JP4471012B2 - 画像形成装置及び現像剤供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び現像剤供給装置に関する。

進行波電界を用いて所定の現像剤供給対象（感光体ドラム等）に現像剤（乾式現像剤すなわち乾式トナー）を供給し得る現像剤供給装置、及び、かかる現像剤供給装置を備えた画像形成装置が、従来から多数知られている（例えば、特開昭６３−１３０６９号公報、特公平５−３１１４６号公報、特開平５−１９６１６号公報、特開２００８−４００４５号公報、等参照。）。

この種の画像形成装置及び現像剤供給装置において、互いに対向する２つの現像剤電界搬送手段を用いたものがある（例えば特開２００８−４００４５号公報等参照）。特開２００８−４００４５号公報に記載の装置においては、複数の搬送電極が設けられた搬送配線基板と、複数の対向電極が設けられた対向配線基板と、を備えている。前記搬送配線基板と前記対向配線基板との間には、所定の間隙が設けられている。前記搬送配線基板における複数の前記搬送電極、及び前記対向配線基板における複数の前記対向電極は、それぞれ、帯電した前記現像剤を所定の現像剤搬送方向に搬送するような電圧が印加されるようになっている。
特開昭６３−１３０６９号公報 特公平５−３１１４６号公報 特開平５−１９６１６号公報 特開２００８−４００４５号公報

この種の装置において、良好な画像形成を行うためには、前記現像剤がスムーズに搬送される必要がある。本発明の目的は、進行波電界によって前記現像剤がよりスムーズに所定方向に搬送され得る現像剤供給装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、現像剤担持体と、現像剤供給装置と、を備えている。前記現像剤担持体は、現像剤担持面を備えている。この現像剤担持面は、主走査方向と平行な面であって、多数の微粒子からなる現像剤が担持される面である。前記現像剤供給装置は、帯電した前記現像剤を、現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成されている。

前記現像剤供給装置は、複数の第一搬送電極と、複数の第二搬送電極と、第一搬送電圧印加部と、第二搬送電圧印加部と、を備えている。複数の前記第一搬送電極及び前記第二搬送電極は、前記現像剤搬送経路に沿って配列されている。複数の前記第一搬送電極は、進行波状の第一搬送電圧が印加されることで、前記現像剤を前記主走査方向と交差する現像剤搬送方向に搬送し得るように構成されている。複数の前記第二搬送電極は、前記現像剤搬送経路を挟んで前記第一搬送電極と対向するように配置されている。これらの第二搬送電極は、進行波状の第二搬送電圧が印加されることで、前記現像剤を前記現像剤搬送方向に搬送し得るように構成されている。前記第一搬送電圧印加部は、前記第一搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第一搬送電極と電気的に接続されている。前記第二搬送電圧印加部は、前記第二搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第二搬送電極と電気的に接続されている。

本発明の特徴は、前記第二搬送電圧印加部が、前記第一搬送電圧とは異なる周波数の前記第二搬送電圧を複数の前記第二搬送電極に印加し得るようになっていることにある。具体的には、前記第二搬送電圧印加部は、前記第一搬送電圧の周波数の整数倍とはならない周波数の前記第二搬送電圧を前記第二搬送電極に印加するように構成され得る。同様に、前記第一搬送電圧印加部は、前記第二搬送電圧の周波数の整数倍とはならない周波数の前記第一搬送電圧を前記第一搬送電極に印加するように構成され得る。

ここで、前記現像剤供給装置は、所定極性に帯電した前記微粒子と前記所定極性とは逆の極性に帯電した前記微粒子とを含む前記現像剤を、前記現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成され得る。具体的には、前記現像剤供給装置は、正帯電性トナー（画像形成に供される際の正規の帯電極性が正極性となるように製造されたもの）及び負帯電性トナー（画像形成に供される際の正規の帯電極性が負極性となるように製造されたもの）の双方を任意の割合（例えば１対１）で含む前記現像剤を、前記現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成され得る。

本発明の構成においては、前記第一搬送電圧印加部により、複数の前記第一搬送電極に対し、前記第一搬送電圧が印加される。また、前記第二搬送電圧印加部により、複数の前記第二搬送電極に対し、前記第二搬送電圧が印加される。このとき、前記第二搬送電圧の周波数は、前記第一搬送電圧の周波数の整数倍とはならない（同様に、前記第一搬送電圧の周波数も、前記第二搬送電圧の周波数の整数倍とはならない）。これにより、前記第一搬送電圧に基づく進行波電界と、前記第二搬送電圧に基づく進行波電界と、によって、前記現像剤が、前記現像剤搬送方向にスムーズに搬送され得る。したがって、本発明によれば、進行波電界によって、前記現像剤がよりスムーズに前記現像剤搬送方向に搬送され得る。

