JP4307753B2

JP4307753B2 - Electrostatic transfer device, developing device, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4307753B2
Application number: JP2001102211A
Authority: JP
Inventors: 耀一郎宮口; 武竹本; 捷夫酒井; 泰男片野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002302251A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は静電搬送装置、現像装置及び画像形成装置に関し、特に粉体を静電力で搬送する静電搬送装置、潜像担持体にトナーを付着させる現像装置、潜像担持体の潜像を現像して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像に現像剤（以下「トナー」という。）を付着させて現像して可視像化し、このトナー像を記録媒体（転写紙）に転写することで画像を形成するものがある。
【０００３】
このような画像形成装置において、潜像を現像する現像装置としては、従来から、現像装置内で攪拌されたトナーを現像剤担持体である現像ローラ表面に担持し、現像ローラを回転させることによって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送し、潜像担持体の潜像を現像し、現像終了後、潜像担持体に付着しなかったトナーは現像ローラの回転により現像装置内に回収し、新たにトナーを攪拌・帯電して再び現像ローラに担持して搬送するようにしたものが知られている。
【０００４】
また、現像装置としては、特開平５−１９６１５号公報に記載されているように、現像ローラ表面において静電力を用いてトナー搬送を搬送し、潜像担持体との間で生じる吸引力で現像ローラ表面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたもの、或いは、特開昭５９−１８１３７５号などに記載されているように、トナーを静電力で搬送する静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、潜像担持体との間で生じる吸引力で静電搬送基板からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたもの、特開平７−２２７９９５号公報に記載されているように、トナーを搬送する搬送基板に振動を励振させて搬送させるもの、特開平４−２０４５７０号公報に記載されているように、帯電粒子の搬送を静電力を用いて行うとともに搬送基板を振動により励振して帯電粒子を搬送するものなどが知られている。
【０００５】
さらに、他の画像形成装置として、トナーを担持する現像ローラや特開平９−１４１９１２号公報に記載されているストライプ状の電極が形成された電極基板を用いて、アパーチャ部までトナーを担持搬送し、記録媒体との間に制御用電極を、記録媒体の背面に背面電極をそれぞれ配置し、背面電極と現像ローラとの間で電界を発生させることで、トナーを記録媒体方向に飛翔可能とし、このトナーの飛翔を制御電極で選択的に制御することによって、記録媒体に画像を形成するいわゆる飛翔型（トナージェット型）画像形成装置も知られている。
【０００６】
また、トナーなどの粉体を搬送する粉体搬送装置として、特開平７−２６７３６３号公報に記載されているように、空間進行波電界を用いて搬送するものがある。これは、電極に駆動電圧を印加することにより、電極の周辺に空間的な進行波電界が形成され、進行波電界により帯電された粉体に反発力と駆動力が働き、粉体が電界進行方向に搬送されるものである。この空間進行波電界を用いてトナーなどの粉体を分級する分級装置として、例えば特開平８−１４９８５９号公報に記載されているように、静電力と重力、遠心力等を作用させて分級（分別）を行うようにしたものが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の静電搬送でトナーを搬送する静電搬送装置にあっては、搬送しようとする粉体と搬送基板表面との接触抵抗やクーロン力、材料の親和力、吸湿力による水和吸着等による相互干渉によって、搬送が困難であり、現像装置に用いた場合には現像に必要な十分なトナーを搬送することができず、従ってまた画像形成装置における画像品質が低下することになるという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、搬送効率を向上した静電搬送装置、この静電搬送装置を用いた高い画像品質で現像を行うことのできる現像装置、この現像装置を用いて高画質画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る静電搬送装置は、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、臨界表面張力が３０／ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料からなる粒子が分散固着されて凹凸が形成されている構成としたものである。なお、本明細書において「粉体」は、「微粒子」、「微粉末」、「粒子」、「粉末」、「粒体」、「微粉体」などを含む意味である。
【００１２】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子は有機材料の粒子又は無機材料の粒子であることが好ましい。この搬送基板表面に分散固着された粒子は有機バインダで基板表面に固着されていることが好ましい。また、搬送基板表面に分散固着された粒子が有機材料であり、有機バインダの固形成分に対して有機材料の粒子が０．０４ｇ／g〜１．２ｇ／ｇの含有組成であることが好ましい。さらに、搬送基板表面に分散固着された粒子が無機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記無機材料の粒子が０．１２ｇ／g〜１．８ｇ／ｇの含有組成であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置は、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、搬送すべき粉体の平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子を分散させた有機材料シートが接着されて凹凸が形成されている構成としたものである。
ここで、この接着した有機材料シートに分散させた粒子を核にした柱状の凹凸を形成することが好ましい。この有機材料シートの厚さが分散された粒子の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
また、搬送基板の凹凸面の表面に撥水剤が薄膜コートされていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る現像装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備えているものである。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体近傍に臨むものである。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体にトナーを付着させる現像ローラに臨むものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について図１を参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の全体概略構成図である。
この画像形成装置の全体の概略及び動作を説明すると、潜像担持体である感光体ドラム１（例えば、有機感光体：ＯＰＣ）は同図で時計方向に回転駆動される。コンタクトガラス２上に原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源３とミラー４とを含む走査光学系５と、ミラー６、７を含む走査光学系８とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
【００１９】
ここで、走査された原稿画像がレンズ９の後方に配置した画像読み取り素子１０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理される。そして、この画像処理をした信号でレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動し、このレーザーダイオードからのレーザー光をポリゴンミラー１３で反射した後、ミラー１４を介して感光体ドラム１上に照射する。この感光体ドラム１は帯電装置１５によって一様に帯電されており、レーザー光による書き込みにより、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００２０】
そして、この感光体ドラム１表面の静電潜像は、本発明に係る静電搬送装置を含む本発明に係る現像装置１６によってトナーが付着されて可視像化され、この可視像は、給紙部１７Ａ又は１７Ｂから給紙コロ１８Ａ又は１８Ｂで給紙された転写紙（記録媒体）１９に転写チャージャ２０のコロナ放電により転写される。この可視像が転写された転写紙１９は、分離チャージャ２１により感光体ドラム１の表面より分離されて、搬送ベルト２２によって搬送され、定着ローラ対２３の圧接部を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイ２４へと排紙される。
【００２１】
一方、転写が終了した感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置２５によって除去され、感光体ドラム１の表面に残留している電荷は除電ランプ２６によって消去される。
【００２２】
次に、この画像形成装置における本発明に係る静電搬送装置を備えた本発明に係る現像装置１６について図２を参照して説明する。なお、同図は同現像装置の概略構成図である。
この現像装置１６は、トナーを収納するトナーホッパ部３１と、このトナーホッパ部３１内のトナーを攪拌するアジテータ３２と、トナーホップ部３１内のトナーを帯電させてトナーボックス部３３に供給する帯電ローラ３４及びこの帯電ローラ３４の周面に接触させて配置したドクターブレード３５と、トナーボックス部３３内のトナーを静電力で搬送して潜像担持体である感光体ドラム１に向かってトナーを噴出させる本発明に係る静電搬送装置３６と、現像に供されなかったトナーを回収するトナー回収部材３８と、トナー回収部材３８に回収されるトナーを静電力で搬送してトナーボックス部３３に戻すトナー逆搬送部材３９とを備えている。
【００２３】
静電搬送装置３６は、先端部が感光体ドラム１近傍に臨み、帯電したトナーを静電力で搬送して先端部から感光体ドラム１に向かって噴出する搬送面４１ａを有する搬送基板４１、４１を搬送面４１ａ、４１ａを対向させて所定の間隔で配置している。
【００２４】
そして、これらの搬送基板４１、４１間にトナーボックス部３３内のトナーを静電力で搬送して送り込む送り込み基板４３、４３とを備え、これらの送り込み基板４３、４３の一端部は搬送基板４１、４１に接合し、他端部は帯電ローラ３４側に配置している。
