JP2005049541A - トナー搬送装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板１０１に対し、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】第１収容室１４２及び第２収容室１４３内に収容されるトナーと摩擦促進物質との混合物を第１搬送スクリュウ１４４及び第２搬送スクリュウ１４５によって攪拌しながら、第１収容室１４２内の混合物中のトナーを静電気力によって重力に逆らって飛翔させてトナー静電搬送基板１０１に供給するトナー供給部１４０を、現像装置１００に設けた。また、トナー供給部１４０に補給用のトナーを補給するトナー補給部１６０も現像装置１００に設けた。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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その表面に対して相対移動させて搬送するトナー搬送装置、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、表面移動する現像ローラ等の現像剤担持体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、トナーが表面移動する現像剤担持体と潜像担持体との間で擦れ、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、トナーを現像剤担持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現像剤担持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、表面移動する現像剤担持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ＥＨ（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ＥＨ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。ＥＨ現象が生起せしめられたトナーは、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。トナー静電搬送基板上でトナーをホッピングさせながら現像位置に搬送することで、表面移動する現像剤担持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、トナーホッパ部内のトナーを帯電ローラ表面に汲み上げた後に規制ブレードで摩擦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もあり得る。
【０００６】
そこで、本発明者らは、トナーをガラスビーズ等の摩擦促進粒子からなる摩擦促進物質に混合せしめて混合物の状態で攪拌することで、十分に摩擦帯電せしめてからトナー静電搬送基板に供給する新規なトナー供給装置を開発中である。このトナー供給装置は、上記混合物を収容する混合物収容部と、これの内部に配設された回転するスクリュウ部材等の攪拌搬送部材と、これによる混合物搬送路の底面の一部に設けられたメッシュとを有している。また、上記混合物収容部内に新たなトナーを補給するトナー補給装置も有している。混合物収容部内の混合物は、攪拌搬送部材によって攪拌されながら搬送される過程で、内部のトナーの摩擦帯電が促される。そして、上記メッシュの上側を通過する際に、トナーが電界によってメッシュに向けて引き寄せられ、メッシュの開口を通ってトナー静電搬送基板に向けて排出される。かかる構成では、トナーを摩擦促進物質によってより確実に摩擦帯電せしめてから、トナー静電搬送基板に供給することができる。
【０００７】
しかしながら、この現像装置においては、次のような新たな問題が生じてしまった。即ち、トナー静電搬送基板への供給によるトナー減少分に応じて、新たなトナーを上記トナー補給装置から混合物収容部に補給した直後に、多量の未帯電トナーを上記メッシュからこぼれ落としてしまうという問題である。
【０００８】
本発明者らは、この新たな問題に対応すべく鋭意研究を行った結果、次のようなことがわかってきた。即ち、上記混合物収容部内において、ガラスビーズ等の摩擦促進粒子は、トナーがごく僅かにでも帯電していれば、それを表面に静電吸着させて数個（１〜２個）の厚みのトナー層を形成する。そして、同様にしてトナー層を形成した他の摩擦促進粒子と擦れ合うことで、表面のトナーを良好に摩擦帯電させる。ところが、トナー補給装置から混合物収容部に新たに補給されたトナーは殆ど帯電していないために、摩擦促進粒子の表面に静電吸着することができない。そして、摩擦促進粒子間の空隙に多量に滞留してしまい、殆ど帯電しないままに上記メッシュの上側まで搬送され、自重によってメッシュの開口からこぼれ落ちてしまうのである。
【０００９】
なお、これまで、トナーをメッシュによって混合物中から分離する構成における問題について説明してきた。しかしながら、摩擦促進粒子に静電吸着したトナーを電界による静電気力によって分離するなど、他の構成によってトナーを分離する場合にも同様の問題が生じ得る。
【００１０】
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、次のようなトナー搬送装置、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、ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板等のトナー静電搬送部材に対し、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑えることができるトナー搬送装置等である。
【００１１】
【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該表面に対して相対移動させて搬送先まで搬送するトナー静電搬送部材を備えるトナー搬送装置において、混合物収容部内に収容されるトナーと摩擦促進物質との混合物を攪拌部材によって攪拌しながら、該混合物中のトナーを静電気力によって飛翔させて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給部と、該トナー供給部に補給用のトナーを補給するトナー補給部とを設けた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のトナー搬送装置において、上記混合物収容部内に導電性部材を配設し、該混合物収容部内の混合物中のトナーを、該導電性部材と上記トナー静電搬送部材との電位差によって飛翔させ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のトナー搬送装置において、上記混合物収容部内に導電性部材を配設するとともに、該混合物収容部内の混合物を介して該導電性部材に対向し、且つ、導電性材料からなる基体にトナーの通過可能な複数の孔が設けられたメッシュを該混合物収容部に配設し、該導電性部材と該メッシュとの電位差によって該混合物中から飛翔したトナーを、該メッシュと上記トナー静電搬送部材との電位差によって該トナー静電搬送部材に向けて飛翔させることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３のトナー搬送装置であって、工場出荷時の初期状態にて上記混合物収容部内に摩擦促進物質を収容しており、上記メッシュの孔の径が、該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さい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３のトナー搬送装置において、上記混合物収容部にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定し、且つ、上記メッシュとして、その孔の径が該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さいものを用いた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３のトナー搬送装置において、上記混合物収容部にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定し、且つ、上記メッシュとして、その孔の径が該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも大きいものを用いた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１乃至６の何れかのトナー搬送装置において、上記混合物収容部内から上記トナー静電搬送部材へのトナーの供給と供給停止とを、周期的に交互に繰り返すようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナー搬送手段に設けられたトナー静電搬送部材の表面上に存在するトナーを静電気力によって該表面に対して相対移動させながら該潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像をトナー像に現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段のトナー搬送手段として、請求項１〜７の何れかのトナー搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