以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜レーザープリンタの構成＞
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるレーザープリンタ１の概略構成を示す側面図である。図１を参照すると、レーザープリンタ１は、用紙搬送機構２と、感光体ドラム３と、帯電器４と、スキャナーユニット５と、トナー供給装置６と、を備えている。

レーザープリンタ１内に備えられた、図示しない給紙トレイには、シート状の用紙Ｐが積み重ねられた状態で収容されている。用紙搬送機構２は、用紙Ｐを所定の用紙搬送経路ＰＰに沿って搬送し得るように構成されている。

本発明の現像剤担持体としての感光体ドラム３の周面には、本発明の現像剤担持面としての潜像形成面ＬＳが形成されている。潜像形成面ＬＳは、主走査方向（図中ｚ軸方向）と平行な円筒面として形成されている。この潜像形成面ＬＳは、電位分布による静電潜像が形成され得るように構成されている。

感光体ドラム３は、中心軸Ｃを中心として、図中矢印で示されている方向（図１における時計回り）に回転駆動され得るように構成されている。すなわち、潜像形成面ＬＳが、所定の移動方向、すなわち、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って、移動し得るように、感光体ドラム３が構成されている。

なお、「副走査方向」とは、前記主走査方向と直交する任意の方向である。通常、前記副走査方向は、鉛直線と交差する方向とされ得る。すなわち、前記副走査方向は、レーザープリンタ１の前後方向（用紙幅方向及び高さ方向と直交する方向：図中ｘ軸方向）に沿った方向とされ得る。

帯電器４は、潜像形成面ＬＳと対向するように配置されている。この帯電器４は、コロトロン型あるいはスコロトロン型の帯電器であって、潜像形成面ＬＳを一様に正帯電させ得るように構成されている。

スキャナーユニット５は、画像データに基づいて変調されたレーザービームＬＢを生成するように構成されている。すなわち、スキャナーユニット５は、画素の有無によって発光のＯＮ／ＯＦＦが制御された、所定の波長帯域のレーザービームＬＢを生成するように構成されている。

また、スキャナーユニット５は、生成されたレーザービームＬＢを、潜像形成面ＬＳにおけるスキャン位置ＳＰにて結像させる（露光する）ように構成されている。ここで、スキャン位置ＳＰは、帯電器４よりも、感光体ドラム３の回転方向（図１における矢印で示されている方向：図中時計回り）における下流側の位置に設けられている。

さらに、スキャナーユニット５は、潜像形成面ＬＳ上にてレーザービームＬＢが結像される位置を、前記主走査方向に沿って等速度にて移動させる（走査する）ことで、潜像形成面ＬＳ上に静電潜像を形成し得るように構成されている。

本発明の現像剤供給装置としてのトナー供給装置６は、感光体ドラム３と対向するように配置されている。トナー供給装置６は、現像位置ＤＰにて、後述する乾式現像剤としてのトナーを帯電した状態で潜像形成面ＬＳに供給し得るように構成されている。このトナー供給装置６の詳細な構成については後述する。

次に、レーザープリンタ１の各部の構成の詳細について説明する。

＜＜用紙搬送機構＞＞
用紙搬送機構２は、一対のレジストローラ２１と、転写ローラ２２と、を備えている。

レジストローラ２１は、用紙Ｐを所定のタイミングにて感光体ドラム３と転写ローラ２２との間に向けて送り出し得るように構成されている。

転写ローラ２２は、感光体ドラム３の外周面である潜像形成面ＬＳと、転写位置ＴＰにて、用紙Ｐを挟んで対向するように配置されている。また、転写ローラ２２は、図中矢印で示されている方向（反時計回り）に回転駆動され得るように構成されている。

転写ローラ２２は、図示しないバイアス電源回路に接続されている。すなわち、転写ローラ２２と感光体ドラム３との間で、潜像形成面ＬＳ上に付着したトナー（現像剤）を用紙Ｐに転写させるための所定の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。

＜＜感光体ドラム＞＞
図２は、図１に示されている感光体ドラム３とトナー供給装置６とが対向する現像位置ＤＰの周辺を拡大した側断面図である。以下、図１及び図２を参照すると、感光体ドラム３は、ドラム本体３１と、感光層３２と、から構成されている。

ドラム本体３１は、ｚ軸と平行な中心軸Ｃを有する円筒状の部材であって、アルミニウム等の金属から構成されている。このドラム本体３１は、接地されている。

感光層３２は、ドラム本体３１の外周を覆うように設けられている。この感光層３２は、所定波長のレーザー光の露光によって電子伝導性を示す、正帯電性の光導電層から構成されている。

