は、搬送基板１に構成された電極１２群とは異なり、空間に電極線の列があり、各電極線の周辺は全て駆動移送電界が作用することになるので、大量の粉体を搬送することが可能になる。この電極線列部材９１の各電極線９２にはトナーを主として搬送する駆動波形Ｐｖ３を印加することが好ましい。
【０１７７】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングしながら移送される帯電したトナーＴは、荷電量（帯電量）、質量等に応じて、電極線列部材９１の搬送基板１に対向する１又は複数の電極線９２による電界に引かれて電極線列部材９１の電極線９２側に移送付着し、電極線列部材９１による進行波電界によって移送されて終端部からガター９４に収容される。
【０１７８】
このように、電極線列を用いることによって分級したトナーの搬送経路の自由度が高くなり、また搬送量を増加することができる。
【０１７９】
次に、本発明に係る分級装置の第１５実施形態について図４１を参照して説明する。なお、同図は同分級装置の概略構成図である。
この分級装置は、前記第１４実施形態の電極線列部材９１を用いて、電極線列部材９１の終端部付近に吸引ダクト９６を配置して、電極線列部材９１の電極線９２による進行波電界よって移送される分級されたトナーを吸引ダクト９６で吸引して所要の箇所に移送するようにしている。
【０１８０】
このように、前記第１４実施形態と同様に、電極線列を用いることによって分級したトナーの搬送経路の自由度が高くなり、また搬送量を増加することができ、また搬送経路の自由度が高く、搬送量を増大できることで、単なるトナー製造工程における分級装置としても十分に使用することが可能になる。
【０１８１】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第１実施形態について図４２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。
この現像装置は、第１０実施形態の分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。なお、ここでは感光体ドラムで説明するが、ベルト状感光体であってもよい（以下の各実施形態においても同様である。）。
【０１８２】
すなわち、この現像装置は、外部からセットされるトナーボトルなどから供給されるトナーを収納するトナーホッパ部１１１と、このトナーホッパ部１１１内のトナーを攪拌するアジテータ１１２と、トナー供給及び回収部材１１３と、トナーホッパ部１１１内のトナーを帯電させてトナー供給部材７ａに送り込む帯電ローラ１１３及びこの帯電ローラ１１３の周面に接触させて配置したドクターブレード１１４とを備えている。なお、ここでは回収部材７は回収部材７ａと帯電手段５にトナーを送り込む送り込み部材７ｂとに分割しているが、いずれも駆動回路８からの駆動波形が印加されるようにしている。
【０１８３】
また、搬送基板１に対向して前記第１０実施形態で説明したと同様な、複数のスリット孔１２２を有するスリット部材１２１を配置し、各スリット孔１２２に対応して搬送基板１に対向してトナーを分級して移送付着させるための電界を発生するための電極線１２３（絶縁保護膜で被覆された電極線である。）をそれぞれ配置している。これらの電極線１２３にはここではバイアス電源１２４から同じバイアス電圧ＶＢを印加している、つまり、搬送基板１上を搬送、ホッピングするトナーの特性が略同じトナーを分級するようにしている。
【０１８４】
そして、各電極線１２３に対応してトナー案内部材１２５、１２５を設け、トナー案内部材１２５側に得られトナーはトナー案内部材１２６に合流させ、このトナー案内部材１２６から、潜像担持体である感光体ドラム１３１の静電潜像にトナーを付着させるための現像手段である現像ローラ１３２に分級されたトナを供給する。感光体ドラム１３１と現像ローラ１３２との間には交流電源１３３と直流電源１３２とのよる交流電圧と直流電圧とを印加することで、現像ローラ１３２から感光体ドラム１３１に対してトナーをジャンピングさせて潜像を現像する。
【０１８５】
なお、トナー案内部材１２６としては前述したような搬送基板１と同様な搬送基板を用いることによって確実に現像ローラ１３２に対してトナーを送り込むことができる。
【０１８６】
このように構成することにより、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して現像ローラ１３２に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電手段５等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り現像に供することができるようになる。
【０１８７】
また、ここでは、分級のための電界を発生させる対向部材として電極線１２３を複数（ここでは２個であるが、３個以上でもよい。）設けているので、分級による現像ローラへのトナー供給不足を補うことができ、現像速度の低下をできる限り防止することができる。
【０１８８】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第２実施形態について図４３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。
この現像装置は、前記第６実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１８９】
