JP4342819B2 - Toner supply device, developing device, and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面上のトナーを静電気力によって搬送するトナー静電搬送部材に対してトナーを供給するトナー供給装置、並びに、これを用いる現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これらの画像形成装置では、現像ローラ等のトナー担持回転体の表面に担持したトナーを感光体等の潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、潜像担持体上の静電潜像を現像する。かかる構成では、トナーがトナー担持回転体と表面移動する潜像担持体との間で擦れて何れか一方の表面に固着して、画像に悪影響を及ぼすことがあった。また、現像位置において、トナーをトナー担持回転体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によって静電移動させるのであるが、この電位差を相当に大きくしなければならなかった。静電移動の開始に先立って、ファンデルワールス力や鏡像力等によるトナーとトナー担持回転体との付着力に打ち勝つだけの力をトナーに付与して付着状態を解く必要があり、そのために大きな静電気力を必要とするからである。
【０００３】
一方、トナー担持回転体を用いずにトナー像を現像する画像形成装置としては、特許文献３に記載のものが知られている。この画像形成装置の現像装置は、複数の電極が所定ピッチで配設されたトナー静電搬送基板の表面上でＥＴＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を生じせしめて、トナーを現像位置まで搬送する。このＥＴＨ現象とは、粉体に作用する移相電界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、粉体が静電搬送基板面上で移相電界によって進行方向の成分を持って飛び跳ねて、基板面方向の移動（搬送）と、基板面に垂直な方向の移動（ホッピング）とを行う現象である。静電搬送基板上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像位置に搬送することで、トナー担持回転体を用いた構成では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１９７７８１号公報
【特許文献２】
特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３４１６５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この画像形成装置の現像装置は、十分に帯電したトナーをトナー静電搬送基板に供給することができずに、トナーの帯電不良による悪影響を引き起こすおそれがあった。具体的には、トナーを、トナーホッパ部内のアジテータの回転によって摩擦したり、トナーホッパ部から帯電ローラ表面に汲み上げて規制ブレードで摩擦したりして、帯電させているのであるが、この程度の摩擦では不十分な場合がある。
【０００６】
かかるトナーの帯電不良を抑える方法として、トナーをコロナ放電によって帯電させることが考えられる。しかしながら、コロナ放電に伴う衝撃によって多量のトナーを飛散させるおそれがある。また、コロナ放電はオゾンの発生を伴うので、環境に好ましくない。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなトナー供給装置、並びに、これを用いる現像装置及び画像形成装置を提供することである。即ち、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現しつつ、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができるトナー供給装置等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面上のトナーを静電気力によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、該潜像担持体上の潜像を現像するトナー静電搬送部材に対し、その表面にトナーを供給するトナー供給装置であって、トナー粒子を主成分とするトナーと、該トナーの平均粒径よりも大きな平均粒径の摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質との混合物を収容するための収容部と、該収容部内で該トナーと該摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段と、最短径箇所が該トナーの平均粒径よりも大きく且つ該摩擦促進物質の平均粒径よりも小さな複数の開口によって該収容部の内外を連通させるメッシュとを備え、該メッシュに電圧を印加して、該メッシュと該トナー静電搬送部材との間に、帯電したトナーを該メッシュ側から該トナー静電搬送部材側に静電移動させる電界を形成しながら、該攪拌搬送手段による攪拌搬送に伴って該混合物中のトナー粒子を該メッシュの開口から排出して、上記トナー静電搬送部材に供給し、
該メッシュとして、該トナー静電搬送部材に対向する側が金属材料からなる一方で、反対側が有機樹脂材料からなる２重構造のものであって、且つ開口の有機材料側である孔入口を金属材料側である孔出口よりも大きくしたものを備えることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のトナー供給装置であって、使用に適した上記トナーとして所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該トナー中における８０［％］以上のトナー粒子を通過させ得る大きさであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該摩擦促進物質中における８０［％］以上の摩擦促進粒子の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３のトナー供給装置であって、上記開口が非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のトナー供給装置であって、上記開口が、その長手方向を上記攪拌搬送手段の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５のトナー供給装置であって、上記攪拌搬送手段が、回転軸とこの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起とを有する回転部材の回転に伴って上記混合物を回転軸線方向に搬送するものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６のトナー供給装置であって、上記螺旋突起が複数の起毛からなるブラシであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のトナー供給装置であって、使用に適した上記摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、静電気力によって表面上でトナーを搬送するトナー静電搬送部材と、これの表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備え、該トナー静電搬送部材によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送したトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の現像装置において、上記トナー静電搬送部材の表面上で現像に寄与することなく上記対向位置を通過したトナーを、上記収容部内に戻してリサイクルさせるリサイクル手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナー静電搬送部材の表面上のトナーを静電気力によって該潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して該潜像を現像する現像装置と、該トナー静電搬送部材の表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備える画像形成装置において、上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４の画像形成装置において、上記攪拌搬送手段とは別に、上記開口からのトナーの排出を促す排出促進手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に配設された電極部材、及び、該メッシュと該電極部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記排出促進手段として、上記メッシュを振動させる振動発生手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１４乃至１８の何れかの画像形成装置において、上記トナー静電搬送部材の表面を保護層で被覆したことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１５乃至１８の何れかの画像形成装置であって、少なくとも上記トナー静電搬送部材によって上記トナーを搬送しているときには、上記排出促進手段を機能させることを特徴とするものである。
【０００９】
これらの発明においては、トナー静電搬送部材の表面上でＥＴＨ現象を生じせしめてトナーを現像位置に搬送することで、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現することができる。
また、トナー供給装置の収容部内で、トナーをそれ単独ではなく、摩擦促進物質と混合した混合物の状態で攪拌搬送することで、コロナ放電を用いることなくトナーを確実に摩擦帯電せしめる。そして、十分に帯電したトナーをメッシュの篩い機能によって混合物から分離してトナー静電搬送部材に供給することで、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である複写機に適用した一実施形態について説明する。なお、本明細書において、ＥＴＨ現象におけるトナーの振る舞いを区別して表現すべく、静電搬送基板上における基板面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」と表現する。また、基板面に垂直な方向への移動については、「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）」と表現する。また、搬送とホッピングとを「移送」と総称する。但し、静電搬送基板（部材）という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義とする。
【００１１】
図１は、本複写機のトナー静電搬送部材たる静電搬送基板１と、これを駆動する駆動回路２と、潜像担持体たるドラム状の感光体１０とを示す概略構成図である。静電搬送基板１は、トナーＴを搬送したり、ホッピングさせたりする電界を発生するための複数の電極１０２を有している。これら電極１０２に対しては駆動回路２から所定の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００１２】
静電搬送基板１は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１や駆動波形Ｖａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲と、感光体１０との関係により、搬送領域１１と、現像領域１２と、回収領域１３とに分けられる。搬送領域１１は、トナーＴを感光体１０近傍まで移送する領域である。また、現像領域１２は、感光体１０の静電潜像をトナーＴの付着によってトナー像に現像するための領域である。また、回収領域１３は、現像に寄与しなかったトナーが現像領域１２を通過して回収されるための領域である。
【００１３】
上記搬送領域１１では、トナーＴが感光体１０に対向する現像領域１２に向けて移送される。現像領域１２では、トナーＴを感光体１０の静電潜像に向けて引き寄せる一方で、感光体１０の非画像部から遠ざける方向の電界が形成される。また、回収領域１３では、トナーＴを静電潜像、非画像部の何れに対しても感光体１０から遠ざける方向の電界が形成される。よって、現像領域１２において感光体１０上の静電潜像にトナーＴが付着してトナー像が得られる。また、現像に寄与しなかったトナーＴが感光体１０の回転方向（移動方向）下流側の回収領域１３で静電搬送基板１上に回収される。この回収により、飛散トナーの発生が抑えられる。
【００１４】
図２は、静電搬送基板１を示す平面説明図である。この静電搬送基板１は、ベース電極１０１を有している。このベース電極１０１上には、トナー搬送方向と直交する方向に延在する３本の電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」ともいう）からなる電極組が、トナー搬送方向に所定ピッチで並ぶように複数配設されている。これら電極組の上には、無機又は有機の絶縁性材料からなる保護層１０３が被覆されており、これによってトナー搬送面が形成されている。保護層１０３のより具体的な材料としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４など、吸湿性や表面摩擦係数の小さなものが挙げられる。かかる材料からなる保護膜１０３を設けることにより、移送用静電搬送基板４４２へのトナー固着を抑えることができる。
【００１５】
これら電極組の両側には、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」ともいう）がトナー搬送方向に沿うように設けられている。共通電極１０５の幅（トナー搬送方向と直交する方向の長さ）は、電極１０２の幅（短手方向の長さ）よりも大きくなっている。なお、図２では、共通電極１０５について、搬送領域１１にあるものを符号１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１で、現像領域１２にあるものを符号１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２で、回収領域１３にあるものを符号１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３で、それぞれ表している。
【００１６】
電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとは、次のようにして相互接続される。即ち、ベース基板１０１上に共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのパターンを形成した後、層間絶縁膜１０７（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）を形成する。そして、この層間絶縁膜１０７にコンタクトホール１０８を形成した後、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって相互接続する。なお、次のようにして、電極を三層構造にしたり、一体形成による相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させたりすることもできる。即ち、電極１０２ａと共通電極１０５ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜１０７を形成した後、これの上に電極１０２ｂと共通電極１０５ｂとを一体形成したパターンを形成する。そして、層間絶縁膜１０７を形成して、これの上に電極１０２ｃと共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成するのである。
【００１７】
これら共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには、駆動回路（２）からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための図示しない駆動信号印加用入力端子が設けられている。この駆動信号入力用端子は、ベース基板１０１に裏面側に設け、スルーホールを介して共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００１８】
ベース基板１１は、例えば、ガラス基板、樹脂、セラミックス等の絶縁性材料、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基層に、ＳｉＯ２等の絶縁膜が被覆されたものである。基層については、ポリイミドフィルムなどの変形自在な材料からなるものを用いてもよい。
【００１９】
電極１０２は、ベース基板１１上に０．１〜０．２［μｍ］の厚みで被覆されたＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料が、フォトリソグラフィー法等によって所定の形状でパターン化されたものである。これら複数の電極１０２のトナー搬送方向における幅は、トナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下に調整されている。また、トナー搬送方向における電極１０２間距離も、トナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下に調整されている。
【００２０】
上記保護層１０３は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などが厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜されたものである。ＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどの無機ナイトライド化合物からなるものでもよい。表面水酸基が増えるとトナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）の少ない無機ナイトライド化合物を用いるのは有効である。
【００２１】
かかる構成の静電静電搬送基板１の電極１０２に対して、駆動回路２からｎ相の駆動波形を印加すると、複数の電極１０２間で移相電界（進行波電界）が発生する。これにより、静電静電搬送基板１上の帯電済みのトナーが反発力や吸引力を受けてホッピングしながら搬送方向に進んでいく。例えば、静電搬送基板１の複数の電極１０２に対して図７に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正（＋）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。このとき、図８に示すように、静電搬送基板１上に負（−）帯電性のトナーＴがあり、静電搬送基板１の連続した複数の電極１０２に▲１▼で示すように「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとする。すると、トナーＴは「＋」の電極１０２上に移動する。次に、複数の電極１０２に▲２▼で示すように「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加されると、トナーＴには図中左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が作用する。これとともに、図中右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力も作用する。この結果、トナーＴは「＋」の電極１０２上に移動する。更に、複数の電極１０２に▲３▼で示すように「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加されると、トナーＴには同様に反発力と吸引力が作用して、トナーＴが更に「＋」の電極１０２上に移動する。
【００２２】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電静電搬送基板１上には進行波電界が発生し、トナーがホッピングしながらこの進行波電界の進行方向に搬送される。なお、正（＋）帯電性のトナーを用いる場合には、駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様の搬送を実現することができる。
【００２３】
図９を用いてこの搬送を具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、トナーＴを載せている静電搬送基板１の電極Ａ〜Ｆが何れも０Ｖ（Ｇ）である状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されたとする。すると、トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに引かれてこれらの上に移る。次いで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄが何れも０Ｖになり、且つ電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されたとする。すると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けて、電極Ｂ及び電極Ｅ上に移送される。更に、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅが何れも「０」になり、且つ電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴが反発力を受けるとともに、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けて、電極Ｃ及び電極Ｆ上に移送される。このようにトナーを順次移送し得る進行波電界が生起せしめられることで、トナーＴが図中左から右に向けて移送される。
【００２４】
図１０は、上記駆動回路２の一例を示すブロック図である。駆動回路２は、パスル信号発生回路２１と、波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備えている。波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、パスル信号発生回路２１から出力されるパルス信号に基づいて駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する。また、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、パルス信号発生回路２１からのパルス信号に基づいて駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する。
【００２５】
上記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、互いに位相を１２０［°］シフトさせた２組みパルスで、次段の波形増幅器２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃに含まれるスイッチング手段を駆動する。そして、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。
【００２６】
波形増幅器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、上記搬送領域（１１）や回収領域（１３）の各電極１０２に対して、駆動波形を出力する。この駆動波形は、例えば図１１に示すように、駆動各相の＋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３相の波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１である。以下、この３相の駆動波形を搬送電圧パターン又は回収搬送電圧パターンともいう。
【００２７】
一方、波形増幅器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、現像領域１１の各電極１０２に対して、３相の駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を出力する。この駆動波形は、例えば図１２や図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３相の波形である。以下、この３相の駆動波形をホッピング電圧パターンともいう。
【００２８】
上述のＥＴＨ現像は、トナーの静電移動によるものであるが、従来の静電移動を用いた現像装置のように、静電移動に伴って自然発生的に生じるトナーのスモーク化、クラウド化を利用するのではない。トナーを積極的に感光体１０に向けてホッピングさせるのである。このホッピングは、従来の静電搬送基板を用いただけでは発生せず、電極幅、電極間隔と駆動波形との関係が適切に設定されることで発生する。
【００２９】
本発明者らは、ＥＴＨ現象によるトナー静電搬送の実験結果を反映させた二次元差分法により、コンピューターによってＥＴＨ現象のシミュレーションを行った。このときのシミュレーション環境を、図１４に示す。なお、このシミュレーションでは、便宜上、重力の方向を上向きとしている。静電搬送基板１において、電極面の反対側には電性基板１０４を設けてこれを常時接地している。静電搬送基板１の電極面には、所定の間隙を介してＯＰＣ層１５を対向させ、これの非対向面には導電性基板１６を設けて常時接地している。また、ＯＰＣ層１５の対向面には静電潜像１７を担持させている。更に、負帯電性のトナーＴを用いた反転現像方式（電荷のない部分にトナーを付着させる現像方式）を実現すべく、静電潜像１７の画像部には電荷をのせず、非画像部（地肌部）に電荷をのせている。
【００３０】
静電搬送基板１の電極１０２とＯＰＣ層１５との間隔は２００μｍとし、トナーＴの平均粒径は８μｍ、平均帯電量Ｑ／ｍは−２０μＣ／ｇ、ＯＰＣ層１５上の電荷密度は、−３．０ｅ−４〔ｃ／ｍ２〕である（ＯＰＣ層が全面がこの電荷密度で帯電された時その表面電位は−１６９Ｖになる。）。トナーＴは１４０個を２層にシミュレーション幅７００μｍに均一に並べた。
【００３１】
上述の条件うちで、ＯＰＣ層１５の帯電電荷密度を「ゼロ」とした場合に、静電搬送基板１上に並んだ隣り合う３本の電極Ａ，Ｂ，Ｃに、それぞれ＋１００Ｖ／０Ｖ／＋１００Ｖを印加したときの、電極Ｂ近傍の電界ベクトルは図１５に示すようになる。なお、同図において、電極Ｃ近傍の電界は、電極Ｂを挟んで電極Ａと対称なので省略している。また、トナーも省略している。両電極１０２、１０２の下側が、ＯＰＣ層１５に向かう空間である（ＯＰＣ層１５は図示していない。）。また、図示できないが、左側の電極Ａの近傍の電位は＋１００Ｖに近く、右側の電極Ｂの近傍の電位は０Ｖに近く、両電極Ａ、Ｂより離れた空間の電位は＋５０Ｖ前後である。更に、同図中、矢印はその場所の電界ベクトルを示し、その向きが電界の向きであり、その長さが電界の強さを示している。
【００３２】
同図から分かるように、＋１００Ｖが印加された電極Ｂのセンターからその下方（実際は上方）の空間にかけては、電界ベクトルが垂直に上を向いている。この結果、この時、電極Ｂのセンターにいた負帯電性のトナーには、まっすぐ下向き（実際は上向き）の静電力が働き、下向きに（実際は上向き）に加速される。そして、静電搬送基板１を離れた後も、電界ベクトルの向きに従ってまっすぐ下降（実際は上昇）させられることが分かる。
【００３３】
図１６は、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの電極Ｂのセンターから真下（真上）の空間における垂直（Ｙ）方向電界の一例を示している。同図に示すように、電極Ｂより約５０μｍ下降（上昇）すると、電界ベクトルの大きさはほとんどゼロになるので、ここまで加速されてきたトナーは、この付近では空気の粘性抵抗で減速される。そして、その先では、電界の向きが反転するので、逆向きの静電力を受けて下（上）向きの速度を失うことが予想される。
【００３４】
直径８μｍ、比帯電量Ｑ／ｍ＝−２０μＣ／ｇのトナーを電極Ｂのセンターに置き、電極Ａ，Ｃに印加する電圧を５０Ｖ，１００Ｖ、１５０Ｖにしたときの、トナーのＹ方向位置とＹ方向速度とのシミュレーション結果を１０μｓｅｃごとに１６０μｓｅｃまで図１７に示している。なお、これは、電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍとした電極構成である。同図からわかるように、電極Ｂの両隣りの電極Ａ，Ｃに＋１００Ｖが印加された場合、電極Ｂのセンターに置かれたトナーは、５０〜６０μｓｅｃ後に、電極Ｂの上方４０〜５０μｍに達し、その時点で上昇速度が１ｍ／ｓｅｃになる。そして、その後は、徐々に減速されながらも、更に上昇を続けている。
【００３５】
このように、電極上にトナーをまっすぐ打ち上げる条件は、上記のシミュレーション結果から、次の通りであると言える。即ち、負帯電性のトナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより高く、且つ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することである。なお、正帯電性のトナーの場合には、０Ｖになった電極の両側の電極の電位が等しく、０Ｖより低く（例えば−１００Ｖ）高く、且つ、その０Ｖの電極上にトナーが存在することである。
【００３６】
この条件を最も充足する駆動波形パターンは、図１２又は図１３に示したように各相の＋１００Ｖ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定したホッピング電圧パターンである。そこで、本複写機では、このホッピング電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を現像領域１２に対応する静電搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００３７】
これに対して、トナーの搬送を行うための駆動波形パターンとしては、図１１に示したパターンが最も適している。即ち、駆動波形Ｖａ（Ａ相）、Ｖｂ（Ｂ相）、Ｖｃ（Ｃ相）を印加する場合、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した搬送電圧パターンである。そこで、本複写機では、この搬送電圧パターンを有する駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を搬送領域１１に対応する静電搬送基板１の各電極１０２に対して印加するようにしている。
【００３８】
かかる搬送電圧パターンでは、Ｂ相電極に注目すると、Ｂ相電極の印加電圧が０Ｖになった時間においては、Ａ相電極の印加電圧は０Ｖ、Ｃ相電極の印加電圧は＋電圧であり、トナーの進行方向はＡ→Ｃである。よって、Ｂ相電極上のトナーはＡ相電極との間では反発され、Ｃ相電極との間では吸引される方向の電界を受けることになり、搬送効率が高くなり、特に高速搬送を行うことができる。なお、ホッピング電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではない。水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。従って、搬送領域１１の各電極１０２に印加する駆動波形パターンは図１１に示した搬送電圧パターンに限られるものではない。また、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも図１２又は図１３に示したホッピング電圧パターンに限られるものではない。一般的には、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、次のようにしてホッピングや搬送の効率を向上させることができる。即ち、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとするのである。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定すればよい。また例えば、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定すればよい。
【００３９】
一方、電圧印加デューティーは｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。即ち、電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上させることができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られ易くなる。
【００４０】
次に、ＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１３に示したホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について説明する。なお、図１８に示すように、ＯＰＣ層１５上の潜像１７は、反転現像用の電荷がない部分を画像部１７ａとし、電荷がある部分を非画像部（又は「地肌部」という。）１７ｂとする。また、反転現像は電荷のない部分（ここでは、負電荷のない部分）が画像部となるので、同図の非画像部（地肌部１７ｂ）の外側にも負電荷は存在しているが図示を省略されているだけである（以下の図においても同様である。）。また、ＯＰＣ層１５表面の電位は約−１５０Ｖ、潜像部１７の内の画像部１７ａの部分での表面の電位は約０Ｖである。また、電極１０２に印加するホッピング電圧パターンの電圧値も図１３に示すように「−１００Ｖ」と「０Ｖ」にしている。
【００４１】
図１８において、現像開始０μｓｅｃ後にはトナーは静電搬送基板１上に位置している。この状態から、ホッピング電圧パターンを印加した時に状態を図１９以降に示している。電圧パターンの印加開始から１００μｓｅｃ経過した時点でのトナーの分布である。同図の分布を図１８と比較すると、−１００Ｖの電極（Ｂ相電極）１０２上にいたトナーが上方に（図では下方に）または、斜め左右に飛び出したことが分かる。
【００４２】
図２０は２００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａにトナーが付着し、反転現像が始まっていることが分かる。一方、電荷があり、電位が約−１５０Ｖの地肌部１７ｂではトナーがＯＰＣ層１５に到達していないことが分かる。また、図１９と比較すると、−１００Ｖの電極の位置が一つ隣に移動して、そこから、新たにトナーが打ち上げられつつあることも分かる。
【００４３】
図２１は３００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、ＯＰＣ層１５上の潜像１７のうちの電荷のない、電位が０Ｖの画像部１７ａに付着するトナーの数が、図２０より増えて現像が進んでいることが分かる。一方、地肌部１７ｂでは、最初に打ち上げられたトナーが、ＯＰＣ層１５と静電搬送基板１間に形成されている逆電界で静電搬送基板１側に戻りつつあることが分かる。
【００４４】
図２２は５００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図からは、現像が更に進んでいるが地肌部１７ｂに付着するトナーはまったくないことが分かる。
【００４５】
図２３は１０００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２３とを比較すると、現像が更に進んでいるが、その違いは小さいことが分かる。
【００４６】
図２４は１５００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２３とを比較すると、画像部１７ａに付着しているトナーの数は同じで、この間では現像が進まなかったこと、即ち、現像は開始１ｍｓｅｃ後でほぼ飽和したことが分かる。
【００４７】
図２５は２００００μｓｅｃ経過後のトナー分布を示している。同図と図２４とを比較すると、この間ではまったく現像が進んでいないことが分かる。
【００４８】
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感光体上の静電潜像を反転現像することができる。即ち、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。
【００４９】
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。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。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。
【００５０】
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る。このとき、既にホッピングしているトナーは静電搬送基板１との間で吸着力が生じないため、容易に潜像担持体側に移送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。
【００５１】
従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に移送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、ＤＣ６００〜９００Ｖのバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、本複写機では、トナーの付着力は通常５０〜２００ｎＮであるが、静電搬送基板１上でホッピングしているために静電搬送基板１に対する付着力が略零になる。よって、トナーを静電搬送基板１から剥離する力が不要になり、低電圧で十分にトナーを潜像担持体側に移送することが可能になるのである。しかも、電極１０２、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、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。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い。このため、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。
【００５２】
例えば、ＯＰＣ感光体を使用し、その表面のＣＴＬ（ＣｈａｒｇｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ）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。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。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、印刷速度即ち感光体の回転速度によっても異なる。負帯電性のトナーの場合、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。
【００５３】
ところで、上述したＥＴＨ現像は、静電搬送基板１上でトナーをホッピングさせることによって、静電搬送基板１との吸着力を０にすることで現像を行うものである。しかし、本発明者らの研究によると、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ことも確認された。
【００５４】
そこで、本発明者らはＥＴＨ現像について鋭意研究した結果、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、且つ、非画像部には付着しない、即ち地汚れが生じない条件を見出したものである。即ち、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、飛散を防止することができる。そして、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。
【００５５】
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。
【００５６】
本発明者らは更に鋭意研究を重ねた結果、上述したように本発明に係るＥＴＨ現像では地肌部（非画像部）にトナーが付着しないため、地肌汚れが生じないはずであるにもかかわらず、未だ地肌汚れが生じ得ることを確認した。即ち、本発明者らは上述した搬送基板を製作して、同じような粒径と帯電量を有するトナーを用いて、厚さ１５μｍのＯＰＣ層を有する感光体で、表面電位−１７０Ｖに帯電後レーザー光学系により潜像を形成した。そして、周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転する感光体から０．２００ｍｍ離して静電搬送基板１を固定し、上記搬送電圧パターンを印加してトナーを静電搬送基板１上を感光体の周速と等しい速度で搬送した。更に、静電搬送基板１が感光体と最接近する０．４ｍｍ幅の領域（これを「現像領域」とした。）の電極に対してだけ前記ホッピング電圧パターンに切り替えて該潜像を反転現像した。そして、ＯＰＣ感光体上に形成された該トナー画像を公知の方法で、転写、定着してきれいな白紙上に黒トナー画像を形成した。この結果、形成した画像の地肌部には地汚れが生じており、また、多数枚プリント試験を繰り返すうちに機内にトナーが付着していることが認められた。そこで、高速度カメラにより、現像領域のトナーの動きを観察したところ、現像に寄与せず（感光体に付着せず）且つ、搬送基板に戻らなかったトナーが、感光体の回転に伴ってその周辺に発生した気流に巻き込まれていくことが判明した。