潜像形成面ＬＳは、感光層３２の外周面によって構成されている。すなわち、帯電器４（図１参照）によって一様に正帯電された後に、スキャン位置ＳＰにてレーザービームＬＢが走査されることで、正電荷のパターンからなる静電潜像ＬＩが形成されるように、潜像形成面ＬＳ（感光層３２）が構成されている。

＜＜トナー供給装置＞＞
本発明の現像剤供給装置としてのトナー供給装置６は、帯電したトナーＴ（現像剤）を、トナー搬送経路ＴＴＰ（現像剤搬送経路）に沿って搬送しつつ、感光体ドラム３の潜像形成面ＬＳに対して供給するように、以下のように構成されている。

トナー供給装置６のケーシングをなすトナーボックス６１は、箱状部材であって、その内部に微粒子状の乾式現像剤としてのトナーＴを貯留し得るように構成されている。本実施形態においては、トナーＴは、正帯電性、非磁性１成分の、黒色のものが用いられている。

トナーボックス６１における頂板６１ａは、感光体ドラム３と近接するように配置されている。この頂板６１ａは、平面視にて長方形状の平板状部材であって、水平面と平行に配置されている。

頂板６１ａには、トナーＴがトナーボックス６１の内部から感光層３２に向けて図中ｙ軸方向に沿って移動する際に通過し得る貫通孔としての、トナー通過孔６１ａ１が形成されている。このトナー通過孔６１ａ１は、平面視にて、前記主走査方向（図中ｚ軸方向）における感光層３２の幅と略同じ長さの長辺を有するとともに前記副走査方向（図中ｘ軸方向）と平行な短辺を有する、長方形状に形成されている。

トナー通過孔６１ａ１は、頂板６１ａと感光層３２とが最近接している位置の近傍に設けられている。また、トナー通過孔６１ａ１は、その前記副走査方向（図中ｘ軸方向）における中心が、現像位置ＤＰとほぼ一致するように形成されている。

＜＜＜トナー電界搬送体＞＞＞
トナーボックス６１の内部には、トナー電界搬送体６２が収容されている。トナー電界搬送体６２は、トナー搬送面ＴＴＳを有している。トナー搬送面ＴＴＳは、トナー電界搬送体６２における、トナー搬送経路ＴＴＰに面した表面であって、前記主走査方向（図中ｚ軸方向）と平行に形成されている。

トナー電界搬送体６２は、トナー搬送面ＴＴＳと潜像形成面ＬＳとが、現像位置ＤＰにて最も近接した状態で対向するように配置されている。すなわち、トナー搬送面ＴＴＳと潜像形成面ＬＳとが最も近接する最近接位置が、現像位置ＤＰと一致するように、トナー電界搬送体６２が配置されている。

トナー電界搬送体６２は、所定の厚さを有する板状の部材である。このトナー電界搬送体６２は、帯電したトナーＴを、トナー搬送面ＴＴＳ上にて、所定のトナー搬送方向ＴＴＤに搬送し得るように構成されている。ここで、トナー搬送方向ＴＴＤは、トナー搬送面ＴＴＳと平行な方向であって、前記主走査方向（図中ｚ軸方向）と垂直な方向である。すなわち、このトナー搬送方向ＴＴＤは、前記副走査方向に沿った方向（図中ｘ方向）である。

トナー電界搬送体６２は、搬送配線基板６３を備えている。搬送配線基板６３は、トナーボックス６１における頂板６１ａ及びトナー通過孔６１ａ１を挟んで、潜像形成面ＬＳと対向するように配置されている。

搬送配線基板６３は、下記の通り、フレキシブルプリント配線基板と同様の構成を有している。

搬送電極６３ａは、前記主走査方向と平行な（前記副走査方向と直交する）長手方向を有する線状の配線パターンとして形成されている。具体的には、搬送電極６３ａは、厚さが数十μｍ程度の銅箔からなる。複数の搬送電極６３ａは、互いに平行に配置されている。これらの搬送電極６３ａは、前記副走査方向に沿って配列されている。また、搬送電極６３ａは、トナー搬送面ＴＴＳに沿って配置されている。すなわち、搬送電極６３ａは、トナー搬送面ＴＴＳの近傍に配置されている。

これらの搬送電極６３ａは、搬送電極支持フィルム６３ｂの表面上に形成されている。搬送電極支持フィルム６３ｂは、可撓性のフィルムであって、ポリイミド樹脂等の絶縁性の合成樹脂から構成されている。

搬送電極コーティング層６３ｃは、絶縁性の合成樹脂から構成されている。この搬送電極コーティング層６３ｃは、搬送電極支持フィルム６３ｂにおける搬送電極６３ａが設けられている表面、及び搬送電極６３ａを覆うように設けられている。

