JP2007108604A - トナー搬送装置、及びこれを具備する現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー搬送部材上空の空気の流れを抑制し、搬送部材表面へのトナーの付着を回避し、現像効率や回収効率の向上を図り、画像の質の向上を図ることとした。
【解決手段】トナーを、静電気力で搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させる複数の電極１４を有するトナー搬送部材１３を具備し、トナーの搬送方向に対する進行波電界の方向が、順方向と逆方向とを繰り返しながらトナーを所定の方向に搬送させるトナー搬送装置１２を具備する現像装置１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー搬送装置、及びこれを具備する現像装置、さらには、これらを具備する画像形成装置に関するものである。

従来、現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上に供給して現像をおこなう構成の現像装置が知られている。
その一例として、トナー搬送部材によってトナーを潜像担持体上に供給するという従来技術がある。
このトナー搬送装部材は潜像担持体に対向して配置され、その表面には複数の電極が所定のピッチで配置されている。
この電極にはｎ相の交流電圧が印加され、トナーを搬送する進行波電界を発生させるようになされており、トナーはこの進行波電界によって、垂直方向にホッピングしながら潜像担持体と対向する現像領域まで搬送される。

トナー搬送部材表面近傍の領域では、複数の電極に印加された電圧によって発生する進行波電界が大きく、表面近傍の領域にいるトナーは進行波電界に正確に追従している。
その場合のトナーの搬送速度ｖｔは、電極のピッチをｒ、電極の相数をｎ、電極に印加する電圧の周波数をｆとした場合、ｒ×ｎ×ｆで計算される。
トナーは空気中を搬送されるため、搬送中に空気と衝突しながら搬送され、空気の粘性抵抗を受ける。
しかし、表面近傍の領域では進行波電界からの力の方が空気抵抗よりも大きいため、空気抵抗の影響はあまり受けずトナーは速度ｖｔで搬送される。
逆に、表面近傍の領域の空気は、トナーとの衝突によって定常状態ではトナーと同じｖｔの速度でトナー搬送方向に流れを作る。
トナー搬送部材の法線方向の高さに関して表面近傍の領域よりも少し高い位置での空気は、下側の空気の流れの影響を受けて、トナー搬送方向に流れを作る。
このようにして、表面近傍の領域のトナーがｖｔの速度で搬送されることによって、トナー搬送部材の法線方向に関して表面近傍の領域より高い領域の空気も同じようにトナー搬送方向に流れを作る。

一方、トナー搬送部材からの距離が大きくなるにつれて、進行波電界は小さくなっていく。
進行波電界が小さくなると、トナーが進行波電界から受ける力も小さくなる。
進行波電界から受ける力が小さくなると、相対的に空気の流れから受ける粘性抵抗の方が大きくなり、トナーは空気の流れに乗ってトナー搬送方向に流される。
トナーが受ける力のうち空気の粘性抵抗が支配的になると、トナーは搬送部材表面に戻ることはなく、空気の流れに乗って空中を漂いながら搬送される。
このようなトナーの動きは、もはや進行波電界で制御しているとは言えない。
このような搬送状態で現像領域に入った場合、上空にできた空気の流れが潜像担持体と衝突する。
その際に空気といっしょに空中を漂っていたトナーも潜像担持体と衝突し、潜像担持体に付着する。
この場合、潜像担持体の非画像部にトナーが衝突した場合、非画像部にトナーが付着してしまい、地汚れが発生してしまい問題となる。
ベタ画像の潜像を現像する場合は、搬送されたトナーの大部分が潜像担持体へ現像されるため、現像領域では空気の流れは発生しない。

