現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置
【課題】高信頼かつ高寿命な現像剤担持体を提供する。
【解決手段】この現像剤担持体５０は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、円柱または円筒状の形状を有するローラ１と、このローラ１表面を覆うように形成した第１の電極２と、この第１の電極２の上層に形成した第２の電極３と、を備え、第２の電極３は、絶縁膜５で被覆したワイヤ（線状導体）４により構成されている。
【解決手段】この現像剤担持体５０は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、円柱または円筒状の形状を有するローラ１と、このローラ１表面を覆うように形成した第１の電極２と、この第１の電極２の上層に形成した第２の電極３と、を備え、第２の電極３は、絶縁膜５で被覆したワイヤ（線状導体）４により構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤担持体に関し、電界により現像剤あるいはトナーをホッピングさせるための電極を有する現像剤担持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって画像形成を行なう現像方式においては、感光体などの潜像が形成された部材に現像剤あるいはトナー（以下、単に現像剤と呼ぶ）を供給して現像する際に、現像剤あるいはトナーの担持体（以下、単に現像剤担持体と呼ぶ）上の現像剤と潜像が形成された部材とを直接接触させることなく行う方式が、いわゆる非接触現像方式として知られている。
例えば特許文献１には、担持体を駆動させて現像剤を潜像担持体に搬送する現像装置において、現像剤担持体によって搬送される現像剤を予備荷電する予備荷電手段を設けると共に、この現像剤担持体上に電界カーテンを作用させる電界カーテン発生手段を設けたことを特徴とする現像装置について開示されている。
また特許文献２には、互いに絶縁された状態で所定方向に並ぶ複数の電極を有する電極パターンを備えた表面移動可能な現像剤担持体を具備し、複数の電極における所定の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群と、偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群との間に電位差を生起せしめることで、現像剤担持体の表面上の現像剤を電極間で移動させながら、現像剤担持体の表面移動によって潜像担持体との対向位置まで搬送して潜像担持体上の潜像に付着させる現像装置において、奇数番目の電極と偶数番目の電極とにそれぞれ互いに位相ズレしたパルス電圧を印加することで、現像剤担持体の表面上の現像剤を電極間で移動させるようにした現像装置について開示されている。
更には、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体も提案されている。
【０００３】
これら提案されている装置を実現するためには、現像剤担持体として、表面に微細ピッチで電極パターンが形成されたローラ状部品が必要となる。このローラ状部品の特に電極パターンの形成が重要であり、実現可能性のある技術としてスクリーン印刷に代表される有版印刷法がある。これは、電極パターンが形成された版を用いて印刷用インクの代わりに導電性ペーストを基板に印刷した後、加熱焼成を行うことにより電極パターンとするものである。有版印刷法は版を必要とするため、少量多品種の生産には向かないが、大量生産では低コスト化が見込める方法である。
また、他の技術としてはインクジェット法がある。これは、インクジェットヘッドを用いて導電性インクを基板にオンデマンドに吐出、パターン形成した後、加熱焼成を行うことにより電極パターンとするものであり、マスクレスのため少量多品種の生産には向いている。
また他の技術としていわゆるフォトリソグラフィーを用いたパターン形成法がある。これは、基材表面に形成した感光性材料に選択的に露光を行うことでパターン形成し、このパターン開口に従って基材表面に予め形成されている金属膜の除去を行うことで、または、このパターン開口に従って金属膜を堆積することにより電極パターンを形成する方法である。微細で高精度なパターン形成が可能な方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１及び特許文献２に開示されている現像装置を構成する現像剤担持体は、いずれも同一表面上に２相の電極を有している。そのために、隣接するいずれの電極間で短絡が生じても、すべての電極間で電位差が生じなくなり、現像剤をホッピングさせることができなくなるという問題がある。また、電極は、いずれも現像剤担持体の長手方向に長く伸びたパターンであり、両端からそれぞれ異なる相の電源に接続されているために、いずれの電極が断線しても、その近傍においては電圧がかからず現像剤をホッピングさせることができなくなるという問題がある。
また、２相の電極が絶縁層により分離された異なる面に形成された構成では、同一平面内の断線や短絡に対して強い構造となっている。しかしながら、電極パターンをフォトレジスト法、印刷工法、インクジェット工法などにより作成する必要がありコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、ローラ状部材表面に微細ピッチで電極を形成する技術について、有版印刷により導電性ペーストを印刷した後に加熱焼成を行う方法においては、ローラ状部材表面への印刷であり、ローラ個体間の周長（直径や形状）の僅かな差が版により吸収することができないために、特にローラ周方向のつなぎ部においてパターン精度が悪くなるという問題がある。
また、インクジェット法においては、その原理上インクドットを連結してパターン形成を行うために、微細パターンに対しては線幅の均一性を確保することが難しく、場合によっては不連続となり断線が生じるという問題がある。
また、有版印刷法、インクジェット法に用いる導電性ペーストや導電性インクには、金属粒子表面が絶縁性物質で表面処理を施された材料を用いている。従って、十分な電気伝導性を得るためには、金属粒子表面の絶縁性物質を除去する必要があり、そのためには最低でも２００℃以上での加熱焼成処理が必要である。しかしながら、絶縁層にこの温度に対する耐性がある高分子材料用いると非常に高価なものになってしまうという問題がある。
【０００６】
また、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成法においては、感光性材料に露光を行う際にマスクを用いると有版印刷と同様に周方向つなぎ部においてパターン精度が悪くなるという問題がある。パターンとなる金属膜は、その下地が絶縁層であることから一般的には蒸着やスパッタリングなどの真空成膜を用いるが、処理に要する時間が長いという問題がある。また、ローラのような非平面上に均一に成膜することが難しく装置も大掛かりなものが必要となるという問題がある。
また、電極パターンの高さ、もしくは厚さが異なると、ローラの第１電極から保護層表面までの厚さが変化し、現像中に、トナーやブレードなどとの物理的接触により、表層がはげたり、繰り返しの圧力変動によって、電極パターンに機械的負荷が加わり、特性が劣化したり、トナーが表面の高さ分布に従って、ローラに対流したりして均一な特性を得ることが難しくなるという問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、非接触現像方式に用いる電極パターンを有する現像剤担持体において、２相の電極を異なる面上に形成しても少ない電力で現像剤をホッピングさせることができ、高信頼かつ高寿命な現像剤あるいはトナー担持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、前記第２の電極は、絶縁膜で被覆した線状導体から構成されていることを特徴とする。
