JP2010237579A - 現像剤供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナー供給装置1では、第1電極12および第2電極13により進行波電界が形成され、その進行波電界により、トナーが第1最下流電極12Aおよび第2最下流電極13Cに向けて搬送される。そして、第1最下流電極12Aおよび第2最下流電極13C上まで搬送されたトナーは、現像ローラ5に引きつけられるクーロン力がトナーに作用するような電圧が第1最下流電極12Aおよび第2最下流電極13Cに印加されたときに、それぞれ第1最下流電極12Aおよび第2最下流電極13C上から現像ローラ5に飛び移る。第1最下流電極12Aの電圧変化の位相と第2最下流電極13Cの電圧変化の位相とは、互いに逆位相の関係をなす。したがって、現像ローラ5には、第1最下流電極12Aおよび第2最下流電極13Cから交互にトナーが供給される。
【選択図】図2
Description
現像ローラの表面の一部は、筐体から露出している。そして、現像ローラは、筐体から露出した部分において、感光体の表面に接触するように配置されている。ブレードは、現像ローラの軸方向に沿って延びる薄板状に形成されており、その上端部が筐体に支持され、下端部が現像ローラの表面に圧接されている。筐体内のトナーは、現像ローラの表面上に供給され、現像ローラの回転に伴って、ブレードと現像ローラの表面との間を通過する。このとき、現像ローラの表面上のトナーは、一定厚さの薄層となる。そして、このトナーの薄層が感光体の表面に接触するときに、感光体の表面(静電潜像)に供給される。
しかしながら、現像ローラの表面上でブレードによりトナーが擦られるため、画像形成回数が増えるにつれて、筐体内のトナーが劣化していく。また、トナーがブレードに固着するという問題もある。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の電位差により形成される電界の強さおよび前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の電位差により形成される電界の強さが、前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記第2最下流位置に配置される前記第2電極との間の電位差により形成される電界の強さよりも大きいことを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発明において、一方面が前記供給対象側に向けて配置される支持基板を備え、前記第1電極および前記第2電極が、前記支持基板の前記一方面に配置されていることを特徴としている。
請求項10に記載の発明は、請求項7〜9のいずれか一項に記載の発明において、前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記第1最下流位置に隣り合う位置に配置される前記第1電極との間の距離が、当該隣り合う位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の直線距離よりも短く、前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記第2最下流位置に隣り合う位置に配置される前記第2電極との間の距離が、当該隣り合う位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の直線距離よりも短いことを特徴としている。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか一項に記載の発明において、前記供給対象に対して距離を隔てた最上流位置および当該最上流位置と前記容器との間の複数の位置に配置され、前記供給対象から現像剤を引き寄せて、当該現像剤を前記容器に向けて移動させる進行波電界を形成するための複数の第3電極を備えていることを特徴としている。
A.第1実施形態
A−1.トナー供給装置の全体構成
図1は、本発明の第1実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。
トナー供給装置1は、現像剤の一例である正帯電性の非磁性1成分のトナーを貯留するための容器3を備えている。容器3の上面には、矩形状の開口4が形成されている。開口4には、供給対象の一例としての現像ローラ5が開口4を塞ぐように配置されている。より具体的には、現像ローラ5は、回転軸が開口4の長手方向に沿うように配置され、その周面の一部が開口4から容器3の外部に露出している。そして、現像ローラ5の周面の容器3から露出した部分は、感光ドラム2の周面に接触している。現像ローラ5は、たとえば、接地されている。これにより、現像ローラ5には、0Vが印加される。
容器3内には、その底部に溜まっているトナーを現像ローラ5に向けて搬送するためのトナー搬送基板6と、現像ローラ5の周面上の不要なトナーを回収するためのトナー回収基板7とが設けられている。