搬送電極コーティング層６３ｃの上には、搬送電極オーバーコーティング層６３ｄが設けられている。すなわち、上述の搬送電極コーティング層６３ｃは、搬送電極オーバーコーティング層６３ｄと搬送電極６３ａとの間に形成されている。そして、上述のトナー搬送面ＴＴＳは、搬送電極オーバーコーティング層６３ｄの表面からなり、凹凸の極めて少ない平滑な面として形成されている。

トナー電界搬送体６２は、また、搬送基板支持部材６４を備えている。搬送基板支持部材６４は、合成樹脂製の板材からなり、搬送配線基板６３を下側から支持するように設けられている。

＜＜＜対向配線基板＞＞＞
トナーボックス６１の頂板６１ａの内側面（トナーＴが貯留されている空間に面する表面）には、対向配線基板６５が装着されている。対向配線基板６５は、トナー搬送面ＴＴＳと所定の空隙（すなわちトナー搬送経路ＴＴＰ）を挟んで対向するように配置されている。この対向配線基板６５は、上述の搬送配線基板６３と同様の構成を有している。

具体的には、対向配線基板６５は、前記主走査方向と平行な対向配線基板表面ＣＳを有している。対向配線基板表面ＣＳは、トナー搬送経路ＴＴＰを挟んでトナー搬送面ＴＴＳと対向するように設けられている。この対向配線基板表面ＣＳに沿って、多数の対向電極６５ａが設けられている。すなわち、対向電極６５ａは、対向配線基板表面ＣＳの近傍に配置されている。

対向電極６５ａは、前記主走査方向と平行な（前記副走査方向と直交する）長手方向を有する線状の配線パターンとして形成されている。すなわち、対向電極６５ａは、厚さが数十μｍ程度の銅箔からなる。また、複数の対向電極６５ａは、互いに平行に配置されている。そして、これらの対向電極６５ａは、前記副走査方向に沿って配列されている。

これらの対向電極６５ａは、対向電極支持フィルム６５ｂの表面上に形成されている。対向電極支持フィルム６５ｂは、可撓性のフィルムであって、ポリイミド樹脂等の絶縁性の合成樹脂から構成されている。

対向電極コーティング層６５ｃは、絶縁性の合成樹脂から構成されている。この対向電極コーティング層６５ｃは、対向電極支持フィルム６５ｂにおける対向電極６５ａが設けられている表面、及び対向電極６５ａを覆うように設けられている。

対向電極コーティング層６５ｃの上には、対向電極オーバーコーティング層６５ｄが設けられている。すなわち、上述の対向電極コーティング層６５ｃは、対向電極オーバーコーティング層６５ｄと対向電極６５ａとの間に形成されている。そして、上述の対向配線基板表面ＣＳは、対向電極オーバーコーティング層６５ｄの表面からなり、凹凸の極めて少ない平滑な面として形成されている。

＜＜＜搬送電圧印加部＞＞＞
搬送電極６３ａは、第一搬送電圧印加部６６と接続されている。第一搬送電圧印加部６６は、４つの電源回路ＶＡ１ないしＶＤ１を備えている。そして、前記副走査方向に沿って多数配列された各搬送電極６３ａは、３本置きに同一の電源回路に接続されている。すなわち、電源回路ＶＡ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＢ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＣ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＤ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＡ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＢ１に接続された搬送電極６３ａ，電源回路ＶＣ１に接続された搬送電極６３ａ・・・が、前記副走査方向に沿って順に配列されている。

各電源回路ＶＡ１ないしＶＤ１は、実質的に同一波形の交流電圧（搬送電圧）を出力し得るように構成されている。また、各電源回路ＶＡ１ないしＶＤ１が発生する電圧の波形における位相が、９０°ずつ異なるように、各電源回路ＶＡ１ないしＶＤ１が構成されている。すなわち、電源回路ＶＡ１から電源回路ＶＤ１に向かう順に、電圧の位相が９０°ずつ遅れるようになっている。

同様に、対向電極６５ａは、第二搬送電圧印加部６７と接続されている。第二搬送電圧印加部６７は、４つの電源回路ＶＡ２ないしＶＤ２を備えている。そして、前記副走査方向に沿って多数配列された各対向電極６５ａは、３本置きに同一の電源回路に接続されている。すなわち、電源回路ＶＡ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＢ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＣ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＤ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＡ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＢ２に接続された対向電極６５ａ，電源回路ＶＣ２に接続された対向電極６５ａ・・・が、前記副走査方向に沿って順に配列されている。