これらの発明において、トナー搬送装置のトナー供給部は、混合物収容部内でトナーを摩擦促進物質と混合した混合物の状態で攪拌することで、その摩擦帯電を促す。このようにして摩擦帯電を促しても、トナー補給部からトナー供給部に補給した直後のトナーについてはまだ十分に帯電させていないが、かかるトナーに対しては、混合物中から飛翔させるほどの静電気力が作用しない。このため、かかるトナーのトナー静電搬送部材への供給が回避される。よって、本発明においては、ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送部材に対し、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態として、タンデム方式のカラープリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。なお、以下、各符号の添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。
【００１４】
プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。本プリンタは、これらプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８を備えている。また、図示しない手差しトレイ、電源ユニットなども備えている。
【００１５】
上記光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面にレーザー光を走査しながら照射する。
【００１６】
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの何れか１つを、上記転写ユニット６の一部とともに示す拡大構成図である。なお、各プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっているので、同図においては、符号の添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略している。同図において、プロセスユニット１は、感光体１１の他、これの表面に対して潤滑剤を塗布するブラシローラ１２、クリーニング処理を施す揺動可能なカウンタブレード１３、除電処理を施す除電ランプ１４などを有している。また、感光体１１を一様帯電せしめる帯電ローラ１５や、これの表面をクリーニングするローラクリーニング装置１６、現像装置１００なども有している。
【００１７】
プロセスユニット１において、図示しない電源によって交流の帯電バイアスが印加される帯電ローラ１５は、感光体１１に当接するように配設されている。そして、図示しない駆動手段により、当接部でその表面を感光体１１の表面移動と同方向に移動させるように回転せしめられながら、感光体１１の表面を一様帯電せしめる。このように一様帯電せしめられた感光体１１の表面に、上記光書込ユニット（図１の２）で変調及び偏向されたレーザー光が走査されながら照射されると、感光体１１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、後述する現像装置１００によってトナー像に現像される。
【００１８】
先に示した図１において、プリンタ本体の下部には、２つの給紙カセット３，４が配設されている。これら給紙カセット３，４は、内部に転写紙束を収容しており、その一番上の転写紙Ｐに給紙ローラ３ａ，４ａを押し当てている。そして、所定のタイミングで給紙ローラ３ａ，４ａを回転させて、転写紙Ｐを給紙路に送り出す。この給紙路の末端には、レジストローラ対５が配設されており、送られてきた転写紙Ｐを、Ｙ用のプロセスユニット１Ｙの感光体１１Ｙ上に形成されたＹトナー像に同期させ得るタイミングで、転写ユニット６に向けて送り出す。
【００１９】
転写ユニット６は、感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのそれぞれに接触して４つの転写ニップを形成しながら無端移動する表面移動体たる転写搬送ベルト６０を有している。転写搬送ベルト６０は、各プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに接触して４つの転写ニップを形成するように、４つの支持ローラ６１に掛け回されている。これらの支持ローラ６１のうち、図中最も右側のものに対しては、図示しない電源から所定電圧が印加された静電吸着ローラ６２が対向するように配置されている。この静電吸着ローラ６２からの電荷付与により、転写搬送ベルト６０は、そのおもて面（スープ外面）に転写紙Ｐを静電吸着することができる。
【００２０】
各転写ニップの下方には、転写搬送ベルト６０の裏面に接触する転写バイアス印加ローラ６５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。これら転写バイアス印加ローラ６５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される転写バイアスが印加される。これにより、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写ニップにおいて転写搬送ベルト６０と感光体表面との間に所定強度の転写電界が形成される。なお、本プリンタにおいては、転写バイアス印加部材として転写バイアス印加ローラ６５を設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを設けてもよい。
【００２１】
図中の一点鎖線は、転写紙の搬送経路を示している。給紙カセット３，４から給送された図示しない転写紙は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら複数の搬送ローラ対によって搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５によって所定のタイミングで送り出された転写紙は上記転写搬送ベルト６０に保持され、感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに接触し得るＹ転写ニップ、Ｍ転写ニップ、Ｃ転写ニップ、Ｋ転写ニップを順次通過する。これにより、各プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上で現像されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が、それぞれ転写ニップで転写紙Ｐに重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙上にはフルカラー画像が形成される。
【００２２】
フルカラー画像が形成された図示しない転写紙は、加熱ベルトを備える上記定着ユニット７内でこのフルカラートナー像が定着された後、排紙トレイ８上に排出される。
【００２３】
先に示した図２において、トナー像が転写された後の感光体１１の表面は、ブラシローラ１２で所定量の潤滑剤が塗布された後、カウンタブレード１３でクリーニングされる。そして、除電ランプ１４から照射された光によって除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
【００２４】