請求項２は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極表面に形成した絶縁層と、該絶縁層を介して前記第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、前記第２の電極は、線状導体により構成されていることを特徴とする。
請求項３は、前記第２の電極は、少なくとも１以上の前記線状導体を前記ローラの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状又は直線状に配設した構成を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、前記第１の電極表面に前記絶縁層により前記第２の電極を配設する溝を形成したことを特徴とする。
請求項５は、前記溝に配設した前記第２の電極の最表層に保護層を形成したことを特徴とする。
請求項６は、前記絶縁層に前記線状導体の厚み以上の高さを有する複数本の絶縁壁を所定の間隔を隔てて並行に突設し、該各絶縁壁間の空間内に前記線状導体を収納するように構成したことを特徴とする。
請求項７は、前記各絶縁壁の最表層間に跨って前記空間を塞ぐための保護層を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項８は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラと、該ローラ表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第１の絶縁壁と、該各第１の絶縁壁間に形成される第１の空間領域に収納される線状導体からなる第１の電極と、前記各第１の絶縁壁の最表層間に跨って前記第１の空間領域を塞ぐために配置された第２の絶縁層と、該第２の絶縁層表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第２の絶縁壁と、該各第２の絶縁壁間に形成される第２の空間領域に収納される線状導体からなる第２の電極と、該第２の絶縁壁の最表層間に跨って前記第２の空間領域を塞ぐために配置された第３の絶縁層と、を備えたことを特徴とする。
請求項９は、前記第１の電極と前記第２の電極は、周方向位置が一致していることを特徴とする。
【００１０】
請求項１０は、前記第１の空間領域及び前記第２の空間領域を周方向位置をずらして交互に配置し、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記第１及び第２の空間領域にそれぞれ収納したことを特徴とする。
請求項１１は、前記第１の電極及び前記第２の電極を絶縁膜で被覆した線状導体により構成し、前記第１の電極及び前記第２の電極を周方向位置をずらして交互に積層して配設したことを特徴とする。
請求項１２は、前記絶縁部材は、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂のいずれかで構成されることを特徴とする。
請求項１３は、現像装置が、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴とする。
請求項１４は、画像形成装置が、請求項１３に記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極をワイヤにすることで、フォトレジスト工法やインクジェット工法、プリント工法などに比べてローコストかつ耐久性の高い、現像剤あるいはトナーの担持体を提供することができる。
また、電極をワイヤにすることで、フォトレジスト工法やインクジェット工法、プリント工法に比べてローコストかつ耐久性の高く、また絶縁膜で絶縁性を確保できるので、絶縁材料を形成する行程を削減した生産性の高い現像剤あるいはトナーの担持体を提供することができる。
また、第１の電極を金属製ローラ、またはローラ面への金属膜の塗布、金属膜の蒸着、金属膜の印刷をすることなく形成できるので低コストである。また、第１の電極と第２の電極の部材を共通化できるので生産コストを低減することができる。更にはローラ部材を安価な樹脂材料で構成することもできる。
また、絶縁材料が無いため誘電率が下がり、また第１と第２の電極を近接させることで全体の静電容量を下げることができるので、比較的安価な電源ユニットで担持体を駆動させることができる。
また、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂の材料を用いることにより、比較的簡便に溝パターンなど任意の形状を絶縁材料に加工することができる。
また、溝パターンを用いることで、ワイヤをローラに巻き付ける際に高速かつ安定して規則正しい間隔で螺旋状に巻き付けることができる。また、ワイヤの径とほぼ同じ厚さの絶縁材料を用いれば、最表層をオーバーコートしたときの表面を滑らかにすることができ、現像剤やトナーを安定して供給し、長寿命の担持体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図２】図１のトナー担持体のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図４】図３のトナー担持体のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図である。このトナー担持体５０は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１と、ローラ１の表面を電極とした第１の電極２と、この第１の電極２の上層に形成した第２の電極３と、を備え、第２の電極３は、絶縁膜５で被覆したワイヤ（線状導体）４から構成されている。
【００１４】
図２は図１のトナー担持体のＡ部拡大図である。ローラ１の表面に、ワイヤ４の表面を絶縁膜５により被覆した第２の電極（線状電極）３を配列する。この第２の電極３は、第１の電極２の表面に、第１の電極２の一部が露出するように螺旋状に巻き回して形成される。
即ち、実施形態１では、第２の電極３として絶縁被覆されたワイヤ４を用いることにより、第１の電極２と第２の電極３間に別の絶縁材料を形成する必要がなくなり、部品コスト並びに製造コストを低減することができる。
このトナーの担持体５０は、円柱または円筒状のローラ１の表面にローラ１の軸方向に直径５μｍから１５０μｍの絶縁被覆されたワイヤ４を、２０μｍから５００μｍの間隔で１本あるいは複数本を規則的に螺旋状に巻き付けたものである。
このローラ１はアルミやステンレスなどの金属で構成したり、樹脂など絶縁体をベース材にして表面に金属をコートして構成することができる。また絶縁被覆されたワイヤ４は、銅または銅合金を用いることが多いが、十分な導電性を確保できればアルミやニッケル、ステンレスなど、またはそれらの合金でも構わない。また、絶縁被覆５はローラ１とワイヤ４間の絶縁性が確保できれば材質は問わない。これらの構成によると、ワイヤ４で電極を構成することで、電極自体の機械的強度が向上するため部品寿命を長期化することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、ローラ１を金属等の導体で構成しているため、ローラ１の表面に特に電極を積層する必要はなく、ローラ１の表面を第１の電極２とすることができる。そして、絶縁被覆されたワイヤ４は第２の電極３となる。このように構成した第１の電極２と第２の電極３間に電位差を生じさせると、両極間に電界が発生する。現像剤またはトナーはこの電界によって帯電し、また電界強度に従って移動したり、反発して飛ばされたりする。このようなトナーの挙動を利用して現像する。