【００５７】
また、地肌部よりも画像部の方が飛散トナーが増えることが判明した。更に、ＯＰＣ層の帯電電位を高くすると飛散は少なくなることも判明した。また、通常、従来の現像方式ではトナーの帯電量が下がった時トナー飛散が増加していたが、ＥＴＨ現像方式では、逆に、トナーの帯電量が低い方がトナー飛散が少なくなることも判明した。
【００５８】
これらのことから、図２３ないし図２５に示すように、感光体の回転に伴う気流が一番強い画像部の直上（下）で浮遊しているトナーが、感光体の回転の気流に巻き込まれて飛散したことが確認された。
【００５９】
画像部に対して後行するトナーが滞留する原因については、空中のトナーに働く力が無くなったと考えられる。本来、画像部の近傍には負帯電性のトナーを画像部に引き付ける電界が形成されているので、この電界が、無くなって、又は弱くなって、後行のトナーが画像部に引き付けられなくなたと考えられる。前述したように、ＯＰＣ層の電荷密度は−３．０ｅ−４〔Ｃ／ｍｍ２〕であるが、−２０μＣ／ｇに帯電しているトナーが、１平方ｃｍに１．５ｍｇ集まると、その電荷密度も−３．０ｅ−４〔Ｃ／ｍｍ２〕になる。
【００６０】
実際には、飽和現像でも、１平方ｃｍに１．５ｍｇのトナーが乗ることはないが、その半分程度が乗っているとすると、地肌部と画像部の電位差が半減して電界も半減しトナーの滞留が始まると考えられる。これは、電荷分布を均一と仮定した場合であるが、トナー間のクーロン反発力を考えると、１個の後行のトナーは複数の先行付着トナーより反発されて先に（潜像担持体側に）進めなくなったと考えることもできる。
【００６１】
そこで、現像領域通過後の領域でトナーを静電搬送基板１側に引き戻す電界を発生させる手段を設けるとよい。例えば、上述したように静電搬送基板１に回収領域１３を設けて、この回収領域１３の電極１０２に対しては駆動回路２から回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。つまり、搬送領域１１の電極１０２に印加する搬送電圧パターンの駆動波形をそのまま回収領域１３の電極１０２に印加する回収搬送電圧パターンの駆動波形として用いるのである。このように、現像領域通過後の領域でトナーが潜像潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成することによって、浮遊トナーを静電搬送基板１側に回収することができ、この結果トナーの再利用も可能になる。
【００６２】
この点についてより詳細に説明する。前述した図１８以降を参照して説明したようにＯＰＣ層１５上に反転現像用の電荷パターンを乗せ、図１３に示すホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を各電極１０２に印加して現像を行った。そして、図１１に示した回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を各電極１０２に印加したときのトナーＴの挙動の一例について図２６以降を参照して時間を追って説明する。
【００６３】
まず、図２６は各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１に切り替えた後１００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。前述した図２３と比較すると分かるように、画像部１７ａ上（実際は下）に浮遊していたトナーが、静電搬送基板１側に引き寄せられ始めている。また、画像部１７ａのみならず、もともと地肌部１７ｂに対応して静電搬送基板１側の空中にいたトナーも更に静電搬送基板１側に引き寄せられ始めている。
【００６４】
図２７は切り替え後２００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。図２６と比較すると、画像部１７ａ、地肌部１７ｂともにトナーは更に静電搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。
【００６５】
図２８は切り替え後４００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応して浮遊していたトナーの静電搬送基板１側への回収が更に進んでいることが分かる。但し、地肌部１７ｂに対応する部分では新たに打ち上げられるトナーがあるために少し膨らんでいる。
【００６６】
図２９は切り替え後７００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。画像部１７ａに対応する浮遊トナー中、最後尾に位置するトナーも静電搬送基板１との間の中途まで進んでいることが分かる。
【００６７】
図３０は切り替え後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示している。最後尾のトナーも、静電搬送基板１側に入り、ＯＰＣ層１５側には浮遊トナーがまったく存在しなくなったことが分かる。
【００６８】
この場合、画像部１７ａに付着しているトナーは、静電搬送基板１側に引き戻されない。これは、帯電しているトナーと誘電体であるＯＰＣ感光層との間には強い鏡像力が働いている。また、電荷の有無とは関係なしに、トナーとＯＰＣ層の間には、ファンデルワールツ力、液間架橋力も働いている。更に、画像部が小さい場合には、エッジ電界による静電力も働く。これらの力が合わさってトナーをＯＰＣ側に押しているので、浮遊トナーのように静電搬送基板１側に引き戻されることがないのである。なお、浮遊トナーには、ファンデルワールツ力と液間架橋力は働かず、また鏡像力も実質的にゼロであることから、静電搬送基板１側に引き戻される。
【００６９】
但し、後述するように、搬送基板側の電極に印加する電位を高めていくと感光体上に付着したトナーまで引き戻されるので、現像領域通過後に形成する電界の強さは、潜像担持体に付着したトナーを潜像担持体面より引き剥がさない範囲であることが好ましい。この場合、付着力の弱いトナーは引き剥がした方がよい場合もあり、全く引き剥がすことのない電界の強さでなければならないということではない。
【００７０】
なお、上述したシミュレーションでは、画像部１７ａの２層目以上のトナーはすべて、静電搬送基板１側に回収されたが、これはシミュレーションではトナー間の付着力をゼロにしたためである。実際は、トナー同士の間にも、ファンデルワールツ力、液間架橋力は働くので、２層目のトナーも１層目のトナーに付着して残る。このように、現像領域通過後の領域において、トナーを潜像担持体側と反対側の方向に向かう電界を発生させる手段を備えることによって、飛散トナーの発生を大幅に低減することができる。この場合、搬送部材である搬送基板の電極に印加する電圧の平均値電位は、現像領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の間とすることで、ＥＴＨ現像を行うことができる。そして、負帯電性のトナーを用いるときには、現像領域通過後の領域（回収領域）では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも高い電位とする。また、正帯電性のトナーを用いるときには、現像領域通過後の領域では潜像の画像部電位と非画像部電位の両電位よりも低い電位とする。これらの結果、浮遊しているトナーを搬送基板側に回収することができる。
【００７１】
図１３に示したホッピング電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２３ａ〜２３ｃ（これらを符号「２３」で表記する。）の一例について図３１を参照して説明する。なお、前述したように図１３に示すホッピング電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜−１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が６７％デューティーの波形であるが、ここでは、電位が相対的に＋の時間（０Ｖの時間）が３３％デューティーの波形で説明する。
【００７２】
波形増幅器２３は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１からなるクランプ回路２５とで構成されている。この波形増幅器２３に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３２（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられたとする。すると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転される。そして、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００７３】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２５は、＋波形に対しては時定数が小さく、−波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定されるが、パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定する。このことで、クランプ回路２５からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜−１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【００７４】
次に、上述した図１１に示す回収搬送電圧パターンの駆動波形を発生するための波形増幅器２２ａ〜２２ｃ（これらを符号「２２」で表記する。）の一例について図３３を参照して説明する。図１１に示した回収搬送電圧パターンの駆動波形は、各相が０〜＋１００Ｖのパルス波形で、電位が相対的に＋の時間（＋１００Ｖの時間）が３３％デューティーの波形の例である。
【００７５】
波形増幅器２２は、入力信号を分圧するための抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング用のトランジスタＴｒ１と、コレクタ抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ２と、電流制限抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２からなるクランプ回路２６とで構成されている。即ち、波形増幅器２３のクランプ回路２５のダイオードＤ１と波形増幅器２２のクランプ回路２６のダイオードＤ２の向きが異なるだけである。
【００７６】
この波形増幅器２２に対し、前述したパルス信号発生回路２１から図３４（ａ）に示すように、例えば、０〜１５Ｖの図示の波形で１５Ｖのデューティーが約６７％の入力信号ＩＮが与えられたとする。すると、この入力信号ＩＮは抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されてトランジスタＴｒ１のベースに入力され、トランジスタＴｒ１がスイッチングを動作することで、位相が反転される。そして、０〜＋１００Ｖにレベルアップされた同図（ｂ）に示すような電圧波形（コレクタ電圧）ｍが得られる。
【００７７】
このコレクタ電圧ｍをトランジスタＴｒ２が受け、同じレベルの波形を低インピーダンスで出力する。このトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されたクランプ回路２６は、−波形に対しては時定数が小さく、＋波形に対しては時定数がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５で決定される。パルスの周期に対してこの時定数を十分大きな値に設定することで、クランプ回路２６からは、同図（ｃ）に示すように、０レベルがクランプされた０〜＋１００Ｖの出力波形ＯＵＴが得られる。
【００７８】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオードから構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られるので、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になる。
【００７９】
ここで、トナーの帯電極性と静電搬送基板１の電極１０２に印加する電圧（電位）との関係について説明すると、負帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では０〜−Ｖ１の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜＋Ｖ２の電圧とする。つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとする。そして、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。同様に、正帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では０〜＋Ｖ３の電圧とし、現像領域通過後の領域では０〜−Ｖ４の電圧とする。つまりホッピング用駆動波形の電圧は０〜＋Ｖとする。そして、回収搬送用駆動波形の電圧は０〜−Ｖとすることで、上述したように駆動回路の構成が簡単で、信頼性が向上する。なお、上述した電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、同じ絶対値の電圧であっても、異なる絶対値の電圧であってもよい。
【００８０】
次に、トナーの搬送及びホッピングを行うための静電搬送基板１の複数の電極１０２の幅（電極幅）Ｌ及び電極間隔Ｒ、並びに表面保護層１０３について説明する。静電搬送基板１における電極幅Ｌと電極間隔Ｒはトナーの搬送効率、ホッピング効率に大きく影響する。即ち、電極と電極の間にあるトナーはほぼ水平方向の電界により、基板表面を隣接する電極まで移動する。これに対して、電極上に乗っているトナーは、少なくとも垂直方向の成分も持った初速が与えられることから、多くは基板面から離れて飛翔する。特に、電極端面付近にあるトナーは、隣接電極を飛び越えて移動するため、電極幅Ｌが広い場合には、その電極上に乗っているトナーの数が多くなり、移動距離の大きいトナーが増えて搬送効率が上がる。但し、電極幅Ｌが広すぎると、電極中央付近の電界強度が低下するためにトナーが電極に付着し、搬送効率が低下することになる。そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極幅があることを見出した。
【００８１】
また、電極間隔Ｒは、距離と印加電圧の関係から電極間の電界強度を決定し、間隔Ｒが狭い程電界強度は当然強く、搬送、ホッピングの初速が得られやすい。しかし、電極から電極へ移動するようなトナーについては、一回の移動距離が短くなり、駆動周波数を高くしないと移動効率が上がらないことになる。これについても、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よく粉体を搬送、ホッピングするための適正な電極間隔があることを見出した。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
より詳しく説明すると、まず、電極幅Ｌについては、電極幅Ｌをトナー径（粉体径）の１倍としたときは、最低１個のトナーを乗せて搬送、ホピングするための幅寸法である。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。そして、搬送及びホッピングの効率から、電極の上にトナー２０個程度が乗る幅であれば吸着が発生し難く、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。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。更に好ましくは、トナーの平均粒径の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。
【００８５】
図３５に示すように、静電搬送基板１上の電極１０２の幅（電極幅）Ｌを３０μｍ、電極間隔Ｒを３０μｍ、電極１０２の厚みを５μｍ、表面保護層１０３の厚みを０．１μｍとし、隣接する２つの電極１０２、１２にそれぞれ＋１００Ｖ、０Ｖを印加し、電極幅Ｌ、電極間隔Ｒに対する搬送電界ＴＥ、ホッピング電界ＨＥの強度を測定した結果を図３６及び図３７に示している。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３５では細部を分かり易くするために電極１０２は２つを示しているが、実際のシミュレーション、及び実験は前述したように十分な数の電極を有する領域について評価している。また、トナーＴの粒径は８μｍ、電荷量は−２０μＣ／ｇである。これらの図３６及び図３７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３５に示す電極端部５μｍ上方の点とする。また、ホッピング電界ＨＥの代表点ＨＥａは図３５に示す電極中央部５μｍ上方の点とする。また、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。
【００８６】
これらの図３６及び図３７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、であることがわかる。また、吸着の問題がない好ましい電界としては（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上であることがわかる。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。
【００８７】
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倍以下である。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。
【００８８】
また、図３７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。このため、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。
【００８９】
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。そして、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、且つ、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り、次のようなことを可能にする。即ち、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る。そして、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。
【００９０】
本発明者らの研究するところによると、トナーの平均粒径が２〜１０μｍ、Ｑ／ｍが負帯電の場合には−３〜−４０μＣ／ｇ、より好ましくは、−１０〜−３０μＣ／ｇ、正帯電の場合には＋３〜＋４０μＣ／ｇ、より好ましくは、＋１０〜＋３０μＣ／ｇであるときに、特に、上述した電極構成による搬送及びホッピングを効率的に行うことができた。
【００９１】
次に、表面保護層１０３について説明する。表面保護層を設けることにより、電極の汚れ、微粒子等の付着が無く、表面を搬送に好適な条件で維持することができ、高湿度環境での沿面リークの回避でき、Ｑ／ｍの変動が無く、粉体の帯電電荷量を安定に維持することができる。図３５の構成において表面保護層の厚さを０．１〜８０μｍの範囲で変化させたときのＸ方向の電界強度を計算値で求めた結果を図３８に示している。この表面保護層１０３の誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。同図から分かるように、この表面保護層の膜厚（電極表面からの厚さ）が厚すぎると、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。そこで、搬送効率、耐温湿度環境等を考慮すると、搬送動作に対して効率低下を問題にしないで実用可能な表面保護層厚さは、３０％効率が低下する１０μｍ以下、より好ましくは効率低下が数％に押さえられる５μｍ以下である。
【００９２】
電極表面のホッピングに作用する電界強度の例を図３９及び図４０に示している。図３９は表面保護層の厚みを５μｍとした例、図４０は表面保護層の厚みを３０μｍとした例であり、何れも電極幅３０μｍ、電極間隔３０μｍで印加電圧０Ｖ、１００Ｖとしている。これらの図から分かるように、表面保護層の厚さが厚くなると空気より誘電率が高い保護層から隣接する電極方向へ向かう電界が増加するため、表面の垂直方向成分が減少するとともに、保護層の厚み分、表面のトナーに作用する電界強度が低下する。即ち、ホッピングに作用する垂直方向成分の電気力線は保護層厚さに大きく依存する。１００Ｖ程度の低電圧で効率的にホッピングに作用する力を付与できる電界は、吸着の問題がない好ましい電界として（１Ｅ＋６）Ｖ／ｍ以上、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。このための保護層厚さとしては１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。なお、表面保護層の材料としては、比抵抗は１０＊Ｅ６Ωｃｍ以上、誘電率εが２以上の材料を用いることが好ましい。
【００９３】
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。また、潜像担持体の帯電電位との関係については、トナーが負帯電性のトナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を−３００Ｖ以下、正帯電性のトナーの場合、潜像担持体の表面の帯電電位を＋３００Ｖ以下にする。即ち、潜像担持体の表面の帯電電位は｜３００｜Ｖ以下とする。これにより、上述したように、電極をファインピッチ化した場合に、電極１０２、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、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。
【００９４】
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。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。
【００９５】
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。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。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）に位置する材料を用いることが好ましい。または、正端側に位置する材料でもよい。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。
【００９６】
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）に位置する材料が好ましい。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）系材料を用いるとよい。
【００９７】
次に、電極１０２の厚みについて説明する。上述したように電極表面を覆う数μｍ厚さの表面保護層を形成した場合、表面保護層の下に電極がある領域とない領域に対応して、搬送基板表面には凹凸が生じることになる。このとき、電極の厚さを３μｍ以下の薄層に形成することによって、保護膜表面の凹凸を問題にすることなくトナー等、５μｍ程度の粉体をスムースに搬送することができる。従って、電極を３μｍ以下の厚みに形成すれば、搬送基板表面の平坦化処理等を必要しないで、薄層の表面保護層を有する搬送基板を実用化でき、搬送、ホッピングのための電界強度が低下することもなくなり、より効率的な搬送、ホッピングを行うことができる。
【００９８】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、図４１に示すように、駆動回路２に代えて、静電搬送基板１の搬送領域１１、現像領域１２及び回収領域１３の各電極１０２に対して、それぞれ駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２、Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３を印加する駆動回路３２を設ける。駆動回路３２から回収領域１３の各電極１０３に出力する回収搬送駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３は、図４２に示すように、搬送駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１にＤＣ＋５０Ｖのバイアス電圧を加えたものであり、各Ａ〜Ｃ相の波形は１２０°ずつ位相がシフトした＋５０〜＋１５０Ｖのパルス波形である。この駆動波形を生成するために駆動回路３２に含まれる回収搬送電圧用の波形増幅器２４は、図４３に示すように、前述した波形増幅器２２のクランプ回路２６のＧＮＤ方向とは逆向きのダイオードＤ２及び抵抗Ｒ５とシリーズに＋５０Ｖの電源回路２７を挿入したのものである。そして、波形増幅器２２の出力波形に＋５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として＋５０〜＋１５０Ｖの波形が得られる。
【００９９】
このように、搬送基板の各電極に印加する駆動波形をコンデンサ、抵抗、ダイオード及びバイアス電圧発生手段から構成されるクランプ回路で形成することで、簡単な回路構成で、また、低レベル側をクランプすることでドリフトのない、波高値が一定で安定な波形が得られる。このことにより、正確なトナー搬送、ホッピングが可能になるとともに、低レベル側が０Ｖでない所定のバイアス波形を簡単な電源回路を挿入するだけで構成でき、感光体と搬送基板の間のバイアス電界を調整することが可能になって最適な画像が得られる条件を容易に設定できる。
【０１００】
また、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形にＤＣバイアスを重畳することによって、より回収効率が向上し、飛散トナーの発生を確実に防止できる。即ち、前述したように現像領域通過後の領域でトナーを静電搬送基板１側に引き戻す電界を形成する手段を設けることによって、トナーの飛散は大変少なくなったが、まだゼロにはならなかった。その原因を究明したところ、高速度カメラの映像と上記シミュレーションより、静電搬送基板１に近い側でも、回転するＯＰＣ感光体１０に引かれて空気の移動が生じていることに起因していることが判明した。
【０１０１】
そこで、回収領域１３の各電極１０２に印加する駆動波形に＋５０ＶのＤＣバイアスを重畳して電界強度を高くしたことによって、飛散トナーの発生が略ゼロになった。なお、このときの駆動波形の平均電圧は８３．３Ｖになる。このときのトナーＴの挙動の一例を図４４に示す。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものである。先に示した図２７と同じ経過時間である。この図４４と先に示した図３０とを対比すると分かるように、トナーが静電搬送基板１側に引き寄せられている。
【０１０２】
本発明者らは更に研究を研究を重ねた結果、バイアス電圧にも適正値があることが判明した。即ち、ＤＣバイアス電圧を＋１００Ｖにした（駆動波形は＋１００〜＋２００Ｖになり、平均電圧は＋１３３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４５に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４４と対比すると分かるように、更にトナーが静電搬送基板１側に引き寄せられているが、静電搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、搬送されないトナーがかなり生じる。更に、ＤＣバイアス電圧を＋１５０Ｖにした（駆動波形は＋１５０〜＋２５０Ｖになり、平均電圧は＋１８３．３Ｖになる。）ときのトナーＴの挙動の一例を図４７に示している。同図は、各電極１０２に印加する電圧を回収搬送電圧パターンの駆動波形Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３に切り替えた後１０００μｓｅｃを経過したときのトナーの分布を示すものであり、前述した図４５と対比すると分かるように、更に静電搬送基板１に引き付ける静電力が強くなり、ＯＰＣ層１５上に付着していたトナーまで静電搬送基板１に引き戻され、現像した画像が消えている。即ち、回収搬送電圧のプラスバイアスには適正値があり、低すぎては、浮遊トナーを、ＯＰＣ感光体の回転に伴って発生している気流中から、ほとんど空気の移動のない搬送基板側に引き寄せることができない。逆に高すぎると、トナーが搬送できなくなり、ついには、いったん現像されたトナーまで回収されて画像が消えてしまうことになる。
【０１０３】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、ＯＰＣ感光体１０の表面電位を高くするとともに、ホッピング電圧パターンの駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２に−ＤＣバイアス電圧を重畳するのである。具体的には、ＯＰＣ感光体層１５の帯電電荷密度を、−４．０ｅ−４〔Ｃ／ｍ＊ｍ〕に、電位として、−２２０Ｖに上げた。一方、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２として、図４７に示すように−５０ＶのＤＣ電圧をバイアスし、−５０Ｖ〜−１５０Ｖの駆動波形とした。なお、同図でも相対的に＋の時間が３３％デューティーの波形としている。この駆動波形を生成するための前述した波形増幅器２３は、図４８に示すように、図３１に示した回路のクランプ回路２５のＧＮＤ方向のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５とシリーズに−５０Ｖの電源回路２８を挿入したのものであり、前記波形増幅器２３の出力波形に−５０ＶのＤＣ電圧がバイアスされ、結果として−５０〜−１５０Ｖの波形が得られる。このときのトナーＴの挙動の一例について図４９に示した。同図は、現像終了時のトナーの分布を示すものであり、先に示した図２３と比較すると分かるように、画像部１７ａに付着するトナー数が２倍近くなっている。このようにして、画像部に付着する（現像する）トナーが増えて、画像濃度が高く、地汚れのない画像を形成することもできる。
【０１０４】
静電搬送基板１の各電極に対し、負帯電性のトナーを用いる場合、現像領域では−Ｖ５〜−Ｖ６（Ｖ５＞Ｖ６）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ７〜＋Ｖ８（Ｖ８＞Ｖ７）電圧を印加するとよい。つまり、現像領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とするのである。これにより、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。
【０１０５】
同様に、正帯電性のトナーを用いる場合には、現像領域では＋Ｖ９〜Ｖ１０（Ｖ１０＞Ｖ９）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ１１〜−Ｖ１２（Ｖ１２＞Ｖ１１）の電圧を印加するとよい。つまり、現像領域では＋Ｖ〜＋（Ｖ＋α）の電圧を、現像領域通過後の領域では−Ｖ〜−（Ｖ＋α）電圧を印加する駆動波形とするのである。このことにより、トナーによる現像量及び浮遊トナーの回収量をより高めることができる。なお、電圧Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２は、同じ絶対値あってもよいし、異なる絶対値であってもよい。
【０１０６】
また、本複写機を次のように構成してもよい。即ち、駆動波形の電圧パターンを用いて、静電搬送基板１とＯＰＣ感光体１０との間隔を２００μｍから４００μｍに広げるのである。このときのトナーＴの挙動の一例について図５０に示している。同図は、回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μｓｅｃを経過した時のトナーの分布を示すものであり、先に示した図４４と比較しても、相対的に浮遊していたトナーが静電搬送基板１側に引き寄せられていることが分かる。このように、一層トナーの飛散を防止することができる。
【０１０７】
また、本複写機を次のように構成してもよい。即ち、図５１に示すように、フレキシブルベース基板１１１に複数の電極１０２を設け、保護層１０３を形成した静電搬送基板４１を用いて、この静電搬送基板４１のうちの回収領域１３に対応する部分を感光体１０の表面形状に倣わせて湾曲させ。上述したように、感光体１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、トナーの飛散が生じるようになった。これは、感光体１０と静電搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなって、浮遊トナーを、静電搬送基板４１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が静電搬送基板１より遠ざかって行ってしまうことが原因であると考えられる。
【０１０８】
そこで、静電搬送基板４１としてフレキシブル基板を用いて感光体１０とのギャップを回収領域１３で略同じに保持することで、十分なトナー回収のための時間を確保できる。そして、浮遊トナーを静電搬送基板４１側に引き付けることができるので、トナーの飛散が解消される。この場合、現像時間が不足するときには、図５２に示すように、現像領域１２でも、フレキシブルな搬送基板４１を湾曲させてＯＰＣ感光体１０の曲率に合わせて湾曲させることで、現像時間を確保することができるようになる。また、静電搬送基板４１を湾曲させる場合、湾曲面を形成している部分は潜像担持体（感光体１）との間のギャップが潜像担持体の移動方向下流側ほど広くなっているようにすることで、空気の流れが乱れることなく速やかに減衰でき、浮遊トナーの回収をより確実に行うことができる。
【０１０９】
フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する搬送基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（ベース基板１１１）として、その上に蒸着法によって０．１〜３μｍのＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等を成膜する。幅３０〜６０ｃｍであれば、ロール・トゥ・ロールの装置で製造可能であり、量産性が非常に高まる。共通バスラインは同時に幅１〜５ｍｍ程度の電極を形成する。蒸着法の具体的手段としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、イオンビーム法、等の方法が可能である。例えば、スパッタ法で電極を形成する場合において、ポリイミドとの密着性を向上させるため、Ｃｒ膜を介在させても良いし、前処理として、プラズマ処理やプライマー処理によっても密着性を向上させることができる。蒸着法以外の工法としては、電着法によっても薄層電極を形成することができる。この場合は、ポリイミドの基材上に、まず、無電解メッキによって電極を形成する。塩化Ｓｎ、塩化Ｐｄ、塩化Ｎｉに順次浸漬して下地電極を形成した後、Ｎｉ電解液中で電解メッキを行ってＮｉ膜１〜３μｍをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。
【０１１０】
これらの薄膜電極にレジスト塗布、パタンニング、エッチングで電極１０２を形成する。この場合、０．１〜３μｍ厚さの薄層電極であれば、フォトリソ、エッチング処理によって５μｍ〜数１０μｍ幅、又は間隔のファインパタン電極を精度良く形成することができる。次いで、表面保護層１０３としてＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を厚さ０．５〜２μｍをスパッタ等により形成する。或いは、表面保護層としてＰＩ（ポリイミド）を厚さ２〜５μｍにロールコータ、その他コーティング装置により塗布し、ベークして仕上げる。ＰＩのままで支障を生じるときには、更に最表面にＳｉＯ２、その他無機膜を０．１〜２μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。
【０１１１】
また、別の例としては、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（ベース基板１１１）として、その上に電極材料として、厚さ１０〜２０μｍのＣｕ、ＳＵＳ等を使用することも可能である。この場合は、逆に金属材の上にポリイミドをロールコータにて２０〜１００μｍ塗布してベークする。その後、金属材をフォトリソ、エッチング処理によって電極１０２の形状にパターン化し、その電極１０２面上に保護層１０３としてポリイミドをコーティング、金属材電極の厚さ１０〜２０μｍに応じた凹凸がある場合は、適正な段差を含む、準平坦化を行う。例えば、粘度５０〜１０，０００ｃｐｓ、より好ましくは１００〜３００ｃｐｓのポリイミド系材料、ポリウレタン系材料をスピンコートして放置することによって、材料の表面張力によって基板の凹凸がスムージングされ、搬送基板最表面が平坦化される。その後、熱処理により安定した保護フィルム膜材となる。
【０１１２】
フレキシブル搬送基板の強度を上げた更に他の例としては、基材として厚さ２０〜３０μｍのＳＵＳ、Ａｌ材等を用いて、その表面に絶縁層（電極と基材との間の絶縁）として５μｍ程度の希釈したポリイミド材をロールコータによりコーティングする。そして、このポリイミドを例えば１５０℃−３０分のプリベーク、３５０℃−６０分のポストベークして薄層ポリイミド膜を形成してベース基板１０１とする。その後、密着性向上のプラズマ処理やプライマー処理を施した後、薄層電極層としてＮｉ−Ｃｒを０．１〜２μｍの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって数１０μｍのファインパタンの電極１０２を形成する。更に、表面にＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の表面保護層１０３を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送基板を得ることができる。
【０１１３】
本複写機を以下のように構成してもよい。即ち、上述したように、感光体１０の回転数を上げる（周速をあげる）と、感光体１０と静電搬送基板１との間隔（ギャップ）が感光体１０下流側になるほど広がっているため、トナー回収時間が短くなる。そして、浮遊トナーを、静電搬送基板１側に十分引き付ける前にＯＰＣ感光層が静電搬送基板１より遠ざかってしまうことになる。
【０１１４】
そこで、ハードタイプの静電搬送基板１を使って、静電搬送基板１とＯＰＣ感光体１０の間隔が広がるのに合わせて、回収搬送電圧パターンの駆動波形に加えるプラスバイアス電圧を順次増加させるようにする。これにより、周速が上がったときにもトナー飛散を解消することができる。このときの回収領域１３の長さに対するＯＰＣ感光体１０と平板状の静電搬送基板１間のギャップ、及びそれに対するプラスバイアス電圧の関係を表１に示している。このときの条件は、次のとおりである。なお、もともと地肌部はＯＰＣ感光体層側に浮遊するトナーは少なく、また、回収電界も画像部に比較して大きいので、画像部の回収電界が一定に維持されるようにバイアス電圧を設定した。条件は次の通りである。直径６０ｍｍの感光体と平板状搬送基板。回収領域１３は感光体センター直下より始まる。回収搬送電圧パターンは＋１００Ｖ，０Ｖ，０Ｖ（＋バイアス５０Ｖ）静電潜像電位は、画像部０Ｖ、地肌部−１７０Ｖ。トナーの帯電極性は負（−２０μＣ／ｇ）
【表１】

Figure 0004342819
【０１１５】
本複写機を、以下のように構成してもよい。即ち、図５３に示すように、静電搬送基板１（又は搬送基板４１）の各電極１０２に印加する駆動波形のバイアス電圧を変化できるようにする。図５３はこの場合のホッピング電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２３の一例を示すものであり、先に示した図４８の回路において、固定電圧を出力するバイアス電源回路２８に代えて、出力電圧を可変できるバイアス電源回路２９を備えている。なお、搬送電圧パターン、或いは回収搬送電圧パターンの駆動波形を出力するための波形増幅器２２、２４についても同様にバイアス電圧を可変とすることができる。また、バイアス電源回路２９の出力電圧は、図示しない主制御部によって調整できるようにしている。即ち、トナーの帯電量や、ＯＰＣ感光体の表面電位が、使用環境の温湿度や、プリンタの使用時間によって変化し、また、複写機の場合は、濃度の薄い原稿をより濃く複写したい場合や、逆に、地肌を飛ばして複写したい場合がある。
【０１１６】
そこで、バイアス値を変化できるようにすることで、環境の変化や、機械の変化、原稿の濃淡にかかわらず常に良好な画像をトナーの飛散無しに形成することができる。また、バイアス電圧をフィードパック制御する構成でなくても、機械組み立て後の機械間の特性バラツキをこのバイアス電圧を調整することで最適な画像が得られるように調整することもできる。