しかし、孤立ドット潜像など面積率の小さい潜像を現像する場合、大部分のトナーはそのまま進行波電界によって搬送されるため、現像領域においても空気の流れは発生してしまう。この場合、潜像電界からの力によってトナーは潜像へ引き付けられるが、空気の流れによる粘性抵抗を受け、現像されずそのまま流されてしまう。
よって、ドット潜像が現像されず画質劣化が発生してしまう。
空気の流れによる粘性抵抗を小さくするために、トナーの搬送速度を小さくすることが考えられる。実際は、電極に印加する電圧の周波数を小さくすることによって、搬送速度を小さくすることができる。
しかし、周波数を小さくするとトナーと搬送部材表面との接触時間が大きくなり、トナーと搬送部表面材間での接触摩擦によるトナーの電荷のリークや、鏡像電荷の誘起などによって、トナーの搬送性が低下する。
よって、トナーは搬送部材表面に付着してしまい、搬送されなくなってしまう。

従来技術として、所定の間隔をあけて配列された複数の電極に多層の交流電圧を印加することにより不均等交番電界を形成して現像剤を搬送する現像剤搬送手段を有し、前記現像剤搬送手段にて現像剤を静電潜像が形成された像担持体に向けて搬送することによって前記静電潜像を可視化する現像装置であって、 現像剤搬送手段は、各電極の表面から現像剤搬送表面までの距離が、現像剤搬送方向に進むに従って段階的に小さくなるように構成されている現像装置が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。

この現像装置においては、各電極の表面から現像剤搬送表面までの距離が、現像剤搬送方向に進むに従って段階的に小さくなるように構成されている。
このような構成にすることで、現像剤の飛散を防止しながら、現像領域で確実にトナークラウドを発生させることができるとしている。
この現像装置においては、各電極の表面から現像剤搬送表面までの距離を段階的に小さくすることによって、現像剤搬送表面での進行波電界を大きくすることができる。

しかし、進行波電界が大きくなるということは、トナーの搬送方向の電界が大きくなるだけでなく、ホッピング方向（搬送部材表面から法線方向）の電界も大きくなる。
よって、トナーは高さ方向により高くホッピングするようになる。
搬送方向へもトナーは動いているために、空気の流れも発生する。
表面近傍の空気の流れは、さらに高い領域での空気の流れも発生させる。
進行波電界が大きくなることによって、流れている空気の層の厚さは、さらに大きくなる。
進行波電界からの力よりも空気の粘性抵抗が大きくなる領域では、トナーは進行波電界では制御できず、空気の流れに乗って空中を漂いながら搬送される。
このような搬送状態で現像領域に入っても、トナーはクラウド化しているわけではなく、空気の流れに乗っているだけである。
よって、上記のような画質劣化が発生してしまう。

ところで、トナー搬送部材と潜像担持体との距離（現像ギャップ）を小さくすることによって、進行波電界が有効に作用しない上空の空気の流れを発生させず、トナー搬送部材と潜像担持体間でトナーを進行波電界で制御することが可能である。
しかしこの場合、トナー搬送部材と潜像担持体との距離が小さく、トナーをホッピングさせる方向の電界が大きいために、ホッピングしたトナーは運動エネルギーが小さくなる前に非画像部に到達してしまい、地汚れが発生してしまう。

特開２００４−３３３８４５号公報

そこで本発明においては、上述した従来の問題点の解決を図ることを目的とし、トナーの搬送方向に対する進行波電界の方向、搬送時間、周波数について着目し、トナー搬送部材上空の空気の流れを抑制し、搬送部材表面へのトナーの付着を回避し、現像効率や回収効率の向上を図り、画像の質の向上を図ることとした。

本発明においては、トナーを静電気力で搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させる複数の電極を有するトナー搬送部材を具備するトナー搬送装置であり、トナーの搬送方向に対する進行波電界の方向が、順方向と逆方向とを繰り返しながらトナーを所定の方向に搬送させるようになされているトナー搬送装置を提供する。
請求項２の発明においては、トナーの搬送速度は、前記進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の時間と逆方向の場合の時間とで設定されるようにしたトナー搬送装置を提供する。
請求項３の発明においては、トナーの搬送速度は、前記進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の周波数と逆方向の場合の周波数とで設定されるようにしたトナー搬送装置を提供する。
請求項４の発明においては、トナーの搬送速度は、進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の時間および周波数と、逆方向の場合の時間および周波数とで設定されるものとしたトナー搬送装置を提供する。