各電源回路ＶＡ２ないしＶＤ２も、実質的に同一波形の交流電圧（搬送電圧）を出力し得るように構成されている。また、各電源回路ＶＡ２ないしＶＤ２が発生する電圧の波形における位相が、９０°ずつ異なるように、各電源回路ＶＡ２ないしＶＤ２が構成されている。

さらに、本実施形態においては、第一搬送電圧印加部６６と第二搬送電圧印加部６７とは、異なる周波数の電圧を出力するようになっている。具体的には、第一搬送電圧印加部６６の出力電圧の周波数、及び、第二搬送電圧印加部６７の出力電圧の周波数は、互いに一方が他方の整数倍の関係にならないように設定されている。

＜レーザープリンタの動作＞
次に、上述のように構成されたレーザープリンタ１の動作について、図面を適宜参照しつつ説明する。

＜＜給紙動作＞＞
図１を参照すると、図示しない給紙トレイ上に積載された用紙Ｐの先端が、用紙搬送経路ＰＰに沿って、レジストローラ２１まで送られる。このレジストローラ２１にて、用紙Ｐの斜行が補正されるとともに、搬送タイミングが調整される。その後、用紙Ｐは、用紙搬送経路ＰＰに沿って、転写位置ＴＰまで給送される。

＜＜潜像形成面上へのトナー像の担持＞＞
上述のように用紙Ｐが転写位置ＴＰに向けて搬送されている間に、感光体ドラム３の周面である潜像形成面ＬＳ上に、以下のようにしてトナーＴによる像が担持される。

＜＜＜静電潜像の形成＞＞＞
感光体ドラム３の潜像形成面ＬＳは、まず、帯電器４によって、正極性に一様に帯電される。

帯電器４によって帯電された潜像形成面ＬＳは、感光体ドラム３の図中矢印で示されている方向（時計回り）の回転により、スキャナーユニット５と対向する（正対する）位置であるスキャン位置ＳＰまで、前記副走査方向に沿って移動する。

図２を参照すると、スキャン位置ＳＰにて、画像情報に基づいて変調されたレーザービームＬＢが、前記主走査方向に沿って走査されつつ、潜像形成面ＬＳに照射される。このレーザービームＬＢの変調状態に応じて、潜像形成面ＬＳ上の正電荷が消失する部分が生じる。これにより、潜像形成面ＬＳ上に、正電荷のパターン（画像状分布）による静電潜像ＬＩが形成される。

潜像形成面ＬＳに形成された静電潜像ＬＩは、感光体ドラム３の図中矢印で示されている方向（時計回り）の回転により、トナー供給装置６と対向する現像位置ＤＰに向かって移動する。

＜＜＜帯電トナーの搬送・供給＞＞＞
トナー電界搬送体６２における複数の搬送電極６３ａに対して、電圧が進行波状に印加される。これにより、トナー搬送面ＴＴＳ上には、所定の進行波状の電界が形成される。この進行波状の電界により、正帯電のトナーＴが、トナー搬送面ＴＴＳ上にて、トナー搬送方向ＴＴＤに沿って搬送される。

図３は、図２に示されている電源回路ＶＡ１ないしＶＤ１が発生する電圧の波形を示したグラフである。図４は、図２に示されているトナー搬送面ＴＴＳの周辺を拡大して示す側断面図である。なお、図２において、電源回路ＶＡ１と接続されている搬送電極６３ａは、図４において、搬送電極６３ａＡと示されている。搬送電極６３ａＢないし搬送電極６３ａＤも同様である。

以下、正帯電のトナーＴが、トナー搬送面ＴＴＳ上における、トナー搬送方向ＴＴＤの搬送の様子について、図３及び図４を参照しつつ説明する。

図３における時点ｔ１においては、図４の（ｉ）に示されているように、搬送電極６３ａＡと搬送電極６３ａＢとの間の位置であるＡＢ間位置にて、トナー搬送方向ＴＴＤと逆向き（図４におけるｘと反対の方向）の電界ＥＦ１が形成される。一方、搬送電極６３ａＣと搬送電極６３ａＤとの間の位置であるＣＤ間位置には、トナー搬送方向ＴＴＤと同じ向き（図４におけるｘ方向）の電界ＥＦ２が形成される。また、搬送電極６３ａＢと搬送電極６３ａＣとの間の位置であるＢＣ間位置、及び搬送電極６３ａＤと搬送電極６３ａＡとの間の位置であるＤＡ間位置には、トナー搬送方向ＴＴＤに沿った方向の電界が形成されない。

