JP3998497B2 - 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3998497B2 JP3998497B2 JP2002082248A JP2002082248A JP3998497B2 JP 3998497 B2 JP3998497 B2 JP 3998497B2 JP 2002082248 A JP2002082248 A JP 2002082248A JP 2002082248 A JP2002082248 A JP 2002082248A JP 3998497 B2 JP3998497 B2 JP 3998497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- latent image
- electrode
- developing device
- potential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は現像装置、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【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に転写し、或いは中間転写部材に一旦転写した後記録媒体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、潜像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、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と称する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９−１９７８０７号公報に記載されているように、一成分現像方式と同じく現像ローラを用いてトナーを現像領域に搬送し、現像領域では電極群にＡＣ電圧を印加してトナーをクラウド化するようにしたもの、特開平５−３１１４６号公報、同５−３１１４７号公報に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
粉体を用いる画像形成装置における現在の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０μｍの１２００dpiの孤立１ドットをいかに現像するか、それも好ましくは地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。さらに、環境について言えば、特に、微小粉末であるトナーが装置外に飛散することを防止することが重要になる。
【０００７】
ここで、トータルコスト面から見ると、キャリアとトナーを使用する二成分現像よりも、トナーのみを使用する一成分現像が絶対的に有利である。また、感光体や現像ローラの耐久性、すなわちそのランニングコストを考慮すると、両者が機械的に接触しない、非接触現像が有利である。色がきれいな磁性トナーはいまだ開発されていないので、現状では、必須のカラー現像のためには非磁性トナーを使う必要がある。
【０００８】
これらの点から言えば、一成分非磁性トナーの非接触現像が好ましく、特に、可動部を有しない方式が好ましい。この点、前述した静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、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現像装置ないし画像形成装置は有利である。
【０００９】
しかしながら、この現像装置では、現像領域で、トナーを振動、浮遊、スモーク化、クラウド化するために、現像に寄与しなかったトナーが浮遊し、感光体の移動に伴って生じている気流に巻き込まれて飛散してしまう欠陥を有しているという課題があることが判明した。
【００１０】
このような飛散トナーが生じると、潜像担持体に付着して形成した画像の地肌部を汚したり、装置内を汚して誤動作を生じさせたり、さらには機外に飛散するという環境上の問題を引き起こすことになる。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、特に飛散粉体の発生を可及的に低減できる現像装置、この現像装置を備えることで特に飛散粉体の発生を可及的に低減した画像形成装置を用いることで特に飛散粉体の発生を可及的に低減する画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
なお、本明細書では、ＥＴＨ（イース：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆ Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を用いて現像を行う（これを「ＥＴＨ現像」という。）装置で説明する。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。
【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】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、負帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位である構成とした。
ことを特徴とする現像装置。
【００１５】
また、本発明に係る現像装置は、正帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位である構成とした。
【００１６】
ここで、現像領域通過後に形成される電界の強さは潜像担持体に付着した粉体を潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。
【００２２】
また、搬送部材の電極に対して印加する駆動波形を生成する回路にはクランプ回路を含み、このクランプ回路には直流バイアス電圧を発生する手段を含むことが、そして、直流バイアス電圧を発生する手段は直流バイアス電圧の値を変化可能なことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置を備えて潜像を現像して画像を形成するものである。
【００２５】
本発明に係る画像形成方法は、本発明に係る現像装置を用いて潜像を現像して画像を形成するものである。
【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、本発明に係る現像装置の第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、同図は同現像装置の概略構成図である。
【００２７】
この現像装置は、粉体であるトナーＴを搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極１０２を有する搬送部材である搬送基板１と、この搬送基板１の各電極１０２に対して所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える駆動回路２とを備えている。
【００２８】
ここでは、搬送基板１は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲及び潜像担持体である感光体ドラム１０との関係において、トナーＴを感光体ドラム１０近傍まで移送する搬送領域１１、感光体ドラム１の潜像にトナーＴを付着させてトナー像を形成するための現像領域１２、トナーＴを搬送基板１側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）１３とに分けられる。
【００２９】
そして、この現像装置１は、搬送基板１の搬送領域１１ではトナーＴを感光体ドラム１０の近傍まで移送し、現像領域１２では感光体ドラム１０上の潜像の画像部に対してはトナーＴがドラム１０側に向かい、非画像部に対してはトナーＴがドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成して、トナーＴを潜像に付着させて現像を行うための電界を発生し、回収領域１３ではトナーＴが潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体ドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成する。
【００３０】
これにより、現像領域では感光体ドラム１０上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体ドラム１０の回転方向（移動方向）下流側の回収領域で搬送基板１側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域は現像領域よりも潜像担持体の移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００３１】
そこで、まず、この現像装置における搬送基板１の構成について図２及び図３を参照して詳細に説明する。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１０１上に複数の電極１０２、１０２、１０２……を３本を１セットとして、トナー移送方向（トナー進行方向、トナー移動方向：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１０２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１０３を積層したものである。
【００３２】
ここで、支持基板１０１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１０２は、支持基板１０１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１０２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１０２、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１０３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】
次に、このように構成した搬送基板１におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
搬送基板１の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、搬送基板１上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００３６】
例えば、搬送基板１の複数の電極１０２に対して図４に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）をタイミングをずらして印加する。
【００３７】
このとき、図５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１０２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１０２上に位置する。
【００３８】
次のタイミングで複数の電極１０２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１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２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１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２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１０２側に移動する。
【００３９】
このように複数の電極１０２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同方向に移動する。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、駆動回路２の全体構成について図７を参照して説明する。
この駆動回路２は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路２１と、このパルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、パルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを有する。
【００４２】
パルス信号発生回路２１は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組みパルスで、次段の波形増幅器２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００４３】
波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、搬送領域１１の各電極１０２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、例えば図８に示すように、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」又は「回収搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。
【００４４】
波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、現像領域１１の各電極１０２に対して、例えば図９又は図１０に示すように、各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「ホッピング電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を印加する。
【００４５】
そこで、搬送基板１を用いたＥＴＨ現像の原理について説明する。ＥＴＨ現像はトナーの静電搬送を利用するものであるが、従来の静電搬送を用いた現像装置のように、静電搬送に伴なって自然発生的に生じるトナーのスモーク化、クラウド化を利用して現像するのではなく、トナーを積極的に潜像担持体に向かって打ち上げて現像するものである。
【００４６】
ＥＴＨ現象は、従来の静電搬送基板を用いただけでは発生せず、電極幅、電極間隔と駆動波形との関係を設定することで発生することが見出されているが、この点については後述する。そこで、まず、ＥＨＴ現象に含まれるホッポング現象の基本原理について、実験と対応させながら二次元差分法でシミュレーションを行った結果を基にして説明する。
【００４７】
このシミュレーション対象領域の略図を図１１に示している。なお、都合により重力の方向を上向きに取っている。ここでは、搬送基板１の電極１０２と反対側に導電性基板１０４を配置して常時接地している。また、搬送基板１に対向して感光体ドラム１０としてのＯＰＣ層１５を配置し、ＯＰＣ層１５には導電性基板１６を設けて常時接地している。そして、ＯＰＣ層１５上に静電潜像１７を載せている。また、負帯電トナーを用いて反転現像（電荷のない部分にトナーを付着させる現像方式）するため、静電潜像１７の画像部には電荷がなく、非画像部（地肌部）に電荷が存在している。
【００４８】
搬送基板１の電極１０２とＯＰＣ層１５との間隔は２００μｍとし、トナーＴの平均粒径は８μｍ、平均帯電量Ｑ／ｍは−２０μＣ／ｇ、ＯＰＣ層１５上の電荷密度は、−３．０ｅ-4〔ｃ／ｍ2〕 である（ＯＰＣ層が全面がこの電荷密度で帯電された時その表面電位は−１６９Ｖになる。）。トナーＴは１４０個を２層にシミュレーション幅７００μｍに均一に並べた。
【００４９】
上記の条件の内でＯＰＣ層１５の帯電電荷密度を「ゼロ」とした場合に、搬送基板１上に並んだ隣り合う３本の電極Ａ，Ｂ，Ｃに、それぞれ＋１００Ｖ／０Ｖ／＋１００Ｖを印加したときの、電極Ｂ近傍の電界ベクトルは図１２に示すようになる。
【００５０】
なお、同図では、電極Ｃ近傍の電界は、電極Ｂを挟んで電極Ａと対称なので省略している。また、トナーも省略している。両電極１０２、１０２の下側が、ＯＰＣ層１５に向かう空間である（ＯＰＣ層１５は図示していない。）。また、図示できないが、左側の電極Ａの近傍の電位は＋１００Ｖに近く、右側の電極Ｂの近傍の電位は０Ｖに近く、両電極Ａ、Ｂより離れた空間の電位は＋５０Ｖ前後である。さらに、同図中、矢印はその場所の電界ベクトルを示し、その向きが電界の向きであり、その長さが電界の強さを示している。
【００５１】
この図１２から分かるように、＋１００Ｖが印加された電極Ｂのセンターからその下方（実際は上方）の空間にかけては、電界ベクトルが垂直に上を向いている。この結果、この時、電極Ｂのセンターにいた負帯電トナーには、まっすぐ下向き（実際は上向き）の静電力が働き、下向きに（実際は上向き）に加速され、搬送基板１を離れた後も、電界ベクトルの向きに従ってまっすぐ下降（実際は上昇）させられることが分かる。
【００５２】
ここで、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの電極Ｂのセンターから真下（真上）の空間における垂直（Ｙ）方向電界の一例を図１３に示している。
【００５３】
この図１３から、電極Ｂより約５０μｍ下降（上昇）すると、電界ベクトルの大きさはほとんどゼロになるので、ここまで加速されてきたトナーは、この付近では空気の粘性抵抗で減速され、その先では、電界の向きが反転するので、逆向きの静電力を受けて下（上）向きの速度を失うことが予想される。
【００５４】
さらに、直径８μｍ、比帯電量Ｑ／ｍ＝−２０μＣ／ｇのトナーを電極Ｂのセンターに置き、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの、当該トナーのＹ方向位置とＹ方向速度のシミュレーション結果を１０μsecごとに１６０μsecまで図１４に示している。なお、これは、電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍとした電極構成である。
【００５５】
この図１４より分かるように、電極Ｂの両隣りの電極Ａ，Ｃに＋１００Ｖが印加された場合、電極Ｂのセンターに置かれたトナーは、５０〜６０μsec後に、電極Ｂの上方４０〜５０μｍに達し、その時点で上昇速度が１ｍ／secになり、その後は、徐々に減速されながらも、さらに上昇を続けている。
【００５６】
このように、電極上にトナーをまっすぐ打ち上げる条件は、上記のシミュレーション結果から、負帯電トナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより高く、かつ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することがである。なお、正帯電トナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより低く（例えば−１００Ｖ）高く、かつ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することがである。
【００５７】
この条件を最も充足する駆動波形パターンは、前述した図９又は図１０に示すように各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定したホッピング電圧パターンである。そこで、本実施形態においては、このホッピング電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を現像領域１２に対応する搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００５８】
これに対して、トナーの搬送を行うための駆動波形パターンとしては、前述した図８に示すパターンが最も適している。すなわち、駆動波形Ｖａ（Ａ相）、Ｖｂ（Ｂ相）、Ｖｃ（Ｃ相）を印加する場合、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した搬送電圧パターンである。そこで、本実施形態においては、この搬送電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を搬送領域１１に対応する搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００５９】