すなわち、トナータンク１４１から送り込まれるトナーＴは、帯電を施す部材である帯電ブラシ１４２、１４２が接触するように配置されて回転することで摩擦を受けて帯電され、搬送基板１に送り込まれる。この搬送基板１には対向搬送基板２２１を傾斜させて配置している。この対向搬送基板２２１は前記第６実施形態と同様にバイアス電圧ＶＢが印加されて所要のトナーを移送付着されるバイアス電極１５を有する分級部２２１ａと、移送付着されたトナーを電極１２による進行波電界によって搬送する搬送部２２１ｂと、感光体ドラム１３１の近傍でトナーを搬送、ポンピングさせる現像部２２１ｃを一体に形成したものである。すなわち、対向手段である対向搬送基板２２１は現像手段を兼ねている。
【０１９０】
このように構成したので、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向搬送基板１３１による現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り現像に供することができるようになる。なお、静電搬送を用いたホッピングによる現像作用の詳細については後述する。
【０１９１】
さらに、この現像装置ではトナーの分級、現像部へのトナー供給、現像部でのトナーホッピングを１つの対向搬送基板で行うので、構成が簡単になる。
【０１９２】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第３実施形態について図４４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。
この現像装置は、前記第５実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１９３】
すなわち、対向ベルト３１で搬送基板１上を搬送、ホッポングされるトナーから所要のトナーを移送付着させて対向ベルト３１の回転によって感光体ドラム１３１に対向する現像部へ送りこみ、感光体ドラム１の静電潜像による電界で対向ベルト３１上のトナーを潜像部分に付着させて現像する。この現像は接触現像である。すなわち、対向手段である対向ベルト３１は現像手段を兼ねている。なお、ここでは、前記第５実施形態と異なりブレード３４は設けていないが、ブレード３４を設けて現像に供されなかったトナーは捕集電極６側に落とし込んで再利用するようにすることもできる。
【０１９４】
このように構成したので、この現像装置においても、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向ベルト３１から現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０１９５】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第４実施形態について図４５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。
この現像装置では、搬送基板１上にローラ１５１、１５２に張装されたベルト部材１５３を配置し、このベルト部材１５３の搬送基板１に対向する部分の裏面側に、ベルト部材１５３を介して搬送基板１に対向する対向部材である対向電極１５５を配置し、この対向電極１５５にはバイアス電源４から搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要のトナーを移送付着させるための電界を発生するためのバイアス電圧ＶＢを印加している。また、対向電極１５５と感光体ドラム１との間にはバイアス電圧ＶＢよりも高いバイアス電圧ＶＣを印加するためのバイアス電源１５６を備えている。この例は、電界を発生するための対向部材と、粉体を移送付着させる他の部材とが異なる例である。
【０１９６】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要の電荷量（帯電量）、質量を有するトナーは対向電極１５５からの電界を受けてドラム部材１５３表面に移送付着して、ドラム部材１５３の回転で感光体ドラム１に対向する側に送られ、感光体ドラム１との間のバイアス電界と静電潜像による電界によって感光体ドラム１の潜像部分に移送付着して現像する。
【０１９７】
このとき、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級してベルト部材１５１側に移送付着させて現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０１９８】
次に、本発明に係る分級装置を含む現像装置の第４実施形態について図４６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。
この現像装置は、前記第１４実施形態に係る分級装置と略同様の分級装置を用いて、選別した略均一なトナーを潜像担持体である感光体ドラム１３１に形成される静電潜像に付着させて現像するものである。
【０１９９】
すなわち、感光体ドラム１３１に対向させてローラ１５１、１５２に張装されたベルト部材１５３を配置し、このベルト部材１５３には、搬送基板１に対向する電極線列部材９１の電極線９２に移送付着させた所要のトナーを搬送して移送する。また、ベルト部材１５３には移送されてきたトナーを保持するためのバイアス電圧ＶＤをバイアス電源１５７から印加し、このバイアス電圧ＶＤよりも高いバイアス電圧ＶＤを感光体ドラム１との間に印加するバイアス電源１５８を備えている。