また、電位差を効率的に発生させるためには直流よりも交流の方が望ましい。ここで、第２の電極３に矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加し、第１の電極２をアースに接続し、もしくは直流電圧を印加すると、２つの電極間に電位差を生じさせることができる。第１の電極２と第２の電極３の構成を逆にしても構わない。また、第１の電極２をアースし、第２の電極３をグランドレベルを中心に交流を印加すると効率的である。また第１の電極２に矩形波もしくは正弦波を印加して、第２の電極３には逆位相の矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加する方法でも良い。
【００１６】
図３は本発明の第２の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図３（ａ−１）は側面図、図３（ａ−２）は正面図、図３（ｂ−１）はワイヤの巻き方を変えた第３の実施形態の側面図、図３（ｂ−２）は正面図である。図３（ａ−１）、（ａ−２）に図示するトナー担持体５１は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１１と、ローラ１１の表面を電極とした第１の電極１４と、この第１の電極１４表面に形成した絶縁層１３と、この絶縁層１３を介して第１の電極１４の上層に形成した第２の電極１２と、を備え、第２の電極１２は、図４に示すワイヤ１５により構成されている。そして、第２の電極１２は、１本又は複数本のワイヤ１５によりローラ１１の軸方向に螺旋状に巻き回して構成されている。
図３（ｂ−１）、（ｂ−２）に図示するトナー担持体５２は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１１と、ローラ１１の表面を電極とした第１の電極１４と、この第１の電極１４表面に形成した絶縁層１３と、この絶縁層１３を介して第１の電極１４の上層に形成した第２の電極１２と、を備え、第２の電極１２は、図４に示すワイヤ１５により構成されている。そして、第２の電極１２は、１本又は複数本のワイヤ１５によりローラ１１の軸方向に直線状に構成されている。
【００１７】
図４は図３（ａ−１）のトナー担持体のＢ部拡大図である。ローラ１１の表面に、ワイヤ１５により構成された第２の電極１２を配列する。この第２の電極１２は、絶縁層１３の表面に、所定の間隔を空けて第２の電極１２を螺旋状に巻き回して構成される。
即ち、円柱または円筒状のローラ１１に第１の電極１４を形成する。この第１の電極１４はローラ１１が金属製の場合にはローラ１１の金属部表面、ローラ１１が樹脂製の場合には、ローラ１１の表面に導電膜や金属膜をコートまたは塗布したものでもよい。その第１の電極１４の上に電極を覆うように厚さ０．２μｍから１００μｍの絶縁層１３でコートする。この絶縁層１３の上に、第２の電極１２を形成し、この第２の電極１２はワイヤ１５で構成され、所定の間隔で配列されている。そして絶縁層１３をはさんで第１の電極１４と第２の電極１２が配置される。
【００１８】
また、第２の電極１２は、ローラ１１の軸方向に直径５μｍから１５０μｍのワイヤ１５を、２０μｍから５００μｍの間隔で軸端部から１本あるいは複数を規則的に螺旋状に巻き付けるか、あるいは直線状に配置したものである。一方のローラ軸端から１本のワイヤで螺旋状に他方のローラ軸端まで形成してもよいが、この場合には巻き数が増加するため、ワイヤによる電気配線にコイル成分としての性質の影響が生じ、リアクタンスやインピーダンス、抵抗といった電気特性で不利になる。そのため、複数ワイヤで一方の軸端から同時に螺旋状に、あるいは直線状に配置することで、電気特性を有利な状態にすることができる。このワイヤ１５は、銅または銅合金を用いることが多いが、十分な導電性を確保できればアルミやニッケル、ステンレスなど、またはそれらの合金でも構わない。
この２つの電極に電位差を生じさせると電界が発生する。電界は第１の電極１４と第２の電極１２間で発生するため、絶縁層１３の厚さが厚くなりすぎると、電界が弱くなるため、十分な電界を確保するためには電極間の電位差を大きくする必要がある。そのためローラ１１に高電圧を印加することになり、ローラ１１の耐久性が低下する。また、絶縁材料はレジストや光硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂などで構成されている。これらの構成によると、ワイヤ１５で電極を構成することで、電極自体の機械的強度が向上するため部品寿命を長期化することができる。
【００１９】
また、第１の電極１４と第２の電極１２間に電位差を生じさせると、電界が発生する。トナーはこの電界によって帯電し、また電界強度に従って移動したり、反発して飛ばされたりする。このようなトナーの挙動を利用して非接触に現像するわけである。
また、電位差を効率的に加えるためには直流よりも交流の方が望ましい。ここで、第２の電極１２に矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加し、第１の電極１４をアースに接続し、もしくは直流電圧を印加すると、２つの電極間に電位差を生じさせることができる。第１の電極１４と第２の電極１２の構成を逆にしても構わない。また、第１の電極１４をアースし、第２の電極１２をグランドレベルを中心に交流を印加すると効率的である。また第１の電極１４に矩形波もしくは正弦波を印加して、第２の電極１２には逆位相の矩形波もしくはサイン波の交流電圧を印加する方法でも良い。
【００２０】
図５は本発明の第３の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図５（ａ）に示すトナー担持体５３は、第１の電極１１表面に絶縁層１３を所定の間隔を隔てて並行に形成し、各絶縁層間の空間１９内に第２の電極１２を配設した。また、図５（ｂ）に示すように、溝１９に配設した第２の電極１２の最表層に保護層２０を形成した。即ち、ローラ１１の表面に絶縁層１３を塗布し、その絶縁層１３に溝パターン１９を設け、その溝パターン１９に絶縁被覆されたワイヤ１５を配置した例である。絶縁層１３への溝パターン１９は従来からの各種加工法によって形成する。例えば、絶縁層１３にレジストを用いた場合には、露光により溝パターンを形成し、光硬化樹脂の場合には、透明型で紫外線硬化させて溝１９を形成し、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いた場合には、成形により溝１９を転写すればよい。このように絶縁層１３に溝パターン１９を形成することで、ワイヤ１５を規則正しく螺旋状に高速に巻き付けるガイドの役割を果たすことができる。
【００２１】
図６は本発明の第４の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。このトナー担持体５４は、図６（ａ）に示すように、絶縁層１３にワイヤ１５の厚み以上の高さを有する複数本の突条としての絶縁壁１６を所定の間隔を隔てて並行に突設し、各絶縁壁１６間の空間ａ内にワイヤ１５を収納するように構成した。図６（ａ）はローラ１１の表面にワイヤ１５の径とほぼ同じ厚さの絶縁壁１６を塗布した例である。ローラ１１にワイヤ１２を螺旋状に巻き付ける際のガイドの目的であれば、図５のように絶縁層１３の厚さを薄くしたほうがコスト低減になるため好ましい。しかし、ワイヤ１５の外側の最表層に、電極の保護や塵埃の付着防止といった目的でオーバーコートをする場合には、ワイヤ１５の厚さと絶縁層の厚さの差異が大きいと、オーバーコート後の表面がうねり成分を持ってしまい、トナーの供給むらや、繰り返しの摺動力が発生するため電極寿命が短くなったり、表層が削られやすくなるという欠点がある。