この搬送電圧パターンでは、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、トナーの進行方向は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、搬送効率が高くなり、特に高速搬送を行うことができる。
【００６０】
なお、ホッピング電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
【００６１】
したがって、搬送領域１１の各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図８に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図９又は図１０に示すホッポング電圧パターンに限られるものではない。
【００６２】
これを一般的に言えば、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。例えば、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％未満に設定し、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が好ましい。
【００６３】
他方、電圧印加デューティーは｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、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１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。
【００６４】
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、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｝未満の範囲内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る。
【００６５】
次に、ＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図１５以降を参照して時間を追って説明する。
【００６６】
なお、同図に示すように、ＯＰＣ層１５上の潜像１７は、反転現像用の電荷がない部分を画像部１７ａとし、電荷がある部分を非画像部（又は「地肌部」という。）１７ｂとする。また、ＯＰＣ層１５表面の電位は約−１５０Ｖ、潜像部１７の内の画像部１７ａの部分での表面の電位は約０Ｖである。また、電極１０２に印加するホッピング電圧パターンの電圧値も図１０に示すように「−１００Ｖ」と「０Ｖ」にしている。
【００６７】
先ず、図１５は現像開始０μsec後にはトナーは搬送基板１上に位置している。この状態から、ホッピング電圧パターンを印加した時に状態を図１６以降に示している。
図１６は電圧パターンの印加開始から１００μsec経過した時点でのトナーの分布を示している。この図１６の分布を図１５と比較すると、−１００Ｖの電極（Ｂ相電極）１０２上にいたトナーが上方に（図では下方に）または、斜め左右に飛び出したことが分かる。
【００６８】
図１７は２００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａにトナーが付着し、反転現像が始まっていることが分かる。一方、電荷があり、電位が約−１５０Ｖの地肌部１７ｂではトナーがＯＰＣ層１５に到達していないことが分かる。また、図１６と比較すると、−１００Ｖの電極の位置が一つ隣に移動して、そこから、新たにトナーが打ち上げられつつあることも分かる。
【００６９】
図１８は３００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａに付着するトナーの数が、図１７より増えて現像が進んでいることが分かる。一方、地肌部１７ｂでは、最初に打ち上げられたトナーが、ＯＰＣ層１５と搬送基板１間に形成されている逆電界で搬送基板１側に戻りつつあることが分かる。
【００７０】
図１９は５００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、現像が更に進んでいるが地肌部１７ｂに付着するトナーはまったくないことが分かる。
【００７１】
図２０は１０００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図１９とを比較すると、現像が更に進んでいるが、その違いは小さいことが分かる。
【００７２】
図２１は１５００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図２０とを比較すると、画像部１７ａに付着しているトナーの数は同じで、この間では現像が進まなかったこと、すなわち、現像は開始１ｍsec後でほぼ飽和したことが分かる。
【００７３】
図２２は２００００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図２１とを比較すると、この間ではまったく現像が進んでいないことが分かる。
【００７４】
以上の説明のようにＥＴＨ現像ではトナーをホッピングさせることによって潜像担持体の静電潜像を一成分現像方式で反転現像を行うことができる。すなわち、現像領域で、トナーが潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
【００７５】
本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、上述したようにＥＴＨ現像では地肌部にトナーが付着しないため、地肌汚れが生じないはずであるにもかかわらず、未だ地肌汚れが生じ得ることを確認した。
【００７６】
すなわち、本発明者らは上述した搬送基板を製作して、同じような粒径と帯電量を有するトナーを用いて、厚さ１５μｍのＯＰＣ層を有する感光体ドラムで、表面電位−１７０Ｖに帯電後レーザービーム光学系により潜像を形成し、周速２００ｍｍ／secで回転する感光体ドラムより０．２００ｍｍ離して搬送基板を固定し、前記搬送電圧パターンを印加して該トナーを搬送基板上を感光体ドラムの周速と等しい速度で搬送し、更に搬送基板が感光体ドラムと最接近する０．４ｍｍ幅の領域（これを「現像領域」とした。）の電極に対してだけ前記ホッピング電圧パターンに切り替えて該潜像を反転現像し、ＯＰＣ感光体ドラム上に形成された該トナー画像を公知の方法で、転写、定着してきれいな白紙上に黒トナー画像を形成した。
【００７７】
この結果、形成した画像の地肌部には地汚れが生じており、また、多数枚プリント試験を繰り返すうちに機内にトナーが付着していることが認められたことから、高速度カメラにより、現像領域のトナーの動きを観察したところ、現像に寄与せず（感光体に付着せず）かつ、搬送基板に戻らなかったトナーが、感光体ドラムの回転に伴ってその周辺に発生した気流に巻き込まれていくことが判明した。
【００７８】
また、地肌部よりも画像部の方が飛散トナーが増えることが判明した。さらに、ＯＰＣ層の帯電電位を高くすると飛散は少なくなることも判明した。また、通常、従来の現像方式ではトナーの帯電量が下がった時トナー飛散が増加していたが、ＥＴＨ現像方式では、逆に、トナーの帯電量が低い方がトナー飛散が少なくなることも判明した。
【００７９】
これらのことから、図２０ないし図２２に示すように、感光体ドラムの回転に伴う気流が一番強い画像部の直上（下）で浮遊しているトナーが、感光体ドラムの回転の気流に巻き込まれて飛散したことが確認された。
【００８０】
画像部に対して後行するトナーが滞留する原因については、空中のトナーに働く力が無くなったと考えられる。
【００８１】
本来、画像部の近傍には負帯電トナーを画像部に引き付ける電界が形成されているので、この電界が、無くなって、又は弱くなって、後行のトナーが画像部に引き付けられなくなたと考えられる。前述したように、ＯＰＣ層の電荷密度は−３．０ｅ-4〔Ｃ／ｍｍ２〕であるが、−２０μＣ／ｇに帯電しているトナーが、１平方ｃｍに１．５ｍｇ集まると、その電荷密度も−３．０ｅ-4〔Ｃ／ｍｍ２〕になる。
【００８２】
実際には、飽和現像でも、１平方ｃｍに１．５ｍｇのトナーが乗ることはないが、その半分程度が乗っているとすると、地肌部と画像部の電位差が半減して電界も半減しトナーの滞留が始まると考えられる。これは、電荷分布を均一と仮定した場合であるが、トナー間のクーロン反発力を考えると、１個の後行のトナーは複数の先行付着トナーより反発されて先に（潜像担持体側に）進めなくなったと考えることもできる。
【００８３】
そこで、本発明においては現像領域通過後の領域でトナーを搬送基板１側に引き戻す電界を発生させる手段を備えた。すなわち、この第１実施形態では、上述したように搬送基板１に回収領域１３を設けて、この回収領域１３の電極１０２に対しては駆動回路２から回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。つまり、ここでは、搬送領域１１の電極１０２に印加する搬送電圧パターンの駆動波形をそのまま回収領域１３の電極１０２に印加する回収搬送電圧パターンの駆動波形として用いている。
【００８４】
このように、現像領域通過後の領域でトナーが潜像潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって、浮遊トナーを搬送基板１側に回収することができ、この結果トナーの再利用も可能になる。
【００８５】
この点についてより詳細に説明する。前述した図１５以降を参照して説明したようにＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加して現像を行った後、図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図２３以降を参照して時間を追って説明する。
【００８６】
先ず、図２３は各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１に切り替えた後１００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。前述した図２０と比較すると分かるように、画像部１７ａ上（実際は下）に浮遊していたトナーが、搬送基板１側に引き寄せられ始めている。また、画像部１７ａのみならず、もともと地肌部１７ｂに対応して搬送基板１側の空中にいたトナーも更に搬送基板１側に引き寄せられ始めている。
【００８７】
図２４は切り替え後２００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。図２３と比較すると、画像部１７ａ、地肌部１７ｂともにトナーは更に搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。
【００８８】
図２５は切り替え後４００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応して浮遊していたトナーの搬送基板１側への回収が更に進んでいることが分かる。ただし、地肌部１７ｂに対応する部分では新たに打ち上げられるトナーがあるために少し膨らんでいる。
【００８９】
図２６は切り替え後７００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応する浮遊トナー中、最後尾に位置するトナーも搬送基板１との間の中途まで進んでいることが分かる。
【００９０】
図２７は切り替え後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。最後尾のトナーも、搬送基板１側に入り、ＯＰＣ層１５側には浮遊トナーがまったく存在しなくなったことが分かる。
【００９１】
この場合、画像部１７ａに付着しているトナーは、搬送基板１側に引き戻されない。これは、帯電しているトナーと誘電体であるＯＰＣ感光層との間には強い鏡像力が働いている。また、電荷の有無とは関係なしに、トナーとＯＰＣ層の間には、ファンデルワールツ力、液間架橋力も働いている。さらに、画像部が小さい場合には、エッジ電界による静電力も働く。これらの力が合わさってトナーをＯＰＣ側に押しているので、浮遊トナーのように搬送基板１側に引き戻されることがないのである。なお、浮遊トナーには、ファンデルワールツ力と液間架橋力は働かず、また鏡像力も実質的にゼロであることから、搬送基板１側に引き戻される。
【００９２】
ただし、後述するように、搬送基板側の電極に印加する電位を高めていくと感光体ドラム上に付着したトナーまで引き戻されるので、現像領域通過後に形成する電界の強さは、潜像担持体に付着したトナーを潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。この場合、付着力の弱いトナーは引き剥がした方がよい場合もあり、全く引き剥がすことのない電界の強さでなければならないということではない。
【００９３】
なお、上述したシミュレーションでは、画像部１７ａの２層目以上のトナーはすべて、搬送基板１側に回収されたが、これはシミュレーションではトナー間の付着力をゼロにしたためであり、実際は、トナー同士の間にも、ファンデルワールツ力、液間架橋力は働くので、２層目のトナーも１層目のトナーに付着して残る。
【００９４】
このように、現像領域通過後の領域において、トナーを潜像担持体側と反対側の方向に向かう電界を発生させる手段を備えることによって、飛散トナーの発生を大幅に低減することができる。
【００９５】
この場合、搬送部材である搬送基板の電極に印加する電圧の平均値電位は、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間とすることで、ＥＴＨ現像を行うことができ、負帯電トナーを用いるときには、現像領域通過後の領域（回収領域）では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位とし、正帯電トナーを用いるときには、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位とすることで、浮遊しているトナーを搬送基板側に回収することができる。
【００９６】
ここで、上述した図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２３ａ〜２３ｃ（これらを符号「２３」で表記する。）の一例について図２８を参照して説明する。
なお、前述したように図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜−１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が６７％デューティーの波形であるが、ここでは、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が３３％デューティーの波形で説明する。
【００９７】
波形増幅器２３は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１からなるクランプ回路２５とで構成している。
【００９８】
この波形増幅器２３に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図２９（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転され、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００９９】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２５は、＋波形に対しては時定数が小さく、−波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２５からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜−１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【０１００】
次に、上述した図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２２ａ〜２２ｃ（これらを符号「２２」で表記する。）の一例について図３０を参照して説明する。
前述したように図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜＋１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（＋１００Ｖの時間）が３３％デューティーの波形の例である。
【０１０１】
波形増幅器２２は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２からなるクランプ回路２６とで構成している。すなわち、波形増幅器２３のクランプ回路２５のダイオードＤ１と波形増幅器２２のクランプ回路２６のダイオードＤ２の向きが異なるだけである。
【０１０２】
この波形増幅器２２に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３１（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転され、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【０１０３】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２６は、−波形に対しては時定数が小さく、＋波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２６からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜＋１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【０１０４】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオードから構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になる。
【０１０５】
ここで、トナーの帯電極性と搬送基板１の電極１０２に印加する電圧（電位）との関係について説明すると、負帯電トナーを用いる場合には、現像領域では０〜−Ｖ１の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜＋Ｖ２の電圧とする、つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとし、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。
【０１０６】
同様に、正帯電トナーを用いる場合には、現像領域では０〜＋Ｖ３の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜−Ｖ４の電圧とする、つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとし、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。
【０１０７】
なお、上述した電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、同じ絶対値の電圧であって、ことなる絶対値の電圧であってもよい。
【０１０８】
ここで、トナー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１０２の幅（電極幅）Ｌ及び電極間隔Ｒ、並びに表面保護層１０３について説明する。
搬送基板１における電極幅Ｌと電極間隔Ｒはトナーの搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
ここで、図３２に示すように、搬送基板１上の電極１０２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１０２の厚みを５μｍ、表面保護層１０３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１０２、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３３及び図３４に示している。