カウンタブレード１３によってクリーニングされた感光体１１表面には、どうしても除去し切れなかったトナーが僅かながら残ってしまう。このように残ってしまったクリーニング残トナーは、感光体１１表面に当接しながら回転する帯電ローラ１５に付着して汚れとなってしまう。この汚れがそのまま放置されると、やがて帯電ローラ１５上で堆積したクリーニング残トナーによって感光体１１の局所的な帯電不良が発生し、黒スジなどの異常画像を引き起こしてしまう。そこで、プロセスユニット１Ｙには、帯電ローラ１５に付着したクリーニング残トナーをクリーニングするローラクリーニング装置１６が設けられている。
【００２５】
図３は、プロセスユニット（１）の感光体１１と、上記現像装置（１００）のトナー静電搬送基板１０１とを示す拡大構成図である。なお、同図においても、符号の添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略している。現像装置（１００）内では、図示しない領域にて、トナー静電搬送基板１０１上に対して後述するトナー供給部からトナーが供給される。トナー静電搬送基板１０１は、ガラス等からなる絶縁性基板１０１ｄに対して、複数の短冊状の搬送電極が基板長手方向（図の左右方向）に所定のピッチで並ぶように配設されている。これら搬送電極は幅寸法（基板長手方向における寸法）が３０［μｍ］になっており、互いに３０［μｍ］の間隙を介して平行配設されている。このような配設により、絶縁性基板上では短冊状の搬送電極がストライプ状に並べられた構成になっている。
【００２６】
各搬送電極について更に詳しく述べると、それらはＡ群、第Ｂ群、第Ｃ群の３種類に分類され、同じ群に属する電極同士は互いに電気的に接続された状態になっている。そして、絶縁性基板１０１ｄ上では、図中左側、Ａ群に属するＡ搬送電極１０１ａ、Ｂ群に属するＢ搬送電極１０１ｂ、Ｃ群に属するＣ搬送電極１０１ｃという順序が繰り返されるように、各搬送電極が配設されている。各Ａ搬送電極１０１ａ、各Ｂ搬送電極１０１ｂ、各Ｃ搬送電極１０１ｃに対しては、駆動電源回路３０からＡ相駆動バイアス、Ｂ相駆動バイアス、Ｃ相駆動バイアスがそれぞれ印加される。なお、同図において、トナーはマイナス極性に帯電しており、トナー静電搬送基板１０１上にて図中上側から下側に向けて搬送される。
【００２７】
図４は、上述のＡ相駆動バイアス、Ｂ相駆動バイアス及びＣ相駆動バイアスの波形を示す波形図である。各相では、それぞれ電圧−１００［Ｖ］、持続時間５０１［μｓｅｃ］の直流パルス波が５０１［μｓｅｃ］の間隔をおいて出力される。ここで、まず上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）に印加されるＣ相駆動バイアスに着目してみると、時点ｔ０においては０［Ｖ］になっている。このとき、上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っている上記Ａ搬送電極（１０１ａ）も０［Ｖ］になっている（Ｃ相駆動パルス参照）。また、トナー搬送方向下流側で隣り合っている上記Ｂ搬送電極（１０１ａ）には、−１００［Ｖ］の電圧が印加されている（Ｂ相駆動バイアス参照）。このような状態において、時点ｔ０における上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上のトナーは、殆ど動かずにそこに留まっている。
【００２８】
その後、３３４［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ１が到来すると、上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）には、−１００［Ｖ］の電圧が印加される。すると、上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上に存在しているマイナス極性のトナーに対して、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）と反発する静電気力が作用する。このとき、上記Ｃ搬送電極に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っている上記Ａ搬送電極（１０１ａ）にも、−１００［Ｖ］の電圧が印加されている。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っている上記Ｂ搬送電極（１０１ｂ）は、０［Ｖ］になっている。このため、上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上に存在しているマイナス極性のトナーは、上記Ｂ搬送電極（１０１ｂ）に向けて静電移動する。
【００２９】
その後、更に約３３４［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ２が到来すると、それまで０［Ｖ］であった上記Ｂ搬送電極（１０１ｂ）に、−１００［Ｖ］の電圧が印加される。そして、上記Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上からの静電移動によって上記Ｂ搬送電極（１０１ｂ）上に存在するようになったトナーに対して、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）と反発する静電気力が作用する。このとき、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＣ搬送電極（１０１ｃ）にも、−１００［Ｖ］の電圧が印加されている。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＡ搬送電極（１０１ａ）は、０［Ｖ］になっている。このため、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）上のトナーは、Ａ搬送電極（１０１ａ）に向けて静電移動する。
【００３０】
その後、更に約３３４［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ３が到来すると、それまで０［Ｖ］であったＡ搬送電極（１０１ａ）に、−１００［Ｖ］の電圧が印加される。そして、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）からの静電移動によってＡ搬送電極（１０１ａ）上に存在するようになったトナーに対して、Ａ搬送電極と反発する静電気力が作用する。このとき、Ａ搬送電極（１０１ａ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＢ搬送電極（１０１ｂ）にも、−１００［Ｖ］の電圧が印加されている。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＣ搬送電極（１０１ｃ）は０［Ｖ］になっている。このため、Ａ搬送電極（１０１ａ）上のトナーは、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）に向けて静電移動する。
【００３１】
以上のような静電移動の繰り返しにより、先に示した図３において、トナー静電搬送基板１０１上のトナーは図中右側から左側に向けて、ホッピングしながら静電移動していく。そして、トナー静電搬送基板１０１と感光体１１とが所定の間隙を介して対向している現像領域に進入する。この現像領域において、感光体１１の画像部１１ａは０［Ｖ］になっているのに対し、非画像部１１ｂは−１００［Ｖ］になっている。すると、トナーは現像領域中を図中右側から左側に向けて静電移動する過程で、感光体１１の画像部１１ａに付着して静電潜像を現像する。
【００３２】
なお、感光体１１の非画像部１１ｂについては、トナー静電搬送基板１０１の各搬送電極に印加する駆動バイアスの電位平均値よりも、トナーの帯電極性側に大きな電位を帯びさせる必要がある。例えば、図４に示した各相の駆動バイアスは、それぞれ、持続時間５０１［μｓｅｃ］の−１００［Ｖ］の電位と、持続時間５０１［μｓｅｃ］の０［Ｖ］の電位との繰り返しであるので、電位平均値は−５０［Ｖ］になる。一方、図３における感光体１１の非画像部１１ｂの電位は、この−５０［Ｖ］よりもマイナス極性側に大きな−１００［Ｖ］になっている。このような電位の関係では、現像領域でトナー静電搬送基板１０１と感光体１１の非画像部１１ｂとの間に存在するトナーが、相対的にトナー静電搬送基板１０１に向けて静電移動するため、非画像部１１ｂへの付着が阻止される。ところが、非画像部１１ｂの電位を駆動バイアスの電位平均値よりもマイナス極性側に小さくしてしまうと、トナーを相対的に非画像部１１ｂに向けて静電移動させ、付着させてしまうおそれがある。そこで、非画像部１１ｂの電位を駆動バイアスの電位平均値よりもトナーの帯電極性側に大きくするのである。