すなわち、時点ｔ１においては、前記ＡＢ間位置にて、正帯電のトナーＴは、トナー搬送方向ＴＴＤと逆向きの静電力を受ける。また、前記ＢＣ間位置及び前記ＤＡ間位置にて、正帯電のトナーＴは、トナー搬送方向ＴＴＤに沿った方向の静電力をほとんど受けない。また、前記ＣＤ間位置にて、正帯電のトナーＴは、トナー搬送方向ＴＴＤと同じ向きの静電力を受ける。

よって、時点ｔ１においては、正帯電のトナーＴは、前記ＤＡ間位置に集められる。同様に、時点ｔ２（図中（ii）参照）においては、正帯電のトナーＴは、前記ＡＢ間位置に集められる。次いで、時点ｔ３（図中（iii）参照）になると、正帯電のトナーＴは、前記ＢＣ間位置に集められる。

すなわち、トナーＴが集められる領域が、時間の経過に伴い、トナー搬送面ＴＴＳ上を、トナー搬送方向ＴＴＤに沿って移動していく。このように、各搬送電極６３ａに対して、図３に示されているような電圧が印加されることで、トナー搬送面ＴＴＳ上にて、進行波状の電界が形成される。これにより、正帯電したトナーＴが、図中ｙ方向にホッピングしつつ、トナー搬送方向ＴＴＤに沿って搬送される。

図２を参照すると、対向配線基板６５によるトナーＴの搬送動作も、上述のような、搬送配線基板６３によるトナーＴの搬送動作と同様である。

＜＜＜静電潜像の現像＞＞＞
図２を参照すると、上述のようにして、正帯電のトナーＴが、トナー搬送面ＴＴＳ上にて、トナー搬送方向ＴＴＤに搬送される。これにより、当該トナーＴは、現像位置ＤＰに供給される。

この現像位置ＤＰの近傍にて、トナーＴによって、潜像形成面ＬＳに形成された静電潜像ＬＩが現像される。すなわち、潜像形成面ＬＳ上であって、静電潜像ＬＩにおける正電荷が消失した部分に、トナーＴが付着する。これにより、トナーＴによる画像（以下、「トナー像」と称する。）が、潜像形成面ＬＳ上に担持される。

＜＜潜像形成面から用紙へのトナー像の転写＞＞
図１を参照すると、上述のようにして感光体ドラム３の潜像形成面ＬＳ上に担持されたトナー像は、当該潜像形成面ＬＳが図中矢印で示されている方向（時計回り）に回転することにより、転写位置ＴＰに向けて搬送される。そして、この転写位置ＴＰにて、トナー像が、潜像形成面ＬＳから用紙Ｐ上に転写される。

＜実施形態の構成による作用・効果＞
図５ないし図９は、図２に示されている第一搬送電圧印加部６６及び第二搬送電圧印加部６７により、搬送電極６３ａ及び対向電極６５ａに対して電圧が印加された場合の、トナーＴの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。

この計算機シミュレーションは、個別要素法を用いて、以下の計算条件の下で行われた。なお、計算の簡略化のため、搬送電極６３ａ及び対向電極６５ａの厚さは０とし、各種のコーティング層（図２における６３ｃ、６３ｄ、６５ｃ、及び６５ｄ）は厚さ２５μｍで比誘電率２．５と仮定して計算した。

計算条件
計算空間範囲…ｘ方向１．６ｍｍ、ｙ方向０．５ｍｍ、ｚ方向０．０３ｍｍ
（トナー搬送面ＴＴＳ：ｙ＝０、対向配線基板表面ＣＳ：ｙ＝０．５）
各電極のｘ方向の幅…０．１ｍｍ、各電極間のｘ方向の隙間…０．１ｍｍ
トナー粒子数…２０００個、トナー粒子径…１０μｍ
トナー粒子電荷…２ｆＣ、トナー粒子密度…１．３ｇ／ｃｍ³
印加電圧…＋−３００Ｖ（正弦波）
計算時間範囲…０．０１秒

図５ないし図９における（ｉ）は、第一搬送電圧印加部６６と第二搬送電圧印加部６７とで異なる周波数（ＶＡ１〜ＶＤ１：５００Ｈｚ、ＶＡ２〜ＶＤ２：４００Ｈｚ）の電圧が出力された場合のトナーＴの挙動を示す図であり、（ii）は、比較例として、第一搬送電圧印加部６６と第二搬送電圧印加部６７とで同一周波数（５００Ｈｚ）の電圧が出力された場合のトナーＴの挙動を示す図である。

上述のように、本実施形態におけるトナーＴは、正帯電性のものである。しかしながら、或る程度の割合で逆帯電性（この場合負帯電）トナーが生じるのが通常である。そこで、図５は、逆帯電性トナーが５％含まれていると仮定した場合の計算結果を示すものである。同様に、図６は、逆帯電性トナーが１５％含まれていると仮定した場合の計算結果を示すものである。