【０１１７】
パルス状駆動波形に直流バイアス電圧（現像バイアス）を重畳した場合の現像バイアスと地肌部に対するトナー付着量について図５４を参照して説明する。まず、潜像担持体、搬送基板の電極、その他空間等に関する条件として、トナー平均直径：８μｍ、平均Ｑ／ｍ：−２０μＣ／ｇ、搬送基板と潜像担持体のギャップ（Ｇａｐ）：２００μｍ、潜像のラインパタン幅：３０μｍを３〜１０ライン、ラインパタンの間隔（地肌部分）：４５０μｍ、潜像ラインパタン部（画像部）電位：３０Ｖ、地肌部電位：１１０Ｖ、搬送電極（電極１０２）：幅３０μｍ／間隔３０μｍとし、この電極１０２に対して基本駆動パルス：０〜−１００Ｖ／３相駆動、３ｋＨｚ、６６％Ｄｕｔｙとし、この基本駆動パルスに対して直流電圧のバイアスを＋２０〜−４０Ｖと可変して現像を行ったときの現像バイアスと地肌部に対するトナー付着量の関係は同図に示すようになった。また、このときの電極の電位、感光体表面電位などとの関係を表２に示している。
【表２】
Figure 0004342819
【０１１８】
なお、上述の潜像パタン条件は、トナー付着にとっては極細線まで現像するための厳しいパタンであり、このパタンまで現像できれば広い方向については問題なく現像することができる。図５４において、直流バイアス電圧を−４０Ｖより１０Ｖづつ上げて行くと、地肌に到達するトナーの数（同図に実線で表記）も減るが、ライン潜像を現像するトナーの数（単位長当たりの数、同図に破線で表記）も減っていくことが分かる。なお、この結果は現像バイアス電圧に対する地肌到達トナーを潜像担持体がニップ領域を通過する現像時間内に付着した量の計測値である。
【０１１９】
現像工程においては、地汚れさせずに、最小ドットを現像できることが必要である。そのためには、地肌に到達するトナーがなく、最小ドット幅の潜像にトナーが到達できればよい。その観点から見ると、図５４の結果は、地汚れさせずに最小ドット幅を現像できるのは、現像バイアスが−３０〜＋１０Ｖ、好ましくは−２０Ｖ〜０Ｖ（なお、０Ｖのときはパルス状駆動波形のみとなる。）の範囲内であることが分かる。そのときの、駆動パルス電圧の平均値は、−６３．３〜−２３．３Ｖ、好ましくは−５３．３〜−３３．３Ｖの範囲内である。
【０１２０】
また、現像ギャップ（Ｇａｐ）、駆動パルス条件をパラメータにトナー付着の評価を行った結果、駆動パルス（駆動波形）の周波数が比較的高い値の条件においては、パルスの平均値電位が潜像担持体の画像部と非画像部の間にあることで正常な画像が得られることが判った。また、駆動パルスの周波数が比較的低い値の条件においては、ホッピングされたトナーの最初の出発点の電位は、平均値ではなく、ホッピング電圧パターンのロー"Ｌ"の電位が支配的である（表２のＬｏｗ電位（Ｖ）に相当する欄）。これは、例えば、加速されて飛翔するトナーの平均速度が０．３ｍ／ｓｅｃであるとき、電界強度が１／５に低下する３０μｍの高さ方向の距離を移動する時間は１００μｍとなる。従って、この場合には、駆動波形の印加電圧の時定数として１００μｓｅｃ以上であれば、初速が得られ、ホッピング動作が可能になる。これより、ロー"Ｌ"電位の印加時間が１００μｓｅｃ以上の駆動パルスは、Ｄｕｔｙ５０％の場合は５ｋＨｚ以下、Ｄｕｔｙ６６％の場合は３．３ｋＨｚ以下で好適な画像が得られることが確認できた。
【０１２１】
本複写機を次のように構成してもよい。即ち、図５５に示すように、回収領域１３では搬送基板を用いてトナーを回収する構成としていたものに代えて、回収領域１３を持たない搬送基板６１を用いて現像を行う。また、現像領域１２の出口付近に、トナーが潜像担持体である感光体１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段として回収ローラ６２を設ける。そして、この回収ローラ６２にバイアス電源６３から電界発生用のバイアス電圧を印加し、また回収ローラ６２表面から回収トナーを剥離する回収ブレード６４を設ける。
【０１２２】
かかる構成において、現像領域１２の出口に、直径２０ｍｍの金属ローラからなる回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体１０より０．５ｍｍのギャップを空けて配置し、この回収ローラ６２にバイアス電圧として＋５００Ｖを印加した。すると、浮遊トナーの大部分は金属ローラである回収ローラ６２に静電付着し、トナーの飛散が低減した。更に、金属ローラである回収ローラ６２を、ＯＰＣ感光体１０と同方向に回転させ、その間のギャップで、両ローラを逆方向に移動させて、感光体６２によって発生する気流を止めた。すると、すべてのトナーを回収することができ、トナー飛散がなくなった。このように、トナーが潜像担持体である感光体１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段としては、搬送基板に限られるものではなく、ローラ部材或いは、平板状部材などを用いることもできる。
【０１２３】
なお、これまで説明したシミュレーションで用いたトナーの粒径（半径）の分布を図５６に、帯電量Ｑ／ｍの分布を図５７にそれぞれ示している。これらの分布は従来のトナーにおける実測値を基にした一例である。
【０１２４】
図５８は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。複写機本体の上部には、スキャナ装置が設けられている。このスキャナ装置のコンタクトガラス４０２上に原稿が載置された後、図示しないコピースタートスイッチが押されると、原稿の読み取りが開始される。具体的には、原稿照明光源４０３とミラー４０４とを含む走査光学系４０５と、ミラー４０６、４０７を含む走査光学系４０８とが移動して、原稿が光走査される。すると、原稿がレンズ４０９の後方に配設された画像読み取り素子４１０によって画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号にデジタル画像処理が施される。処理後の信号は、図示しないレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動して、これからレーザー光を出射させる。このレーザー光は、ポリゴンミラー４１３上での反射によって主走査方向に偏向せしめられながら、ミラー４１４を介して感光体４０１を走査する。この走査に先立ち、ドラム状の感光体４０１は図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動されながら、帯電手段４１５によって一様帯電せしめられる。そして、表面にレーザー光が走査されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、現像装置４１６によってトナー像に現像される。
【０１２５】
感光体４０１には、その図中下方でチャージャユニットが対向している。このチャージャユニットの図中左側用には、２つの給紙手段４１７Ａ、４１７Ｂが配設されており、それぞれカセット内に記録体たる転写紙を複数枚重ねた転写紙束の状態で収容している。コピー動作がスタートすると、画像情報に応じたサイズ及び姿勢の転写紙を収容している方の給紙手段（４１７Ａ又は４１７Ｂ）の給紙コロ（４１８Ａ又は４１８Ｂ）が回転駆動されて、転写紙束の一番上の転写紙を給紙路に送り出す。この給紙路の最下流側には、レジストローラ対が配設されており、給紙手段から送られてくる転写紙をローラ間に挟み込む。レジストローラ対は、挟み込んだ転写紙を感光体４０１上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで、感光体４０１と上記チャージャユニットとの対向部に向けて送り出す。この対向部においては、チャージャユニットの転写チャージャ４２０によって発せられるコロナ放電により、感光体４０１上のトナー像が転写紙に静電転写される。そして、分離チャージャ４２１によって感光体４０１から分離された転写紙が、搬送ベルト４２２を経由して定着手段４２３内に送られる。定着手段４２３は、加熱ローラと加圧ローラとの当接によって形成している定着ニップに転写紙を挟み込んで、加熱や加圧の作用によってトナー像を転写紙上に定着せしめる。このようにしてトナー像が定着された転写紙は、排紙ローラ対を経て機外のスタック部４２４にスタックされる。
【０１２６】
上記チャージャユニットとの対向位置を通過した後の感光体３０１表面に付着している転写残トナーは、クリーニング手段４２５によって除去される。このようにしてクリーニングされた感光体３０１表面は、除電ランプ４２６によって除電されて初期化せしめられる。
【０１２７】
次に、本複写機の特徴的な構成について説明する。
図５９は、上記現像装置４１６の要部構成と、感光体４０１とを示す拡大構成図である。現像装置４１６は、図示しないトナーと帯電促進物質との混合物を収容するトナー供給部４３０や、トナーを搬送するトナー搬送部４４０などを備えている。
【０１２８】
図６０、図６１、図６２は、それぞれ、上記トナー供給部４３０を示す平断面図、縦断面図、横断面図である。トナー供給部４３０は、仕切壁４３４によって第１収容室４３６、第２収容室４３７の２つに仕切られており、それぞれ回転部材たる第１搬送スクリュウ４３１、第２搬送スクリュウ４３４が設けられている。これらは、回転軸４３１ａ，４３３ａの表面に螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂが突設せしめられた構造になっている。トナー供給部４３０の両端付近には、それぞれ長さＬ２（例えば２５ｍｍ）に渡って仕切壁４３４の設けられていない連通スペースがあり、収容部たる２つの収容室（４３６、４３７）がここで連通している。図６０に示すように、第１搬送スクリュウ４３１は、図示しないスクリュウ駆動系によって回転駆動させることで、第１収容室４３６に収容されている上記混合物を図中左側から右側に向けて攪拌搬送する。これによって第１収容室４３６の図中右側の連通スペースまで搬送された混合物は、第２収容室４３７内に進入する。そして、スクリュウ駆動系によって回転駆動される第２搬送スクリュウ４３４によって今度は図中右側から左側に向けて搬送される。次いで、第２収容室４３７の図中左側の連通スペースまで搬送されると、第１収容室４３６内に戻る。このように、トナー供給部４３０内では、混合物が攪拌搬送されながら図中反時計回りに循環する。第１収容室４３６には、図示しないトナー濃度検知手段が配設されており、混合物のトナー濃度を検知してトナー濃度信号を図示しない補給制御部に出力する。この補給制御部は、トナー濃度信号に応じて、図示しないトナー補給手段を駆動制御して適量のトナーを第１収容室４３６に補給する。これにより、トナー供給部４３０内の混合物のトナー濃度が所定範囲内に維持される。第１収容室４３６内に新たに補給されたトナーは、混合物に取り込まれた後、攪拌搬送に伴って摩擦促進物質に摺擦せしめられて摩擦帯電する。
【０１２９】
第２搬送スクリュウ４３２の螺旋突起４３２の先端と、メッシュ４３３との間には、所定のギャップを設けることが望ましい。その値については、トナーの直径の１／５〜１０倍程度である。望ましくはキャリア径の１／３〜２倍程度であると、混合物の入れ替え効率や混合攪拌効率が良くなる。更に、摩擦促進粒子間の空隙でトナークラウドを良好に発生させることができる。
【０１３０】
先に示した図５９において、第１収容室４３６の底には、メッシュ４３３が設けられている。第１収容室４３６内では、スクリュウ軸線方向に攪拌搬送される混合物中でトナーが十分に帯電する。そして、混合物がメッシュ４３３上を通過する際に、メッシュ４３３の篩い機能によってトナーが混合物から分離されてトナー搬送部４４０内に落とし込まれる。
【０１３１】
メッシュ４３３には金属材料が用いられている。そして、このメッシュ４３３と、移送用静電搬送基板４４２との間には、図示しないバイアス印加手段等の電位差発生手段によって電位差が設けられている。これにより、トナーをメッシュ４３３側から基板側に向けて静電移動させる電界が形成されている。これにより、第２収容室４３７内の混合物からのトナーの分離と、孔からのトナーの排出とが促されて、トナー供給効率の向上が図られる。
【０１３２】
なお、メッシュ４３３と移送用静電搬送基板４４２との間に電極部材を設け、これとメッシュ４３３とにバイアスを印加してトナーの排出を促してもよい。この場合、メッシュ４３３〜電極部材と、電極部材〜移送用静電搬送基板４４２とでトナーを段階的に静電移動させることができる。そして、このことにより、低バイアス電界を実現してトナークラウドを良好に発生させるとともに、トナーや移送用静電搬送基板４４２へのダメージを抑えることができる。メッシュ４３３板と電極部材との間に、交流バイアスやパルスバイアスを印加すると、トナーを往復振動させて、メッシュ４３３、電極部材、移送用静電搬送基板４４２へのトナー固着を抑えることができる。電極部材としては、ワイヤー、複数の並列ワイヤー、メッシュ状の電極などが挙げられる。
【０１３３】
また、メッシュ４３３を振動させる超音波振動子等の振動発生手段を設けて、トナーの排出を促すようにしてもよい。この場合、第２収容室４３７内のトナーを静電気力によってメッシュ４３３に強く引き付けてしまうことによるメッシュ４３３へのトナー固着を回避することができる。振動周期については、５〜６０ｋＨｚ程度にすればよい。振動発生手段としては、機械的的に駆動するもの、磁気コイルによるもの、電歪によるものなどが挙げらるが、何れも摩擦促進物質やトナーの振動により、メッシュ４３３の目詰まりを抑えることもできる。
【０１３４】
上記トナー搬送部４４０は、移送用静電搬送基板４４２を底板にしている移送部４４１と、これの重力方向下側で回収用静電搬送基板４４４を底板にしている回収部４４３とからなる二重構造になっている。上記メッシュ４３３を透過してトナー搬送部４４０内に落とし込まれたトナーは、移送用静電搬送基板４４２表面に供給される。そして、ＥＴＨ現象によってホッピングしながら図中右側から左側に向けて搬送され、感光体４０１に対向する現像領域で感光体４０１上の静電潜像を現像する。現像に寄与しないで現像領域を通過したトナーは、移送用静電搬送基板４４２の端からこぼれ落ちて回収部４４３の回収用静電基板４４４表面に供給される。そして、今度はホッピングしながら図中左側から右側に向けて搬送されて、トナー供給部４３０の第１収容室４３６内に戻される。これにより、現像に寄与しなかったトナーがリサイクルされる。
【０１３５】
かかる構成のトナー供給部４３０においては、第１搬送スクリュウ４３１、第２搬送スクリュウ４３２、これらを回転駆動させる回転駆動系などにより、トナーと摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段が構成されている。また、回収部４４３が、移送用静電搬送基板４４２の表面上で現像に寄与することなく現像領域を通過したトナーを、収容部たる第１収容室４３６に戻してリサイクルさせるリサイクル手段として機能している。これにより、トナーを無駄に廃棄してしまうといった事態を抑えることができる。また、金属製のメッシュ４３３、移送用静電搬送基板４４２、両者間に電位差を発生させる電位差発生手段等により、メッシュ４３３の孔からのトナーの排出を促す排出促進手段が構成されている。排出促進手段については、少なくとも移送用静電搬送部材４４２によってトナーを搬送しているときには機能させることが望ましい。これにより、トナー供給量を変動させてしまうことよる画質への悪影響を抑えることができる。
【０１３６】
上記メッシュ４３３は、エッチングやエレクトロホーミング（電鋳）などによって容易に安価に形成される。図６３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にエッチングによるメッシュ形成工程を示す。まず、図６３（ａ）に示すように、ＳＵＳ等の金属膜にレーザー加工の微細加工を施した設計孔のパターンをレジストで形成する。次に、図６３（ｂ）に示すように、ＦｅＣｌ３等によってエッチングを行って孔を形成する。さらに、図６３（ｃ）に示すように、レジストを剥離し、メッシュ４３３を完成させる。なお、エレクトロホーミングによるメッシュ形成については、図６４（ａ）、（ｂ）に示すような工程で行えばよい。また、細線ワイヤーの編む形成工程も可能である。
【０１３７】
メッシュ４３３の材料としては、可撓性や摩耗耐久性を発揮するものを用いることが望ましい。メッシュ４３３の孔の形状は、丸形、楕円形、四角形、長方形、星形、異形等のものを採用することができる。本複写機では、図６３（ｃ）に示したように、メッシュの孔を楕円形状とし、長手方向の開口の大きさを孔の長さＬとし、短手方向の開口の大きさを孔の幅Ｗとしている。
【０１３８】
メッシュの厚さＴについては、２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜８０μｍの範囲で設定することが望ましい。このとき、厚さＴと、長さＬと、幅Ｗとの関係が、５００Ｗ≧Ｌ、且つ、Ｗ／５≦Ｔ≦３Ｗの範囲であることが好ましい。これは、孔の長さＬと、幅Ｗが５００Ｗ≧Ｌであると、メッシュ４３３が金属膜としての剛性と孔形状を両立して確保できるためである。また、幅Ｗと厚さＴとの関係がＷ／５≦Ｔ≦３Ｗでは金属膜としての平面性や曲率加工が確保できるためである。これにより、メッシュ４３３の剛性による、ボビン形状や平板の真直性、接触変形と形状回復を機能させることができる。
【０１３９】
メッシュ４３３の開口率は、２０〜７０％の範囲とすることが好ましい。現像する画像が黒ベタの時、ムラ無くその放出量を確保するためには、かかる範囲にしなければならないことが実験によって確認されたからである。
【０１４０】
メッシュ４４３の孔は、上述のように、トナーの平均粒子径ｒよりも大きく、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径Ｒよりも小さいことが必要である。更に、図６５（ａ）、（ｂ）に示すように、６ｒ≧Ｗ、且つ、２Ｗ≦Ｒとすることが好ましい。トナーの平均粒子径ｒに対して６ｒ≧Ｗとすることで、クラウド状のトナーによるメッシュの目詰まり起こり難くなり、メッシュ４３３の孔を通してトナーを容易に排出し続けることができる。また、摩擦促進粒子Ｐの平均粒子Ｒに対して２Ｗ≦Ｒとすることで、摩擦促進粒子Ｐの粒径分布や、連続使用で摩擦促進粒子Ｐが摩耗、小粒径化したときにも、メッシュ４３３の孔を通過しないように対応できるよう余裕度を持たせている。
【０１４１】
また、メッシュ４３３は、図６６で示すように、移送用静電搬送基板４４２との対向面が金属材料４３３ａからなり、且つ混合物との接触面が有機樹脂４３３ｂからなる二重構造のものである。このような構造のメッシュ４３３では、摩擦促進粒子Ｐと接触する部分が有機材料であるので、摩擦促進粒子Ｐに対する摩擦によるダメージが金属材料に較べて小さく、その耐久性を向上させることができる。更に、図６７に示すように、有機材料からなる孔入口が金属材料からなる孔出口よりも大きくなるようにする。出口側を金属にすることで、後述のバイアス効果を向上させることができる。
【０１４２】
図６８は、第１参考例のメッシュを示す説明図である。このメッシュ４３３は、金属材料４３３ａで基体が形成され、トナーと接触する表面が全て絶縁性の保護膜４３３ｃで覆われている。この保護膜４３３は、電界強度劣化を起こさないよう０．５〜３０μｍの薄膜になっており、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、ポリイミド等の材料からなっている。かかる構成のメッシュ４３３では、帯電したトナーと接触する表面は全て絶縁性の保護膜４３３ｃで覆われており、金属材料部４３３ａからトナーへの電荷注入をなくすことができ、帯電量を適正に保つことができる。また、金属材料部４３３ａとトナーとが接触しないので、現像剤の劣化も金属部と接触するものと較べて少なくすることができる。
【０１４３】
図６９は、第２参考例のメッシュを示す説明図である。このメッシュ４３３は、有機樹脂材料４３３ｂを基体とし、これの外面に金属材料で蒸着や電鋳による金属膜４３３ｄを形成したものである。有機樹脂材料４３３ｂとしては、トナーを帯電させる帯電能力が高い樹脂がよい。また、金属膜４３３ｄは、０．５〜５μｍの厚みの薄膜であり、金属膜４３３ｄの部分を電極とし、メッシュ４３３内の帯電したトナーがメッシュ４３３の孔を通って外部に向かうような電界を形成するバイアス電圧が印加されている。かかる構成のメッシュ４３３は基体が有機樹脂材料４３３ｂであるため、フレキシブル性と弾性に優れおり、その形状復元性が大きく、外から力が加わった場合でも、その形状を安定して保つことができる。また、メッシュ４３３内のトナーと接触することでトナーの帯電を促進することができる。また、メッシュ４３３の外側の金属膜部４３３ｄにバイアス電圧が印加されているので、バイアス効果を向上させることができる。よって、トナーの放出効率向上させることができる。
【０１４４】
また、図７０に示すように、メッシュ４３３は、有機樹脂材料からなるものと、金属材料からなるものとを張合わせで形成したものとしてもよい。有機樹脂材料は、トナーを帯電させる帯電能力が高い樹脂がよい。メッシュの張合わせは、加熱接合や、ホットプレスで形成される。有機樹脂材料からなるメッシュは、そのフレキシブル性と弾性より形状復元性を有している。また、有機材料からなるメッシュの孔は、金属材料からなるメッシュの孔よりよりも同じか大きく、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径の半分以下とする。このようにすると、金属材料のメッシュが有機材料のメッシュに露出するようになる。この露出により、金属材料のメッシュに印加されたバイアス電圧によるバイアス効果を向上させることができる。よって、トナーの放出効率向上させることができる。
【０１４５】
また、図７１に示すように、メッシュ４３３は、外面に向かって傾斜があり、孔径が広がる形状に形成してもよい。なお、この孔の大きさは、上述のようにメッシュの長さＬ、幅Ｗ、厚さＴとの関係が、５００Ｗ≧Ｌ、且つ、Ｗ／５≦Ｔ≦３Ｗの範囲であり、トナー４８の平均粒子径ｒ、摩擦促進粒子Ｐの平均粒径Ｒと６ｒ≧Ｗ、且つ、２Ｗ≦Ｒの範囲とする。このように、外面に向かって傾斜があることで、孔内へのトナーの付着を抑制することができる。また、開口部のバイアス効果を向上させることができ、現像効率を向上させることができる。
【０１４６】
本複写機や現像装置４１６は、使用に適したトナーとして、所定の要件を満たすものが指定されている。この指定については、例えば、その要件を満たすトナーを複写機内や現像装置４１６内にセットした状態で複写機や現像装置４１６をを出荷することによって行うことができる。また例えば、上記要件を満たすトナーを、複写機本体や現像装置４１６とともに梱包して出荷することによって行ってもよい。また例えば、上記要件を満たすトナーの製品番号や商品名などを、複写機本体、現像装置４１６、これらの取扱説明書などに明記することによって行ってもよい。また例えば、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって上記要件、製品番号、商品名などを通知することによって行ってもよい。
【０１４７】
上記メッシュ４３３の孔の最短径箇所は、このように指定されたトナーの粒径分布に対して、８０％以上のトナー粒子を通過させ得る大きさになっている。よって、混合物中における大部分のトナー粒子を移送用静電搬送基板４４２に供給することができる。なお、孔の最短径箇所については、トナー通過率を１００％よりも低くする値にすることが望ましい。かなり大きなトナー粒子の通過をある程度阻止することで、現像に寄与するトナーの粒径分布をシャープにして、安定した現像能力を得ることができるからである。
【０１４８】
また、本複写機や現像装置４１６は、使用に適した摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されている。この指定については、トナーと同様にして行えばよい。一般に、非磁性材料は磁性材料に比べて造粒し易く、小径化や粒径分布のシャープ化も容易であるため、摩擦促進物質に安定した摩擦帯電性能を発揮させることが可能になる。また、製造コストの低減化を望むこともできる。非磁性材料としては、帯電性能に応じて有機、無機の何れを用いてもよい。トナーとして負帯電性のものが用いられる場合には、正帯電性の非磁性材料として、石英（ＳｉＯ２）、ガラス、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂等の材料を適用することができる。また、トナーとして正帯電性のものが用いられる場合には、負帯電性の非磁性材料として、テフロン（登録商標）樹脂、ポリ塩化樹脂、ポリエチレン樹脂等などを適用することができる。これらは磁場コントロールを必要としないので、簡易で耐久性の大きいキャリア材料として機能することができる。
【０１４９】
上記メッシュ４３３の孔の最短径箇所は、上述のように指定された非磁性材料からなる摩擦促進物質を主成分とする摩擦促進物質の粒径分布に対して、８０％以上のトナー粒子の通過を阻止する大きさになっている。よって、混合物中における大部分のトナー粒子をトナー供給部４３０内に留めることができる。なお、孔の最短径箇所については、摩擦促進物質通過率を１００％よりも低くする値にすることが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、トナー供給部４３０内においては、混合物の攪拌搬送に伴って経時的に摩擦促進粒子を摩耗によって小径化させていく。ある程度まで小径化した摩擦促進粒子を孔に経時的に通過させていきながら、新たな摩擦促進物質を定期的に補充することで、安定したトナー帯電性能を維持することができる。なお、摩擦促進粒子はトナーと逆極性に帯電するため、孔を通過して移送用静電搬送基板４４２表面に供給されると、その表面上をトナーと逆方向に移送される。よって、現像領域まで搬送されることは極めて希であり、通常はトナー供給部４３０の近傍に滞留しながら、経時のホッピングによって破砕されていく。破砕後の微粒子の一部が現像領域に向けて搬送されることも考えられるが、極めて微細であるため、画像に悪影響を及ぼすことは少ない。
【０１５０】
上述のように、メッシュ４３３の孔は、非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有する楕円形状になっている。このような孔をもつメッシュ４３３は、孔の配置とピッチとの工夫によって、開口率を２０〜８０％の範囲に容易に調整することができる。なお、開口率については、メッシュ４３３の剛性やトナー分離効率の観点から、４０〜６０％にするのが望ましい。
【０１５１】
図７２は、トナー供給装置たるトナー供給部４３０を示す斜視図である。図示のように、メッシュ４３３の孔は、その長手方向を攪拌搬送手段である搬送スクリュウ（４３１、４３２）の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されている。このような配設により、メッシュ４３３の高開口率を確保しながら、その折れ曲がりを抑えることができる。具体的には、本発明者らは、楕円形状の孔を上述のような姿勢で配設すると、その長手方向を搬送スクリュウの搬送方向に沿わせる姿勢で配設する場合に比べ、メッシュ４３３の短手方向の折れ曲がりを抑え得ることを見出した。これは、前者の配設にした方が、より強いリブ構造を構成し得るためと考えられる。なお、短手方向の折れ曲がりが生ずるのは次の理由による。即ち、トナー供給部４３０内の混合物質は、スクリュウ軸線方向に搬送されながらメッシュ４３３を押圧することで、メッシュ４３３に対して長手方向に延在する線状の押圧軌跡をたどる。このような線状の押圧軌跡により、メッシュ４３３が短手方向に折れ曲がり易くなるのである。なお、メッシュ４３３の長手方向の大きさは、１２０〜３００［ｍｍ］程度である。また、短手方向の大きさは、５〜２０［ｍｍ程度］である。
【０１５２】
上述のように、攪拌搬送手段の一部である２つの搬送スクリュウ（４３１、４３２）は、回転軸（４３１ａ、４３１２ａ）と、この表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂとを有する回転部材となっている。このような搬送スクリュウは、混合物を螺旋移動させながら軸線方向に搬送することにより、メッシュ４３３との対向位置でトナーを消費した混合物をそこから待避させながら新たな混合物をそこに供給するという混合物の新旧入れ替えを行うことができる。よって、トナーを消費した混合物を待避させずにメッシュ４３３との対向位置で搬送し続けることによるトナー供給性能の低下を回避することができる。なお、螺旋突起４３１ｂ，４３３ｂとして、金属等の剛性材料からなるものに代えて、複数の起毛からなるブラシを用いると、混合物の攪拌効率をより高めることができる。
【０１５３】
本複写機においては、使用に適した摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものと、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものとのうち、何れを指定してもよい。
【０１５４】
単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質を指定した場合には、摩擦促進粒子を経時で摩耗しても、その表面材料を変化させないため、長期間安定した帯電性能を得ることができる。その材料としては、耐摩耗性に優れ、飽和帯電量が一定で、しかも帯電分布の小さなものが望ましい。例えば、ＢａＴｉＯ３・ＳｉＯ２、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２など、高剛性で帯電能力に優れた無機材料が挙げられる。また、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂などの有機材料でもよい。摩擦促進粒子を単一材料で構成しても、その比重については、結晶化度を調整したり、微結晶の集合体の焼結体で微細気孔率をもたせたりすることで調整することができる。
【０１５５】
２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質を指定した場合には、帯電性に優れた材料と、耐久性に優れた材料との組合せにより、優れた帯電性能を得ながら、摩擦促進粒子の補充頻度を少なくすることができる。帯電性、耐久性、耐湿度性及び高比重を実現し得る材料としては、ＢａＴｉＯ３・ＳｉＯ２、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などが挙げられる。これらを直径０．５〜２０μｍの粒子内に適当な比率で混ぜ合わせてバインダーを加え、スプレー法や凝集法で粒状形成した後、乾燥や焼結を施せばよい。また、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂などの有機材料を、直径０．５〜５０μｍの粒子内に適当な比率で混ぜ合わせ、有機溶媒やバインダーを加えた後、スプレー法やノズル噴射法で粒界結合せしめてもよい。
【０１５６】
使用に適した摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものを指定してもよい。比重の適正化が図られた芯材の表面に、帯電性能を有する有機材料や無機材料を用いて表面層を被覆した摩擦促進粒子である。耐久性にやや難があるが、比重や帯電性を容易に調整し得るので、優れた帯電性能を得ることができる。負帯電性のトナーが用いられる場合には、正帯電性の表面材料として、石英（ＳｉＯ２）、ガラス、ポリアクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン樹脂メラミン樹脂等を用いることができる。また、正帯電性のトナーが用いられる場合には、負帯電性の表面材料として、テフロン（登録商標）樹脂、ポリ塩化樹脂、ポリエチレン樹脂等を用いることができる。これらのうち、有機材料については、溶液や溶融液に溶かしてスプレー塗布したり、浸漬法等でコートしたりして表面層を形成することができる。表面層の厚みは１〜５μｍ程度が好適である。無機材料からなる帯電機能をもつ直径０．５〜１５μｍの微細粒子材料をバインダーとともに分散させた縣濁液にキャリア芯材を浸漬し、表面コートし、焼き付けや接合反応させてもよい。
【０１５７】
図７３は、実施形態に係る複写機の第１変形例装置を示す概略構成図である。この第１変形例装置５００は、ブラック（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンダ（Ｍ）の４色でフルカラー画像を形成するものであり、それぞれの色用のプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを備えている。なお、各色のプロセスカートリッジはほぼ同じ構成であるので、以下、Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの符号を必要に応じて省略して説明する。
【０１５８】
プロセスカートリッジ５０２は、図７４に示すように、感光体５０１、帯電手段５１５、除電ランプ５２６、クリーニング手段５２５、現像装置５１６がユニット化されたもので、複写機本体に対して着脱可能になっている。そして、寿命到達時に交換される。
【０１５９】
現像装置５１６は、トナー搬送部５４０、トナー供給部５３０の他に、トナー補給部５０を備えている。トナー補給部５０内には図示しない補給用のトナーが収容されており、補給用回転部材５５１の回転駆動によってトナー供給部５３０の第１収容室５３６内に適宜補給される。トナー供給部５３０内では、実施形態の複写機と同様にして、２つの収容室間でトナーと摩擦促進物質との混合物が循環搬送される。そして、第２収容室５３７内で攪拌搬送される過程で、混合物中のトナーがメッシュ５３３の篩い機能に分離されてトナー搬送部５４０内に供給される。トナー搬送部５４０内には、移送用静電搬送基板５４２が配設されている。この移送用静電搬送基板５４２の搬送領域５４２ａには、そのベースに変形自在な材料が用いられている。これにより、搬送領域５４２ａはフレキシブル部になっており、搬送初期にはトナーを重力に逆らって移送し、且つ搬送後期にはトナーを斜め上方に搬送するように、湾曲した姿勢をとっている。移送用静電搬送基板５４２の現像領域や回収領域のベースには板部材が用いられているため、フレキシブルに変形することがなく、ほぼ水平の姿勢をとるように配設されている。かかる移送用静電搬送基板５４２でも、トナーをＥＴＨ現象によってホッピングさせながら感光体５０１に対向する現像領域に向けて搬送することができる。現像に寄与しないで回収領域まで搬送されたトナーは、移送用静電搬送基板５４２の端からこぼれ落ちた後、テーパー面に沿って下って第２収容室５３７に戻される。
【０１６０】
プロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの図中左側方には、それぞれ光書込装置５０１Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍが配設されており、それぞれ対応するカートリッジの感光体を光走査する。具体的には、図示しないスキャナ装置から送られてく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する半導体レーザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系などを用いて光走査する。
【０１６１】
プロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの図中右側方には、紙搬送ベルト５０６を無端移動させるベルトユニットが配設されている。紙搬送ベルト５０６のループ内には、ベルトを介してプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに対向する図示しない転写手段が配設されている。
【０１６２】
複写機本体の下部には、転写紙束を収容している給紙手段５０３が配設されており、転写紙束の一番上の転写紙が給紙コロ５０４によって所定のタイミングで給紙路に送られる。そして、レジストローラ対５０５を経て、紙搬送ベルト５０６に供給される。紙搬送ベルト５０６は、その無端移動に伴って転写紙をプロセスカートリッジ５０２Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍとの対向位置に順次通過させていく。この過程で、転写紙上にＢｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナー像が順次重ね合わせて転写されてフルカラー画像が形成される。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト５０６から定着手段５０８に受け渡された後、排紙ローラ対５１０を経て機外のスタック部５１１にスタックされる。
【０１６３】
図７５は、実施形態に係る複写機の第２変形例装置を示す概略構成図である。この第２変形例装置は、水平方向に細長く張架されながら無端移動せしめられる転写ベルト５５１に沿って、４色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋが並行配設されている。なお、以下、必要に応じてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの符号を省略して説明する。
【０１６４】
図７６に示すように、プロセスカ−トリッジ５６０は、感光体５６１、帯電手段５６２、現像装置５６３、クリーニング装置５６４などが一体的に形成されたカートリッジであり、複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【０１６５】
現像装置５６３は、トナー供給部５７０内に第１搬送スクリュウ５７１、第２搬送スクリュウ５７２を有しており、それぞれ第１収容室５７３、第２収容室５７４内の混合物を軸線方向に攪拌搬送する。そして、第２収容室５７４の側壁に設けられたメッシュ５７５の篩い機能によって混合物中のトナーを分離してトナー搬送部５７６に供給する。供給されたトナーは、フレキシブル部と基板部とを有する移送用静電搬送基板５７７表面上で、ＥＴＨ現象によってホッピングしながら現像領域に向けて搬送されて、感光体５６１上の静電潜像を現像する。現像に寄与しなかったトナーは、移送用静電搬送基板５７７の端から落下した後、トナー搬送部５７６の底面のテーパーに沿って自重で第１収容室５７３内に戻される。
【０１６６】
各色のプロセスカ−トリッジ５６０Ｙ、５６０Ｍ、５６０Ｃ、５６０Ｂｋで現像された感光体上のトナー像は、それぞれ転写ベルト５５１上に重ね合わせ転写されて４色トナー像となる。この４色トナー像は、転写ベルト５５１と、２次転写ローラ５５２との当接によって形成された２次転写ニップにて、タイミングを合わせて搬送されてくる転写紙５５３上に一括２次転写される。そして、転写紙５５３の白色と相まってフルカラー画像となる。
【０１６７】
【発明の効果】
請求項１乃至２０の発明によれば、ＥＴＨ現象による低電位現像を実現しつつ、コロナ放電によるトナー飛散やオゾンを生ずることなく、トナーの帯電不良による悪影響を抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係る複写機の現像装置等を示す概略構成図。
【図２】 同現像装置の静電搬送基板を示す平面説明図。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図４】 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図５】 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。
【図６】 図２のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。
【図７】 同静電搬送基板に与える駆動波形の一例を説明する説明図。
【図８】 トナーの搬送、ホッピングの説明に供する説明図。
【図９】 トナーの搬送、ホッピングの具体例の説明に供する説明図。
【図１０】 同現像装置の駆動回路の一例を示すブロック図。
【図１１】 搬送電圧パターン及び回収搬送電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図。
【図１２】 ホッピング電圧パターンの駆動波形の一例を示す説明図。
【図１３】 ホッピング電圧パターンの駆動波形の他の例を示す説明図。
【図１４】 ホッピングの原理の説明に供するシミュレーション対象領域の説明図。
【図１５】 電極近傍の電界ベクトルの説明に供する説明図。
【図１６】 印加電圧とホッピング方向電界と０Ｖ電極センターからの高さの関係の一例を説明する説明図。
【図１７】 印加電圧に対するＹ方向速度及びホッピング高さの関係の一例を説明する説明図。
【図１８】 ＥＴＨ現像におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を印加して現像を開始する直前（０μｓｅｃ後）のトナー位置の説明に供する説明図。
【図１９】 同じく１００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２０】 同じく２００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２１】 同じく３００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２２】 同じく５００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２３】 同じく１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２４】 同じく１５００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２５】 同じく２０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２６】 同じく現像終了後回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２７】 同じく２００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２８】 同じく４００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図２９】 同じく７００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図３０】 同じく１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図３１】 ホッピング電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図３２】 同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図。
