(57)【要約】【課題】現像剤に対する重力の影響を考慮して、現像剤を進行波電界により安定に搬送する。【解決手段】現像装置１２の現像剤搬送路２１の勾配α（水平方向に対する傾斜角）を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定している。この勾配αの現像剤搬送路２１上では、現像剤が重力により移動することはない。このため、画像形成装置の電源がオフにされて、各進行波発生電極３１による進行波電界が消えても、現像剤が重力により現像剤搬送路２１から滑り落ちずに済み、現像剤が飛散することはない。また、画像形成装置の電源がオンにされ、現像剤搬送路２１上の現像剤が進行波電界により搬送されているときにも、現像剤が重力により移動しないことから、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で搬送する現像装置と、現像装置の搬送路に近接配置された像担持体とを備え、現像剤を該搬送路から像担持体へと供給することにより像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、
現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲で設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で搬送する現像装置と、現像装置の搬送路に近接配置された像担持体とを備え、現像剤を該搬送路から像担持体へと供給することにより像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、
現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を現像剤の安息角以下に設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
搬送路を像担持体の下方に設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数の現像装置を備えており、各現像装置の端部を相互にオーバーラップさせて、各現像装置を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の現像装置を備えており、現像剤を各現像装置の搬送路から像担持体へと供給するそれぞれの領域で、像担持体が各現像装置の搬送路に沿う様に、像担持体の勾配を設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
搬送路は、各進行波発生電極を支持する支持体、及び支持体上で移動するベルトを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、進行波電界により現像剤を搬送し、この現像剤により静電潜像を現像する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、現像剤を像担持体近傍まで搬送し、現像剤を像担持体上の静電潜像へと飛翔させて、この静電潜像を現像するという非接触方式の現像装置が注目されている。この非接触方式には、パウダークラウド方法、ジャンピング方法、電界カーテン（進行波電界）を利用した方法等がある。
【０００３】
進行波電界を利用した方法は、例えば特許文献１等に記載されている。特許文献１においては、現像剤の搬送路に多数の電極を埋設し、これらの電極に多相の交流電圧を印加して、進行波電界を発生させ、この進行波電界により搬送路上の現像剤を像担持体まで搬送する。現像剤は、像担持体近傍まで搬送されると、像担持体の静電潜像へと飛翔し、静電潜像に付着する。これにより、像担持体上の静電潜像が現像される。
【０００４】
また、特許文献２には、進行波電界により搬送路上の現像剤を搬送するだけではなく、発泡ウレタンの予備荷電ローラ、及び予備荷電ローラに接触するブレードを設け、予備荷電ローラと搬送路間の摩擦により現像剤の予備荷電を行ないつつ、現像剤の層厚を規制し、これにより現像剤の均一で適正な帯電及び搬送の安定化を図り、現像剤の飛散や画像のカブリを防止するという技術が開示されている。
【０００５】
更に、各特許文献３及び４にも、多数の電極により進行波電界を発生させて、現像剤を搬送するという技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平５−３１１４６号公報
【特許文献２】
特開平３−２１９６７号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１８１３７１号公報
【特許文献４】
特開昭６３−１３０６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現像剤は、進行波電界により搬送路に対する吸着と離反を繰り返して、徐々に搬送される。また、本願発明の発明者等が鋭意研究を進めたところ、重力も現像剤に作用して搬送中の現像剤の挙動に影響を与えており、このために重力を考慮して、現像剤の搬送制御を行なう必要があることが分かった。
【０００８】
しかしながら、上記各特許文献１乃至４のいずれにおいても、重力の影響を十分に考慮しているとは言えず、現像剤の安定搬送の再現性に問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、現像剤に対する重力の影響を考慮して、現像剤を進行波電界により安定に搬送することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で搬送する現像装置と、現像装置の搬送路に近接配置された像担持体とを備え、現像剤を該搬送路から像担持体へと供給することにより像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲で設定している。
【００１１】
また、本発明は、多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で搬送する現像装置と、現像装置の搬送路に近接配置された像担持体とを備え、現像剤を該搬送路から像担持体へと供給することにより像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を現像剤の安息角以下に設定している。