【００３３】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
先に示した図２において、プロセスユニット１の現像装置１００は、感光体１１の付近でトナーを循環搬送するトナー搬送部１２０、これに向けてトナーを供給するトナー供給部１４０、これにトナーを補給するトナー補給部１６０等を備えている。
【００３４】
図５、図６、図７は、それぞれ、上記トナー供給部１４０を示す平断面図、縦断面図である。トナー供給部１４０は、図示しないトナーと摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部たる収容室を有しており、この収容室は仕切壁１４１によって第１収容室１４２、第２収容室１４３の２つに仕切られている。第１収容室１４２内には、図示しない駆動手段によって回転駆動される第１搬送スクリュウ１４４が設けられている。また、第２収容室１４３内には、図示しない駆動手段によって回転駆動される第２搬送スクリュウ１４５が設けられている。これら第１搬送スクリュウ１４４，第２搬送スクリュウ１４５は、回転軸１４４ａ，１４５ａの表面に螺旋突起１４４ｂ，１４５ｂが突設せしめられた構造になっている。それぞれ、スクリューピッチ１２０［ｍｍ］、螺旋突起厚み１．５［ｍｍ］になっている。また、回転軸１４４ａ，１４５ａは、螺旋突起１４４ｂ，１４５ｂの先端を６０［ｍｍ／ｓｅｃ］の周速で移動させるように回転せしめられる。また、各スクリュウは、アルミ等の導電性材料からなる基材の表面に、厚さ１［μｍ］程度のポリイミド樹脂層がコーティングされている。
【００３５】
収容室の両端付近には、それぞれ長さＬ２（例えば２５ｍｍ）に渡って仕切壁１４１の設けられていない連通スペースがあり、２つの収容室（１４２、１４３）がここで連通している。図５において、第１搬送スクリュウ１４４は、図示しないスクリュウ駆動系によって回転駆動されるのに伴って、第１収容室１４２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１４２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１４３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１４３によって今度は図中右側から左側に向けて搬送され、第２収容室１４３の図中左側の連通スペースを経由して第１収容室１４２内に戻る。このようにして、収容室内では、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。
【００３６】
第２収容室１４３には、トナー濃度検知手段（図２の１４７）が配設されており、第２収容室１４３内の混合物のトナー濃度を検知してそれに応じた値の電圧を出力する。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。制御部は、ＲＭＡ等の記憶手段を備えており、この中にトナー濃度検知手段からの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ，Ｃ，Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。そして、Ｙ用の現像装置１００については、トナー濃度検知手段からの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、後述のトナー補給部（図２の１６０）を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。このようにトナー補給部の駆動が制御されることで、後述のトナー搬送部１２０へのトナー供給に伴ってトナー濃度を低下させたトナー供給部１４０内の混合物に適量のＹトナーが補給され、そのＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他色の現像装置１００についても、同様のトナー補給制御が実施される。
【００３７】
第２収容室１４３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ながら、第１収容室１４２に送られる。図６に示したように、第１収容室１４２の天井には、メッシュ１４６が設けられている。第１収容室１４２内では、混合物が第１搬送スクリュウ１４４によって攪拌搬送されながらメッシュ１４６の下を通過する。このメッシュ１４６は、厚さ０．０８［ｍｍ］のステンレス等からなる金属製板状部材に、長径０．２［ｍｍ］且つ短径０．１５［ｍｍ］の複数の孔が約５０［％］の開口率になるように設けられたものである。各孔は、その短径方向をスクリュウ軸線方向に沿わせるような姿勢で設けられている。第１搬送スクリュウ１４４の螺旋突起１４４ｂ先端と、メッシュ１４６との間には、所定の間隙が保持されている。この間隙については、トナーの直径の１／５〜１０倍程度の範囲に設定することが望ましい。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。本プリンタにおいては、０．７〜１．０［ｍｍ］程度に設定されている。第１搬送スクリュウ１４４の螺旋突起１４４ｂの先端と、メッシュ１４６との間には、所定のギャップを設けることが望ましい。
【００３８】
図７に示すように、第１搬送スクリュウ１４４の導電性基材には、スクリュウ電源回路１９０が接続されている。また、メッシュ１４６には、メッシュ電源回路１９１が接続されている。これら電源回路は、何れもスクリュウやメッシュにマイナス極性の電位を生じせしめるものであり、図示しない制御部によってそれぞれ出力電圧が制御される。トナー供給部１４０からトナー搬送部１２０のトナー静電搬送基板１０１にトナーが供給される際には、これら電源回路からの出力によって第１搬送スクリュウ１４４、メッシュ１４６がそれぞれトナーと同極性の電位を帯びる。詳しくは、第１搬送スクリュウ１４４は、メッシュ１４６よりもトナーと同極性側（マイナス極性側）に大きな電位を帯びる。また、メッシュ１４６は、図示しないトナー静電搬送基板（１０１）の各搬送電極に印加される駆動バイアスの平均電圧値よりも、トナーと同極性側に大きな電位を帯びる。更に詳しくは、例えば、上述のように駆動バイアスの平均電圧値が−５０［Ｖ］である場合に、第１搬送スクリュウ１４４、メッシュ１４６がそれぞれ−１．４５［ｋＶ］、−０．２５［ｋＶ］の電位を帯びる。
【００３９】
すると、第１収容室１４２から図示しないトナー静電搬送基板１０１にかけて、図８に示すような電界が形成される。即ち、第１搬送スクリュウ（１４４）とメッシュ１４６との間には、スクリュウの螺旋突起１４４ｂ先端からメッシュ１４６の孔１４６ａ内に向けて延びる電気力線が形成される。また、メッシュ１４６と図示しないトナー静電搬送基板（１０１）との間には、孔１４６ａの出口付近から基板に向けて延びる電気力線が形成される。第１搬送スクリュウ（１４４）によって攪拌搬送される混合物中のトナーは、まず、前者の電気力線の影響を受けて、摩擦帯電粒子の表面から離脱し、重力に逆らって孔１４６内に向けて飛翔する。次に、後者の電気力線の影響を受けて孔１４６を通過した後、トナー静電搬送基板（１０１）に向けて飛翔を続ける。このような静電気的な飛翔現象により、図７に示した第１収容室１４２内で攪拌搬送される混合物中のトナーが、摩擦帯電物質から分離されてトナー静電搬送基板１０１に供給される。なお、メッシュ１４６を通過した後のトナーは、メッシュ１４６の電位よりも平均電圧値の小さい基板上の各搬送電極に向けて相対的に静電移動しながら、基板上でトナー搬送方向にも相対的に静電移動していく。
【００４０】
第１搬送スクリュウ１４４の螺旋突起１４４ｂ先端と、メッシュ１４６との電位差については、両者間の電界強度が絶対値で０．３〜３．５［ｋＶ／ｍｍ］の範囲におさまるように設定することが望ましい。３．５［ｋＶ／ｍｍ］よりも大きくなると、螺旋突起１４４ｂから延びる電気力線を孔１４６ａのエッジに集中させてスクリュウからメッシュへの放電を引き起こし易くなるからである。また、０．３［ｋＶ／ｍｍ］よりも小さくなると、摩擦促進粒子の表面に付着しているトナーに対して、その付着力（鏡像力やファンデルワールス力）よりも大きい静電気力を付与することができなくなるからである。螺旋突起１４４ｂ先端とメッシュ１４６との距離が１［ｍｍ］である場合には、両者の電位差を絶対値で０．３〜３．５［ｋＶ］にすれば、電界強度を上述の範囲に収めることができる。