そこで、絶縁層の厚さをワイヤ１５の径とほぼ同じにすれば、絶縁層（絶縁壁１６）とワイヤ１５の高さがほぼ等しくなるため、最表層に保護層１７をオーバーコートすると（図６（ｂ）参照）、レベリング効果を十分に発揮でき、うねり成分のないほぼ均一な面を形成することができる。
【００２２】
図７は本発明の第５の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。このトナー担持体５５は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラ２４と、ローラ２４表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の突条から成る第１の絶縁壁２３と、この各第１の絶縁壁２３間に形成される第１の空間領域Ａに収納されるワイヤ２１からなる第１の電極２１Ａと、各第１の絶縁壁２３の最表層間に跨って第１の空間領域Ａを塞ぐために配置された第２の絶縁層２６と、第２の絶縁層２６表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の突条から成る第２の絶縁壁２７と、この各第２の絶縁壁２７間に形成される第２の空間領域Ｂに収納されるワイヤ２２からなる第２の電極２２Ａと、第２の絶縁壁２７の最表層間に跨って第２の空間領域Ｂを塞ぐために配置された第３の絶縁層２５と、を備えて構成されている。また、第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａは、周方向位置が一致している。図７のように、この第１の電極２１Ａをワイヤ２１で構成しても電極としての機能を果たす。この場合には、第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａの部材をワイヤで統一できるため、生産コストを低減できるメリットがある。また静電容量を下げることができる。
【００２３】
図８は本発明の第６の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図８（ａ）に示すトナー担持体５６は、第１の空間領域Ａ及び第２の空間領域Ｂを周方向位置をずらして交互に配置し、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２２Ａを第１の空間領域Ａ及び第２の空間領域Ｂにそれぞれ収納した。また、図８（ｂ）のように、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２Ａを絶縁膜２６で被覆したワイヤ２１、２２により構成し、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２Ａを周方向位置をずらして交互に積層して配設しても構わない。この構成によれば、ワイヤ間に絶縁壁がないので誘電率を下げることができ、また第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａの間隔を近接させることができるので静電容量を下げることができ、電界を効率よく取り出すことができる。そのため、トナー担持体としてローラの配線パターンに電圧を印加する場合、パワーが小さな電源でも駆動することができる。
【００２４】
図９は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。尚、現像ユニット２２７に本発明の現像剤担持体を使用することにより、２相の電極を異なる面上に形成しても少ない電力で現像剤をホッピングさせることができ、高信頼かつ高寿命な現像剤担持体を有する現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１ ローラ、２ 第１の電極、３ 第２の電極、４ ワイヤ、５ 絶縁膜、１１ ローラ、１２ 第２の電極、１３ 絶縁層、１４ 第１の電極、１５ ワイヤ、１６ 絶縁壁、１７ 保護層、１８ 絶縁膜、１９ 溝、２０ 保護層、２１ 第１の電極、２２ 第２の電極、２３ 絶縁壁、２４ ローラ、２５ 保護層、２６ 絶縁部材、５１、５２、５３、５４、５５、５６ 現像剤担持体、ａ 領域、Ａ 第１の空間領域、Ｂ 第２の空間領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３３７６公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤担持体に関し、電界により現像剤あるいはトナーをホッピングさせるための電極を有する現像剤担持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって画像形成を行なう現像方式においては、感光体などの潜像が形成された部材に現像剤あるいはトナー（以下、単に現像剤と呼ぶ）を供給して現像する際に、現像剤あるいはトナーの担持体（以下、単に現像剤担持体と呼ぶ）上の現像剤と潜像が形成された部材とを直接接触させることなく行う方式が、いわゆる非接触現像方式として知られている。
例えば特許文献１には、担持体を駆動させて現像剤を潜像担持体に搬送する現像装置において、現像剤担持体によって搬送される現像剤を予備荷電する予備荷電手段を設けると共に、この現像剤担持体上に電界カーテンを作用させる電界カーテン発生手段を設けたことを特徴とする現像装置について開示されている。
また特許文献２には、互いに絶縁された状態で所定方向に並ぶ複数の電極を有する電極パターンを備えた表面移動可能な現像剤担持体を具備し、複数の電極における所定の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群と、偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群との間に電位差を生起せしめることで、現像剤担持体の表面上の現像剤を電極間で移動させながら、現像剤担持体の表面移動によって潜像担持体との対向位置まで搬送して潜像担持体上の潜像に付着させる現像装置において、奇数番目の電極と偶数番目の電極とにそれぞれ互いに位相ズレしたパルス電圧を印加することで、現像剤担持体の表面上の現像剤を電極間で移動させるようにした現像装置について開示されている。
更には、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体も提案されている。
【０００３】
これら提案されている装置を実現するためには、現像剤担持体として、表面に微細ピッチで電極パターンが形成されたローラ状部品が必要となる。このローラ状部品の特に電極パターンの形成が重要であり、実現可能性のある技術としてスクリーン印刷に代表される有版印刷法がある。これは、電極パターンが形成された版を用いて印刷用インクの代わりに導電性ペーストを基板に印刷した後、加熱焼成を行うことにより電極パターンとするものである。有版印刷法は版を必要とするため、少量多品種の生産には向かないが、大量生産では低コスト化が見込める方法である。
また、他の技術としてはインクジェット法がある。これは、インクジェットヘッドを用いて導電性インクを基板にオンデマンドに吐出、パターン形成した後、加熱焼成を行うことにより電極パターンとするものであり、マスクレスのため少量多品種の生産には向いている。
