JP4209662B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潜像担持体（像担持体）上に形成される静電潜像を現像剤などによって現像する現像装置及び画像形成装置に係り、例えば、進行波電界を用いて現像剤を潜像担持体に搬送する機構（電界カーテン）を利用した現像装置およびその現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される現像装置としては、現在、像担持体に現像剤担持体を接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されており、パウダーラウンド法・ジャンピング法や電界カーテン（進行波電界）を利用した方法が提案されている。
【０００３】
電界カーテンを用いた現像装置としては、例えば、互いに位相が異なる複数種の交番電圧を発生する電源と、基材上に所定の間隔をあけて複数配列された電極に前記電源からの交番電圧を印加することにより形成される進行波電界によって現像剤を像担持体（感光体）に供給する現像剤搬送部材と、を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、現像剤担持搬送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と、現像剤担持搬送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とを設けた装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この場合、予備荷電手段としては、例えば発泡ウレタンからなる予備荷電ローラが用いられており、その予備荷電ローラが現像剤担持搬送体に接するように設けられ、かつ、この予備荷電ローラに先端が接するようにブレードが設けられている。その予備荷電ローラは、現像剤担持搬送体との間で現像剤を摩擦することにより現像剤の予備帯電を行うと共に、現像剤の層厚も規制するように構成されている。
【０００５】
このような構成により、現像剤を均一に適正な荷電量に帯電させることができると共に、現像剤を像担持体に安定して搬送することができ、その結果、搬送時に現像剤が飛散したり、形成される画像にカブリが生じることを回避できるとされている。
【０００６】
ところで、このような電界カーテンを用いた現像装置にあっては、その電界カーテンを構成する電極は直線状のものであり、現像剤の搬送方向に対して直角な一方向に限られていたため、一旦現像剤層に搬送ムラが生じた場合には、このムラが解消されないという難点があった。
【０００７】
そこで、このような現像剤（トナー）の搬送ムラを解消するために、進行波電界を発生させる電極の一部を非直線にした電界カーテンも提案されている（例えば、特許文献４参照）。この場合、一部の波状電極により搬送方向が蛇行することで、搬送される現像剤層に撹乱作用が与えられるため、搬送ムラが解消されるとされている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平５−３１１４６号公報（図１，図２）
【特許文献２】
特公平５−３１１４７号公報（図１，図２，図３）
【特許文献３】
特開平３−２１９６７号公報（第１図，第２図）
【特許文献４】
特開昭６３−１３０７４号公報（第１図、第２図、第３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献４で提案されている電界カーテンは、現像剤を（上流側で）蛇行状態に搬送することで搬送ムラを解消するとされているが、そのような蛇行状態の搬送が終了した後は、これまでと同様に、直線状態に配列された電極によって搬送するように構成されている。電界カーテンによる現像剤の搬送では、一般に、上流側で搬送ムラが発生しやすいことが確認されていることから、このような構成が提案されたものと考えられる。
【００１０】
しかし、近時は、画像形成装置において大量処理が要求されるようになり、それに伴い、現像剤の搬送速度を向上させなければならなくなった。従って、電界カーテン方式の現像剤搬送装置においては、電極に印加する多相交番電圧値や周波数、電界密度、電極間ピッチ、電極幅等々の設定値を限度まで変化させた対応が求められるが、このような厳しい設定条件下で、良好な画像を形成するためには、現像剤の搬送過程の全般にわたり搬送ムラを生じさせることなく、安定に現像剤を搬送しなければならない。
【００１１】
しかるに、特許文献４では、図１ないし図３から判断すると、上流側に、現像剤に蛇行を発生させるための非直線状の電極を配設しているものの、その変形状態がきわめて緩慢であり、果たして充分な分散効果が発揮されるのか疑問である。また、その電極には、トナーを分散させるために効果的な電極だまりは形成されておらず、従って、上述のような厳しい設定条件下では、像担持体への現像剤の搬送過程全般において搬送ムラを充分に解消しえないことが懸念される。