【０１１９】
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３２では細部を分かり易くするために電極１０２は２つを示しているが、実際のシミュレーション、及び実験は前述したように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。
【０１２０】
これらの図３３及び図３４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３２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３２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。
【０１２１】
これらの図３３及び図３４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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
また、図３４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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
このように、電極のトナー進行方向における幅をトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極のトナー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トナーに対し、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、トナーを搬送、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、トナー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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
次に、表面保護層１０３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。
【０１２８】
ここで、図３２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３５に示している。
【０１２９】
この表面保護層１０３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。
【０１３０】
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３６及び図３７に示している。図３６は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図３７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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
次に、移動させるトナー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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
この場合、トナーの帯電量を主に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。
【０１３９】
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、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：商品名）６６、ナイロン（商品名）１１等を用いる。
【０１４０】
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、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。
【０１４１】
次に、電極１０２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。
【０１４２】
次に、本発明に係る現像装置の第２実施形態について図３８を参照以降をも参照して説明する。
この第２実施形態では、第１実施形態の駆動回路２に代えて、搬送基板１の搬送領域１１、現像領域１２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、それぞれ駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２、Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３を印加する駆動回路３２を備えている。
【０１４３】
ここで、駆動回路３２から回収領域１３の各電極１０３に出力する回収搬送駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３は、図３９に示すように、搬送駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１にＤＣ＋５０Ｖのバイアス電圧を加えたものであり、各Ａ〜Ｃ相の波形は１２０°ずつ位相がシフトした＋５０〜＋１５０Ｖのパルス波形である。
【０１４４】
この駆動波形を生成するために駆動回路３２に含まれる回収搬送電圧用の波形増幅器２４は、図４０に示すように、前述した波形増幅器２２のクランプ回路２６のＧＮＤ方向とは逆向きのダイオードＤ２及び抵抗Ｒ５とシリーズに＋５０Ｖの電源回路２７を挿入したのものであり、前記波形増幅器２２の出力波形に＋５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として＋５０〜＋１５０Ｖの波形が得られる。
【０１４５】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオード及びバイアス電圧発生手段から構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になるとともに、また、低レベル側が０Ｖでない所定のバイアス波形を簡単な電源回路を挿入するだけで構成でき、感光体と搬送基板の間のバイアス電界を調整することが可能になって最適な画像が得られる条件を容易に設定できる。
【０１４６】
この実施形態のように、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形にＤＣバイアスを重畳することによって、より回収効率が向上し、飛散トナーの発生を確実に防止できる。
【０１４７】
すなわち、前述したように現像領域通過後の領域でトナーを搬送基板１側に引き戻す電界を形成する手段を設けることによって、トナーの飛散は大変少なくなったが、まだゼロにはならなかった。その原因を究明したところ、高速度カメラの映像と上記シミュレーションより、搬送基板１に近い側でも、回転するＯＰＣ感光体ドラム１０に引かれて空気の移動が生じていることに起因していることが判明した。
【０１４８】
そこで、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形に＋５０ＶのＤＣバイアスを重畳して電界強度を高くしたことによって、飛散トナーの発生が略ゼロになった。なお、このときの駆動波形の平均電圧は８３．３Ｖになる。
【０１４９】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４１に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、第１実施形態の図２７と同じ経過時間である。この図４１と前記の図２７とを対比すると分かるように、トナーが搬送基板１側に引き寄せられている。
【０１５０】
さらに研究を研究を重ねた結果、バイアス電圧にも適正値があることが判明した。すなわち、ＤＣバイアス電圧を＋１００Ｖにした（駆動波形は＋１００〜＋２００Ｖになり、平均電圧は＋１３３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４２に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４１と対比すると分かるように、さらにトナーが搬送基板１側に引き寄せられているが、搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、搬送されないトナーがかなり生じる。
【０１５１】
さらに、ＤＣバイアス電圧を＋１５０Ｖにした（駆動波形は＋１５０〜＋２５０Ｖになり、平均電圧は＋１８３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４３に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４２と対比すると分かるように、さらに搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、ＯＰＣ層１５上に付着していたトナーまで搬送基板１に引き戻され、現像した画像が消えている。
【０１５２】
すなわち、回収搬送電圧のプラスバイアスには適正値があり、低すぎては、浮遊トナーを、ＯＰＣ感光体ドラムの回転に伴って発生している気流中から、ほとんど空気の移動のない搬送基板側に引き寄せることができず、逆に高すぎると、トナーが搬送できなくなり、ついには、いったん現像されたトナーまで回収されて画像が消えてしまうことになる。
【０１５３】
次に、本発明に係る現像装置の第３実施形態について説明する。
この実施形態は、ＯＰＣ感光体ドラム１０の表面電位を高くするとともに、ホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２に−ＤＣバイアス電圧を重畳したものである。
【０１５４】
すなわち、ＯＰＣ感光体層１５の帯電電荷密度を、−４．０ｅ-4〔Ｃ／m*m〕に、電位として、−２２０Ｖに上げた。一方、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２として、図４４に示すように−５０ＶのＤＣ電圧をバイアスし、−５０Ｖ〜−１５０Ｖの駆動波形とした。なお、同図でも相対的に＋の時間が３３％デューティーの波形としている。
【０１５５】
この駆動波形を生成するための前述した波形増幅器２３は、図４５に示すように、図２８に示す回路のクランプ回路２５のＧＮＤ方向のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５とシリーズに−５０Ｖの電源回路２８を挿入したのものであり、前記波形増幅器２３の出力波形に−５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として−５０〜−１５０Ｖの波形が得られる。
【０１５６】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４６に示している。同図は、現像終了時のトナーの分布を示すものであり、第１実施形態の図２０と比較すると分かるように、画像部１７ａに付着するトナー数が２倍近くなっている。
【０１５７】
このように、この実施形態では、画像部に付着する（現像する）トナーが増えて、画像濃度が高く、地汚れのない画像を形成することができる。
【０１５８】
これらの第２、第３実施形態を組み合わせて、搬送基板の各電極に対し、負帯電トナーを用いる場合には、現像領域では−Ｖ５〜−Ｖ６（Ｖ５＞Ｖ６）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ７〜＋Ｖ８（Ｖ８＞Ｖ７）電圧を印加する、つまり、現像領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とすることによって、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１５９】
同様に、正帯電トナーを用いる場合には、現像領域では＋Ｖ９〜Ｖ１０（Ｖ１０＞Ｖ９）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ１１〜−Ｖ１２（Ｖ１２＞Ｖ１１）の電圧を印加する、つまり、現像領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とすることによって、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１６０】
なお、電圧Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２は、同じ絶対値あってもよいし、異なる絶対値であってもよい。
【０１６１】
次に、本発明に係る現像装置の第４実施形態について説明する。
この実施形態では、前記第１実施形態と同様の駆動波形の電圧パターンを用いて、搬送基板１とＯＰＣ感光体１０との間隔を２００μｍから４００μｍに広げたものである。
【０１６２】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４７に示している。同図は、回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μsecを経過した時のトナーの分布を示すものであり、第２実施形態の図４１と比較しても、相対的に浮遊していたトナーが搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。このように、一層トナーの飛散を防止することができる。
【０１６３】
次に、本発明に係る現像装置の第５実施形態について図４８を参照して説明する。
この実施形態では、フレキシブル支持基板１１１に複数の電極１０２を設け、保護層１０３を形成した搬送基板４１を用いて、この搬送基板４１のうちの回収領域１３に対応する部分を感光体ドラム１０の表面形状に倣わせて湾曲させている。
【０１６４】
すなわち、前記第１実施形態において感光体ドラム１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、トナーの飛散が生じるようになった。これは、感光体ドラム１０と搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体ドラム１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が搬送基板１より遠ざかって行ってしまうことが原因であると考えられる。
【０１６５】
そこで、搬送基板４１としてフレキシブル基板を用いて感光体ドラム１０とのギャップを回収領域１３で略同じに保持することで、十分なトナー回収のための時間を確保でき、浮遊トナーを搬送基板４１側に引き付けることができるので、トナーの飛散が解消される。
【０１６６】
この場合、現像時間が不足するときには、図４９に示すように、現像領域１２でも、フレキシブルな搬送基板４１を湾曲させてＯＰＣ感光体ドラム１０の曲率に合わせて湾曲させることで、現像時間を確保することができるようになる。
【０１６７】
また、搬送基板４１を湾曲させる場合、湾曲面を形成している部分は潜像担持体（感光体ドラム１）との間のギャップが潜像担持体の移動方向下流側ほど広くなっているようにすることで、空気の流れが乱れることなく速やかに減衰でき、浮遊トナーの回収をより確実に行うことができる。
【０１６８】
ここで、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１１１）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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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、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。
【０１７１】
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１０２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。
【０１７２】
次いで、表面保護層１０３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。
【０１７３】
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１１１）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１０２の形状にパターン化し、その電極１０２面上に保護層１０３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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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１０１とする。
【０１７６】
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数１０μｍのファインパタンの電極１０２を形成する。さらに、表面にＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１０３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。
【０１７７】
次に、本発明に係る現像装置の第６実施形態について説明する。
上述したように感光体ドラム１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、感光体ドラム１０と搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体ドラム１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が搬送基板１より遠ざかってしまうことになる。
【０１７８】
そこで、この実施形態では、ハードタイプの搬送基板１を使って、搬送基板１とＯＰＣ感光体ドラム１０の間隔が広がるのに合わせて、回収搬送電圧パターンの駆動波形に加えるプラスバイアス電圧を順次増加させるようにしたものである。これにより、周速が上がったときにもトナー飛散を解消することができる。
【０１７９】
このときの回収領域１３の長さに対するＯＰＣ感光体ドラム１０と平板状の搬送基板１間のギャップ、及びそれに対するプラスバイアス電圧の関係を表１に示している。このときの条件は、次のとおりである。なお、なお、もともと地肌部はＯＰＣ感光体層側に浮遊するトナーは少なく、また、回収電界も画像部に比較して大きいので、画像部の回収電界が一定に維持されるようにバイアス電圧を設定した
【０１８０】
（条件）
直径６０ｍｍの感光体ドラムと平板状搬送基板。
回収領域１３は感光体ドラムセンター直下より始まる。
回収搬送電圧パターンは＋１００Ｖ，０Ｖ，０Ｖ（＋バイアス５０Ｖ）
静電潜像電位は、画像部０Ｖ、地肌部−１７０Ｖ。
トナーの帯電極性は負（−２０μＣ／ｇ）
【０１８１】
【表１】
【０１８２】
次に、本発明に係る現像装置の第７実施形態について図５０を参照して説明する。
この実施形態は、搬送基板１（又は搬送基板４１）の各電極１０２に印加する駆動波形のバイアス電圧を変化できるようにしたものである。図５０はこの場合のホッピング電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２３の一例を示すものであり、図４５の回路において、固定電圧を出力するバイアス電源回路２８に代えて、出力電圧を可変できるバイアス電源回路２９を備えている。なお、搬送電圧パターン、或いは回収搬送電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２２、２４についても同様にバイアス電圧を可変とすることができる。また、バイアス電源回路２９の出力電圧は、図示しない主制御部によって調整できるようにしている。