【０２００】
このように構成したので、搬送基板１上を搬送、ホッピングされて移送されるトナーのうちの所要の電荷量（帯電量）、質量を有するトナーは電極線列部材９１の対向する電極線９２からの電界を受けて電極線列部材９１側に移送付着し、電極線列部材９１の電極線９２による進行波電界によってベルト部材１５３上に移送され、ベルト部材１５３の回転によって感光体ドラム１に対向する側に送られ、感光体ドラム１との間のバイアス電界と静電潜像による電界によって感光体ドラム１の潜像部分に移送付着して現像する。
【０２０１】
このとき、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級してベルト部材１５１側に移送付着させて現像部に供給することができるので、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上して画像品質が向上する。さらに、ｑ／ｍの小さなトナーは分級分取りされることなく搬送基板１から排出されて再度回収部材７を経て帯電ブラシ１４３等で帯電し直されるので、安定してｑ／ｍの大きなトナーを分取り、現像に供することができるようになる。
【０２０２】
次に、本発明に係る分級装置を含む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４７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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
帯電が施されトナーは分級のために搬送する分級装置をも構成する搬送基板３４１に送り込まれ、この搬送基板３４１上を搬送、ホッピングされるトナーの内の所要のｑ／ｍの大きなトナーを分離して移送付着する搬送基板３４１に対向する対向部材である対向部３４２ａと、この対向部３４２ａに付着されたトナーを搬送して潜像担持体３０１の近傍で搬送、ホッピングさせる現像部３４２ｂとを一体に形成した対向搬送基板３４２と、搬送基板３４１の終端から落下するトナー及び対向搬送基板３４２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（帯電ブラシ３３１ｂ）に戻す方向に搬送する回収搬送基板３４３を備えている。
【０２０７】
なお、搬送基板３４１は前記の分級装置の実施形態で説明した搬送基板１と同様であり、また対向搬送基板３４２の構成も基本的に搬送基板３４１と同様であり（ただし、ここではフレキシブル基板を用いて搬送路を反転する構成としている。）、回収搬送基板３４３も搬送基板３４１と基本的に同じである。また、バイアス電源やトナーを搬送、ホッピングさせるための駆動波形を与える駆動回路の図示については省略しているが、前述した分級装置や現像装置と同様である。
【０２０８】
このように構成することで、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して感光体ドラム３０１の近傍で搬送、ホッピングさせることができ、現像に供するトナーの均質性が高まり、現像品質が向上し、高画質の画像を形成することができる。なお、分級装置や現像装置としては、同図で示すもの以外にも、前述した分級装置の各実施径形態、現像装置の各実施形態を適用することができる。
【０２０９】
次に、本発明に画像形成装置の第２実施形態について図４８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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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又は４１７Ｂから給紙コロ４１８Ａ又は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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
現像装置４１６は、図４９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。
【０２１４】
また、トナーボックス部４３３内に供給されたトナーを分級のために搬送する搬送基板４４１に送り込まれ、この搬送基板４４１上を搬送、ホッピングされるトナーの内の所要のｑ／ｍの大きなトナーを分離して移送付着する搬送基板４４１に対向する対向部材である対向部４４２ａと、この対向部４４２ａに付着されたトナーを搬送して感光体ドラム４０１の近傍で搬送、ホッピングさせる現像部４４２ｂとを一体に形成した対向搬送基板４４２と、搬送基板４４１の終端から落下するトナー及び対向搬送基板４４２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回収搬送基板４４３を備えている。
【０２１５】
なお、上記第１実施形態でも述べたとおり、搬送基板４４１は前記の分級装置の実施形態で説明した搬送基板１と同様であり、また対向搬送基板４４２の構成も基本的に搬送基板４４１と同様であり（ただし、ここではフレキシブル基板を用いて搬送路を反転する構成としている。）、回収搬送基板４４３も搬送基板４４１と基本的に同じである。また、バイアス電源やトナーを搬送、ホッピングさせるための駆動波形を与える駆動回路の図示については省略しているが、前述した分級装置や現像装置と同様である。