なお、より望ましい電界強度の範囲は、絶対値で０．８〜３．０［ｋＶ］である。
【００４１】
トナー搬送部１２０のトナー静電搬送基板１０１は、従来のような板状の形状ではなく、筒に板を固定したアルファベットの「Ｐ」のような形状をしている。
そして、この「Ｐ」における真っ直ぐに延びる棒線箇所（以下、平面部という）を、図示しない感光体に向けるような姿勢で配設されている。重力に逆らって飛翔してトナー供給部１４０のメッシュ１４６を通過したトナーは、まず、トナー静電搬送基板１０１における図中下側の曲面上に供給される。そして、ＥＨ現象によって図中反時計回りにホッピングしながら曲面に沿って搬送される。このとき、トナーはトナー静電搬送基板１０１上でも重力に逆らって搬送されることになるが、本発明者らの試験によれば、上述の駆動バイアスを印加している限りは、トナーを基板面から大きく引き離してしまうことはなかった。
【００４２】
トナーは、トナー静電搬送基板１０１の曲面に沿って図中反時計回りに約２８０［°］搬送されると、図示しない感光体に対向する現像領域に到達し、ここで一部が静電潜像の現像に寄与する。現像に寄与したかった残りのトナーは、現像領域を通過した後に、トナー静電搬送基板１０１の「Ｐ」形状の平面部に送られる。そして、この平面部に沿ってホッピングしながら図中上側から下側へと搬送されて、トナー供給部１４０の第１収容室１４２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。
【００４３】
トナー供給部１４０の第２収容室１４３には、トナー補給部１６０が着脱可能に連結している。このトナー補給部１６０は、補給用のトナーを収容するトナー収容部１６１、これの内部からトナー供給部の第２搬送スクリュウ１４５へとトナーを送出するための送出ローラ１６２、掻き取りブレード１６３等を有している。送出ローラ１６２は、その表面に図示しない複数の凹部を有しており、トナー収容部１６１の下方で、その周面の一部をケーシング１６４に設けられた開口から露出させるように配設されている。そして、上述の制御部に制御されて図中反時計回りに回転駆動される。
【００４４】
上記掻き取りブレード１６３は、その一端側がケーシングに固定される一方で、もう一端側が固定されていない自由端になっている。そして、この自由端を送出ローラ１６２の周面に当接させるように配設されている。トナー収容部１６１内に収容されているトナーは、自重によって送出ローラ１６２に押さえ付けられて、その一部がローラ表面の複数の凹部内に充填される。このようにして凹部内にトナーが充填された送出ローラ１６２は、図中時計回りに回転する過程で、周面上（非凹部）に付着している余分なトナーがウレタンゴムからなる掻き取りブレード１６３によって掻き取られる。そして、ケーシング１６４の開口を通って外部に出て、その下方に位置する第２搬送スクリュウ１４５に向けて凹部内のトナーを送出する。この送出により、トナー補給部１６０からトナー供給部１４０へとトナーが補給される。
【００４５】
トナー搬送部１２０と、トナー供給部１４０と、トナー補給部１６０との組合は、現像装置１００におけるトナー搬送手段を構成している。このトナー搬送手段とは、トナー静電搬送部材たるトナー静電搬送基板１０１の表面上に存在するトナーを、静電気力によってその表面に対して相対移動させながら潜像担持体たる感光体１１との対向位置に搬送する手段である。また、本プリンタの現像装置１００においては、第１収容室１４２や第２収容室１４３が、トナーに対してこれの摩擦帯電を促進する摩擦帯電物質が混合された混合物を収容する混合物収容部として機能している。また、第１搬送スクリュウ１４４、第２搬送スクリュウ１４５、これらを回転駆動させる回転駆動系などからなる組合せが、混合物収容部内の混合物を攪拌する攪拌部材として機能している。また、メッシュ１４６、上記スクリュウ電源回路（１９０）、上記メッシュ電源（１９１）などからなる組合せが、攪拌手段によって攪拌される混合物をトナーと摩擦促進物質とに分離する分離手段として機能している。
【００４６】
以上の構成の本プリンタにおいて、各プロセスユニット（１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像装置１００のトナー供給部１４０は、第２収容室１４３や第１収容室１４２内でトナーを摩擦促進物質と混合した混合物の状態で攪拌することで、その摩擦帯電を促す。このようにして摩擦帯電を促しても、トナー補給部１６０からトナー供給部１４０に補給した直後のトナーについてはまだ十分に帯電させていない。しかし、かかるトナーに対しては、第１主要室１４２内において、重力に逆らってトナー静電搬送基板１０１に向けて飛翔させるほどの静電気力が作用しない。このため、かかるトナーのトナー静電搬送基板１０１への供給が回避される。よって、本プリンタにおいては、ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板１０１に対し、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑えることができる。
【００４７】
金属材料からなるメッシュ１４６については、金属膜（板）の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製造することができる。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、エッチングによるメッシュ形成工程の一例を示す。この一例では、まず、図９（ａ）に示すように、ＳＵＳ等の金属膜に対し、レーザー加工による微細加工を施したフォトマスクの開口パターンをフォトレジストによって形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、ＦｅＣｌ_３等によってエッチングを行なって孔を形成する。更に、図９（ｃ）に示すように、レジスト膜を剥離して、メッシュ１４６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１０（ａ）及び（ｂ）に示すような工程で行えばよい。また、細線ワイヤーを編んでメッシュ１４６を形成することも可能である。
【００４８】
メッシュ１４６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。また、メッシュ１４６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。本プリンタでは、図９（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。
【００４９】
メッシュ１４６の構造については、金属材料の他、図１１に示すように、トナー静電搬送基板１０１との対向面が金属材料層１４６ｂからなり、且つ混合物との接触面が有機樹脂１４６ｃからなる二重構造としてもよい。このような構造のメッシュ１４６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。
【００５０】
メッシュ１４６の孔１４６ａについては、図１２に示すように、トナーが入り込む入口側から出口側に向けて先細になる構造にしてもよい。かかる構造にすることで、出口側にて、孔１４６ａ内壁の金属材料部分（１４６ｂ）から図示しないトナー静電搬送基板（１０１）に向けて電気力線を確実に延ばすことができる。そして、このことにより、孔１４６ａからのトナーの抜け性を向上させることができる。
【００５１】
また、メッシュ１４６については、図１３に示すように、金属材料からなる基体１４６ｄの表面を、絶縁性の保護膜１４６ｅで被覆したものとしても良い。この場合、保護膜１４６ｅについては、電界強度劣化を起こさないよう０．５〜３０［μｍ］の薄膜とし、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ポリイミド等の材料を用いる。かかる構成のメッシュ１４６では、帯電したトナーと接触する表面が全て絶縁性の保護膜１４６ｅで覆われることで、基体１４６ｄからトナーへの電荷注入を阻止することができ、帯電量を適正に保つことができる。また、基体１４６ｄと混合物とが接触しないので、混合物、とりわけトナー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。