請求項５の発明においては、潜像担持体と対向して配置され、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、請求項１〜４の何れか一項に記載のトナー搬送装置を具備している現像装置を提供する。
請求項６の発明においては、前記潜像担持体と、前記トナー搬送部材とが対向する現像領域において、トナーの搬送方向に対して、前記進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながら、トナーを所定の搬送方向に搬送するようになされている現像装置を提供する。
請求項７の発明においては、トナーの搬送方向を基準として潜像担持体より下流側であって、前記トナー搬送部材と対向して位置し、前記現像領域において現像に寄与しなかったトナーを回収する回収手段を具備し、前記回収手段と、前記トナー搬送部材とが対向する回収領域において、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながら、トナーを所定の搬送方向に搬送するようになされている現像装置を提供する。
請求項８の発明においては、前記現像領域と、前記回収領域の両方において、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを所定の搬送方向に搬送するようになされている現像装置を提供する。
請求項９の発明においては、トナーの搬送速度を、前記潜像担持体の周速の０．５倍〜２．０倍に設定した現像装置を提供する。

請求項１０の発明においては、上述した現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
請求項１１の発明においては、電子写真プロセスにおける潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、上述した現像装置とを一体に保持した構成のプロセスカートリッジを提供する。
請求項１２の発明においては、前記プロセスカートリッジを複数備えている画像形成装置を提供する。

本発明によれば、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送するようにしたことによって、トナー搬送部材上空の空気の流れを抑制することができた。これにより、進行波電界によって正確にトナーを制御することが可能となった。トナーを逆方向に搬送しているため、トナーを動かしながら搬送速度を小さくしているので、搬送部材表面へのトナーの付着も防止できた。

トナーの搬送速度を順方向と逆方向の時間によって設定することによって、トナーの搬送速度を正確に設定することができた（請求項２）。
トナーの搬送速度を順方向と逆方向の周波数によって設定することによって、トナーの搬送速度を正確に設定することができた（請求項３）。
トナーの搬送速度を順方向と逆方向の時間と周波数によって設定することによって、トナーの搬送速度を正確に制御できた（請求項４）。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトナー搬送装置を現像装置に備えるようにしたことにより、現像装置内での空気の流れの発生を抑制できた（請求項５）。
現像領域においてトナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送するようにしたことによって、現像領域以外はトナーの搬送速度を大きくし、現像領域ではトナーの搬送速度を小さくすることができた。また、現像領域で搬送速度を小さくすることによって、現像効率の向上が図られた（請求項６）。
回収領域においてトナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送するようにしたことによって、回収領域以外はトナーの搬送速度を大きくし、回収領域ではトナーの搬送速度を小さくすることができた。また、回収領域で搬送速度を小さくすることによって、回収効率の向上が図られた（請求項７）。
現像領域と回収領域の両方においてトナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送するようにしたことによって、現像領域と回収領域で搬送速度を小さくし、現像効率と回収効率の向上が図られた（請求項８）。
トナー搬送装置上を搬送されるトナーの搬送速度を潜像担持体の周速の０．５倍から２．０倍に設定したことによって、孤立１ドットの現像とベタ画像の現像を両立することが可能となった（請求項９）。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。

本発明のトナー搬送装置を備えた現像装置について図１、２を参照して説明する。
図１の現像装置１０は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いているものとする。
現像装置１０は、潜像担持体１１と、トナー搬送装置１２により構成されている。
潜像担持体１１の現像領域では感光体ドラム上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは所定の回収領域で回収されるようになされている。

トナー搬送装置１２は、トナーを、静電気力で搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させる複数の電極１４を有するトナー搬送部材１３を具備している。
トナー搬送装置１２においては、トナー補給口１５からトナーが供給され、現像剤収容部１６に送り込まれる。
現像剤収容部１６は２室に分けられており、現像装置内の両端部の現像剤通路（図示せず）によって連結している。
現像剤収容部１６には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュ１７によって攪拌しながら搬送される。