【０１８３】
すなわち、トナーの帯電量や、ＯＰＣ感光体の表面電位が、使用環境の温湿度や、プリンタの使用時間によって変化し、また、複写機の場合は、濃度の薄い原稿をより濃く複写したい場合や、逆に、地肌を飛ばして複写したい場合がある。そこで、この実施形態のようにバイアス値を変化できるようにすることで、環境の変化や、機械の変化、原稿の濃淡にかかわらず常に良好な画像をトナーの飛散無しに形成することができる。
【０１８４】
また、バイアス電圧をフィードパック制御する構成でなくても、機械組み立て後の機械間の特性バラツキをこのバイアス電圧を調整することで最適な画像が得られるように調整することもできる。
【０１８５】
次に、本発明に係る現像装置の第８実施形態について図５１を参照して説明する。
この実施形態は、上記各実施形態において回収領域１３では搬送基板を用いてトナーを回収する構成としていたものに代えて、回収領域１３を持たない搬送基板６１を用いて現像を行うとともに、現像領域１２の出口付近に、トナーが潜像担持体である感光体ドラム１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段として回収ローラ６２を設け、この回収ローラ６２にバイアス電源６３から電界発生用のバイアス電圧を印加し、また回収ローラ６２表面から回収トナーを剥離する回収ブレード６４を設けている。
【０１８６】
この実施形態において、具体的に、現像領域１２の出口に、直径２０ｍｍの金属ローラからなる回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体ドラム１０より０．５ｍｍのギャップを空けて配置し、この回収ローラ６２にバイアス電圧として＋５００Ｖを印加したところ、浮遊トナーの大部分は金属ローラである回収ローラ６２に静電付着し、トナーの飛散が低減した。
【０１８７】
さらに、金属ローラである回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体ドラム１０と同方向に回転させ、その間のギャップで、両ローラを逆方向に移動させて、感光体ドラム６２によって発生する気流を止めたところ、すべてのトナーを回収することができ、トナー飛散がなくなった。
【０１８８】
このように、トナーが潜像担持体である感光体ドラム１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段としては、搬送基板に限られるものではなく、ローラ部材或いは、平板状部材などを用いることもできる。
【０１８９】
次に、上記各実施形態で説明したシュミレーションで用いたトナーの粒径（半径）の分布を図５２に、帯電量Ｑ／ｍの分布を図５３にそれぞれ示している。なお、これらの分布は従来のトナーにおける実測値を基にした一例である。
【０１９０】
次に、本発明に係る現像装置を含む本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について図５４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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
帯電が施されトナーは、搬送基板３４１に送り込まれ、この搬送基板３４１上を搬送、ホッピングされて潜像担持体３０１に対向する現像領域に送られて、所要の現像を行った後、現像に供されなったトナーは搬送基板３４１の終端から落下して、逆送搬送基板３４２によってトナーに帯電を施す部材（帯電ブラシ３３１ｂ）に逆送される。
【０１９５】
なお、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２の各電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０１９６】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【０１９７】
次に、本発明に画像形成装置の第２実施形態について図５５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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
現像装置４１６は、図５６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。
【０２０２】
また、トナーボックス部４３３内に供給されたトナーを現像のために搬送、ホッポングするために搬送する搬送基板４４１と、この搬送基板４４１の終端から落下する現像に供されなかったトナーを帯電を施す部材（帯電ローラ４３４）に戻す方向に搬送する逆送搬送基板４４２とを備えている。
【０２０３】
なお、上記第１実施形態でも述べたとおり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２の各電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０２０４】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【０２０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、負帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位である構成としたので、飛散粉体を可及的に低減することができ、また、現像品質が向上する。
【０２０６】
また、本発明に係る現像装置によれば、正帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位である構成としたので、飛散粉体を可及的に低減することができ、また、現像品質が向上する。
【０２０８】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置を備えて潜像を現像して画像を形成するので、飛散粉体が少なく、高画質画像を形成することができる。
【０２０９】
本発明に係る画像形成方法によれば、本発明に係る現像装置を用いて潜像を現像して画像を形成するので、飛散粉体が少なく、高画質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の第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】同装置の駆動回路の一例を示すブロック図
【図８】搬送電圧パターン及び回収搬送電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図
【図９】ホッピング電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図
【図１０】ホッピング電圧パターンの駆動波形の他の例を示す説明図
【図１１】ホッピングの原理の説明に供するシュミレーション対象領域の説明図
【図１２】電極近傍の電界ベクトルの説明に供する説明図
【図１３】印加電圧とホッピング方向電界と０Ｖ電極センターからの高さの関係の一例を説明する説明図
【図１４】印加電圧に対する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１５】ＥＴＨ現像におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を印加して現像を開始する直前（０μsec後）のトナー位置の説明に供する説明図
【図１６】同じく１００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１７】同じく２００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１８】同じく３００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１９】同じく５００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２０】同じく１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２１】同じく１５００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２２】同じく２０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２３】同じく現像終了後回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２４】同じく２００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２５】同じく４００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２６】同じく７００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２７】同じく１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２８】ホッピング電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図
【図２９】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図
【図３０】回収搬送電圧パターン及び搬送電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図
【図３１】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図
【図３２】同装置の搬送基板の電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図
【図３３】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３４】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３５】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３６】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３７】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３８】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３９】同装置の回収搬送電圧パターンの駆動波形の説明図
【図４０】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を説明する説明図
【図４１】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４２】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１００Ｖにした駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４３】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１５０Ｖにした駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４４】本発明に係る現像装置の第３実施形態におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を説明する説明図
【図４５】同ホッピング電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を示す説明図
【図４６】同実施形態の現像終了時のトナー位置の説明に供する説明図
【図４７】本発明に係る現像装置の第４実施形態における回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μsecを経過した時のトナー位置の説明に供する説明図
【図４８】本発明に係る現像装置の第５実施形態の説明に供する要部概略構成図
【図４９】同実施形態の他の例の説明に供する要部概略構成図
【図５０】本発明に係る現像装置の第７施形態におけるホッピング電圧パターンの駆動波形生成用の波形増幅器を説明する説明図
【図５１】本発明に係る現像装置の第８実施形態の説明に供する要部概略構成図
【図５２】シュミレーションで用いたトナーの半径分布を示す説明図
【図５３】シュミレーションで用いたトナーの帯電量Ｑ／ｍ分布を示す説明図
【図５４】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５５】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５６】同画像形成装置の現像装置部分の拡大説明図
【符号の説明】
１、４１、６１…搬送基板、２…駆動回路、１０…感光体ドラム、１１…搬送領域、１２…現像領域、１３…回収領域、１０１…支持基板、１０２…電極、２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃ…波形増幅器、３０１…感光体ドラム、３４１…搬送基板、３４２…逆送搬送基板、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…逆送搬送基板。
【産業上の利用分野】
本発明は現像装置、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【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に転写し、或いは中間転写部材に一旦転写した後記録媒体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、潜像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、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と称する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９−１９７８０７号公報に記載されているように、一成分現像方式と同じく現像ローラを用いてトナーを現像領域に搬送し、現像領域では電極群にＡＣ電圧を印加してトナーをクラウド化するようにしたもの、特開平５−３１１４６号公報、同５−３１１４７号公報に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
粉体を用いる画像形成装置における現在の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０μｍの１２００dpiの孤立１ドットをいかに現像するか、それも好ましくは地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。さらに、環境について言えば、特に、微小粉末であるトナーが装置外に飛散することを防止することが重要になる。
【０００７】
ここで、トータルコスト面から見ると、キャリアとトナーを使用する二成分現像よりも、トナーのみを使用する一成分現像が絶対的に有利である。また、感光体や現像ローラの耐久性、すなわちそのランニングコストを考慮すると、両者が機械的に接触しない、非接触現像が有利である。色がきれいな磁性トナーはいまだ開発されていないので、現状では、必須のカラー現像のためには非磁性トナーを使う必要がある。
【０００８】
これらの点から言えば、一成分非磁性トナーの非接触現像が好ましく、特に、可動部を有しない方式が好ましい。この点、前述した静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、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現像装置ないし画像形成装置は有利である。
【０００９】
しかしながら、この現像装置では、現像領域で、トナーを振動、浮遊、スモーク化、クラウド化するために、現像に寄与しなかったトナーが浮遊し、感光体の移動に伴って生じている気流に巻き込まれて飛散してしまう欠陥を有しているという課題があることが判明した。
【００１０】
このような飛散トナーが生じると、潜像担持体に付着して形成した画像の地肌部を汚したり、装置内を汚して誤動作を生じさせたり、さらには機外に飛散するという環境上の問題を引き起こすことになる。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、特に飛散粉体の発生を可及的に低減できる現像装置、この現像装置を備えることで特に飛散粉体の発生を可及的に低減した画像形成装置を用いることで特に飛散粉体の発生を可及的に低減する画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
なお、本明細書では、ＥＴＨ（イース：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆ Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を用いて現像を行う（これを「ＥＴＨ現像」という。）装置で説明する。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。
【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】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、負帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位である構成とした。
ことを特徴とする現像装置。
【００１５】
また、本発明に係る現像装置は、正帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位である構成とした。
【００１６】
ここで、現像領域通過後に形成される電界の強さは潜像担持体に付着した粉体を潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。
【００２２】
また、搬送部材の電極に対して印加する駆動波形を生成する回路にはクランプ回路を含み、このクランプ回路には直流バイアス電圧を発生する手段を含むことが、そして、直流バイアス電圧を発生する手段は直流バイアス電圧の値を変化可能なことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置を備えて潜像を現像して画像を形成するものである。
【００２５】
本発明に係る画像形成方法は、本発明に係る現像装置を用いて潜像を現像して画像を形成するものである。
【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、本発明に係る現像装置の第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、同図は同現像装置の概略構成図である。
【００２７】
この現像装置は、粉体であるトナーＴを搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極１０２を有する搬送部材である搬送基板１と、この搬送基板１の各電極１０２に対して所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える駆動回路２とを備えている。
【００２８】
ここでは、搬送基板１は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲及び潜像担持体である感光体ドラム１０との関係において、トナーＴを感光体ドラム１０近傍まで移送する搬送領域１１、感光体ドラム１の潜像にトナーＴを付着させてトナー像を形成するための現像領域１２、トナーＴを搬送基板１側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）１３とに分けられる。
【００２９】
