JP2014056104A - 現像装置、画像形成装置および現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体と現像剤厚み規制部材との接触部でのトナー固着の発生を抑制し、現像剤担持体上のトナー薄層の乱れを防止する。
【解決手段】感光体ドラム１１に現像剤を搬送するクラウドローラ１３ｄと、クラウドローラ１３ｄに設けられた奇数側電極２１および当該奇数側電極２１に対して絶縁体である表面保護層２４を介して設けられた偶数側電極２２と、奇数側電極２１および偶数側電極２２間の電位差が時間的に反転する交番電圧を印加し、現像剤をクラウド化する駆動回路と、クラウドローラ１３ｄとの間で予め設定されたギャップが形成され、現像後の前記クラウドローラ１３ｄ上に残る現像剤の層厚を規制するトナー層厚規制部材１３ｅとを備え、駆動回路は、実現像の合間に印加する交番電圧の一定時間当たりの反転回数を現像時の２倍以上とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置および現像方法に係り、さらに詳しくは現像剤をクラウド化して現像を行う現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置、および前記現像装置で実行される現像方法に関する。

従来、この種の現像装置として、現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いるのではなく、トナー搬送基板等のトナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが既に知られている。

例えば、特開平３−２１９６７号公報（特許文献１）に記載の現像装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を有する筒状のトナー担持体を備えている。これらの電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地し、あるいは他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地するというホッピングを行う。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動よって現像領域まで搬送される。現像領域では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。

かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、ホッピングによって吸着力を発揮していないトナーを現像に用いる。これにより、従来の１成分現像方式や２成分現像方式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。

しかし、特許文献１記載の現像装置においては、トナー担持体とトナー規制部材との接触部において、トナーが固着し、トナー担持体上のトナー薄層が乱れるという問題がある。

他方、特開２００２−２０７３５５号公報（特許文献２）には、現像剤担持体と該現像剤担持体上に担持する１成分現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを有する現像装置において、該層厚規制部材の少なくとも該現像剤担持体接触部を絶縁性材料で構成し、かつ、該層厚規制部材と該現像剤担持体との間に、所定極性に帯電した現像剤を該層厚規制部材側から該現像剤担持体側へ向かわせる向きの電界を形成する直流成分が重畳された、交番電界を形成する電圧を印加する電圧印加手段を設けたことを特徴とする技術が記載されている。

この技術は、前記構成とすることにより、層規制部材と現像剤坦持体との対向部でトナーを往復運動させて凝集を防止し、現像剤坦持体上に十分な帯電量の均一なトナー層を長期にわたって安定に形成でき、かつ現像装置外へのトナー飛散を防止できるようにしたものである。

特許文献２記載の技術は、現像剤担持体と現像剤厚み規制部材との間隙で、外部振動電界によって現像剤を往復運動させて凝集を防止し、これにより、現像剤担持体上に長期にわたって安定に均一な現像剤の層を形成することができ、特許文献１におけるトナーの固着若しくは凝集を防止することができる。しかし、防止できるのは、一時的である。すなわち、一時的にトナー凝集するのを解消できたとしても、規制されるトナーは、規制部材と現像剤坦持体（現像ローラ）で形成されるくさびに滞留し、現像剤坦持体が駆動されている間、ストレスを受け続け、最終的には固着してしまうと考えられるため、現像剤坦持体と規制部材との接触部においてトナーが固着し、現像剤担持体上のトナー薄層が乱れるという問題は解消できていない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、現像剤担持体と現像剤厚み規制部材との接触部でのトナー固着の発生を抑制し、現像剤担持体上のトナー薄層の乱れを防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、像担持体に現像剤を搬送する現像剤坦持体と、前記現像剤坦持体に設けられた第１の電極および当該第１の電極に対して絶縁体を介して設けられた第２の電極と、第１の電極および第２の電極間の電位差が時間的に反転する交番電圧を印加し、現像剤をクラウド化する電圧印加手段と、前記現像剤担持体との間で予め設定されたギャップが形成され、現像後の前記現像剤担持体上に残る現像剤の層厚を規制する規制部材と、を備え、実現像の合間に印加する前記交番電圧の一定時間当たりの反転回数が現像時の２倍以上である現像装置を特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体と現像剤厚み規制部材との接触部でのトナー固着の発生を抑制し、現像剤担持体上のトナー薄層の乱れを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置を含む作像部の構成を示す図である。 図１の作像部で使用されているプロセスカートリッジの内部構成を示す図である。 図２のプロセスカートリッジのうちの現像装置の内部構成を示す図である。 実施例１における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。 実施例１の比較例における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。 １回のジョブで１頁を印刷する印刷ジョブで１２０分間現像装置を攪拌した際のクラウドローラ表面のスジ本数の時間変化を測定した測定結果を示す図である。 実施例３における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。 実施例４におけるクラウドローラへの印加電圧とトナー層厚規制部材への印加電圧の状態を示す波形図である。 クラウドローラの概略構成を示す斜視図である。 クラウドローラを長手方向と直交する方向で断面し、展開して電極部分を示した図である。 クラウドローラの電極部を平面展開して示す図である。 ２相の電極に印加される逆位相の駆動波形を示す図である。