現像剤収容部１４には、現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ（図示せず）が設置されており、これにより現像剤の濃度を検知している。
現像剤収容部１６のトナー濃度が減少すると、トナー補給口１５から現像剤収容部１６にトナーが補給される。
攪拌搬送スクリュ１７と対向する位置には、現像剤担持体１８が配置されている。
現像剤担持体１８の内部には、固定された磁石が配置されおり、現像剤担持体１８の回転と磁力によって、現像剤収容部１６内の現像剤は現像剤担持体１８表面に汲み上げられる。

現像剤の汲み上げ位置より現像剤担持体１８の回転方向上流において、現像剤担持体１８と対向する位置に現像剤層規制部材１９が設けられている。所定の汲み上げ位置で汲み上げたれた現像剤は、現像剤層規制部材部材１９によって一定量の現像剤層厚に規制される。
現像剤層規制部材１９を通った現像剤は、現像剤担持体１８の回転にともなって、トナー搬送部材１３と対向する位置まで搬送される。
現像剤担持体１８には、第一電圧印加手段２１によって供給バイアスが印加されている。
トナー搬送部材１３には、第二電圧印加手段２２によって電極１４に電圧が印加されている。
トナー搬送部材１３と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段２１、２２によってトナー搬送部材１３と現像剤担持体１８との間に電界が生じている。
その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー搬送部材１３の表面に移動する。
トナー搬送部材表面に達したトナーは、第二電圧印加手段２２が印加する電圧による搬送電界によって、トナー搬送部材表面上をホッピングしながら搬送される。
潜像担持体１１と対向する位置まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材１３と潜像担持体１１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１１上に現像される。
現像に寄与しなかったトナーはトナー搬送部材１３によってさらに搬送され、回収手段（図示せず）によってトナー搬送部材表面から回収される。
回収されたトナーは再び現像剤収容部１６に戻され、現像装置１０内を循環する。

図２に、本発明の現像装置の他の一例の概略構成図を示す。
図２の現像装置２０には、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す。
トナーは現像剤収容部１６に収容されており、トナー補給ローラ２３によってトナーは現像剤担持体１８と摩擦帯電を行い、静電気力によって現像剤担持体１８上に汲み上げられる。
現像剤担持体１８上のトナーは、現像剤層規制部材１９によって薄層とされ、現像剤担持体１８の回転にともなって、トナー搬送部材１３と対向する位置に搬送される。
現像剤担持体１８には、第一電圧印加手段２１によって供給バイアスが印加されている。
トナー搬送部材１３には、第二電圧印加手段２２によって電極１４に電圧が印加されている。
トナー搬送部材１３と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段２１、２２によってトナー搬送部材１３と現像剤担持体１８との間に電界が生じている。
その電界からの静電気力を受け、トナーは現像剤担持体１８から解離し、トナー搬送部材１３の表面に移動する。
トナー搬送部材１３表面に達したトナーは、第二電圧印加手段２２が印加する電圧による搬送電界によって、トナー搬送部材１３表面上をホッピングしながら搬送される。
潜像担持体１１と対向する位置まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材１３と潜像担持体１１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１１上に現像される。
現像に寄与しなかったトナーはトナー搬送部材１３によってさらに搬送され、回収手段（図示せず）によってトナー搬送部材表面から回収される。
回収されたトナーは再び現像剤収容部１６に戻され、現像装置２０内を循環する。