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、厳しい条件下においても、現像剤をムラなく搬送することができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１４】
画像情報に基づいて形成された静電潜像に現像剤を供給することにより現像する現像装置において、
所定の間隔をおいて連続的に配列された複数の電極線からなる電極列であって、前記複数の電極線のそれぞれは、電界密度を高める電極だまりを一定ピッチで多数形成した互いに同一の形状を呈するとともに、隣接する電極線間で現像剤の搬送方向に直交する方向における前記電極だまりの位置を変化させた電極列を有し、該電極列に多相の交流電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を分散させて前記静電潜像に供給する現像剤搬送手段を具備していることを特徴とする。
【００１５】
所定間隔で配列された複数の電極列に多相の交流電圧を印可して形成した進行波電界を用いて現像剤を所定方向に搬送する時に、電極上に混入した異物により現像剤の搬送不良が発生した場合、若しくは、何らかの理由により現像剤の搬送不良が発生した場合には、その現像剤の搬送不良が発生した位置で現像剤の密度が不均一になり、その結果感光体上に濃度ムラとなって現れ、一旦このような搬送不良が発生すると、良好な画像が得られなくなることがある。
【００１６】
この構成においては、上述のように、現像剤を分散させて搬送する電極構造としているため、現像剤が特定箇所に凝集することなく異なる方向に分散して搬送されるため、たとえ、搬送不良が発生するような何らかの原因が生じても、現像剤密度の不均一を発生させることなく、現像剤の搬送状態が全体として安定に維持され、良好な画像形成が可能となる。
【００１７】
ちなみに、本発明は、所定の電荷を付与して帯電させた像担持体上に光情報を書き込んで静電潜像を形成するものだけでなく、イオンフロー方式のように誘電体上に直接静電電荷潜像を形成するものや、トナージェット方式のように複数の開口部を有する電極に任意の電圧を印加することにより空間に静電潜像を形成し、現像剤を記録媒体に飛翔させ直接画像形成を行うものにも適用可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る現像装置とその現像装置を備えた画像形成装置について詳細に説明する。
【００４２】
図１は、画像形成装置Ｘの構成を示し、この画像形成装置Ｘの内部には、像担持体としての円筒状の感光体ドラム（像担持体）１が設けられており、この感光体ドラム１を中心として、その周囲に、帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部材５、クリーニング部材６、及び除電部材７がこの順で配設されている。
【００４３】
また、感光体ドラム１と転写部材５との間には、記録媒体としての用紙（ＰＰＣ用紙等）Ｐが搬送される用紙搬送路が配設されている。用紙搬送路の搬送方向から見て感光体ドラム１の下流側には、上下一対の定着部材８１，８１を備えた定着装置８が配設されている。
【００４４】
上述の感光体ドラム１を中心として画像形成が行われる電子写真プロセスでは、感光体ドラム１に原稿像、あるいはホストコンピュータ（図示せず）からのデータに対応した静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によって現像（可視化）され、用紙Ｐ上に転写されて画像形成が行われる。
【００４５】
感光体ドラム１は、導電性基体１１上に光導電層１２が形成されており、帯電部材２から上記各部材３〜７の配置順に従って回転可能となっている。まず、感光体ドラム１の表面（光導電層１２）は、帯電部材２によって所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯電された感光体ドラム１の表面は、感光体ドラム１の回転によって露光部材３の位置まで到達する。
【００４６】
この露光部材３は書き込み手段であり、画像情報に基づいて、例えばレーザ光などの光によって帯電している感光体ドラム１の表面上に画像を書き込む。これによって、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面は、その感光体ドラム１の回転によって現像装置４の位置まで到達する。
【００４７】
現像装置４では、現像剤搬送部材（現像剤搬送手段）４１上を搬送される現像剤（トナー）Ｔによって、感光体ドラム１の表面の静電潜像を現像剤像として現像する。トナーＴが担持された感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によって転写部材５の位置まで到達する。
【００４８】