本発明は、現像剤担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いる現像装置において、現像装置が潜像に対して現像を行う合間の交番電界の周波数、言い換えれば紙間に相当する個所の交番電界の周波数を実際に潜像に対して現像するときの周波数の倍以上としたことを特徴とする。

以下、本発明の実施形態について複数の実施例を挙げ、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置を含む作像部の構成を示す図である。本実施形態に画像形成装置は、中間転写体上に各色のトナー像を重ねて形成するいわゆる間接転写方式のタンデム型のフルカラーの画像形成装置であり、この構成の画像形成装置若しくは作像部自体は、従来から公知である。そこで、概略的に構成を説明すると、作像部１は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の作像ステーション１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｂｋと、中間転写体としての中間転写ベルト１７とを備えている。

各色の作像ステーション１０は（以下、各色共通の場合には，色を示すＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋは省略する。）直線状に配置されている。各作像ステーション１０は、感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１３、１次転写装置（１次転写ローラ）１４，クリーニング装置１５および除電装置１６から基本的に構成されている。なお、各作像ステーション１０のうち、感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１５および除電装置１６は、１つのユニットとして交換可能に構成されたプロセスカートリッジ１０ＣＲであり、１次転写装置１４は中間転写ベルト１７を挟んでプロセスカートリッジ１０ＣＲの感光体ドラム１１と対向した位置にある。中間転写ベルト１７は、駆動ローラ１８，従動ローラ１９、４個の１次転写ローラ１４間に掛け渡され、図示しない駆動部によって回転駆動される。

作像する場合には、まず、帯電装置１２により一様に感光体ドラム１１の表面の感光体層を帯電する。帯電された感光体ドラム１１は図示しない露光手段としての書込装置により、マゼンタの画像データで変調された光ビームによって露光され、マゼンタで現像する静電潜像が感光体ドラム１１上に形成される。この静電潜像が現像装置（マゼンタ）１３Ｍにより現像され、マゼンタのトナー像（顕像）となる。次いで中間転写ベルト１７上に１次転写装置１４によって転写される。

この現像および転写動作が、シアン、イエロー、ブラックの作像ステーションで１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｂｋで順次実行され、中間転写ベルト１７上に４色の画像が重畳されてフルカラー画像が形成される。感光体ドラム１１上の残留トナーはクリーニング装置１５によってクリーニングされ、除電装置１６によって感光体ドラム１１の表面が除電されて初期状態に戻り、次工程で新たに帯電されることになる。

一方、図示しない給紙装置から記録紙等の記録媒体が給送される。この記録媒体は電源から転写バイアスが印加される転写手段としての２次転写装置（２次転写ローラ）と中間転写ベルト１７とのニップ部分に搬送され、２次転写装置によって中間転写ベルト上のフルカラー画像が記録媒体に転写される。フルカラー画像が転写された記録媒体は、図示しない定着装置によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。中間転写ベルトは、フルカラー画像転写後にクリーニング手段としてのクリーナにより残留トナー等が除去される。
図２は、図１に示した作像部１で使用されているプロセスカートリッジを示す図、図３はプロセスカートリッジのうちの現像装置を示す図である。