また他の技術としていわゆるフォトリソグラフィーを用いたパターン形成法がある。これは、基材表面に形成した感光性材料に選択的に露光を行うことでパターン形成し、このパターン開口に従って基材表面に予め形成されている金属膜の除去を行うことで、または、このパターン開口に従って金属膜を堆積することにより電極パターンを形成する方法である。微細で高精度なパターン形成が可能な方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１及び特許文献２に開示されている現像装置を構成する現像剤担持体は、いずれも同一表面上に２相の電極を有している。そのために、隣接するいずれの電極間で短絡が生じても、すべての電極間で電位差が生じなくなり、現像剤をホッピングさせることができなくなるという問題がある。また、電極は、いずれも現像剤担持体の長手方向に長く伸びたパターンであり、両端からそれぞれ異なる相の電源に接続されているために、いずれの電極が断線しても、その近傍においては電圧がかからず現像剤をホッピングさせることができなくなるという問題がある。
また、２相の電極が絶縁層により分離された異なる面に形成された構成では、同一平面内の断線や短絡に対して強い構造となっている。しかしながら、電極パターンをフォトレジスト法、印刷工法、インクジェット工法などにより作成する必要がありコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、ローラ状部材表面に微細ピッチで電極を形成する技術について、有版印刷により導電性ペーストを印刷した後に加熱焼成を行う方法においては、ローラ状部材表面への印刷であり、ローラ個体間の周長（直径や形状）の僅かな差が版により吸収することができないために、特にローラ周方向のつなぎ部においてパターン精度が悪くなるという問題がある。
また、インクジェット法においては、その原理上インクドットを連結してパターン形成を行うために、微細パターンに対しては線幅の均一性を確保することが難しく、場合によっては不連続となり断線が生じるという問題がある。
また、有版印刷法、インクジェット法に用いる導電性ペーストや導電性インクには、金属粒子表面が絶縁性物質で表面処理を施された材料を用いている。従って、十分な電気伝導性を得るためには、金属粒子表面の絶縁性物質を除去する必要があり、そのためには最低でも２００℃以上での加熱焼成処理が必要である。しかしながら、絶縁層にこの温度に対する耐性がある高分子材料用いると非常に高価なものになってしまうという問題がある。
【０００６】
また、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成法においては、感光性材料に露光を行う際にマスクを用いると有版印刷と同様に周方向つなぎ部においてパターン精度が悪くなるという問題がある。パターンとなる金属膜は、その下地が絶縁層であることから一般的には蒸着やスパッタリングなどの真空成膜を用いるが、処理に要する時間が長いという問題がある。また、ローラのような非平面上に均一に成膜することが難しく装置も大掛かりなものが必要となるという問題がある。
また、電極パターンの高さ、もしくは厚さが異なると、ローラの第１電極から保護層表面までの厚さが変化し、現像中に、トナーやブレードなどとの物理的接触により、表層がはげたり、繰り返しの圧力変動によって、電極パターンに機械的負荷が加わり、特性が劣化したり、トナーが表面の高さ分布に従って、ローラに対流したりして均一な特性を得ることが難しくなるという問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、非接触現像方式に用いる電極パターンを有する現像剤担持体において、２相の電極を異なる面上に形成しても少ない電力で現像剤をホッピングさせることができ、高信頼かつ高寿命な現像剤あるいはトナー担持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、前記第２の電極は、絶縁膜で被覆した線状導体から構成されていることを特徴とする。
請求項２は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極表面に形成した絶縁層と、該絶縁層を介して前記第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、前記第２の電極は、線状導体により構成されていることを特徴とする。
請求項３は、前記第２の電極は、少なくとも１以上の前記線状導体を前記ローラの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状又は直線状に配設した構成を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、前記第１の電極表面に前記絶縁層により前記第２の電極を配設する溝を形成したことを特徴とする。
請求項５は、前記溝に配設した前記第２の電極の最表層に保護層を形成したことを特徴とする。
請求項６は、前記絶縁層に前記線状導体の厚み以上の高さを有する複数本の絶縁壁を所定の間隔を隔てて並行に突設し、該各絶縁壁間の空間内に前記線状導体を収納するように構成したことを特徴とする。
請求項７は、前記各絶縁壁の最表層間に跨って前記空間を塞ぐための保護層を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項８は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラと、該ローラ表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第１の絶縁壁と、該各第１の絶縁壁間に形成される第１の空間領域に収納される線状導体からなる第１の電極と、前記各第１の絶縁壁の最表層間に跨って前記第１の空間領域を塞ぐために配置された第２の絶縁層と、該第２の絶縁層表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第２の絶縁壁と、該各第２の絶縁壁間に形成される第２の空間領域に収納される線状導体からなる第２の電極と、該第２の絶縁壁の最表層間に跨って前記第２の空間領域を塞ぐために配置された第３の絶縁層と、を備えたことを特徴とする。
請求項９は、前記第１の電極と前記第２の電極は、周方向位置が一致していることを特徴とする。
【００１０】
請求項１０は、前記第１の空間領域及び前記第２の空間領域を周方向位置をずらして交互に配置し、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記第１及び第２の空間領域にそれぞれ収納したことを特徴とする。
請求項１１は、前記第１の電極及び前記第２の電極を絶縁膜で被覆した線状導体により構成し、前記第１の電極及び前記第２の電極を周方向位置をずらして交互に積層して配設したことを特徴とする。
請求項１２は、前記絶縁部材は、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂のいずれかで構成されることを特徴とする。
請求項１３は、現像装置が、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴とする。
請求項１４は、画像形成装置が、請求項１３に記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極をワイヤにすることで、フォトレジスト工法やインクジェット工法、プリント工法などに比べてローコストかつ耐久性の高い、現像剤あるいはトナーの担持体を提供することができる。
また、電極をワイヤにすることで、フォトレジスト工法やインクジェット工法、プリント工法に比べてローコストかつ耐久性の高く、また絶縁膜で絶縁性を確保できるので、絶縁材料を形成する行程を削減した生産性の高い現像剤あるいはトナーの担持体を提供することができる。
また、第１の電極を金属製ローラ、またはローラ面への金属膜の塗布、金属膜の蒸着、金属膜の印刷をすることなく形成できるので低コストである。また、第１の電極と第２の電極の部材を共通化できるので生産コストを低減することができる。更にはローラ部材を安価な樹脂材料で構成することもできる。