そして、この現像装置１は、搬送基板１の搬送領域１１ではトナーＴを感光体ドラム１０の近傍まで移送し、現像領域１２では感光体ドラム１０上の潜像の画像部に対してはトナーＴがドラム１０側に向かい、非画像部に対してはトナーＴがドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成して、トナーＴを潜像に付着させて現像を行うための電界を発生し、回収領域１３ではトナーＴが潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体ドラム１０と反対側（搬送基板側）に向かう方向の電界を形成する。
【００３０】
これにより、現像領域では感光体ドラム１０上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体ドラム１０の回転方向（移動方向）下流側の回収領域で搬送基板１側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域は現像領域よりも潜像担持体の移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００３１】
そこで、まず、この現像装置における搬送基板１の構成について図２及び図３を参照して詳細に説明する。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１０１上に複数の電極１０２、１０２、１０２……を３本を１セットとして、トナー移送方向（トナー進行方向、トナー移動方向：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１０２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１０３を積層したものである。
【００３２】
ここで、支持基板１０１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１０２は、支持基板１０１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１０２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１０２、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１０３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】
次に、このように構成した搬送基板１におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
搬送基板１の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、搬送基板１上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００３６】
例えば、搬送基板１の複数の電極１０２に対して図４に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）をタイミングをずらして印加する。
【００３７】
このとき、図５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１０２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１０２上に位置する。
【００３８】
次のタイミングで複数の電極１０２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１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２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１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２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１０２側に移動する。
【００３９】
このように複数の電極１０２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同方向に移動する。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、駆動回路２の全体構成について図７を参照して説明する。
この駆動回路２は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路２１と、このパルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、パルス信号発生回路２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを有する。
【００４２】
パルス信号発生回路２１は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組みパルスで、次段の波形増幅器２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００４３】
波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、搬送領域１１の各電極１０２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、例えば図８に示すように、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」又は「回収搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。
【００４４】
波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、現像領域１１の各電極１０２に対して、例えば図９又は図１０に示すように、各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「ホッピング電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を印加する。
【００４５】
そこで、搬送基板１を用いたＥＴＨ現像の原理について説明する。ＥＴＨ現像はトナーの静電搬送を利用するものであるが、従来の静電搬送を用いた現像装置のように、静電搬送に伴なって自然発生的に生じるトナーのスモーク化、クラウド化を利用して現像するのではなく、トナーを積極的に潜像担持体に向かって打ち上げて現像するものである。
【００４６】
ＥＴＨ現象は、従来の静電搬送基板を用いただけでは発生せず、電極幅、電極間隔と駆動波形との関係を設定することで発生することが見出されているが、この点については後述する。そこで、まず、ＥＨＴ現象に含まれるホッポング現象の基本原理について、実験と対応させながら二次元差分法でシミュレーションを行った結果を基にして説明する。
【００４７】
このシミュレーション対象領域の略図を図１１に示している。なお、都合により重力の方向を上向きに取っている。ここでは、搬送基板１の電極１０２と反対側に導電性基板１０４を配置して常時接地している。また、搬送基板１に対向して感光体ドラム１０としてのＯＰＣ層１５を配置し、ＯＰＣ層１５には導電性基板１６を設けて常時接地している。そして、ＯＰＣ層１５上に静電潜像１７を載せている。また、負帯電トナーを用いて反転現像（電荷のない部分にトナーを付着させる現像方式）するため、静電潜像１７の画像部には電荷がなく、非画像部（地肌部）に電荷が存在している。
【００４８】
搬送基板１の電極１０２とＯＰＣ層１５との間隔は２００μｍとし、トナーＴの平均粒径は８μｍ、平均帯電量Ｑ／ｍは−２０μＣ／ｇ、ＯＰＣ層１５上の電荷密度は、−３．０ｅ-4〔ｃ／ｍ2〕 である（ＯＰＣ層が全面がこの電荷密度で帯電された時その表面電位は−１６９Ｖになる。）。トナーＴは１４０個を２層にシミュレーション幅７００μｍに均一に並べた。
【００４９】
上記の条件の内でＯＰＣ層１５の帯電電荷密度を「ゼロ」とした場合に、搬送基板１上に並んだ隣り合う３本の電極Ａ，Ｂ，Ｃに、それぞれ＋１００Ｖ／０Ｖ／＋１００Ｖを印加したときの、電極Ｂ近傍の電界ベクトルは図１２に示すようになる。
【００５０】
なお、同図では、電極Ｃ近傍の電界は、電極Ｂを挟んで電極Ａと対称なので省略している。また、トナーも省略している。両電極１０２、１０２の下側が、ＯＰＣ層１５に向かう空間である（ＯＰＣ層１５は図示していない。）。また、図示できないが、左側の電極Ａの近傍の電位は＋１００Ｖに近く、右側の電極Ｂの近傍の電位は０Ｖに近く、両電極Ａ、Ｂより離れた空間の電位は＋５０Ｖ前後である。さらに、同図中、矢印はその場所の電界ベクトルを示し、その向きが電界の向きであり、その長さが電界の強さを示している。
【００５１】
この図１２から分かるように、＋１００Ｖが印加された電極Ｂのセンターからその下方（実際は上方）の空間にかけては、電界ベクトルが垂直に上を向いている。この結果、この時、電極Ｂのセンターにいた負帯電トナーには、まっすぐ下向き（実際は上向き）の静電力が働き、下向きに（実際は上向き）に加速され、搬送基板１を離れた後も、電界ベクトルの向きに従ってまっすぐ下降（実際は上昇）させられることが分かる。
【００５２】
ここで、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの電極Ｂのセンターから真下（真上）の空間における垂直（Ｙ）方向電界の一例を図１３に示している。
【００５３】
この図１３から、電極Ｂより約５０μｍ下降（上昇）すると、電界ベクトルの大きさはほとんどゼロになるので、ここまで加速されてきたトナーは、この付近では空気の粘性抵抗で減速され、その先では、電界の向きが反転するので、逆向きの静電力を受けて下（上）向きの速度を失うことが予想される。
【００５４】
さらに、直径８μｍ、比帯電量Ｑ／ｍ＝−２０μＣ／ｇのトナーを電極Ｂのセンターに置き、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの、当該トナーのＹ方向位置とＹ方向速度のシミュレーション結果を１０μsecごとに１６０μsecまで図１４に示している。なお、これは、電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍとした電極構成である。
【００５５】
この図１４より分かるように、電極Ｂの両隣りの電極Ａ，Ｃに＋１００Ｖが印加された場合、電極Ｂのセンターに置かれたトナーは、５０〜６０μsec後に、電極Ｂの上方４０〜５０μｍに達し、その時点で上昇速度が１ｍ／secになり、その後は、徐々に減速されながらも、さらに上昇を続けている。
【００５６】
このように、電極上にトナーをまっすぐ打ち上げる条件は、上記のシミュレーション結果から、負帯電トナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより高く、かつ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することがである。なお、正帯電トナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより低く（例えば−１００Ｖ）高く、かつ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することがである。
【００５７】
この条件を最も充足する駆動波形パターンは、前述した図９又は図１０に示すように各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定したホッピング電圧パターンである。そこで、本実施形態においては、このホッピング電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を現像領域１２に対応する搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００５８】
これに対して、トナーの搬送を行うための駆動波形パターンとしては、前述した図８に示すパターンが最も適している。すなわち、駆動波形Ｖａ（Ａ相）、Ｖｂ（Ｂ相）、Ｖｃ（Ｃ相）を印加する場合、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した搬送電圧パターンである。そこで、本実施形態においては、この搬送電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を搬送領域１１に対応する搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００５９】
この搬送電圧パターンでは、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、トナーの進行方向は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、搬送効率が高くなり、特に高速搬送を行うことができる。
【００６０】
なお、ホッピング電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
【００６１】
したがって、搬送領域１１の各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図８に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図９又は図１０に示すホッポング電圧パターンに限られるものではない。
【００６２】
これを一般的に言えば、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。例えば、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％未満に設定し、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が好ましい。
【００６３】
他方、電圧印加デューティーは｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、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１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。
【００６４】
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、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｝未満の範囲内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る。
【００６５】
次に、ＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図１５以降を参照して時間を追って説明する。
【００６６】
なお、同図に示すように、ＯＰＣ層１５上の潜像１７は、反転現像用の電荷がない部分を画像部１７ａとし、電荷がある部分を非画像部（又は「地肌部」という。）１７ｂとする。また、ＯＰＣ層１５表面の電位は約−１５０Ｖ、潜像部１７の内の画像部１７ａの部分での表面の電位は約０Ｖである。また、電極１０２に印加するホッピング電圧パターンの電圧値も図１０に示すように「−１００Ｖ」と「０Ｖ」にしている。
【００６７】
先ず、図１５は現像開始０μsec後にはトナーは搬送基板１上に位置している。この状態から、ホッピング電圧パターンを印加した時に状態を図１６以降に示している。
図１６は電圧パターンの印加開始から１００μsec経過した時点でのトナーの分布を示している。この図１６の分布を図１５と比較すると、−１００Ｖの電極（Ｂ相電極）１０２上にいたトナーが上方に（図では下方に）または、斜め左右に飛び出したことが分かる。
【００６８】
図１７は２００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａにトナーが付着し、反転現像が始まっていることが分かる。一方、電荷があり、電位が約−１５０Ｖの地肌部１７ｂではトナーがＯＰＣ層１５に到達していないことが分かる。また、図１６と比較すると、−１００Ｖの電極の位置が一つ隣に移動して、そこから、新たにトナーが打ち上げられつつあることも分かる。
【００６９】
図１８は３００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａに付着するトナーの数が、図１７より増えて現像が進んでいることが分かる。一方、地肌部１７ｂでは、最初に打ち上げられたトナーが、ＯＰＣ層１５と搬送基板１間に形成されている逆電界で搬送基板１側に戻りつつあることが分かる。
【００７０】
図１９は５００μsec経過後のトナー分布を示している。同図からは、現像が更に進んでいるが地肌部１７ｂに付着するトナーはまったくないことが分かる。
【００７１】
図２０は１０００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図１９とを比較すると、現像が更に進んでいるが、その違いは小さいことが分かる。
【００７２】
図２１は１５００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図２０とを比較すると、画像部１７ａに付着しているトナーの数は同じで、この間では現像が進まなかったこと、すなわち、現像は開始１ｍsec後でほぼ飽和したことが分かる。
【００７３】
図２２は２００００μsec経過後のトナー分布を示している。同図と図２１とを比較すると、この間ではまったく現像が進んでいないことが分かる。
【００７４】
以上の説明のようにＥＴＨ現像ではトナーをホッピングさせることによって潜像担持体の静電潜像を一成分現像方式で反転現像を行うことができる。すなわち、現像領域で、トナーが潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
【００７５】
本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、上述したようにＥＴＨ現像では地肌部にトナーが付着しないため、地肌汚れが生じないはずであるにもかかわらず、未だ地肌汚れが生じ得ることを確認した。
【００７６】
すなわち、本発明者らは上述した搬送基板を製作して、同じような粒径と帯電量を有するトナーを用いて、厚さ１５μｍのＯＰＣ層を有する感光体ドラムで、表面電位−１７０Ｖに帯電後レーザービーム光学系により潜像を形成し、周速２００ｍｍ／secで回転する感光体ドラムより０．２００ｍｍ離して搬送基板を固定し、前記搬送電圧パターンを印加して該トナーを搬送基板上を感光体ドラムの周速と等しい速度で搬送し、更に搬送基板が感光体ドラムと最接近する０．４ｍｍ幅の領域（これを「現像領域」とした。）の電極に対してだけ前記ホッピング電圧パターンに切り替えて該潜像を反転現像し、ＯＰＣ感光体ドラム上に形成された該トナー画像を公知の方法で、転写、定着してきれいな白紙上に黒トナー画像を形成した。
【００７７】
この結果、形成した画像の地肌部には地汚れが生じており、また、多数枚プリント試験を繰り返すうちに機内にトナーが付着していることが認められたことから、高速度カメラにより、現像領域のトナーの動きを観察したところ、現像に寄与せず（感光体に付着せず）かつ、搬送基板に戻らなかったトナーが、感光体ドラムの回転に伴ってその周辺に発生した気流に巻き込まれていくことが判明した。
【００７８】
また、地肌部よりも画像部の方が飛散トナーが増えることが判明した。さらに、ＯＰＣ層の帯電電位を高くすると飛散は少なくなることも判明した。また、通常、従来の現像方式ではトナーの帯電量が下がった時トナー飛散が増加していたが、ＥＴＨ現像方式では、逆に、トナーの帯電量が低い方がトナー飛散が少なくなることも判明した。
【００７９】
これらのことから、図２０ないし図２２に示すように、感光体ドラムの回転に伴う気流が一番強い画像部の直上（下）で浮遊しているトナーが、感光体ドラムの回転の気流に巻き込まれて飛散したことが確認された。
【００８０】
画像部に対して後行するトナーが滞留する原因については、空中のトナーに働く力が無くなったと考えられる。
【００８１】
本来、画像部の近傍には負帯電トナーを画像部に引き付ける電界が形成されているので、この電界が、無くなって、又は弱くなって、後行のトナーが画像部に引き付けられなくなたと考えられる。前述したように、ＯＰＣ層の電荷密度は−３．０ｅ-4〔Ｃ／ｍｍ２〕であるが、−２０μＣ／ｇに帯電しているトナーが、１平方ｃｍに１．５ｍｇ集まると、その電荷密度も−３．０ｅ-4〔Ｃ／ｍｍ２〕になる。