【００５２】
また、メッシュ１４６については、図１４に示すように、有機樹脂材料からなる基体１４６ｆの外面に、金属材料からなる金属層１４６ｇを蒸着や電鋳によって被覆したものとしても良い。この場合、基体１４６ｆに用いる有機樹脂材料としては、トナー帯電能力の比較的高いものを用いることが望ましい。金属層１４６ｇは、０．５〜５［μｍ］の厚みの薄膜であり、孔１４６ａ内のトナーがこの薄膜からトナー静電搬送基板１０１に向けて延びる電気力線に沿って孔内を通過する。かかる構成のメッシュ１４６では、基体１４６ｆが有機樹脂材料であるため、良好なフレキシブル性と弾性とを発揮するとともに、良好は形状復元性を発揮する。そして、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、孔１４６ａ内のトナーと接触することでトナーの摩擦帯電を促すこともできる。
【００５３】
また、メッシュ１４６については、図１５に示すように、金属材料からなる基材１４６ｈにおけるスクリュー対向面側に、有機樹脂剤量からなる保護層１４６ｉを貼り合わせたものとしてもよい。この場合、有機樹脂材料としては、トナー帯電能力の比較的高いものを用いることが望ましい。両材料の貼り合わせ法については、加熱接合によるものや、ホットプレスによるものを用いることができる。有機樹脂材料が用いられたメッシュ１４６は、良好なフレキシブル性、弾性、及び形状復元性を発揮することができる。
【００５４】
また、メッシュ１４６については、図１６に示すように、トナーが進入する入口側から出口側に向けて広がるテーパー状の形状にしてもよい。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。出口側に向けて広がる傾斜を孔内壁に形成することで、内壁へのトナー付着を抑えることができる。
【００５５】
本発明者らは、図２に示したプロセスカートリッジ１と同様の構成の試作機を製造して、次のような実験を行った。即ち、トナー補給部１６０に市販のマイナス帯電性のトナーを充填し、送出ローラ１６２、第１搬送スクリュウ１４４、第２搬送スクリュウ１４５を連続的に５分間回転させた。この間、第１収容室１４２のトナーに対して、メッシュ１４６を通過させて外部に飛び出させるようなことはなかった。５分後における第１収容室１４２内の混合物中のトナー平均帯電量（ｑ／ｍ）を測定したところ、−２４［μＣ／ｇ］であった。静電潜像の現像には十分な値である。なお、２つのスクリューについては、それぞれ螺旋突起（１４４ｂ、１４５ｂ）先端の周速が６０［ｍｍ／ｓｅｃ］になるように回転駆動した。また、第１搬送スクリュウ１４４の螺旋突起１４４ｂの先端と、メッシュ１４６との間には、１．０［ｍｍ］の間隙を設けた。また、メッシュ１４６と、トナー静電搬送基板１０１との間にも、１．０［ｍｍ］の間隙を設けた。
【００５６】
上述のようにしてトナーを十分に帯電させた後、第１搬送スクリュウ１４４、メッシュ１４６ともにマイナスの電位差を帯びさせ、且つ、両者間に１．２［ｋＶ］の電位差（｜スクリュウ電位｜＞｜メッシュ電位｜）をかけた。また、同時に、トナー静電搬送基板１０１の各搬送電極に対して３相駆動バイアス（デューティ６０％、波高−１００Ｖ、周波数３．０ｋＨｚ）を印加して、駆動バイアスの平均電位値とメッシュ電位との電位差を０．２５［ｋＶ］とした。すると、第１収容室１４２内の混合物中からトナーを飛翔させて、メッシュの孔を通してトナー静電搬送基板１０１に良好に供給することができた。そして、供給後のトナーをトナー静電搬送基板１０１上で搬送して、感光体１１上の静電潜像を十分な濃度で現像することができた。
【００５７】
更に、このようにして感光体１１上でベタ画像を連続的に現像しながら、上述のトナー補給制御によってトナー補給部１６０からトナー供給部１４０内に適宜トナーを補給した。このような連続的なベタ画像の現像においても、トナー静電搬送基板１０１にトナーを安定して供給することができた。
【００５８】
連続現像後に装置を止めて、第１収容室１４２内の混合物中のトナーと、トナー静電搬送基板１０１上のトナーとをサンプリングした。そして、それぞれについて帯電分布を測定した。図１７は、かかる帯電分布を示すグラフである。同図より、第１収容室（１４２）内では帯電量がほぼゼロのトナー、即ち、未帯電トナーも少なからず含まれるが、トナー静電搬送基板１０１上では、未帯電トナーを含んでいないことがわかる。
【００５９】
なお、先に示した図７において、第１搬送スクリュウ１４４や第２搬送スクリュウ１４５の攪拌能力によっては、多量のトナーが補給されるベタ画像連続現像にて、トナーの摩擦帯電が間に合わずに、トナー供給不足をきたすおそれがある。このような場合には、トナー補給部１６０からトナー供給部１４０へのトナー補給の際に、トナーをプレ帯電させる構成を採用すればよい。
【００６０】
図１８は、プレ帯電機能を搭載したトナー補給部１６０を、トナー供給部（１４０）の第２搬送スクリュウ１４５とともに示す拡大構成図である。同図において、トナー補給部１６０の送出ローラ１６２は、金属などの導電性の高い材料から構成されている。送出ローラ１６２の周面には、図１９に示すように、螺旋状に掘り込まれた螺旋溝１６２ａが形成されている。この螺旋溝１６２ａは、幅１［ｍｍ］、深さ０．２［ｍｍ］のサイズに形成されており、送出ローラ１６２の下方にある第２搬送スクリュウ（１４５）の上記螺旋突起（１４５ｂ）とピッチが等しくなっている。そして、送出ローラ１６２と第２搬送スクリュウ（１４５）とは、それぞれ互いの対向部にて、螺旋溝１６２ａと螺旋突起（１４５ｂ）とを常に対向させるように、等しい周速で回転駆動せしめられる。
【００６１】
図２０は、同トナー補給部１６０と、トナー供給部１４０との間に形成される補給領域の周囲構成を示す拡大図である。同図において、第２搬送スクリュウ１４５は、アルミ等の金属からなる基体の表面に、有機樹脂材料からなる保護層が被覆されている。そして、その金属製の基体は電気的に接地されている。一方、金属材料からなる送出ローラ１６２には、図示しない制御部によって出力が制御される送出電源回路１９２が接続されている。この送出電源回路１９２からの出力により、送出ローラ１６２はトナーの帯電極性と同極性であるマイナスの電位を帯びる。その電位値は、例えば−１．０［ｋＶ］である。
【００６２】
送出ローラ１６２の回転に伴い、送出ローラ１６２の螺旋溝１６２ａ内に充填されているトナーは、補給領域に向けて搬送される。この補給領域では、−１．０［ｋＶ］の電位を帯びている送出ローラ１６２と、接地されている第２搬送スクリュウ１４５の螺旋突起１４５ａとの間に強電界が形成されている。補給領域に至った螺旋溝１６２ａ内のトナーは、この強電界を受けて、送出ローラ１６２からマイナス極性の電荷が注入されて、螺旋溝１６２ａ内から飛翔する。そして、間隙Ｇを通過して第２搬送スクリュウ１４５の螺旋突起１４５ｂに付着する。
このようにして、トナー補給部１６０からトナー供給部１４０の第２収容室（１４３）内にトナーが補給される。補給されたトナーは、第２収容室内の混合物に混合されながら、第１収容室（１４２）に向けて攪拌搬送される。この過程で、トナーは更に摩擦帯電が促される。
【００６３】
次に、実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した各実施例のプリンタについて説明する。
［実施例１］
実施形態においては、摩擦促進物質として、平均粒径０．３［ｍｍ］のガラスビーズからなるものを用いていた。また、図２に示したメッシュ１４６として、次に列記する条件を具備するものを用いていた。
・基体の材質：金属
・厚さ：０．０８［ｍｍ］
・孔長径：０．２［ｍｍ］
・孔短径：０．１５［ｍｍ］
・開口率：約５０［％］
【００６４】
メッシュ１４６の孔短径を摩擦促進粒子たるガラスビーズの平均粒径よりも小さくしていたことがわかる。ここで、第１収容室１４２内において、ガラスビーズを攪拌時の反動によって第１収容室１４２の開口から外に飛び出させるおそれがある。しかし、実施形態のように、孔短径がガラスビーズの平均粒径よりも小さいメッシュ１４６を用いれば、たとえガラスビーズを攪拌の反動によって跳ねさせたとしても、メッシュ１４６に引っ掛けて外部への飛び出しを回避することができる。
【００６５】