【００２５】
そこで、この静電搬送装置３６を構成する搬送基板４１の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同搬送基板の一例の搬送方向に沿う模式的断面説明図、図４は同搬送基板の電極パターンを説明する平面説明図である。
【００２６】
これらの静電搬送基板４１は、支持基板５１に、空間進行波電界を発生させるための複数本の電極５２を搬送方向と交差（直交に限らない。）する方向に所要の間隔で配置し、この支持基板５１上に駆動電極５２表面及び駆動電極５２、５２間を被覆する絶縁膜５３を形成し、さらに絶縁膜５３表面に撥水膜５４をコーティングしたものである。
【００２７】
支持基板５１は、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性基板、または、ＳＵＳ、シリコン基板などの導電性基板の表面に絶縁層を成膜したものを用いている。
【００２８】
ここで、導電性支持基板を用いた場合には、導電性基板を接地することが好ましい。すなわち、支持基板５１を導電性基板で形成した場合、駆動電極５２に空間進行波電界を発生させるための高速駆動パルスを印加することによる電荷の移動と、トナーが静電搬送基板４１に接触して移動することに伴って導電性支持基板の帯電が発生するので、導電性支持基板を接地することによって常に導電性支持基板の静電位を一定し、残留電荷の発生を低減することができる。なお、この支持基板５１は感光体ドラム１の幅と略同程度の幅を有している。
【００２９】
駆動電極５２は、支持基板５１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、ＴｉＮ、ポリシリコン、或いはＴｉ、Ｗ、Ｍｏなどの高温金属膜等の導電性材料を０．１〜２μｍの厚みで成膜し、これをフォトリソグラフィ技術等の半導体技術を用いて電極形状にパターン化して形成している。
【００３０】
絶縁膜５３としては、ポリイミド、ＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）、Ｔａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル）などの無機材料或いは有機材料を用いることができる。この絶縁膜５３としては、ヤング率が３０〜５０００ｋｇ／ｍｍ^２、誘電率ε＝２〜３００の範囲のものであることが好ましい。この絶縁膜５３の誘電率を大きくすることによって、駆動電圧の低電圧化を図ることができるとともに、粒子（トナー）の駆動反跳と搬送速度が大きくなる。
【００３１】
そして、この絶縁膜５３表面に凹部５３ａ及び凸部５３ｂを形成して搬送面４１ａを凹凸面としている。例えば、絶縁膜５３としてＳｉＯ_２等、絶縁材料をスパッタやアルコールシリケート等を塗布焼成して成膜する。この絶縁膜５３の膜厚は１乃至２μｍ程度とし、ホトリソと湿式エッチング（ウエットエッチング）又はホトリソとドライエッチングにより、目的形状の凹凸を形成する。好ましくは、搬送粉体の大きさ、径の１／２以下の凹凸を形成する。これにより、搬送粉体の径で基板表面を１層被覆した粉体数の４倍以上の、１／２以下の凹凸の数が形成されることになる。なお、凹凸は搬送方向或いはこれと交差する方向又は搬送方向及びこれと交差する方向でライン状或いは点在状に配置形成することができる。
【００３２】
なお、支持基板５１の表面或いは絶縁膜５３表面を平坦面として、凹凸粒子コート塗布やシート膜接着による形成法でも同様の頻度で凹凸を形成することができる。
【００３３】
撥水膜５４は、特に搬送面４１ａと帯電トナー界面と接触抵抗の低減を図る機能を有する膜であり、この接触抵抗の低減のためには臨界表面エネルギーＥｇが３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料が好ましく、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素系樹脂材料、シリコーン系の撥水剤を０．１〜１μｍ、特に好ましくは０．２〜０．５μｍの厚みに薄膜塗布することで、表面の臨界表面張力は２０dyne/cm以下の撥水性が確保出来る。フッ素系の撥水剤としてはダイキン工業のデムナムＤＳＸ（商品名）、旭ガラスのサイトップシリーズ（商品名）、ＤｕｐｏｎｔのテフロンＡＦ（商品名）などが機能を満足することを確認している。
【００３４】
次に、送り込み基板４３について図５を参照して説明する。なお、同図は同送り込み基板４３の送り方向に沿う断面説明図である。
この送り込み基板４３は、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルな絶縁性基板からなる支持部材である支持基板７１上に、搬送基板４１と同様に、複数本の電極７２を搬送方向と交差（直交に限らない。）する方向に所要の間隔で配置し、支持基板７１上に空間進行電界を発生させるための駆動電極７２表面及び駆動電極７２、７２間を被覆する絶縁膜７３を形成し、さらに絶縁膜７３表面に撥水膜７４をコーティングしたものである。
【００３５】
このように支持基板７１をフレキシブル基板とすることで自在な湾曲が可能となって装置のコンパクト化が図れるとともに、形状依存性が容易になってトナーボックス部等への装着が簡単になる。
【００３６】
次に、静電搬送装置３６によるトナーの搬送動作について図６乃至図８をも参照して説明する。
先ず、搬送基板４１の電極５２に対して、図６に示すように、グランドＧと正の電圧＋との間で変化するパルス状駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃをタイミングをずらして印加する。
【００３７】
このとき、図７に示すように、搬送基板４１上に負帯電したトナーＴがあり、搬送基板４１の連続した複数の電極５２に▲１▼で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極５２上に位置する。
【００３８】
次のタイミングで複数の電極５２には▲２▼に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電トナーＴには図で左側の「Ｇ」の電極５２との間で反発力が、右側の「＋」の電極５２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極５２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極５２には▲３▼に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極５２側に移動する。
【００３９】
このように電極５２に印加する駆動波形の電位を変化させて見かけ上駆動波形を移動させることによって空間進行波電界を発生させることで、負帯電トナーＴは「＋」の電極５２側に引かれながら移動するので、搬送基板４１の搬送面に沿って負帯電トナーＴが搬送される。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで搬送できる。
【００４０】
ここで、搬送基板４１の搬送面４１ａは凹凸面としているので、図８に拡大して示すように、搬送粉体であるトナーＴは平坦基板に直接、面接触せず、凹凸部と点接触になって接触部分が小さくなり、接触親和力が小さくなることから、トナーＴが搬送基板４１に固着し難くなり、静電搬送の効率が向上する。
【００４１】
このように搬送基板４１によって送り込み基板４３から送り込まれた帯電したトナーは空間進行波電界によって感光体ドラム１側に静電力で効率的に搬送される。
【００４２】
さらに、搬送基板４１の最表面に撥水膜５４を成膜しているので、表面の臨界表面張力が小さく、これにより水和力、電子親和力ともに小さくなるので、クーロン力吸着も低減でき、一層搬送効率が向上する。
【００４３】
次に、以上のように構成した画像形成装置における現像装置１６を用いた現像作用について図９をも参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の現像原理説明図である。
この画像形成装置においては、現像装置１６のトナーホッパ部３１のトナーがアジテータ３２で攪拌されながら帯電ローラ３４に運ばれ、帯電ローラ３４の回転（図で左回り方向）によってドクタブレード３５との摩擦帯電で所定の極性に帯電されてトナーボックス部３３に送り込まれる。
【００４４】
そして、このトナーボックス部３２のトナーは、送り込み基板４３、４３に前述したような駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが印加されることで送り込み基板４３に沿って搬送されて搬送基板４１、４１間に送り込まれ、搬送基板４１に前述したような駆動波形Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが印加されることで、搬送基板４１に沿って多くの搬送量でスムーズに搬送されて、感光体ドラム１との対向部方向に向けて噴出側から順次供給される。
【００４５】
これによって、噴出された帯電トナーＴは感光体ドラム１表面の逆極性電荷がある部分（画像部分）に付着して感光体ドラム１上の潜像が現像される。このとき、搬送基板４１によるトナー搬送が効率的に確実に行われることから、現像に必要とされる十分なトナー量の供給を確保することができる。
【００４６】
この場合、搬送基板４１、４１の先端部電極５２、５２間に交流電源８３からの交流電圧を印加して交流電界を発生させておくと、搬送基板４１、４１間から噴出したトナーＴが交流電界によってクラウド状態になるトナークラウド８４が発生し、感光体ドラム１の潜像に対して均質にトナーが付着するので、画像品質が向上する。
【００４７】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第２実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、各図は同静電搬送装置の搬送基板の異なる例を示す断面説明図である。
この搬送基板４１は、支持基板５１上に搬送すべき粉体Ｔの平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子（以下、「固定粒子」という。）９１を有機バインダ９２に分散して固着させたものである。ここで、図１０は固定粒子９１の大きさを粉体Ｔの平均径の２倍とした例を、図１１は固定粒子９１の大きさを粉体Ｔの平均径の１／２倍とした例を示している。
【００４８】
このように、搬送基板４１の表面に、搬送する粉体Ｔの平均径の２倍以下、もしくは同等かそれ以下の粒子９１を基板表面に分散固着させることで、粉体と基板の接点を小さくするように制御できる。
【００４９】
ここで、固定粒子９１の径が搬送粉体Ｔの直径より若干大きい場合には、一部の粉体Ｔが凹凸間に閉じ込められ接触接点を小さくなり、搬送粉体同士の静電反発力で固着を防止できる。また、固定粒子９１の大きさが、搬送粉体Ｔの大きさの２倍程度であっても（図１０の例）、凹凸間に一部搬送粉体Ｔが埋没されるが、これは粉体間の静電特性が同等であることから、相互に静電的に反発し合う。これにより、点接点と反発力の重畳効果で搬送効率が大きくなる。さらに、固定粒子９１大きさが搬送粉体Ｔの大きさと同等以下の場合（図１１の例）は、その基板表面の被覆率が８０％〜１２０％では、搬送粉体Ｔは殆どの固体粒子が点接点となり搬送効率が高くなる。