【０２１６】
このように構成することで、供給される帯電トナーのうちのｑ／ｍの大きなトナーを分級して対向搬送基板４４２に移送付着され、感光体ドラム４０１の近傍で図５０に示すようにトナーＴがホッピングする。このように感光体ドラム４０１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４０１の潜像部だけにトナーを付着させるためには、次のような電界を発生させればよい。すなわち、対向搬送基板４４２の電極１２に印加するパルス状駆動電圧の平均値と感光体ドラム４０１に形成された潜像部電圧による電界は、トナーを感光体ドラム４０１側に吸引する関係、また対向搬送基板４４２の電極１２に印加するパルス状駆動電圧の平均値と感光体ドラム４０１に形成された非潜像部電圧による電界は、トナーを感光体ドラム４０１側から反発する方向関係に設定する。なお、分級後の搬送と、潜像担持体近傍におけるトナーの搬送、ホッピングを異なる駆動波形で駆動することが好ましい。
【０２１７】
このとき、既にホッピングしているトナーは対向搬送基板４４２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４０１１）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。
【０２１８】
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、ＥＴＨ現像方式によれば、トナーの付着力は通常５０〜２００ｎＮであるが、対向搬送基板４４２上でホッピングしているために搬送基板４４２に対する付着力が略零になるので、トナーを対向搬送基板４４２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。
【０２１９】
ここで、より詳細に説明すると、対向搬送基板４４２の電極１２の幅Ｌ、電極間隔Ｒなどの電極配置構成を前述した分級装置の搬送基板１で説明した範囲とすることで、電極１２の上方にホッピング動作として作用する垂直方向成分の電気力線が発生する電極配置構成となり、トナーのホッピングをより効率的に行うことができ、現像効率が向上する。
【０２２０】
同様に、対向搬送基板４４２の少なくとも潜像担持体近傍におけるトナーホッピングを行わせる部分での表面保護層１３についても前述した搬送基板１で説明した範囲とする。すなわち、電極１２の中心付近表面でのトナー径相当の高さ位置における垂直方向の電界強度については、ホッピングに作用する力を付与できる垂直方向電界として（５Ｅ＋５）Ｖ／ｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、さら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。
【０２２１】
この場合、電極表面中央付近のホッピングに作用する電界強度については、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中での隣接する電極方向の電界が増加するため、垂直方向成分が低下してくるので、効率の低下において実用可能な範囲としては１０μｍ以下、さらに垂直方向成分の電界の減衰が問題にならない厚さとしては、５μｍ以下である。これによって、ホッピングに作用する力を付与でき、トナーの吸着の問題がない好ましい電界としての（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上の電界強度を得ることができる。
【０２２２】
また、感光体ドラム４０１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、潜像担持体である感光体ドラム４０１の表面の帯電電位を−３００Ｖ以下、正帯電トナーの場合、潜像担持体である感光体ドラム４０１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。
【０２２３】
これによって、電極をファインピッチ化した場合に、電極１２、１２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１２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、又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。
【０２２４】
したがって、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。
【０２２５】
例えば、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−４Ｃ／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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
次に、潜像担持体である感光体ドラム４０１と対向搬送基板４４２の現像部４４２ｂとの間隔について説明する。
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。
【０２２８】