【００８２】
実際には、飽和現像でも、１平方ｃｍに１．５ｍｇのトナーが乗ることはないが、その半分程度が乗っているとすると、地肌部と画像部の電位差が半減して電界も半減しトナーの滞留が始まると考えられる。これは、電荷分布を均一と仮定した場合であるが、トナー間のクーロン反発力を考えると、１個の後行のトナーは複数の先行付着トナーより反発されて先に（潜像担持体側に）進めなくなったと考えることもできる。
【００８３】
そこで、本発明においては現像領域通過後の領域でトナーを搬送基板１側に引き戻す電界を発生させる手段を備えた。すなわち、この第１実施形態では、上述したように搬送基板１に回収領域１３を設けて、この回収領域１３の電極１０２に対しては駆動回路２から回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。つまり、ここでは、搬送領域１１の電極１０２に印加する搬送電圧パターンの駆動波形をそのまま回収領域１３の電極１０２に印加する回収搬送電圧パターンの駆動波形として用いている。
【００８４】
このように、現像領域通過後の領域でトナーが潜像潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって、浮遊トナーを搬送基板１側に回収することができ、この結果トナーの再利用も可能になる。
【００８５】
この点についてより詳細に説明する。前述した図１５以降を参照して説明したようにＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加して現像を行った後、図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図２３以降を参照して時間を追って説明する。
【００８６】
先ず、図２３は各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１に切り替えた後１００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。前述した図２０と比較すると分かるように、画像部１７ａ上（実際は下）に浮遊していたトナーが、搬送基板１側に引き寄せられ始めている。また、画像部１７ａのみならず、もともと地肌部１７ｂに対応して搬送基板１側の空中にいたトナーも更に搬送基板１側に引き寄せられ始めている。
【００８７】
図２４は切り替え後２００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。図２３と比較すると、画像部１７ａ、地肌部１７ｂともにトナーは更に搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。
【００８８】
図２５は切り替え後４００μsecを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応して浮遊していたトナーの搬送基板１側への回収が更に進んでいることが分かる。ただし、地肌部１７ｂに対応する部分では新たに打ち上げられるトナーがあるために少し膨らんでいる。
【００８９】
図２６は切り替え後７００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応する浮遊トナー中、最後尾に位置するトナーも搬送基板１との間の中途まで進んでいることが分かる。
【００９０】
図２７は切り替え後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。最後尾のトナーも、搬送基板１側に入り、ＯＰＣ層１５側には浮遊トナーがまったく存在しなくなったことが分かる。
【００９１】
この場合、画像部１７ａに付着しているトナーは、搬送基板１側に引き戻されない。これは、帯電しているトナーと誘電体であるＯＰＣ感光層との間には強い鏡像力が働いている。また、電荷の有無とは関係なしに、トナーとＯＰＣ層の間には、ファンデルワールツ力、液間架橋力も働いている。さらに、画像部が小さい場合には、エッジ電界による静電力も働く。これらの力が合わさってトナーをＯＰＣ側に押しているので、浮遊トナーのように搬送基板１側に引き戻されることがないのである。なお、浮遊トナーには、ファンデルワールツ力と液間架橋力は働かず、また鏡像力も実質的にゼロであることから、搬送基板１側に引き戻される。
【００９２】
ただし、後述するように、搬送基板側の電極に印加する電位を高めていくと感光体ドラム上に付着したトナーまで引き戻されるので、現像領域通過後に形成する電界の強さは、潜像担持体に付着したトナーを潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。この場合、付着力の弱いトナーは引き剥がした方がよい場合もあり、全く引き剥がすことのない電界の強さでなければならないということではない。
【００９３】
なお、上述したシミュレーションでは、画像部１７ａの２層目以上のトナーはすべて、搬送基板１側に回収されたが、これはシミュレーションではトナー間の付着力をゼロにしたためであり、実際は、トナー同士の間にも、ファンデルワールツ力、液間架橋力は働くので、２層目のトナーも１層目のトナーに付着して残る。
【００９４】
このように、現像領域通過後の領域において、トナーを潜像担持体側と反対側の方向に向かう電界を発生させる手段を備えることによって、飛散トナーの発生を大幅に低減することができる。
【００９５】
この場合、搬送部材である搬送基板の電極に印加する電圧の平均値電位は、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間とすることで、ＥＴＨ現像を行うことができ、負帯電トナーを用いるときには、現像領域通過後の領域（回収領域）では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位とし、正帯電トナーを用いるときには、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位とすることで、浮遊しているトナーを搬送基板側に回収することができる。
【００９６】
ここで、上述した図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２３ａ〜２３ｃ（これらを符号「２３」で表記する。）の一例について図２８を参照して説明する。
なお、前述したように図１０に示すホッピング電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜−１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が６７％デューティーの波形であるが、ここでは、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が３３％デューティーの波形で説明する。
【００９７】
波形増幅器２３は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１からなるクランプ回路２５とで構成している。
【００９８】
この波形増幅器２３に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図２９（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転され、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００９９】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２５は、＋波形に対しては時定数が小さく、−波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２５からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜−１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【０１００】
次に、上述した図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２２ａ〜２２ｃ（これらを符号「２２」で表記する。）の一例について図３０を参照して説明する。
前述したように図８に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜＋１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（＋１００Ｖの時間）が３３％デューティーの波形の例である。
【０１０１】
波形増幅器２２は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２からなるクランプ回路２６とで構成している。すなわち、波形増幅器２３のクランプ回路２５のダイオードＤ１と波形増幅器２２のクランプ回路２６のダイオードＤ２の向きが異なるだけである。
【０１０２】
この波形増幅器２２に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３１（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転され、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【０１０３】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２６は、−波形に対しては時定数が小さく、＋波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２６からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜＋１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【０１０４】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオードから構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になる。
【０１０５】
ここで、トナーの帯電極性と搬送基板１の電極１０２に印加する電圧（電位）との関係について説明すると、負帯電トナーを用いる場合には、現像領域では０〜−Ｖ１の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜＋Ｖ２の電圧とする、つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとし、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。
【０１０６】
同様に、正帯電トナーを用いる場合には、現像領域では０〜＋Ｖ３の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜−Ｖ４の電圧とする、つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとし、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。
【０１０７】
なお、上述した電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、同じ絶対値の電圧であって、ことなる絶対値の電圧であってもよい。
【０１０８】
ここで、トナー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１０２の幅（電極幅）Ｌ及び電極間隔Ｒ、並びに表面保護層１０３について説明する。
搬送基板１における電極幅Ｌと電極間隔Ｒはトナーの搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
ここで、図３２に示すように、搬送基板１上の電極１０２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１０２の厚みを５μｍ、表面保護層１０３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１０２、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３３及び図３４に示している。
【０１１９】
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３２では細部を分かり易くするために電極１０２は２つを示しているが、実際のシミュレーション、及び実験は前述したように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。
【０１２０】
これらの図３３及び図３４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３２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３２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。
【０１２１】
これらの図３３及び図３４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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
また、図３４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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
このように、電極のトナー進行方向における幅をトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下で、かつ、電極のトナー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トナーに対し、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、トナーを搬送、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、トナー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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
次に、表面保護層１０３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。
【０１２８】
ここで、図３２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３５に示している。
【０１２９】
この表面保護層１０３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。
【０１３０】
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３６及び図３７に示している。図３６は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図３７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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
次に、移動させるトナー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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
この場合、トナーの帯電量を主に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。
【０１３９】
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、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：商品名）６６、ナイロン（商品名）１１等を用いる。
【０１４０】
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、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。
【０１４１】
次に、電極１０２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。
【０１４２】
次に、本発明に係る現像装置の第２実施形態について図３８を参照以降をも参照して説明する。
この第２実施形態では、第１実施形態の駆動回路２に代えて、搬送基板１の搬送領域１１、現像領域１２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、それぞれ駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２、Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３を印加する駆動回路３２を備えている。
【０１４３】
ここで、駆動回路３２から回収領域１３の各電極１０３に出力する回収搬送駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３は、図３９に示すように、搬送駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１にＤＣ＋５０Ｖのバイアス電圧を加えたものであり、各Ａ〜Ｃ相の波形は１２０°ずつ位相がシフトした＋５０〜＋１５０Ｖのパルス波形である。
【０１４４】
この駆動波形を生成するために駆動回路３２に含まれる回収搬送電圧用の波形増幅器２４は、図４０に示すように、前述した波形増幅器２２のクランプ回路２６のＧＮＤ方向とは逆向きのダイオードＤ２及び抵抗Ｒ５とシリーズに＋５０Ｖの電源回路２７を挿入したのものであり、前記波形増幅器２２の出力波形に＋５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として＋５０〜＋１５０Ｖの波形が得られる。
【０１４５】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオード及びバイアス電圧発生手段から構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になるとともに、また、低レベル側が０Ｖでない所定のバイアス波形を簡単な電源回路を挿入するだけで構成でき、感光体と搬送基板の間のバイアス電界を調整することが可能になって最適な画像が得られる条件を容易に設定できる。
【０１４６】
この実施形態のように、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形にＤＣバイアスを重畳することによって、より回収効率が向上し、飛散トナーの発生を確実に防止できる。
【０１４７】
すなわち、前述したように現像領域通過後の領域でトナーを搬送基板１側に引き戻す電界を形成する手段を設けることによって、トナーの飛散は大変少なくなったが、まだゼロにはならなかった。その原因を究明したところ、高速度カメラの映像と上記シミュレーションより、搬送基板１に近い側でも、回転するＯＰＣ感光体ドラム１０に引かれて空気の移動が生じていることに起因していることが判明した。
【０１４８】
そこで、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形に＋５０ＶのＤＣバイアスを重畳して電界強度を高くしたことによって、飛散トナーの発生が略ゼロになった。なお、このときの駆動波形の平均電圧は８３．３Ｖになる。
【０１４９】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４１に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、第１実施形態の図２７と同じ経過時間である。この図４１と前記の図２７とを対比すると分かるように、トナーが搬送基板１側に引き寄せられている。