図２において、作像ステーション１０は、前述のように感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１５および除電装置１６からなる。現像装置１３は、図３にも示すようにトナー収容部１３ａ、撹拌パドル１３ｂ、供給（回収）ローラ１３ｃ、クラウドローラ１３ｄおよびトナー層厚規制部材１３ｅを備えている。この現像装置１３の構成は公知のものなので、ここでは、詳細な説明は省略し、現像装置１３内でのトナー挙動について説明する。

また、現像には、トナー担持体（クラウドローラ）の表面上でホッピングさせたトナーが用いられるが、ミクロで見ると「ホッピング」しているトナーをマクロで見ると「クラウド」状に観察され、これをトナーの「クラウド状態」あるいは「フレア状態」と称している。そこで、本明細書では、「フレア」についても「クラウド」という用語で統一して説明する。

まず、トナー収容部１３ａに収容されているトナーは撹拌パドル１３ｂにより、供給ローラ１３ｃに運ばれる。なお、図２の現像装置１３の構成では、供給ローラ１３ｃをクラウドローラ１３ｄとカウンタ方向に回転させることによって、供給ローラ１３ｃに回収ローラとしての機能も持たせている。そこで、ここでは、供給（回収）ローラと称している。もちろん供給部材と回収部材が独立していても良い。

供給ローラ１３ｃからクラウドローラ１３ｄにトナーが供給されると、トナーはクラウドローラ１３ｄおよび供給ローラ１３ｃとの摩擦により帯電される。帯電されたトナーは、クラウドローラ１３ｄ内部の２相電極間の時間周期的に変化する電界に従ってホッピング運動を行う。そして、クラウドローラ１３ｄ自体が回転駆動されることによりトナー層厚規制部材１３ｅを通過してクラウドローラ１３表面のトナーの付着量が規制される。その後、感光体ドラム１１との対向領域に搬送され、感光体ドラム１１上の静電潜像がトナーにより非接触で現像される。

一方、現像に寄与しなかったトナーは、現像領域を通過する。通過後のトナーは、回収ローラ１３ｃ（この例では、回収機能と供給機能が集約されているので、前述の供給ローラ１３ｃと同一）で回収され、トナー収容部１３ａに一旦戻される。クラウドローラ１３ｄ上のトナーはホッピングしているため、クラウドローラ１３ｄとトナーの付着力は小さく、回収ローラ１３ｃで容易に回収される。このような一連のプロセスを繰り返すことによってクラウドローラ１３ｄ上には常にトナーがホッピングしている状態が形成される。

ここまでが従来から実施されている作像部１および現像装置１２の構成および動作の概略であり、本実施形態の前提となるものである。以下、実施例にわけてさらに詳細に説明する。

図４は実施例１における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。

実施例１では、図３の現像装置１３において、紙間でクラウドローラ１３ｄを停止させ、クラウドローラ１３ｄ上の電極に画像形成時の２倍以上の周波数の交番電圧を印加した例である。具体的な印加条件は、例えば、
平均値Ｖ０ ：−３００Ｖ
ピークｔｏピーク電圧Ｖｐｐ ： ５００Ｖ
画像形成時の周波数ｆ（Ｄｕｔｙ）： ７００Ｈｚ（５０％）
紙間時の周波数ｆ’（Ｄｕｔｙ） ：１５００Ｈｚ（５０％）
である。なお、ここでいう紙間は、給紙装置から搬送されてくる記録紙の先行紙と後行紙の間隔に相当するが、感光体ドラム１１で見ると、形成される先行の画像と後行の画像の画像間隔に相当する。