A−2.トナー搬送基板の構成
図2は、図1に示すトナー搬送基板の断面図であり、トナー搬送基板の断面構造をトナー搬送基板に対する電圧印加のための構成とともに図解的に示す。
支持基板11は、ポリイミドなどの絶縁性材料からなる2つの樹脂層14の間に金属などの導電性材料からなるシールド部材の一例としてのシールド層15を挟み込んだ積層構造を有している。支持基板11は、現像ローラ5の軸方向に現像ローラ5の幅よりも大きな幅を有し、その幅方向と直交する方向に長く延びる長尺状に形成されている。シールド層15は、接地されている。したがって、電界がシールド層15の両側に跨って形成されることはない。
また、直線距離D1,D2は、第1最下流電極121および第2最下流電極131に電圧が印加されたときに、それらの間に生じる電位差により形成される電界の向きに沿った第1最下流電極121と第2最下流電極131との間の距離D3よりも短い。
また、第1電源回路VAに接続された第1電極12、第2電源回路VBに接続された第1電極12、第3電源回路VCに接続された第1電極12および第4電源回路VDに接続された第1電極12を区別する場合には、第1電源回路VAに接続された第1電極12を「第1電極12A」と記載し、第2電源回路VBに接続された第1電極12を「第1電極12B」と記載し、第3電源回路VCに接続された第1電極12を「第1電極12C」と記載し、第4電源回路VDに接続された第1電極12を「第1電極12D」と記載する。
A−3.電圧波形
図3は、図2に示す第1〜第4電源回路が発生する電圧の波形を示す図である。
第2電源回路VBが発生するパルス波電圧の位相は、第1電源回路VAが発生するパルス波電圧の位相に対して90°遅れている。
第4電源回路VDが発生するパルス波電圧の位相は、第3電源回路VCが発生するパルス波電圧の位相に対して90°遅れ、第2電源回路VBが発生するパルス波電圧の位相に対して180°遅れている。すなわち、第4電源回路VDが発生するパルス波電圧は、第2電源回路VBが発生するパルス波電圧の位相と逆位相で変化する。
また、第1最下流電極121から3番目の第1電極12Bおよびこの第1電極12Bから4×n番目に配置されている第1電極12Bの電圧変化の位相と、第2最下流電極131から3番目の第2電極13Dおよびこの第2電極13から4×n番目に配置されている第2電極13Dの電圧変化の位相とは、逆位相の関係をなす。
また、第1隣接電極122(12D)および第1隣接電極122から4×n番目に配置されている第1電極12Dの電圧変化の位相と、第2隣接電極132(13B)および第2隣接電極132から4×n番目に配置されている第2電極13Bの電圧変化の位相とは、逆位相の関係をなす。
A−4.トナー搬送のメカニズム
図4A〜4Dは、トナー搬送基板によるトナーの搬送の様子を図解的に示す断面図である。以下では、パルス波電圧の最小値および最大値がそれぞれ0Vおよび200Vであるとして、トナー搬送基板6によるトナーの搬送のメカニズムについて説明する。
また、第1電源回路VA、第2電源回路VB、第3電源回路VCおよび第4電源回路VDから第2電極13にパルス波電圧が印加されることにより、第2電極13上には、進行波電界が形成される。この進行波電界により、第2電極13を被覆するコーティング層17上を正極性に帯電したトナーが容器3の底部から現像ローラ5に向けて搬送される。
したがって、時刻T2においては、図4Bに示すように、第1電極12Aと第1電極12Dとの間に、第1電極12Aから第1電極12Dに向かう方向の電界が形成される。また、第1電極12Bと第1電極12Cとの間には、第1電極12Bから第1電極12Cに向かう方向の電界が形成される。そのため、第1電極12Bと第1電極12Cとの間に集まっていたコーティング層16上のトナーは、これらの電界から受けるクーロン力により、現像ローラ5側へ移動し、第1電極12Cと第1電極12Dとの間上に集まる。
したがって、時刻T3においては、図4Cに示すように、第1電極12Aと第1電極12Bとの間に、第1電極12Bから第1電極12Aに向かう方向の電界が形成される。また、第1電極12Cと第1電極12Dとの間には、第1電極12Cから第1電極12Dに向かう方向の電界が形成される。そのため、第1電極12Cと第1電極12Dとの間に集まっていたコーティング層16上のトナーは、これらの電界から受けるクーロン力により、現像ローラ5側へ移動し、第1電極12Aと第1電極12Dとの間上に集まる。
したがって、時刻T4においては、図4Dに示すように、第1電極12Aと第1電極12Dとの間に、第1電極12Dから第1電極12Aに向かう方向の電界が形成される。また、第1電極12Bと第1電極12Cとの間には、第1電極12Cから第1電極12Bに向かう方向の電界が形成される。そのため、第1電極12Aと第1電極12Dとの間に集まっていたコーティング層16上のトナーは、これらの電界から受けるクーロン力により、現像ローラ5側へ移動し、第1電極12Aと第1電極12Bとの間上に集まる。
A−5.作用効果
以上のように、トナー供給装置1では、第1電極12および第2電極13上に、それぞれ進行波電界が形成される。容器3に貯留されているトナーは、それらの進行波電界により、第1最下流電極121および第2最下流電極131に向けて搬送される。そして、第1最下流電極121および第2最下流電極131上まで搬送されたトナーは、現像ローラ5に引きつけられるクーロン力がトナーに作用するような電圧の一例である200Vが第1最下流電極121および第2最下流電極131に印加されたときに、それぞれ第1最下流電極121および第2最下流電極131上から現像ローラ5の周面に飛び移る。
B.第2実施形態
図5は、本発明の第2実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。図5において、図1に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、以下では、図5に示す構成について、図1に示す構成との相違点のみを説明し、同一の参照符号を付した各部の説明を省略する。
トナー搬送基板6の支持基板11は、容器3の底部から上方に向けて延び、途中部が水平方向に屈曲して、現像ローラ5の下方を延び、さらに下方に屈曲して、その先端が容器3の底部に配置されている。
このような構成を有するトナー供給装置51においても、トナー回収基板7による作用効果を除いて、図1に示すトナー供給装置1と同様な作用効果を達成することができる。
C.第3実施形態
図6は、本発明の第3実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。図6において、図1に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、以下では、図6に示す構成について、図1に示す構成との相違点のみを説明し、同一の参照符号を付した各部の説明を省略する。
トナー搬送基板6の支持基板11は、容器3の底部から斜め上方に現像ローラ5の周面の最下点の近傍まで延び、斜め下方に折り返されて、その先端が容器3の底部に配置されている。支持基板11の屈曲した部分に対する一方側および他方側は、同じ傾斜角で傾斜している。すなわち、支持基板11は、現像ローラ5の回転中心とその周面の最下点とを通る直線を含む面に対して対称をなし、上方に凸となる山折りの側面視V字状に屈曲している。
また、間隔D4は、第1隣接電極122および第2隣接電極132と現像ローラ5の周面との各間の距離D5よりも小さい。そのため、第1隣接電極122および第2隣接電極132に現像ローラ5に引きつけられるクーロン力がトナーに作用するような電圧(200V)が印加されたときに、第1隣接電極122および第2隣接電極132から現像ローラ5へのトナーの移動を生じることなく、第1隣接電極122および第2隣接電極132からそれぞれ第1最下流電極121および第2最下流電極131にトナーを良好に移動させることができる。
このような構成を有するトナー供給装置61においても、トナー回収基板7による作用効果を除いて、図1に示すトナー供給装置1と同様な作用効果を達成することができる。
すなわち、トナーの搬送方向と直交する方向において、容器3の底部に貯留されているトナーの量にむらがあると(トナーの水面が波打っていると)、そのむらに応じて、電極上を搬送されるトナーの量にむらが生じ、そのむらを有する状態で現像ローラ5の周面に対してトナーが供給されることがある。そのため、容器3の底部の1つの位置からトナーが搬送される構成では、現像ローラ5の周面上において、トナーが現像ローラ5の軸方向にむらとなるおそれがある。
D.第4実施形態
図7は、本発明の第4実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。図7において、図6に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、以下では、図7に示す構成について、図6に示す構成との相違点のみを説明し、同一の参照符号を付した各部の説明を省略する。
トナー搬送基板6は、2つの第1支持基板および第2支持基板の一例としての支持基板11A,11Bを備えている。一方の支持基板11Aは、一端が容器3の底部に配置され、斜め上方に延び、他端が現像ローラ5の周面の最下点の近傍に配置されている。他方の支持基板11Bは、現像ローラ5の回転中心とその周面の最下点とを通る直線を含む面に対して一方の支持基板11と対称をなし、一端が容器3の底部に配置され、斜め上方に延び、他端が現像ローラ5の周面の最下点の近傍に配置されている。
このような構成を有するトナー供給装置71においても、図6に示すトナー供給装置1と同様な作用効果を達成することができる。すなわち、トナー回収基板7による作用効果を除いて、図1に示すトナー供給装置1と同様な作用効果を達成することができる。また、容器3の底部の異なる2つの位置から第1電極12および第2電極13上をトナーが搬送され、第1電極12および第2電極13から現像ローラ5の周面にトナーが供給されるので、現像ローラ5の軸方向においても、現像ローラ5の周面にトナーをむらなく供給することができる。
E.第5実施形態
図8は、本発明の第5実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。図8において、図1に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、以下では、図8に示す構成について、図1に示す構成との相違点のみを説明し、同一の参照符号を付した各部の説明を省略する。
トナー搬送基板6は、2つの支持基板11A,11Bを備えている。支持基板11A,11Bは、それらの間に間隔を空けて、容器3の底部から上方に向けて延び、途中部が現像ローラ5側に屈曲して、その先端が現像ローラ5の周面に水平方向に対向している。
なお、支持基板11A,11Bは、たとえば、図2に示す支持基板11と同様の構成のものであってもよいし、図2に示す支持基板11の構成からそれぞれ第1電極12および第2電極13が形成されない面側の樹脂層14(図2参照)が省略されたものであってもよい。また、トナー供給装置81にトナー回収基板7が備えられていてもよい。
F.第6実施形態
図9は、本発明の第6実施形態に係るトナー供給装置の構成を図解的に示す断面図である。図9において、図1に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、以下では、図9に示す構成について、図1に示す構成との相違点のみを説明し、同一の参照符号を付した各部の説明を省略する。
このトナー供給装置91では、トナー搬送基板6に電圧が印加されることにより、トナー搬送基板6の周囲に進行波電界が形成され、この進行波電界により、容器3の底部に貯留されているトナーが感光ドラム2に向けて搬送される。そして、トナー搬送基板6の先端まで搬送されたトナーは、トナー搬送基板6から感光ドラム2の周面に飛び移る。これにより、感光ドラム2の周面へのトナーの供給が達成され、感光ドラム2の周面に形成された静電潜像のトナー像への現像が達成される。感光ドラム2の周面にトナーをむらなく供給することができるので、静電潜像をトナー像に良好に現像することができる。
G.その他の変形例
前述の実施形態では、第1最下流電極12の電圧変化の位相と第2最下流電極13の電圧変化の位相とは、互いに逆位相の関係をなすとしたが、完全に逆位相の関係をなしていなくてもよい。第1最下流電極121の電圧変化の位相と第2最下流電極131の電圧変化の位相とがずれてさえいれば、第1最下流電極121および第2最下流電極131には、現像ローラ5に引きつけられるクーロン力がトナーに作用するような電圧(200V)がタイミングをずらして印加される。したがって、現像ローラ5または感光ドラム2には、第1最下流電極121および第2最下流電極131からトナーがタイミングをずらして供給される。その結果、現像ローラ5または感光ドラム2にトナーが供給されない期間が短くなるので、現像ローラ5または感光ドラム2上で生じるトナーの縞状のむらを軽減することができる。
3 容器
11 支持基板
11A 支持基板
11B 支持基板
12 第1電極
13 第2電極
15 シールド層
19 支持基板
20 第3電極
51 トナー供給装置
61 トナー供給装置
71 トナー供給装置
81 トナー供給装置
91 トナー供給装置
121 第1最下流電極
122 第1隣接電極
131 第2最下流電極
132 第2隣接電極
D1 直線距離
D2 直線距離
D3 距離
VA 第1電源回路
VB 第2電源回路
VC 第3電源回路
VD 第4電源回路
Claims (13)
- 帯電した粉末状の現像剤を供給対象に供給するための現像剤供給装置であって、
現像剤を貯留する容器と、
前記供給対象に対して所定の直線距離を隔てた第1最下流位置および当該第1最下流位置と前記容器との間の複数の位置に配置され、現像剤を前記第1最下流位置に向けて移動させる進行波電界を形成するための複数の第1電極と、
前記供給対象に対して前記所定の直線距離を隔てた第2最下流位置および当該第2最下流位置と前記容器との間の複数の位置に配置され、現像剤を前記第2最下流位置に向けて移動させる進行波電界を形成するための複数の第2電極と、
前記第1最下流位置に配置される前記第1電極の電圧変化の位相と前記第2最下流位置に配置される前記第2電極の電圧変化の位相とがずれるように、前記第1電極および前記第2電極に、同じ周波数で大きさが変化する電圧を印加する電源回路とを備えている、現像剤供給装置。 - 前記電源回路は、前記第1最下流位置に配置される前記第1電極の電圧変化の位相と前記第2最下流位置に配置される前記第2電極の電圧変化の位相とが逆位相となるように、前記第1電極および前記第2電極に電圧を印加する、請求項1に記載の現像剤供給装置。