また、正帯電性トナーと負帯電性トナーとが意図的に所定割合で混合されることがあり得る（例えば特開平５−１９６１６号公報参照）。そこで、図７は、負帯電性トナーが３５％含まれていると仮定した場合の計算結果を示すものである。また、図８は、正帯電性トナーと負帯電性トナーとが同量（１対１の割合で）含まれていると仮定した場合の計算結果を示すものである。

なお、参考のため、逆帯電性トナーが全く含まれないと仮定した場合（このようなことは通常の電子写真プロセスにおいては現実的にはあり得ない）の計算結果が、図９に示されている。また、正帯電性トナーと負帯電性トナーとの混合割合が逆である場合は、結果が同様になるため、計算は省略されている。

逆帯電性トナーが全く含まれないと仮定した場合、図９に示されているように、搬送電極印加電圧（第一搬送電圧）の周波数と対向電極印加電圧（第二搬送電圧）の周波数とが同一であっても異なっていても格別の差がない。むしろ、両者の周波数が同一である比較例（図中（ii）参照：以下同様）の方が、トナーＴの搬送状態が良好であるようにすら見える。

しかしながら、図５に示されているように、逆帯電性トナーがわずか５％含まれているだけでも、比較例においては、トナーＴのｙ方向における中央付近への局所的な集中が顕著に生じる。このような集中が生じると、電界強度が強くトナーＴが最も搬送されやすい部分である、トナー搬送面ＴＴＳや対向配線基板表面ＣＳの近傍における、トナーＴの存在割合が減少する。さらには、トナーＴの凝集が起こる。これらにより、トナーＴの搬送性が悪化する。このような傾向は、逆帯電性トナーの割合が増加するほど、より顕著となる。具体的には、逆帯電性トナーが１５％以上含まれる場合、中央付近に存在する割合が最も高くなる。そして、逆帯電性トナーが３０％を超えると、半数以上のトナーＴが中央付近に存在することになる。

これに対し、本実施形態のように、搬送電極印加電圧の周波数と対向電極印加電圧の周波数とを異ならせる（特に一方が他方の整数倍とならないようにする）ことで、上述のようなトナーＴのｙ方向における集中が緩和される。これにより、逆帯電性トナーが含まれる場合であっても、良好なトナーＴの搬送が行われる。

以上のように、本実施形態によれば、搬送配線基板６３における進行波電界と、対向配線基板６５における進行波電界と、によって、トナーＴが、トナー搬送方向ＴＴＤにスムーズに搬送され得る。

特に、意図的に正帯電性微粒子と負帯電性微粒子とが任意の割合で混合された場合、例えば、正帯電性トナー（画像形成に供される際の正規の帯電極性が正極性となるように製造されたもの）及び負帯電性トナー（画像形成に供される際の正規の帯電極性が負極性となるように製造されたもの）が任意の割合で混合された場合、正帯電性トナー及び負帯電性の除電剤が任意の割合で混合された場合、あるいは、正帯電性の除電剤及び負帯電性トナーが任意の割合で混合された場合、等における、トナーＴの搬送性が、格段に向上する。

＜変形例＞
なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を、単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の各実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の各実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の実施形態や変形例の、全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。

本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

（１）本発明の適用対象は、単色のレーザープリンタに限定されない。例えば、本発明は、カラーのレーザープリンタや、単色及びカラーの複写機等の、いわゆる電子写真方式の画像形成装置に対して、好適に適用され得る。このとき、感光体の形状は、上述の実施形態のようなドラム状でなくてもよい。例えば、平板状や無端ベルト状等であってもよい。

（２）上述の実施形態においては、本発明の現像剤担持体に相当するものは感光体ドラム３であった。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

例えば、本発明の現像剤担持体としては、トナーＴを薄い層状に担持する円筒面状のトナー担持面を備えていて感光体ドラム３に対向するように設けられた、現像ローラあるいは現像スリーブが相当し得る。

あるいは、本発明は、上述の電子写真方式以外の方式（例えば、感光体を用いないトナージェット方式、イオンフロー方式、マルチスタイラス電極方式、等）の画像形成装置に対しても、好適に適用され得る。この場合、本発明の現像剤担持体に相当するものは、用紙Ｐや、ドラム状あるいはベルト状の中間転写体、等となり得る。

（３）搬送配線基板６３や対向配線基板６５の構成は、上述の実施形態にて示された具体例に限定されない。例えば、搬送電極オーバーコーティング層６３ｄや対向電極オーバーコーティング層６５ｄは、省略され得る。

（４）その他、いちいち言及しないが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、上述の実施形態にて示された構成に対する適宜の変形が可能である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。