【図３３】 回収搬送電圧パターン及び搬送電圧パターン用波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図３４】 同波形増幅器の説明に供する各部の波形の説明図。
【図３５】 同装置の搬送基板の電極幅及び電極間隔の説明に供する説明図。
【図３６】 電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｘ方向）の関係の一例を説明する説明図。
【図３７】 電極幅と０Ｖ電極端の電界（Ｙ方向）の関係の一例を説明する説明図。
【図３８】 表面保護層の膜厚と電界強度の関係の一例を説明する説明図。
【図３９】 表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図。
【図４０】 表面保護層の膜厚と電界強度の関係の説明に供する説明図。
【図４１】 同現像装置の変形例を説明する概略構成図。
【図４２】 同現像装置の回収搬送電圧パターンの駆動波形の説明図。
【図４３】 同回収搬送電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を説明する説明図。
【図４４】 同回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４５】 同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１００Ｖにした駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４６】 同回収搬送電圧パターンのバイアス電圧を＋１５０Ｖにした駆動波形を印加して１０００μｓｅｃ後のトナー位置の説明に供する説明図。
【図４７】 更なる他の変形例におけるホッピング電圧パターンの駆動波形を説明する説明図。
【図４８】 同ホッピング電圧パターンの駆動波形を生成する波形増幅器の一例を示す説明図。
【図４９】 現像終了時のトナー位置の説明に供する説明図。
【図５０】 回収搬送電圧パターンの駆動波形を印加した後１０００μｓｅｃを経過した時のトナー位置の説明に供する説明図。
【図５１】 更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５２】 更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５３】 更なる他の変形例におけるホッピング電圧パターンの駆動波形生成用の波形増幅器を説明する説明図。
【図５４】 現像バイアス電圧とトナー付着量の関係の一例を説明する説明図。
【図５５】 更なる他の変形例における要部概略構成図。
【図５６】 シミュレーションで用いたトナーの半径分布を示す説明図。
【図５７】 シミュレーションで用いたトナーの帯電量Ｑ／ｍ分布を示す説明図。
【図５８】 実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図５９】 同複写機の現像装置の要部構成と、感光体とを示す拡大構成図。
【図６０】 同現像装置のトナー供給部を示す平断面図。
【図６１】 同トナー供給部を示す縦断面図。
【図６２】 同トナー供給部を示す横断面図。
【図６３】 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれメッシュ形成工程を示す説明図。
【図６４】 （ａ）及び（ｂ）はエレクトロホーミングによるメッシュ形成を示す説明図。
【図６５】 （ａ）はメッシュの孔とトナー平均粒子径ｒとの関係の説明図。
（ｂ）はメッシュの孔とキャリアの平均粒径Ｒとの関係の説明図。
【図６６】 他のメッシュの構成を示す説明図。
【図６７】 更なる他のメッシュの構成を示す説明図。
【図６８】 第１参考例のメッシュの構造を示す説明図。
【図６９】 第２参考例のメッシュの構造を示す説明図。
【図７０】 更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図７１】 更なる他のメッシュの構造を示す説明図。
【図７２】 同トナー供給部を示す斜視図。
【図７３】 同複写機の第１変形例装置を示す概略構成図。
【図７４】 同第１変形例装置のプロセスカートリッジを示す要部構成図。
【図７５】 同複写機の第２変形例装置を示す概略構成図。
【図７６】 同第２変形例装置のプロセスカートリッジを示す要部構成図。
【符号の説明】
１、４１、６１：静電搬送基板
２：駆動回路
１０：感光体
１１：搬送領域
１２：現像領域
１３：回収領域
１０１：ベース基板
１０２：電極
４０１：感光体（潜像担持体）
４０５、４０８：走査光学系
４１６：現像装置
５２３：現像装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner supply device that supplies toner to a toner electrostatic conveyance member that conveys toner on a surface by electrostatic force, and a developing device and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are known image forming apparatuses such as copying machines, facsimile machines, and printers described in Patent Document 1 and Patent Document 2. In these image forming apparatuses, the toner carried on the surface of a toner carrying rotating body such as a developing roller is transported to a developing position that is opposed to the latent image carrying body such as a photoconductor, and the static image on the latent image carrying body is transferred. Develop the electrostatic latent image. In such a configuration, the toner may be rubbed between the toner carrying rotating body and the latent image carrying body moving on the surface and fixed to one of the surfaces, thereby adversely affecting the image. Further, at the development position, the toner is electrostatically moved by the potential difference between the surface of the toner carrying rotator and the electrostatic latent image on the latent image carrying member, but this potential difference has to be considerably increased. Prior to the start of electrostatic movement, it is necessary to give the toner a force that overcomes the adhesion force between the toner and the toner-carrying rotating member due to van der Waals force or mirror image force, etc. This is because electrostatic force is required.
[0003]
On the other hand, as an image forming apparatus that develops a toner image without using a toner carrying rotator, the one described in Patent Document 3 is known. The developing device of this image forming apparatus causes an ETH (Electrostatic Transport & Hopping) phenomenon on the surface of the electrostatic toner transport substrate having a plurality of electrodes arranged at a predetermined pitch, and transports the toner to the developing position. The ETH phenomenon is a phenomenon in which the energy of the phase-shift electric field acting on the powder is converted into mechanical energy and the powder itself dynamically changes. This ETH phenomenon occurs when the powder jumps on the surface of the electrostatic transport substrate with a component in the traveling direction due to the phase-shift electric field, and moves in the direction of the substrate surface (transport) and moves in the direction perpendicular to the substrate surface (hopping). It is a phenomenon that performs. By hopping the toner on the electrostatic transport substrate and transporting it to the developing position without losing its adhesive force, it is possible to realize low-potential development that could not be realized with a configuration using a toner-carrying rotating body. . For example, toner can be selectively attached to an electrostatic latent image having a potential difference of only a few tens [V] with respect to surrounding non-image portions.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-197781
[Patent Document 2]
JP-A-9-329947
[Patent Document 3]
JP 2002-341656 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the developing device of this image forming apparatus cannot supply sufficiently charged toner to the electrostatic toner transport substrate, and there is a risk of causing an adverse effect due to poor charging of the toner. Specifically, the toner is rubbed by the rotation of the agitator in the toner hopper, or is pumped up from the toner hopper to the surface of the charging roller and rubbed with a regulating blade. It may be insufficient.
[0006]
As a method for suppressing such toner charging failure, it is conceivable to charge the toner by corona discharge. However, there is a risk that a large amount of toner may be scattered due to an impact accompanying corona discharge. Moreover, since corona discharge is accompanied by generation | occurrence | production of ozone, it is not preferable to an environment.
[0007]
The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to provide the following toner supply device, and a developing device and an image forming device using the same. That is, it is a toner supply device or the like that can achieve low potential development due to the ETH phenomenon and can suppress adverse effects due to toner charging failure without causing toner scattering or ozone due to corona discharge.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is configured such that the toner on the surface is conveyed by electrostatic force to a developing position that is opposite to the latent image carrier, and the latent image on the latent image carrier is transferred. A toner supply device that supplies toner to the surface of a toner electrostatic conveyance member to be developed, the toner mainly comprising toner particles, and friction promoting particles having an average particle size larger than the average particle size of the toner A container for containing a mixture of the friction promoting substance mainly composed of the toner, a stirring and conveying means for stirring and conveying the toner and the friction promoting substance in the container, and a shortest diameter portion having an average particle size of the toner A mesh that communicates the inside and outside of the housing portion with a plurality of openings that are larger than the diameter and smaller than the average particle diameter of the friction promoting substance,While applying a voltage to the mesh and forming an electric field for electrostatically moving the charged toner from the mesh side to the toner electrostatic conveyance member side between the mesh and the toner electrostatic conveyance member,The toner particles in the mixture are discharged from the opening of the mesh along with the stirring and transporting by the stirring and transporting means, and supplied to the toner electrostatic transporting member.,
TheThe mesh has a double structure in which the side facing the toner electrostatic conveying member is made of a metal material and the opposite side is made of an organic resin materialThe hole entrance on the organic material side of the opening is larger than the hole exit on the metal material sideIt is characterized by providing.
  The invention of claim 2 is the toner supply apparatus of claim 1, wherein a predetermined toner is specified as the toner suitable for use, and the shortest diameter portion of the opening is in the toner having a particle size distribution. 80 [%] or more of toner particles having a size capable of passing through.
  The invention of claim 3 is the toner supply device of claim 1 or 2, wherein a predetermined material is designated as the friction promoting material suitable for use, and the shortest diameter portion of the opening has a particle size distribution. A toner supply device having a size capable of preventing passage of 80% or more of friction promoting particles in a certain friction promoting substance.
  According to a fourth aspect of the present invention, in the toner supply device of the first, second, or third aspect, the opening is non-circular and has a long diameter portion and a short diameter portion.
  Further, the invention of claim 5 is the toner supply device of claim 4, wherein the opening is arranged in a posture such that the longitudinal direction thereof is along a direction perpendicular to the conveying direction of the stirring and conveying means. It is characterized by.
  Further, the invention of claim 6 is the toner supply device of claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the stirring and conveying means is a spiral projection provided on the surface of the rotating shaft and spirally. The above-mentioned mixture is conveyed in the direction of the rotation axis along with the rotation of the rotating member.
  A seventh aspect of the present invention is the toner supply device according to the sixth aspect, wherein the spiral protrusion is a brush composed of a plurality of raised hairs.
  The invention according to claim 8 is the toner supply device according to any one of claims 1 to 7, wherein the friction promoting substance suitable for use is composed mainly of friction promoting particles made of a nonmagnetic material. It is characterized by being specified.
  The invention according to claim 9 is the toner supply device according to any one of claims 1 to 8, wherein the friction promoting substance suitable for use is composed mainly of friction promoting particles made of a single material. It is characterized by being specified.
  A tenth aspect of the present invention is the toner supply apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the friction promoting substance suitable for use is composed mainly of friction promoting particles made of two or more materials. Is specified.
  The invention according to claim 11 is the toner supply apparatus according to claim 10, wherein the friction promoting substance suitable for use is mainly composed of friction promoting particles having a core layer coated with a surface layer. It is characterized by being.
  According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a toner electrostatic conveying member that conveys toner on the surface by electrostatic force, and a toner supply unit that supplies toner to the surface of the toner electrostatic latent image. 12. The developing device according to claim 1, wherein the toner supplied to the developing position, which is a position facing the carrier, is attached to the latent image on the latent image carrier to develop the latent image. Any one of the toner supply devices is used.
  Further, the invention of claim 13 is the developing device of claim 12, wherein the toner that has passed through the facing position without contributing to development on the surface of the electrostatic toner transport member is returned to the container and recycled. It is characterized by providing recycling means.
  According to the fourteenth aspect of the present invention, the latent image carrier that carries the latent image and the toner on the surface of the electrostatic toner carrying member are conveyed by electrostatic force to a developing position that is opposite to the latent image carrier. 12. An image forming apparatus comprising: a developing device that develops the latent image; and a toner supply unit that supplies toner to the surface of the electrostatic toner transport member. A toner supply device is used.
  According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, in addition to the stirring and conveying means, a discharge promoting means for urging the toner to be discharged from the opening is provided.
  According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifteenth aspect, a potential difference generating means for generating a potential difference between the mesh and the toner electrostatic conveying member is used as the discharge promoting means. It is what.
  The invention according to claim 17 is the image forming apparatus according to claim 15, wherein the discharge promoting means includes an electrode member disposed between the mesh and the electrostatic toner transport member, the mesh, and the mesh member. What has the electric potential difference generation means which generates an electric potential difference between electrode members is used, It is characterized by the above-mentioned.
  According to an eighteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifteenth aspect, a vibration generating means for vibrating the mesh is used as the discharge promoting means.
  According to a nineteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fourteenth to eighteenth aspects, the surface of the electrostatic toner conveying member is covered with a protective layer.
  According to a twentieth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifteenth to eighteenth aspects, at least when the toner is conveyed by the toner electrostatic conveying member, the discharge promoting means is caused to function. It is characterized by.
[0009]
In these inventions, low potential development by the ETH phenomenon can be realized by causing the ETH phenomenon on the surface of the electrostatic toner transporting member and transporting the toner to the developing position.
Further, the toner is surely frictionally charged without using corona discharge by agitating and transporting the toner in the container of the toner supply device in the state of a mixture mixed with the friction promoting substance, not by itself. Then, by separating the fully charged toner from the mixture by the mesh sieving function and supplying it to the electrostatic toner transporting member, the toner can be prevented from scattering and ozone due to corona discharge, and the adverse effects due to poor charging of the toner can be suppressed. Can do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a copying machine which is an image forming apparatus will be described. In this specification, in order to distinguish and express the behavior of the toner in the ETH phenomenon, the movement in the substrate surface direction on the electrostatic transfer substrate is referred to as “transfer”, “transfer speed”, “transfer direction”, “ Expressed as “conveyance distance”. The movement in the direction perpendicular to the substrate surface is expressed as “hopping”, “hopping speed”, “hopping direction”, and “hopping height (distance)”. Moreover, conveyance and hopping are collectively referred to as “transfer”. However, “transport” included in the term electrostatic transport substrate (member) is synonymous with “transfer”.
[0011]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electrostatic conveyance substrate 1 as a toner electrostatic conveyance member of the copying machine, a drive circuit 2 for driving the electrostatic conveyance substrate 1, and a drum-shaped photoconductor 10 as a latent image carrier. The electrostatic transport substrate 1 has a plurality of electrodes 102 for generating an electric field for transporting or hopping the toner T. Different drive waveforms Va1 to Vc1 and Va2 to Vc2 of n phases (here, three phases) for generating a predetermined electric field from the drive circuit 2 are applied to these electrodes 102.
[0012]
The electrostatic transport substrate 1 is divided into a transport region 11, a development region 12, and a collection region 13 depending on the relationship between the photosensitive member 10 and the range of the electrodes 102 that provide the drive waveforms Va 1 to Vc 1 and the drive waveforms Va 2 to Vc 2. It is done. The conveyance area 11 is an area where the toner T is transferred to the vicinity of the photoreceptor 10. The development area 12 is an area for developing the electrostatic latent image on the photoconductor 10 into a toner image by the adhesion of the toner T. The collection area 13 is an area for collecting toner that has not contributed to development through the development area 12.
[0013]
In the transport area 11, the toner T is transferred toward the developing area 12 facing the photoconductor 10. In the developing region 12, the toner T is attracted toward the electrostatic latent image on the photoconductor 10, while an electric field in a direction away from the non-image portion of the photoconductor 10 is formed. In the collection area 13, an electric field is formed in a direction that keeps the toner T away from the photoreceptor 10 with respect to both the electrostatic latent image and the non-image portion. Therefore, the toner T adheres to the electrostatic latent image on the photoconductor 10 in the developing region 12 to obtain a toner image. Further, the toner T that has not contributed to the development is collected on the electrostatic transport substrate 1 in the collection region 13 on the downstream side in the rotation direction (movement direction) of the photoconductor 10. By this collection, the generation of scattered toner is suppressed.