一方、本実施例１のプリンタでは、メッシュ１４６の孔と、ガラスビーズ等の摩擦促進粒子との径関係を実施形態と逆にしている。具体的には、本プリンタでは、第１収容室１４２や第２収容室１４３にセットする摩擦促進物質として、所定の性状のものを用いるようにユーザーに指定している。この指定については、例えば、所定の性状の摩擦促進物質を収容室内にセットした状態でプリンタを出荷することによって行うことができる。また例えば、その所定の性状の摩擦促進物質をプリンタ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、その所定の性状の摩擦促進物質の製品番号や商品名などを、プリンタ本体やこれ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性状、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。そして、メッシュ１４６として、その孔短径が指定した摩擦帯電粒子の平均粒径よりも大きいものを用いている。
【００６６】
かかるメッシュ１４６を用いたとしても、混合物からのトナーの分離については、トナーを静電気力によって重力に逆らって飛翔させることで実現することができる。そうすると、メッシュ１４６の役割が不明であると思われがちであるが、メッシュ１４６は第１収容室１４２内でトナーを飛翔させる強電界を発生させるのに重要な役割を担っている。具体的には、少なくとも基体に導電性材料が用いられたメッシュ１４６を設けないと、第１収容室１４２内のトナーを、第１搬送スクリュウ１４４とトナー静電搬送基板１０１との電位差だけで重力に逆らって飛翔させる必要がある。そのためには、第１搬送スクリュウ１４４に相当に高い（マイナス極性側に）電圧を印加する必要が生じ、その電圧の影響によってトナー静電搬送基板１０１上の搬送用の電界を押し潰してしまうおそれがある。そこで、メッシュ１４６を設けるのである。そうすると、メッシュ１４６と第１搬送スクリュウ１４４との間に十分な強電界を形成しつつ、第１搬送スクリュウ１４４の高電位による電界をメッシュ１４６でシールドすることができる。
【００６７】
このシールド機能については、メッシュの孔径をある程度大きくしても、十分に発揮させ得ると思われた。そこで、メッシュ１４６として、次に掲げる条件を具備するものを用いた。
・材質：金属
・孔径：０．５［ｍｍ］
・厚さ：２５［μ］
・開口率：９０［％］
【００６８】
かかる構成のメッシュ１４６を上述した試作機に搭載して運転してみたところ、第１収容室１４２からトナー静電搬送基板１０１への単位時間あたりにおけるトナー供給量を８０［％］も増加させることができた。メッシュ１４６の開口率を５０［％］から８０［％］に高めたことで、メッシュ１４６の非孔部に邪魔されて飛翔を阻まれるトナーの量が大幅に減少したためである。
【００６９】
［実施例２］
本実施例２に係るプリンタにおいては、メッシュ１４６を設けていない。かかる構成では、メッシュ１４６を設けることによる構成の複雑化やコストアップを回避することができる。但し、上述のシールドとして機能するメッシュ１４６を設けないことで、第１搬送スクリュウ１４４に印加するスクリュウ電圧については、大幅に小さくしなければならない。実施形態と同様の値であると、トナー静電搬送基板１０１上の搬送電界を押し潰してトナーをホッピング搬送することができなくなるからである。
【００７０】
上述した試作機において、メッシュ１４６をはずし、スクリュー電圧を−１．２［ｋＶ］から−０．６［ｋＶ］に引き下げてみた。すると、第１収容室１４２からトナー静電搬送基板１０１へのトナー供給量を、実施形態における実験の約１／１０程度まで減少させた。しかし、文章原稿など、画像面積率の比較的小さなプリントアウトであれば、このようなトナー供給量でも何とか対応することができた。
【００７１】
［実施例３］
本プリンタでは、第１収容室１４２からトナー静電搬送基板１０１へのトナー供給と供給停止とを、短い周期で交互に繰り返すようにに構成されている。具体的には、例えば、まず第１収容室１４２内の混合物中のトナーに対して１０［ｍｓｅｃ］間だけ電界（以下、飛翔用電界という）を作用させてトナー静電搬送基板１０１に向けて飛翔させる。そして、次の１０［ｍｓｅｃ］間については、かかる飛翔用電界を形成しないか、あるいはその強度を弱めるかして、第１収容室１４２内からトナーを飛翔させないで、トナー静電搬送基板１０１へのトナー供給を停止する。このように、トナー供給と、トナー供給停止とを交互に繰り返すのである。
【００７２】
かかる構成の本プリンタでは、飛翔用電界によってトナー静電搬送基板１０１上の搬送用電界を押し潰してしまったとしても、トナー供給停止時には飛翔用電界による搬送用電界の押し潰しを抑える。そして、先に第１収容室内からトナー静電搬送基板１０１上に供給しておいたトナーを、トナー供給停止時に押し潰しが抑えられた搬送用電界によって現像領域に向けて良好に搬送する。よって、トナーを供給するために形成する飛翔用電界によるトナー搬送能力の低下を抑えることができる。
【００７３】
本発明者らは、実施例２で用いた試作機について、スクリュウ電圧を−０．６［ｋＶ］から−１．２［ｋＶ］に引き上げた。但し、そのままでは、第１搬送スクリュウ１４４からトナー静電搬送基板１０１に向けて延びる飛翔用電界により、基板上の搬送用電界を押し潰してトナーを搬送することができなかった。そこで、−１．２［ｋＶ］のスクリュウ電圧を１０［ｍｓｅｃ］印加して第１収容室１４２内からトナー静電搬送基板１０１に向けてトナーを飛翔させた後、その後の１０［ｍｓｅｃ］についてはスクリュウ電圧を０［ｋＶ］にした。１０［ｍｓｅｃ］間のトナー供給と、１０［ｍｓｅｃ］間のトナー供給停止とを交互に繰り返すようにしたのである。すると、トナー供給停止時にトナー静電搬送基板１０１上でトナーを良好に搬送することができた。そして、トナー搬送量を実施例２のプリンタの約２倍にまで増加させることができた。なお、この実験では、メッシュ１４６を設けていない構成でトナー供給と供給停止とを交互に繰り返したが、メッシュ１４６を設けた構成であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７４】
これまで、実施形態や各実施例において、トナー静電搬送基板１０１として、アルファベットの「Ｐ」の形状に湾曲したものを用いたプリンタについて説明したが、従来と同様に平板状のものを用いてもよい。また、トナー供給部１４０をトナー静電搬送基板１０１の真下に配設したプリンタについて説明したが、重力に逆らってトナーを供給させることができれば、真下でなくて斜め下に配設してもよい。
【００７５】
以上、実施形態に係るプリンタにおいては、混合物収容部たる第１収容室１４２内に導電性部材たる第１搬送スクリュウ１４４を配設している。また、第１収容室１４２内の混合物を介して第１搬送スクリュウ１４４に対向し、且つ、導電性材料からなる基体にトナーの通過可能な複数の孔が設けられたメッシュ１４６を第１収容室１４２に配設している。そして、第１搬送スクリュウ１４４とメッシュ１４６との電位差によって混合物中から重力に逆らって飛翔したトナーを、メッシュ１４６とトナー静電搬送基板１０１との電位差によってトナー静電搬送基板１０１に向けて飛翔させている。かかる構成では、図７に示したメッシュ電源回路１９１のような電位差発生手段により、攪拌部材たる第１搬送スクリュウと、メッシュ１４２との間に電位差を生じせしめて、両者間に強電界を形成することができる。そして、ある程度の付着力で混合物中の摩擦促進粒子に吸着しているトナーに対し、第１搬送スクリュウ１４４とトナー静電搬送基板１０１との電位差による電界だけを作用させる場合に比べ、より強い静電気力を付与して重力に逆らって確実に飛翔を開始させることができる。更に、両者間に形成される強電界をメッシュ１４２でシールドして、その強電界がトナー静電搬送基板１０１上の搬送用電界に及ぼす影響を抑えることができる。
【００７６】
また、実施形態に係るプリンタにおいては、混合物収容部たる第１収容室１４２や第２収容室１４３内にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定している。そして、メッシュ１４６として、その孔の径が、指定した摩擦促進物質の摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さいものを用いている。かかる構成では、第１収容室１４２内で摩擦帯電粒子を攪拌の反動によって跳ねさせたとしても、それをメッシュ１４６によって捕捉してトナーだけをトナー静電搬送基板１０１に供給することができる。よって、第１収容室１４２内からトナー静電搬送基板１０１に摩擦促進粒子を供給してしまうといった事態を回避することができる。