上述したような構成の現像装置１０、２０において、トナー搬送部材１３上をトナーを搬送させる場合、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送している（請求項１）。
図３に順方向と逆方向の送りを繰り返してトナー搬送する場合の進行波パルスの例を示す。
ここでは、順方向進行波パルスの印加時間に対して逆方向進行波パルスの印加時間を短く、周波数は同一に設定した例を示す（請求項２）。
進行波電界によるトナーの搬送速度ｖは、ｖ＝ｆ×ｒ×ｎである。
ｆ：進行波電界を発生させる電極の１つに印加するパルスの繰り返し周波数
ｒ：進行波電界を発生させる電極ピッチ
ｎ：進行波電界の相数
とする。
順方向進行波パルスの印加時間をｔｓと、逆方向進行波パルスの印加時間ｔｒとした場合、順方向、逆方向を繰り返して搬送する場合の搬送距離はＸ₁は、Ｘ₁＝ｖ・ｔｓ−ｖ・ｔｒとなる。
例えば、パルスの繰り返し周波数ｆ＝７ｋＨｚ、電極ピッチｒ＝０．０６ｍｍ、進行波電界の相数がｎ＝３の時、トナーの搬送速度ｖは、ｖ＝１．２６ｍ／ｓｅｃであり、順方向進行波パルスの印加時間ｔｓ＝４ｍｓｅｃ、逆方向進行波パルスの印加時間ｔｒ＝２ｍｓｅｃとして、順方向、逆方向を繰り返して搬送する場合のトナーの搬送距離Ｘは、２．５２ｍｍとなる。
一方、逆方向の進行波を印加しない場合、すなわちｔｓとｔｒとも順方向の進行波で搬送する場合の搬送距離Ｘ₂は、７．５６ｍｍであり、この例では順方向、逆方向を繰り返すことで全体としては、実質１／３の速度に低下させることが出来る。
図３は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３相パルスにおいて、Ａ相を基準として順方向、逆方向を切り替えている例であり、Ａ相パルスの６周期分の時間は順方向、すなわちＡ相→Ｂ相→Ｃ相の方向の進行波パルス、３周期分の時間は逆方向Ｃ相→Ｂ相→Ａ相の方向の進行波パルスである。

次に、順方向と逆方向の送りを繰り返してトナー搬送する場合の進行波パルスの例を図４に示して説明する。
ここでは、順方向進行波パルスの印加時間と逆方向進行波パルスの印加時間は同じであるが、順方向の周波数が逆方向の周波数に対して高い値に設定した例である（請求項３）。
進行波電界によるトナーの搬送速度ｖは、図３に示した例と同様に、ｖ＝ｆ×ｒ×ｎである。
そして、順方向進行波パルスの周波数ｆｓと、逆方向進行波パルスの周波数ｆｒ、繰り返しの時間ｔとした場合、順方向、逆方向を繰り返して搬送する場合の搬送距離Ｘ₁は、Ｘ₁＝ｆｓ×ｒ×ｎ×ｔ−ｆr×ｒ×ｎ×ｔ＝(ｆs−ｆr)ｒ×ｎ×ｔとなる。
例えば、順方向パルスの周波数ｆs＝６ｋＨｚ、逆方向パルスの周波数ｆr＝３ｋＨｚ、電極ピッチｒ＝０．０６ｍｍ、進行波電界の相数がｎ＝３、順逆進行波パルスの繰り返し時間ｔ＝１ｍｓｅｃとして順方向、逆方向を繰り返して搬送する場合のトナーの搬送距離Ｘ₁は、０．５４ｍｍとなる。
一方、逆方向の進行波を印加しない場合、すなわち周波数ｆｓ＝６ｋＨｚで時間２ｔの間順方向の進行波で搬送する場合の搬送距離Ｘ₂は、Ｘ₂＝ｆｓ×ｒ×ｎ×２ｔ＝２．１６ｍｍとなる。
この図４の例では順方向、逆方向を繰り返した搬送距離Ｘ₁は順方向のみのＸ₂に対して、全体としては実質１／４の速度に低下させることができる。
図４は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３相パルスにおいて、Ａ相を基準として順方向、逆方向を切り替えている例であり、周波数ｆｓでＡ相パルスの６周期分は順方向、すなわちＡ相→Ｂ相→Ｃ相の方向の進行波パルス、周波数ｆｒで３周期分は逆方向Ｃ相→Ｂ相→Ａ相の方向の進行波パルスである。

上述したように、図３は、順方向進行波パルスの印加時間に対して逆方向進行波パルスの印加時間を短く、周波数は同一に設定した実施例、また図４は、順方向進行波パルスの印加時間と逆方向進行波パルスの印加時間は同じであるが、順方向の周波数が逆方向の周波数に対して高い値に設定した実施例であるが、これら時間と周波数を適切に組み合わせて（請求項４）実質の搬送速度を必要に応じて最適に低く設定することは勿論可能である。