[0014]
FIG. 2 is an explanatory plan view showing the electrostatic transfer substrate 1. The electrostatic transfer substrate 1 has a base electrode 101. On this base electrode 101, an electrode set comprising three electrodes 102a, 102b, 102c (these are also referred to as “electrodes 102”) extending in a direction orthogonal to the toner conveyance direction has a predetermined pitch in the toner conveyance direction. A plurality are arranged so as to line up. A protective layer 103 made of an inorganic or organic insulating material is coated on these electrode sets, thereby forming a toner transport surface. As a more specific material of the protective layer 103, SiO2, Si3N4, Ta2O5TiO2, SiON, Si3N4And the like having a low hygroscopicity and a small surface friction coefficient. By providing the protective film 103 made of such a material, toner adhesion to the electrostatic transfer substrate 442 for transfer can be suppressed.
[0015]
On both sides of these electrode sets, common electrodes 105a, 105b, and 105c (also referred to as “common electrode 105”) interconnected with the electrodes 102a, 102b, and 102c at both ends are provided along the toner conveyance direction. ing. The width of the common electrode 105 (the length in the direction orthogonal to the toner conveyance direction) is larger than the width of the electrode 102 (the length in the short direction). In FIG. 2, for the common electrode 105, those in the transport area 11 are denoted by reference numerals 105a1, 105b1, and 105c1, those in the developing area 12 are denoted by reference numerals 105a2, 105b2, and 105c2, and those in the recovery area 13 are denoted by reference numeral 105a3. , 105b3 and 105c3, respectively.
[0016]
The electrodes 102a, 102b, 102c and the common electrodes 105a, 105b, 105c are interconnected as follows. That is, after the patterns of the common electrodes 105a, 105b, and 105c are formed on the base substrate 101, the interlayer insulating film 107 (which may be the same material as the surface protective layer 103 or a different material) is formed. After the contact hole 108 is formed in the interlayer insulating film 107, the electrodes 102a, 102b, and 102c are formed to be interconnected. In addition, as described below, the electrodes can be formed in a three-layer structure, or the interconnection formed by integral formation and the interconnection formed by contact holes can be mixed. That is, after the interlayer insulating film 107 is formed on a pattern in which the electrode 102a and the common electrode 105a are integrally formed, a pattern in which the electrode 102b and the common electrode 105b are integrally formed is formed thereon. Then, an interlayer insulating film 107 is formed, and a pattern in which the electrode 102c and the common electrode 105c are integrally formed is formed thereon.
[0017]
These common electrodes 105a, 105b, and 105c are provided with drive signal application input terminals (not shown) for inputting drive signals (drive waveforms) Va, Vb, and Vc from the drive circuit (2). This drive signal input terminal may be provided on the back surface side of the base substrate 101 and connected to the common electrode 105 through a through hole, or may be provided on the interlayer insulating film 107.
[0018]
The base substrate 11 is made of, for example, an insulating material such as a glass substrate, resin or ceramics, or a base layer made of a conductive material such as SUS,2Etc. are covered with an insulating film. The base layer may be made of a deformable material such as a polyimide film.
[0019]
The electrode 102 is formed by patterning a conductive material such as Al or Ni—Cr coated on the base substrate 11 with a thickness of 0.1 to 0.2 μm in a predetermined shape by a photolithography method or the like. Is. The width of the plurality of electrodes 102 in the toner conveyance direction is adjusted to be 1 to 20 times the average particle diameter of the toner. Further, the distance between the electrodes 102 in the toner transport direction is also adjusted to be 1 to 20 times the average particle diameter of the toner.
[0020]
The protective layer 103 is made of SiO.2TiO2TiO4, SiON, BN, TiN, Ta2O5Are formed with a thickness of 0.5 to 3 [μm]. It may be made of an inorganic nitride compound such as SiN, Bn, or W. As the surface hydroxyl groups increase, the charge amount of the toner tends to decrease in the middle of conveyance. Therefore, it is effective to use an inorganic nitride compound having a small surface hydroxyl group (SiOH, silatyl group).
[0021]
When an n-phase drive waveform is applied from the drive circuit 2 to the electrode 102 of the electrostatic electrostatic transport substrate 1 having such a configuration, a phase-shift electric field (traveling wave electric field) is generated between the plurality of electrodes 102. As a result, the charged toner on the electrostatic and electrostatic transfer substrate 1 advances in the transfer direction while hopping in response to a repulsive force or suction force. For example, as shown in FIG. 7, with respect to the plurality of electrodes 102 of the electrostatic transport substrate 1, a three-phase pulsed drive waveform (drive signal) A that changes between a ground G (0 V) and a positive (+) voltage is provided. (A phase), B (B phase), and C (C phase) are applied at different timings. At this time, as shown in FIG. 8, there is a negative (−) chargeable toner T on the electrostatic transport substrate 1, and a plurality of continuous electrodes 102 on the electrostatic transport substrate 1 are “ It is assumed that “G”, “G”, “+”, “G”, “G” are applied. Then, the toner T moves onto the “+” electrode 102. Next, when “+”, “G”, “G”, “+”, “G” is applied to the plurality of electrodes 102 as indicated by (2), “G” on the left side in the figure is applied to the toner T. A repulsive force acts on the electrode 102. At the same time, a suction force acts between the “+” electrode 102 on the right side of the drawing. As a result, the toner T moves onto the “+” electrode 102. Further, when “G”, “+”, “G”, “G”, “+” is applied to the plurality of electrodes 102 as indicated by (3), the repulsive force and the attractive force are similarly applied to the toner T. The toner T further moves onto the “+” electrode 102.
[0022]
In this way, by applying a multi-phase driving waveform whose voltage changes to the plurality of electrodes 102, a traveling wave electric field is generated on the electrostatic electrostatic transport substrate 1, and the traveling wave electric field is generated while the toner is hopping. It is conveyed in the direction of travel. In the case of using positive (+) chargeable toner, the same conveyance can be realized by reversing the drive waveform change pattern.
[0023]
This conveyance will be specifically described with reference to FIG. 9. As shown in FIG. 9A, the electrodes A to F of the electrostatic conveyance substrate 1 on which the toner T is placed are all at 0 V (G). Therefore, it is assumed that “+” is applied to the electrodes A and D as shown in FIG. Then, the toner T is attracted by the electrode A and the electrode D and moves onto them. Next, as shown in FIG. 3C, it is assumed that the electrodes A and D are both at 0 V and “+” is applied to the electrodes B and E. Then, the toner T on the electrodes A and D receives a repulsive force and receives the suction force of the electrodes B and E, and is transferred onto the electrodes B and E. Further, as shown in FIG. 4D, when the electrodes B and E are both “0” and “+” is applied to the electrodes C and F, the toner T on the electrodes B and E is repelled. In addition to receiving the force, the electrodes C and F receive the suction force and are transferred onto the electrodes C and F. In this way, the traveling wave electric field that can sequentially transfer the toner is generated, so that the toner T is transferred from the left to the right in the drawing.
[0024]
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the drive circuit 2. The drive circuit 2 includes a pulse signal generation circuit 21, waveform amplifiers 22a, 22b, and 22c, and waveform amplifiers 23a, 23b, and 23c. The waveform amplifiers 22a, 22b, and 22c generate and output drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1 based on the pulse signal output from the pulse signal generation circuit 21. The waveform amplifiers 23a, 23b, and 23c generate and output drive waveforms Va2, Vb2, and Vc2 based on the pulse signal from the pulse signal generation circuit 21.
[0025]
The pulse signal generation circuit 21 receives, for example, logic level input pulses, and includes two sets of pulses whose phases are shifted by 120 [°], and switching means included in the waveform amplifiers 22a to 22c and 23a to 23c in the next stage. Drive. Then, a pulse signal having an output voltage of 10 to 15 V at a level capable of performing switching of 100 V is generated and output.
[0026]
The waveform amplifiers 22a, 22b, and 22c output drive waveforms to the respective electrodes 102 in the transfer region (11) and the recovery region (13). For example, as shown in FIG. 11, this drive waveform is a three-phase waveform Va1, Vb1, Vc1 in which the + 100V application time ta of each drive phase is set to about 33%, which is 1/3 of the repetition period tf. Hereinafter, this three-phase driving waveform is also referred to as a carrier voltage pattern or a recovered carrier voltage pattern.
[0027]
On the other hand, the waveform amplifiers 23a, 23b, and 23c output three-phase driving waveforms Va2, Vb2, and Vc2 to the respective electrodes 102 in the developing region 11. For example, as shown in FIGS. 12 and 13, this driving waveform is a three-phase waveform in which the application time ta of +100 V or 0 V of each phase is set to about 67%, which is 2/3 of the repetition period tf. Hereinafter, this three-phase driving waveform is also referred to as a hopping voltage pattern.
[0028]
The above-mentioned ETH development is based on electrostatic movement of toner. However, like conventional developing devices using electrostatic movement, the toner is naturally smoked and clouded with electrostatic movement. It is not used. The toner is positively hopped toward the photoconductor 10. This hopping does not occur only by using a conventional electrostatic transfer substrate, but occurs when the relationship between the electrode width, electrode interval, and drive waveform is appropriately set.
[0029]
The present inventors performed a simulation of the ETH phenomenon by a computer by a two-dimensional difference method reflecting the result of the electrostatic toner conveyance experiment by the ETH phenomenon. The simulation environment at this time is shown in FIG. In this simulation, the direction of gravity is upward for convenience. In the electrostatic transfer substrate 1, an electric substrate 104 is provided on the opposite side of the electrode surface and is always grounded. The OPC layer 15 is opposed to the electrode surface of the electrostatic transfer substrate 1 through a predetermined gap, and a conductive substrate 16 is provided on the non-facing surface of the OPC layer 15 so as to be always grounded. An electrostatic latent image 17 is carried on the opposing surface of the OPC layer 15. Further, in order to realize a reversal development method using a negatively chargeable toner T (development method in which toner is attached to an uncharged portion), no charge is applied to the image portion of the electrostatic latent image 17 and a non-image portion. There is a charge on the surface.
[0030]
The distance between the electrode 102 of the electrostatic transfer substrate 1 and the OPC layer 15 is 200 μm, the average particle size of the toner T is 8 μm, the average charge amount Q / m is −20 μC / g, and the charge density on the OPC layer 15 is − 3.0e-4 [c / m2] (When the entire surface of the OPC layer is charged with this charge density, the surface potential is -169 V). 140 toners were arranged in two layers uniformly in a simulation width of 700 μm.
[0031]
Under the above-mentioned conditions, when the charge density of the OPC layer 15 is set to “zero”, each of the three adjacent electrodes A, B, and C arranged on the electrostatic transfer substrate 1 has + 100V / 0V / + 100V. FIG. 15 shows the electric field vector in the vicinity of the electrode B when is applied. In the figure, the electric field in the vicinity of the electrode C is omitted because it is symmetrical to the electrode A across the electrode B. Also, toner is omitted. The lower side of both electrodes 102 and 102 is a space toward the OPC layer 15 (the OPC layer 15 is not shown). Although not shown, the potential in the vicinity of the left electrode A is close to + 100V, the potential in the vicinity of the right electrode B is close to 0V, and the potential in the space apart from both electrodes A and B is around + 50V. Further, in the figure, the arrow indicates the electric field vector at the location, the direction is the direction of the electric field, and the length indicates the strength of the electric field.
[0032]
As can be seen from the figure, the electric field vector is vertically upward from the center of the electrode B to which +100 V is applied to the space below (actually above) the electrode B. As a result, at this time, the negatively chargeable toner in the center of the electrode B is subjected to a straight downward (actually upward) electrostatic force and accelerated downward (actually upward). It can be seen that even after leaving the electrostatic transfer substrate 1, it can be lowered straight (in fact, raised) according to the direction of the electric field vector.
[0033]
FIG. 16 shows an example of a vertical (Y) direction electric field in a space immediately below (directly above) the center of the electrode B when the voltages applied to the electrodes A and C are 50V, 100V, and 150V. As shown in the drawing, when the electric field vector is lowered (increased) by about 50 μm from the electrode B, the magnitude of the electric field vector becomes almost zero, so that the toner accelerated so far is decelerated by the viscous resistance of air in this vicinity. . Then, since the direction of the electric field is reversed, it is expected that the speed of the downward (upward) direction will be lost due to the reverse electrostatic force.
[0034]
When the toner having a diameter of 8 μm and the specific charge Q / m = −20 μC / g is placed at the center of the electrode B and the voltages applied to the electrodes A and C are 50V, 100V and 150V, FIG. 17 shows the simulation result with the direction velocity up to 160 μsec every 10 μsec. This is an electrode configuration with an electrode width of 30 μm and an electrode interval of 30 μm. As can be seen from the figure, when +100 V is applied to the electrodes A and C on both sides of the electrode B, the toner placed at the center of the electrode B reaches 40 to 50 μm above the electrode B after 50 to 60 μsec. At that time, the ascending speed becomes 1 m / sec. After that, it has continued to rise while gradually decelerating.
[0035]
Thus, it can be said that the conditions for driving toner straight on the electrode are as follows from the simulation results. That is, in the case of a negatively chargeable toner, the potentials of the electrodes on both sides of the electrode at 0V are equal, higher than 0V, and the toner exists on the 0V electrode. In the case of a positively chargeable toner, the potentials of the electrodes on both sides of the electrode at 0 V are equal, lower than 0 V (for example, −100 V) and higher, and the toner is present on the 0 V electrode. is there.
[0036]
As shown in FIG. 12 or FIG. 13, the drive waveform pattern that most satisfies this condition is a hopping voltage pattern in which the application time ta of +100 V or 0 V of each phase is set to about 67%, which is 2/3 of the repetition period tf. It is. Therefore, in this copying machine, the drive waveforms Va2, Vb2, and Vc2 having this hopping voltage pattern are applied to each electrode 102 of the electrostatic transport substrate 1 corresponding to the development region 12.
[0037]
On the other hand, the pattern shown in FIG. 11 is most suitable as the drive waveform pattern for carrying the toner. That is, when the drive waveforms Va (A phase), Vb (B phase), and Vc (C phase) are applied, the +100 V application time ta of each phase is set to about 33%, which is 1/3 of the repetition period tf. It is a carrier voltage pattern. Therefore, in this copying machine, the drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1 having the transport voltage pattern are applied to the electrodes 102 of the electrostatic transport substrate 1 corresponding to the transport region 11.
[0038]
In this carrier voltage pattern, when attention is paid to the B-phase electrode, the applied voltage of the A-phase electrode is 0 V and the applied voltage of the C-phase electrode is + voltage in the time when the applied voltage of the B-phase electrode becomes 0 V, and the toner The direction of travel is A → C. Therefore, the toner on the B-phase electrode is repelled from the A-phase electrode and receives an electric field in the attracting direction from the C-phase electrode, so that the conveyance efficiency is improved and particularly high-speed conveyance is performed. Can do. Even when a driving waveform having a hopping voltage pattern is applied, all the toners are not launched at the same time because they receive a force in the lateral direction except for the toner positioned at the center of the 0V electrode. Some toners move in the horizontal direction. Conversely, even when a drive waveform of the carrier voltage pattern is applied, depending on the toner position, the rising distance is larger than when the toner is launched diagonally at a large angle and moved horizontally. There is something. Therefore, the drive waveform pattern applied to each electrode 102 in the transport region 11 is not limited to the transport voltage pattern shown in FIG. Further, the drive waveform pattern applied to each electrode 102 in the development region 12 is not limited to the hopping voltage pattern shown in FIG. Generally, when a traveling wave electric field is generated by applying an n-phase (n is an integer of 3 or more) pulsed voltage (driving waveform) to each electrode, the efficiency of hopping and transport is as follows. Can be improved. That is, the voltage application duty is such that the voltage application time per phase is less than {repetition cycle time × (n−1) / n}. For example, when a three-phase drive waveform is used, the voltage application time ta of each phase may be set to less than about 67%, which is 2/3 of the repetition cycle time tf. For example, when a four-phase driving waveform is used, the voltage application time for each phase may be set to less than 75%, which is 3/4 of the repetitive cycle time.
[0039]
On the other hand, the voltage application duty is preferably set to {repetition cycle time / n} or more. For example, when a three-phase driving waveform is used, it is preferable to set the voltage application time ta of each phase to about 33% or more, which is 1/3 of the repetition cycle time tf. That is, between the voltage applied to the electrode and each voltage applied to the upstream adjacent electrode and the downstream adjacent electrode in the traveling direction, a time is set for the upstream adjacent electrode to repel and the downstream adjacent electrode to be sucked. , Can improve the efficiency. In particular, when the drive frequency is high, the initial speed for the toner on the electrode of interest is set by setting it within the range of {repeat cycle time / n} or more and less than {repeat cycle time × (n−1) / n}. It becomes easy to obtain.
[0040]
Next, an example of the behavior of the toner T when a charge pattern for reversal development is placed on the OPC layer 15 and the driving waveforms Va2, Vb2, and Vc2 of the hopping voltage pattern shown in FIG. To do. As shown in FIG. 18, in the latent image 17 on the OPC layer 15, a portion without charge for reversal development is referred to as an image portion 17 a, and a portion with charge is referred to as a non-image portion (or “background portion”). 17b. Further, in the reverse development, a portion having no charge (here, a portion having no negative charge) becomes an image portion. Therefore, negative charges are also present outside the non-image portion (background portion 17b) in FIG. Is omitted (the same applies to the following drawings). The potential of the surface of the OPC layer 15 is about −150V, and the surface potential of the image portion 17a in the latent image portion 17 is about 0V. The voltage value of the hopping voltage pattern applied to the electrode 102 is also set to “−100V” and “0V” as shown in FIG.
[0041]
In FIG. 18, the toner is positioned on the electrostatic transport substrate 1 after 0 μsec from the start of development. From this state, the state when the hopping voltage pattern is applied is shown in FIG. This is a toner distribution when 100 μsec has elapsed from the start of voltage pattern application. Comparing the distribution in FIG. 18 with FIG. 18, it can be seen that the toner on the −100 V electrode (phase B electrode) 102 protrudes upward (downward in the figure) or diagonally left and right.
[0042]
FIG. 20 shows the toner distribution after elapse of 200 μsec. From the figure, it can be seen that the toner is attached to the image portion 17a having no electric charge and having a potential of 0 V in the latent image 17 on the OPC layer 15, and the reverse development is started. On the other hand, it can be seen that the toner does not reach the OPC layer 15 in the background portion 17b having electric charge and having a potential of about −150V. Further, as compared with FIG. 19, it can also be seen that the position of the electrode of −100 V is moved to the next, and toner is being newly launched from there.
[0043]
FIG. 21 shows the toner distribution after 300 μsec. From the figure, it can be seen that the number of toners attached to the image portion 17a having no electric charge and having a potential of 0 V in the latent image 17 on the OPC layer 15 is increased as compared with FIG. On the other hand, in the background portion 17 b, it can be seen that the toner launched first is returning to the electrostatic transport substrate 1 side by a reverse electric field formed between the OPC layer 15 and the electrostatic transport substrate 1.
[0044]
FIG. 22 shows the toner distribution after elapse of 500 μsec. From this figure, it can be seen that the development is further advanced but there is no toner adhering to the background portion 17b.
[0045]
FIG. 23 shows the toner distribution after elapse of 1000 μsec. Comparing FIG. 23 with FIG. 23, it can be seen that the development is further advanced, but the difference is small.
[0046]
FIG. 24 shows the toner distribution after 1500 μsec. Comparing FIG. 23 with FIG. 23, it can be seen that the number of toners adhering to the image portion 17a is the same, and the development did not proceed during this period, that is, the development was almost saturated after 1 msec from the start.
[0047]
FIG. 25 shows the toner distribution after 20000 μsec. Comparing FIG. 24 with FIG. 24, it can be seen that development is not progressing at all.
[0048]
As described above, in the ETH development, the electrostatic latent image on the photoreceptor can be reversely developed by hopping the toner. That is, means for forming an electric field in a direction where the toner is directed toward the latent image carrier with respect to the image portion of the latent image and is directed toward the opposite side of the latent image carrier with respect to the non-image portion. By providing, development can be performed.
[0049]
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. 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. 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.
[0050]
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. It can be performed. At this time, since the toner that has already been hopped does not generate an attracting force with the electrostatic transport substrate 1, it can be easily transferred to the latent image carrier, and development with high image quality can be performed at a low voltage. Will be able to do.
[0051]
In the conventional so-called jumping development system, in order to peel off the charged toner from the developing roller and transfer it to the photoreceptor, an applied voltage higher than the adhesion force of the toner to the developing roller is required, and a bias voltage of DC 600 to 900 V is required. Must be applied. On the other hand, in this copying machine, the adhesion force of toner is usually 50 to 200 nN, but the adhesion force to the electrostatic transfer substrate 1 becomes substantially zero because of hopping on the electrostatic transfer substrate 1. Therefore, the force for separating the toner from the electrostatic transport substrate 1 becomes unnecessary, and the toner can be sufficiently transferred to the latent image carrier side with a low voltage. In addition, even when the voltage applied between the electrodes 102 and 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 electrode 102 is easily peeled off. It is possible to fly, 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. Therefore, a high voltage bias of 500 V to several KV applied between the developing roller and the photosensitive member is not required to peel off toner adhering to the surface of the conventional developing roller or carrier. . For this reason, it is possible to form and develop a latent image by setting the charging potential of the photosensitive member to a very low value.
[0052]
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-4 C / m 2, the OPC surface potential is It becomes about -170V. 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 is −50 V. If the toner is negatively charged, the electrode of the transport substrate and the OPC photosensitive The electric field between the body has the relationship described above. 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. It also depends 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 photoreceptor. In the case of a negatively chargeable toner, at least the potential for charging the photosensitive member is −300 V or less, or in the case of a configuration in which development efficiency is prioritized, sufficient development can be performed. Note that the charging potential in the case of positive charging is a positive potential.
[0053]
By the way, the above-described ETH development is performed by causing toner to hop on the electrostatic transport substrate 1 and thereby reducing the adsorption force with the electrostatic transport substrate 1 to zero. However, according to the study by the present inventors, simply by hopping the toner on the transport substrate, even if the hopped toner has progress toward the latent image carrier, the latent image carrier has a latent image. It was confirmed that the reliability of adhesion to the image was not guaranteed and toner scattering occurred.
[0054]
Therefore, as a result of earnest research on the ETH development, the present inventors have selectively and reliably adhered the hopped toner to the image portion of the latent image of the latent image carrier, and does not adhere to the non-image portion. That is, the present inventors have found a condition that does not cause soiling. That is, the relationship between the latent image potential (surface potential) of the latent image carrier and the potential applied to the transport substrate (generated electric field) is set to a predetermined relationship. That is, as described above, an electric field is generated 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. 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. Further, high quality development by low voltage driving can be made possible.
[0055]
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.
[0056]
As a result of further diligent research, the inventors of the present invention, as described above, do not cause background contamination because toner does not adhere to the background (non-image area) in ETH development according to the present invention. It was confirmed that the background stain could still occur. That is, the inventors manufactured the above-described transport substrate, and used a toner having a similar particle diameter and charge amount, and a photoreceptor having a 15 μm thick OPC layer, and after charging to a surface potential of −170 V. A latent image was formed by a laser optical system. Then, the electrostatic transfer substrate 1 is fixed 0.200 mm away from the photosensitive member rotating at a peripheral speed of 200 mm / sec, and the transfer voltage pattern is applied so that the toner is transferred on the electrostatic transfer substrate 1 to the peripheral speed of the photosensitive member. Transported at equal speed. Further, the latent image is reversely developed by switching to the hopping voltage pattern only for the electrode in the 0.4 mm width region (this is referred to as “development region”) where the electrostatic transport substrate 1 is closest to the photosensitive member. did. The toner image formed on the OPC photoreceptor was transferred and fixed by a known method to form a black toner image on a clean white paper. As a result, it was confirmed that the background portion of the formed image was soiled, and that the toner adhered to the inside of the machine as the many-sheet print test was repeated. Therefore, when the movement of the toner in the development area was observed with a high-speed camera, the toner that did not contribute to the development (does not adhere to the photoconductor) and did not return to the transport substrate was detected as the photoconductor rotated. It became clear that it was caught in the air current generated around.
[0057]
It was also found that the amount of scattered toner increased in the image area than in the background area. Further, it has been found that the scattering is reduced when the charging potential of the OPC layer is increased. Also, normally, the toner scattering increased when the toner charge amount decreased in the conventional development method, but it turned out that the toner scattering decreases when the toner charge amount is low in the ETH development method. did.
[0058]
For these reasons, as shown in FIGS. 23 to 25, the toner floating just above (below) the image area where the air current accompanying the rotation of the photosensitive member is the strongest is caught in the rotating air current of the photosensitive member. It was confirmed that it was scattered.
[0059]
The cause of the toner staying behind the image portion is considered to be that the force acting on the toner in the air has been lost. Originally, an electric field that attracts negatively chargeable toner to the image area is formed in the vicinity of the image area. Therefore, this electric field disappears or becomes weak, and the subsequent toner is not attracted to the image area. It is thought. As described above, the charge density of the OPC layer is −3.0e−4 [C / mm 2], but when 1.5 mg of toner charged to −20 μC / g collects in 1 cm 2, the charge The density is also -3.0e-4 [C / mm2].
[0060]
Actually, even with saturated development, 1.5 mg of toner does not get on one square centimeter, but if about half of it is put, the potential difference between the background portion and the image portion is reduced by half, and the electric field is also reduced by half. It is thought that stagnation begins. This is a case where the charge distribution is assumed to be uniform. However, considering the Coulomb repulsion force between the toners, one following toner is repelled by a plurality of preceding adhering toners (on the latent image carrier side). ) You can also think that it has stopped moving.
[0061]
Therefore, it is preferable to provide means for generating an electric field that pulls the toner back toward the electrostatic transport substrate 1 in the area after passing through the development area. For example, as described above, the recovery region 13 is provided on the electrostatic transport substrate 1, and the drive waveforms Va 1, Vb 1, and Vc 1 of the recovery transport voltage pattern are applied from the drive circuit 2 to the electrodes 102 in the recovery region 13. That is, the drive waveform of the transport voltage pattern applied to the electrode 102 in the transport region 11 is used as the drive waveform of the recovery transport voltage pattern applied to the electrode 102 in the recovery region 13 as it is. In this way, by forming an electric field in the direction in which the toner is directed to the opposite side of the latent image latent image carrier in the area after passing through the development area, the floating toner can be collected on the electrostatic transport substrate 1 side. As a result, the toner can be reused.
[0062]
This point will be described in more detail. As described with reference to FIG. 18 and subsequent figures, a charge pattern for reversal development is placed on the OPC layer 15, and the driving waveforms Va2, Vb2, and Vc2 of the hopping voltage pattern shown in FIG. Development was performed. An example of the behavior of the toner T when the drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1 of the recovered transport voltage pattern shown in FIG. 11 are applied to each electrode 102 will be described later with reference to FIG.
[0063]
First, FIG. 26 shows the toner distribution when 100 μsec has elapsed after the voltage applied to each electrode 102 has been switched to the drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1 of the recovered transport voltage pattern. As can be seen from comparison with FIG. 23 described above, the toner that has floated on the image portion 17a (actually below) has begun to be drawn toward the electrostatic transport substrate 1 side. Further, not only the image portion 17a but also the toner that was originally in the air on the electrostatic transport substrate 1 side corresponding to the background portion 17b has started to be drawn closer to the electrostatic transport substrate 1 side.