すなわち、前述した図１５には印加電圧値とトナーのホッピング高さの特性の一例を示している。印加電圧を例えば１００Ｖ一定とし、トナーのＱ／Ｍを−１０、−２０、−３０μＣ／ｇとした場合、垂直方向の速度はＭａｘ０.６５、１、１.２５ｍ／ｓｅｃと変化し、Ｑ／Ｍが大きい程飛翔高さ（ホッピング高さも）１００、１２５、１５０μｍと高い値になるように変化する。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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、本発明に係る現像装置を用いて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。
【０２３１】
以上に対し、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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
次に、搬送基板や対向搬送基板、回収搬送基板の電極１２に印加する駆動波形の駆動周波数について図５１も参照して説明する。
図５１は駆動周波数に対する搬送速度の関係を測定した結果を示している。なお、同図の縦軸は、搬送速度であるが、動作としては垂直方向のホッピング動作を含んでいる。
【０２３４】
同図から分かるように、駆動周波数の上昇とともに搬送速度が上がっている。これは電極近傍にあるトナーが電界方向の切り替えでホッピングされる回数が増加することよる。
【０２３５】
この実測結果からみて、駆動波形の駆動周波数を１〜１５ＫＨｚの範囲にすることで、正常に、搬送及びホッピングの動作が行われる。したがって、印刷速度や画像濃度に応じて駆動波形の駆動周波数を設定することによって高画質な画像を形成することができる。
【０２３６】
すなわち、画像濃度が一定とした場合には印刷速度を高くするほど現像に消費されるトナー量が増加し、印刷速度を一定とした場合には画像濃度が高くなるほど消費されるトナー量が増加することになる。消費されるトナー量が増加する場合には、より多くのトナーをトナーホッピング部（現像部）に供給する必要がある。そこで、印刷速度や画像濃度に応じた駆動波形の駆動周波数を設定することによって、現像部に供給するトナー量が不足することを防止できて、高画質な画像を得られるようになる。
【０２３７】
次に、搬送基板や対向搬送基板、回収搬送基板の電極１２に印加する駆動波形の他の例について図５２も参照して説明する。
この駆動波形は、ｎ相（ここでは３相）のうちの１つの相の極性が他の相の極性と異なる波形としたものである。３相の駆動波形の極性が異なる（正負極性及び零電位）場合には、隣接電極間での電位差が高くなるので、確実にホッピングを行わせることができる。
【０２３８】
次に、本発明に係る分級装置の他の応用例として粉体帯電選別装置について図５３及び図５４を参照して説明する。なお、図５３は同装置の平面説明図、図５４は同装置の模式的断面説明図である。
【０２３９】
気流発生装置５０１は、エアーポンプによるノズル噴射方式、高圧断熱膨張による噴射方式、ターボファン方式等により相対湿度を下げ、湿度が７０％以下の雰囲気に保持させたジェット気流５０１ａを発生させる。そして、このジェット気流５０１ａが流れる搬送路５０２の側方に粉体供給部５０３を配置し、この粉体供給部５０３から供給ローラ５０４により粉体５０５を供給して、ジェット気流で５０１ａで粉体を搬送路５０２を通じてサイクロン装置５１０に送り込み、気相搬送で搬送路５０２の管壁５０２ａやサイクロン装置５１０の上部の蓋部内壁に設けた帯電機構により摩擦帯電させる。
【０２４０】
具体的には、搬送路５０２の管壁５０２ａやサイクロン装置５１０上部の上蓋部５１２の内壁を帯電機能材料で形成し、気流に乗った粉体を帯電機能材料と接触させることにより摩擦帯電させ、粉体を帯電させる。
【０２４１】
なお、帯電機能材料は、トナー等の粉体との接触において、帯電極性が粉体の帯電極性と逆極性になる材料であり、粉体を良好に摩擦帯電させるもので、帯電の大きさは材料を選択することで適正化することができる。具体的には、アクリル系、シリコーン系、フッ素樹脂系、尿素樹脂系、ポリエステル系、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリホルムアミド系、ポリ塩化ビニル系、オレフィン系、アニン系、ポリウレタン系、エチルセルロース系等の材料や、これらの混合材料から選択することができる。また、金属酸化物半導体、化合物半導体、あるいはこれらと上記樹脂系等の帯電機能材料とを混合した材料などを用いることができる。
【０２４２】
サイクロン装置５１０は、ダブルクロンやマルチクロンで、分級と帯電粉体の選別機能を有しており、逆円錐形状をした筒体５１１、上蓋５１２、筒体５１１下部の粉体回収部５１３を有し、筒体５１１内には前述した電極線列部材５１５を臨ませている。この電極線列部材５１５の各電極線５１６は前述したように表面に絶縁保護膜が形成されており、ダクト５１７を通じてトナー収容部５１８に他端部を臨ませている。この電極線列部材５１５の各電極線５１６には図示しない駆動回路から、静電力で粉体を搬送するための電界を発生するｎ相の駆動波形を印加する。
【０２４３】
なお、サイクロン装置５１０の粉体回収部５１３に回収された粉体は再粉砕部５２０を経て再度粉体供給部５０３に供給等する。
【０２４４】