【００５０】
また、搬送基板４１の表面に分散固着する固定粒子９１の材料は、臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料からなることが好ましい。このような臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料から選択することで、接触点での親和力が小さく、また水にたいする親和力も小さくなるので、搬送粉体の固着が確実に少なくなる。
【００５１】
臨界表面張力が３０/dyne/cm以下の材料としては、シリコーン樹脂、フッソ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリオレフイン樹脂、ポリウレタン樹脂等がある。これら材料は分級精度がよく、基板表面の分散性と被覆率の制御が容易であり、且つ搬送粉体との接点でもあり、搬送効率を向上できる。
【００５２】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第３実施形態について図１２乃至図１４を参照して説明する。なお、図１２は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図、図１３は同搬送基板の形成方法の説明に供する要部拡大説明図、図１４は同搬送基板の他の形成方法の説明に供する要部拡大説明図である。
【００５３】
この搬送基板４１は、支持基板５１上に固定粒子９１をシランカップリング材などの有機バインダ９２で局所的に固定したものである。
【００５４】
固定粒子９１の材料は、有機材料としては、シリコーン系樹脂、フッソ系（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリオレフイン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂などの粒体を挙げることができる。
【００５５】
また、無機材料としては、潮解性が無く、耐摩耗性が有り、強誘電体を含む絶縁材料である酸化物や弗化物のＣａＦ_２，ＳｉＯ_２，ＴｉＯ_２、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３等の粒子粉体を挙げることができる。
【００５６】
固定粒子９１としてこれらの材料を選択することで、接着親和力も小さく、水に対する親和性も小さいので、搬送粉体の固着が少なくし、搬送効率が高くなる。そして、固定粒子９１を局所固定とすることによって、搬送粉体Ｔと点接点になるので、より搬送粉体の固着が低減する。
【００５７】
有機バインダ９２による局所的固定を行うには、図１３に示すように、シランカップリング材等の反応性材料による固着向上材や、ポリウレタン、アクリル、メタアクリル、ポリイミド等の固形成分濃度を０．１〜２０ｗｔ％とした溶媒分散樹脂や前駆体をコートし、加熱キュアや触媒硬化膜形成により、強固に固着させる。このとき、希釈濃度により、溶媒揮発による固定膜が基板表面に集中し（表面張力による）、また、硬化収縮により座部に固定膜が集中することで、溶剤の揮発と有機バインダ９２の凝縮固形成分は薄膜接合となり、固定粒子９１と支持基板５１の固着が部分接合（局所接合）になる。これにより、搬送基板４１表面に凹凸を容易に構成することができる。
【００５８】
また、接合膜が厚くなった場合は、図１４に示すように、有機樹脂バインダなどの接合膜９３に対してドライエッチング或いはウエットエッチングを行って薄膜化して固定粒子９１による凹凸を大きくすることができる。
【００５９】
ここで、固定粒子９１が有機材料の場合、有機バインダ９２の固形成分に対する固定粒子９１の含有量は、約５μｍ径の有機材料の場合、０．０４ｇ／ｇ〜１．２ｇ／ｇである。この場合、搬送基板表面の単位面積当たりの被覆率は好ましくは８０％〜１００％であり、これを達成出来る固形含有量は０．３〜０．８ｇ／ｇである。
【００６０】
また、固定粒子９１が無機材料の場合も同様に約５μｍ径の場合、０．１２ｇ／ｇ〜１．８ｇ／ｇの含有組成である。単位面積当たりの好ましい基板被覆率８０％〜１００％が得られる粒子含有量は、０．５〜１．０ｇ／ｇで有る。
【００６１】
固定粒子９１の含有量をこれらの範囲内とすることで、搬送粉体との接触点が極力少なくなり、搬送効率がより向上する。なお、接合膜が厚くなった場合は、湿式やドライエッチングで薄膜化と凹凸を大きくすることが好ましい。
【００６２】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第４実施形態について図１５を参照して説明する。なお、同図は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図である。
この搬送基板４１は、支持基板５１上に固定粒子９１を分散させた有機材料シート９４を接着層９５で接着接合したものである。
【００６３】
ここで、固定粒子９１によるシート面積の被覆率５０％〜１００％が好ましく、また、有機材料シート９４は前述したと同様に臨界表面張力が３０/dyne/cm以下であることが好ましい。なお、シート材料や粒子材料は前述した各実施形態で説明したものを用いることができる。
【００６４】
このように固定粒子９１を分散固着した有機材料シート９５を基板表面に接着させることで容易に搬送粉体との接触点を極力少なくすることが可能になり、またその固着親和力も小さくなって、搬送効率が向上する。そして、シート表面の凹凸と臨界表面張力を利用し、シート接合のみで容易に形状を確保することができる。
【００６５】
次に、本発明に係る静電搬送装置の第５実施形態について図１６を参照して説明する。なお、同図は同静電搬送装置の搬送基板の断面説明図である。
この搬送基板４１は、上述した第４実施形態と同様に固定粒子９１を分散させた有機材料シート９４を接着接合し、湿式もしくはドライエッチングにより、シートに分散させた粒子９１を核にして、エッチングレイトの差を利用し、柱状部９６を形成することで凹凸面を形成する。
【００６６】
この場合、添加分散した固定粒子９１の径に沿って目的柱状部９６と深さ、即ち、アスペクト比の整合ができる。目的によってはアスペクト比を大きくし、搬送粉体が目標サイズより小さいものは、一時的に柱状部９６間に落として保留し、一定時間後に逆電圧搬送することで、目標径より小さい粉体を分離することもできる。
【００６７】
適正な柱状アスペクト比と柱状密度を確保することで、搬送粉体との接点が小さく搬送効率が向上する。また柱状部の高さが自由に選択でき、搬送粉体のサイズに合わせて、高さが調整可能であり、効率の高いアスペクト比の柱状部を選択作成できる。
【００６８】
ここで、有機材料シート９４の厚さは、添加分散する固定粒子９１の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下にする。これは添加する粒子９１の濃度にもよるが、２倍以上でシート面積に対する被覆率が５０％〜１００％が確保できる。粒子が２層以下の膜厚では、粒子分散が悪く均一な被覆が得られない。また、厚みが１２０μｍ以上の膜厚になると、電界強度が基板表面では小さくなり電界強度を適正化させるため駆動電圧を高くさせる必要があり、１．５Ｋｖ〜２Ｋｖの印加電圧となって、実装ドライバが高価になり、煩雑化する。有機材料シート９４の厚さ５０μｍ以下にすると、駆動電圧２００ｖ以下で搬送することができる。
【００６９】
実測では、電極５２間のライン／スペース（Ｌ／Ｓ）を１０〜２０μｍとし、表面絶縁層を２μｍとすると、駆動電圧は５０〜７０Ｖで可能である。これは電極間のエッジ効果が機能し、極間に電界が集中していることがシミュレーションの結果判明した。さらに絶縁膜を５μｍとし、誘電率をＳｉＯ_２のε＝２．３から、Ｔａ_２Ｏ_５のε＝２４にすることで、さらに極間の電界強度が向上し、駆動電圧は３０Ｖ程度で同様の機能が観測された。
【００７０】
このシミュレーションの結果を図１７に示している。同図は、電極５２、５２によるｙ方向の電界（搬送面に対して鉛直方向、実線図示）及びｘ方向の電界（搬送面に沿う方向）の測定結果を示しているが、大きなｙ方向電界が得られるとともに、電極間で電界がほぼ０になるフラットな領域が生じる。
【００７１】
このように大きな電界強度と、電極間でフラットな領域を有するデジタル的な電界分布が得られることによって、搬送基板４１においては帯電トナーは高速で電極間を移動することになる。
【００７２】
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図１８をも参照して説明する。
この画像形成装置は、感光体ドラム１の潜像を現像手段である現像ローラ１０１を用いて現像するものであり、この現像ローラ１０１に対して前述した搬送基板４１（但し、支持基板５１を送り込み基板４３と同様にフレキシブル基板とした。）を用いてトナーを送り込むようにしている。
【００７３】
このように搬送基板４１を用いて現像ローラ１０１にトナーを供給することによって簡単な構成で確実にトナーを現像ローラ１０１に供給することができ、トナーの静電搬送を行うことによって現像装置の小型化を図ることができる。
【００７４】
なお、上記各実施形態においてはトナーを静電力で搬送する静電搬送装置で説明したが、トナー以外の粉体の搬送を行う装置にも同様に適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る静電搬送装置によれば、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、臨界表面張力が３０／ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の材料からなる粒子が分散固着されて凹凸が形成されている構成としたので、搬送粉体と基板との接触面積が小さくなり固着することがなくなり、搬送効率が向上する。
【００７８】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子は有機材料の粒子又は無機材料の粒子であることで、流形分布が既知で目的濃度に分散でき、基板表面の被覆率の制御が容易にできる。この搬送基板表面に分散固着された粒子は有機バインダで基板表面に固着されていることで、煩雑な工程を経ることなく、希釈濃度の制御で、低コストで製作できる。
【００７９】
また、搬送基板表面に分散固着された粒子が有機材料であり、有機バインダの固形成分に対して有機材料の粒子が０．０４ｇ／g〜１．２ｇ／ｇの含有組成であることで、基板被覆率と溶媒希釈率を制御することで有機バインダの体積を極力小さくすることができ、より搬送効率が向上する。さらに、搬送基板表面に分散固着された粒子が無機材料であり、有機バインダの固形成分に対して前記無機材料の粒子が０．１２ｇ／g〜１．８ｇ／ｇの含有組成であることで、基板被覆率と溶媒希釈率を制御することで有機バインダの体積を極力小さくすることができ、より搬送効率が向上する。
【００８０】
本発明に係る画像形成装置によれば、粉体を搬送面に沿って静電力で移動させるための電界を発生させる複数の電極を有する搬送基板の表面に、搬送すべき粉体の平均径と略同じ又は平均径の２倍以下若しくは平均径以下の粒子を分散させた有機材料シートが接着されて凹凸が形成されている構成としたので、搬送粉体と基板との接触面積が小さくなり固着することがなくなり、搬送効率が向上する。
ここで、この接着した有機材料シートに分散させた粒子を核にした柱状の凹凸を形成することで、粒子分布に忠実な凹凸が形成され、深さ制御も容易で、より搬送効率が向上する。この有機材料シートの厚さが分散された粒子の直径の２倍以上であり、１２０μｍ以下とすることで、駆動電圧の低電圧化を図れる。
【００８１】
また、搬送基板の凹凸面の表面に撥水剤が薄膜コートされていることで、搬送粉体との接触親和力が一層低減し、粉体の基板への固着をより確実に防止して搬送効率を向上することができる。
【００８２】
本発明に係る現像装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備えているので、トナーを安定して効率的に搬送することができ、高画質現像を行うことができる。
【００８３】
本発明に係る画像形成装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体近傍に臨むので、現像装置の小型化を図れ、高品質画像が得られる。
【００８４】
本発明に係る画像形成装置によれば、トナーを搬送するための本発明に係る静電搬送装置を備え、この静電搬送装置の搬送基板の先端部が潜像担持担持体にトナーを付着させる現像ローラに臨むので、現像装置の小型化を図れ、高品質画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成図
【図２】同画像形成装置の現像装置の一例を示す概略構成図
【図３】同現像装置の本発明に係る静電搬送装置の第１実施形態の搬送基板の模式的断面説明図
【図４】同搬送基板の電極パターンを説明する平面説明図
【図５】同現像装置の送り込み基板の平面説明図
【図６】同静電搬送装置における静電搬送の説明に供する駆動波形の説明図
【図７】同じく静電搬送の説明に供する説明図
【図８】同じく静電搬送の説明に供するトナーと搬送基板の関係を説明する説明図
【図９】同画像形成装置の現像原理の説明に供する説明図
【図１０】本発明に係る静電搬送装置の第２実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１１】同実施形態の他の例の搬送基板の拡大説明図
【図１２】本発明に係る静電搬送装置の第３実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１３】同実施形態の搬送基板の形成方法の説明に供する説明図
【図１４】同実施形態の搬送基板の他の形成方法の説明に供する説明図
【図１５】本発明に係る静電搬送装置の第４実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１６】本発明に係る静電搬送装置の第５実施形態の搬送基板の拡大説明図
【図１７】同実施形態の電界強度の説明に供する説明図
【図１８】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の説明に供する説明図
【符号の説明】
１…感光体ドラム（潜像担持体）、５、８…走査光学系、１３…ポリゴンミラー、１５…帯電装置、１６…現像装置、１７Ａ，１７Ｂ…給紙部、２０…転写チャージャ、２１…分離チャジージャ、２３…定着ローラ対、３１…粉体ホッパ部、３４…帯電ローラ、３６…静電搬送装置、４１…搬送基板、４３…送り込み基板、５１…支持基板、５２…駆動電極、５３…絶縁膜、５４…撥水膜、９１…固定粒子、９２…有機バインダ、９６…柱状部。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electrostatic conveyance device, a developing device, and an image forming apparatus, and more particularly to an electrostatic conveyance device that conveys powder by electrostatic force, a developing device that attaches toner to a latent image carrier, and a latent image on a latent image carrier. The present invention relates to an image forming apparatus that develops and forms an image.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus such as a copying apparatus, a printer, or a facsimile, an electrophotographic process is used to form a latent image on a latent image carrier, and a developer (hereinafter referred to as “toner”) is attached to the latent image for development. In some cases, a visible image is formed and the toner image is transferred to a recording medium (transfer paper) to form an image.
[0003]
In such an image forming apparatus, as a developing device for developing a latent image, conventionally, the toner stirred in the developing device is carried on the surface of the developing roller as a developer carrying member, and the developing roller is rotated. The latent image carrier is transported to a position facing the surface of the latent image carrier, and the latent image on the latent image carrier is developed. After the development, the toner that has not adhered to the latent image carrier is collected in the developing device by the rotation of the developing roller. In addition, there is a known toner that is newly stirred and charged and then carried again on the developing roller and conveyed.
[0004]
As a developing device, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-19615, toner is transported using electrostatic force on the surface of the developing roller and developed with suction force generated between the latent image carrier and the developing device. An electrostatic transport substrate that separates toner from the roller surface and adheres to the surface of the latent image carrier, or an electrostatic transport substrate that transports toner with electrostatic force as described in JP-A-59-181375 The toner is transported to a position facing the latent image carrier, and the toner is separated from the electrostatic transport substrate by the suction force generated between the latent image carrier and adhered to the surface of the latent image carrier. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227995, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-204570, charging is performed by exciting vibrations on a conveyance substrate that conveys toner. particle Such as those of the transport substrate and excited by vibration conveys the charged particle performs with electrostatic conveyance is known.
[0005]
Further, as another image forming apparatus, a developing roller for carrying toner and an electrode substrate on which stripe electrodes described in JP-A-9-141912 are formed to carry and carry the toner to the aperture portion. The control electrode is disposed between the recording medium and the back electrode is disposed on the back surface of the recording medium, and an electric field is generated between the back electrode and the developing roller, so that the toner can fly in the direction of the recording medium, A so-called flying type (toner jet type) image forming apparatus that forms an image on a recording medium by selectively controlling the flying of the toner with a control electrode is also known.
[0006]
Further, as a powder conveying apparatus for conveying powder such as toner, there is an apparatus that conveys a space traveling wave electric field as described in JP-A-7-267363. This is because when a driving voltage is applied to the electrode, a spatial traveling wave electric field is formed around the electrode, and a repulsive force and a driving force act on the powder charged by the traveling wave electric field, so that the powder travels in the electric field. It is conveyed in the direction. As a classifying device for classifying powders such as toner using this space traveling wave electric field, as described in, for example, JP-A-8-149859, classification is performed by applying electrostatic force, gravity, centrifugal force, etc. (Sorting) has been proposed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional electrostatic transport apparatus that transports toner by electrostatic transport, the contact resistance between the powder to be transported and the surface of the transport substrate, the Coulomb force, the affinity of the material, and the hydration by the moisture absorption force Due to mutual interference due to adsorption or the like, it is difficult to convey, and when used in a developing device, sufficient toner necessary for development cannot be conveyed, and image quality in the image forming apparatus is also deteriorated. There is a problem.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an electrostatic transport apparatus with improved transport efficiency, a developing apparatus capable of developing with high image quality using the electrostatic transport apparatus, and the developing apparatus. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can form a high-quality image by using the image forming apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, an electrostatic transfer device according to the present invention has a surface of a transfer substrate having a plurality of electrodes for generating an electric field for moving powder with an electrostatic force along the transfer surface.And a structure in which irregularities are formed by dispersing and fixing particles made of a material having a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less.It is a thing. In this specification, “powder” includes “fine particles”, “fine powder”, “particles”, “powder”, “particles”, “fine powder”, and the like.
[0012]
The particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are preferably organic material particles or inorganic material particles. The particles dispersed and fixed to the surface of the transport substrate are preferably fixed to the substrate surface with an organic binder. Moreover, it is preferable that the particle | grains disperse | distributed and fixed to the conveyance board | substrate surface are organic materials, and the particle | grains of organic material are 0.04 g / g-1.2 g / g containing composition with respect to the solid component of an organic binder. Furthermore, it is preferable that the particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are an inorganic material, and the inorganic material particles have a composition of 0.12 g / g to 1.8 g / g with respect to the solid component of the organic binder. .
[0013]
  An image forming apparatus according to the present invention includes a plurality of electrodes that generate an electric field for moving powder with electrostatic force along a conveyance surface.Transport board surfaceIn addition,Organic material sheet in which particles that are approximately the same as the average diameter of the powder to be conveyed or less than twice the average diameter or less than the average diameter are dispersedButAdhesionThus, the structure is formed with irregularities.
  here,It is preferable to form columnar irregularities having particles dispersed in the adhered organic material sheet as nuclei. The thickness of the organic material sheet is at least twice the diameter of the dispersed particles, and is preferably 120 μm or less.
[0014]
Moreover, it is preferable that the surface of the uneven surface of the transport substrate is coated with a thin film of a water repellent.
[0015]
The developing device according to the present invention includes the electrostatic transport device according to the present invention for transporting toner.
[0016]
The image forming apparatus according to the present invention includes the electrostatic transport device according to the present invention for transporting toner, and the front end portion of the transport substrate of the electrostatic transport device faces the vicinity of the latent image carrier.
[0017]
An image forming apparatus according to the present invention includes the electrostatic transport device according to the present invention for transporting toner, and a developing roller that causes a leading end portion of a transport substrate of the electrostatic transport device to attach toner to a latent image carrier To face.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of the image forming apparatus.
The overall outline and operation of the image forming apparatus will be described. A photosensitive drum 1 (for example, an organic photosensitive member: OPC), which is a latent image carrier, is rotationally driven clockwise in FIG. When a document is placed on the contact glass 2 and a print start switch (not shown) is pressed, the scanning optical system 5 including the document illumination light source 3 and the mirror 4 and the scanning optical system 8 including the mirrors 6 and 7 are moved. The original image is read.
[0019]
Here, the scanned document image is read as an image signal by the image reading element 10 disposed behind the lens 9, and the read image signal is digitized and subjected to image processing. Then, a laser diode (LD) is driven by the signal subjected to the image processing, and laser light from the laser diode is reflected by the polygon mirror 13 and then irradiated onto the photosensitive drum 1 through the mirror 14. The photosensitive drum 1 is uniformly charged by a charging device 15, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 1 by writing with a laser beam.
[0020]
The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 is visualized by being attached with toner by the developing device 16 according to the present invention including the electrostatic transport device according to the present invention. The image is transferred to a transfer sheet (recording medium) 19 fed from the sheet feeding unit 17A or 17B by the sheet feeding roller 18A or 18B by corona discharge of the transfer charger 20. The transfer sheet 19 onto which the visible image has been transferred is separated from the surface of the photosensitive drum 1 by the separation charger 21, transported by the transport belt 22, and passes through the pressure contact portion of the fixing roller pair 23 so that the visible image is transferred. The paper is fixed and discharged to a discharge tray 24 outside the apparatus.
[0021]
On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer is removed by the cleaning device 25, and the charge remaining on the surface of the photosensitive drum 1 is erased by the static elimination lamp 26.
[0022]
Next, the developing device 16 according to the present invention provided with the electrostatic conveyance device according to the present invention in the image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the developing device.
The developing device 16 includes a toner hopper unit 31 that stores toner, an agitator 32 that stirs the toner in the toner hopper unit 31, and a charging roller 34 that charges the toner in the toner hop unit 31 and supplies the toner to the toner box unit 33. In addition, the doctor blade 35 disposed in contact with the peripheral surface of the charging roller 34 and the toner in the toner box portion 33 are conveyed by electrostatic force to eject the toner toward the photosensitive drum 1 as a latent image carrier. The electrostatic transport device 36 according to the present invention, a toner recovery member 38 that recovers toner that has not been developed, and toner that transports the toner recovered by the toner recovery member 38 to the toner box unit 33 by electrostatic force. And a reverse conveying member 39.
[0023]
The electrostatic conveyance device 36 has conveyance substrates 41 and 41 each having a conveyance surface 41 a that has a leading end facing the photosensitive drum 1, conveys charged toner with an electrostatic force, and ejects the toner from the leading end toward the photosensitive drum 1. Are arranged at predetermined intervals with the conveying surfaces 41a and 41a facing each other.
[0024]
In addition, there are provided feed substrates 43, 43 for transporting the toner in the toner box 33 by electrostatic force between the transport substrates 41, 41, and one end portion of these feed substrates 43, 43 is the transport substrate 41, The other end is disposed on the charging roller 34 side.
[0025]
Therefore, a first embodiment of the transport substrate 41 constituting the electrostatic transport device 36 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view along the transfer direction of an example of the transfer substrate, and FIG. 4 is an explanatory plan view illustrating an electrode pattern of the transfer substrate.
[0026]
These electrostatic transport substrates 41 are arranged on the support substrate 51 with a plurality of electrodes 52 for generating a spatial traveling wave electric field at a required interval in a direction intersecting (not limited to orthogonal) with the transport direction. An insulating film 53 is formed on the support substrate 51 so as to cover the surface of the drive electrode 52 and the space between the drive electrodes 52, 52, and the surface of the insulating film 53 is coated with a water repellent film 54.
[0027]
As the support substrate 51, an insulating substrate such as a glass substrate, a resin substrate, or a ceramic substrate, or a conductive substrate such as a SUS or silicon substrate is used.
[0028]
Here, when a conductive support substrate is used, it is preferable to ground the conductive substrate. That is, when the support substrate 51 is formed of a conductive substrate, the charge is transferred by applying a high-speed drive pulse for generating a spatial traveling wave electric field to the drive electrode 52, and the toner contacts the electrostatic transfer substrate 41. Since the conductive support substrate is charged as it moves, the electrostatic potential of the conductive support substrate is always constant by grounding the conductive support substrate, and the generation of residual charges can be reduced. The support substrate 51 has a width approximately the same as the width of the photosensitive drum 1.
[0029]
The drive electrode 52 is formed of a conductive material such as Al, Ni—Cr, TiN, polysilicon, or a high-temperature metal film such as Ti, W, or Mo on the support substrate 51 with a thickness of 0.1 to 2 μm. This is formed by patterning into an electrode shape using a semiconductor technique such as a photolithography technique.
[0030]
As the insulating film 53, polyimide, SiO₂(Silicon oxide film), Ta₂O₅An inorganic material or an organic material such as (tantalum pentoxide) can be used. The insulating film 53 has a Young's modulus of 30 to 5000 kg / mm.²The dielectric constant is preferably in the range of ε = 2 to 300. By increasing the dielectric constant of the insulating film 53, the drive voltage can be lowered, and the drive recoil and transport speed of particles (toner) are increased.
[0031]
And the recessed part 53a and the convex part 53b are formed in the surface of this insulating film 53, and the conveyance surface 41a is used as the uneven surface. For example, as the insulating film 53, SiO₂A film is formed by applying and baking an insulating material such as sputtering or alcohol silicate. The thickness of the insulating film 53 is about 1 to 2 μm, and irregularities having a desired shape are formed by photolithography and wet etching (wet etching) or photolithography and dry etching. Preferably, the unevenness | corrugation below the magnitude | size and diameter of a conveyance powder is formed. As a result, the number of irregularities of 1/2 or less, which is 4 times or more the number of powders covering one surface of the substrate surface with the diameter of the conveyed powder, is formed. The unevenness can be arranged and formed in a line shape or a dotted shape in the transport direction or in the direction intersecting with or in the transport direction and the direction intersecting with the transport direction.
[0032]
The surface of the support substrate 51 or the surface of the insulating film 53 can be formed as a flat surface, and the unevenness can be formed at the same frequency even by a formation method by uneven particle coating or sheet film adhesion.
[0033]
The water repellent film 54 is a film having a function of reducing the contact resistance between the transport surface 41a and the charged toner interface, and a material having a critical surface energy Eg of 30 dyne / cm or less is preferable for reducing the contact resistance. For example, by applying a thin film of a fluororesin material such as PTFE or PFA or a silicone water repellent to a thickness of 0.1 to 1 μm, particularly preferably 0.2 to 0.5 μm, the critical surface tension of the surface is A water repellency of 20 dyne / cm or less can be secured. As fluorinated water repellents, it has been confirmed that Daikin Industries' demnum DSX (trade name), Asahi Glass's Cytop series (trade name), Dupont's Teflon AF (trade name), and the like satisfy the functions.
[0034]
Next, the feeding substrate 43 will be described with reference to FIG. The figure is a cross-sectional explanatory view along the feeding direction of the feeding substrate 43.
The feeding substrate 43 has a plurality of electrodes 72 intersecting with the transport direction (not limited to orthogonal) on the support substrate 71 which is a support member made of a flexible insulating substrate such as a polyimide film, like the transport substrate 41. The insulating film 73 is formed on the support substrate 71 so as to generate a space electric field, and the insulating film 73 covering the space between the driving electrodes 72 and 72 is formed. Are coated with a water-repellent film 74.
[0035]
In this way, by using the support substrate 71 as a flexible substrate, it is possible to freely bend the device and to make the device compact. In addition, the shape dependency is facilitated and the mounting to the toner box portion or the like is simplified.
[0036]
Next, the toner conveyance operation by the electrostatic conveyance device 36 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 6, pulsed drive waveforms Va, Vb, and Vc that change between the ground G and the positive voltage + are applied to the electrodes 52 of the transport substrate 41 at different timings.
[0037]
At this time, as shown in FIG. 7, there is a negatively charged toner T on the transport substrate 41, and “G”, “G”, Assuming that “+”, “G”, and “G” are applied, the negatively charged toner T is positioned on the “+” electrode 52.
[0038]
At the next timing, “+”, “G”, “G”, “+”, and “G” are respectively applied to the plurality of electrodes 52 as shown in (2). The negatively charged toner T moves to the “+” electrode 52 side because a repulsive force acts on the “G” electrode 52 and a suction force acts on the right “+” electrode 52. . Further, at the next timing, “G”, “+”, “G”, “G”, “+” are respectively applied to the plurality of electrodes 52 as shown in (3). Since the repulsive force and the attractive force act on the negatively charged toner T, the negatively charged toner T further moves to the “+” electrode 52 side.
[0039]
Thus, the negatively charged toner T is pulled toward the “+” electrode 52 side by generating a spatial traveling wave electric field by apparently moving the drive waveform by changing the potential of the drive waveform applied to the electrode 52. Therefore, the negatively charged toner T is transported along the transport surface of the transport substrate 41. In the case of positively charged toner, it can be conveyed by reversing the drive waveform change pattern.
[0040]
Here, since the conveyance surface 41a of the conveyance substrate 41 is an uneven surface, as shown in an enlarged view in FIG. 8, the toner T, which is the conveyance powder, does not directly contact the flat substrate but makes point contact with the uneven portion. As a result, the contact portion becomes smaller and the contact affinity becomes smaller. Therefore, the toner T is difficult to adhere to the transport substrate 41, and the efficiency of electrostatic transport is improved.
[0041]
In this way, the charged toner fed from the feeding substrate 43 by the conveying substrate 41 is efficiently conveyed by electrostatic force to the photosensitive drum 1 side by the spatial traveling wave electric field.
[0042]
Further, since the water repellent film 54 is formed on the outermost surface of the transport substrate 41, the critical surface tension of the surface is small, thereby reducing both the hydration force and the electron affinity, so that the Coulomb force adsorption can also be reduced. Conveyance efficiency is improved.
[0043]
Next, the developing operation using the developing device 16 in the image forming apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. This figure is an explanatory view of the developing principle of the image forming apparatus.
In this image forming apparatus, the toner in the toner hopper 31 of the developing device 16 is conveyed to the charging roller 34 while being stirred by the agitator 32, and is frictionally charged with the doctor blade 35 by the rotation of the charging roller 34 (counterclockwise in the figure). Then, the toner is charged to a predetermined polarity and sent to the toner box 33.
[0044]
The toner in the toner box portion 32 is conveyed along the feeding substrate 43 by applying the driving waveforms Va, Vb, and Vc as described above to the feeding substrates 43 and 43, and is conveyed between the conveying substrates 41 and 41. When the drive waveforms Va, Vb, and Vc as described above are applied to the transport substrate 41, the transport waveforms 41 are smoothly transported along the transport substrate 41 with a large transport amount, and are opposed to the photosensitive drum 1. It is sequentially supplied from the ejection side in the direction.
[0045]
As a result, the ejected charged toner T adheres to a portion (image portion) having a reverse polarity charge on the surface of the photosensitive drum 1 and the latent image on the photosensitive drum 1 is developed. At this time, since the toner conveyance by the conveyance substrate 41 is efficiently and reliably performed, it is possible to ensure supply of a sufficient amount of toner required for development.
[0046]
In this case, when an AC electric field is generated by applying an AC voltage from the AC power supply 83 between the tip electrodes 52 and 52 of the transport substrates 41 and 41, the toner T ejected from between the transport substrates 41 and 41 is AC. A toner cloud 84 that becomes a cloud state is generated by the electric field, and the toner adheres uniformly to the latent image on the photosensitive drum 1, thereby improving the image quality.
[0047]
Next, a second embodiment of the electrostatic transfer device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Each drawing is a cross-sectional explanatory view showing a different example of the transfer board of the electrostatic transfer apparatus.
The transport substrate 41 has particles 91 (hereinafter referred to as “fixed particles”) 91 that are substantially the same as the average diameter of the powder T to be transported on the support substrate 51 or less than twice the average diameter or less than the average diameter. 92 is dispersed and fixed. Here, FIG. 10 shows an example in which the size of the fixed particles 91 is twice the average diameter of the powder T, and FIG. 11 shows the size of the fixed particles 91 is ½ times the average diameter of the powder T. An example is shown.
[0048]
As described above, the particles 91 having a diameter equal to or less than twice the average diameter of the powder T to be transported, or equal or less, are dispersed and fixed on the surface of the transport substrate 41 to reduce the contact between the powder and the substrate. Can be controlled.
[0049]
Here, when the diameter of the fixed particles 91 is slightly larger than the diameter of the conveying powder T, a part of the powder T is confined between the irregularities, and the contact point is reduced, and the electrostatic repulsive force between the conveying powders Sticking can be prevented. Even if the size of the fixed particles 91 is about twice the size of the transport powder T (example in FIG. 10), the transport powder T is partially buried between the irregularities. Since the electrostatic properties between the bodies are equivalent, they repel each other electrostatically. Thereby, conveyance efficiency becomes large by the superposition effect of a point contact and a repulsive force. Furthermore, when the size of the fixed particles 91 is equal to or smaller than the size of the transport powder T (example in FIG. 11), the transport powder T is almost solid particles when the coverage of the substrate surface is 80% to 120%. Becomes a point contact and the conveyance efficiency increases.
[0050]
The material of the fixed particles 91 dispersed and fixed on the surface of the transport substrate 41 is preferably made of a material having a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less. By selecting the material having such a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less, the affinity at the contact point is small and the affinity for water is also small, so that the adhesion of the conveyed powder is surely reduced.
[0051]
Examples of the material having a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less include silicone resin, fluorine resin, polyimide resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyolefin resin, polyurethane resin, and the like. These materials have good classification accuracy, are easy to control the dispersibility and coverage of the substrate surface, and are also contact points with the carrier powder, so that the carrier efficiency can be improved.
[0052]
Next, a third embodiment of the electrostatic transfer device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is an explanatory cross-sectional view of the transfer substrate of the electrostatic transfer device, FIG. 13 is an enlarged explanatory view of a main part for explaining a method of forming the transfer substrate, and FIG. 14 is an explanation of another method of forming the transfer substrate. FIG.
[0053]
The transport substrate 41 is obtained by locally fixing fixed particles 91 on a support substrate 51 with an organic binder 92 such as a silane coupling material.
[0054]
The material of the fixed particles 91 includes, as organic materials, silicone resin, fluorine resin (PTFE, PFA, etc.) resin, polyimide resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyolefin resin, polyurethane resin. And granules such as acrylic resin and methacrylic resin.
[0055]
In addition, as an inorganic material, there is no deliquescence, wear resistance, and an oxide or fluoride CaF which is an insulating material including a ferroelectric substance.₂, SiO₂, TiO₂, BN, TiN, Ta₂O₅, Al₂O₃And so on.
[0056]
By selecting these materials as the fixed particles 91, the adhesion affinity is small and the affinity for water is small, so that the conveyance powder is less fixed and the conveyance efficiency is increased. Then, by fixing the fixed particles 91 locally, it becomes a point contact with the conveying powder T, so that the adhesion of the conveying powder is further reduced.
[0057]
In order to perform local fixation by the organic binder 92, as shown in FIG. 13, the concentration of solid components such as an adhesion improving material by a reactive material such as a silane coupling material, polyurethane, acrylic, methacrylic, polyimide, etc. A solvent-dispersed resin or precursor having a content of 1 to 20 wt% is coated and firmly fixed by heat curing or forming a cured catalyst film. At this time, the fixed film due to the solvent volatilization is concentrated on the substrate surface due to the dilution concentration (due to the surface tension), and the fixed film is concentrated on the seat portion due to the curing shrinkage, so that the solvent volatilization and the organic binder 92 is condensed and solidified. The component is a thin film bonding, and the fixed particles 91 and the support substrate 51 are fixedly bonded partially (local bonding). Thereby, unevenness | corrugation can be easily comprised in the conveyance board | substrate 41 surface.
[0058]
Further, when the bonding film becomes thick, as shown in FIG. 14, the unevenness due to the fixed particles 91 may be increased by thinning the bonding film 93 such as an organic resin binder by dry etching or wet etching. it can.
[0059]
Here, when the fixed particle 91 is an organic material, the content of the fixed particle 91 with respect to the solid component of the organic binder 92 is 0.04 g / g to 1.2 g / g when the organic material has a diameter of about 5 μm. In this case, the coverage per unit area on the surface of the transport substrate is preferably 80% to 100%, and the solid content capable of achieving this is 0.3 to 0.8 g / g.
[0060]
Similarly, when the fixed particles 91 are made of an inorganic material, when the diameter is about 5 μm, the composition is 0.12 g / g to 1.8 g / g. The particle content at which a preferred substrate coverage of 80% to 100% per unit area is obtained is 0.5 to 1.0 g / g.
[0061]
By setting the content of the fixed particles 91 within these ranges, the number of contact points with the transported powder is minimized, and transport efficiency is further improved. Note that when the bonding film becomes thick, it is preferable to reduce the thickness and the unevenness by wet or dry etching.
[0062]
Next, a fourth embodiment of the electrostatic transfer apparatus according to the invention will be described with reference to FIG. In addition, the figure is a cross-sectional explanatory drawing of the conveyance board | substrate of the electrostatic conveyance apparatus.
The transport substrate 41 is obtained by bonding and bonding an organic material sheet 94 in which fixed particles 91 are dispersed on a support substrate 51 with an adhesive layer 95.
[0063]
Here, the coverage of the sheet area by the fixed particles 91 is preferably 50% to 100%, and the organic material sheet 94 preferably has a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less as described above. As the sheet material and the particle material, those described in the above embodiments can be used.
[0064]
By adhering the organic material sheet 95 to which the fixed particles 91 are dispersed and fixed in this way to the substrate surface, it is possible to easily reduce the number of contact points with the conveyed powder, and the fixing affinity is also reduced. Conveyance efficiency is improved. And the shape can be easily ensured only by sheet bonding using the unevenness of the sheet surface and the critical surface tension.
[0065]
Next, a fifth embodiment of the electrostatic transfer apparatus according to the invention will be described with reference to FIG. In addition, the figure is a cross-sectional explanatory drawing of the conveyance board | substrate of the electrostatic conveyance apparatus.
As in the fourth embodiment described above, the transport substrate 41 is bonded by bonding the organic material sheet 94 in which the fixed particles 91 are dispersed, and is etched using the particles 91 dispersed in the sheet as a nucleus by wet or dry etching. The uneven surface is formed by forming the columnar portion 96 using the difference in the rate.
[0066]
In this case, the depth, that is, the aspect ratio can be matched with the target columnar portion 96 along the diameter of the added and dispersed fixed particles 91. Depending on the purpose, if the aspect ratio is large and the transported powder is smaller than the target size, the powder is smaller than the target diameter by temporarily dropping it between the columnar parts 96 and holding it for a reverse voltage. It can also be separated.
[0067]
By securing an appropriate columnar aspect ratio and columnar density, the contact point with the conveying powder is small, and the conveying efficiency is improved. Further, the height of the columnar part can be freely selected, the height can be adjusted according to the size of the conveyed powder, and the columnar part having a high aspect ratio can be selected and created.
[0068]
Here, the thickness of the organic material sheet 94 is not less than twice the diameter of the fixed particles 91 to be added and dispersed, and is not more than 120 μm. This depends on the concentration of the particles 91 to be added, but a coverage of 50% to 100% with respect to the sheet area can be ensured at twice or more. When the film thickness is 2 or less, the particle dispersion is poor and a uniform coating cannot be obtained. Further, when the thickness is 120 μm or more, the electric field strength becomes small on the substrate surface, and it is necessary to increase the driving voltage in order to optimize the electric field strength. The applied voltage becomes 1.5 Kv to 2 Kv, and the mounting driver Becomes expensive and complicated. When the thickness of the organic material sheet 94 is 50 μm or less, it can be conveyed at a driving voltage of 200 v or less.
[0069]
In actual measurement, when the line / space (L / S) between the electrodes 52 is 10 to 20 μm and the surface insulating layer is 2 μm, the driving voltage can be 50 to 70V. As a result of simulation, the edge effect between the electrodes functions and the electric field is concentrated between the electrodes. Furthermore, the insulating film is 5 μm and the dielectric constant is SiO.₂From ε = 2.3, Ta₂O₅By setting ε = 24, the electric field strength between the electrodes was further improved, and a similar function was observed at a driving voltage of about 30V.
[0070]
The result of this simulation is shown in FIG. This figure shows the measurement results of the electric field in the y direction (vertical direction with respect to the conveyance surface, solid line shown) and the electric field in the x direction (direction along the conveyance surface) by the electrodes 52, 52. And a flat region where the electric field is almost zero occurs between the electrodes.
[0071]
By obtaining such a large electric field strength and a digital electric field distribution having a flat region between the electrodes, the charged toner moves between the electrodes on the transport substrate 41 at a high speed.
[0072]
Next, a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
This image forming apparatus develops a latent image on the photosensitive drum 1 by using a developing roller 101 as a developing unit. The above-described transport substrate 41 (however, the support substrate 51 is fed into the developing roller 101). A flexible substrate is used in the same manner as the substrate 43).