前記印加条件のように、紙間時の交番電圧の周波数を高くすると、トナーがクラウドローラ１３ｄの表面から遊離し、あるいはクラウドローラ１３ｄの表面を不規則に移動する。このため、クラウドローラ１３ｄとトナー層厚規制部材１３ｅの接触によって形成される溝に滞留するトナーが除去され、結果的に、トナー層厚規制部材１３ｅへのトナー固着とクラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層の乱れを防止することができる。

図５は実施例１の比較例における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。この比較例は、紙間時の周波数ｆ’を画像形成時の周波数ｆである７００Ｈｚ、一定とした。紙間時の周波数が一定であると、クラウドローラ１３ｄとトナー層厚規制部材１３ｅとの接触部で規制されたトナーはクラウドローラ１３ｄの回転による力を受ける。その結果、トナーはクラウドローラ１３ｄとトナー層厚規制部材１３ｅによって形成される溝に滞留し続ける。滞留したトナーは、前記接触部にて一定時間摩擦を受け続けることによってやがて凝集し、トナー層厚規制部材１３ｅに強固に付着若しくは固着する。このように固着すると、固着したトナーがローラ表層に接触することによって、クラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層には長手方向の濃度ムラや縦白スジが発生する。

図６は、１回のジョブで１頁を印刷する印刷ジョブ（１ｐ／Ｊ）で１２０分間現像装置１３を攪拌した際のクラウドローラ１３ｄ表面のスジ本数の時間変化を測定した測定結果を示す図である。同図から分かるように、周波数が７００Ｈｚで一定の場合、クラウドローラ１３ｄ表面のスジは時間経過に従って増加していった。他方、紙間時の周波数ｆ’が１５００Ｈｚの場合、スジは２時間の空攪拌で未発生であった。

なお、１ｐ／Ｊではなく、紙間において駆動が停止しない連続印刷においても本実施例は効果があるが、回転駆動によって発生する気流がトナーを前記接触部に押し戻すため、停止時と比べ効果は減少する。

実施例２は実施例１に対して紙間でクラウドローラ１３ｄを現像時と逆方向に回転させた例である。すなわち、実施例２では、紙間でクラウドローラ１３ｄ上の電極に画像形成時の２倍以上の周波数の交番電圧を印加する間、クラウドローラ１３ｄを現像時とは逆方向に回転させた。具体的には、紙間で、クラウドローラ１３ｄを停止した後、駆動時と同線速で逆方向に２０度回転させた。印加電圧、周波数は実施例１と同じである。

実施例１の印加条件で紙間時の交番電圧の周波数を高くすると、トナーがクラウドローラ１３ｄの表面から遊離し、あるいはクラウドローラ１３ｄの表面を不規則に移動する。そこで、実施例２では、トナーがクラウドローラ１３の表面から遊離し、あるいはクラウドローラ１３ｄ表面を不規則に移動する際に、クラウドローラ１３ｄを逆回転させる。これにより、クラウドローラ１３とトナー層厚規制部材１３ｅの接触によって形成される溝に滞留するトナーが効率的に除去される。その結果、トナー層厚規制部材１３ｅへのトナー固着とクラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層の乱れを防止することが可能となり、良好な画像を得ることができた。

実施例３は実施例１に対して紙間で印加する交番電圧のピークｔｏピーク電圧Ｖｐｐを画像形成時より大きい交番電圧とした例である。すなわち、実施例３では、紙間で、クラウドローラ１３ｄ上の電極に画像形成時の２倍以上の周波数、かつ画像形成時よりピークｔｏピーク値が大きい交番電圧を印加した。

図７は実施例３における交番電圧の印加の状態を示す波形図である。同図から分かるように、具体的には、ピークｔｏピーク電圧Ｖｐｐを６００Ｖとし、それ以外は実施例１と同様とした。

図７に示すようにピークｔｏピーク電圧Ｖｐｐが大きくなると、電界強度が強くなる。その結果、トナーのホッピングの初速が速くなる。これにより、紙間時の交番電圧の周波数が高い場合におけるトナーがクラウドローラ１３ｄの表面から遊離し、あるいはクラウドローラ１３ｄ表面を不規則に移動する速度が上昇する。この速度の上昇により、トナー層厚規制部材１３ｅのクラウドローラ１３ｄとの前記接触部近傍に滞留するトナーが前記近傍から効果的に除去される。その結果、トナー層厚規制部材１３ｅへのトナー固着とクラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層の乱れを防止することが可能となり、良好な画像を得ることができた。