また、絶縁材料が無いため誘電率が下がり、また第１と第２の電極を近接させることで全体の静電容量を下げることができるので、比較的安価な電源ユニットで担持体を駆動させることができる。
また、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂の材料を用いることにより、比較的簡便に溝パターンなど任意の形状を絶縁材料に加工することができる。
また、溝パターンを用いることで、ワイヤをローラに巻き付ける際に高速かつ安定して規則正しい間隔で螺旋状に巻き付けることができる。また、ワイヤの径とほぼ同じ厚さの絶縁材料を用いれば、最表層をオーバーコートしたときの表面を滑らかにすることができ、現像剤やトナーを安定して供給し、長寿命の担持体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図２】図１のトナー担持体のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図４】図３のトナー担持体のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正面図である。このトナー担持体５０は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１と、ローラ１の表面を電極とした第１の電極２と、この第１の電極２の上層に形成した第２の電極３と、を備え、第２の電極３は、絶縁膜５で被覆したワイヤ（線状導体）４から構成されている。
【００１４】
図２は図１のトナー担持体のＡ部拡大図である。ローラ１の表面に、ワイヤ４の表面を絶縁膜５により被覆した第２の電極（線状電極）３を配列する。この第２の電極３は、第１の電極２の表面に、第１の電極２の一部が露出するように螺旋状に巻き回して形成される。
即ち、実施形態１では、第２の電極３として絶縁被覆されたワイヤ４を用いることにより、第１の電極２と第２の電極３間に別の絶縁材料を形成する必要がなくなり、部品コスト並びに製造コストを低減することができる。
このトナーの担持体５０は、円柱または円筒状のローラ１の表面にローラ１の軸方向に直径５μｍから１５０μｍの絶縁被覆されたワイヤ４を、２０μｍから５００μｍの間隔で１本あるいは複数本を規則的に螺旋状に巻き付けたものである。
このローラ１はアルミやステンレスなどの金属で構成したり、樹脂など絶縁体をベース材にして表面に金属をコートして構成することができる。また絶縁被覆されたワイヤ４は、銅または銅合金を用いることが多いが、十分な導電性を確保できればアルミやニッケル、ステンレスなど、またはそれらの合金でも構わない。また、絶縁被覆５はローラ１とワイヤ４間の絶縁性が確保できれば材質は問わない。これらの構成によると、ワイヤ４で電極を構成することで、電極自体の機械的強度が向上するため部品寿命を長期化することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、ローラ１を金属等の導体で構成しているため、ローラ１の表面に特に電極を積層する必要はなく、ローラ１の表面を第１の電極２とすることができる。そして、絶縁被覆されたワイヤ４は第２の電極３となる。このように構成した第１の電極２と第２の電極３間に電位差を生じさせると、両極間に電界が発生する。現像剤またはトナーはこの電界によって帯電し、また電界強度に従って移動したり、反発して飛ばされたりする。このようなトナーの挙動を利用して現像する。
また、電位差を効率的に発生させるためには直流よりも交流の方が望ましい。ここで、第２の電極３に矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加し、第１の電極２をアースに接続し、もしくは直流電圧を印加すると、２つの電極間に電位差を生じさせることができる。第１の電極２と第２の電極３の構成を逆にしても構わない。また、第１の電極２をアースし、第２の電極３をグランドレベルを中心に交流を印加すると効率的である。また第１の電極２に矩形波もしくは正弦波を印加して、第２の電極３には逆位相の矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加する方法でも良い。
【００１６】
図３は本発明の第２の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図３（ａ−１）は側面図、図３（ａ−２）は正面図、図３（ｂ−１）はワイヤの巻き方を変えた第３の実施形態の側面図、図３（ｂ−２）は正面図である。図３（ａ−１）、（ａ−２）に図示するトナー担持体５１は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１１と、ローラ１１の表面を電極とした第１の電極１４と、この第１の電極１４表面に形成した絶縁層１３と、この絶縁層１３を介して第１の電極１４の上層に形成した第２の電極１２と、を備え、第２の電極１２は、図４に示すワイヤ１５により構成されている。そして、第２の電極１２は、１本又は複数本のワイヤ１５によりローラ１１の軸方向に螺旋状に巻き回して構成されている。
図３（ｂ−１）、（ｂ−２）に図示するトナー担持体５２は、非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、導電性を有する円管状のローラ１１と、ローラ１１の表面を電極とした第１の電極１４と、この第１の電極１４表面に形成した絶縁層１３と、この絶縁層１３を介して第１の電極１４の上層に形成した第２の電極１２と、を備え、第２の電極１２は、図４に示すワイヤ１５により構成されている。そして、第２の電極１２は、１本又は複数本のワイヤ１５によりローラ１１の軸方向に直線状に構成されている。
【００１７】
図４は図３（ａ−１）のトナー担持体のＢ部拡大図である。ローラ１１の表面に、ワイヤ１５により構成された第２の電極１２を配列する。この第２の電極１２は、絶縁層１３の表面に、所定の間隔を空けて第２の電極１２を螺旋状に巻き回して構成される。
即ち、円柱または円筒状のローラ１１に第１の電極１４を形成する。この第１の電極１４はローラ１１が金属製の場合にはローラ１１の金属部表面、ローラ１１が樹脂製の場合には、ローラ１１の表面に導電膜や金属膜をコートまたは塗布したものでもよい。その第１の電極１４の上に電極を覆うように厚さ０．２μｍから１００μｍの絶縁層１３でコートする。この絶縁層１３の上に、第２の電極１２を形成し、この第２の電極１２はワイヤ１５で構成され、所定の間隔で配列されている。そして絶縁層１３をはさんで第１の電極１４と第２の電極１２が配置される。
【００１８】
また、第２の電極１２は、ローラ１１の軸方向に直径５μｍから１５０μｍのワイヤ１５を、２０μｍから５００μｍの間隔で軸端部から１本あるいは複数を規則的に螺旋状に巻き付けるか、あるいは直線状に配置したものである。一方のローラ軸端から１本のワイヤで螺旋状に他方のローラ軸端まで形成してもよいが、この場合には巻き数が増加するため、ワイヤによる電気配線にコイル成分としての性質の影響が生じ、リアクタンスやインピーダンス、抵抗といった電気特性で不利になる。そのため、複数ワイヤで一方の軸端から同時に螺旋状に、あるいは直線状に配置することで、電気特性を有利な状態にすることができる。このワイヤ１５は、銅または銅合金を用いることが多いが、十分な導電性を確保できればアルミやニッケル、ステンレスなど、またはそれらの合金でも構わない。
この２つの電極に電位差を生じさせると電界が発生する。電界は第１の電極１４と第２の電極１２間で発生するため、絶縁層１３の厚さが厚くなりすぎると、電界が弱くなるため、十分な電界を確保するためには電極間の電位差を大きくする必要がある。そのためローラ１１に高電圧を印加することになり、ローラ１１の耐久性が低下する。また、絶縁材料はレジストや光硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂などで構成されている。これらの構成によると、ワイヤ１５で電極を構成することで、電極自体の機械的強度が向上するため部品寿命を長期化することができる。