【０１５０】
さらに研究を研究を重ねた結果、バイアス電圧にも適正値があることが判明した。すなわち、ＤＣバイアス電圧を＋１００Ｖにした（駆動波形は＋１００〜＋２００Ｖになり、平均電圧は＋１３３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４２に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４１と対比すると分かるように、さらにトナーが搬送基板１側に引き寄せられているが、搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、搬送されないトナーがかなり生じる。
【０１５１】
さらに、ＤＣバイアス電圧を＋１５０Ｖにした（駆動波形は＋１５０〜＋２５０Ｖになり、平均電圧は＋１８３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４３に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μsecを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４２と対比すると分かるように、さらに搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、ＯＰＣ層１５上に付着していたトナーまで搬送基板１に引き戻され、現像した画像が消えている。
【０１５２】
すなわち、回収搬送電圧のプラスバイアスには適正値があり、低すぎては、浮遊トナーを、ＯＰＣ感光体ドラムの回転に伴って発生している気流中から、ほとんど空気の移動のない搬送基板側に引き寄せることができず、逆に高すぎると、トナーが搬送できなくなり、ついには、いったん現像されたトナーまで回収されて画像が消えてしまうことになる。
【０１５３】
次に、本発明に係る現像装置の第３実施形態について説明する。
この実施形態は、ＯＰＣ感光体ドラム１０の表面電位を高くするとともに、ホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２に−ＤＣバイアス電圧を重畳したものである。
【０１５４】
すなわち、ＯＰＣ感光体層１５の帯電電荷密度を、−４．０ｅ-4〔Ｃ／m*m〕に、電位として、−２２０Ｖに上げた。一方、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２として、図４４に示すように−５０ＶのＤＣ電圧をバイアスし、−５０Ｖ〜−１５０Ｖの駆動波形とした。なお、同図でも相対的に＋の時間が３３％デューティーの波形としている。
【０１５５】
この駆動波形を生成するための前述した波形増幅器２３は、図４５に示すように、図２８に示す回路のクランプ回路２５のＧＮＤ方向のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５とシリーズに−５０Ｖの電源回路２８を挿入したのものであり、前記波形増幅器２３の出力波形に−５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として−５０〜−１５０Ｖの波形が得られる。
【０１５６】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４６に示している。同図は、現像終了時のトナーの分布を示すものであり、第１実施形態の図２０と比較すると分かるように、画像部１７ａに付着するトナー数が２倍近くなっている。
【０１５７】
このように、この実施形態では、画像部に付着する（現像する）トナーが増えて、画像濃度が高く、地汚れのない画像を形成することができる。
【０１５８】
これらの第２、第３実施形態を組み合わせて、搬送基板の各電極に対し、負帯電トナーを用いる場合には、現像領域では−Ｖ５〜−Ｖ６（Ｖ５＞Ｖ６）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ７〜＋Ｖ８（Ｖ８＞Ｖ７）電圧を印加する、つまり、現像領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とすることによって、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１５９】
同様に、正帯電トナーを用いる場合には、現像領域では＋Ｖ９〜Ｖ１０（Ｖ１０＞Ｖ９）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ１１〜−Ｖ１２（Ｖ１２＞Ｖ１１）の電圧を印加する、つまり、現像領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とすることによって、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１６０】
なお、電圧Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２は、同じ絶対値あってもよいし、異なる絶対値であってもよい。
【０１６１】
次に、本発明に係る現像装置の第４実施形態について説明する。
この実施形態では、前記第１実施形態と同様の駆動波形の電圧パターンを用いて、搬送基板１とＯＰＣ感光体１０との間隔を２００μｍから４００μｍに広げたものである。
【０１６２】
このときのトナーＴの挙動の一例について図４７に示している。同図は、回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μsecを経過した時のトナーの分布を示すものであり、第２実施形態の図４１と比較しても、相対的に浮遊していたトナーが搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。このように、一層トナーの飛散を防止することができる。
【０１６３】
次に、本発明に係る現像装置の第５実施形態について図４８を参照して説明する。
この実施形態では、フレキシブル支持基板１１１に複数の電極１０２を設け、保護層１０３を形成した搬送基板４１を用いて、この搬送基板４１のうちの回収領域１３に対応する部分を感光体ドラム１０の表面形状に倣わせて湾曲させている。
【０１６４】
すなわち、前記第１実施形態において感光体ドラム１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、トナーの飛散が生じるようになった。これは、感光体ドラム１０と搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体ドラム１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が搬送基板１より遠ざかって行ってしまうことが原因であると考えられる。
【０１６５】
そこで、搬送基板４１としてフレキシブル基板を用いて感光体ドラム１０とのギャップを回収領域１３で略同じに保持することで、十分なトナー回収のための時間を確保でき、浮遊トナーを搬送基板４１側に引き付けることができるので、トナーの飛散が解消される。
【０１６６】
この場合、現像時間が不足するときには、図４９に示すように、現像領域１２でも、フレキシブルな搬送基板４１を湾曲させてＯＰＣ感光体ドラム１０の曲率に合わせて湾曲させることで、現像時間を確保することができるようになる。
【０１６７】
また、搬送基板４１を湾曲させる場合、湾曲面を形成している部分は潜像担持体（感光体ドラム１）との間のギャップが潜像担持体の移動方向下流側ほど広くなっているようにすることで、空気の流れが乱れることなく速やかに減衰でき、浮遊トナーの回収をより確実に行うことができる。
【０１６８】
ここで、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１１１）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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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、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。
【０１７１】
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１０２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。
【０１７２】
次いで、表面保護層１０３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。
【０１７３】
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１１１）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１０２の形状にパターン化し、その電極１０２面上に保護層１０３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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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１０１とする。
【０１７６】
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数１０μｍのファインパタンの電極１０２を形成する。さらに、表面にＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１０３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。
【０１７７】
次に、本発明に係る現像装置の第６実施形態について説明する。
上述したように感光体ドラム１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、感光体ドラム１０と搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体ドラム１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が搬送基板１より遠ざかってしまうことになる。
【０１７８】
そこで、この実施形態では、ハードタイプの搬送基板１を使って、搬送基板１とＯＰＣ感光体ドラム１０の間隔が広がるのに合わせて、回収搬送電圧パターンの駆動波形に加えるプラスバイアス電圧を順次増加させるようにしたものである。これにより、周速が上がったときにもトナー飛散を解消することができる。
【０１７９】
このときの回収領域１３の長さに対するＯＰＣ感光体ドラム１０と平板状の搬送基板１間のギャップ、及びそれに対するプラスバイアス電圧の関係を表１に示している。このときの条件は、次のとおりである。なお、なお、もともと地肌部はＯＰＣ感光体層側に浮遊するトナーは少なく、また、回収電界も画像部に比較して大きいので、画像部の回収電界が一定に維持されるようにバイアス電圧を設定した
【０１８０】
（条件）
直径６０ｍｍの感光体ドラムと平板状搬送基板。
回収領域１３は感光体ドラムセンター直下より始まる。
回収搬送電圧パターンは＋１００Ｖ，０Ｖ，０Ｖ（＋バイアス５０Ｖ）
静電潜像電位は、画像部０Ｖ、地肌部−１７０Ｖ。
トナーの帯電極性は負（−２０μＣ／ｇ）
【０１８１】
【表１】
次に、本発明に係る現像装置の第７実施形態について図５０を参照して説明する。
この実施形態は、搬送基板１（又は搬送基板４１）の各電極１０２に印加する駆動波形のバイアス電圧を変化できるようにしたものである。図５０はこの場合のホッピング電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２３の一例を示すものであり、図４５の回路において、固定電圧を出力するバイアス電源回路２８に代えて、出力電圧を可変できるバイアス電源回路２９を備えている。なお、搬送電圧パターン、或いは回収搬送電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２２、２４についても同様にバイアス電圧を可変とすることができる。また、バイアス電源回路２９の出力電圧は、図示しない主制御部によって調整できるようにしている。
【０１８３】
すなわち、トナーの帯電量や、ＯＰＣ感光体の表面電位が、使用環境の温湿度や、プリンタの使用時間によって変化し、また、複写機の場合は、濃度の薄い原稿をより濃く複写したい場合や、逆に、地肌を飛ばして複写したい場合がある。そこで、この実施形態のようにバイアス値を変化できるようにすることで、環境の変化や、機械の変化、原稿の濃淡にかかわらず常に良好な画像をトナーの飛散無しに形成することができる。
【０１８４】
また、バイアス電圧をフィードパック制御する構成でなくても、機械組み立て後の機械間の特性バラツキをこのバイアス電圧を調整することで最適な画像が得られるように調整することもできる。
【０１８５】
次に、本発明に係る現像装置の第８実施形態について図５１を参照して説明する。
この実施形態は、上記各実施形態において回収領域１３では搬送基板を用いてトナーを回収する構成としていたものに代えて、回収領域１３を持たない搬送基板６１を用いて現像を行うとともに、現像領域１２の出口付近に、トナーが潜像担持体である感光体ドラム１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段として回収ローラ６２を設け、この回収ローラ６２にバイアス電源６３から電界発生用のバイアス電圧を印加し、また回収ローラ６２表面から回収トナーを剥離する回収ブレード６４を設けている。
【０１８６】
この実施形態において、具体的に、現像領域１２の出口に、直径２０ｍｍの金属ローラからなる回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体ドラム１０より０．５ｍｍのギャップを空けて配置し、この回収ローラ６２にバイアス電圧として＋５００Ｖを印加したところ、浮遊トナーの大部分は金属ローラである回収ローラ６２に静電付着し、トナーの飛散が低減した。
【０１８７】
さらに、金属ローラである回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体ドラム１０と同方向に回転させ、その間のギャップで、両ローラを逆方向に移動させて、感光体ドラム６２によって発生する気流を止めたところ、すべてのトナーを回収することができ、トナー飛散がなくなった。
【０１８８】
このように、トナーが潜像担持体である感光体ドラム１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段としては、搬送基板に限られるものではなく、ローラ部材或いは、平板状部材などを用いることもできる。
【０１８９】
次に、上記各実施形態で説明したシュミレーションで用いたトナーの粒径（半径）の分布を図５２に、帯電量Ｑ／ｍの分布を図５３にそれぞれ示している。なお、これらの分布は従来のトナーにおける実測値を基にした一例である。
【０１９０】
次に、本発明に係る現像装置を含む本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について図５４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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
帯電が施されトナーは、搬送基板３４１に送り込まれ、この搬送基板３４１上を搬送、ホッピングされて潜像担持体３０１に対向する現像領域に送られて、所要の現像を行った後、現像に供されなったトナーは搬送基板３４１の終端から落下して、逆送搬送基板３４２によってトナーに帯電を施す部材（帯電ブラシ３３１ｂ）に逆送される。
【０１９５】
なお、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板３４１及び逆送搬送基板３４２の各電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０１９６】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【０１９７】
次に、本発明に画像形成装置の第２実施形態について図５５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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
現像装置４１６は、図５６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。
【０２０２】
また、トナーボックス部４３３内に供給されたトナーを現像のために搬送、ホッポングするために搬送する搬送基板４４１と、この搬送基板４４１の終端から落下する現像に供されなかったトナーを帯電を施す部材（帯電ローラ４３４）に戻す方向に搬送する逆送搬送基板４４２とを備えている。
【０２０３】
なお、上記第１実施形態でも述べたとおり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２の構成は、前記搬送基板１と同様であり、搬送基板４４１及び逆送搬送基板４４２の各電極に駆動波形を与える駆動回路の構成も図示は省略するが、前記現像装置の各実施形態で説明した同様である。
【０２０４】
このように構成することで、飛散トナーが少なく、高い現像品質で現像を行って高画質の画像を形成することができる。
【０２０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、負帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位である構成としたので、飛散粉体を可及的に低減することができ、また、現像品質が向上する。
【０２０６】
また、本発明に係る現像装置によれば、正帯電トナーである粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、潜像担持体側の電位に対して進行波電界を発生させるために搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位である構成としたので、飛散粉体を可及的に低減することができ、また、現像品質が向上する。
【０２０８】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置を備えて潜像を現像して画像を形成するので、飛散粉体が少なく、高画質画像を形成することができる。
【０２０９】
本発明に係る画像形成方法によれば、本発明に係る現像装置を用いて潜像を現像して画像を形成するので、飛散粉体が少なく、高画質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の第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】同装置の駆動回路の一例を示すブロック図
【図８】搬送電圧パターン及び回収搬送電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図
【図９】ホッピング電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図
【図１０】ホッピング電圧パターンの駆動波形の他の例を示す説明図
【図１１】ホッピングの原理の説明に供するシュミレーション対象領域の説明図
【図１２】電極近傍の電界ベクトルの説明に供する説明図
【図１３】印加電圧とホッピング方向電界と０Ｖ電極センターからの高さの関係の一例を説明する説明図
【図１４】印加電圧に対する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１５】ＥＴＨ現像におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を印加して現像を開始する直前（０μsec後）のトナー位置の説明に供する説明図