実施例４は実施例１に対して紙間でクラウドローラ１３ｄ上の電極に画像形成時の２倍以上の周波数の交番電圧を印加する間、トナー層厚規制部材１３ｅに、クラウドローラ１３ｄの平均電圧Ｖ０に対して＋１００Ｖになるように電圧を印加した。図８はこのときのクラウドローラ１３ｄへの印加電圧とトナー層厚規制部材１３ｅへの印加電圧の状態を示す波形図である。具体的には、トナー層厚規制部材１３ｅの電圧Ｖｂｌを−２００Ｖとし、それ以外は実施例１と同じである。

図８に示した印加条件のようにトナー層厚規制部材１３ｅに印加する電圧を、クラウドローラ１３ｄに印加する平均電圧Ｖ０よりプラス側にすると、紙間時の交番電圧の周波数が高いときのトナーがクラウドローラ１３ｄの表面から遊離し、あるいはクラウドローラ１３ｄの表面を不規則に移動するトナーがトナー層厚規制部材１３ｅに引きつけられる。そのためトナー層厚規制部材１３ｅのクラウドローラ１３ｄとの前記近傍に滞留するトナーが当該近傍から効果的に除去される。その結果、トナー層厚規制部材１３ｅへのトナー固着とクラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層の乱れを防止することが可能となり、良好な画像を得ることができた。よって、規制部材へのトナー固着とクラウドローラ上のトナー薄層の乱れを防止され、良好な画像を得ることができた。

ここで、クラウドローラ１３ｄによって行われるクラウド現像について説明する。

図９はクラウドローラ１３ｄの概略構成を示す斜視図、図１０はクラウドローラ１３ｄを長手方向と直交する方向で断面し、展開して電極部分を示した図である。図１０に示すように電極複数の電極２１，２２が支持基板２３上に所定の間隔で平行に配置され、その上に無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層２４が積層されている。なお、２１は奇数番目の電極（例えば第１の電極）、２２は偶数番目の電極（例えば、第２の電極）を表し、奇数番目の電極２１はＡ相の電圧２７Ａが、偶数番目の電極２２にはＢ相の電圧２７Ｂがそれぞれ印加される。

なお、図１０において各電極２１，２２から延びる線２５，２６は各電極２１，２２に電圧を印加するための導電線を表している。各線２５，２６の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極２１，２２に印加される２相の異なる駆動電圧２７Ａ，２７Ｂは、本体側の図示しない電源から供給される。駆動電圧は同じく図示しない駆動回路によって前記印加条件に設定され、駆動電圧２７Ａ，２７Ｂとして印加される。

なお、駆動回路はＣＰＵを含み、ＣＰＵは、制御部と演算部を含み、制御部が命令の解釈とプログラムの制御の流れを制御し、演算部が演算を実行する。また、プログラムは図示しないメモリに格納され、実行すべき命令（ある数値又は数値の並び）を前記プログラムの置かれたメモリから取り出し、前記プログラムを実行する。

図１１はクラウドローラ１３ｄの電極部を平面展開して示す図である。この平面展開された電極部は、いわゆる電極パターン２０である。図９ないし図１１からわかるようにクラウドローラ１３ｄは、トナーをホッピングさせるための電界を発生する２相の電極２１，２２群を有し、偶数番目の電極２２群と奇数番目の電極２１群にそれぞれ図示しない駆動回路から一例としては図１２（ａ）あるいは（ｂ）に示すような逆位相の駆動波形が印加され、２相の電極２１，２２間に時間周期的な電位差が形成される。

クラウドローラ１３ｄは回転軸２８によって現像装置１３の図示しない軸受に支持され、図示しない駆動源によって回転駆動される。回転軸２８の一方には奇数番電極２１が接続され、回転軸２８の他方には偶数番電極２２が接続される。なお、クラウドローラ１３ｄの回転駆動制御も前記ＣＰＵが実行する。