【００１９】
また、第１の電極１４と第２の電極１２間に電位差を生じさせると、電界が発生する。トナーはこの電界によって帯電し、また電界強度に従って移動したり、反発して飛ばされたりする。このようなトナーの挙動を利用して非接触に現像するわけである。
また、電位差を効率的に加えるためには直流よりも交流の方が望ましい。ここで、第２の電極１２に矩形波もしくは正弦波の交流電圧を印加し、第１の電極１４をアースに接続し、もしくは直流電圧を印加すると、２つの電極間に電位差を生じさせることができる。第１の電極１４と第２の電極１２の構成を逆にしても構わない。また、第１の電極１４をアースし、第２の電極１２をグランドレベルを中心に交流を印加すると効率的である。また第１の電極１４に矩形波もしくは正弦波を印加して、第２の電極１２には逆位相の矩形波もしくはサイン波の交流電圧を印加する方法でも良い。
【００２０】
図５は本発明の第３の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図５（ａ）に示すトナー担持体５３は、第１の電極１１表面に絶縁層１３を所定の間隔を隔てて並行に形成し、各絶縁層間の空間１９内に第２の電極１２を配設した。また、図５（ｂ）に示すように、溝１９に配設した第２の電極１２の最表層に保護層２０を形成した。即ち、ローラ１１の表面に絶縁層１３を塗布し、その絶縁層１３に溝パターン１９を設け、その溝パターン１９に絶縁被覆されたワイヤ１５を配置した例である。絶縁層１３への溝パターン１９は従来からの各種加工法によって形成する。例えば、絶縁層１３にレジストを用いた場合には、露光により溝パターンを形成し、光硬化樹脂の場合には、透明型で紫外線硬化させて溝１９を形成し、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いた場合には、成形により溝１９を転写すればよい。このように絶縁層１３に溝パターン１９を形成することで、ワイヤ１５を規則正しく螺旋状に高速に巻き付けるガイドの役割を果たすことができる。
【００２１】
図６は本発明の第４の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。このトナー担持体５４は、図６（ａ）に示すように、絶縁層１３にワイヤ１５の厚み以上の高さを有する複数本の突条としての絶縁壁１６を所定の間隔を隔てて並行に突設し、各絶縁壁１６間の空間ａ内にワイヤ１５を収納するように構成した。図６（ａ）はローラ１１の表面にワイヤ１５の径とほぼ同じ厚さの絶縁壁１６を塗布した例である。ローラ１１にワイヤ１２を螺旋状に巻き付ける際のガイドの目的であれば、図５のように絶縁層１３の厚さを薄くしたほうがコスト低減になるため好ましい。しかし、ワイヤ１５の外側の最表層に、電極の保護や塵埃の付着防止といった目的でオーバーコートをする場合には、ワイヤ１５の厚さと絶縁層の厚さの差異が大きいと、オーバーコート後の表面がうねり成分を持ってしまい、トナーの供給むらや、繰り返しの摺動力が発生するため電極寿命が短くなったり、表層が削られやすくなるという欠点がある。
そこで、絶縁層の厚さをワイヤ１５の径とほぼ同じにすれば、絶縁層（絶縁壁１６）とワイヤ１５の高さがほぼ等しくなるため、最表層に保護層１７をオーバーコートすると（図６（ｂ）参照）、レベリング効果を十分に発揮でき、うねり成分のないほぼ均一な面を形成することができる。
【００２２】
図７は本発明の第５の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。このトナー担持体５５は、非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、ローラ２４と、ローラ２４表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の突条から成る第１の絶縁壁２３と、この各第１の絶縁壁２３間に形成される第１の空間領域Ａに収納されるワイヤ２１からなる第１の電極２１Ａと、各第１の絶縁壁２３の最表層間に跨って第１の空間領域Ａを塞ぐために配置された第２の絶縁層２６と、第２の絶縁層２６表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の突条から成る第２の絶縁壁２７と、この各第２の絶縁壁２７間に形成される第２の空間領域Ｂに収納されるワイヤ２２からなる第２の電極２２Ａと、第２の絶縁壁２７の最表層間に跨って第２の空間領域Ｂを塞ぐために配置された第３の絶縁層２５と、を備えて構成されている。また、第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａは、周方向位置が一致している。図７のように、この第１の電極２１Ａをワイヤ２１で構成しても電極としての機能を果たす。この場合には、第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａの部材をワイヤで統一できるため、生産コストを低減できるメリットがある。また静電容量を下げることができる。
【００２３】
図８は本発明の第６の実施形態に係るトナー担持体の構成を示す図である。図８（ａ）に示すトナー担持体５６は、第１の空間領域Ａ及び第２の空間領域Ｂを周方向位置をずらして交互に配置し、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２２Ａを第１の空間領域Ａ及び第２の空間領域Ｂにそれぞれ収納した。また、図８（ｂ）のように、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２Ａを絶縁膜２６で被覆したワイヤ２１、２２により構成し、第１の電極２１Ａ及び第２の電極２２Ａを周方向位置をずらして交互に積層して配設しても構わない。この構成によれば、ワイヤ間に絶縁壁がないので誘電率を下げることができ、また第１の電極２１Ａと第２の電極２２Ａの間隔を近接させることができるので静電容量を下げることができ、電界を効率よく取り出すことができる。そのため、トナー担持体としてローラの配線パターンに電圧を印加する場合、パワーが小さな電源でも駆動することができる。
【００２４】
図９は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。尚、現像ユニット２２７に本発明の現像剤担持体を使用することにより、２相の電極を異なる面上に形成しても少ない電力で現像剤をホッピングさせることができ、高信頼かつ高寿命な現像剤担持体を有する現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１ ローラ、２ 第１の電極、３ 第２の電極、４ ワイヤ、５ 絶縁膜、１１ ローラ、１２ 第２の電極、１３ 絶縁層、１４ 第１の電極、１５ ワイヤ、１６ 絶縁壁、１７ 保護層、１８ 絶縁膜、１９ 溝、２０ 保護層、２１ 第１の電極、２２ 第２の電極、２３ 絶縁壁、２４ ローラ、２５ 保護層、２６ 絶縁部材、５１、５２、５３、５４、５５、５６ 現像剤担持体、ａ 領域、Ａ 第１の空間領域、Ｂ 第２の空間領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３３７６公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、