転写部材５は、感光体ドラム１の表面上のトナーＴを用紙Ｐ上に転写する。感光体ドラム１から用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置８によって用紙Ｐ上に定着される。
【００４９】
現像された画像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によってクリーニング部材６の位置まで到達する。クリーニング部材６は、感光体ドラム１の表面に残留しているトナーＴや紙粉などを除去する。クリーニングされた感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回転によって除電部材７の位置まで到達する。除電部材７は、感光体ドラム１の表面に残留している電位を除去する。このような一連の動作によって一回の画像形成が終了する。
【００５０】
感光体ドラム１としては、例えばアルミニウムなどで製作された導電性基体（金属ドラム）１１の外周面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）などの光導電層１２が薄膜状に形成されてなる構成が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
【００５１】
帯電部材２としては、例えばタングステンワイヤなどの導電線、金属性のシールド板、グリッド板からなるコロナ帯電器や帯電ローラ、帯電ブラシなど、露光部材３としては、例えば半導体レーザや発光ダイオードなど、転写部材５としては、例えばコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシなど、また、クリーニング部材６としては、例えばクリーニングブレードなど、また、除電部材７としては、除電ランプなどが挙げられるが、これらは、特に限定されるものではない。
【００５２】
次に、現像装置４について説明する。現像装置４は、図２に示すように、ケーシング４０、現像剤搬送部材４１、ミキシングパドル４２、支持部材４３、現像剤供給部材４４、現像剤回収部材４５及び現像剤層厚規制部材４６などによって構成されており、現像剤搬送部材４１には、多相交流電源４７及び現像バイアス直流電源４８が接続されている。
【００５３】
ケーシング４０は、トナーＴを内部に収容するものであり、また、必要に応じて現像装置４を構成する部材を支持するものである。また、ミキシングパドル４２は、ケーシング４０内に収容されているトナーＴを混合するものである。
【００５４】
現像剤搬送部材４１は、感光体ドラム１の現像領域に対向して幅広の略平面を形成するようなベルト形状となっている。なお、本実施形態では、現像剤搬送部材４１として略平面状のものを示しているが、現像剤搬送部材４１の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、緩やかな曲面を形成するような形状であっても構わない。
【００５５】
現像剤搬送部材４１は、現像装置４における上下方向に対して若干傾斜して、感光体ドラム１の表面における現像領域の接線に対して略平行となるように配置されている。また、ベルト形状の現像剤搬送部材４１が上記配置を保持できるように、トナーＴを搬送する表面とは反対側の表面に、現像剤搬送部材４１を保持する支持部材４３が設けられている。
【００５６】
現像剤搬送部材４１の下方端部には、現像剤搬送部材４１の表面上を搬送されるトナーＴを供給する現像剤供給部材４４が設けられている。現像剤搬送部材４１の上方端部には、この現像剤搬送部材４１の表面の現像剤Ｔをケーシング４０内部に回収するための現像剤回収部材４５が設けられている。なお、本実施形態では、現像剤回収部材４５が現像剤搬送部材４１の表面に回転可能に接触している形態としているが、これに限定されるものではなく、非接触の形態や、回動しない形態であってもよい。
【００５７】
現像剤供給部材４４は、ケーシング４０内に収容されているトナーＴを現像剤搬送部材４１に供給するためのものであり、現像剤搬送部材４１に後述する線圧力で当接した状態で設けられている。現像剤供給部材４４と現像剤搬送部材４１との圧接力はバネ等によって与えられる。現像剤供給部材４４には、その表面上に形成するトナー層の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材４６が当接している。
【００５８】
現像剤供給部材４４の素材としては、特に限定されるものではないが、例えばシリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−メチレン共重合体）などのソリッドゴム、発泡ゴムなどが挙げられる。また、カーボンブラックやイオン導電剤を添加することによって導電性を付与してもよい（電圧印加も可能）。
【００５９】
なお、現像剤供給部材４４及び現像剤搬送部材４１の弾性率を調整して両者の位置関係を制御するようにしてもよい。さらに、現像剤供給部材４４に印加する電圧を適切な値に設定し、現像剤供給部材４４に現像剤Ｔを帯電させる機能を付加するようにしてもよい。あるいは、現像剤供給部材４４の前段に、例えば薄板状のブレード（材料としては、現像剤供給部材４４と同じものが使用可能）を設けてトナーＴを帯電させるようにしても構わない。