なお、クラウドローラ１３ｄの支持基板２３は、樹脂等の絶縁性材料あるいはＳＵＳ等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ_２等の絶縁膜を成膜したもの等を使用することができる。電極は、支持基板上に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソグラフ技術等で所要の電極形状にパターニングして形成している。

トナーのホッピングを行うためのクラウドローラ１３ｄ上の電極幅Ｌ及び電極間隔Ｒはトナーのホッピング効率に大きく影響する。電極ピッチＰは、
Ｐ＝Ｒ＋Ｌ
で表される。電極２１と電極２２の間にあるトナーはほぼ水平方向の電界により、支持基板２３の表面を隣接する電極まで移動する。これに対して、電極２１，２２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、多くは支持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る。ただし、電極幅Ｌが広すぎると、電極中央付近の電界強度が低下するためにトナーが電極に付着し、ホッピング効率が低下することになる。なお、ホッピング効率とは、ホッピング電界を印加した際にホッピングするトナーの割合のことである。

このようなことから、本発明者らは、鋭意研究の結果、低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるための適正な電極幅があることを見出した。

また、電極間隔Ｒは、距離と印加電圧の関係から電極２１，２２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、ホッピングの初速が得られやすい。しかし、電極２１（２２から電極２２（２１）へ移動するようなトナーについては、１回の移動距離が短くなり、駆動周波数を高くしないとホッピングしている時間が短くなる。そのため、このようなトナーは電極２１，２２上に着地している時間が長くなる。これについても、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よくトナーを搬送、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。

さらに、本発明者らは、電極２１，２２の表面を覆う表面保護層２４の厚さも電極２１，２２の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。

このようなことから、クラウドローラ１３ｄの電極幅Ｌ、電極間隔Ｒ、表面保護層厚さの関係を適正に設定することによって、低電圧で効率的なホッピングを行うことができることが分かる。

そこで、本実施形態では、図１０に示す電極幅Ｌは、トナー平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極間隔Ｒもトナー平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。表面保護層２４は、例えばＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５等を適用でき、厚さは０．５〜３０μｍで形成している。また、ＳｉＯ_２等の上にポリカーボネートなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは２成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。表面保護層２４は、絶縁性、耐久性、クラウドローラ１３ｄ自体の製法、及び使用するトナーとの帯電列との関係から適宜選択される。

さらに、本実施形態に係る現像装置１３を図１に示す画像形成装置の作像部１に用いる場合、クラウドローラ１３ｄとして、少なくともＡ４縦幅２１ｃｍ、または横幅３０ｃｍ以上の長尺、大面積の表面にファインパターンを形成することが必要になってくる。

このような長尺で、大面積のクラウドローラ１３ｄの表面にファインパターンを形成するには、
・ フレキシブルな電極パターンを形成し、それを支持ドラムに巻きつける方法
・ ポリイミドのベースフィルムを基材として、その上に電極材料をパターニングする方法
・ 導電インクを用いたスクリーン印刷、インクジェットによるプリント、メッキ加工した電極の非電極部をレーザ加工で除去する方法
などがある。

フレキシブルな電極パターンを形成し、それを支持ドラムに巻きつける方法は、以下の通りである。

フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する基板として例えばポリイミド（ＰＩ）のベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を使用する。このポリイミド（ＰＩ）のベースフィルムを基材（支持基板２３）として、その上に蒸着法によって０．１〜０．３μｍ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。

前記蒸着法は、具体的には、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、等の方法が適用できる。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、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。

また、蒸着法以外の工法としては、電着法によっても薄層電極を形成することができる。この場合は、前記ポリイミドの基材上に、まず、無電解メッキによって電極を形成する。塩化Ｓｎ、塩化Ｐｄ、塩化Ｎｉに順次浸漬して下地電極を形成した後、Ｎｉ電解液中で電解メッキを行ってＮｉ膜１〜３μｍをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。