[0064]
FIG. 27 shows the toner distribution when 200 μsec has elapsed after switching. Compared with FIG. 26, it can be seen that the toner is further drawn toward the electrostatic transfer substrate 1 in both the image portion 17a and the background portion 17b.
[0065]
FIG. 28 shows the toner distribution when 400 μsec has elapsed after switching. It can be seen that the toner that has floated corresponding to the image portion 17a is further collected on the electrostatic transfer substrate 1 side. However, the portion corresponding to the background portion 17b is slightly swollen due to the newly launched toner.
[0066]
FIG. 29 shows the toner distribution when 700 μsec has elapsed after switching. It can be seen that the toner located at the end of the floating toner corresponding to the image portion 17 a has also progressed to the middle of the electrostatic transfer substrate 1.
[0067]
FIG. 30 shows the toner distribution when 1000 μsec has elapsed after switching. It can be seen that the last toner also enters the electrostatic transport substrate 1 side, and no floating toner is present on the OPC layer 15 side.
[0068]
In this case, the toner adhering to the image portion 17a is not pulled back to the electrostatic transport substrate 1 side. This is because a strong image force acts between the charged toner and the dielectric OPC photosensitive layer. In addition, van der Waals force and inter-liquid cross-linking force work between the toner and the OPC layer regardless of the presence or absence of electric charge. Further, when the image portion is small, electrostatic force due to the edge electric field also works. Since these forces are combined to push the toner to the OPC side, it is not pulled back to the electrostatic transport substrate 1 side like floating toner. Since the van der Waals force and the liquid cross-linking force do not act on the floating toner, and the mirror image force is substantially zero, it is pulled back to the electrostatic transport substrate 1 side.
[0069]
However, as will be described later, if the potential applied to the electrode on the transport substrate side is increased, the toner adhering to the photoreceptor is pulled back, so that the strength of the electric field formed after passing through the development area is applied to the latent image carrier. It is preferable that the adhered toner is in a range that does not peel off the surface of the latent image carrier. In this case, it may be better to peel off the toner with weak adhesion, and this does not mean that the electric field strength must not be peeled off at all.
[0070]
In the above-described simulation, all the toner in the second layer or more of the image portion 17a is collected on the electrostatic transport substrate 1 side because the adhesion force between the toners is zero in the simulation. Actually, van der Waals force and liquid cross-linking force act between the toners, so that the second-layer toner remains adhered to the first-layer toner. As described above, in the area after passing through the development area, by providing the means for generating an electric field in which the toner is directed in the direction opposite to the latent image carrier side, the generation of scattered toner can be greatly reduced. In this case, the ETH development can be performed by setting the average value potential of the voltage applied to the electrode of the transport substrate, which is the transport member, between the image portion potential of the latent image and the non-image portion potential in the development region. When negatively charged toner is used, the potential after the development region (collection region) is set to a potential higher than both the image portion potential of the latent image and the non-image portion potential. When positively charged toner is used, the potential after the development region is set to a potential lower than both the potential of the image portion of the latent image and the potential of the non-image portion. As a result, the floating toner can be collected on the transport substrate side.
[0071]
An example of waveform amplifiers 23a to 23c (denoted by reference numeral “23”) for generating a drive waveform of the hopping voltage pattern shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. As described above, the driving waveform of the hopping voltage pattern shown in FIG. 13 is a pulse waveform of 0 to −100 V for each phase, and a waveform with a relatively positive potential (time of 0 V) having a 67% duty cycle. However, here, a description will be given using a waveform in which the time when the potential is relatively + (time of 0 V) is 33% duty.
[0072]
The waveform amplifier 23 includes resistors R1 and R2 for dividing an input signal, a switching transistor Tr1, a collector resistor R3, a transistor Tr2, a current limiting resistor R4, a capacitor C1, a resistor R5, and a diode D1. And a clamp circuit 25. As shown in FIG. 32A, for example, the waveform amplifier 23 is supplied with an input signal IN having a waveform of 0 to 15V and a duty of 15V of about 67% as shown in FIG. 32 (a). To do. Then, the input signal IN is divided by the resistors R1 and R2 and input to the base of the transistor Tr1, and the phase is inverted when the transistor Tr1 operates switching. As a result, a voltage waveform (collector voltage) m as shown in FIG.
[0073]
The transistor Tr2 receives this collector voltage m and outputs a waveform of the same level with a low impedance. The clamp circuit 25 connected to the emitter of the transistor Tr2 has a small time constant for the + waveform, and the time constant for the-waveform is determined by the capacitor C1 and the resistor R5. Set the time constant to a sufficiently large value. As a result, the clamp circuit 25 obtains an output waveform OUT of 0 to −100 V with the 0 level clamped, as shown in FIG.
[0074]
Next, an example of the waveform amplifiers 22a to 22c (they will be denoted by reference numeral “22”) for generating the drive waveform of the recovered carrier voltage pattern shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. The drive waveform of the recovered transport voltage pattern shown in FIG. 11 is an example of a pulse waveform of 0 to +100 V in each phase and a waveform in which the potential is relatively + (time of +100 V) is 33% duty.
[0075]
The waveform amplifier 22 includes resistors R1 and R2 for dividing an input signal, a switching transistor Tr1, a collector resistor R3, a transistor Tr2, a current limiting resistor R4, a capacitor C1, a resistor R5, and a diode D2. And a clamp circuit 26. That is, only the direction of the diode D1 of the clamp circuit 25 of the waveform amplifier 23 and the direction of the diode D2 of the clamp circuit 26 of the waveform amplifier 22 is different.
[0076]
As shown in FIG. 34A, for example, the waveform amplifier 22 is supplied with an input signal IN having a waveform of 0 to 15V and a duty of 15V of about 67% as shown in FIG. To do. Then, the input signal IN is divided by the resistors R1 and R2 and input to the base of the transistor Tr1, and the phase is inverted when the transistor Tr1 operates switching. As a result, a voltage waveform (collector voltage) m as shown in FIG.
[0077]
The transistor Tr2 receives this collector voltage m and outputs a waveform of the same level with a low impedance. The clamp circuit 26 connected to the emitter of the transistor Tr2 has a small time constant for the − waveform, and the time constant for the + waveform is determined by the capacitor C1 and the resistor R5. By setting this time constant to a sufficiently large value with respect to the pulse period, the clamp circuit 26 obtains an output waveform OUT of 0 to +100 V with the 0 level clamped, as shown in FIG. It is done.
[0078]
In this way, the drive waveform to be applied to each electrode of the transfer board is formed by a clamp circuit composed of a capacitor, resistor, and diode, so that the drift can be reduced by clamping the low level side with a simple circuit configuration. Since a stable waveform with a constant peak value is obtained, accurate toner conveyance and hopping are possible.
[0079]
Here, the relationship between the charging polarity of the toner and the voltage (potential) applied to the electrode 102 of the electrostatic transport substrate 1 will be described. When a negatively charged toner is used, a voltage of 0 to −V1 is used in the development region. In the area after passing through the development area, the voltage is set to 0 to + V2. That is, the voltage of the driving waveform for hopping is set to 0 to −V. By setting the voltage of the recovery / conveyance drive waveform to 0 to + V, the configuration of the drive circuit is simple and the reliability is improved as described above. Similarly, when positively chargeable toner is used, the voltage is set to 0 to + V3 in the development area, and the voltage is set to 0 to −V4 in the area after passing through the development area. That is, the voltage of the driving waveform for hopping is set to 0 to + V. By setting the voltage of the recovery / conveyance drive waveform to 0 to −V, the configuration of the drive circuit is simple as described above, and the reliability is improved. Note that the voltages V1, V2, V3, and V4 described above may be voltages having the same absolute value or different absolute values.
[0080]
Next, the width (electrode width) L and the electrode interval R of the plurality of electrodes 102 of the electrostatic transport substrate 1 for performing toner transport and hopping, and the surface protective layer 103 will be described. The electrode width L and the electrode interval R in the electrostatic transport substrate 1 greatly affect the toner transport efficiency and the hopping efficiency. That is, the toner between the electrodes moves to the adjacent electrode on the substrate surface by the electric field in the horizontal direction. On the other hand, since the toner on the 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 electrode, when the electrode width L is wide, the number of toners on the electrode increases, and the toner having a large moving distance increases. Conveyance efficiency increases. 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 electrode and the transport efficiency is lowered. As a result of intensive studies, the present inventors have found that there is an appropriate electrode width for efficiently conveying and hopping powder at a low voltage.
[0081]
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 electrode to electrode, the distance traveled once is shortened, and the movement efficiency cannot be increased unless the drive frequency is increased. In this regard, as a result of intensive studies, the present inventors have found that there is an appropriate electrode interval for efficiently conveying and hopping powder at a low voltage.
[0082]
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.
[0083]
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.
[0084]
More specifically, first, the electrode width L is a width dimension for carrying and hopping at least one toner when the electrode width L is set to 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. From the efficiency of conveyance and hopping, if the width is such that about 20 toners are placed on the electrode, adsorption is unlikely to occur, and the conveyance 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. A more preferable range is 2 to 10 times the average particle diameter of the powder in order to drive the applied voltage by the driving waveform more efficiently 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. For example, this corresponds to a range of 10 μm to 50 μm when the average particle diameter of the toner is 5 μm. More preferably, it is in the range of 2 to 6 times the average particle size of the toner. For example, this is a range corresponding to 10 μm to 30 μm when the average particle diameter of the toner is 5 μm. It has been found that efficiency within this range is very good.
[0085]
As shown in FIG. 35, the width (electrode width) L of the electrodes 102 on the electrostatic transfer substrate 1 is 30 μm, the electrode interval R is 30 μm, the thickness of the electrodes 102 is 5 μm, and the thickness of the surface protective layer 103 is 0.1 μm. FIG. 36 and FIG. 37 show the results obtained by applying +100 V and 0 V to the two adjacent electrodes 102 and 12, respectively, and 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. 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. 35, two electrodes 102 are shown for easy understanding of details, but an actual simulation and experiment evaluate an area having a sufficient number of electrodes as described above. The toner T has a particle size of 8 μm and a charge amount of −20 μC / g. The electric field strengths shown in FIGS. 36 and 37 are values of representative points on the electrode surface, and the representative point TEa of the carrier electric field TE is a point above the electrode end portion 5 μm shown in FIG. The representative point HEa of the hopping electric field HE is a point 5 μm above the center of the electrode shown in FIG. Also, it corresponds to a representative point having the strongest electric field acting on toner in the X direction and Y direction, respectively.
[0086]
From these FIG. 36 and FIG. 37, it can be seen that the electric field capable of applying a force acting on toner conveyance and hopping is (5E + 5) V / m or more. Further, it can be seen that a preferable electric field free from the problem of adsorption is (1E + 6) V / m or more. It can be seen that a more preferable electric field capable of imparting sufficient force is in the range of (2E + 6) V / m or more.
[0087]
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. Is less than double. Preferably they are 2 times or more and 10 times or less, More preferably, they are 2 times or more and 6 times or less.
[0088]
Also, from FIG. 37, 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 it exceeds 20 times the average particle diameter of the toner, the adsorbing force of a large amount of toner cannot be ignored, and toner that does not cause hopping is generated. For this reason, also in this respect, the electrode interval R needs to be 20 times or less of the average particle diameter of the toner.
[0089]
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. 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. Makes it possible to: That is, the electrostatic force sufficient to convey and hop the toner can be applied to the charged toner on or between the electrodes by overcoming its mirror image force, van der Waals force, and other attractive forces. it can. In addition, toner stay is prevented, and stable and efficient conveyance and hopping can be performed at a low voltage.
[0090]
According to the studies by the present inventors, when the average particle diameter of the toner is 2 to 10 μm and Q / m is negatively charged, it is −3 to −40 μC / g, more preferably −10 to −30 μC / g. In the case of positive charging, when +3 to +40 μC / g, more preferably +10 to +30 μC / g, in particular, the above-described electrode configuration can be efficiently conveyed and hopped.
[0091]
Next, the surface protective layer 103 will be described. By providing a surface protective layer, there is no contamination of the electrodes, adhesion of fine particles, etc., the surface can be maintained under conditions suitable for conveyance, creeping leaks in high humidity environments can be avoided, and Q / m fluctuations can be achieved. In addition, the charged charge amount of the powder can be stably maintained. FIG. 38 shows the result of calculating the electric field strength in the X direction with the calculated value when the thickness of the surface protective layer is changed in the range of 0.1 to 80 μm in the configuration of FIG. 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 film thickness of the surface protective layer (thickness from the electrode surface) is too thick, the electric field strength acting on the toner on the surface decreases. Therefore, considering the transport efficiency, temperature and humidity resistance environment, etc., the surface protective layer thickness that can be practically used without causing a decrease in efficiency for the transport operation is 10 μm or less, more preferably the efficiency is decreased. Is 5 μm or less, which is suppressed to several percent.
[0092]
Examples of the electric field strength acting on the electrode surface hopping are shown in FIGS. 39 shows an example in which the thickness of the surface protective layer is 5 μm, and FIG. 40 shows an example in which the thickness of the surface protective layer 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. As can be seen from these figures, as the thickness of the surface protective layer increases, the electric field from the protective layer having a dielectric constant higher than that of air to the adjacent electrode increases, so that the vertical component of the surface decreases and the protective layer Therefore, the electric field strength acting on the toner on the surface is reduced by the thickness. That is, the vertical component electric field lines acting on hopping greatly depend on the protective layer thickness. An electric field that can efficiently apply 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 that does not have a problem of adsorption, and a more preferable electric field that can apply a sufficient force is (2E + 6) ) V / m or more. For this purpose, the protective layer thickness is 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. As a material for the surface protective layer, a material having a specific resistance of 10 * E6 Ωcm or more and a dielectric constant ε of 2 or more is preferably used.
[0093]
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. Regarding the relationship with the charging potential of the latent image carrier, when the toner is a negatively chargeable toner, the surface potential of the latent image carrier is −300 V or less, and when the toner is a positively charged toner, the latent image carrier is used. The charging potential of the body surface is set to +300 V or less. That is, the charged potential on the surface of the latent image carrier is set to | 300 | V or less. Thus, as described above, when the electrodes are fine pitched, the generated electric field has a very large value even when the voltage applied between the electrodes 102 and 102 is a low voltage of 150 to 100 V or less. The toner adhering to the surface can be easily peeled off, flying and hopping. 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.
[0094]
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. . 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
[0095]
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. 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. 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 in a small number of cases. Or the material located in the positive end side may be sufficient. 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.
[0096]
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 The material located in (if less) is preferred. Alternatively, it is preferable to use 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 may be used.
[0097]
Next, the thickness of the electrode 102 will be described. As described above, when a surface protective layer having a thickness of several μm is formed so as to cover the electrode surface, unevenness is generated on the surface of the transport substrate corresponding to the region where the electrode is present and not present under the surface protective layer. . At this time, by forming the electrode in a thin layer having a thickness of 3 μm or less, it is possible to smoothly convey 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 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 requiring a flattening process on the surface of the transport substrate, and the electric field strength for transport and hopping can be increased. The drop does not occur, and more efficient conveyance and hopping can be performed.
[0098]
The copying machine may be configured as follows. That is, as shown in FIG. 41, instead of the drive circuit 2, the drive waveforms Va 1, Vb 1, Vc 1, and the like are respectively applied to the electrodes 102 in the transport region 11, the development region 12, and the collection region 13 of the electrostatic transport substrate 1. A drive circuit 32 for applying Va2, Vb2, Vc2, Va3, Vb3, and Vc3 is provided. The recovery transport drive waveforms Va3, Vb3, and Vc3 output from the drive circuit 32 to each electrode 103 in the recovery region 13 are obtained by adding a bias voltage of DC + 50V to the transport drive waveforms Va1, Vb1, and Vc1, as shown in FIG. Yes, each of the A to C phase waveforms is a +50 to +150 V pulse waveform whose phase is shifted by 120 °. As shown in FIG. 43, the waveform amplifier 24 for the recovered carrier voltage included in the drive circuit 32 for generating this drive waveform has a diode D2 in the direction opposite to the GND direction of the clamp circuit 26 of the waveform amplifier 22 described above. In addition, a power supply circuit 27 of + 50V is inserted into the series with the resistor R5. Then, a + 50V DC voltage is biased to the output waveform of the waveform amplifier 22, and as a result, a +50 to + 150V waveform is obtained.
[0099]
In this way, the drive waveform applied to each electrode of the transfer board is formed by a clamp circuit composed of a capacitor, resistor, diode, and bias voltage generating means, so that a simple circuit configuration and a low level side can be clamped. By doing so, a stable waveform with a constant peak value without drift can be obtained. This enables accurate toner conveyance and hopping, and can be configured by simply inserting a simple power circuit with a predetermined bias waveform whose low level is not 0 V, and the bias electric field between the photoconductor and the conveyance substrate is adjusted. This makes it possible to easily set conditions for obtaining an optimal image.
[0100]
Further, by superimposing a DC bias on the drive waveform applied to each electrode 102 in the collection region 13, the collection efficiency can be further improved and the generation of scattered toner can be reliably prevented. That is, as described above, by providing a means for forming an electric field that pulls the toner back to the electrostatic transport substrate 1 side in the area after passing through the development area, the scattering of the toner has been greatly reduced, but has not yet become zero. . As a result of investigating the cause, from the image of the high-speed camera and the above simulation, it is caused by the movement of the air that is pulled by the rotating OPC photosensitive member 10 even on the side close to the electrostatic transfer substrate 1. It has been found.
[0101]
Therefore, the occurrence of scattered toner became substantially zero by increasing the electric field strength by superimposing a +50 V DC bias on the drive waveform applied to each electrode 102 in the collection region 13. At this time, the average voltage of the drive waveform is 83.3V. An example of the behavior of the toner T at this time is shown in FIG. This figure shows the toner distribution when 1000 μsec has elapsed after the voltage applied to each electrode 102 has been switched to the drive waveforms Va3, Vb3, and Vc3 of the recovered transport voltage pattern. The elapsed time is the same as that shown in FIG. As can be seen by comparing FIG. 44 with FIG. 30 described above, the toner is drawn toward the electrostatic transport substrate 1 side.
[0102]
As a result of further research, the present inventors have found that the bias voltage also has an appropriate value. That is, FIG. 45 shows an example of the behavior of the toner T when the DC bias voltage is +100 V (the driving waveform is +100 to +200 V and the average voltage is +133.3 V). This figure shows the toner distribution when 1000 μsec has elapsed after the voltage applied to each electrode 102 has been switched to the drive waveforms Va3, Vb3, and Vc3 of the recovered carrier voltage pattern, and is compared with FIG. 44 described above. As can be seen, the toner is further attracted to the electrostatic transport substrate 1 side, but the electrostatic force attracted to the electrostatic transport substrate 1 becomes stronger, and a considerable amount of toner is not transported. Further, FIG. 47 shows an example of the behavior of the toner T when the DC bias voltage is +150 V (the driving waveform is +150 to +250 V and the average voltage is +183.3 V). This figure shows the distribution of toner when 1000 μsec has elapsed after switching the voltage applied to each electrode 102 to the drive waveforms Va3, Vb3, and Vc3 of the recovered transport voltage pattern, which is compared with FIG. 45 described above. As can be seen, the electrostatic force attracted to the electrostatic transport substrate 1 further increases, and the toner adhering to the OPC layer 15 is pulled back to the electrostatic transport substrate 1 and the developed image disappears. That is, there is an appropriate value for the positive bias of the recovered transport voltage, and if it is too low, the floating toner is moved from the air current generated by the rotation of the OPC photoconductor to the transport substrate side where there is almost no movement of air. It cannot be drawn. On the other hand, if it is too high, the toner cannot be transported, and finally the developed toner is recovered and the image disappears.
[0103]
The copying machine may be configured as follows. That is, the surface potential of the OPC photoconductor 10 is increased, and the -DC bias voltage is superimposed on the driving waveforms Va2, Vb2, and Vc2 of the hopping voltage pattern. Specifically, the charged charge density of the OPC photoreceptor layer 15 was increased to −4.0e−4 [C / m * m] and the potential to −220V. On the other hand, as the drive waveforms Va2, Vb2, and Vc2 applied to the electrodes 102 in the development region 12, a DC voltage of −50V is biased as shown in FIG. 47 to obtain a drive waveform of −50V to −150V. In the figure, a relatively positive time is a 33% duty waveform. As shown in FIG. 48, the above-described waveform amplifier 23 for generating the drive waveform includes a power supply circuit 28 of −50 V in series with the diode D1 and the resistor R5 in the GND direction of the clamp circuit 25 of the circuit shown in FIG. Is inserted, and a DC voltage of −50V is biased to the output waveform of the waveform amplifier 23, and as a result, a waveform of −50 to −150V is obtained. An example of the behavior of the toner T at this time is shown in FIG. This figure shows the distribution of toner at the end of development. As can be seen from comparison with FIG. 23 described above, the number of toners attached to the image portion 17a is nearly doubled. In this way, it is possible to increase the amount of toner that adheres to the image area (development), thereby forming an image having a high image density and no background stain.
[0104]
When negatively chargeable toner is used for each electrode of the electrostatic transport substrate 1, a voltage of −V5 to −V6 (V5> V6) is applied in the development region, and + V7 to + V8 (V8>) in the region after passing through the development region. V7) A voltage may be applied. That is, a driving waveform is applied in which a voltage of −V to − (V + α) is applied in the development region and a voltage of + V to + (V + α) is applied in the region after passing through the development region. As a result, the development amount by the toner and the collection amount of the floating toner can be further increased.
[0105]
Similarly, when positively charged toner is used, a voltage of + V9 to V10 (V10> V9) is applied in the development area, and a voltage of −V11 to −V12 (V12> V11) is applied in the area after passing through the development area. Good. That is, a driving waveform is applied in which a voltage of + V to + (V + α) is applied in the development region and a voltage of −V to − (V + α) is applied in the region after passing through the development region. As a result, the development amount by the toner and the collection amount of the floating toner can be further increased. The voltages V9, V10, V11, and V12 may have the same absolute value or different absolute values.
[0106]
The copying machine may be configured as follows. That is, the interval between the electrostatic transport substrate 1 and the OPC photosensitive member 10 is increased from 200 μm to 400 μm using the voltage pattern of the drive waveform. An example of the behavior of the toner T at this time is shown in FIG. This figure shows the toner distribution when 1000 μsec has elapsed after the drive waveform of the recovered transport voltage pattern is applied, and the toner that was relatively floating compared to FIG. 44 described above. It can be seen that is attracted to the electrostatic transfer substrate 1 side. Thus, the toner can be further prevented from scattering.
[0107]
The copying machine may be configured as follows. That is, as shown in FIG. 51, a plurality of electrodes 102 are provided on a flexible base substrate 111, and an electrostatic transfer substrate 41 on which a protective layer 103 is formed is used to correspond to the recovery region 13 of the electrostatic transfer substrate 41. The portion to be curved is made to follow the surface shape of the photoreceptor 10. As described above, when the rotational speed of the photosensitive member 10 is increased (peripheral speed is increased), toner scattering occurs. This is because the interval (gap) between the photoconductor 10 and the electrostatic transport substrate 1 becomes wider toward the downstream side of the photoconductor 10, so that the toner recovery time is shortened, and the floating toner is moved to the electrostatic transport substrate 41 side. It is considered that the cause is that the OPC photosensitive layer is moved away from the electrostatic transfer substrate 1 before being sufficiently attracted.
[0108]
Therefore, by using a flexible substrate as the electrostatic transfer substrate 41 and holding the gap with the photoconductor 10 in the recovery region 13 substantially the same, sufficient time for toner recovery can be secured. Since the floating toner can be attracted to the electrostatic conveyance substrate 41 side, the scattering of the toner is eliminated. In this case, when the development time is insufficient, as shown in FIG. 52, the development time is also secured in the development region 12 by curving the flexible transport substrate 41 in accordance with the curvature of the OPC photoconductor 10. Will be able to. When the electrostatic transfer substrate 41 is bent, the gap between the portion forming the curved surface and the latent image carrier (photosensitive member 1) becomes wider toward the downstream side in the moving direction of the latent image carrier. By doing so, the air flow can be quickly attenuated without being disturbed, and the floating toner can be more reliably collected.
[0109]
As an example of a transport substrate having a flexible fine pitch thin layer electrode, a polyimide base film (thickness 20 to 100 μm) is used as a base material (base substrate 111), and 0.1 to 3 μm Cu is deposited thereon by vapor deposition. Al, Ni-Cr, etc. are formed. If it is 30-60 cm in width, it can be manufactured by a roll-to-roll apparatus, and mass productivity is greatly increased. The common bus line simultaneously forms electrodes having a width of about 1 to 5 mm. As specific means of the vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, an ion beam method, or the like can be used. For example, when an electrode is formed by a sputtering method, a Cr film may be interposed in order to improve adhesion with polyimide, and adhesion may be improved by plasma treatment or primer treatment as pretreatment. it can. As a method other than the vapor deposition method, the thin layer electrode can be formed also by an electrodeposition method. In this case, an electrode is first formed by electroless plating on a polyimide substrate. A base electrode can be formed by sequentially immersing in Sn chloride, Pd chloride, and Ni chloride, and then electroplating can be performed in a Ni electrolyte solution to produce a Ni film of 1 to 3 μm in a roll-to-roll manner.
[0110]
Electrodes 102 are formed on these thin film electrodes by resist coating, patterning, and etching. In this case, if it is a thin layer electrode having a thickness of 0.1 to 3 μm, a fine pattern electrode having a width of 5 μm to several tens of μm or an interval can be formed with high accuracy by photolithography and etching. Next, as the surface protective layer 103, SiO2, TiO2 or the like is formed to a thickness of 0.5 to 2 [mu] m by sputtering or the like. Alternatively, PI (polyimide) as a surface protective layer is applied to a thickness of 2 to 5 μm with a roll coater or other coating apparatus, and baked to finish. When trouble is caused with PI, it is sufficient to form SiO2 on the outermost surface and other inorganic films to a thickness of 0.1 to 2 [mu] m by sputtering or the like.
[0111]
As another example, a polyimide base film (thickness 20 to 100 μm) is used as a base material (base substrate 111), and an electrode material is used thereon, such as Cu or SUS having a thickness 10 to 20 μm. Is also possible. In this case, conversely, polyimide is applied on a metal material with a roll coater by 20 to 100 μm and baked. Thereafter, the metal material is patterned into the shape of the electrode 102 by photolithography and etching treatment, and the surface of the electrode 102 is coated with polyimide as the protective layer 103, and when there are irregularities corresponding to the thickness of the metal material electrode 10 to 20 μm, Perform quasi-flattening including appropriate steps. For example, when a polyimide material or a polyurethane material having a viscosity of 50 to 10,000 cps, more preferably 100 to 300 cps is spin-coated and left standing, unevenness of the substrate is smoothed by the surface tension of the material, and the outermost surface of the transport substrate is Flattened. Then, it becomes a stable protective film film material by heat treatment.