本発明の一実施形態に係るレーザープリンタの概略構成を示す側面図である。 図１に示されている感光体ドラムとトナー供給装置とが対向する現像位置の周辺を拡大した側断面図である。 図２に示されている各電源回路が発生する電圧の波形を示したグラフである。 図２に示されているトナー搬送面の周辺を拡大して示す側断面図である。 図２に示されている第一搬送電圧印加部及び第二搬送電圧印加部により、搬送電極及び対向電極に対して電圧が印加された場合の、トナーの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。 図２に示されている第一搬送電圧印加部及び第二搬送電圧印加部により、搬送電極及び対向電極に対して電圧が印加された場合の、トナーの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。 図２に示されている第一搬送電圧印加部及び第二搬送電圧印加部により、搬送電極及び対向電極に対して電圧が印加された場合の、トナーの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。 図２に示されている第一搬送電圧印加部及び第二搬送電圧印加部により、搬送電極及び対向電極に対して電圧が印加された場合の、トナーの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。 図２に示されている第一搬送電圧印加部及び第二搬送電圧印加部により、搬送電極及び対向電極に対して電圧が印加された場合の、トナーの挙動を計算機シミュレーションした結果を示す図である。

符号の説明

１…レーザープリンタ
２…用紙搬送機構
３…感光体ドラム
４…帯電器
５…スキャナーユニット
６…トナー供給装置
６２…トナー電界搬送体
６３…搬送配線基板
６３ａ…搬送電極
６４…搬送基板支持部材
６５…対向配線基板
６５ａ…対向電極
６６…第一搬送電圧印加部
６７…第二搬送電圧印加部
Ｔ…トナー
ＴＴＤ…トナー搬送方向
ＴＴＰ…トナー搬送経路

Claims (5)

1. 主走査方向と平行な面であって、多数の微粒子からなる現像剤が担持される現像剤担持面を有する、現像剤担持体と、
   帯電した前記現像剤を、現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成された、現像剤供給装置と、
   を備え、
   前記現像剤供給装置は、
   前記現像剤搬送経路に沿って配列されていて、進行波状の第一搬送電圧が印加されることで前記現像剤を前記主走査方向と交差する現像剤搬送方向に搬送し得るように構成された、複数の第一搬送電極と、
   前記現像剤搬送経路に沿って配列されていて、前記現像剤搬送経路を挟んで前記第一搬送電極と対向するように配置され、進行波状の第二搬送電圧が印加されることで前記現像剤を前記現像剤搬送方向に搬送し得るように構成された、複数の第二搬送電極と、
   前記第一搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第一搬送電極と電気的に接続された、第一搬送電圧印加部と、
   前記第一搬送電圧とは異なる周波数の前記第二搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第二搬送電極と電気的に接続された、第二搬送電圧印加部と、
   を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
2. 多数の微粒子からなる現像剤を、帯電した状態で、現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、主走査方向と平行な面であって前記現像剤が担持される現像剤担持面を有する現像剤担持体に対して供給するように構成された、現像剤供給装置であって、
   前記現像剤搬送経路に沿って配列されていて、進行波状の第一搬送電圧が印加されることで前記現像剤を前記主走査方向と交差する現像剤搬送方向に搬送し得るように構成された、複数の第一搬送電極と、
   前記現像剤搬送経路に沿って配列されていて、前記現像剤搬送経路を挟んで前記第一搬送電極と対向するように配置され、進行波状の第二搬送電圧が印加されることで前記現像剤を前記現像剤搬送方向に搬送し得るように構成された、複数の第二搬送電極と、
   前記第一搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第一搬送電極と電気的に接続された、第一搬送電圧印加部と、
   前記第一搬送電圧とは異なる周波数の前記第二搬送電圧を印加し得るように、複数の前記第二搬送電極と電気的に接続された、第二搬送電圧印加部と、
   を備えたことを特徴とする、現像剤供給装置。
3. 請求項２に記載の、現像剤供給装置であって、
   前記第二搬送電圧印加部は、前記第一搬送電圧の周波数の整数倍とはならない周波数の前記第二搬送電圧を前記第二搬送電極に印加するように構成されたことを特徴とする、現像剤供給装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の、現像剤供給装置であって、
   所定極性に帯電した前記微粒子と前記所定極性とは逆の極性に帯電した前記微粒子とを含む前記現像剤を、前記現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成されたことを特徴とする、現像剤供給装置。
5. 請求項４に記載の、現像剤供給装置であって、
   正帯電性トナー及び負帯電性トナーの双方を任意の割合で含む前記現像剤を、前記現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記現像剤担持体に対して供給するように構成されたことを特徴とする、現像剤供給装置。

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