この粉体帯電選別装置において、サイクロン装置５１０内を気流に乗って移動する粉体のうち適正な帯電が行われた粉体は、相互の電荷反発により分散性が良く、流動性が大きく造粒しにくいので、サイクロン渦中でも電極線列部材５１５の各電極線５１６によって発生される進行波電界を受けて、電極線列部材５１５に案内されたトナー収容部５１８に送られて収容される。
【０２４５】
これに対して、帯電が小さく、あるいは分散性が悪い粉体は、造粒して塊やクラスタ等を形成しやすく、質量もあるので、電極線列部材５１５の各電極線５１６によって発生される進行波電界によっては保持されずに、下方の回収部５１３に落下する。
【０２４６】
このようにして、この粉体帯電選別装置をもちいることによってトナー製造工程におけるトナーの帯電、選別が容易になる。
【０２４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向する対向部材とを備え、粉体が帯電したトナーであり、対向部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、搬送部材上でホッピングするトナーの内の所要のトナー（例えば対向部材から所定の距離に達するトナー）を対向部材に移送付着させる構成としたので、簡単な構成で、高い精度で帯電したトナーを分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための搬送部材に略対向する電極線とを備えている構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための、複数の電極線を列状に配置してなる電極線列の１本又は複数本の電極線とを備えている構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
本発明に係る分級装置によれば、粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向し、スリット孔が形成され、このスリット孔壁面に電極が形成されたスリット部材とを備え、所定の粉体だけをスリット部材のスリットを通過させる構成としたので、簡単な構成で、高い精度で粉体を分級することができる。
【０２４８】
本発明に係る現像装置によれば、本発明にかかるいずれかの分級装置で分級された粉黛を現像手段に供給するので、現像品質が向上する。
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るいずれかの分級装置又は現像装置を備えたので、均質なトナーを用いて画像を形成することができ、画像品質が向上する。
【０２４９】
本発明に係る分級方法によれば、帯電したトナーを帯電量又は質量に応じて分級する分級方法であって、帯電したトナーを移相電界で搬送、ホッピングさせながら移送するとともに、ホッピングの高さが所定以上に達するトナーだけをトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された部材に移送する構成としたので、簡単な構成で、高い精度で帯電したトナーを分級することができる。
【０２５０】
本発明に係る現像方法によれば、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る分級方法で分級された所定の帯電量を有する帯電トナーだけを用いて現像する構成としたので、現像品質が向上する。
本発明に係る画像形成方法によれば、潜像担持体上に帯電した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方法において、本発明に係る現像方法で潜像を現像する構成としたので、均質な帯電したトナーを用いて画像を形成することができ、画像品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分級装置の第１実施形態を説明する概略構成図
【図２】同装置の搬送基板の正面説明図
【図３】同搬送基板の平面説明図
【図４】搬送基板に与える駆動波形の一例を説明する説明図
【図５】粉体の搬送、ホッピングの説明に供する説明図
【図６】粉体の搬送、ホッピングの具体例の説明に供する説明図
【図７】駆動波形の電圧印加時間及び電圧印加デューティーの説明に供する説明図
【図８】電圧印加デューティーが約６７％の駆動波形の一例を示す説明図
【図９】電圧印加デューティーが約３３％の駆動波形の一例を示す説明図
【図１０】電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図
【図１１】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｘ方向）の関係の一例を説明する説明図
【図１２】電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｙ方向）の関係の一例を説明する説明図
【図１３】駆動波形の波形形状の説明に供する説明図
【図１４】駆動波形の波形形状と水平移動距離の関係の説明に供する説明図
【図１５】駆動波形の電圧値とＹ方向速度及びホッピング高さの関係の一例を説明する説明図
【図１６】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の一例を説明する説明図
【図１７】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図
【図１８】表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図