[0112]
As another example of increasing the strength of the flexible transport substrate, SUS or Al material having a thickness of 20 to 30 μm is used as the base material, and an insulating layer (insulation between the electrode and the base material) is formed on the surface. A diluted polyimide material of about 5 μm is coated with a roll coater. Then, this polyimide is pre-baked, for example, at 150 ° C. for 30 minutes and post-baked at 350 ° C. for 60 minutes to form a thin-layer polyimide film. Then, after performing plasma treatment and primer treatment for improving adhesion, Ni-Cr is deposited to a thickness of 0.1 to 2 μm as a thin electrode layer, and a fine pattern electrode 102 of several tens of μm is formed by photolithography and etching. To do. Furthermore, a flexible transport substrate can be obtained by forming the surface protective layer 103 such as SiO 2 or TiO 2 on the surface to a thickness of about 0.5 to 1 μm by sputtering.
[0113]
The copying machine may be configured as follows. That is, as described above, when the number of rotations of the photoconductor 10 is increased (peripheral speed is increased), the gap (gap) between the photoconductor 10 and the electrostatic transport substrate 1 increases toward the downstream side of the photoconductor 10. The toner collection time is shortened. Then, the OPC photosensitive layer is moved away from the electrostatic transport substrate 1 before the floating toner is sufficiently attracted to the electrostatic transport substrate 1 side.
[0114]
Therefore, the positive bias voltage applied to the drive waveform of the recovered transport voltage pattern is sequentially increased as the distance between the electrostatic transport substrate 1 and the OPC photoconductor 10 is increased using the hard type electrostatic transport substrate 1. To. As a result, toner scattering can be eliminated even when the peripheral speed is increased. Table 1 shows the relationship between the gap between the OPC photosensitive member 10 and the flat electrostatic transport substrate 1 and the plus bias voltage with respect to the length of the recovery region 13 at this time. The conditions at this time are as follows. The background portion originally had less toner floating on the OPC photosensitive layer side, and the recovery electric field was larger than that of the image portion. Therefore, the bias voltage was set so that the recovery electric field of the image portion was maintained constant. . The conditions are as follows. Photoconductor having a diameter of 60 mm and a flat plate-shaped transport substrate. The collection area 13 starts immediately below the photoreceptor center. The collected transport voltage pattern is +100 V, 0 V, 0 V (+ bias 50 V), and the electrostatic latent image potential is 0 V for the image portion and −170 V for the background portion. The toner charging polarity is negative (−20 μC / g)
[Table 1]
Figure 0004342819
[0115]
The copying machine may be configured as follows. That is, as shown in FIG. 53, the bias voltage of the drive waveform applied to each electrode 102 of the electrostatic transfer substrate 1 (or transfer substrate 41) can be changed. FIG. 53 shows an example of the waveform amplifier 23 for outputting the drive waveform of the hopping voltage pattern in this case. In the circuit shown in FIG. 48, instead of the bias power supply circuit 28 for outputting a fixed voltage, FIG. A bias power supply circuit 29 that can vary the output voltage is provided. Similarly, the bias voltage can be made variable for the waveform amplifiers 22 and 24 for outputting the drive waveform of the carrier voltage pattern or the recovered carrier voltage pattern. Further, the output voltage of the bias power supply circuit 29 can be adjusted by a main control unit (not shown). That is, the toner charge amount and the surface potential of the OPC photoconductor change depending on the temperature and humidity of the use environment and the usage time of the printer. On the contrary, there is a case where it is desired to copy the background without skipping.
[0116]
Therefore, by making it possible to change the bias value, it is possible to always form a good image without scattering of toner regardless of environmental changes, machine changes, and document density. Even if the configuration is such that the bias voltage is not feed-pack controlled, it is possible to adjust the characteristic variation between machines after assembly so that an optimum image can be obtained by adjusting the bias voltage.
[0117]
With reference to FIG. 54, the development bias and the amount of toner attached to the background when a DC bias voltage (development bias) is superimposed on the pulse-like drive waveform will be described. First, the conditions regarding the latent image carrier, the electrode of the transport substrate, and other spaces are as follows: toner average diameter: 8 μm, average Q / m: −20 μC / g, gap between transport substrate and latent image carrier (Gap): 200 μm, Latent image line pattern width: 3 to 10 lines of 30 μm, line pattern interval (background portion): 450 μm, latent image line pattern portion (image portion) potential: 30 V, background portion potential: 110 V, carrier electrode (electrode 102) : Width 30 μm / interval 30 μm, basic drive pulse for this electrode 102: 0 to −100 V / 3 phase drive, 3 kHz, 66% Duty, DC voltage bias +20 to −40 V with respect to this basic drive pulse The relationship between the developing bias and the amount of toner adhering to the background when developing with the variable is as shown in FIG. Table 2 shows the relationship between the electrode potential and the photoreceptor surface potential at this time.
[Table 2]
Figure 0004342819
[0118]
The latent image pattern condition described above is a strict pattern for developing to an extremely fine line for toner adhesion, and if it can be developed up to this pattern, it can be developed without problems in a wide direction. In FIG. 54, when the DC bias voltage is increased by 10V from -40V, the number of toners that reach the background (shown by solid lines in the figure) also decreases, but the number of toners that develop line latent images (per unit length). It can be seen that the number of (indicated by broken lines in the figure) also decreases. This result is a measured value of the amount of toner reaching the background with respect to the developing bias voltage within the developing time during which the latent image carrier passes through the nip region.
[0119]
In the development process, it is necessary to be able to develop the minimum dots without causing background staining. For this purpose, it is sufficient that there is no toner reaching the background and the toner can reach the latent image having the minimum dot width. From that point of view, the result shown in FIG. 54 indicates that the minimum dot width can be developed without causing background smearing. The development bias is −30 to +10 V, preferably −20 V to 0 V. It turns out that it is in the range of only the waveform.) The average value of the drive pulse voltage at that time is in the range of −63.3 to −23.3V, preferably −53.3 to −33.3V.
[0120]
In addition, as a result of evaluating the toner adhesion using the development gap (Gap) and the driving pulse conditions as parameters, the average potential of the pulse is a latent image carrier when the frequency of the driving pulse (driving waveform) is relatively high. It was found that a normal image can be obtained by being between the image portion and the non-image portion of the body. Further, under the condition that the frequency of the driving pulse is relatively low, the potential of the first starting point of the hopped toner is not an average value, but the low “L” potential of the hopping voltage pattern is dominant ( Column corresponding to Low potential (V) in Table 2). This is because, for example, when the average speed of the toner flying by acceleration is 0.3 m / sec, the time for moving the distance in the 30 μm height direction where the electric field strength decreases to 1/5 is 100 μm. Therefore, in this case, if the time constant of the applied voltage of the drive waveform is 100 μsec or more, the initial speed can be obtained and the hopping operation can be performed. From this, it was confirmed that a suitable image can be obtained with a drive pulse having a low “L” potential application time of 100 μsec or more at a duty of 50% at 5 kHz or less and at a duty of 66% at 3.3 kHz or less.
[0121]
The copying machine may be configured as follows. That is, as shown in FIG. 55, in the collection area 13, development is performed using a conveyance substrate 61 that does not have the collection area 13, instead of the configuration in which toner is collected using the conveyance board. Further, a recovery roller 62 is provided near the exit of the development area 12 as means for forming an electric field in a direction in which the toner is directed to the opposite side of the photosensitive member 1 as a latent image carrier. A bias voltage for generating an electric field is applied to the collecting roller 62 from a bias power source 63, and a collecting blade 64 for peeling the collected toner from the surface of the collecting roller 62 is provided.
[0122]
In such a configuration, a recovery roller 62 made of a metal roller having a diameter of 20 mm is disposed at the exit of the developing region 12 with a gap of 0.5 mm from the OPC photoreceptor 10, and +500 V is applied as a bias voltage to the recovery roller 62. did. As a result, most of the floating toner adhered electrostatically to the collection roller 62, which is a metal roller, and toner scattering was reduced. Further, the recovery roller 62, which is a metal roller, was rotated in the same direction as the OPC photoconductor 10, and both rollers were moved in the opposite direction at a gap therebetween to stop the air flow generated by the photoconductor 62. As a result, all the toner can be collected, and toner scattering is eliminated. As described above, the means for forming the electric field in the direction in which the toner is directed to the opposite side of the photosensitive member 1 serving as the latent image carrier is not limited to the transport substrate, and a roller member, a flat plate member, or the like is used. You can also.
[0123]
The distribution of the toner particle diameter (radius) used in the simulations described so far is shown in FIG. 56, and the distribution of the charge amount Q / m is shown in FIG. These distributions are examples based on actual measurement values of conventional toner.
[0124]
FIG. 58 is a schematic configuration diagram showing a copying machine according to the present embodiment. A scanner device is provided in the upper part of the copying machine main body. After a document is placed on the contact glass 402 of the scanner device, when a copy start switch (not shown) is pressed, reading of the document is started. Specifically, the scanning optical system 405 including the document illumination light source 403 and the mirror 404 and the scanning optical system 408 including the mirrors 406 and 407 are moved to optically scan the document. Then, the original is read as an image signal by the image reading element 410 disposed behind the lens 409, and digital image processing is performed on the read image signal. The processed signal drives a laser diode (LD) (not shown) to emit laser light therefrom. The laser beam scans the photosensitive member 401 through the mirror 414 while being deflected in the main scanning direction by reflection on the polygon mirror 413. Prior to this scanning, the drum-shaped photosensitive member 401 is uniformly charged by the charging unit 415 while being rotated clockwise in the drawing by a driving unit (not shown). Then, a laser beam is scanned on the surface to carry an electrostatic latent image. This electrostatic latent image is developed into a toner image by the developing device 416.
[0125]
The charger unit faces the photosensitive member 401 in the lower part of the figure. Two chargers 417A and 417B are disposed on the left side of the charger unit in the drawing, and each cassette accommodates a plurality of transfer sheets as recording bodies in a state of a stack of transfer sheets. . When the copy operation starts, the paper feed roller (418A or 418B) of the paper feed means (417A or 417B) that accommodates the transfer paper of the size and orientation corresponding to the image information is driven to rotate, and the transfer paper bundle The top transfer paper is fed out to the paper feed path. A pair of registration rollers is disposed on the most downstream side of the paper feed path, and the transfer paper fed from the paper feed means is sandwiched between the rollers. The registration roller pair sends out the sandwiched transfer paper toward the facing portion between the photoconductor 401 and the charger unit at a timing at which the transfer paper can be superimposed on the toner image on the photoconductor 401. At the facing portion, the toner image on the photosensitive member 401 is electrostatically transferred onto the transfer paper by corona discharge generated by the transfer charger 420 of the charger unit. Then, the transfer paper separated from the photosensitive member 401 by the separation charger 421 is sent into the fixing unit 423 via the conveyance belt 422. The fixing unit 423 sandwiches the transfer paper in a fixing nip formed by the contact between the heating roller and the pressure roller, and fixes the toner image on the transfer paper by the action of heating or pressing. The transfer paper on which the toner image is fixed in this manner is stacked on a stack unit 424 outside the apparatus through a pair of paper discharge rollers.
[0126]
The transfer residual toner adhering to the surface of the photosensitive member 301 after passing through the position facing the charger unit is removed by the cleaning unit 425. The surface of the photoreceptor 301 cleaned in this way is neutralized by the neutralizing lamp 426 and initialized.
[0127]
Next, a characteristic configuration of the copying machine will be described.
FIG. 59 is an enlarged configuration diagram showing the main configuration of the developing device 416 and the photosensitive member 401. The developing device 416 includes a toner supply unit 430 that stores a mixture of toner and a charge promoting substance (not shown), a toner transport unit 440 that transports toner, and the like.
[0128]
60, 61, and 62 are a plan sectional view, a longitudinal sectional view, and a transverse sectional view showing the toner supply unit 430, respectively. The toner supply unit 430 is divided into a first storage chamber 436 and a second storage chamber 437 by a partition wall 434, and a first transport screw 431 and a second transport screw 434 are provided as rotating members, respectively. . These have a structure in which spiral protrusions 431b and 433b are projected from the surfaces of the rotating shafts 431a and 433a. In the vicinity of both ends of the toner supply unit 430, there is a communication space where the partition wall 434 is not provided over a length L2 (for example, 25 mm), and the two storage chambers (436, 437) serving as the storage unit communicate with each other. is doing. As shown in FIG. 60, the first transport screw 431 is agitated and transported from the left side to the right side in the figure by rotating the first transport screw 431 by a screw drive system (not shown). . As a result, the mixture conveyed to the communication space on the right side of the first storage chamber 436 in the drawing enters the second storage chamber 437. Then, it is conveyed from the right side to the left side in the drawing by the second conveying screw 434 that is rotationally driven by the screw driving system. Next, when the second storage chamber 437 is transported to the communication space on the left side in the drawing, the second storage chamber 437 returns to the first storage chamber 436. Thus, in the toner supply unit 430, the mixture circulates counterclockwise in the drawing while being stirred and conveyed. The first storage chamber 436 is provided with a toner concentration detection unit (not shown), detects the toner concentration of the mixture, and outputs a toner concentration signal to a supply control unit (not shown). The replenishment control unit drives and controls a toner replenishing unit (not shown) according to the toner density signal to replenish an appropriate amount of toner to the first storage chamber 436. As a result, the toner concentration of the mixture in the toner supply unit 430 is maintained within a predetermined range. The toner newly replenished in the first storage chamber 436 is taken into the mixture, and then rubbed against the friction promoting material along with the agitation and transport, and is triboelectrically charged.
[0129]
It is desirable to provide a predetermined gap between the tip of the spiral protrusion 432 of the second transport screw 432 and the mesh 433. The value is about 1/5 to 10 times the diameter of the toner. Desirably, when the carrier diameter is about 1/3 to 2 times the carrier diameter, the mixture replacement efficiency and the mixing and stirring efficiency are improved. Furthermore, a toner cloud can be favorably generated in the gaps between the friction promoting particles.
[0130]
In FIG. 59 shown above, a mesh 433 is provided at the bottom of the first storage chamber 436. In the first storage chamber 436, the toner is sufficiently charged in the mixture that is stirred and conveyed in the screw axis direction. When the mixture passes over the mesh 433, the toner is separated from the mixture by the sieving function of the mesh 433 and dropped into the toner transport unit 440.
[0131]
A metal material is used for the mesh 433. A potential difference is provided between the mesh 433 and the transfer electrostatic transfer substrate 442 by potential difference generating means such as a bias applying means (not shown). Thereby, an electric field for electrostatically moving the toner from the mesh 433 side toward the substrate side is formed. Thereby, the separation of the toner from the mixture in the second storage chamber 437 and the discharge of the toner from the hole are promoted, and the toner supply efficiency is improved.
[0132]
An electrode member may be provided between the mesh 433 and the electrostatic transfer substrate 442 for transfer, and a bias may be applied to the mesh member 433 to promote toner discharge. In this case, the toner can be electrostatically moved stepwise by the mesh 433 to the electrode member and the electrode member to the electrostatic transfer substrate 442 for transfer. As a result, a low bias electric field can be realized to generate a toner cloud well, and damage to the toner and the electrostatic transfer substrate 442 for transfer can be suppressed. When an AC bias or a pulse bias is applied between the mesh 433 plate and the electrode member, the toner is reciprocally oscillated, so that toner adhesion to the mesh 433, the electrode member, and the transfer electrostatic transfer substrate 442 can be suppressed. Examples of the electrode member include a wire, a plurality of parallel wires, and a mesh electrode.
[0133]
Further, vibration generation means such as an ultrasonic vibrator that vibrates the mesh 433 may be provided so as to promote the discharge of the toner. In this case, the toner adhering to the mesh 433 due to the toner in the second storage chamber 437 being strongly attracted to the mesh 433 by electrostatic force can be avoided. The vibration period may be about 5 to 60 kHz. Examples of the vibration generating means include mechanically driven ones, magnetic coil ones, electrostrictive ones, etc., all of which can suppress clogging of the mesh 433 due to frictional acceleration materials and toner vibrations. it can.
[0134]
The toner transport unit 440 includes a transport unit 441 having a transfer electrostatic transport substrate 442 as a bottom plate, and a recovery unit 443 having a recovery electrostatic transport substrate 444 as a bottom plate on the lower side in the gravity direction. It has a heavy structure. The toner that has passed through the mesh 433 and dropped into the toner conveyance unit 440 is supplied to the surface of the transfer electrostatic conveyance substrate 442. The electrostatic latent image on the photosensitive member 401 is developed in a developing region that is conveyed from the right side to the left side in the figure while hopping due to the ETH phenomenon, and is opposed to the photosensitive member 401. The toner that has passed through the development region without contributing to development is spilled from the end of the transfer electrostatic transfer substrate 442 and supplied to the surface of the recovery electrostatic substrate 444 of the recovery unit 443. Then, it is conveyed from the left side to the right side in the figure while hopping, and returned to the first storage chamber 436 of the toner supply unit 430. Thereby, the toner that has not contributed to the development is recycled.
[0135]
In the toner supply unit 430 having such a configuration, the first conveying screw 431, the second conveying screw 432, a rotation driving system that rotationally drives these, and the like, an agitating and conveying unit that agitates and conveys the toner and the friction promoting substance is configured. Yes. In addition, the collection unit 443 functions as a recycling unit that recycles the toner that has passed through the development region without contributing to the development on the surface of the transfer electrostatic transfer substrate 442 to the first storage chamber 436 serving as the storage unit. ing. As a result, it is possible to suppress a situation in which the toner is wasted. The metal mesh 433, the transfer electrostatic transfer substrate 442, and a potential difference generating means for generating a potential difference between the two constitute a discharge promoting means for urging the toner to be discharged from the holes of the mesh 433. It is desirable that the discharge promoting means function at least when the toner is transported by the electrostatic transport member 442 for transfer. As a result, it is possible to suppress an adverse effect on image quality caused by changing the toner supply amount.
[0136]
  The mesh 433 is, DIt is easily formed at low cost by etching or electrohoming (electroforming). 63A, 63B and 63C show a mesh formation process by etching. First, as shown in FIG. 63 (a), a pattern of a design hole obtained by performing fine processing of laser processing on a metal film such as SUS is formed with a resist. Next, as shown in FIG.3Etching by etc.GoTo form holes. Further, as shown in FIG. 63 (c), the resist is peeled off to complete the mesh 433. In addition, what is necessary is just to perform a mesh formation by electrohoming by the process as shown to Fig.64 (a), (b). Moreover, the formation process of knitting a thin wire is also possible.
[0137]
As the material of the mesh 433, it is desirable to use a material that exhibits flexibility and wear durability. As the shape of the hole of the mesh 433, a round shape, an oval shape, a square shape, a rectangular shape, a star shape, an irregular shape, or the like can be adopted. In this copying machine, as shown in FIG. 63 (c), the mesh hole has an elliptical shape, the length of the opening in the longitudinal direction is the length L of the hole, and the size of the opening in the short direction is the hole size. The width is W.
[0138]
The mesh thickness T is desirably set in the range of 20 to 150 μm, preferably 30 to 80 μm. At this time, it is preferable that the relationship between the thickness T, the length L, and the width W is in a range of 500 W ≧ L and W / 5 ≦ T ≦ 3W. This is because when the length L of the hole and the width W are 500 W ≧ L, the mesh 433 can ensure both rigidity and hole shape as a metal film. Further, when the relationship between the width W and the thickness T is W / 5 ≦ T ≦ 3W, it is possible to ensure flatness and curvature processing as a metal film. Thereby, the bobbin shape, the straightness of the flat plate, the contact deformation, and the shape recovery due to the rigidity of the mesh 433 can be functioned.
[0139]
The opening ratio of the mesh 433 is preferably in the range of 20 to 70%. This is because, when an image to be developed is solid black, it has been confirmed by experiments that it must be within such a range in order to ensure the discharge amount without unevenness.
[0140]
As described above, the pores of the mesh 443 are required to be larger than the average particle diameter r of the toner and smaller than the average particle diameter R of the friction promoting particles P. Furthermore, as shown in FIGS. 65A and 65B, it is preferable that 6r ≧ W and 2W ≦ R. By setting 6r ≧ W with respect to the average particle diameter r of the toner, clogging of the mesh due to the cloud-like toner is less likely to occur, and the toner can be easily discharged through the holes of the mesh 433. Further, by setting 2W ≦ R with respect to the average particle R of the friction promoting particles P, the particle size distribution of the friction promoting particles P, and when the friction promoting particles P are worn and reduced in size by continuous use, A margin is provided so that the mesh 433 can be prevented from passing through the holes.
[0141]
  Also, the mesh 433 isThe figureAs shown by 66, a double structure having a surface facing the transfer electrostatic transfer substrate 442 made of a metal material 433a and a contact surface with the mixture made of an organic resin 433bIs. In the mesh 433 having such a structure, since the portion in contact with the friction promoting particles P is an organic material, damage to the friction promoting particles P due to friction is smaller than that of the metal material, and the durability can be improved. Furthermore, as shown in FIG. 67, the hole inlet made of an organic material is made larger than the hole outlet made of a metal material. Metal the exit sidethingThus, the bias effect described later can be improved.
[0142]
  68.These are explanatory drawings which show the mesh of a 1st reference example. thisMesh 433IsThe base material is formed of the metal material 433a, and the surface in contact with the toner is entirely covered with the insulating protective film 433c.ing. This protective film 433 is a thin film of 0.5 to 30 μm so as not to cause deterioration of electric field strength.It has become, SiO2, SiN, Ta2O5It is made of a material such as polyimide. In the mesh 433 having such a configuration, all surfaces that come into contact with the charged toner are covered with an insulating protective film 433c, so that charge injection from the metal material portion 433a to the toner can be eliminated, and the charge amount is kept appropriate. be able to. Further, since the metal material portion 433a and the toner do not come into contact with each other, the deterioration of the developer can be reduced as compared with that in which the developer contacts the metal portion.
[0143]
Figure69These are explanatory drawings which show the mesh of a 2nd reference example. thisMesh 433IsThe organic resin material 433b is used as a base, and a metal film 433d is formed on the outer surface by vapor deposition or electroforming with a metal material.Is. As the organic resin material 433b, a resin having high charging ability for charging the toner is preferable. Further, the metal film 433d is a thin film having a thickness of 0.5 to 5 μm, and an electric field is generated such that the charged toner in the mesh 433 is directed to the outside through the hole of the mesh 433 using the metal film 433d as an electrode. A bias voltage to be formed is applied. The mesh 433 having such a structure is excellent in flexibility and elasticity because the base is the organic resin material 433b, has a large shape restoring property, and can stably maintain its shape even when a force is applied from the outside. . Further, charging with the toner can be promoted by contact with the toner in the mesh 433. Further, since the bias voltage is applied to the metal film portion 433d outside the mesh 433, the bias effect can be improved. Therefore, the toner release efficiency can be improved.
[0144]
As shown in FIG. 70, the mesh 433 may be formed by bonding a material made of an organic resin material and a material made of a metal material. The organic resin material is preferably a resin having a high charging capability for charging the toner. Mesh bonding is formed by heat bonding or hot pressing. A mesh made of an organic resin material has shape restoring properties due to its flexibility and elasticity. In addition, the pores of the mesh made of the organic material are the same or larger than the pores of the mesh made of the metal material, and are not more than half of the average particle size of the friction promoting particles P. In this way, the metal material mesh is exposed to the organic material mesh. This exposure can improve the bias effect by the bias voltage applied to the metal material mesh. Therefore, the toner release efficiency can be improved.
[0145]
As shown in FIG. 71, the mesh 433 may be formed in a shape that is inclined toward the outer surface and the hole diameter is widened. As described above, the size of the hole is such that the relationship between the mesh length L, width W, and thickness T is in the range of 500 W ≧ L and W / 5 ≦ T ≦ 3 W. The average particle diameter r, the average particle diameter R of the friction promoting particles P, and 6r ≧ W and 2W ≦ R are set. As described above, the inclination toward the outer surface can suppress the adhesion of the toner into the hole. Further, the bias effect of the opening can be improved, and the development efficiency can be improved.
[0146]
The copier and the developing device 416 are designated as toners suitable for use that satisfy predetermined requirements. This designation can be performed, for example, by shipping the copier or the developing device 416 with toner satisfying the requirements set in the copier or the developing device 416. Further, for example, the toner satisfying the above requirements may be packaged and shipped together with the copying machine main body and the developing device 416. Further, for example, the product number or the product name of the toner satisfying the above requirements may be specified in the copying machine main body, the developing device 416, and the instruction manual thereof. Further, for example, the above requirement, product number, product name, etc. may be notified to the user in writing or electronic data.
[0147]
The shortest diameter portion of the hole of the mesh 433 has a size that allows 80% or more of the toner particles to pass through the particle size distribution of the toner thus designated. Therefore, most of the toner particles in the mixture can be supplied to the electrostatic transfer substrate 442 for transfer. In addition, it is desirable to set the toner passing rate to a value lower than 100% for the shortest diameter portion of the hole. This is because by blocking the passage of considerably large toner particles to some extent, the particle size distribution of the toner that contributes to development can be sharpened, and a stable developing ability can be obtained.
[0148]
Further, in the present copying machine and developing device 416, those having friction promoting particles made of a nonmagnetic material as a main component are designated as friction promoting substances suitable for use. This designation may be performed in the same manner as for the toner. In general, non-magnetic materials are easier to granulate than magnetic materials, and can be easily reduced in size and sharpened in the particle size distribution. Therefore, it is possible to make the friction promoting material exhibit stable friction charging performance. It is also possible to reduce the manufacturing cost. As the non-magnetic material, either organic or inorganic may be used depending on the charging performance. When a negatively chargeable toner is used, quartz (SiO 2) is used as a positively chargeable nonmagnetic material.2), Glass, polyacrylic resin, polyamide, nylon resin, melamine resin and the like can be applied. In addition, when a positively chargeable toner is used, Teflon (registered trademark) resin, polychlorinated resin, polyethylene resin, or the like can be applied as a negatively chargeable nonmagnetic material. Since these do not require magnetic field control, they can function as a simple and durable carrier material.
[0149]
The shortest diameter portion of the hole of the mesh 433 passes 80% or more of toner particles with respect to the particle size distribution of the friction promoting material mainly composed of the friction promoting material made of the nonmagnetic material as described above. It is the size which prevents. Therefore, most of the toner particles in the mixture can be retained in the toner supply unit 430. In addition, about the shortest diameter location of a hole, it is desirable to set it as the value which makes a friction promoting substance passage rate lower than 100%. This is for the reason explained below. That is, in the toner supply unit 430, the friction promoting particles are reduced in size by wear over time as the mixture is stirred and conveyed. Stable toner charging performance can be maintained by periodically replenishing a new friction-promoting substance while allowing the friction-promoting particles having a reduced diameter to a certain degree to pass through the holes over time. Since the friction promoting particles are charged with a polarity opposite to that of the toner, when the particles are supplied to the surface of the transfer electrostatic transfer substrate 442 through the hole, the particles are transferred in the opposite direction to the toner. Therefore, it is extremely rare that the toner is conveyed to the developing area, and normally, it is crushed by hopping over time while staying in the vicinity of the toner supply unit 430. Although some of the crushed fine particles may be transported toward the development area, they are extremely fine and therefore have little adverse effect on the image.
[0150]
As described above, the holes of the mesh 433 are non-circular and have an elliptical shape having a long diameter portion and a short diameter portion. The mesh 433 having such holes can easily adjust the aperture ratio to a range of 20 to 80% by devising the arrangement and pitch of the holes. The aperture ratio is preferably 40 to 60% from the viewpoint of the rigidity of the mesh 433 and the toner separation efficiency.