【図１６】同じく１００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１７】同じく２００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１８】同じく３００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図１９】同じく５００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２０】同じく１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２１】同じく１５００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２２】同じく２０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２３】同じく現像終了後回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２４】同じく２００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２５】同じく４００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２６】同じく７００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２７】同じく１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図２８】ホッピング電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図
【図２９】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図
【図３０】回収搬送電圧パターン及び搬送電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図
【図３１】同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図
【図３２】同装置の搬送基板の電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図
【図３３】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３４】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３５】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３６】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３７】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３８】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３９】同装置の回収搬送電圧パターンの駆動波形の説明図
【図４０】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を説明する説明図
【図４１】同回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４２】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１００Ｖにした駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４３】同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１５０Ｖにした駆動波形を印加して１０００μsec後のトナー位置の説明に供する説明図
【図４４】本発明に係る現像装置の第３実施形態におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を説明する説明図
【図４５】同ホッピング電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を示す説明図
【図４６】同実施形態の現像終了時のトナー位置の説明に供する説明図
【図４７】本発明に係る現像装置の第４実施形態における回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μsecを経過した時のトナー位置の説明に供する説明図
【図４８】本発明に係る現像装置の第５実施形態の説明に供する要部概略構成図
【図４９】同実施形態の他の例の説明に供する要部概略構成図
【図５０】本発明に係る現像装置の第７施形態におけるホッピング電圧パターンの駆動波形生成用の波形増幅器を説明する説明図
【図５１】本発明に係る現像装置の第８実施形態の説明に供する要部概略構成図
【図５２】シュミレーションで用いたトナーの半径分布を示す説明図
【図５３】シュミレーションで用いたトナーの帯電量Ｑ／ｍ分布を示す説明図
【図５４】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５５】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５６】同画像形成装置の現像装置部分の拡大説明図
【符号の説明】
１、４１、６１…搬送基板、２…駆動回路、１０…感光体ドラム、１１…搬送領域、１２…現像領域、１３…回収領域、１０１…支持基板、１０２…電極、２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃ…波形増幅器、３０１…感光体ドラム、３４１…搬送基板、３４２…逆送搬送基板、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…逆送搬送基板。
Claims (12)
- 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装置において、
前記粉体が負帯電トナーであり、
前記粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、
この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、
前記潜像担持体側の電位に対して前記進行波電界を発生させるために前記搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では前記潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では前記潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位である
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するための現像装置において、
前記粉体が正帯電トナーであり、
前記粉体を搬送させるための搬送手段が進行波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、
この搬送部材の各電極にｎ相の電位を印加する手段を含み、
前記潜像担持体側の電位に対して前記進行波電界を発生させるために前記搬送部材に印加される電位の平均電位が、現像領域では前記潜像の画像部電位と非画像部電位の間となり、現像領域通過後の領域では前記潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位である
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１又は２に記載の現像装置において、前記現像領域通過後に形成される電界の強さは前記潜像担持体に付着した粉体を潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることを特徴とする現像装置。
- 請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記搬送部材との間のギャップに応じて前記搬送部材に異なるバイアス電圧を印加し、又は前記搬送部材に印加する電位を異ならせることを特徴とする現像装置。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記搬送部材との間のギャップが前記現像領域と前記現像領域通過後の領域で略同じであることを特徴とする現像装置。
- 請求項５に記載の現像装置において、前記搬送部材が湾曲面を形成可能な部材で形成されていることを特徴とする現像装置。
- 請求項６に記載の現像装置において、前記搬送部材の湾曲面を形成している部分が前記現像領域通過後の領域であることを特徴とする現像装置。
- 請求項７に記載の現像装置において、前記搬送部材の湾曲面を形成している部分は前記潜像担持体との間のギャップが潜像担持体の移動方向下流側ほど広くなっていることを特徴とする現像装置。
- 請求項１ないし８のいずれかに記載の現像装置において、前記搬送部材の電極に対して印加する駆動波形を生成する回路にはクランプ回路を含み、このクランプ回路には直流バイアス電圧を発生する手段を含むことを特徴とする現像装置。
- 請求項９に記載の現像装置において、前記直流バイアス電圧を発生する手段は直流バイアス電圧の値を変化可能な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１０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。
- 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方法において、前記請求項１ないし１０のいずれかに記載の現像装置で前記潜像を現像して画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002082248A JP3998497B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 |
| US10/394,025 US6901231B1 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | Developing apparatus, developing method, image forming apparatus, image forming method and cartridge thereof |
| EP06121496A EP1731974A1 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | Developing apparatus, developing method, image forming method, image forming apparatus and cartridge thereof |
| DE60309766T DE60309766T2 (de) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | Entwicklungsgerät, Bilderzeugungsgerät und zugehörige Kartusche |
| EP03006744A EP1349015B1 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | Developing apparatus, image forming apparatus and cartridge thereof |
| EP05022878A EP1619560A1 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | Developing apparatus, developing method, image forming apparatus, image forming method and cartridge thereof |
| US11/094,766 US7024142B2 (en) | 2002-03-25 | 2005-03-31 | Developing apparatus, developing method, image forming apparatus, image forming method and cartridge thereof |
| US11/338,750 US7200352B2 (en) | 2002-03-25 | 2006-01-25 | Developing apparatus, developing method, image forming apparatus, image forming method and cartridge thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002082248A JP3998497B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003280388A JP2003280388A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3998497B2 true JP3998497B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=29230505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002082248A Expired - Fee Related JP3998497B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3998497B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250961A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-21 | Ricoh Co Ltd | カートリッジ、画像形成装置及び現像方法 |
| JP4563845B2 (ja) * | 2005-03-16 | 2010-10-13 | 株式会社リコー | 画像形成装置及び画像形成方法 |
| JP5081424B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2012-11-28 | 株式会社リコー | 現像装置及び画像形成装置 |
| JP4400604B2 (ja) | 2006-09-15 | 2010-01-20 | ブラザー工業株式会社 | 現像剤供給装置及び画像形成装置 |
| JP4911217B2 (ja) | 2009-10-30 | 2012-04-04 | ブラザー工業株式会社 | 現像剤供給装置 |
| JP5560939B2 (ja) | 2010-06-17 | 2014-07-30 | ブラザー工業株式会社 | 現像剤供給装置 |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002082248A patent/JP3998497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003280388A (ja) | 2003-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7024142B2 (en) | Developing apparatus, developing method, image forming apparatus, image forming method and cartridge thereof | |
| US6947691B2 (en) | Electrostatic transportation device, development device and image formation apparatus | |
| JP3845593B2 (ja) | 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 | |
| JP4810447B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| US20060210320A1 (en) | Toner supplying system for an image forming apparatus | |
| JP2004198675A (ja) | 現像装置及び現像方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにプロセスカートリッジ | |
| US20100021214A1 (en) | Developing device, image forming apparatus, and process cartridge | |
| JP2004279880A (ja) | 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
| JP4342819B2 (ja) | トナー供給装置、現像装置及び画像形成装置 | |
| JP3998497B2 (ja) | 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 | |
| JP4724525B2 (ja) | トナー搬送装置、及びこれを具備する現像装置 | |
| JP2002307740A (ja) | 静電搬送装置、現像装置、画像形成装置及びトナー供給装置 | |
| US6941099B2 (en) | Developing device having plurality of biased magnetic sleeves | |
| JP2004045943A (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
| JP2003098826A (ja) | 粉体搬送装置及び画像形成装置 | |
| JP2002287484A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2002258601A (ja) | 画像形成装置、現像装置及び微粉体搬送装置 | |
| JP4734142B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
| JP2007079143A (ja) | 現像装置及び画像形成方法及び画像形成装置 | |
| JP2005031427A (ja) | 微粒子搬送装置および画像形成装置 | |
| JP4606912B2 (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
| JP2007121705A (ja) | 現像装置及び画像形成装置、現像方法、画像形成方法、プロセスカートリッジ | |
| JP2006259411A (ja) | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
| JP2003098821A (ja) | 現像装置・画像形成装置 | |
| JP2006259412A (ja) | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070328 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070514 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070601 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070713 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070807 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070807 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130817 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |