JP4734142B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、詳細にはETH(Electrostatic Transport & Hopping)現象を用いて、低電圧駆動で高い現像効率が得られる現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus, and more specifically, a developing device capable of obtaining high developing efficiency by low voltage driving using an ETH (Electrostatic Transport & Hopping) phenomenon, and a process cartridge including the developing device And an image forming apparatus.

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、電子写真式プロセスを用いて、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、トナーと称す)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、ある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。   As an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine, an electrophotographic process is used to form a latent image on a latent image carrier, and a developer (hereinafter referred to as toner) that is a powder is formed on the latent image. In some cases, the toner image is visualized as a toner image by being attached and developed, and this toner image is transferred to a recording medium, or once transferred to an intermediate transfer member and then transferred to a recording medium to form an image.

このような画像形成装置において、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像装置として、従来から、現像装置内で攪拌させたトナーを現像剤担持体である現像ローラの表面に担持し、当該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して対向する位置まで搬送し、潜像担持体の潜像を現像する。そして、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され、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。   In such an image forming apparatus, as a developing device for developing a latent image formed on a latent image carrier, conventionally, the toner stirred in the developing device is carried on the surface of a developing roller which is a developer carrier. Then, by rotating the developing roller, the developing roller is conveyed 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 is completed, the toner that has not been transferred to the latent image carrier is collected in the developing device by the rotation of the developing roller. The toner is newly stirred and charged, and is again carried on the developing roller and transported. Things are known.

一方、現在、潜像担持体に現像ローラを接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されている。その一つに、進行波電界を利用した方法が提案されている。このような進行波電界を利用する現像装置においては、その現像剤搬送部材上における各電極の配列方向と直交する幅方向の外側(現像剤搬送部材の搬送方向と直交する幅方向の両側)にそれぞれ配線パターンが設けられている。その場合、配線パターンが位置する領域では、各電極の外側に位置しているために進行波電界条件が形成されておらず、この領域に現像剤が入り込むと、現像剤の飛散や固着が発生する恐れがある。このような問題点を解決する提案の一つとしての特許文献1によれば、静電潜像をその表面に担持している像担持体に対向する現像領域に配置し、基材上に所定間隔を存して複数配列された電極を表面保護層によって被覆してなる現像剤搬送部材を備え、各電極に対する多相電圧の印加により形成される進行波電界によって現像剤を現像剤搬送部材上で搬送するようにした現像装置において、上記現像剤搬送部材上に現像剤を供給する供給部材を設けている。そして、上記各電極の配列方向と直交する幅方向の有効電極幅Leと、上記供給部材上における現像剤存在領域の現像剤供給方向と直交する幅方向の長さLtとを、Lt<Leの関係を満たすように設定する。このように供給幅を搬送幅より狭めることで、搬送領域外にトナーが散逸するのを防止している。
特許第3,639,545号明細書
On the other hand, a non-contact type developing device that performs development without bringing a developing roller into contact with a latent image carrier has been attracting attention. For example, a method using a traveling wave electric field has been proposed. In a developing device using such a traveling wave electric field, on the outside of the width direction perpendicular to the arrangement direction of each electrode on the developer conveying member (on both sides in the width direction perpendicular to the conveying direction of the developer conveying member) Each wiring pattern is provided. In that case, in the region where the wiring pattern is located, the traveling wave electric field condition is not formed because it is located outside each electrode, and if the developer enters this region, the developer is scattered or fixed. There is a fear. According to Patent Document 1 as one of proposals for solving such problems, an electrostatic latent image is arranged in a developing region facing an image carrier carried on the surface thereof, and is predetermined on a substrate. A developer carrying member formed by coating a plurality of electrodes arranged at intervals with a surface protective layer, and the developer is applied to the developer carrying member by a traveling wave electric field formed by applying a multiphase voltage to each electrode. In the developing device transported by the above, a supply member for supplying the developer is provided on the developer transport member. The effective electrode width Le in the width direction orthogonal to the arrangement direction of the electrodes and the length Lt in the width direction orthogonal to the developer supply direction of the developer existing area on the supply member are expressed as Lt <Le. Set to satisfy the relationship. In this way, the supply width is narrower than the conveyance width, thereby preventing the toner from escaping outside the conveyance area.
Patent No. 3,639,545

しかしながら、上記特許文献1では、トナーを搬送すると配線電極にも電界がかかっているために、搬送領域よりも長手方向で、幅広くトナーが搬送されてしまい、配線パターンが位置する領域まで、トナーが進入してしまう。また、進行波に載せてトナーを搬送する現像装置は進行波が並んで発生している部分は問題なく搬送されるが、エッジ部はバスライン(共通電極)があり、その部分には進行方向に電極が並んでいないためトナーが付着すると動かなくなって堆積していく。   However, in Patent Document 1 described above, since the electric field is applied to the wiring electrode when the toner is conveyed, the toner is conveyed in a wider range in the longitudinal direction than the conveying area, and the toner reaches the area where the wiring pattern is located. I will enter. In addition, the developing device that transports the toner on the traveling wave is transported without any problem where the traveling wave is generated side by side, but the edge portion has a bus line (common electrode), and the traveling direction is in that portion. Since the electrodes are not lined up, if the toner adheres, it stops moving and accumulates.

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、ETH(Electrostatic Transport & Hopping)現象を用いて、低電圧駆動で高い現像効率が得られる、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve these problems, and provides a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can achieve high development efficiency with low voltage driving by using an ETH (Electrostatic Transport & Hopping) phenomenon. The purpose is to do.

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り、このETH現象を用いた現像方式をETH現像という。   Here, the ETH phenomenon refers to a phenomenon in which the powder itself is dynamically changed by being given energy of a phase-shifting electric field and converted to mechanical energy. This ETH phenomenon is a phenomenon including horizontal movement (conveyance) and vertical movement (hopping) of powder due to electrostatic force, and the surface of the electrostatic conveyance member is moved in the direction of travel by the phase-shift electric field. This is a phenomenon of jumping with components, and a development method using this ETH phenomenon is called ETH development.

なお、本明細書において、ETH現象における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。   In this specification, when the behavior of the powder on the conveying member in the ETH phenomenon is distinguished and expressed, regarding the movement in the horizontal direction of the substrate, “conveying”, “conveying speed”, “conveying direction”, “conveying” The expression “distance” is used, and for the flight (movement) in the vertical direction of the substrate, the expressions “hopping”, “hopping speed”, “hopping direction”, and “hopping height (distance)” are used. “Transport and hopping” above is collectively referred to as “transfer”. Note that “transport” included in the terms “transport device” and “transport substrate” is synonymous with “transfer”.

前記問題点を解決するために、本発明の現像装置は、潜像担持体に対向して配置され、粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の搬送電極を有する搬送部材と、該搬送部材に前記粉体を供給する粉体供給機構と、潜像担持体で現像に使用されなかった余剰な粉体を潜像担持体から粉体供給機構に戻して回収する回収機構とを具備し、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である。そして、本発明の現像装置によれば、搬送部材は、搬送方向に沿って、粉体供給機構から潜像担持体へ粉体を搬送する供給搬送領域と、該供給搬送領域へ搬送された粉体が潜像担持体に付着して潜像を形成する現像領域と、潜像担持体から粉体供給機構へ余剰な粉体を搬送される回収搬送領域とを有し、粉体が供給搬送領域、現像領域及び回収搬送領域を順に通って搬送されていく搬送領域以外の領域における少なくとも搬送電極の表面を覆う第1の絶縁層の膜厚は、搬送領域における少なくとも搬送電極の表面を覆う第2の絶縁層の膜厚より厚いことに特徴がある。よって、搬送領域外に粉体の搬送に必要な力が作用しなくなるので、粉体の飛散や固着が防止できる。 In order to solve the above problems, a developing device of the present invention is disposed opposite to a latent image carrier, and includes a transport member having a plurality of transport electrodes for generating a traveling wave electric field for moving powder, A powder supply mechanism for supplying the powder to the conveying member, and a recovery mechanism for recovering excess powder that has not been used for development in the latent image carrier from the latent image carrier to the powder supply mechanism. And a developing device for developing the latent image on the latent image carrier by attaching powder onto the latent image carrier. According to the developing device of the present invention, the conveying member includes, along the conveying direction, a supply conveying area for conveying the powder from the powder supply mechanism to the latent image carrier, and the powder conveyed to the supply conveying area. A developing area where the body adheres to the latent image carrier to form a latent image, and a recovery conveyance area where excess powder is conveyed from the latent image carrier to the powder supply mechanism, and the powder is supplied and conveyed The film thickness of the first insulating layer that covers at least the surface of the transport electrode in the region other than the transport region that is transported through the region, the development region, and the collection transport region in order is the thickness that covers at least the surface of the transport electrode in the transport region . It is characterized by being thicker than the thickness of the insulating layer 2 . Therefore, the force necessary for conveying the powder does not act outside the conveying area, so that the powder can be prevented from being scattered or fixed.

また、第1の絶縁層の膜厚は80μm以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the film thickness of a 1st insulating layer is 80 micrometers or more.

更に、第1、第2の絶縁層は薄膜形成方法で形成されることにより、非常に稠密な膜を作ることができるので絶縁性及び対磨耗性に優れた絶縁膜を形成することができ、粉体の飛散や固着がより一層防止できる。 Furthermore, since the first and second insulating layers are formed by a thin film forming method, a very dense film can be formed, so that an insulating film excellent in insulation and wear resistance can be formed. Powder scattering and sticking can be further prevented.

また、第1、第2の絶縁層はスクリーン印刷法で形成されることにより、所定の平面形状に絶縁層を形成することができ、搬送基板を円筒状に加工した後に絶縁層を形成することができる。 In addition, the first and second insulating layers can be formed by a screen printing method to form an insulating layer in a predetermined plane shape, and the insulating layer is formed after the transfer substrate is processed into a cylindrical shape. Can do.

更に、第1、第2の絶縁層は絶縁性樹脂を使ったテープで形成されることにより、簡単に比較的厚い絶縁膜を形成することができ、搬送基板を円筒状に加工した後に絶縁膜を形成することができる。
Furthermore, since the first and second insulating layers are formed of a tape using an insulating resin, a relatively thick insulating film can be easily formed. After processing the transfer substrate into a cylindrical shape, the insulating film Can be formed.

また、別の発明としてのプロセスカートリッジは、上記現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在である。よって、低電圧駆動が可能で、高い現像効率で高品質な現像を行って高品質画像を形成可能なプロセスカートリッジを提供できる。   A process cartridge as another invention includes at least the developing device and is detachable from the main body of the image forming apparatus. Therefore, it is possible to provide a process cartridge that can be driven at a low voltage and can perform high-quality development with high development efficiency to form a high-quality image.

更に、別の発明としての画像形成装置は、上記現像装置もしくは上記プロセスカートリッジを備えている。よって、高画質画像を形成することができる。   Furthermore, an image forming apparatus as another invention includes the developing device or the process cartridge. Therefore, a high quality image can be formed.

また、別の発明としての画像形成装置によれば、上記プロセスカートリッジを複数備えて、高画質なカラー画像を形成することができる。   Further, according to another image forming apparatus, a plurality of the process cartridges can be provided to form a high-quality color image.

本発明の現像装置によれば、搬送部材により粉体が搬送される領域以外の領域に、搬送部材上の表層より厚い絶縁層を設けたことに特徴がある。よって、搬送領域外に粉体の搬送に必要な力が作用しなくなるので、粉体の飛散や固着が防止できる。   The developing device of the present invention is characterized in that an insulating layer thicker than the surface layer on the conveying member is provided in an area other than the area where the powder is conveyed by the conveying member. Therefore, since the force necessary for conveying the powder does not act outside the conveying area, it is possible to prevent the powder from scattering and sticking.

図1は本発明の一実施の形態例に係る現像装置の構成を示す概略図である。同図に示す現像装置10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搬送電極102を有する搬送部材である搬送基板11を備え、この搬送基板11の各搬送電極102に対しては駆動回路12から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,Vb1,Vc1及びVa2,Vb2,Vc2が印加される。ここでは、搬送基板11は、駆動波形Va1,Vb1,Vc1及びVa2,Vb2,Vc2を与える搬送電極102の範囲及び潜像担持体である感光体ドラム20との関係において、トナーTを感光体ドラム20近傍まで搬送する搬送領域、感光体ドラム20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、トナーTを搬送基板11側に回収するための現像領域通過後の回収領域とに分けられる。   FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a developing device according to an embodiment of the present invention. A developing device 10 shown in FIG. 1 includes a transport substrate 11 that is a transport member having a plurality of transport electrodes 102 for generating an electric field for transporting, hopping, and collecting the toner T that is powder. The drive waveforms Va1, Vb1, Vc1 and Va2, Vb2, Vc2 of n phases (here, three phases) for generating a required electric field from the drive circuit 12 are applied to each of the eleven transport electrodes 102. Is done. Here, the transport substrate 11 transfers the toner T to the photosensitive drum in relation to the range of the transport electrode 102 that gives drive waveforms Va1, Vb1, Vc1 and Va2, Vb2, Vc2, and the photosensitive drum 20 that is a latent image carrier. A transport region for transporting to the vicinity of 20, a development region for forming a toner image by attaching toner T to the latent image on the photosensitive drum 20, and a recovery after passing through the development region for recovering the toner T to the transport substrate 11 side. Divided into areas.

そして、この現像装置10において、搬送基板11の搬送領域ではトナーTを感光体ドラム20の近傍まで搬送し、現像領域では感光体ドラム20上の潜像の画像部に対してはトナーTが感光ドラム20側に向かい、非画像部に対してはトナーTが感光ドラム20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20と反対側(搬送基板11側)に向かう方向の電界を形成する。   In the developing device 10, the toner T is transported to the vicinity of the photosensitive drum 20 in the transport region of the transport substrate 11, and the toner T is exposed to the image portion of the latent image on the photosensitive drum 20 in the development region. In order to perform development by forming an electric field in a direction toward the drum 20 and on the non-image portion in a direction in which the toner T is directed to the opposite side (conveying substrate side) from the photosensitive drum 20. In the recovery region, the toner T forms an electric field in a direction toward the opposite side (conveying substrate 11 side) from the photosensitive drum 20 for both the image portion and the non-image portion of the latent image.

ここで、本実施の形態例の現像装置における搬送基板の構成について、図2〜図6を参照して詳細に説明する。なお、図2は搬送基板の平面図、図3は図2のA−A’線断面図、図4は図2のB−B’線断面図、図5は図2のC−C’線断面図、図6は図2のD−D’線断面図である。   Here, the configuration of the transport substrate in the developing device according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 is a plan view of the transfer substrate, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 2, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along the line DD ′ of FIG.

本実施の形態例の現像装置における搬送基板11は、図3の支持基板101上に3本の搬送電極102a、102b、102c(これらを搬送電極102と総称する)を1セットとして、図2及び図3の矢印方向のトナー搬送方向に沿って所定の間隔で、かつトナー搬送方向と略直交する方向に繰り返し形成され配置し、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、これらの搬送電極101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。なお、ここでは、表面保護層103が搬送面を形成しているが、表面保護層103上に更に粉体(トナー)との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。   The transport substrate 11 in the developing device according to the present embodiment is a set of three transport electrodes 102a, 102b, and 102c (collectively referred to as the transport electrode 102) on the support substrate 101 of FIG. It is repeatedly formed and arranged at a predetermined interval along the toner conveyance direction indicated by the arrow in FIG. 3 and in a direction substantially orthogonal to the toner conveyance direction, and becomes an insulating conveyance surface forming member that forms a conveyance surface thereon. A surface protective layer 103 made of an inorganic or organic insulating material, which serves as a protective film covering the surfaces of the transport electrodes 101, is laminated. Here, the surface protective layer 103 forms the transport surface, but a surface layer having excellent compatibility with the powder (toner) can be additionally formed on the surface protective layer 103.

これらの搬送電極102a、102b、102cの両側には、搬送電極102a、102b、102cとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極104a、104b、104c(これらを共通電極104と総称する)をトナー搬送方向に沿って、すなわち搬送電極102a、102b、102cの各々と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極104の幅(この幅は、トナー搬送方向と直交する方向の幅)は搬送電極102の幅(この幅は、トナー搬送方向に沿う方向の幅)よりも広くしている。なお、図2では、共通電極104を、搬送領域では共通電極104a1、104b1、104c1を、現像領域では共通電極104a2、104b2、104c2、回収領域では共通電極104a3、104b3、104c3と、区別して表記している。   On both sides of the transport electrodes 102a, 102b, and 102c, common electrodes 104a, 104b, and 104c (collectively referred to as the common electrode 104) interconnected with the transport electrodes 102a, 102b, and 102c at both ends are collectively referred to as a toner transport direction. , That is, in a direction substantially orthogonal to each of the transport electrodes 102a, 102b, and 102c. In this case, the width of the common electrode 104 (this width is a width in the direction orthogonal to the toner conveyance direction) is larger than the width of the conveyance electrode 102 (this width is a width along the toner conveyance direction). In FIG. 2, the common electrode 104 is distinguished from the common electrodes 104a1, 104b1, and 104c1 in the transport region, the common electrodes 104a2, 104b2, and 104c2 in the development region, and the common electrodes 104a3, 104b3, and 104c3 in the recovery region. ing.

ここでは、図4に示すように、支持基板101上に共通電極104a、104b、104cのパターンを形成した後層間絶縁膜105を形成し、この層間絶縁膜105にコンタクトホール106を形成した後搬送電極102a、102b、102cを形成することによって、搬送電極102a、102b、102cと共通電極104a、104b、104cとをそれぞれ相互接続している。なお、層間絶縁膜105は表面保護層103と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。また、搬送電極102aと共通電極104aを一体形成したパターン上に層間絶縁膜105を形成し、この層間絶縁膜105上に搬送電極102bと共通電極104bを一体形成したパターンを形成し、更に層間絶縁膜105を形成して、この層間絶縁膜105上に搬送電極102cと共通電極104cを一体形成したパターンを形成する、つまり、電極を三層構造とすることもでき、あるいは一体形成に相互接続とコンタクトホール106による相互接続とを混在させることもできる。   Here, as shown in FIG. 4, the pattern of the common electrodes 104 a, 104 b, and 104 c is formed on the support substrate 101, the interlayer insulating film 105 is formed, and the contact hole 106 is formed in the interlayer insulating film 105 and then transported. By forming the electrodes 102a, 102b, 102c, the transport electrodes 102a, 102b, 102c and the common electrodes 104a, 104b, 104c are interconnected, respectively. Note that the interlayer insulating film 105 may be either the same material as the surface protective layer 103 or a different material. Further, an interlayer insulating film 105 is formed on a pattern in which the transport electrode 102a and the common electrode 104a are integrally formed, and a pattern in which the transport electrode 102b and the common electrode 104b are integrally formed is formed on the interlayer insulating film 105, and further, an interlayer insulating film is formed. A film 105 is formed, and a pattern in which the transport electrode 102c and the common electrode 104c are integrally formed is formed on the interlayer insulating film 105. That is, the electrode can have a three-layer structure, or can be integrally formed with an interconnect. Interconnection by the contact hole 106 can also be mixed.

更に、これらの共通電極104a、104b、104cには、図1の駆動回路12からの駆動信号(駆動波形)Va、Vb、Vcを入力するための駆動信号印加用入力端子(図示せず)を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板101に裏面側に設けてスルーホールを介して各共通電極104に接続してもよいし、あるいは層間絶縁膜105上に設けてもよい。   Further, these common electrodes 104a, 104b, 104c are provided with drive signal application input terminals (not shown) for inputting drive signals (drive waveforms) Va, Vb, Vc from the drive circuit 12 of FIG. Provided. This drive signal input terminal may be provided on the back surface side of the support substrate 101 and connected to each common electrode 104 through a through hole, or may be provided on the interlayer insulating film 105.

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SiO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。 Here, as the support substrate 101, a substrate made of an insulating material such as a glass substrate, a resin substrate or a ceramic substrate, or a substrate made of a conductive material such as SUS, an insulating film such as SiO 2 is formed, polyimide A substrate made of a flexible material such as a film can be used.

また、搬送電極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。これらの複数の搬送電極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、かつ搬送電極102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。   The transport electrode 102 is formed by depositing a conductive material such as Al or Ni—Cr on the support substrate 101 in a thickness of 0.1 to 10 μm, preferably 0.5 to 2.0 μm. It is used by patterning into the required electrode shape. The width L in the powder traveling direction of the plurality of transport electrodes 102 is 1 to 20 times the average particle diameter of the powder to be moved, and the distance R in the powder traveling direction of the transport electrode 102 is also moved. 1 to 20 times the average particle size.

更に、表面保護層103としては、例えばSiO、TiO、TiO、SiON、BN、TiN、Ta、ZrO、BaTiO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。また、無機ナイトライド化合物、例えばSiN、BN、などを用いることができる。 Furthermore, as the surface protective layer 103, for example SiO 2, TiO 2, TiO 4 , SiON, BN, TiN, Ta 2 O 5, ZrO 2, BaTiO 3 and thickness like 0.5 to 10 [mu] m, preferably a thickness of 0 It is formed by forming a film with a thickness of 5 to 3 μm. In addition, inorganic nitride compounds such as SiN and BN can be used.

また、本実施の形態例の現像装置において、搬送領域以外の領域(長手方向の外側部分)は、絶縁層107を搬送領域より厚く形成する。搬送に寄与する電界強度が、搬送領域とそれ以外の領域で差ができ、搬送したい方向の表面の電界強度が、絶縁層107のある領域の表面の電界強度より大きくなり、搬送したい方向の力が強くなる。そのために電荷を持ったトナーは搬送方向に動く。   In the developing device of this embodiment, the insulating layer 107 is formed thicker than the transport region in the region other than the transport region (the outer portion in the longitudinal direction). The electric field strength that contributes to the transfer can be different between the transfer region and the other regions, and the electric field strength of the surface in the direction in which the transfer is desired is greater than the electric field strength of the surface in the region where the insulating layer 107 is located. Becomes stronger. Therefore, the charged toner moves in the transport direction.

従って、帯電したトナー粒子は搬送領域から逸脱しないで搬送され、現像領域まで運ばれる。また、搬送領域と搬送領域外のエリアに厚み差を持たせることによって搬送領域の空間が大きくなり、トナーが搬送領域で動きやすくなり、結果的に搬送領域外のエリアへのトナーの拡散を抑えることができる。   Accordingly, the charged toner particles are transported without departing from the transport region and are transported to the development region. In addition, by providing a thickness difference between the transport area and the area outside the transport area, the space in the transport area is increased, and the toner can easily move in the transport area, and as a result, the diffusion of the toner to the area outside the transport area is suppressed. be able to.

図2において、搬送領域外のエリアに絶縁層107を形成したもので、後述する図17に示すような絶縁層の厚みと進行方向の電界強度を計算で求め、その計算結果から搬送領域外のエリアの絶縁層107を搬送領域の表面絶縁層より厚くすることによって、バスライン(共通電極)方向に向かう電界が、進行方向の電界が弱くなる。より好ましくは80μm以上の絶縁膜にすれば、電界によってトナーを外周に向かって移動させる力小さくなり実際はほぼ働かないので、トナーが搬送領域外のエリアに付着することを防止できる。   In FIG. 2, an insulating layer 107 is formed in an area outside the transport region. The thickness of the insulating layer and the electric field strength in the traveling direction are obtained by calculation as shown in FIG. By making the insulating layer 107 in the area thicker than the surface insulating layer in the transport region, the electric field in the direction of the bus line (common electrode) is weakened in the traveling direction. More preferably, if the insulating film has a thickness of 80 μm or more, the force for moving the toner toward the outer periphery due to the electric field is reduced, and the toner does not actually work, so that the toner can be prevented from adhering to the area outside the transport region.

また、形成する絶縁層107は、表面保護層と同様の材料が使用できる。絶縁層107の形成方法は、真空蒸着、スパッタ法をはじめとする薄膜形成方法があり、その他に、メッキ法、印刷法によって樹脂ペーストを所定の部分にだけ形成することも有用な手段である。また、絶縁性樹脂層を直接貼り付けて形成することも有用である。更に、真空蒸着法で形成した絶縁膜は、非常に稠密な膜を作ることができるので、絶縁性に優れている。   The insulating layer 107 to be formed can be formed using the same material as the surface protective layer. As a method for forming the insulating layer 107, there are thin film forming methods such as vacuum deposition and sputtering. In addition, it is also useful means to form a resin paste only on a predetermined portion by plating or printing. It is also useful to directly form an insulating resin layer. Furthermore, since the insulating film formed by the vacuum evaporation method can form a very dense film, it has excellent insulating properties.

絶縁膜の形成にスクリーン印刷法を利用する例である。スクリーン印刷法は、エポキシ樹脂などを、マスクの開口部を通して、基板に所定の層を形成する。印刷法で形成した時には、任意の樹脂パターンが形成できるので、絶縁層中に、開口部を設け電極の取り出し口を形成することもできる。   This is an example in which a screen printing method is used for forming an insulating film. In the screen printing method, a predetermined layer is formed on a substrate using an epoxy resin or the like through an opening of a mask. When formed by the printing method, an arbitrary resin pattern can be formed. Therefore, an opening can be provided in the insulating layer to form an electrode outlet.

この例は、絶縁層の形成をテープ貼り付けで行うものである。例えば、70μmのポリエステル基材に10μmのアクリル粘着層を持ったテープを貼り合わせることによって簡単に形成することができる。テープの厚さを選ぶことによって絶縁層の厚みもコントロール可能である。
テープ基材は絶縁性の素材であれば良く、ポリエステル系に限らず、ウレタン系、フッ素系、ポリイミド、ポリアミドなどの耐熱性のある基材も使用可能であるし、粘着剤もウレタン系、ゴム系などでも使用可能である。
In this example, the insulating layer is formed by attaching a tape. For example, it can be easily formed by bonding a tape having a 10 μm acrylic adhesive layer to a 70 μm polyester base material. The thickness of the insulating layer can be controlled by selecting the thickness of the tape.
The tape base material only needs to be an insulating material, and is not limited to a polyester type, and a heat-resistant base material such as a urethane type, a fluorine type, a polyimide, or a polyamide can be used, and an adhesive is a urethane type or rubber. It can also be used in systems.

また、絶縁層の厚みを現像ギャップと同じにすることによって、感光体とのギャップを一定にすることが可能になり、所謂ギャップコロと同等働きをさせることができる。   Also, by making the thickness of the insulating layer the same as the development gap, the gap with the photoreceptor can be made constant, and the same function as a so-called gap roller can be achieved.

円形度96%以上の球形トナーを使用することにより表面形状のばらつきを、粉砕トナーのような不定形と比較して少なくできるので均一な搬送が可能になる。つまり、円形度が96%より低い場合にトナーが基板と衝突のしたときの反発の方向がランダムになり、搬送方向から外れるトナーが生じる。このような円形度を規定することでトナーのバスライン(共通電極)への散逸を防止することが可能となる。   By using a spherical toner having a circularity of 96% or more, variation in surface shape can be reduced as compared with an indeterminate shape such as pulverized toner, so that uniform conveyance is possible. That is, when the circularity is lower than 96%, the direction of repulsion when the toner collides with the substrate is random, and toner deviates from the transport direction. By defining such circularity, it is possible to prevent the toner from escaping to the bus line (common electrode).

次に、このように構成した搬送基板11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11の複数の搬送電極102に対してn相の駆動波形を印加することにより、複数の搬送電極102によって移相電界(進行波電界)が発生し、搬送基板11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。   Next, the principle of electrostatic transport of toner on the transport substrate 11 configured as described above will be described. By applying an n-phase driving waveform to the plurality of transport electrodes 102 on the transport substrate 11, a phase shift electric field (traveling wave electric field) is generated by the plurality of transport electrodes 102, and the charged toner on the transport substrate 11 is In response to the repulsive force and / or suction force, it moves in the transfer direction including hopping and conveyance.

例えば、搬送基板11の複数の搬送電極102に対して図7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(駆動信号)A(A相)、B(B相)、C(C相)をタイミングをずらして印加する。   For example, as shown in FIG. 7, with respect to the plurality of transport electrodes 102 of the transport substrate 11, a three-phase pulse-shaped drive waveform (drive signal) A (A) that changes between the ground G (0 V) and the positive voltage + is provided. Phase), B (B phase), and C (C phase) are applied at different timings.

このとき、図8に示すように、搬送基板11上に負帯電のトナーTがあり、搬送基板11の連続した複数の搬送電極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、負帯電のトナーTは「+」の搬送電極102上に位置する。   At this time, as shown in FIG. 8, there is negatively charged toner T on the transport substrate 11, and “G”, as shown in FIG. Assuming that “G”, “+”, “G”, and “G” are applied, the negatively charged toner T is positioned on the “+” transport electrode 102.

次のタイミングで複数の搬送電極102には(2)に示すようにそれぞれ「+」、「G」、「G」、「+」、「G」が印加され、負帯電のトナーTには同図で左側の「G」の搬送電極102との間で反発力が、右側の「+」の搬送電極102との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーTは「+」の搬送電極102側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の搬送電極102には(3)に示すようにそれぞれ「G」、「+」、「G」、「G」、「+」が印加され、負帯電のトナーTには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電のトナーTは更に「+」の搬送電極102側に移動する。   At the next timing, “+”, “G”, “G”, “+”, and “G” are respectively applied to the plurality of transport electrodes 102 as shown in (2), and the same is applied to the negatively charged toner T. In the figure, a repulsive force acts between the left “G” transport electrode 102 and a suction force acts between the right “+” transport electrode 102, and therefore the negatively charged toner T is “+”. Move to the transport electrode 102 side. Further, as shown in (3), “G”, “+”, “G”, “G”, and “+” are respectively applied to the plurality of transport electrodes 102 at the next timing, and the negatively charged toner T is applied. Similarly, since the repulsive force and the attractive force act respectively, the negatively charged toner T further moves to the “+” conveying electrode 102 side.

このように複数の搬送電極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のトナーTは搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電のトナーT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。   In this way, by applying a multi-phase driving waveform whose voltage changes to the plurality of transport electrodes 102, a traveling wave electric field is generated on the transport substrate 1, and the negatively charged toner T in the traveling direction of the traveling wave electric field Moves while carrying and hopping. In the case of the positively charged toner T, it is similarly moved in the same direction by reversing the drive waveform change pattern.

このようなトナーTの搬送の様子について図9を参照して具体的に説明すると、同図の(a)に示すように、搬送基板11の搬送電極A〜Fがいずれも0V(G)で搬送基板11上に負帯電のトナーTが載っている状態から、同図の(b)に示すように搬送電極A、Dに「+」が印加されると、負帯電のトナーTは搬送電極A及び搬送電極Dに吸引されて搬送電極A、D上に移る。次のタイミングで、同図の(c)に示すように、搬送電極A、Dがいずれも「0」になり、搬送電極B、Eに「+」が印加されると、搬送電極A、D上のトナーTは反発力を受けるとともに、搬送電極B、Eの吸引力を受けることになって、負帯電のトナーTは搬送電極B及び搬送電極Eに搬送される。更に、次のタイミングで、同図の(d)に示すように、搬送電極B、Eがいずれも「0」になり、搬送電極C、Fに「+」が印加されると、搬送電極B、E上のトナーTは反発力を受けるとともに、搬送電極C、Fの吸引力を受けることになって負帯電のトナーTは搬送電極C及び搬送電極Fに搬送される。このように進行波電界によって負帯電のトナーは順次図中の右方向に搬送されることになる。   The state of the toner T conveyance will be described in detail with reference to FIG. 9. As shown in FIG. 9A, the conveyance electrodes A to F of the conveyance substrate 11 are all 0 V (G). When “+” is applied to the transport electrodes A and D from the state in which the negatively charged toner T is placed on the transport substrate 11, as shown in FIG. A is sucked by A and the transport electrode D and moves onto the transport electrodes A and D. At the next timing, as shown in FIG. 5C, when the transport electrodes A and D are both “0” and “+” is applied to the transport electrodes B and E, the transport electrodes A and D The upper toner T receives a repulsive force and also receives the suction force of the transport electrodes B and E, so that the negatively charged toner T is transported to the transport electrode B and the transport electrode E. Further, at the next timing, as shown in (d) of the figure, when the transport electrodes B and E are both “0” and “+” is applied to the transport electrodes C and F, the transport electrode B The toner T on E receives a repulsive force and also receives the suction force of the transport electrodes C and F, so that the negatively charged toner T is transported to the transport electrode C and the transport electrode F. As described above, the negatively charged toner is sequentially conveyed rightward in the drawing by the traveling wave electric field.

次に、図1の駆動回路の全体構成について図10を参照して説明する。この駆動回路12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とを含んで構成されている。そして、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組のパルスで、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(図示せず)、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。   Next, the overall configuration of the drive circuit of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The drive circuit 12 includes a pulse signal generation circuit 21 that generates and outputs a pulse signal, and waveform amplifiers 22a and 22b that generate and output drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1 by inputting the pulse signal from the pulse signal generation circuit 21. 22c and waveform amplifiers 23a, 23b, and 23c that receive the pulse signal from the pulse signal generation circuit 21 and generate and output drive waveforms Va2, Vb2, and Vc2. The pulse signal generation circuit 21 receives, for example, logic level input pulses, and includes two sets of pulses that are phase-shifted by 120 °, and switching means (included in the waveform amplifiers 22a to 22c and 23a to 23c in the next stage). For example, a pulse signal having an output voltage of 10 to 15 V at a level capable of switching 100 V by driving a transistor is generated and output.

また、波形増幅器22a、22b、22cは、図1の搬送領域の各搬送電極102及び回収領域の各搬送電極102に対して、例えば図11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(以下、これを「搬送電圧パターン」又は「回収搬送電圧パターン」と称す)3相の駆動波形(駆動パルス)Va1、Vb1、Vc1を印加する。更に、波形増幅器23a、23b、23cは、図1の現像領域の各搬送電極102に対して、例えば図12又は図13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(以下、これを「ホッピング電圧パターン」と称す)3相の駆動波形(駆動パルス)Va2、Vb2、Vc2を印加する。   Further, the waveform amplifiers 22a, 22b, and 22c apply the + 100V application time ta for each phase to the respective transport electrodes 102 in the transport region and the respective transport electrodes 102 in the recovery region of FIG. 1, for example, as shown in FIG. Three-phase driving waveforms (driving pulses) Va1, Vb1, and Vc1 are set to about 33%, which is 1/3 of the repetition period tf (hereinafter referred to as “carrier voltage pattern” or “collected carrier voltage pattern”). Apply. Further, the waveform amplifiers 23a, 23b, and 23c repeat the application time ta of + 100V or 0V for each phase as shown in FIG. 12 or 13 for each transport electrode 102 in the development region of FIG. The three-phase drive waveforms (drive pulses) Va2, Vb2, and Vc2 are applied (hereinafter referred to as “hopping voltage pattern”).

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。   As described above, in the ETH development, the electrostatic latent image on the latent image carrier can be reversely developed by the one-component development method by hopping the toner. That is, in the development area, means for forming an electric field in a direction in which the toner is directed to the latent image carrier side with respect to the image portion of the latent image and the toner is directed to the opposite side of the latent image carrier body with respect to the non-image portion. By providing, development can be performed.

例えば、前述した図13に示すホッピング電圧パターンの駆動波形のように、0〜−100Vで遷移するパルス状電圧波形である場合、潜像担持体上の非画像部電位が−100Vより低いときには、画像部に対してはトナーが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ことになる。この場合、潜像の非画像部の電位を−150Vや後述する−170Vとした場合に、トナーが潜像担持体側に向かうことが確認された。   For example, in the case of a pulsed voltage waveform transitioning from 0 to −100 V as in the driving waveform of the hopping voltage pattern shown in FIG. 13 described above, when the non-image portion potential on the latent image carrier is lower than −100 V, For the image portion, the toner is directed to the latent image carrier, and for the non-image portion, the toner is directed to the opposite side of the latent image carrier. In this case, it was confirmed that when the potential of the non-image portion of the latent image is −150V or −170V described later, the toner moves toward the latent image carrier.

また、ホッピング電圧パターンの駆動波形が20V〜−80Vで遷移するパルス状電圧波形である場合、画像部の電位を約0V、非画像部の電位が−110Vのときにも、パルス状駆動波形のローレベルの電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にあるので、同様に、画像部に対してはトナーが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ことになる。   Further, when the driving waveform of the hopping voltage pattern is a pulsed voltage waveform that transitions between 20 V and −80 V, the pulsed driving waveform is also obtained when the potential of the image portion is about 0 V and the potential of the non-image portion is −110 V. Similarly, since the low level potential is between the image portion potential of the latent image and the non-image portion potential, the toner is directed toward the latent image carrier for the image portion and the toner is applied to the non-image portion. It goes to the opposite side to the latent image carrier.

要するに、パルス状駆動波形のローレベルの電位を潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、非画像部へのトナーの付着を防止し、高品質の現像を行うことができる。   In short, by setting the low-level potential of the pulse-shaped drive waveform to a potential between the potential of the latent image portion and the non-image portion, toner adhesion to the non-image portion is prevented and high quality is achieved. Development can be performed.

このように、ETH現像においては、トナーがホッピングしていることにより潜像の画像部に対してトナーが吸引付着し、非画像部ではトナーが反発されて付着されないので、トナーによる潜像の現像を行うことができ、このとき、既にホッピングしているトナーは搬送基板11との間で吸着力が生じないため、容易に潜像担持体側に搬送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。   In this way, in ETH development, because toner is hopping, the toner attracts and adheres to the image portion of the latent image, and the toner is repelled and does not adhere to the non-image portion. At this time, since the toner that has already been hopped does not generate an adsorbing force with the transport substrate 11, it can be easily transported to the latent image carrier side, and development with high image quality can be obtained. Can be performed at a low voltage.

すなわち、従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に搬送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、DC600〜900Vのバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、本発明によれば、トナーの付着力は通常50〜200nNであるが、搬送基板1上でホッピングしているために搬送基板11に対する付着力が略零になるので、トナーを搬送基板11から剥離する力が不要になり、低電圧で十分にトナーを潜像担持体側に搬送することが可能になるのである。   That is, in the conventional so-called jumping development method, in order to peel off the charged toner from the developing roller and transport it to the photoreceptor, an applied voltage higher than the adhesion force of the toner to the developing roller is required. A bias voltage must be applied. On the other hand, according to the present invention, the adhesion force of the toner is usually 50 to 200 nN, but since the adhesion force to the transport substrate 11 becomes substantially zero because of hopping on the transport substrate 1, the toner is removed. The force to peel off from the transport substrate 11 becomes unnecessary, and the toner can be sufficiently transported to the latent image carrier side at a low voltage.

しかも、各搬送電極102間に印加する電圧が|150〜100|V以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、搬送電極102の表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、OPC等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、NOxが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。   Moreover, even if the voltage applied between the transport electrodes 102 is a low voltage of | 150 to 100 | V or less, the generated electric field has a very large value, and the toner adhering to the surface of the transport electrode 102 can be easily removed. It is possible to peel, fly and hop. Further, ozone or NOx generated when charging a photoconductor such as OPC is very little or can be eliminated, which is very advantageous for environmental problems and durability of the photoconductor.

従って、従来方式の現像ローラ表面、またはキャリア表面に付着しているトナーを剥離するために現像ローラと感光体の間に印加していた500V〜数KVの高電圧バイアスを必要とすることがなく、感光体の帯電電位を非常に低い値として、潜像を形成して現像することが可能になる。   Therefore, there is no need for a high voltage bias of 500 V to several KV applied between the developing roller and the photosensitive member in order to peel off toner adhering to the surface of the conventional developing roller or carrier. The latent image can be formed and developed by setting the charging potential of the photosensitive member to a very low value.

例えば、OPC感光体を使用し、その表面のCTL(Charge Transport Layer)の厚さが15μm、その比誘電率εが3、帯電したトナーの電荷密度が(−3E−4C/m2の場合、OPC表面電位は約−170Vとなるが、この場合、搬送基板の電極への印加電圧として、0〜−100V、デューティー50%のパルス状駆動電圧を印加すると、平均で−50Vとなり、トナーが負帯電であれば搬送基板の電極とOPC感光体との間の電界は前述した関係になる。   For example, when an OPC photoconductor is used, the surface CTL (Charge Transport Layer) thickness is 15 μm, the relative dielectric constant ε is 3, and the charge density of the charged toner is (−3E-4C / m 2), OPC The surface potential is about −170 V. In this case, when a pulsed drive voltage of 0 to −100 V and a duty of 50% is applied as an applied voltage to the electrode of the transport substrate, the average becomes −50 V, and the toner is negatively charged. Then, the electric field between the electrode of the transport substrate and the OPC photosensitive member has the relationship described above.

このとき、搬送基板とOPC感光体とのギャップ(間隔)が0.2〜0.3mmであれば十分に現像が可能となる。トナーのQ/M、搬送基板の電極への印加電圧、印刷速度すなわち感光体の回転速度によっても異なるが、負帯電トナーの場合、少なくとも感光体を帯電する電位は−300V以下、または現像効率を優先した構成の場合は−100V以下でも十分に現像を行うことができる。なお、正帯電の場合の帯電電位は+電位となる。   At this time, if the gap (interval) between the transport substrate and the OPC photosensitive member is 0.2 to 0.3 mm, the development can be sufficiently performed. Depending on the Q / M of the toner, the voltage applied to the electrode of the transport substrate, the printing speed, that is, the rotational speed of the photoconductor, in the case of negatively charged toner, at least the potential for charging the photoconductor is −300 V or less, or the development efficiency is reduced. In the case of the priority configuration, the development can be sufficiently performed even at −100V or less. Note that the charging potential in the case of positive charging is a positive potential.

ところで、上述したETH現像は、搬送基板11上でトナーをホッピングさせることによって、搬送基板11との吸着力を0にすることで現像を行うものであるが、単に搬送基板上でトナーをホッピングにさせるだけでは、ホッピングしたトナーが潜像担持体側への進行性を有しているとしても、潜像担持体の潜像に付着することの確実性が保証されず、トナー飛散が生じる。   By the way, the above-described ETH development is performed by hopping the toner on the transport substrate 11 to reduce the adsorption force with the transport substrate 11 to 0, but the toner is simply hopped on the transport substrate. However, even if the hopped toner has progress toward the latent image carrier, the certainty that it adheres to the latent image on the latent image carrier is not guaranteed, and toner scattering occurs.

そこで、本発明は、ETH現像について、ホッピングしたトナーが潜像担持体の潜像の画像部に対して選択的に確実に付着し、かつ、非画像部には付着しない、すなわち地汚れが生じない条件を見出したものである。   Therefore, according to the present invention, in the ETH development, the hopped toner is selectively and reliably attached to the image portion of the latent image on the latent image carrier and does not adhere to the non-image portion, that is, the background is stained. This is what we found no conditions.

すなわち、潜像担持体の潜像の電位(表面電位)と搬送基板に印加する電位(発生させる電界)との関係を所定の関係に設定する、つまり、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させる。これにより、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に向かうトナーは搬送基板側に押し返されるので、搬送基板からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用され、飛散を防止でき低電圧駆動による高品質現像を可能にすることができる。   That is, the relationship between the potential of the latent image (surface potential) of the latent image carrier and the potential applied to the transport substrate (electric field to be generated) is set to a predetermined relationship, that is, as described above, For the image portion of the latent image, the electric field is generated toward the latent image carrier, and for the non-image portion, the electric field is generated toward the transport substrate. As a result, the toner adheres securely to the image portion of the latent image, and the toner toward the non-image portion is pushed back to the transport substrate side, so that the toner hopped from the transport substrate is efficiently used for development, Scattering can be prevented and high-quality development by low voltage driving can be realized.

この場合、搬送基板の電極に印加する電位の平均値(平均値電位)を潜像担持体の潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、上述したように、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させることができる。   In this case, the average value (average value potential) of the potential applied to the electrode of the transport substrate is set to a potential between the potential of the image portion of the latent image on the latent image carrier and the potential of the non-image portion. As described above, it is possible to generate an electric field in which the toner is directed toward the latent image carrier for the latent image portion of the latent image carrier and the toner is directed toward the transport substrate for the non-image portion.

以下、トナーの搬送及びホッピングを行うための搬送基板11の複数の搬送電極102の電極幅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。   Hereinafter, the electrode width L and electrode interval R of the plurality of transport electrodes 102 of the transport substrate 11 for transporting and hopping the toner, and the surface protective layer 103 will be described.

搬送基板11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、搬送電極と搬送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搬送電極まで移動する。これに対して、搬送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。特に、電極端面付近にあるトナーは、隣接する搬送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搬送電極に付着し、搬送効率が低下することになる。そこで、本発明は、低電圧で効率良く粉体を搬送、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。   The electrode width L and the electrode interval R on the transport substrate 11 greatly affect toner transport efficiency and hopping efficiency. That is, the toner between the transport electrodes moves to the adjacent transport electrodes on the substrate surface by a substantially horizontal electric field. On the other hand, since the toner on the transport electrode is given an initial velocity having at least a component in the vertical direction, most of the toner flies away from the substrate surface. In particular, since the toner near the electrode end surface moves over the adjacent transport electrode, when the electrode width L is wide, the number of toners on the electrode increases, and the toner having a large moving distance is generated. Increases transport efficiency. However, if the electrode width L is too wide, the electric field strength in the vicinity of the center of the electrode is lowered, so that the toner adheres to the carrying electrode and the carrying efficiency is lowered. Therefore, the present invention has found that there is an appropriate electrode width for efficiently conveying and hopping powder at a low voltage.

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、搬送電極から搬送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、本発明によれば、低電圧で効率良く粉体を搬送、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。   The electrode interval R determines the electric field strength between the electrodes from the relationship between the distance and the applied voltage. The narrower the interval R, the stronger the electric field strength, and the easier the initial speed of conveyance and hopping. However, for toner that moves from the transport electrode to the transport electrode, the distance traveled once is shortened, and the travel efficiency cannot be increased unless the drive frequency is increased. Also in this regard, according to the present invention, it has been found that there is an appropriate electrode interval for efficiently conveying and hopping the powder at a low voltage.

更に、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。   Furthermore, it has also been found that the thickness of the surface protective layer covering the electrode surface also affects the electric field strength on the electrode surface, in particular, the influence of the vertical component on the electric field lines is large and determines the hopping efficiency.

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。   Therefore, by appropriately setting the relationship between the electrode width of the transport substrate, the electrode interval, and the surface protective layer thickness, the toner adsorption problem on the electrode surface can be solved, and efficient movement can be performed at a low voltage.

詳細に説明すると、先ず電極幅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。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。   More specifically, the electrode width L is a width dimension for carrying and hopping at least one toner when the electrode width L is set to be one time the toner diameter (powder diameter). If it is narrower than this, the electric field acting on the toner is reduced, and the conveying force and the flying force are lowered, which is not sufficient in practical use. Further, as the electrode width L is increased, the electric field lines are inclined in the traveling direction (horizontal direction) particularly near the center of the upper surface of the electrode, a region having a weak vertical electric field is generated, and the hopping generation force is reduced. . When the electrode width L is too wide, in an extreme case, the image force according to the charged charge of the toner, the van der Waals force, the adsorbing force due to moisture, etc. may be superior, and toner deposition may occur.

そして、搬送及びホッピングの効率から、搬送電極の上にトナー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。   Further, from the efficiency of transport and hopping, if the width is about 20 toner on the transport electrode, the suction is difficult to occur, and the transport and hopping operations can be performed efficiently with a drive waveform of a low voltage of about 100V. . If it is wider than that, a region where adsorption occurs partially occurs. For example, when the average particle diameter of the toner is 5 μm, it corresponds to a range of 5 μm to 100 μm.

よって、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。   Therefore, a more preferable range of the electrode width L is 2 times to 10 times the average particle diameter of the powder in order to more efficiently drive the applied voltage based on the drive waveform at a low voltage of 100 V or less. By setting the electrode width L within this range, the decrease in electric field strength near the center of the electrode surface can be suppressed to 1/3 or less, and the decrease in hopping efficiency is 10% or less, resulting in a significant decrease in efficiency. Disappears. This corresponds to a range of 10 μm to 50 μm, for example, when the average particle diameter of the toner is 5 μm.

更に、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。   More preferably, the electrode width L is in the range of 2 to 6 times the average particle size of the powder. This is a range corresponding to 10 μm to 30 μm, for example, when the average particle diameter of the toner is 5 μm. It has been found that efficiency within this range is very good.

ここで、図14に示すように、図1の搬送基板11上の搬送電極102の電極幅Lを30μm、電極間隔Rを30μm、搬送電極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つの搬送電極102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15及び図16に示している。   Here, as shown in FIG. 14, the electrode width L of the transfer electrode 102 on the transfer substrate 11 of FIG. 1 is 30 μm, the electrode interval R is 30 μm, the thickness of the transfer electrode 102 is 5 μm, and the thickness of the surface protective layer 103 is 0. FIG. 15 and FIG. 16 show the results of measuring the strength of the carrier electric field TE and the hopping electric field HE with respect to the electrode width L and the electrode interval R by applying +100 V and 0 V to the two adjacent carrier electrodes 102, respectively. Yes.

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14では細部を分かり易くするために搬送電極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搬送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。   Each evaluation data is a result of actual measurement and evaluation by simulation and actual measurement, and behavior of particles by high-speed video. In FIG. 14, two transport electrodes 102 are shown for easy understanding of details, but an actual simulation and experiment evaluate an area having a sufficient number of transport electrodes as described above. The toner T has a particle size of 8 μm and a charge amount of −20 μC / g.

これらの図15及び図16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14に示す電極端部の5μm上方の点、ホッピング電界HEの代表点HEaは図14に示す電極中央部の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。   The electric field strengths shown in FIGS. 15 and 16 are values of representative points on the electrode surface, and the representative point TEa of the carrier electric field TE is a point 5 μm above the end of the electrode shown in FIG. 14 and a representative point of the hopping electric field HE. HEa is a point 5 μm above the center of the electrode shown in FIG. 14 and corresponds to a representative point having the strongest electric field acting on the toner in the X direction and Y direction, respectively.

これらの図15及び図16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、更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。   From these FIGS. 15 and 16, the electric field capable of imparting a force acting on toner conveyance and hopping is (5E + 5) V / m or more, and the preferred electric field without the problem of adsorption is (1E + 6) V / m or more. It can be seen that a more preferable electric field capable of imparting a sufficient force is in the range of (2E + 6) V / m or more.

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、更により好ましくは2倍以上〜6倍以下である。   Regarding the electrode interval R, since the electric field strength in the transport direction decreases as the interval increases, the value corresponding to the range of the electric field strength is the same, and as described above, the average particle size of the toner is 1 to 20 times or more. 2 times or less, preferably 2 times or more and 10 times or less, and more preferably 2 times or more and 6 times or less.

また、図16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。   Also, from FIG. 16, the hopping efficiency decreases as the electrode spacing R increases, but practical hopping efficiency can be obtained up to 20 times the average toner particle diameter. If the average particle diameter of the toner exceeds 20 times, the adsorbing force of a large amount of toner cannot be ignored, and a toner that does not generate hopping is generated. There is a need to.

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。   As described above, the electric field strength in the Y direction is determined by the electrode width L and the electrode interval R, and the narrower the electric field strength is. Further, the electric field strength in the X direction near the end of the electrode is also determined by the electrode interval R, and the narrower the electric field strength is.

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。   Thus, the width of the electrode in the toner traveling direction is 1 to 20 times the average particle diameter of the toner, and the distance between the electrodes in the toner traveling direction is 1 to 20 times the average particle diameter of the powder. Therefore, the electrostatic force sufficient to transport and hop the toner can be applied to the charged toner on or between the electrodes, overcoming its mirror image force, van der Waals force, and other attractive forces. The toner can be prevented from staying and can be conveyed and hopped stably and efficiently at a low voltage.

また、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。   Further, when the toner has an average particle diameter of 2 to 10 μm and Q / M is negatively charged, it is −3 to −40 μC / g, more preferably −10 to −30 μC / g, and positively charged is +3 to +3. When the pressure was +40 μC / g, more preferably +10 to +30 μC / g, the conveyance and hopping by the electrode configuration described above could be efficiently performed.

次に、表面保護層について説明すると、図3の表面保護層103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。   Next, the surface protective layer will be described. By providing the surface protective layer 103 in FIG. 3, the surface can be maintained under conditions suitable for transportation without contamination of the electrode and adhesion of fine particles. Creeping leaks can be avoided, there is no variation in Q / M, and the charged charge amount of the powder can be stably maintained.

ここで、図14の構成において表面保護層103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17に示している。   Here, FIG. 17 shows a result obtained by calculating the electric field strength in the X direction when the thickness of the surface protective layer 103 is changed in the range of 0.1 to 80 μm in the configuration of FIG.

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103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103の厚さは、30%効率が低下する10μm以下、より好ましくは効率低下が数%に抑えられる5μm以下である。   The dielectric constant ε of the surface protective layer 103 is higher than that of air, and is usually ε = 2 or more. As can be seen from the figure, when the surface protective layer 103 is too thick (thickness from the electrode surface), the electric field strength acting on the toner on the surface is lowered. Therefore, in consideration of transport efficiency, temperature and humidity resistance environment, and the like, the thickness of the surface protective layer 103 that can be practically used without causing a decrease in efficiency with respect to the transport operation is 10 μm or less, more preferably, 30% efficiency decreases. The efficiency reduction is 5 μm or less, which can be suppressed to several percent.

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18及び図19に示している。図18は表面保護層103の厚みを5μmとした例、図19は表面保護層103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。   Examples of the electric field strength acting on the electrode surface hopping are shown in FIGS. 18 shows an example in which the thickness of the surface protective layer 103 is 5 μm, and FIG. 19 shows an example in which the thickness of the surface protective layer 103 is 30 μm. In both cases, the applied voltage is 0 V and 100 V with an electrode width of 30 μm and an electrode interval of 30 μm.

これらの各図からわかるように、表面保護層103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、表面保護層103の厚み分、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。   As can be seen from each of these figures, as the thickness of the surface protective layer 103 increases, the electric field from the protective layer having a dielectric constant higher than that of air toward the adjacent electrode increases, so that the vertical component of the surface decreases, The electric field strength acting on the toner on the surface is reduced by the thickness of the surface protective layer 103.

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表面保護層の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、そのための表面保護層の厚さとしては10μm以下、より好ましくは5μm以下である。なお、表面保護層103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。   That is, the electric field lines of the vertical component acting on hopping greatly depend on the thickness of the surface protective layer. An electric field capable of efficiently applying a force that acts on hopping at a low voltage of about 100 V is (1E + 6) V / m or more as a preferable electric field without the problem of adsorption, and a more preferable electric field capable of applying a sufficient force is (2E + 6). ) V / m or more, and the thickness of the surface protective layer therefor is 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. As the material for the surface protective layer 103, it is preferable to use a material having a specific resistance of 10 * E6 Ωcm or more and a dielectric constant ε of 2 or more.

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。   Thus, by providing a surface protective layer covering the electrode surface and setting the thickness of the surface protective layer to 10 μm or less, the electric field of the vertical component can be made to act more strongly on the powder, and hopping Can increase the efficiency.

また、潜像担持体の帯電電位との関係については、トナーが負帯電トナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を−300V以下、正帯電トナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を+300V以下にする。すなわち、潜像担持体の表面の帯電電位は|300|V以下とする。   Regarding the relationship with the charging potential of the latent image carrier, when the toner is a negatively charged toner, the surface charging potential of the latent image carrier is −300 V or less, and when the toner is a positively charged toner, Set the charging potential to + 300V or less. That is, the charged potential on the surface of the latent image carrier is set to | 300 | V or less.

これによって、前述したように、搬送電極をファインピッチ化した場合に、各搬送電極102間に印加する電圧が150〜100V以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、搬送電極102表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、OPC等の感光体を帯電する時に発生するオゾン、NOxが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。   As a result, as described above, when the transport electrodes are fine pitched, the generated electric field has a very large value even if the voltage applied between the transport electrodes 102 is a low voltage of 150 to 100 V or less. The toner adhering to the surface of the electrode 102 can be easily peeled off and can be allowed to fly and hop. Further, ozone or NOx generated when charging a photoconductor such as OPC is very little or can be eliminated, which is very advantageous for environmental problems and durability of the photoconductor.

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。   Next, the relationship between the charged polarity of the toner to be moved and the material of the outermost layer of the surface protective layer will be described. The outermost layer of the surface protective layer refers to a layer that forms a surface in contact with the powder when the surface protective layer is formed of a plurality of layers when the surface protective layer is a single layer. .

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。   When conveying toner used in an image forming apparatus, the resin material occupying 80% or more of the toner is considered to have melting temperature, transparency in color, etc., and is generally a styrene-acrylic copolymer, Polyester resin, epoxy resin, polyol resin and the like are used. Although the charging characteristics of the toner are affected by these resins, a charge control agent is added for the purpose of positively controlling the charge amount. As a charge control agent for black toner (BK), for example, nigrosine dyes and quaternary ammonium salts are used in the case of positive charge, and in the case of negative charge, for example, an azo metal-containing complex or a salicylic acid metal complex is used. The As the charge control agent for color toners, for example, quaternary ammonium salts and imidazole complexes are used in the case of positive charge, and in the case of negative charge, for example, salicylic acid metal complexes, salts, and organic boron salts are used. The

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。   On the other hand, these toners are repeatedly contacted and peeled off from the surface protective layer by the operation of transporting or hopping on the transport substrate by a phase-shifting electric field (traveling wave electric field), so that the toner is affected by frictional charging. However, the charge amount and polarity are determined by the mutual charge series of the materials.

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。   In this case, it is possible to improve the efficiency for conveyance, hopping, and photoconductor development by maintaining the toner charge amount to a saturation charge amount determined mainly by the charge control agent, or to some extent.

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。   Therefore, when the toner charging polarity is negative, at least the material of the layer that forms the outermost surface of the surface protective layer, the vicinity of the material used as the toner charge control agent on the triboelectric charging series (the region of conveyance and hopping is It is preferable to use a material located on the right end side or a material located on the positive end side. For example, when the charge control agent is a salicylic acid metal complex, a polyamide system located in the vicinity thereof is preferable. For example, polyamide (nylon: trade name) 66, nylon (trade name) 11 or the like is used.

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。   Further, when the toner charging polarity is positive, at least as the material of the layer that forms the outermost surface of the surface protective layer, the vicinity of the material used as the toner charge control agent on the triboelectric charging series (the region of conveyance and hopping is It is preferable to use a material located on the negative end side or a material located on the negative end side. For example, when the charge control agent is a quaternary ammonium salt, the vicinity thereof or a Teflon (registered trademark) material such as fluorine is used.

次に、搬送電極の厚みについて説明する。
上述したように搬送電極の表面を覆う数μm厚さの表面保護層を形成した場合、表面保護層の下に搬送電極がある領域とない領域に対応して、搬送基板の表面には凹凸が生じることになる。このとき、搬送電極の厚さを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。従って、搬送電極を3μm以下の厚みに形成すれば、搬送基板の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。
Next, the thickness of the transport electrode will be described.
As described above, when a surface protective layer having a thickness of several μm is formed to cover the surface of the transport electrode, the surface of the transport substrate has irregularities corresponding to the region where the transport electrode is present and the region where the transport electrode is not present. Will occur. At this time, by forming the transport electrode in a thin layer having a thickness of 3 μm or less, it is possible to smoothly transport a powder of about 5 μm, such as toner, without causing a problem of unevenness on the surface of the protective film. Therefore, if the transport electrode is formed to a thickness of 3 μm or less, a transport substrate having a thin surface protective layer can be put into practical use without the need for a flattening process of the surface of the transport substrate, and an electric field for transport and hopping can be used. The strength is not reduced, and more efficient conveyance and hopping can be performed.

次に、本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第1の実施の形態例の画像形成装置について図20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201は基体202上に感光体層203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201は帯電装置204によって一様に帯電され、露光部205からの読み取り画像に応じたレーザ光による書き込みにより、感光体ドラム201の表面に静電潜像が形成される。
Next, an image forming apparatus of a first embodiment according to another invention equipped with the developing device of the present invention will be described with reference to FIG.
The overall outline and operation of this image forming apparatus will be described. A photosensitive drum 201 as a latent image carrier is formed by forming a photosensitive layer 203 on a substrate 202, and is driven to rotate in the direction indicated by an arrow in FIG. . The photosensitive drum 201 is uniformly charged by a charging device 204, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 201 by writing with a laser beam corresponding to an image read from the exposure unit 205.

そして、この感光体ドラム201の表面の静電潜像は、本発明に係る現像装置206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207から給紙された転写紙(記録媒体)208に転写電源209からの電圧が印加される転写コロ210によって転写され、この可視像が転写された転写紙208は、感光体ドラム201の表面より分離されて、定着ユニット211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。   The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 201 is visualized by attaching toner to the developing device 206 according to the present invention, and the visible image is fed from the paper feed cassette 207. The transfer paper 208 to which the voltage from the transfer power source 209 is applied to the transfer paper (recording medium) 208 is transferred and the visible image is transferred. The transfer paper 208 is separated from the surface of the photosensitive drum 201 and fixed. The visible image is fixed through the rollers of the unit 211 and discharged to a discharge tray outside the apparatus.

一方、転写が終了した感光体ドラム201の表面に残留しているトナーはクリーニング装置212によって除去され、感光体ドラム201の表面に残留している電荷は除電ランプ213によって消去される。   On the other hand, the toner remaining on the surface of the photoconductive drum 201 after the transfer is removed by the cleaning device 212, and the electric charge remaining on the surface of the photoconductive drum 201 is erased by the charge eliminating lamp 213.

そこで、本発明の現像装置について説明すると、現像装置206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214a、214b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215から送り込まれるトナーTは帯電ブラシ214a、214bによる摩擦を受けて帯電が施される。そして、帯電が施されたトナーTは、搬送基板216に送り込まれ、この搬送基板216上を搬送、ホッピングされて潜像担持体201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Tは搬送基板216の終端から落下して、逆送用の搬送基板217によってトナーに帯電を施す部材(帯電ブラシ214b)に逆送される。   Accordingly, the developing device of the present invention will be described. In the developing device 206, the charging brushes 214a and 214b are arranged so as to be in contact with each other and rotate as an example of a member for charging the toner, which is powder, and the toner is rotated. The toner T fed from the tank 215 is charged by receiving friction from the charging brushes 214a and 214b. Then, the charged toner T is sent to the transport substrate 216, transported and hopped on the transport substrate 216, and sent to the development area facing the latent image carrier 201, where necessary development is performed. Thereafter, the toner T used for development falls from the end of the transport substrate 216 and is transported back to a member (charging brush 214b) that charges the toner by the transport substrate 217 for reverse transport.

なお、搬送基板216及び逆送用の搬送基板217の構成は、上述した搬送基板11と同様であり、搬送基板216及び逆送用の搬送基板217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、現像装置の各実施形態で説明した同様である。   The configurations of the transfer substrate 216 and the reverse transfer substrate 217 are the same as those of the transfer substrate 11 described above, and the configuration of a drive circuit that applies drive waveforms to the respective electrodes of the transfer substrate 216 and the reverse transfer substrate 217. Although not shown in the figure, it is the same as that described in each embodiment of the developing device.

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。   With this configuration, it is possible to form a high-quality image by developing with high development quality with less scattered toner.

次に、本発明の現像装置を搭載する別の発明に係る第2の実施の形態例の画像形成装置について図21を参照して説明する。
第2の実施の形態例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(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302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303とミラー304とを含む走査光学系305と、ミラー306、307を含む走査光学系308とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。ここで、走査された原稿画像がレンズ309の後方に配置した画像読取素子310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を駆動し、このレーザーダイオードからのレーザ光をポリゴンミラー311で反射した後、ミラー312を介して感光体ドラム301上に照射する。この感光体ドラム301は帯電装置313によって一様に帯電されており、レーザ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。
Next, an image forming apparatus of a second embodiment according to another invention equipped with the developing device of the present invention will be described with reference to FIG.
The overall outline and operation of the image forming apparatus according to the second embodiment will be described. A photosensitive drum 301 (for example, an organic photoreceptor: OPC), which is a latent image carrier, is rotationally driven clockwise in FIG. The When a document is placed on the contact glass 302 and a print start switch (not shown) is pressed, a scanning optical system 305 including a document illumination light source 303 and a mirror 304 and a scanning optical system 308 including mirrors 306 and 307 are moved. The original image is read. Here, the scanned original image is read as an image signal by the image reading element 310 disposed behind the lens 309, and the read image signal is digitized and subjected to image processing. Then, the laser diode is driven by the signal subjected to the image processing, the laser light from the laser diode is reflected by the polygon mirror 311, and then irradiated onto the photosensitive drum 301 through the mirror 312. The photosensitive drum 301 is uniformly charged by a charging device 313, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 301 by writing with a laser beam.