以上のようなトナー搬送部材を、本発明の現像装置は具備している（請求項５）。
トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送することによって、一方向の定常的な空気の流れがトナー搬送部材１３上に発生しない。
よって、トナーは空気の流れに流されることなく、進行波電界によって正確に制御することができる。
またトナーを動かしながら搬送速度を小さくしているので、トナー搬送部材１３表面へのトナーの付着も回避できる。

本発明の現像装置は、潜像担持体１１とトナー搬送部材１３とが対向する現像領域において、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返すようにしてトナーを所定の搬送方向に搬送するようになされている（請求項６）。
トナー搬送部材１３と、現像剤担持体１８が、対向する供給領域においては、第一電圧印加手段２１によってトナーを現像剤担持体１８からトナー搬送部材１３上に移動させる電界が発生している。
この供給領域においてトナーの搬送速度が小さいと、トナーが搬送部材１３表面に付着する可能性があるため、供給領域では搬送速度は大きい方が好ましい。
また供給領域と現像領域の間の搬送領域では、供給領域でトナー搬送部材１３へ移動してきたトナーをできるだけ速く現像領域へ搬送する必要があり、搬送領域でも搬送速度は大きい方が好ましい。
よって、現像領域においてのみ順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送している。
現像領域でのトナーの搬送速度は、順方向と逆方向の時間や周波数で設定されるが、潜像担持体１１の周速の０．５〜２．０倍に設定することが好ましい（請求項９）。
トナーの搬送速度は、現像後の画像品質で決定される。トナーの搬送速度が小さい場合、トナーが現像領域にいる時間は長くなる。そのため、１ドット潜像などは現像されやすくなる。
しかし、ベタ画像の現像の場合は多くのトナーが現像に必要であり、現像にトナーが使われるとすぐに新しいトナーが搬送されてくる必要がある。
よって、トナーの搬送速度が小さすぎるとベタ現像に必要なトナー量が搬送されず、濃度不足等の問題が生じる。
トナー搬送速度が大きい場合は、トナーが現像に使われてもすぐに新しいトナーが搬送されてくるため、濃度不足の問題は生じない。しかし、１ドット潜像を現像する場合、トナーの搬送速度が大きいと、搬送方向の速度が大きいためにトナーが１ドット潜像になかなか引きつけられない。そのため、１ドット潜像の現像が充分に行われなくなるという問題が生じる。

以上のように、１ドット現像とベタ現像の両方を成立させるためには、トナーの搬送速度はある数値範囲内とすることが必要である。
下記表１に、潜像担持体１１の周速に対するトナー搬送速度の比を変えた場合の、孤立１ドット潜像の現像性とベタ画像の現像性の、それぞれの評価を示す。

表１に示すように、潜像担持体１１の周速に対するトナー搬送速度の比が、０．３の場合、搬送速度が遅すぎてベタ現像にトナー搬送が追いつけず、ベタ画像が正常に現像されない（評価×）。
比が２．２の場合、搬送速度が大きいため１ドット潜像が正常に現像されない（評価×）。
比が０．５〜２．０の場合は、１ドット潜像もベタ画像も両方正常に現像されており、両立することができる（評価○）。
よって、現像領域におけるトナーの搬送速度は潜像担持体の周速の０．５〜２．０倍に設定することが好ましい。

トナー搬送方向に関して現像領域下流側に回収手段を備えている。
回収手段としては、種々の方法が考えられる。図５は、回収板３０によるトナー回収を示した図である。
トナー搬送部材１３と回収板３０の間において、トナーにトナー搬送部材１３から回収板３０に向かう方向に力が作用するように電界を発生させるようになされている。
現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収板３０とトナー搬送部材１３とが対向し合う回収領域３２において、トナー搬送部材１３上から回収板３０へ移動する。
回収板３０上にトナーがある程度の量がたまると、振動子３１によって回収板３０を振動させ、回収板３０上のトナーを振るい落とし、再び現像剤収容部１６に戻す。

図６は回収ローラ４０による回収を示した図である。
トナー搬送部材１３と回収ローラ４０との間において、トナーにトナー搬送部材１３から回収ローラ４０に向かう方向に力が作用するように電界を発生させるようになされている。
現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収ローラ４０とトナー搬送部材１３が対向しあう回収領域４２において、トナー搬送部材１３上から回収ローラ４０へ移動する。
回収ローラ４０に付着したトナーは、ブレード４１によって掻き落とされ、再び現像剤収容部に戻される。

図７はブラシローラ５０による回収を示した図である。
トナー搬送部材１３とブラシローラ５０との間において、トナーにトナー搬送部材１３からブラシローラ５０に向かう方向に力が作用するように電界を発生させるようになされている。
現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、ブラシローラ５０とトナー搬送部材１３とが対向しあう回収領域５２において、トナー搬送部材１３上からブラシローラ５０へと移動する。
ブラシローラ５０に付着したトナーは、フリッカーバー５１によって掻き落とされ、再び現像剤収容部１６に戻される。

図８は、吸引ノズル６０による回収を示した図である。
吸引ノズル６０とトナー搬送部材１３とを対向させ、吸引ポンプ６３によって、吸引ノズル６０から空気を吸引する。
吸引ノズル６０のトナー搬送方向下流側にはシール６１がつけてあり、このシール６１はトナー搬送部材１３の表面と接触している。
現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収領域６２において空気の流れに乗って吸引ノズル６０を通って回収される。
空気の流れに乗らず、進行波電界によって搬送されているトナーもシール６１と衝突し、そのまま下流に搬送されていくことはない。
吸引ノズル６０によって回収されたトナーは、ダクト６４を通って再び現像剤収容部１６に戻される。

上述した各種回収方式において、回収される直前のトナーの搬送速度は小さい方が回収効率の向上を図るために有利である。
トナー搬送速度が大きい場合は、回収板３０や回収ローラ４０、ブラシローラ５０での回収は、回収手段に向かう方向の力がトナーに作用する時間が短くなる。
そうなると、このような回収手段では、確実に回収することが困難であり、進行波電界によってさらに下流まで搬送されるトナーが発生してしまう。
そのようなトナーは再び供給領域まで搬送されるが、供給領域を通過することができず、供給領域手前でトナー搬送部材に付着してしまう。
吸引ノズル６０による回収では、トナーの搬送速度がトナーの吸引速度より大きいと、トナーが搬送部材上で停滞してしまい、回収領域手前でトナー付着が発生してしまう。
吸引速度を大きくするためには、吸引ポンプ６３の性能を上げる必要があり、コストアップになってしまう。
よって、回収領域では、トナーの搬送速度はできるかぎり小さい方が回収効率がよくなる。

上述したことにより、回収領域３２、４２、５２、６２においては、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返すようにしながら、トナーを搬送方向に搬送することが望ましい（請求項７）。
順方向と逆方向を繰り返すことによって、搬送部材上にトナーを付着させることなく搬送速度を小さくすることができ、回収効率を上げることが可能となる。

上記においては、現像領域と回収領域を別々で説明をしたが、現像領域と回収領域の両方においてトナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送方向に搬送することも可能である（請求項８）。
この場合は、トナー搬送部材１３上の現像領域入り口から回収領域までの間、順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを搬送してもいいし、現像領域と回収領域は順方向と逆方向を繰り返し、その間の領域は順方向のみでトナーを搬送するようにしてもよい。
こうすることによって、現像効率と回収効率の両方を向上させることができる。

本発明の現像装置１０は、従来公知の画像形成装置の一構成要素として組み込むことができる。
一般的な画像形成装置について説明する。画像形成装置は、潜像担持体である感光体ドラムが帯電装置によって一様に帯電され、露光部からの読み取り画像に応じたレーザー光による書き込みにより、感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。
そして、感光体ドラム表面の静電潜像は、上述した本発明の現像装置１０、２０によってトナーが付着されて可視像化され、この可視像は、給紙カセットから給紙された転写紙（記録媒体）に転写電源からの電圧が印加される転写コロによって転写され、この可視像が転写された転写紙は、感光体ドラムの表面より分離されて、定着ユニットのローラ間を通って、可視像が定着され、機外の排紙トレイへと排紙されるようになされている。

また、上述した画像形成装置と、本発明の現像装置とを保持したプロセスカートリッジを作製することもでき、更には、このプロセスカートリッジを例えば色ごとに複数本備えた画像形成装置を構成することもできる。
なお、ここでプロセスカートリッジとは、所定のケース内に像担持体であるドラム状の感光体と、帯電ローラと、現像装置と、クリーニングブレード等を一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたものとする。

本発明の現像装置の一例の概略構成図を示す。 本発明の現像装置の他の一例の概略構成図を示す。 順方向と逆方向の送りを繰り返してトナー搬送する場合の進行波パルスの例を示す。 順方向と逆方向の送りを繰り返してトナー搬送する場合の進行波パルスの例を示す。 回収板によるトナー回収を示した図である。 回収ローラによる回収を示した図である。 ブラシローラによる回収を示した図である。 吸引ノズルによる回収を示した図である。

符号の説明

１０ 現像装置
１１ 潜像担持体
１２ トナー搬送装置
１３ トナー搬送部材
１４ 電極
１５ トナー補給口
１６ 現像剤収容部
１７ 攪拌搬送スクリュ
１８ 現像剤担持体
１９ 現像剤層規制部材
２０ 現像装置
２１ 第一電圧印加手段
２２ 第二電圧印加手段
２３ トナー補給ローラ
３０ 回収板
３１ 振動子
３２ 回収領域
４０ 回収ローラ
４１ ブレード
４２ 回収領域
５０ ブラシローラ
５１ フリッカーバー
５２ 回収領域
６０ 吸引ノズル
６１ シール
６２ 回収領域
６３ 吸引ポンプ
６４ ダクト

Claims (12)

1. トナーを、静電気力で搬送、ホッピングさせるための進行波電界を発生させる複数の電極を有するトナー搬送部材を具備するトナー搬送装置であって、
   トナーの搬送方向に対する進行波電界の方向が、順方向と逆方向とを繰り返しながらトナーを所定の方向に搬送させるようになされていることを特徴とするトナー搬送装置。
2. トナーの搬送速度は、前記進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の時間と逆方向の場合の時間とで設定されることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送装置。
3. トナーの搬送速度は、前記進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の周波数と逆方向の場合の周波数とで設定されることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送装置。
4. トナーの搬送速度は、進行波電界の方向がトナーの搬送方向と順方向の場合の時間および周波数と、逆方向の場合の時間および周波数とで設定されることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送装置。
5. 潜像担持体と対向して配置され、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
   請求項１〜４の何れか一項に記載のトナー搬送装置を具備していることを特徴とする現像装置。
6. 前記潜像担持体と、前記トナー搬送部材とが対向する現像領域において、トナーの搬送方向に対して、前記進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながら、トナーを所定の搬送方向に搬送するようになされていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. トナーの搬送方向を基準として潜像担持体より下流側であって、前記トナー搬送部材と対向して位置し、前記現像領域において現像に寄与しなかったトナーを回収する回収手段を具備し、
   前記回収手段と、前記トナー搬送部材とが対向する回収領域において、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながら、トナーを所定の搬送方向に搬送するようになされていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
8. 前記現像領域と、前記回収領域の両方において、トナーの搬送方向に対して進行波電界の方向が順方向と逆方向を繰り返しながらトナーを所定の搬送方向に搬送するようになされていることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. トナーの搬送速度を、前記潜像担持体の周速の０．５倍〜２．０倍に設定することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の現像装置。
10. 請求項５乃至９のいずれか一項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。
11. 電子写真プロセスにおける潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、
    請求項５乃至９の何れかに一項に記載の現像装置とを一体に保持したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 請求項１１に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
    

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