- 前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の電位差により形成される電界の強さおよび前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の電位差により形成される電界の強さが、前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記第2最下流位置に配置される前記第2電極との間の電位差により形成される電界の強さよりも大きい、請求項1または2に記載の現像剤供給装置。
- 前記電源回路は、前記第1電極および前記第2電極に、同じ振幅の波形を有する電圧を印加し、
前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の距離および前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の距離が、当該第1電極と当該第2電極との電位差により形成される電界の向きにおける当該第1電極と当該第2電極との間の距離よりも短い、請求項3に記載の現像剤供給装置。 - 前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の距離および前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の距離が、当該第1電極と当該第2電極との電位差により形成される電界の向きにおける当該第1電極と当該第2電極との間の距離以上であり、
前記電源回路は、前記第1電極および前記第2電極に、それぞれ前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の電位差および前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の電位差よりも小さい振幅の波形を有する電圧を印加する、請求項3に記載の現像剤供給装置。 - 一端が前記供給対象に対向し、当該一端と前記供給対象との対向方向に延びる支持基板を備え、
前記第1電極が、前記支持基板の一方面に配置され、
前記第2電極が、前記支持基板の前記一方面と反対側の他方面に配置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。 - 一方面が前記供給対象側に向けて配置される支持基板を備え、
前記第1電極および前記第2電極が、前記支持基板の前記一方面に配置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。 - 前記支持基板は、前記一方面側が凸となるように途中部で屈曲し、その屈曲した部分が前記供給対象に最も近接した部分となるように配置され、
前記第1電極が、前記支持基板の屈曲した部分に対する一方側に配置され、
前記第2電極が、前記支持基板の屈曲した部分に対する前記一方側と反対側の他方側に配置されている、請求項7に記載の現像剤供給装置。 - 前記第1電極が一方面に配置される第1支持基板と、
前記第2電極が一方面に配置される第2支持基板とを備え、
前記第1支持基板の前記第1最下流位置側の端部と、前記第2支持基板の前記第2最下流位置側の端部とが近接している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。 - 前記第1最下流位置に配置される前記第1電極と前記第1最下流位置に隣り合う位置に配置される前記第1電極との間の距離が、当該隣り合う位置に配置される前記第1電極と前記供給対象との間の直線距離よりも短く、
前記第2最下流位置に配置される前記第2電極と前記第2最下流位置に隣り合う位置に配置される前記第2電極との間の距離が、当該隣り合う位置に配置される前記第2電極と前記供給対象との間の直線距離よりも短い、請求項7〜9のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。 - 前記第1電極と前記第2電極との間に介在され、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に隔絶するためのシールド部材を備えている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。
- 前記供給対象に対して距離を隔てた最上流位置および当該最上流位置と前記容器との間の複数の位置に配置され、前記供給対象から現像剤を引き寄せて、当該現像剤を前記容器に向けて移動させる進行波電界を形成するための複数の第3電極を備えている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の現像剤供給装置。
- 前記供給対象が、その周面に現像剤を担持する現像ローラである、請求項12に記載の現像剤供給装置。
Priority Applications (2)
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