そして、これらの薄膜電極にレジスト塗布、パターニング、エッチングで電極２１，２２を形成する。この場合、０．１〜３μｍ厚さの薄層電極であれば、フォトリソグラフ、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ー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２４としてＳｉＯ_２ 、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２ 等を厚さ０．５〜２μｍをスパッタ等により形成する。あるいは、表面保護層としてポリイミドを厚さ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。ポリイミドのままで支障を生じるときには、更に最表面にＳｉＯ_２、その他無機膜を０．１〜０．５μｍの厚みにスパッタ等で形成すればよい。また、ＳｉＯ_２等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは２成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。

このようなフレキシブル基板を構成することによって、円筒形状のドラムに貼り付け、あるいは部分的に曲面形状にして本実施形態に係るクラウドローラ１３ｄを製造することができる。

ポリイミドのベースフィルムを基材として、その上に電極材料をパターニングする方法では、ポリイミドのベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）を基材（支持基板１１）として、その上に電極材料として、例えば厚さ１０〜２０μｍのＣｕ、ＳＵＳ等を使用する。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グラフ、エッチング処理によって電極２１，２２の形状にパターン化して電極パターン２２を形成し、その電極２１，２２面上に保護層１３としてポリイミドをコーティングする。この場合、金属材電極の厚さ１０〜２０μｍに応じた凹凸がある場合は平坦化して完成する。

平坦化は、 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行われる。この場合、放置する間に、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、搬送部材最表面が平坦化される。

さらに、フレキシブル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基材等を用いて、その表面に絶縁層（電極と基材との間の絶縁）として５μｍ程度の希釈したポリイミド材をロールコータによりコーティングする。そして、このポリイミドを例えば１５０℃−３０分のプリベーク、３５０℃−６０分のポストベークして薄層ポリイミド膜を形成して支持基板２３とする。

その後、密着性向上のプラズマ処理やプライマ処理を施した後、薄層電極層としてＮｉ−Ｃｒを０．１〜０．２μｍの厚みに蒸着し、フォトリソグラフ、エッチングによって前記数１０μｍのファインパターンの電極２１，２２（電極パターン２０）を形成する。さらに、表面に前記ＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２等の表面保護層１３を０．５〜１μｍ程度の厚みにスパッタにより形成することによって、フレキシブル搬送部材を得ることができる。また、ＳｉＯ_２等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは２成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。

また、前述のように、導電インクを用いたスクリーン印刷、インクジェットによるプリント、メッキ加工した電極の非電極部をレーザ加工で除去する等の製法によってファインパターンを形成することができる。その際、表面保護層２４も前述した方法に形成することができるが、前記方法に限定されるものではなく、公知の方法を適用することも可能である。

以上のように、本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

１） 感光体ドラム１１に現像剤を搬送するクラウドローラ１３ｄと、クラウドローラ１３ｄに設けられた奇数側電極２１および当該奇数側電極２１に対して絶縁体である表面保護層２４を介して設けられた偶数側電極２２と、奇数側電極２１および偶数側電極２２間の電位差が時間的に反転する交番電圧を印加し、現像剤をクラウド化する駆動回路と、クラウドローラ１３ｄとの間で予め設定されたギャップが形成され、現像後の前記クラウドローラ１３ｄ上に残る現像剤の層厚を規制するトナー層厚規制部材１３ｅとを備え、駆動回路は、実現像の合間に印加する交番電圧の一定時間当たりの反転回数を現像時の２倍以上とした。これにより、クラウドローラ１３ｄの表面からトナーが遊離し、あるいは、トナーがクラウドローラ１３ｄの表面を不規則に移動する現象が発生し、クラウドローラ１３ｄとトナー層厚規制部材１３ｅとの接触部近傍にトナーが滞留しなくなる。その結果、クラウドローラ１３ｄとトナー層厚規制部材１３ｅとの接触部におけるトナー固着を防止することが可能となり、クラウドローラ１３ｄ上のトナー薄層の乱れを防ぐことができる。