【図１９】第１実施形態の分級装置の作用説明に供する説明図
【図２０】同分級装置の分級作用の説明に供する説明図
【図２１】ローラ印加電圧をトナー電荷量の分級の一例を説明する説明図
【図２２】図２１の説明に供する説明図
【図２３】本発明に係る分級装置の第２実施形態を説明する概略構成図
【図２４】本発明に係る分級装置の第３実施形態を説明する概略構成図
【図２５】本発明に係る分級装置の第４実施形態を説明する概略構成図
【図２６】本発明に係る分級装置の第５実施形態を説明する概略構成図
【図２７】本発明に係る分級装置の第６実施形態を説明する概略構成図
【図２８】本発明に係る分級装置の第７実施形態を説明する概略構成図
【図２９】本発明に係る分級装置の第８実施形態を説明する概略構成図
【図３０】本発明に係る分級装置の第９実施形態を説明する概略構成図
【図３１】同実施形態のスリット孔の形状及び電極形状の異なる例を説明する説明図
【図３２】本発明に係る分級装置の第１０実施形態を説明する概略構成図
【図３３】同実施形態の電極線の構成及び異なる例を説明する説明図
【図３４】本発明に係る分級装置の第１１実施形態を説明する概略構成図
【図３５】同実施形態のバイアス駆動回路から与える駆動波形の異なる例を説明する説明図
【図３６】本発明に係る分級装置の第１２実施形態を説明する要部説明図
【図３７】本発明に係る分級装置の第１３実施形態を説明する概略構成図
【図３８】図３７の要部拡大説明図
【図３９】本発明に係る分級装置の第１４実施形態を説明する概略構成図
【図４０】同実施形態の電極線列部材の平明説明図
【図４１】本発明に係る分級装置の第１５実施形態を説明する概略構成図
【図４２】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
【図４３】本発明に係る現像装置の第２実施形態を説明する概略構成図
【図４４】本発明に係る現像装置の第３実施形態を説明する概略構成図
【図４５】本発明に係る現像装置の第４実施形態を説明する概略構成図
【図４６】本発明に係る現像装置の第５実施形態を説明する概略構成図
【図４７】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
【図４８】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
【図４９】同画像形成装置の現像装置部分の拡大説明図
【図５０】同現像装置の現像動作の説明に供する説明図
【図５１】駆動波形の駆動周波数とトナー搬送速度の関係の一例を説明する説明図
【図５２】駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図５３】本発明に係る分級装置の構成を適用した粉体帯電選別装置の平面説明図
【図５４】本発明に係る分級装置の構成を適用した粉体帯電選別装置の平面説明図
【符号の説明】
１…搬送基板、２…対向部材（対向ローラ）、３…駆動回路、４…バイアス電源、５…帯電手段（帯電ブラシ）、６…捕集電極、８…駆動回路、１１…支持基板、１２…電極、１３…表面保護層、２１…対向搬送基板、２３…駆動回路、３１…ベルト部材、５１…スリット部材、５２、５２ａ〜５２ｃ…スリット孔、５３、５３ａ〜５３ｃ…バイアス電極、５４Ａ〜５４Ｃ…ガター、５５Ａ〜５５Ｃ…バイアス電源、６１…スリット部材、６２ａ〜６２ｃ…スリット孔、６３ａ〜６３ｃ…電極線、６５…絶縁保護膜、７１〜７３、７５…バイアス駆動回路、８１…電極、９１…電極線列部材、９２…電極線、１１３…帯電ローラ、１３１…感光体ドラム、１３２…現像ローラ、１４１…トナータンク、１４２、１４２…帯電ブラシ、２２１…対抗電極基板、１５５…対向電極、３０１…感光体ドラム、３４１…搬送基板、３４２…対向搬送基板、３４３…回収搬送基板、４０１…感光体ドラム（潜像担持体）、４０５、４０８…走査光学系、４１３…ポリゴンミラー、４１５…帯電装置、４１６…現像装置、４３４…帯電ローラ、４４１…搬送基板、４４２…対向搬送基板、４４３…回収搬送基板。
Claims (28)
- 粉体を分級する分級装置において、前記粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向する対向部材とを備え、前記粉体が帯電したトナーであり、前記対向部材に前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、前記搬送部材上でホッピングするトナーの内の所要のトナーを前記対向部材に移送付着させることを特徴とする分級装置。
- 請求項１に記載の分級装置において、前記対向部材が前記粉体を静電力で搬送させる電界を発生させるための複数の電極を有する対向搬送部材であることを特徴とする分級装置。
- 請求項２に記載の分級装置において、前記対向搬送部材が前記搬送部材に対して全部又は一部が傾斜して配置されていることを特徴とする分級装置。
- 請求項１に記載の分級装置において、前記対向部材が回転可能なローラ部材であることを特徴とする分級装置。
- 請求項１に記載の分級装置において、前記対向部材が回転可能なベルト部材であることを特徴とする分級装置。
- 請求項５に記載の分級装置において、前記ベルト部材が前記搬送部材に対して傾斜して配置されていることを特徴とする分級装置。
- 粉体を分級する分級装置において、前記粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための前記搬送部材に略対向する電極線とを備えていることを特徴とする分級装置。