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314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315A又は315Bから給紙コロ316A又は316Bで給紙された転写紙(記録媒体)317に転写チャージャ318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317は、分離チャージャ319により感光体ドラム301の表面より分離されて、搬送ベルト320によって搬送され、定着ローラ対321の圧接部を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイ322へと排紙される。   The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 301 is visualized by attaching toner to the developing device 314 according to the present invention, and the visible image (toner image) is supplied to the paper feeding unit 315A or 315B. To the transfer paper (recording medium) 317 fed from the feed roller 316A or 316B by the corona discharge of the transfer charger 318. The transfer sheet 317 to which the visible image is transferred is separated from the surface of the photosensitive drum 301 by the separation charger 319, conveyed by the conveyance belt 320, and passed through the pressure contact portion of the fixing roller pair 321 so that the visible image is transferred. The paper is fixed and discharged to a discharge tray 322 outside the apparatus.

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323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324によって消去される。   On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 301 after the transfer is removed by the cleaning device 323, and the charge remaining on the surface of the photosensitive drum 301 is erased by the charge eliminating lamp 324.

図21の現像装置314は、図22に示すように、トナーを収納するトナーホッパ部325と、このトナーホッパ部325内のトナーを攪拌するアジテータ326と、トナーホッパ部325内のトナーを帯電させてトナーボックス部327に供給する帯電ローラ328及びこの帯電ローラ328の周面に接触させて配置したドクターブレード329とを備えている。また、トナーボックス部325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330と、この搬送基板330の終端から落下する現像に供されなかったトナーを、帯電を施す部材である帯電ローラ328に戻す方向に搬送する逆送用の搬送基板331とを備えている。   As shown in FIG. 22, the developing device 314 in FIG. 21 includes a toner hopper unit 325 for storing toner, an agitator 326 for agitating the toner in the toner hopper unit 325, and the toner in the toner hopper unit 325 to charge the toner box. A charging roller 328 supplied to the section 327, and a doctor blade 329 arranged in contact with the peripheral surface of the charging roller 328. In addition, the toner supplied to the toner box 325 is transported for development and transported for hopping, and the toner that has not been used for development falling from the end of the transport substrate 330 is charged. And a reverse transport substrate 331 for transporting in a direction to return to the charging roller 328 as a member to be applied.

なお、上記第1の実施の形態例でも述べたとおり、搬送基板330及び逆送用の搬送基板331の構成は、上述した搬送基板11と同様であり、搬送基板330及び逆送用の搬送基板331の各搬送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、上述した現像装置の各実施の形態例で説明した同様である。   As described in the first embodiment, the configuration of the transfer substrate 330 and the reverse transfer substrate 331 is the same as that of the transfer substrate 11 described above, and the transfer substrate 330 and the reverse transfer substrate. The configuration of a drive circuit that applies a drive waveform to each of the transport electrodes 331 is not shown, but is the same as that described in each embodiment of the developing device described above.

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。   With this configuration, it is possible to form a high-quality image by developing with high development quality with less scattered toner.

次に、別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた、第3の実施の形態例の画像形成装置について、図23及び図24を参照して簡単に説明する。なお、図23はプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成図、図24はプロセスカートリッジの概略構成図である。   Next, an image forming apparatus according to a third embodiment provided with a process cartridge according to another invention will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 23 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus provided with a process cartridge, and FIG. 24 is a schematic configuration diagram of the process cartridge.

図23に示す画像形成装置400は、マゼンダ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(Bk)の4色でフルカラー画像を形成するレーザプリンタの一例であり、各色用の画像信号に応じたレーザビームを出射する4つの光書込装置401−M、401−C、401−Y、401−Bk(以下、光書込装置401と総称する)と、作像用の4つのプロセスカートリッジ402−M、402−C、402−Y、402−Bk(以下、プロセスカートリッジ502と総称する)と、画像が転写される記録用紙を収納する給紙カセット403と、給紙カセット403から記録用紙を給紙する給紙ローラ404と、記録用紙を所定のタイミングで搬送するレジストローラ405と、記録用紙を各プロセスカートリッジの転写部に搬送する転写ベルト406と、記録用紙に転写された画像を定着する定着ベルト407と加圧ローラ408からなる定着装置409と、定着後の記録用紙を排紙トレイ411に排紙する排紙ローラ410等を備えた構成となっている。   An image forming apparatus 400 shown in FIG. 23 is an example of a laser printer that forms a full-color image with four colors of magenta (M), cyan (C), yellow (Y), and black (Bk), and an image signal for each color. Four optical writing devices 401-M, 401-C, 401-Y, 401-Bk (hereinafter collectively referred to as optical writing device 401) that emit laser beams according to the above, and four processes for image formation Cartridges 402-M, 402-C, 402-Y, and 402-Bk (hereinafter collectively referred to as process cartridge 502), a paper feed cassette 403 that stores recording paper onto which an image is transferred, and recording from the paper feed cassette 403 A paper feed roller 404 that feeds the paper, a registration roller 405 that feeds the recording paper at a predetermined timing, and a roller that feeds the recording paper to the transfer section of each process cartridge. A belt 406, a fixing device 409 including a fixing belt 407 and a pressure roller 408 for fixing an image transferred onto a recording sheet, a discharge roller 410 for discharging the fixed recording sheet onto a discharge tray 411, and the like. It becomes the composition.

4つのプロセスカートリッジからなるプロセスカートリッジ402は、図24に示すように、各プロセスカートリッジ402は、ケース内に像担持体であるドラム状の感光体412と、帯電ローラ413と、本発明に係る現像装置414と、クリーニングブレード415等を一体に備え、画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成している。現像装置414を着脱自在であるプロセスカートリッジ402内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換を容易に行うことができるようになる。   As shown in FIG. 24, each process cartridge 402 is composed of a drum-shaped photosensitive member 412 that is an image carrier, a charging roller 413, and a developing device according to the present invention. The apparatus 414, the cleaning blade 415, and the like are integrally provided so as to be detachable from the main body of the image forming apparatus. By providing the developing device 414 in the detachable process cartridge 402, it is possible to improve maintenance and easily replace the developing device 414 with another device.

また、現像装置414内には、トナー供給ローラ416、帯電ローラ417、搬送基板418、搬送基板418へのトナー送り込み基板419、回収トナーを戻すトナー戻しローラ420が設けられており、各色のトナーが収納されている。また、プロセスカートリッジ402の背面側には、光書込装置401からのレーザビームが入射される窓口となるスリット421が設けられている。   Further, in the developing device 414, a toner supply roller 416, a charging roller 417, a transport substrate 418, a toner feeding substrate 419 to the transport substrate 418, and a toner return roller 420 for returning the collected toner are provided. It is stored. In addition, a slit 421 serving as a window through which the laser beam from the optical writing device 401 is incident is provided on the back side of the process cartridge 402.

各光書き込み装置401−M、401−C、401−Y、401−Bkは、半導体レーザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構成され、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト(画像処理装置)から入力される各色用の画像データに応じて変調されたレーザビームを出射し、各プロセスカートリッジ402−M、402−C、402−Y、402−Bkの感光体412上を走査し、静電荷像(静電潜像)を書き込む。   Each of the optical writing devices 401-M, 401-C, 401-Y, 401-Bk is composed of a semiconductor laser, a collimating lens, an optical deflector such as a polygon mirror, a scanning imaging optical system, and the like. A laser beam modulated in accordance with image data for each color input from a host (image processing apparatus) such as a computer is emitted, and each process cartridge 402-M, 402-C, 402-Y, 402-Bk is exposed to light. The body 412 is scanned and an electrostatic charge image (electrostatic latent image) is written.

そして、画像形成が開始されると、各プロセスカートリッジ402−M、402−C、402−Y、402−Bkの感光体412が帯電ローラ413で均一に帯電され、各光書込装置401−M、401−C、401−Y、401−Bkから画像データに応じたレーザビームが照射されて各感光体上に各色の静電潜像が形成される。   When the image formation is started, the photosensitive members 412 of the process cartridges 402-M, 402-C, 402-Y, and 402-Bk are uniformly charged by the charging roller 413, and the optical writing devices 401-M. , 401-C, 401-Y, 401-Bk are irradiated with a laser beam corresponding to image data to form an electrostatic latent image of each color on each photoconductor.

この感光体412上に形成された静電潜像は、現像装置414の搬送基板418によるETH現像により、各色のトナーによって現像され顕像化される。また、現像に供されなかったトナーは搬送基板418で搬送されてトナー戻しローラ420によってトナー送り込み基板419の入口側に戻される。このように、本発明に係る現像装置によって現像を行うことで、前述したように高品質の画像を形成することができる。   The electrostatic latent image formed on the photoreceptor 412 is developed and visualized with toner of each color by ETH development by the transport substrate 418 of the developing device 414. Further, the toner that has not been developed is transported by the transport substrate 418 and returned to the inlet side of the toner feeding substrate 419 by the toner return roller 420. In this way, by performing development with the developing device according to the present invention, a high-quality image can be formed as described above.

一方、各プロセスカートリッジ402−Bk、402−Y、402−C、402−Mの各色の画像形成に同期して、供給カセット403内の記録用紙が供給ローラ404で給紙され、レジストローラ405により所定のタイミングで転写ベルト406に向けて搬送される。そして、記録用紙は転写ベルト406に担持されて4つのプロセスカートリッジ402−Bk、402−Y、402−C、402−Mの感光体412に向けて順次搬送され、各感光体上のBk、Y、C、Mの各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。4色のトナー像が転写された記録用紙は、定着装置409に搬送され、4色のトナー像からなるカラー画像が定着されて排紙トレイ411に排紙される。   On the other hand, the recording paper in the supply cassette 403 is fed by the supply roller 404 in synchronization with the image formation of each color of the process cartridges 402 -Bk, 402 -Y, 402 -C, and 402 -M, and is registered by the registration roller 405. The sheet is conveyed toward the transfer belt 406 at a predetermined timing. Then, the recording paper is carried on the transfer belt 406 and sequentially conveyed toward the photosensitive members 412 of the four process cartridges 402-Bk, 402-Y, 402-C, and 402-M, and Bk, Y on each photosensitive member. , C, M toner images are sequentially superimposed and transferred. The recording sheet on which the four color toner images are transferred is conveyed to the fixing device 409, where the color image composed of the four color toner images is fixed, and is discharged onto the discharge tray 411.

次に、別の発明に係るプロセスカートリッジを備えた、第4の実施の形態例の画像形成装置について、図25及び図26を参照して簡単に説明する。なお、図25はプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成図、図26はプロセスカートリッジの概略構成図である。   Next, an image forming apparatus according to a fourth embodiment provided with a process cartridge according to another invention will be briefly described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. 25 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus provided with a process cartridge, and FIG. 26 is a schematic configuration diagram of the process cartridge.