[0073]
By supplying toner to the developing roller 101 using the transport substrate 41 in this way, the toner can be reliably supplied to the developing roller 101 with a simple configuration, and the developing device can be reduced in size by electrostatically transporting the toner. Can be achieved.
[0074]
In each of the above embodiments, the electrostatic conveyance device that conveys toner with an electrostatic force has been described. However, the present invention can be similarly applied to a device that conveys powder other than toner.
[0075]
【The invention's effect】
  As described above, according to the electrostatic transfer device of the present invention, the surface of the transfer substrate having a plurality of electrodes for generating an electric field for moving the powder with an electrostatic force along the transfer surface.And a structure in which irregularities are formed by dispersing and fixing particles made of a material having a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less.As a result, the contact area between the transported powder and the substrate is reduced and is not fixed, and transport efficiency is improved.
[0078]
Further, since the particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are organic material particles or inorganic material particles, the flow distribution is known and can be dispersed to the target concentration, and the coverage of the substrate surface can be easily controlled. Since the particles dispersed and fixed to the surface of the transport substrate are fixed to the substrate surface with an organic binder, the particles can be manufactured at low cost by controlling the dilution concentration without going through complicated steps.
[0079]
Further, the particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are organic materials, and the organic material particles have a composition of 0.04 g / g to 1.2 g / g with respect to the solid component of the organic binder. By controlling the covering rate and the solvent dilution rate, the volume of the organic binder can be reduced as much as possible, and the conveyance efficiency is further improved. Furthermore, the particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are inorganic materials, and the inorganic material particles have a composition of 0.12 g / g to 1.8 g / g with respect to the solid component of the organic binder. By controlling the substrate coverage and the solvent dilution rate, the volume of the organic binder can be made as small as possible, and the transport efficiency is further improved.
[0080]
  The image forming apparatus according to the present invention has a plurality of electrodes that generate an electric field for moving the powder with electrostatic force along the conveying surface.Transport board surfaceIn addition,Organic material sheet in which particles that are approximately the same as the average diameter of the powder to be conveyed or less than twice the average diameter or less than the average diameter are dispersedButAdhesionSince the projections and depressions are formed, the contact area between the carrier powder and the substrate is reduced and is not fixed, and the conveyance efficiency is improved.
  here,By forming columnar irregularities with particles dispersed in the adhered organic material sheet as the core, irregularities faithful to the particle distribution are formed, depth control is easy, and transport efficiency is further improved. When the thickness of the organic material sheet is not less than twice the diameter of the dispersed particles and not more than 120 μm, the driving voltage can be lowered.
[0081]
In addition, the surface of the uneven surface of the transfer substrate is coated with a water repellent thin film, which further reduces the contact affinity with the transfer powder and more reliably prevents the powder from sticking to the substrate. Can be improved.
[0082]
According to the developing device of the present invention, since the electrostatic transport device according to the present invention for transporting the toner is provided, the toner can be transported stably and efficiently, and high-quality image development can be performed. Can do.
[0083]
According to the image forming apparatus of the present invention, the electrostatic transport device according to the present invention for transporting toner is provided, and the leading end of the transport substrate of the electrostatic transport device faces the vicinity of the latent image carrier. The developing device can be miniaturized and high quality images can be obtained.
[0084]
According to the image forming apparatus of the present invention, the electrostatic transport device according to the present invention for transporting the toner is provided, and the tip of the transport substrate of the electrostatic transport device causes the toner to adhere to the latent image carrier. Since it faces the developing roller, the developing device can be miniaturized and a high quality image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a developing device of the image forming apparatus.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view of a transport substrate of the first embodiment of the electrostatic transport apparatus according to the present invention of the developing device.
FIG. 4 is an explanatory plan view for explaining an electrode pattern on the transfer substrate.
FIG. 5 is an explanatory plan view of a feeding substrate of the developing device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a drive waveform for explaining electrostatic conveyance in the electrostatic conveyance device
FIG. 7 is also an explanatory diagram for explaining electrostatic conveyance
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the relationship between toner and a transport substrate, which is also used for explaining electrostatic transport.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the development principle of the image forming apparatus.
FIG. 10 is an enlarged explanatory view of a transport substrate of a second embodiment of the electrostatic transport apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is an enlarged explanatory view of another example of the transfer substrate according to the embodiment;
FIG. 12 is an enlarged explanatory view of a transport board of a third embodiment of the electrostatic transport apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a method for forming a transport substrate according to the embodiment;
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining another method for forming the transfer substrate according to the embodiment;
FIG. 15 is an enlarged explanatory view of a transfer board of an electrostatic transfer apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an enlarged explanatory view of a transfer board of a fifth embodiment of an electrostatic transfer apparatus according to the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the electric field strength according to the embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining a second embodiment of the image forming apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum (latent image carrier), 5, 8 ... Scanning optical system, 13 ... Polygon mirror, 15 ... Charging device, 16 ... Developing device, 17A, 17B ... Paper feeding unit, 20 ... Transfer charger, 21 ... Separation charger 23 ... Fixing roller pair 31 ... Powder hopper unit 34 ... Charging roller 36 ... Electrostatic transfer device 41 ... Transport substrate 43 ... Infeed substrate 51 ... Support substrate 52 ... Drive electrode 53 ... Insulating film, 54 ... water-repellent film, 91 ... fixed particles, 92 ... organic binder, 96 ... columnar part.

Claims

In an electrostatic transport device that transports powder with electrostatic force,
Particles made of a material having a critical surface tension of 30 / dyne / cm or less are dispersed and fixed on the surface of a transport substrate having a plurality of electrodes for generating an electric field for moving the powder along the transport surface with an electrostatic force. An electrostatic transfer device, wherein unevenness is formed .

2. The electrostatic transfer device according to claim 1 , wherein the particles dispersed and fixed on the surface of the transfer substrate are organic material particles or inorganic material particles.

3. The electrostatic transport apparatus according to claim 2 , wherein the particles dispersed and fixed to the surface of the transport substrate are fixed to the substrate surface with an organic binder.

4. The electrostatic transfer device according to claim 3 , wherein the particles dispersed and fixed on the transfer substrate surface are organic materials, and the organic material particles are 0.04 g / g to 1.. An electrostatic transfer device having a composition of 2 g / g.

4. The electrostatic transport apparatus according to claim 3 , wherein the particles dispersed and fixed on the surface of the transport substrate are an inorganic material, and the particles of the inorganic material are 0.12 g / g to 1. An electrostatic transfer device having a composition of 8 g / g.

In an electrostatic transport device that transports powder with electrostatic force,
On the surface of the transfer substrate having a plurality of electrodes for generating an electric field for moving the powder with an electrostatic force along the transfer surface, it is substantially the same as the average diameter of the powder to be transferred or less than twice the average diameter or An electrostatic transfer device, wherein an organic material sheet in which particles having an average diameter or less are dispersed is bonded to form irregularities .

The electrostatic transport apparatus according to claim 6 , wherein columnar irregularities having particles dispersed in the bonded organic material sheet as a core are formed.

8. The electrostatic transport apparatus according to claim 7 , wherein the thickness of the organic material sheet is not less than twice the diameter of dispersed particles and not more than 120 [mu] m.

In the electrostatic transporting device according to any one of claims 1 to 8, an electrostatic transporting device, characterized in that the water repellent is a thin film coated on the surface of the irregular surface of the transfer board.

A developing device for developing a latent image on a latent image carrier by attaching toner on the latent image carrier, comprising the electrostatic transport device according to any one of claims 1 to 9. Development device.

An image forming apparatus for forming an image by developing a latent image on a latent image carrier by attaching toner on the latent image carrier, comprising the electrostatic conveyance device according to any one of claims 1 to 9 . image forming apparatus tip of the transfer board of the electrostatic transporting device is characterized in that the face in the vicinity of the latent Zo担 bearing member.

An image forming apparatus for forming an image by developing a latent image on a latent image carrier by attaching toner on the latent image carrier, comprising the electrostatic conveyance device according to any one of claims 1 to 9 . image forming apparatus tip of electrostatic transporting substrate of the electrostatic transporting device is characterized in that facing the developing roller for attaching toner to the latent Zo担 lifting body.