【００７７】
また、実施例１に係るプリンタにおいては、第１収容室１４２や第２収容室１４３にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定している。そして、メッシュ１４６として、その孔の径が、指定した摩擦促進物質の摩擦促進粒子の平均粒径よりも大きいものを用いている。かかる構成では、既に述べたように、孔の径が摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さいものを用いる場合に比べて、メッシュ１４６の開口率を高めて、第１収容室１４２内からトナー静電搬送基板１０１へのトナー供給能力を高めることができる。
【００７８】
また、実施例３に係るプリンタにおいては、第１収容室１４２内からトナー静電搬送基板１０１へのトナーの供給と供給停止とを、周期的に交互に繰り返すようにしている。かかる構成では、既に述べたように、トナーを供給するために第１収容室１４２内やその周囲に形成する飛翔用電界によって、トナー静電搬送基板１０１上に形成する搬送用電界を押し潰してしまうことによるトナー搬送能力の低下を抑えることができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１乃至８の発明によれば、ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板に対し、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態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】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】同プリンタのプロセスユニットを転写ベルトとともに示す拡大構成図。
【図３】同プロセスユニットにおける感光体とトナー静電搬送基板とを示す拡大構成図。
【図４】同トナー静電搬送基板の搬送電極に印加されるＡ相駆動バイアス、Ｂ相駆動バイアス及びＣ相駆動バイアスの波形を示す波形図。
【図５】同プロセスユニットの現像装置のトナー供給部を示す平断面図。
【図６】同トナー供給部を示す縦断面図。
【図７】同プロセスユニットと各種電源回路とを示す拡大構成図。
【図８】同トナー供給部内やその周囲に形成される電界を示す模式図。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ同メッシュを形成するためのメッシュ形成工程の一例を示す模式図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれエレクトロホーミングによるメッシュ形成工程の一例を示す模式図。
【図１１】二重構造の同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１２】各開口が先細に形成された同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１３】金属材料からなる基体の表面を、絶縁性の保護膜で被覆して得た同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１４】有機樹脂材料からなる基体の外面に、金属材料からなる金属層を被覆して得た同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１５】金属材料からなる基材におけるスクリュー対向面側に、有機樹脂剤量からなる保護層を貼り合わせて得た同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１６】トナーが進入する入口側から出口側に向けて広がるテーパー状に形成された開口を有する同メッシュと、混合物とを示す断面図。
【図１７】同トナー供給部の第１収容室内の混合物中のトナーにおける帯電量分布と、同トナー静電搬送基板上のトナーにおける帯電量分布とを示すグラフ。
【図１８】同プリンタにおけるトナー補給部を、同トナー供給部の第２搬送スクリュウとともに示す拡大構成図。
【図１９】同トナー補給部の送出ローラの一部を示す斜視図。
【図２０】同トナー補給部と同トナー供給部との間に形成される補給領域の周囲構成を示す拡大構成図。
【符号の説明】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ プロセスユニット
１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体（潜像担持体）
１００ 現像装置
１０１ トナー静電搬送基板（トナー静電搬送部材）
１４０ トナー供給部
１４２ 第１収容室（混合物収容部）
１４３ 第２収容室（混合物収容部）
１４４ 第１搬送スクリュウ（攪拌部材、導電性部材）
１４５ 第２搬送スクリュウ（攪拌部材）
１４６ メッシュ
１６０ トナー補給部
１６１ トナー収容部
１６２ 送出ローラ

Claims (8)

1. 表面上のトナーを静電気力によって該表面に対して相対移動させて搬送先まで搬送するトナー静電搬送部材を備えるトナー搬送装置において、
   混合物収容部内に収容されるトナーと摩擦促進物質との混合物を攪拌部材によって攪拌しながら、該混合物中のトナーを静電気力によって飛翔させて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給部と、該トナー供給部に補給用のトナーを補給するトナー補給部とを設けたことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 請求項１のトナー搬送装置において、
   上記混合物収容部内に導電性部材を配設し、該混合物収容部内の混合物中のトナーを、該導電性部材と上記トナー静電搬送部材との電位差によって飛翔させることを特徴とするトナー搬送装置。
3. 請求項１のトナー搬送装置において、
   上記混合物収容部内に導電性部材を配設するとともに、該混合物収容部内の混合物を介して該導電性部材に対向し、且つ、導電性材料からなる基体にトナーの通過可能な複数の孔が設けられたメッシュを該混合物収容部に配設し、該導電性部材と該メッシュとの電位差によって該混合物中から飛翔したトナーを、該メッシュと上記トナー静電搬送部材との電位差によって該トナー静電搬送部材に向けて飛翔させることを特徴とするトナー搬送装置。
4. 請求項３のトナー搬送装置であって、
   工場出荷時の初期状態にて上記混合物収容部内に摩擦促進物質を収容しており、上記メッシュの孔の径が、該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするトナー搬送装置。
5. 請求項３のトナー搬送装置において、
   上記混合物収容部にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定し、且つ、上記メッシュとして、その孔の径が該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも小さいものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
6. 請求項３のトナー搬送装置において、
   上記混合物収容部にセットする摩擦促進物質として所定のものをユーザーに指定し、且つ、上記メッシュとして、その孔の径が該摩擦促進物質の主成分である摩擦促進粒子の平均粒径よりも大きいものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
7. 請求項１乃至６の何れかのトナー搬送装置において、
   上記混合物収容部内から上記トナー静電搬送部材へのトナーの供給と供給停止とを、周期的に交互に繰り返すようにしたことを特徴とするトナー搬送装置。
8. 潜像を担持する潜像担持体と、トナー搬送手段に設けられたトナー静電搬送部材の表面上に存在するトナーを静電気力によって該表面に対して相対移動させながら該潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像をトナー像に現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
   上記現像手段のトナー搬送手段として、請求項１〜７の何れかのトナー搬送装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

Images