図25に示す画像形成装置500は、水平に延在する転写ベルト(像担持体)501に沿って、各色のプロセスカ−トリッジ502−Y、502−M、502−C、502−Bk(以下、プロセスカートリッジ502と総称する)を並置したタンデム方式のカラー画像形成装置である。なお、プロセスカートリッジ502は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。   An image forming apparatus 500 shown in FIG. 25 includes process cartridges 502-Y, 502-M, 502-C, and 502-Bk (hereinafter referred to as “color”) along a transfer belt (image carrier) 501 extending horizontally. , A color image forming apparatus of a tandem type in which process cartridges 502 are collectively arranged. The process cartridge 502 has been described in the order of yellow, magenta, cyan, and black. However, the process cartridge 502 is not specified in this order, and may be arranged in any order.

そして、図26に示すプロセスカ−トリッジ502は、像担持体505、帯電手段506、搬送基板507を含む本発明に係る現像装置508、クリーニング装置509等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。   A process cartridge 502 shown in FIG. 26 processes a plurality of components such as the developing device 508 and the cleaning device 509 according to the present invention including the image carrier 505, the charging unit 506, and the transport substrate 507. The cartridge is integrally connected as a cartridge, and the process cartridge is configured to be detachable from a main body of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.

通常、カラーの画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、現像装置、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかっていた。   Usually, since a color image forming apparatus has a plurality of image forming units, the apparatus becomes large. Further, when each unit such as the developing device, cleaning, charging, etc. fails individually or it is time to replace it due to its life, the apparatus is complicated and it takes much time to replace the unit.

そこで、少なくとも像担持体と現像装置の構成要素をプロセスカートリッジ502として一体に結合して構成することによって、ユーザによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。   In view of this, a compact and highly durable color image forming apparatus that can be replaced by the user can be provided by integrally combining at least the components of the image carrier and the developing device as the process cartridge 502.

ここで、各色のプロセスカートリッジ502−Y、502−M、502−C、502−Bkで現像された像担持体505上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト501に順次転写される。   Here, the development toner on the image carrier 505 developed by the process cartridges 502-Y, 502-M, 502-C, and 502-Bk of each color is applied to the transfer belt 501 to which a transfer voltage that extends horizontally is applied. Sequentially transferred.

このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト501上に多重に転写され、転写手段503で転写材504にまとめて転写される。そして、転写材504上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。   In this way, images of yellow, magenta, cyan, and black are formed, transferred onto the transfer belt 501 in multiple layers, and transferred onto the transfer material 504 by the transfer unit 503. The multiple toner images on the transfer material 504 are fixed by a fixing device (not shown).

上記各実施の形態例の画像形成装置は、いずれも本発明に係る現像装置を備えているので、装置の小型化、低コスト化を図れ、トナー飛散などもなく、画像品質を向上することができる。   Since each of the image forming apparatuses according to the above embodiments includes the developing device according to the present invention, the apparatus can be reduced in size and cost, and the image quality can be improved without toner scattering. it can.

なお、上記実施の形態例においては、粉体としてトナーを例に説明しているが、トナー以外の粉体を搬送するための装置などにも同様に適用することができる。また、搬送電極に印加する駆動信号は3相を例に説明しているが、4相、6相などのn相(nは2以上の正の整数)でもよい。更に、搬送基板を円筒状にすることにより、搬送基板からのトナー回収が、小型化が可能になり、利用効率も向上する。

In the above embodiment, the toner is described as an example of the powder, but the present invention can be similarly applied to an apparatus for conveying powder other than the toner. Further, although the drive signal applied to the transport electrode is described by taking three phases as an example, it may be an n phase (n is a positive integer greater than or equal to 2 ) such as a four phase or a six phase. Further, by making the transfer substrate cylindrical, the toner recovery from the transfer substrate can be reduced in size, and the utilization efficiency is improved.

また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications and substitutions can be made as long as they are described in the claims.

本発明の一実施の形態例に係る現像装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a developing device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態例の現像装置の搬送基板の平面図である。It is a top view of the conveyance board | substrate of the image development apparatus of this Embodiment. 図2のA−A’線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 2. 図2のB−B’線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 2. 図2のC−C’線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line C-C ′ in FIG. 2. 図2のD−D’線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line D-D ′ in FIG. 2. 搬送基板に与える駆動波形の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the drive waveform given to a conveyance board | substrate. 粉体の搬送及びホッピングの様子を示す概略図である。It is the schematic which shows the mode of conveyance and hopping of powder. 粉体の搬送及びホッピングの様子の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of the mode of conveyance of powder, and a hopping. 図1の駆動回路の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit in FIG. 1. 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タイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the drive waveform of a conveyance voltage pattern and a collection | recovery conveyance voltage pattern. ホッピング電圧パターンの駆動波形の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the drive waveform of a hopping voltage pattern. ホッピング電圧パターンの駆動波形の他の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the other example of the drive waveform of a hopping voltage pattern. 本実施の形態例の現像装置の搬送基板の電極幅及び電極間隔を示す図である。It is a figure which shows the electrode width and electrode space | interval of the conveyance board | substrate of the image development apparatus of this Embodiment. 電極幅と0V電極端の電界(X方向)の関係の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the relationship between an electrode width and the electric field (X direction) of a 0V electrode end. 電極幅と0V電極端の電界(Y方向)の関係の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the relationship between an electrode width and the electric field (Y direction) of a 0V electrode end. 表面保護層の膜厚と電界強度の関係の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the relationship between the film thickness of a surface protective layer, and electric field strength. 表面保護層の膜厚(5μm)と電界強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness (5 micrometers) of a surface protective layer, and electric field strength. 表面保護層の膜厚(30μm)と電界強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness (30 micrometers) of a surface protective layer, and electric field strength. 別の発明に係る第1の実施の形態例に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image forming apparatus which concerns on the 1st Embodiment based on another invention. 別の発明に係る第2の実施の形態例に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image forming apparatus which concerns on the 2nd Embodiment based on another invention. 図21の現像装置の構成を示す拡大概略構成図である。It is an expansion schematic block diagram which shows the structure of the developing device of FIG. 別の発明に係る第3の実施の形態例に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image forming apparatus which concerns on the 3rd Embodiment based on another invention. 図23の現像装置を含むプロセスカートリッジの構成を示す拡大概略構成図である。FIG. 24 is an enlarged schematic configuration diagram illustrating a configuration of a process cartridge including the developing device of FIG. 23. 別の発明に係る第4の実施の形態例に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image forming apparatus which concerns on the 4th Embodiment based on another invention. 図25の現像装置を含むプロセスカートリッジの構成を示す拡大概略構成図である。FIG. 26 is an enlarged schematic configuration diagram illustrating a configuration of a process cartridge including the developing device of FIG. 25.

符号の説明Explanation of symbols

10,206,314;現像装置、
11,216,217,330,331,418,507;搬送基板、
12;駆動回路、20;感光体ドラム、21;パスル信号発生回路、
22a〜22c、23a〜23c;波形増幅器、101;支持基板、
102;搬送電極、103;表面保護層、104;共通電極、
105;層間絶縁膜、106;コンタクトホール、107;絶縁層、
200,300,400,500;画像形成装置、
402,502;プロセスカートリッジ。
10, 206, 314; developing device,
11, 216, 217, 330, 331, 418, 507;
12; drive circuit, 20; photosensitive drum, 21; pulse signal generation circuit,
22a to 22c, 23a to 23c; waveform amplifier, 101; support substrate,
102; Transport electrode, 103; Surface protective layer, 104; Common electrode,
105; interlayer insulating film; 106; contact hole; 107; insulating layer;
200, 300, 400, 500; image forming apparatus,
402, 502; process cartridge.

Claims (8)

潜像担持体に対向して配置され、粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の搬送電極を有する搬送部材と、該搬送部材に前記粉体を供給する粉体供給機構と、前記潜像担持体で現像に使用されなかった余剰な前記粉体を前記潜像担持体から前記粉体供給機構に戻して回収する回収機構とを具備し、前記潜像担持体上に前記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、
前記搬送部材は、搬送方向に沿って、前記粉体供給機構から前記潜像担持体へ前記粉体を搬送する供給搬送領域と、該供給搬送領域へ搬送された前記粉体が前記潜像担持体に付着して潜像を形成する現像領域と、前記潜像担持体から前記粉体供給機構へ余剰な前記粉体を搬送される回収搬送領域とを有し、前記粉体が前記供給搬送領域、前記現像領域及び前記回収搬送領域を順に通って搬送されていく搬送領域以外の領域における少なくとも前記搬送電極の表面を覆う第1の絶縁層の膜厚は、前記搬送領域における少なくとも前記搬送電極の表面を覆う第2の絶縁層の膜厚より厚いことを特徴とする現像装置。
A conveying member disposed opposite to the latent image carrier and having a plurality of conveying electrodes for generating a traveling wave electric field for moving the powder; and a powder supply mechanism for supplying the powder to the conveying member; A recovery mechanism for recovering excess powder that has not been used for development on the latent image carrier from the latent image carrier to the powder supply mechanism, and the powder is placed on the latent image carrier. In a developing device for developing a latent image on a latent image carrier by attaching a body,
The conveyance member includes a supply conveyance region for conveying the powder from the powder supply mechanism to the latent image carrier along the conveyance direction, and the powder conveyed to the supply conveyance region is the latent image carrier A developing area that adheres to a body to form a latent image; and a recovery conveyance area where excess powder is conveyed from the latent image carrier to the powder supply mechanism, wherein the powder is supplied and conveyed. The film thickness of the first insulating layer covering at least the surface of the transport electrode in a region other than the transport region that is transported in order through the region, the development region, and the collection transport region is at least the transport electrode in the transport region A developing device characterized in that it is thicker than the film thickness of the second insulating layer covering the surface of the film.
前記第1の絶縁層の膜厚は、80μm以上である請求項1記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the film thickness of the first insulating layer is 80 μm or more. 前記第1、第2の絶縁層は、薄膜形成方法で形成される請求項1又は2に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the first and second insulating layers are formed by a thin film forming method. 前記第1、第2の絶縁層は、スクリーン印刷法で形成される請求項1又は2に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the first and second insulating layers are formed by a screen printing method. 前記第1、第2の絶縁層は、絶縁性樹脂を使ったテープで形成される請求項1又は2に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the first and second insulating layers are formed of a tape using an insulating resin. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置を少なくとも含み、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。   6. A process cartridge comprising at least the developing device according to claim 1 and detachably attached to an image forming apparatus main body. 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、
請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置もしくは請求項6記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms an image by developing a latent image on a latent image carrier by depositing powder on the latent image carrier,
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1 or the process cartridge according to claim 6.
カラー画像を形成する画像形成装置において、
請求項6記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for forming a color image,
An image forming apparatus comprising a plurality of process cartridges according to claim 6.
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