２） 実現像の合間、クラウドローラ１３ｄの駆動（回転）が停止するので、クラウドローラ１３ｄの回転によって発生する前記接触部近傍に向かう気流がなくなる。その結果、前記接触部近傍で滞留するトナーが当該接触部近傍から遊離し、移動する確率を高めることができる。

３） 実現像の合間、クラウドローラ１３ｄが現像時とは反対方向に回転駆動されるので、前記接触部近傍に滞留するトナーがクラウドローラ１３ｄ上の回転方向上流側に搬送され、前記接触部近傍で滞留するトナーが当該接触部近傍から除去される確率が大きくなる。

４） 実現像の合間、反転回数を２倍以上とした電圧の電位差が現像時の電位差よりも大きいので、トナーがクラウドローラ１３ｄ上からホッピングする初速が増加する。これにより、高周波数の電圧印加によって遊離・移動する速度が増し、前記接触部近傍で滞留するトナーが当該接触部近傍から除去される確率が大きくなる。

５） 実現像の合間、トナー層厚規制部材１３ｅには、反転回数の異なる電位差の中心電位に対して＋５０Ｖ以上の電圧が印加されるので、遊離・移動するトナーが電界の働きによってトナー層厚規制部材１３ｅから引き離される方向に力を受け、その結果、接触部近傍に滞留するトナーが除去される確率が大きくなる。

６） ２）ないし５）においては、接触部近傍に滞留するトナーが除去される確率が大きくなるので、１）と同様の効果を奏する。

なお、特許請求の範囲における像坦持体は本実施形態では感光体ドラム１１に、現像剤はトナーに、現像剤坦持体はクラウドローラ１３ｄに、第１の電極は奇数側電極２１または偶数側電極２２に、第２の電極は偶数側電極２２又は奇数側電極２１に、電圧印加手段は駆動回路に、規制部材はトナー層厚規制部材１３ｅに、それぞれ対応する。

さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１１ 感光体ドラム
１３ｄ クラウドローラ
１３ｅ トナー層厚規制部材
２１ 奇数側電極
２２ 偶数側電極

特開平３−２１９６７号公報 特開２００２−２０７３５５号公報

Claims (8)

1. 像担持体に現像剤を搬送する現像剤坦持体と、
   前記現像剤坦持体に設けられた第１の電極および当該第１の電極に対して絶縁体を介して設けられた第２の電極と、
   第１の電極および第２の電極間の電位差が時間的に反転する交番電圧を印加し、現像剤をクラウド化する電圧印加手段と、
   前記現像剤担持体との間で予め設定されたギャップが形成され、現像後の前記現像剤担持体上に残る現像剤の層厚を規制する規制部材と、
   を備え、
   実現像の合間に印加する前記交番電圧の一定時間当たりの反転回数が現像時の２倍以上である現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置であって、
   前記実現像の合間、前記現像剤担持体の駆動が停止する現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置であって、
   前記実現像の合間、前記現像担持体が現像時とは反対方向に回転駆動される現像装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置であって、
   前記実現像の合間、前記反転回数を２倍以上とした電圧の電位差が現像時よりも大きい現像装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置であって、
   前記実現像の合間、前記規制部材には、反転回数の異なる電位差の中心電位に対して＋５０Ｖ以上の電圧が印加される現像装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置であって、
   前記現像装置が色毎に複数設けられ、色毎に現像された画像を重畳して画像形成を行う画像形成装置。
8. 現像剤坦持体に設けられた第１の電極および当該第１の電極に対して絶縁体を介して設けられた第２の電極に対し、電圧印加手段によって前記両電極間の電位差が時間的に反転する交番電圧を印加し、現像剤をクラウド化するクラウド工程と、
   前記現像剤担持体の表面が前記像担持体に対して相対的に移動し、前記現像剤担持体の表面の現像剤を現像領域に搬送して前記潜像を現像工程と、
   を備え、
   前記現像工程において、前記電圧印加手段によって実現像の合間に印加される交番電圧の一定時間当たりの反転回数を現像時の２倍以上とした現像方法。