[0151]
FIG. 72 is a perspective view showing a toner supply unit 430 as a toner supply device. As shown in the figure, the holes of the mesh 433 are arranged in such a posture that the longitudinal direction thereof is along the direction orthogonal to the conveying direction of the conveying screws (431, 432) as the agitating and conveying means. With such an arrangement, the bending of the mesh 433 can be suppressed while ensuring a high aperture ratio. Specifically, the present inventors have arranged the elliptical hole in the posture as described above, compared with the case where the mesh 433 is arranged in a posture in which the longitudinal direction is arranged along the conveyance direction of the conveyance screw. It has been found that bending in the short direction can be suppressed. This is considered to be because a stronger rib structure can be formed with the former arrangement. Note that the bending in the short direction occurs for the following reason. That is, the mixed substance in the toner supply unit 430 follows a linear pressing locus extending in the longitudinal direction with respect to the mesh 433 by pressing the mesh 433 while being conveyed in the screw axis direction. Such a linear pressing locus makes it easier for the mesh 433 to bend in the lateral direction. The size of the mesh 433 in the longitudinal direction is about 120 to 300 [mm]. The size in the short direction is about 5 to 20 [mm].
[0152]
As described above, the two conveying screws (431, 432), which are a part of the agitating / conveying means, are provided with the rotating shafts (431a, 4312a) and the helical protrusions 431b, 433b that are spirally projected on the surface. It is the rotation member which has. Such a conveying screw conveys the mixture in the axial direction while spirally moving the mixture, thereby supplying a new mixture to the mixture while evacuating the mixture that has consumed toner at a position facing the mesh 433. Old and new can be exchanged. Therefore, it is possible to avoid a decrease in toner supply performance caused by continuing to convey the toner-consumed mixture at a position facing the mesh 433 without retracting. Note that the use of a brush made of a plurality of raised brushes instead of a metal made of a rigid material as the spiral protrusions 431b and 433b can further increase the stirring efficiency of the mixture.
[0153]
In this copying machine, as a friction promoting material suitable for use, a material mainly composed of friction promoting particles composed of a single material and a material composed mainly of friction promoting particles composed of two or more materials, Either may be specified.
[0154]
When a friction promoting substance consisting mainly of friction promoting particles made of a single material is specified, the surface material is not changed even if the friction promoting particles are worn over time, so that stable charging performance can be obtained for a long period of time. be able to. As the material, a material having excellent wear resistance, a constant saturation charge amount, and a small charge distribution is desirable. For example, BaTiO3・ SiO2, Na2SiO3, B2O3・ SiO2, Al2O3, Si3N4TiO2, ZrO2For example, inorganic materials having high rigidity and excellent charging ability can be mentioned. Moreover, organic materials, such as a polyacryl resin, polyamide, nylon resin melamine resin, may be sufficient. Even if the friction promoting particles are composed of a single material, the specific gravity can be adjusted by adjusting the degree of crystallinity or by providing a fine porosity with a sintered body of aggregates of microcrystals. .
[0155]
When a friction promoting substance mainly composed of friction promoting particles composed of two or more materials is specified, an excellent charging performance can be obtained by combining a material having excellent chargeability and a material having excellent durability. In addition, the replenishment frequency of the friction promoting particles can be reduced. As a material that can realize charging property, durability, moisture resistance and high specific gravity, BaTiO3・ SiO2, Na2SiO3, B2O3・ SiO2, Al2O3, Si3N4TiO2, ZrO2Etc. These may be mixed into particles having a diameter of 0.5 to 20 μm at an appropriate ratio, a binder is added, and particles are formed by a spray method or an agglomeration method, followed by drying and sintering. In addition, organic materials such as polyacrylic resin, polyamide, nylon resin, melamine resin, etc. are mixed in particles with a diameter of 0.5 to 50 μm at an appropriate ratio, and after adding an organic solvent and binder, a spray method or a nozzle injection method Alternatively, grain boundaries may be combined.
[0156]
As a friction promoting substance suitable for use, a substance mainly composed of friction promoting particles having a core coated with a surface layer may be designated. Friction promoting particles in which the surface of a core material with an appropriate specific gravity is coated with a surface layer using an organic or inorganic material having charging performance. Although the durability is somewhat difficult, the specific gravity and chargeability can be easily adjusted, so that excellent charging performance can be obtained. When a negatively chargeable toner is used, quartz (SiO 2) is used as a positively chargeable surface material.2), Glass, polyacrylic resin, polyamide, nylon resin, melamine resin, and the like. When a positively chargeable toner is used, Teflon (registered trademark) resin, polychlorinated resin, polyethylene resin, or the like can be used as the negatively chargeable surface material. Among these, an organic material can be dissolved in a solution or a melt and spray-coated, or coated by a dipping method or the like to form a surface layer. The thickness of the surface layer is preferably about 1 to 5 μm. The carrier core material may be immersed in a suspension in which a fine particle material having a charging function made of an inorganic material and having a diameter of 0.5 to 15 μm is dispersed together with a binder, surface-coated, and baked or bonded.
[0157]
FIG. 73 is a schematic configuration diagram showing a first modification device of the copying machine according to the embodiment. The first modified apparatus 500 forms a full-color image with four colors of black (Bk), yellow (Y), cyan (C), and magenta (M). Process cartridges 502Bk, Y, C, M are provided. Since the process cartridges of the respective colors have almost the same configuration, the following description will be made by omitting the symbols Bk, Y, C, and M as necessary.
[0158]
As shown in FIG. 74, the process cartridge 502 is a unit in which a photoreceptor 501, a charging unit 515, a charge eliminating lamp 526, a cleaning unit 525, and a developing device 516 are formed, and is detachable from the copying machine main body. Yes. And it is exchanged when the life is reached.
[0159]
The developing device 516 includes a toner supply unit 50 in addition to the toner transport unit 540 and the toner supply unit 530. A toner for replenishment (not shown) is accommodated in the toner replenishing unit 50, and is appropriately replenished into the first storage chamber 536 of the toner supply unit 530 by the rotational driving of the replenishing rotation member 551. In the toner supply unit 530, similarly to the copying machine of the embodiment, a mixture of toner and a friction promoting material is circulated and conveyed between the two storage chambers. In the course of being stirred and conveyed in the second storage chamber 537, the toner in the mixture is separated into the sieving function of the mesh 533 and supplied into the toner conveying unit 540. A transfer electrostatic transfer substrate 542 is disposed in the toner transfer unit 540. In the transfer area 542a of the electrostatic transfer substrate 542 for transfer, a deformable material is used for the base. As a result, the conveyance area 542a is a flexible portion, and has a curved posture so that the toner is transferred against gravity in the initial stage of conveyance and is conveyed obliquely upward in the latter stage of conveyance. Since the plate member is used for the base of the development area and the collection area of the electrostatic transfer substrate 542 for transfer, it is arranged so as to take a substantially horizontal posture without being deformed flexibly. The electrostatic transport substrate 542 for transfer can also transport the toner toward the developing region facing the photoreceptor 501 while hopping the toner by the ETH phenomenon. The toner transported to the collection region without contributing to the development spills from the end of the electrostatic transport substrate for transfer 542 and then returns along the tapered surface to the second storage chamber 537.
[0160]
Optical writing devices 501Bk, Y, C, and M are disposed on the left side of the process cartridges 502Bk, Y, C, and M, respectively, and optically scan the photosensitive members of the corresponding cartridges. Specifically, a semiconductor laser that emits a laser beam modulated in accordance with image data for each color sent from a scanner device (not shown), an optical deflector such as a collimator lens, a polygon mirror, and an optical system for scanning imaging Etc. are used for optical scanning.
[0161]
On the right side of the process cartridge 502Bk, Y, C, M in the drawing, a belt unit that moves the paper conveying belt 506 endlessly is disposed. In the loop of the paper transport belt 506, a transfer unit (not shown) that faces the process cartridges 502Bk, Y, C, and M via the belt is disposed.
[0162]
A sheet feeding unit 503 for accommodating a bundle of transfer sheets is disposed at the lower part of the copying machine main body, and the uppermost transfer sheet of the transfer sheet bundle is fed by a sheet feeding roller 504 at a predetermined timing. Sent to. Then, the paper is supplied to the paper conveyance belt 506 through the registration roller pair 505. The paper transport belt 506 sequentially passes the transfer paper to the position facing the process cartridges 502Bk, Y, C, and M along with the endless movement thereof. In this process, Bk, Y, C, and M toner images are sequentially superimposed and transferred onto the transfer paper to form a full color image. The transfer paper on which the full-color image is formed in this manner is transferred from the paper conveying belt 506 to the fixing unit 508 and then stacked on the stack unit 511 outside the apparatus through the paper discharge roller pair 510.
[0163]
FIG. 75 is a schematic configuration diagram showing a second modification device of the copying machine according to the embodiment. In the second modified apparatus, four color process cartridges 560Y, 560M, 560C, and 560Bk are arranged in parallel along a transfer belt 551 that is endlessly moved while being elongated in the horizontal direction. In the following description, the symbols Y, M, C, and Bk are omitted as necessary.
[0164]
As shown in FIG. 76, the process cartridge 560 is a cartridge in which a photoconductor 561, a charging unit 562, a developing device 563, a cleaning device 564, and the like are integrally formed, and is detachable from the copying machine main body. It is configured.
[0165]
The developing device 563 includes a first conveyance screw 571 and a second conveyance screw 572 in the toner supply unit 570, and stirs and conveys the mixture in the first storage chamber 573 and the second storage chamber 574, respectively. . Then, the toner in the mixture is separated and supplied to the toner transport unit 576 by the sieving function of the mesh 575 provided on the side wall of the second storage chamber 574. The supplied toner is transported toward the developing area while hopping by the ETH phenomenon on the surface of the electrostatic transport substrate 577 for transfer having a flexible portion and a substrate portion, and an electrostatic latent image on the photoreceptor 561 is formed. develop. The toner that has not contributed to the development falls from the end of the electrostatic transfer substrate 577 for transfer, and then returns to the first storage chamber 573 by its own weight along the taper on the bottom surface of the toner transfer portion 576.
[0166]
The toner images on the photoreceptor developed by the process cartridges 560Y, 560M, 560C, and 560Bk for each color are superimposed and transferred onto the transfer belt 551 to form a four-color toner image. This four-color toner image is collectively secondary-transferred onto a transfer sheet 553 that is conveyed in time at a secondary transfer nip formed by contact between the transfer belt 551 and the secondary transfer roller 552. The A full color image is formed in combination with the white color of the transfer paper 553.
[0167]
【The invention's effect】
According to the first to twentieth aspects of the present invention, it is possible to suppress an adverse effect due to toner charging failure without causing toner scattering or ozone due to corona discharge while realizing low potential development due to the ETH phenomenon. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a developing device and the like of a copying machine according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory plan view showing an electrostatic transfer substrate of the developing device.
3 is a cross-sectional explanatory view taken along the line AA in FIG. 2;
4 is an explanatory cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2;
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2;
6 is an explanatory cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving waveform applied to the electrostatic transfer substrate.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining toner conveyance and hopping.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a specific example of toner conveyance and hopping.
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a drive circuit of the developing device.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of drive waveforms of a carrier voltage pattern and a recovered carrier voltage pattern.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a driving waveform of a hopping voltage pattern.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of a driving waveform of a hopping voltage pattern.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a simulation target area for explaining the principle of hopping.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an electric field vector in the vicinity of an electrode.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between an applied voltage, a hopping direction electric field, and a height from a 0 V electrode center.
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining an example of the relationship between the applied voltage and the speed in the Y direction and the hopping height.
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the toner position immediately before the start of development by applying a driving waveform of a hopping voltage pattern in ETH development (after 0 μsec).
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 100 μsec.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 200 μsec.
FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 300 μsec.
FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 500 μsec.
FIG. 23 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 1000 μsec.
FIG. 24 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 1500 μsec.
FIG. 25 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 2000 μsec.
FIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 100 μsec after applying the driving waveform of the recovered transport voltage pattern after the development is completed.
FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 200 μsec.
FIG. 28 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 400 μsec.
FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 700 μsec.
30 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 1000 μsec. FIG.
FIG. 31 is an explanatory diagram illustrating an example of a waveform amplifier for a hopping voltage pattern.
FIG. 32 is an explanatory diagram of the waveform of each part for explanation of the waveform amplifier.
FIG. 33 is an explanatory diagram for explaining an example of a recovered carrier voltage pattern and a carrier voltage pattern waveform amplifier.
FIG. 34 is an explanatory diagram of waveforms at various parts for explaining the waveform amplifier.
FIG. 35 is an explanatory diagram for explaining an electrode width and an electrode interval of the transfer substrate of the apparatus.
FIG. 36 is an explanatory diagram illustrating an example of the relationship between the electrode width and the electric field (X direction) at the 0V electrode end.
FIG. 37 is an explanatory diagram illustrating an example of the relationship between the electrode width and the electric field (Y direction) at the 0V electrode end.
FIG. 38 is an explanatory diagram illustrating an example of the relationship between the thickness of the surface protective layer and the electric field strength.
FIG. 39 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the thickness of the surface protective layer and the electric field intensity.
FIG. 40 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the film thickness of the surface protective layer and the electric field strength.
FIG. 41 is a schematic configuration diagram illustrating a modification of the developing device.
FIG. 42 is an explanatory diagram of a drive waveform of a collected transport voltage pattern of the developing device.
FIG. 43 is an explanatory diagram for explaining an example of a waveform amplifier that generates a drive waveform of the recovered carrier voltage pattern.
FIG. 44 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 1000 μsec after applying the drive waveform of the same recovered conveyance voltage pattern.
FIG. 45 is an explanatory diagram for explaining a toner position after 1000 μsec after applying a drive waveform in which the bias voltage of the recovered transport voltage pattern is + 100V.
FIG. 46 is an explanatory diagram for explaining the toner position after 1000 μsec after applying a drive waveform in which the bias voltage of the recovered transport voltage pattern is + 150V.
FIG. 47 is an explanatory diagram illustrating a driving waveform of a hopping voltage pattern in still another modification.
FIG. 48 is an explanatory diagram showing an example of a waveform amplifier that generates a driving waveform of the hopping voltage pattern.
FIG. 49 is an explanatory diagram for explaining a toner position at the end of development.
FIG. 50 is an explanatory diagram for explaining the toner position when 1000 μsec has elapsed after the drive waveform of the recovered conveyance voltage pattern is applied.
FIG. 51 is a main part schematic configuration diagram in still another modification.
FIG. 52 is a main part schematic configuration diagram in still another modification.
FIG. 53 is an explanatory diagram for explaining a waveform amplifier for generating a driving waveform of a hopping voltage pattern in still another modification.
FIG. 54 is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between a developing bias voltage and a toner adhesion amount.
FIG. 55 is a main part schematic configuration diagram in still another modification.
FIG. 56 is an explanatory diagram showing the radius distribution of toner used in the simulation.
FIG. 57 is an explanatory diagram showing a toner charge amount Q / m distribution used in a simulation.
FIG. 58 is a schematic configuration diagram showing a copier according to an embodiment.
FIG. 59 is an enlarged configuration diagram showing a main part configuration of the developing device of the copier and a photoconductor.
FIG. 60 is a plan sectional view showing a toner supply unit of the developing device.
FIG. 61 is a longitudinal sectional view showing the toner supply unit.
FIG. 62 is a transverse sectional view showing the toner supply unit.
63 (a), (b) and (c) are explanatory views showing a mesh forming step, respectively.
FIGS. 64A and 64B are explanatory views showing mesh formation by electrohoming. FIGS.
FIG. 65A is an explanatory diagram of the relationship between the mesh holes and the toner average particle diameter r.
  (B) is explanatory drawing of the relationship between the hole of a mesh, and the average particle diameter R of a carrier.
FIG. 66 is an explanatory diagram showing another mesh configuration.
FIG. 67 is an explanatory diagram showing a configuration of still another mesh.
FIG. 68Of the first reference exampleExplanatory drawing which shows the structure of a mesh.
FIG. 69Of the second reference exampleExplanatory drawing which shows the structure of a mesh.
FIG. 70 is an explanatory diagram showing still another mesh structure.
FIG. 71 is an explanatory diagram showing still another mesh structure.
FIG. 72 is a perspective view showing the toner supply unit.
FIG. 73 is a schematic configuration diagram showing a first modification device of the copier.
74 is a main configuration diagram showing a process cartridge of the first modified example apparatus; FIG.
75 is a schematic configuration diagram showing a second modification device of the copier. FIG.
FIG. 76 is a main part configuration diagram showing a process cartridge of the second modified example apparatus;
[Explanation of symbols]
    1, 41, 61:Electrostatic transfer board
    2:Driving circuit
    10:Photoconductor
    11:Transport area
    12:Development area
    13:Collection area
    101:Base substrate
    102:electrode
    401:Photoconductor (latent image carrier)
    405, 408:Scanning optical system
    416:Development device
    523:Development device

Claims (20)

表面上のトナーを静電気力によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、該潜像担持体上の潜像を現像するトナー静電搬送部材に対し、その表面にトナーを供給するトナー供給装置であって、
トナー粒子を主成分とするトナーと、該トナーの平均粒径よりも大きな平均粒径の摩擦促進粒子を主成分とする摩擦促進物質との混合物を収容するための収容部と、
該収容部内で該トナーと該摩擦促進物質とを攪拌搬送する攪拌搬送手段と、
最短径箇所が該トナーの平均粒径よりも大きく且つ該摩擦促進物質の平均粒径よりも小さな複数の開口によって該収容部の内外を連通させるメッシュとを備え、
該メッシュに電圧を印加して、該メッシュと該トナー静電搬送部材との間に、帯電したトナーを該メッシュ側から該トナー静電搬送部材側に静電移動させる電界を形成しながら、該攪拌搬送手段による攪拌搬送に伴って該混合物中のトナー粒子を該メッシュの開口から排出して、上記トナー静電搬送部材に供給し、
該メッシュとして、該トナー静電搬送部材に対向する側が金属材料からなる一方で、反対側が有機樹脂材料からなる２重構造のものであって、且つ開口の有機材料側である孔入口を金属材料側である孔出口よりも大きくしたものを備えることを特徴とするトナー供給装置。The toner on the surface is conveyed by electrostatic force to a developing position that is opposite to the latent image carrier, and the toner is conveyed to the surface of the toner electrostatic conveyance member that develops the latent image on the latent image carrier. A toner supply device for supplying,
An accommodating portion for accommodating a mixture of a toner mainly composed of toner particles and a friction promoting substance mainly composed of friction promoting particles having an average particle diameter larger than the average particle diameter of the toner;
Agitating and conveying means for agitating and conveying the toner and the friction promoting substance in the container;
A mesh having a shortest diameter portion larger than the average particle size of the toner and communicating with the inside and outside of the housing portion by a plurality of openings smaller than the average particle size of the friction promoting substance,
A voltage is applied to the mesh to form an electric field for electrostatically moving the charged toner from the mesh side to the toner electrostatic transport member side between the mesh and the toner electrostatic transport member. The toner particles in the mixture are discharged from the opening of the mesh along with the stirring and transporting by the stirring and transporting means, and supplied to the electrostatic toner transporting member .
The mesh has a double-structured structure in which the side facing the toner electrostatic transfer member is made of a metal material and the opposite side is made of an organic resin material , and the hole entrance on the organic material side of the opening is made of a metal material. And a toner supply device having a size larger than a hole outlet on the side . 請求項１のトナー供給装置であって、
使用に適した上記トナーとして所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該トナー中における８０［％］以上のトナー粒子を通過させ得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 1,
A predetermined toner is specified as the toner suitable for use, and the shortest diameter portion of the opening has a size capable of passing 80% or more of toner particles in the toner having a particle size distribution. Toner supply device. 請求項１又は２のトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として所定のものが指定され、上記開口の最短径箇所が、粒径分布のある該摩擦促進物質中における８０［％］以上の摩擦促進粒子の通過を阻止し得る大きさであることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 1 or 2,
A predetermined material is designated as the friction promoting material suitable for use, and the shortest diameter portion of the opening can prevent passage of 80 [%] or more of friction promoting particles in the friction promoting material having a particle size distribution. A toner supply device having a size. 請求項１、２又は３のトナー供給装置であって、
上記開口が非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有することを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 1, 2, or 3,
A toner supply device, wherein the opening is non-circular and has a long diameter portion and a short diameter portion. 請求項４のトナー供給装置であって、
上記開口が、その長手方向を上記攪拌搬送手段の搬送方向に直交する方向に沿わせる姿勢で配設されていることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 4,
The toner supply device according to claim 1, wherein the opening is disposed in a posture in which a longitudinal direction thereof is along a direction orthogonal to a conveying direction of the stirring and conveying unit. 請求項１、２、３、４又は５のトナー供給装置であって、
上記攪拌搬送手段が、回転軸とこの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋突起とを有する回転部材の回転に伴って上記混合物を回転軸線方向に搬送するものであることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
A toner characterized in that the stirring and conveying means conveys the mixture in the direction of the rotation axis in accordance with the rotation of a rotation member having a rotation shaft and a spiral protrusion projecting spirally on the surface thereof. Feeding device. 請求項６のトナー供給装置であって、
上記螺旋突起が複数の起毛からなるブラシであることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 6, comprising:
The toner supply device, wherein the spiral protrusion is a brush composed of a plurality of raised hairs. 請求項１乃至７の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to any one of claims 1 to 7,
A toner supply device characterized in that, as the friction promoting material suitable for use, a material mainly composed of friction promoting particles made of a non-magnetic material is designated. 請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、単一材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to any one of claims 1 to 8,
A toner supply device characterized in that, as the friction promoting substance suitable for use, a material mainly composed of friction promoting particles made of a single material is designated. 請求項１乃至８の何れかのトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、２以上の材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to any one of claims 1 to 8,
A toner supply device characterized in that a material mainly composed of friction promoting particles made of two or more materials is designated as the friction promoting material suitable for use. 請求項１０のトナー供給装置であって、
使用に適した上記摩擦促進物質として、芯材に表面層が被覆された摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されていることを特徴とするトナー供給装置。The toner supply device according to claim 10, comprising:
A toner supply device characterized in that, as the friction promoting substance suitable for use, a material mainly composed of friction promoting particles having a core layer coated with a surface layer is designated. 静電気力によって表面上でトナーを搬送するトナー静電搬送部材と、これの表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備え、該トナー静電搬送部材によって潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送したトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とする現像装置。A toner electrostatic conveying member that conveys toner on the surface by electrostatic force, and a toner supply unit that supplies toner to the surface of the toner electrostatic developing member, and the development at a position facing the latent image carrier by the toner electrostatic conveying member In the developing device for developing the latent image by attaching the toner conveyed to the position to the latent image on the latent image carrier,
A developing device using the toner supply device according to claim 1 as the toner supply means. 請求項１２の現像装置において、
上記トナー静電搬送部材の表面上で現像に寄与することなく上記対向位置を通過したトナーを、上記収容部内に戻してリサイクルさせるリサイクル手段を設けたことを特徴とする現像装置。The developing device according to claim 12, wherein
A developing device, comprising: a recycling means for recycling the toner that has passed through the facing position without contributing to development on the surface of the electrostatic toner transporting member to the inside of the container. 潜像を担持する潜像担持体と、トナー静電搬送部材の表面上のトナーを静電気力によって該潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して該潜像を現像する現像装置と、該トナー静電搬送部材の表面にトナーを供給するトナー供給手段とを備える画像形成装置において、
上記トナー供給手段として、請求項１乃至１１の何れかのトナー供給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。A latent image carrier that carries a latent image and a developing device that develops the latent image by conveying toner on the surface of the electrostatic toner carrying member to a development position that is opposite to the latent image carrier by electrostatic force. And an image forming apparatus comprising: a toner supply unit that supplies toner to the surface of the electrostatic toner conveying member
12. An image forming apparatus using the toner supply device according to claim 1 as the toner supply unit. 請求項１４の画像形成装置において、
上記攪拌搬送手段とは別に、上記開口からのトナーの排出を促す排出促進手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 14.
In addition to the stirring and conveying means, an image forming apparatus is provided with a discharge promoting means for urging the toner to be discharged from the opening. 請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を用いたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 15.
An image forming apparatus using a potential difference generating means for generating a potential difference between the mesh and the electrostatic toner transport member as the discharge promoting means. 請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュと上記トナー静電搬送部材との間に配設された電極部材、及び、該メッシュと該電極部材との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 15.
As the discharge promoting means, use is made of an electrode member disposed between the mesh and the electrostatic toner conveying member, and a potential difference generating means for generating a potential difference between the mesh and the electrode member. An image forming apparatus characterized by comprising: 請求項１５の画像形成装置において、
上記排出促進手段として、上記メッシュを振動させる振動発生手段を用いたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 15.
An image forming apparatus using a vibration generating means for vibrating the mesh as the discharge promoting means. 請求項１４乃至１８の何れかの画像形成装置において、
上記トナー静電搬送部材の表面を保護層で被覆したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 14 to 18,
An image forming apparatus, wherein a surface of the electrostatic toner conveying member is coated with a protective layer. 請求項１５乃至１８の何れかの画像形成装置であって、
少なくとも上記トナー静電搬送部材によって上記トナーを搬送しているときには、上記排出促進手段を機能させることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 15 to 18,
An image forming apparatus characterized in that the discharge promoting means functions at least when the toner is transported by the toner electrostatic transport member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079143A (en) * 2005-09-14 2007-03-29 Ricoh Co Ltd Developing device, image forming method and image forming apparatus
JP4676310B2 (en) * 2005-11-02 2011-04-27 株式会社リコー Developing device, process unit, and image forming apparatus
JP2007241006A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Ricoh Co Ltd Developing device, process cartridge, and image forming apparatus
JP4708231B2 (en) * 2006-03-15 2011-06-22 株式会社リコー Image forming apparatus
JP4712582B2 (en) * 2006-03-17 2011-06-29 株式会社リコー POWDER CONVEYING DEVICE, DEVELOPING DEVICE USING THE SAME, PROCESS CARTRIDGE, AND IMAGE FORMING DEVICE
JP4682083B2 (en) * 2006-05-08 2011-05-11 株式会社リコー Electrostatic transfer device, developing device, process cartridge, and image forming apparatus
JP2008076430A (en) * 2006-09-19 2008-04-03 Ricoh Co Ltd Toner hopper, developing device, process unit and image forming apparatus
WO2009099175A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Developer supply apparatus and image forming apparatus
JP2010078629A (en) * 2008-09-24 2010-04-08 Brother Ind Ltd Image forming apparatus and toner supply apparatus
JP5111164B2 (en) * 2008-03-05 2012-12-26 株式会社リコー Toner, and image forming apparatus and image forming method using the same
JP4497220B2 (en) * 2008-03-18 2010-07-07 ブラザー工業株式会社 Image forming apparatus and developer supply apparatus
JP4748183B2 (en) * 2008-06-13 2011-08-17 ブラザー工業株式会社 Image forming apparatus and toner supply apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100571840C (en) * 2003-11-25 2009-12-23 巴布考克日立株式会社 The filter and the equipment thereof that are used for diesel exhaust

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