- 粉体を分級する分級装置において、前記粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材で搬送される粉体を電界で移送付着させるための、複数の電極線を列状に配置してなる電極線列の１本又は複数本の電極線とを備えていることを特徴とする分級装置。
- 請求項８に記載の分級装置において、前記電極線列の各電極線には粉体を移送するための電界を発生する電圧が印加されることを特徴とする分級装置。
- 請求項７ないし９のいずれかに記載の分級装置において、前記電極線には保護膜が形成されていることを特徴とする分級装置。
- 請求項７ないし１０のいずれかに記載の分級装置において、前記搬送部材に対向する電極線と搬送部材との間にスリット孔を形成したスリット部材が介在されていることを特徴とする分級装置。
- 粉体を分級する分級装置において、前記粉体を静電力で搬送、ホッピングさせながら移送する電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材と、この搬送部材に略対向し、スリット孔が形成され、このスリット孔壁面に電極が形成されたスリット部材とを備え、所定の粉体だけを前記スリット部材のスリットを通過させることを特徴とする分級装置。
- 請求項１２に記載の分級装置において、前記スリット部材のスリット孔の外側に、前記スリット孔壁面の電極よりも高い電圧が印加される部材が配置されていることを特徴とする分級装置。
- 請求項１ないし１３のいずれかに記載の分級装置において、前記搬送部材の前記電極の前記粉体進行方向における幅が前記粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、前記電極の前記粉体進行方向の間隔が前記粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下であり、各電極にはｎ相（ｎは３以上の整数）以上の駆動波形が印加されることを特徴とする分級装置。
- 請求項１ないし１４のいずれかに記載の分級装置において、前記搬送部材には前記電極を覆う無機又は有機の表面保護層を有し、この表面保護層の厚さが１０μｍを越えないことを特徴とする分級装置。
- 請求項１ないし１５のいずれかに記載の分級装置において、前記搬送部材に略対向する部材を複数有し、前記粉体の帯電量、質量、又は帯電量及び質量の違いに応じて、異なる対向する部材に粉体を移送付着させることを特徴とする分級装置。
- 潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するための現像手段を備えた現像装置において、前記請求項１ないし１６のいずれかに記載の分級装置で分級された粉体を前記現像手段に供給することを特徴とする現像装置。
- 請求項１７に記載の現像装置において、前記現像手段が前記潜像担持体に対向する現像ローラであることを特徴とする現像装置。
- 請求項１８に記載の現像装置において、前記現像ローラは前記対向部材を兼ねていることを特徴とする現像装置。
- 請求項１７に記載の現像装置において、前記現像手段が前記潜像担持体近傍で粉体を静電力で搬送、ホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する部材であることを特徴とする現像装置。
- 請求項２０に記載の現像装置において、前記潜像担持体近傍で粉体を静電力で搬送、ホッピングさせる電界を発生させるための複数の電極を有する部材は前記対向部材を兼ねていることを特徴とする現像装置。
- 請求項１７に記載の現像装置において、前記現像手段が少なくとも一部が前記潜像担持体に対向する回転可能なベルト部材であることを特徴とする現像装置。
- 請求項２２に記載の現像装置において、前記回転可能なベルト部材は前記対向部材を兼ねていることを特徴とする現像装置。
- 潜像担持体上に粉体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１６のいずれかに記載の分級装置又は前記請求項１７ないし２３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１ないし６のいずれか記載の分級装置において、前記所要のトナーは前記対向部材から所定の距離に達するトナーであることを特徴とする分級装置。
- 帯電したトナーを帯電量又は質量に応じて分級する分級方法であって、前記帯電したトナーを移相電界で搬送、ホッピングさせながら移送するとともに、前記ホッピングの高さが所定以上に達する前記トナーだけを前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された部材に移送することを特徴とする分級方法。
- 潜像担持体上に帯電した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方法において、前記請求項２６に記載の分級方法で分級された所定の帯電量を有する帯電トナーだけを用いて現像することを特徴とする現像方法。
- 潜像担持体上に帯電した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方法において、前記請求項２７に記載の現像方法で前記潜像を現像することを特徴とする画像形成方法。
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