【００６０】
現像剤回収部材４５は、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に寄与しない現像剤Ｔを回収してケーシング４０内に戻すためのものであり、その材質としては、特に限定されないが、例えば現像剤供給部材４４と同様のものを使用することができる。また、支持部材４３は、ベルト形状の現像剤搬送部材４１を感光体ドラム１の現像領域に対向した状態を保持するためのもので、その構成は特に限定されるものではない。その素材として、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂などを挙げることができる。
【００６１】
現像剤搬送部材４１は、電界カーテン作用により現像剤Ｔを搬送するものであり、図３に示すように、絶縁層からなる基材４１ａ上に、電界カーテン作用を発生させる長尺状の進行波発生電極４１ｂが、４本を１組として複数組が順次連続して配設されている。この現像剤搬送部材４１の表面側は表面保護層４１ｃによって覆われている。
【００６２】
そして、これらの進行波発生電極４１ｂ，…に多相交流電源４７から多相の交番電圧が印加されることにより、現像剤搬送部材４１の表面に平行となる方向に電界カーテンが形成され、これによって現像領域まで電界カーテン作用によりトナーＴを搬送するようになっている。また、進行波発生電極４１ｂ，…には現像バイアス直流電源４８にてバイアス電圧が印加される。
【００６３】
現像剤搬送部材４１の具体例を挙げると、例えば、基材４１ａ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）、進行波発生電極４１ｂ：銅（厚さ１８μｍ）、表面保護層４１ｃ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）といった構成を挙げることができる。
【００６４】
進行波発生電極４１ｂは、約５０ｄｐｉ（dot per inch）〜３００ｄｐｉ、すなわち約５００μｍ〜８５μｍのピッチの間隔を保って互いに平行に配置されており、幅４０μｍ〜２５０μｍ程度の微小電極となっている。
【００６５】
なお、本実施形態では、４本の進行波発生電極４１ｂを１組とし、これら各組の進行波発生電極４１ｂに対して、例えば図４に示すような電圧波形の４相の交番電圧を印加し、進行波発生電極４１ｂ，…上に進行波電界を形成しているが、これに限定されるものではなく、３本の進行波発生電極４１ｂを１組として３相の交番電圧を印加しても構わない。
【００６６】
上記電圧波形は正弦波や台形波などでもよく、電圧値の範囲としては１００Ｖ〜３ｋＶ程度が好ましい。また、周波数の範囲としては１００Ｈｚ〜５ｋＨｚが好ましい。ただし、これらの電圧値や周波数については、進行波発生電極４１ｂの形状、トナーＴの搬送速度、トナーＴの使用材料などによって適正値を設定すればよく、特に限定されるものではない。
【００６７】
図５に示す現像装置１００は、図２に示した実施形態と同様な構成のケーシング４０、現像剤搬送部材４１、ミキシングパドル４２、支持部材４３、現像剤供給部材４４、現像剤回収部材４５、及び現像剤層厚規制部材４６などを備えており、現像剤搬送部材４１に多相交流電源４７及び現像バイアス直流電源４８が接続されている。
【００６８】
この実施形態においては、現像剤搬送部材４１の表面（感光体ドラム１との対向面）に、その表面を周方向に覆うように無端ベルト１０１が設けられている。この無端ベルト１０１は、ケーシング４０内に設けられたベルト駆動部材１０２によって、トナーＴの搬送方向に所定の周速度で移動（回動）される。
【００６９】
このように、無端ベルト１０１が所定の周速度で移動することによって、現像剤搬送部材４１の表面が常に刷新され、この表面上での帯電及びトナーＴの固着が防止されるようになっている。
【００７０】
無端ベルト１０１の駆動速度は、トナーＴの搬送速度に対して、ほぼ静止しているとみなされるレベルに制御されることが好ましく、例えば、トナーＴの搬送速度に対して１０分の１ないしは１００分の１程度に設定される。なお、無端ベルト１０１の速度は、例えば赤外線センサを２つ設け、各々でトナーＴの到達した時間を検知する方法、あるいは高速ビデオカメラを用いて測定する方法を採用すればよい（例えばIS&Ts NIP 15:1999 International Conference on Digital Printing Technologies p.262-265 参照）。
【００７１】
無端ベルト１０１には、現像剤搬送部材４１の表面に対し密着した状態となるように一定の張力が付与されており、その表面上において進行波発生電極４１ｂにより形成された進行波電界（電界カーテン）が均一に作用するようになっている。
【００７２】
無端ベルト１０１の材料としては、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロプレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの有機絶縁材料や、シリコン、イソプレン、ブタジエンなどのゴム材料を挙げることができる。また、無端ベルト１０１の厚みは、現像剤搬送部材４１の電極間ピッチλ（図３参照）にもよるが、５μｍ〜２００μｍ、好ましくは１０μｍ〜１００μｍがよい。
【００７３】
ベルト駆動部材１０２としては、ＳＵＳ（ステンレス）または鉄などの金属ローラ部材や、これを芯金にしてその表面にゴム、フィルムやスポンジなどの部材を被覆したものが用いられる。
【００７４】
さらに、この実施形態においては、無端ベルト１０１の回動をスムーズにするために、ベルト駆動部材１０２と無端ベルト１０１を介して当接するように駆動補助部材１０３が設けられている。無端ベルト１０１は、ベルト駆動部材１０２と駆動補助部材１０３にて挟み込まれた状態となっており、ベルト駆動部材１０２との接触性が高く、高い駆動力を得る構造となっている。
【００７５】
駆動補助部材１０３としては、ベルト駆動部材１０２と同様に、ＳＵＳまたは鉄などの金属ローラ部材や、これを芯金にしてその表面にゴム、フィルムやスポンジなどの部材を被服したものを挙げることができる。また、駆動補助部材１０３の形状は、ローラ状だけでなく、板状あるいは角状であってもよい。さらに、駆動補助部材１０３には、ベルト駆動部材１０２に対して加圧当接させるための加圧手段（図示せず）が設けられていてもよい。その加圧手段としては、例えば板ばねやコイルばねなど、押付け力を付与できるものを挙げることができる。
【００７６】
駆動補助部材１０３の回動機構としては、無端ベルト１０１との接触による従動回転機構、ギヤまたはプーリーとベルトにてベルト駆動部材１０２の駆動源に連結する連結駆動機構などを挙げることができる。また、図示はしないが、駆動補助部材１０３には別の駆動源を設けてもよい。あるいは、駆動補助部材１０３を電気的に接地することにより、無端ベルト１０１の表面に帯電した電位を除電することができる。
【００７７】
さらに、この実施形態においては、無端ベルト１０１上に付着した現像剤Ｔを除去するためのクリーニング部材として、ベルト駆動部材１０２に無端ベルト１０１を介して当接するクリーニングブレード１０４を設けている。クリーニングブレード１０４はケーシング４０の一部に固定されている。クリーニングブレード１０４の材質としては、ＳＵＳ、ニッケルコートを施した鉄、ウレタンまたはシリコンゴムなどが挙げられる。
【００７８】
クリーニングブレード１０４は、無端ベルト１０１上に残留した現像剤Ｔを掻き取り、無端ベルト１０１表面をクリーニングするとともに、ケーシング４０の現像剤蓄積部４０ａに現像剤Ｔを戻す。なお、図５の構造では、クリーニングブレード１０４と現像剤供給部材４４との間に存在する無端ベルト１０１に、現像剤Ｔが付着しないように、無端ベルト１０１側と、現像剤蓄積部４０ａ側とを隔てるための隔壁部材１０５が設けられており、無端ベルト１０１のクリーニングをより有効に行える構造となっている。
【００７９】
次に、図６〜図１３を参照しつつ、現像剤搬送部材４１上に形成される電極パターンと、そのトナーの搬送方法について具体的に説明する。
【００８０】
図１３は、比較例として、直線状の電極線が等間隔に配列された従来の電極パターンを示す。図示のように、この直線状に配列された各進行波発生電極１３ｂ（以下、電極４１ｂという）に多相の交番電圧を印加して電界カーテンを発生させることにより，トナーを進行波発生電極４１ｂに直交する方向（例えば、図示下方へ）に搬送するものである。
【００８１】
図６〜図１２は本発明の電極パターンを示し、まず、これらの図に示す電極パターンの代表例として、図１１により、トナーの分散搬送の基本的な原理について説明する。この場合、電極４１ｂを構成する各電極線には所定間隔おきに電極幅を変化させて円形の電極だまりが形成されており、各電極線間では特定形状部分間の半ピッチだけ位相をずらせ、一列おきにその位相を一致させて電極パターンを形成している。なお、電極間ピッチは、例えば、５０８μｍ，電極幅は、１２７μｍ程度に設定される。
【００８２】
このような電極パターンでは、各電極４１ｂに多相の交番電圧を印加して電界カーテンを発生させた場合に、電極だまりとなる電極Ａ点にトナーと異なる電位を印加することにより、トナーには反発力が生じトナーは電極Ａ点から離反する力が作用する。そして，電極Ａ点の下流側に有る電極Ｂ点、Ｃ点にはトナーと異極性の電位が印加されるので，トナーと電極Ｂ点、電極Ｃ点とは吸引する力が作用し、電極Ａ点から離反力が生じたトナーは電極Ｂ点、Ｃ点に吸引されるので，電極Ａのラインから電極ＢＣのラインに移動することから、実質的にトナーが図示下方に向けて搬送されることとなる。
【００８３】
より詳しくは、電極Ａに注目すると、電極Ａから離反したトナーは、次の電極Ｂ，Ｃに対して均等に（１／２ずつ）トナーが分散され、その電極Ｂ，Ｃから、さらに、次の電極Ｄ，Ｅ，Ｆに均等にトナーが分散され、その電極Ｄ，Ｅ，Ｆから、さらに、次の電極Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊにトナーが均等に分散されるように搬送される。
【００８４】
従って、全体として、トナーは各電極４１ｂ，４１ｂ間で順次左右均等に分散されつつ搬送方向（紙面下方）に向けて整然と搬送されるため、特定箇所にトナーが凝集して搬送ムラが発生するような従来の不具合は解消される。特に、上述のように、特定の電極だまりに注目すると、トナーは、上流側から下流側に向けて、末広がり状に分散されつつ搬送されるため、その搬送過程において全体が満遍なく分散されることとなり、搬送状態が安定化する。
【００８５】
なお、図示は省略するが、電極Ａ点から電極Ｂ点、電極Ｃ点の位置関係を同一位相に設定することにより，電極Ａ点に存在したトナーを電極Ｂ点、電極Ｃ点に２分割して搬送することが可能となる。さらに電極Ｂ点、Ｃ点の大きさや形状を変化させることにより，電極Ｂ点、Ｃ点へのトナー搬送の割合を変化させることも可能となる。
【００８６】
これに対して、比較例とした図１３の場合には、各電極１３ｂは、直線状に形成され（電極幅が一定）、かつ、各電極線が等間隔に配列されているため、電界カーテンが形成され場合に、トナーを分散させる要素が全く存在しない。そのため、何らかの原因で、特定箇所でトナーが凝集するような不具合が発生してもそれを解消することができない。
【００８７】
次に、図１２を参照してトナーのジグザグ搬送方法の原理について説明する。同図にて、この電極パターンにおける電極Ｚ点に注目すると、下流側に移行するに伴い、各電極Ｚ点が搬送方向に対して斜め方向に傾斜して配列されており、さらに、ある時点から傾斜方向が逆向きとなり、電極だまりがジグザグ状に配列された電極パターンとなっている。従って、トナーもこの電極だまりに沿ってジグザグ状（サイン波状）に方向を変化させつつ搬送されるため、特定箇所での凝集を回避することができる。
【００８８】
このようなジグザグ搬送をおこなう場合、トナーの搬送方向に対する傾斜角度をθとすれば、そのθの値は０＜θ≦３０度に設定されることが好ましい。ジグザグ状態にトナーを搬送する場合、その傾斜角度が大きくなり過ぎると、搬送能力が低下してしまうため、その最大傾斜角度を、搬送能力を低下させない程度に抑える必要があるが、上述のように、その傾斜角度を３０度以下に抑えれば、現像剤搬送部材４１の搬送能力（搬送速度）を低下させることなくトナーを搬送することができ、何らかの理由でトナーの搬送不良が発生してもトナーが凝集することなく、トナーの搬送状態が全体として安定に維持され、良好な画像形成が可能となる。
【００８９】
この図１１，１２に示すような、トナー搬送過程における凝集を回避するための基本的なトナーの搬送原理に基づき、トナーの搬送量、搬送速度、印刷速度、トナーの特性などの条件に応じて、最適な電極パターンを形成することができる。以下、その具体的な例について説明する。
【００９０】
図６（ａ）〜（ｅ）に示す電極パターンでは、直線状の電極線の幅を周期的に変化させており、その電極幅を変化させた部分は円形や楕円形、四角形、矩形などの特定の形状になっており、その特定形状部分が電極だまりとなる。このような電極４１ｂに一定の多相交番電圧を印加した場合には、電極だまりで電界密度が高くなるため、その部分で、トナーが多く搬送されることとなる。
【００９１】
図６（ａ）〜（ｅ）に示す電極パターンでは、１本の電極線に形成する円形や四角形ないしは矩形状等の特定形状は、それぞれ同一形状をなしており、これを各電極線毎に半ピッチだけ位相をずらせて一列おきに位相を一致させている。従って、トナーの搬送過程においては、各電極線における電極だまり間で左右均等にトナーが分散されることとなり、全体として、トナーは、分散されつつ搬送方向に向けて整然と澱みなく搬送され、特定箇所へのトナーの凝集を回避することができる。また、図示は省略するが、電極だまりの形状をそれぞれ異なる形状に形成して、適宜に組み合わせることも可能であり，この組み合わせを変化させることにより、画像形成端部のトナーの飛散を防止することも可能となる。
【００９２】
あるいは、各ライン毎に電極幅を異ならせたそれぞれ異なる円形や四角形状の電極だまり形成して、これらを適宜に組み合わせることも可能である。電極幅の大小によって電界の発生密度が異なり，特に四角形状のエッジ部では電界密度が高まることが知られていることから、図示は省略するが、これらの電界密度の作用を考慮して適宜に異なる電極４１ｂを組み合わせた電極パターンを形成することにより、トナーの搬送量や搬送速度をきめ細かく制御することが可能となる。
【００９３】
また、各電極線間のピッチ（電極間ピッチ）を大に設定するとトナーの搬送速度が大となるため、トナーの搬送速度を制御するためには、図示は省略するが、搬送方向に電極間ピッチを変化させてもよく、例えば、トナーの搬送性が問題となる上流側では、電極間ピッチを小としてやや低速で搬送し、搬送ムラの発生を防ぎ、下流側では、電極間ピッチを大に設定して搬送速度を大にするようにしてもよい。
【００９４】
図７（ａ）（ｂ）は、電極４１ｂの形状を円弧を基調とした曲線状（サイン波形状も含）に変形させた例を示す。このように曲線状に変形させる場合には、その曲率や半径を変化させ、また、電極間ピッチ、曲線や円等の特定形状の位置を変化させることにより，トナーの搬送を制御することが可能となる。
【００９５】
具体的には、例えば、図７（ａ）の場合、（ａ１）で示す一点鎖線の位置と、（ａ２）で示す二点鎖線の位置とでは、搬送方向の電極間ピッチは大きく異なる。従って、電極間ピッチの大きい（ａ１）におけるトナーの搬送速度は、電極間ピッチの小さい（ａ２）におけるトナーの搬送速度よりも速くなる。そのため、その速度差により搬送状態が波状に変化する。一方、下向きの円弧が搬送方向（図示下方）に向けて同位相で整然と配列されているため、搬送方向に向けて明確な方向性が形成されている。
【００９６】
従って、トナーは、搬送過程において波状に疎密状態となり、特定箇所への凝集を回避しつつ、搬送方向に向けて澱みなく搬送される。なお、図７（ｂ）の場合も同様である。また、図示は省略するが、その電極だまり相互間の位相をトナーの搬送方向に対してずらすことによっても、トナーの分散搬送制御が可能となる。
【００９７】
図８（ａ）〜（ｃ）は、電極４１ｂを構成する電極線を三角形状に折曲させた例を示し、図８（ａ）では、各電極線の変形状態が同位相で形成されており、各三角形の下向きの頂点が、上向きの頂点と横方向に交互に配列されているため、各頂点間でトナーが分散されやすく、特定箇所に凝集しにくくなり、また、トナーの搬送方向（図示下向き）に向けて、各頂点が一致した状態で電極パターンが形成されているため、搬送方向に向けた明確な方向性が付与される。従って、トナーが分散されつつ総体的には、搬送方向に向けて整然と澱みなく搬送され、搬送ムラが解消される。
【００９８】
図８（ｂ）では、三角形に折曲された各電極線の位相が少しずつずらされた状態で電極パターンが形成され、各頂点が搬送方向に対して傾斜した方向に配列されている。この場合には、紙面の上方から下方に向かう搬送方向に対して各部における電極間ピッチが異なるため、搬送過程でトナーがやや複雑に分散される。具体的には、（ｂ１）で示す一点鎖線の位置と、（ｂ２）で示す二点鎖線の位置とでは、搬送方向の電極間ピッチは大きく異なる。
【００９９】
従って、電極間ピッチの大きい（ｂ１）におけるトナーの搬送速度は、（ｂ２）におけるトナーの搬送速度よりも速くなるため、その速度差により分散・疎密状態が発生すると共に、その分散・疎密状態が、上向きの頂点と下向きの頂点との間でさらに助長されるため、全体として複雑な分散状態となり、特定箇所への凝集を回避することができる。
【０１００】
図８（ｃ）では、所定間隔おきに三角形に折曲された電極線の隣接間では半ピッチだけ位相をずらせて一列置きに位相を一致させ、総体的には、搬送方向に向けて整然とした方向性が形成されている。従って、下向きに形成される各頂点で左右均等にトナーが整然と分散されつつ澱みなく搬送方向に向けて搬送され、特定箇所への凝集を回避することができる。
【０１０１】
図９（ａ）〜（ｄ）は、電極４１ｂを構成する電極線を三角形と四角形ないしは台形等を組み合わせて折曲した電極パターンの例を示す。この場合も、図８（ａ）〜（ｃ）と同様に、各電極線の折曲部間でトナーを左右に分散させることができ、全体して、トナーが、整然と分散されつつ澱みなく搬送方向に向けて搬送され、特定箇所への凝集を回避することができる。なお、この場合には、図８（ａ）〜（ｃ）の場合よりも、電極線をより複雑に折曲しているため、電界密度をより均一に高めることが容易となる。
【０１０２】
なお、図９（ｄ）に示す例では、各電極線に形成する折曲部分（電極だまりとなる角部）をやや斜めに形成すると共に、各電極線をトナーの搬送方向に少しずつ位相をずらせて配列している。この場合、例えば、一点鎖線（ｄ）に注目すると、各電極線の電極間ピッチが搬送方向にそれぞれ異なるため、トナーの搬送速度が複雑に変化する。そのため、トナーの分散・疎密化がより一層促進され、より効果的にトナーの凝集を回避することができ、搬送ムラを解消することができる。
【０１０３】
このようなトナーの分散搬送を目的とした電極構造において、電極線上に電極幅を拡大した電極だまりを連続的に形成した電極パターンを形成する場合、前述したように、例えば、三角形、円形（サイン波形も含む）、四角形、菱形、楕円形等々の形状を基本として、これらに適宜変形修正等を施して、様々なパターンを形成することができるが、これらは、製作容易であることが望ましい。
【０１０４】
例えば、図１０（ａ）〜（ｅ）に示すような複雑に絡み合った電極パターンにおいても、ＦＰＣで形成することができ、その電極形状はエッチング加工により形成することができるため、マスキングも精度よく施すことができ、加工精度の高い高品質なものを安価に提供することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかならように、本発明は、以下の効果を奏する。
【０１０６】
（１）現像剤を分散させて搬送する電極構造としているので、現像剤が特定箇所に凝集することなく異なる方向に分散して搬送されるため、たとえ、搬送不良が発生するような何らかの原因が生じても、現像剤密度の不均一を発生させることなく、現像剤の搬送状態が全体として安定に維持され、良好な画像形成が可能となる。
【０１０７】
（２）現像剤を、少なくとも２以上の方向に分散して搬送するので、現像剤の搬送不良が発生しにくくなり安定した現像剤の搬送が可能となる。
【０１０８】
（３）現像剤を搬送方向に対して所定の角度を持たせて（異なる方向に）ジグザグ状態に搬送するような電極構造としているので、何らかの理由で現像剤の搬送不良が発生しても現像剤が特定箇所に凝集することなく異なる方向に分散して搬送されるため、現像剤の搬送状態が全体として安定に維持され、現像剤密度の不均一を発生させることなく、良好な画像形成が可能となる。
【０１１４】
（４）前記（１）項ないし（３）項のいずれかに記載の現像剤搬送手段を、像担持体への現像剤の搬送過程の上流側に設けるので、上流側にて、分散搬送や搬送方向に角度を持たせることにより現像剤の浮遊、搬送速度を安定させた状態として、通常の現像剤搬送に切換えることにより、安定した現像剤の高速搬送が可能となる。
【０１１５】
（５）画像形成装置において、前記（１）項ないし（４）項のいずれかに記載の効果を奏する現像装置を備えるので、ムラのない良好な画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】同現像装置の構成図である。
【図３】同現像剤搬送手段の構成図である。
【図４】同進行波電界周期の説明図である。
【図５】同別の現像装置の構成図である。
【図６】同電極パターンの一例を示す説明図である。
【図７】同電極パターンの別の例を示す説明図である。
【図８】同電極パターンのさらに別の例を示す説明図である。
【図９】同電極パターンの異なる例を示す説明図である。
【図１０】同電極パターンのさらに異なる例を示す説明図である。
【図１１】同電極パターンの代表例を示す説明図である。
【図１２】同ジグザグ搬送の原理を説明するための電極パターンの説明図である。
【図１３】従来の電極パターンの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１−画像形成装置
４−現像装置
４１−現像剤搬送手段
４１ｂ−電極（電極線）
θ−傾斜角度

Claims (6)

1. 画像情報に基づいて形成された静電潜像に現像剤を供給することにより現像する現像装置において、
   所定の間隔をおいて連続的に配列された複数の電極線からなる電極列であって、前記複数の電極線のそれぞれは、電界密度を高める電極だまりを一定ピッチで多数形成した互いに同一の形状を呈するとともに、隣接する電極線間で現像剤の搬送方向に直交する方向における前記電極だまりの位置を変化させた電極列を有し、該電極列に多相の交流電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を分散させて前記静電潜像に供給する現像剤搬送手段を具備していることを特徴とする現像装置。
2. 前記電極列は、隣接する電極線間で電極だまりにおける現像剤の搬送方向に直交する方向の位置を前記一定ピッチの１／２ずつ異ならせて前記複数の電極線を配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記電極列は、隣接する電極線間で電極だまりにおける現像剤の搬送方向に直交する方向の位置を前記一定ピッチの１／２未満の所定量ずつ第１の方向側または第１の方向とは逆の第２の方向側に所定数の電極線ごとに交互に異ならせて前記複数の電極線を配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記電極だまりは、少なくとも１つの角部を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の前記現像剤搬送手段を、前記像担持体への現像剤の搬送過程の上流側に配設したことを特徴とする現像装置。
6. 像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を供給することにより現像するようにした画像形成装置において、請求項１ないし５のいずれかに記載の前記現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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