前記第２の電極は、絶縁膜で被覆した線状導体から構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極表面に形成した絶縁層と、該絶縁層を介して前記第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、
前記第２の電極は、線状導体により構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
前記第２の電極は、少なくとも１以上の前記線状導体を前記ローラの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状又は直線状に配設した構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
前記第１の電極表面に前記絶縁層を所定の間隔を隔てて並行に形成し、該絶縁層間の空間内に前記第２の電極を配設したことを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記溝に配設した前記第２の電極の最表層に保護層を形成したことを特徴とする請求項４に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記絶縁層に前記線状導体の厚み以上の高さを有する複数本の絶縁壁を所定の間隔を隔てて並行に突設し、該各絶縁壁間の空間内に前記線状導体を収納するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記各絶縁壁の最表層間に跨って前記空間を塞ぐための保護層を形成したことを特徴とする請求項６に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第１の絶縁壁と、該各第１の絶縁壁間に形成される第１の空間領域に収納される線状導体からなる第１の電極と、前記各第１の絶縁壁の最表層間に跨って前記第１の空間領域を塞ぐために配置された第２の絶縁層と、該第２の絶縁層表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第２の絶縁壁と、該各第２の絶縁壁間に形成される第２の空間領域に収納される線状導体からなる第２の電極と、該第２の絶縁壁の最表層間に跨って前記第２の空間領域を塞ぐために配置された第３の絶縁層と、を備えたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
前記第１の電極と前記第２の電極は、周方向位置が一致していることを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１０】
前記第１の空間領域及び前記第２の空間領域を周方向位置をずらして交互に配置し、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記第１及び第２の空間領域にそれぞれ収納したことを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１１】
前記第１の電極及び前記第２の電極を絶縁膜で被覆した線状導体により構成し、前記第１の電極及び前記第２の電極を周方向位置をずらして交互に積層して配設したことを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１２】
前記絶縁部材は、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の現像剤担持体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、
前記第２の電極は、絶縁膜で被覆した線状導体から構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
非接触現像方式に用いる現像剤の担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に形成した第１の電極と、該第１の電極表面に形成した絶縁層と、該絶縁層を介して前記第１の電極の上層に形成した第２の電極と、を備え、
前記第２の電極は、線状導体により構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
前記第２の電極は、少なくとも１以上の前記線状導体を前記ローラの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状又は直線状に配設した構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
前記第１の電極表面に前記絶縁層を所定の間隔を隔てて並行に形成し、該絶縁層間の空間内に前記第２の電極を配設したことを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記溝に配設した前記第２の電極の最表層に保護層を形成したことを特徴とする請求項４に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記絶縁層に前記線状導体の厚み以上の高さを有する複数本の絶縁壁を所定の間隔を隔てて並行に突設し、該各絶縁壁間の空間内に前記線状導体を収納するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記各絶縁壁の最表層間に跨って前記空間を塞ぐための保護層を形成したことを特徴とする請求項６に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
非接触現像方式に用いる現像剤担持体であって、
ローラと、該ローラ表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第１の絶縁壁と、該各第１の絶縁壁間に形成される第１の空間領域に収納される線状導体からなる第１の電極と、前記各第１の絶縁壁の最表層間に跨って前記第１の空間領域を塞ぐために配置された第２の絶縁層と、該第２の絶縁層表面に所定の間隔を隔てて突設された複数本の第２の絶縁壁と、該各第２の絶縁壁間に形成される第２の空間領域に収納される線状導体からなる第２の電極と、該第２の絶縁壁の最表層間に跨って前記第２の空間領域を塞ぐために配置された第３の絶縁層と、を備えたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
前記第１の電極と前記第２の電極は、周方向位置が一致していることを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１０】
前記第１の空間領域及び前記第２の空間領域を周方向位置をずらして交互に配置し、前記第１の電極及び前記第２の電極を前記第１及び第２の空間領域にそれぞれ収納したことを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１１】
前記第１の電極及び前記第２の電極を絶縁膜で被覆した線状導体により構成し、前記第１の電極及び前記第２の電極を周方向位置をずらして交互に積層して配設したことを特徴とする請求項８に記載の現像剤担持体。
【請求項１２】
前記絶縁部材は、レジスト、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の現像剤担持体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２６２１７４（Ｐ２０１０−２６２１７４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３５９８（Ｐ２００９−１１３５９８）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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