【００１２】
この様な構成の本発明によれば、現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定している。この勾配の搬送路上では、現像剤が重力により移動することはない。従って、重力の影響を受けずに、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。また、画像形成装置の電源がオフにされて各進行波発生電極による進行波電界が消えても、現像剤が重力により搬送路から滑り落ちずに済む。更に、搬送路を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に傾斜させることから、現像装置の配置に自由度を持たせることができる。例えば、黒、イエロー、マゼンタ、シアン等の各色の現像剤を供給する複数の現像装置を用いる場合は、各現像装置の配置を自由に設定することにより、各現像装置を接近させて、各現像装置の設置スペースを節減し、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
現像剤の安息角は、粉体の物質特性として「ＪＩＳ    Ｋ６７２１」で規定されている。粉体をロートやオリフィス等から平面上へと静かに落下させると、粉体が円錐形に堆積する。この円錐形の母線と水平方向の線とがなす角度θｒを安息角と称している。測定方法には、大別して排出角法と注入角法とがある。但し、安息角は、湿度等の外的条件や測定法により変化するので、粉体の絶対的な固有値とは言えない。
【００１４】
現像剤の安息角は、現像剤粒子の形状、粒子の表面の粗さ、及び粒子の径等に応じて変化する。例えば、現像剤の粒子の径が小さくなると、安息角も小さくなり、現像剤の粒子の径が大きくなると、安息角も大きくなる。そして、粒子の形状、粗さ、及び径等は、現像剤の製造方法（粉砕、液中乾燥）等により多様に変化する。従って、現像剤の安息角は、現像剤の種類等により定まる。
【００１５】
ここで、現像剤をマグネットローラの外周面に吸着しつつ像担持体へと供給するという方法が広く知られている。この方法では、現像剤の安息角を考慮する必要が全く無い。
【００１６】
ところが、現像剤を進行波電界により搬送路上で搬送する場合は、搬送路が安息角を超えると、現像剤が搬送路上で滑り落ちてしまう。本発明の様に搬送路の勾配を現像剤の安息角以下に設定すれば、重力の影響を受けずに、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができ、また電源がオフとなって、各進行波発生電極による進行波電界が消えても、現像剤が重力により搬送路から滑り落ちずに済む。
【００１７】
これまでは、本発明の様に搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲で設定して、現像剤に対する重力の影響を排除するという技術的な思想、あるいは現像剤の安息角を考慮して、搬送路の勾配を設定するという技術的な思想が全く無かった。
【００１８】
また、本発明においては、搬送路を像担持体の下方に設置している。
【００１９】
この様な搬送路及び像担持体の配置により、像担持体の下方で、搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定することが可能になる。また、現像剤が下方から上方へと供給されるため、重力加速により現像剤の移動速度が高くならず、現像剤を安定供給することができる。
【００２０】
更に、本発明においては、複数の現像装置を備えており、各現像装置の端部を相互にオーバーラップさせて、各現像装置を配置している。
【００２１】
ここでは、タンデム方式のカラー画像形成装置を前提としている。このカラー画像形成装置では、複数の現像装置を一方向に配列させる必要がある。本発明の様に各現像装置の端部を相互にオーバーラップさせれば、各現像装置を一方向に配列させるだけではなく、各現像装置を接近させて、各現像装置の設置スペースを節減し、画像形成装置の小型化を図ることができる。また、先に述べた様に各現像装置の搬送路を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に傾斜させることから、各現像装置の端部を相互にオーバーラップさせることが可能である。
【００２２】
また、オーバーラップする各現像装置の端部をケース等により覆っておけば、飛散した現像剤が各現像装置間で入り乱れ難くなり、各色の現像剤が混ざらずに済む。
【００２３】
また、本発明においては、複数の現像装置を備えており、現像剤を各現像装置の搬送路から像担持体へと供給するそれぞれの領域で、像担持体が各現像装置の搬送路に沿う様に、像担持体の勾配を設定している。
【００２４】
この様な像担持体の勾配の設定により、像担持体を各現像装置の搬送路に沿わせることができる。
【００２５】
更に、本発明においては、搬送路は、各進行波発生電極を支持する支持体、及び支持体上で移動するベルトを含んでいる。
【００２６】
この様に支持体とベルトからなる搬送路であっても、本発明を適用することができる。現像剤を搬送路上で搬送する場合は、現像剤の搬送開始時点で、現像剤の搬送不良が発生することが多い。例えば、多量の現像剤が一度に供給されると、現像剤が進行波電界により搬送し切れなくなる。また、少量の現像剤だけが進行波電界により搬送され、現像剤の不足が生じる。本発明の様にベルトの移動により現像剤の搬送を補助しつつ、現像剤を進行波電界の強い搬送路部分まで搬送してやれば、現像剤が速やかに搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じることはない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す側面図である。この画像形成装置では、電子写真方式により画像を形成しており、感光体ドラム１１の周辺に、現像装置１２、転写装置１３、クリーニング装置１４、除電装置１５、帯電装置１６、露光装置１７等を感光体ドラム１１の回転方向の上流側から順に配置している。また、記録用紙Ｐの搬送方向下流側には、定着装置１８を配置している。記録用紙Ｐは、感光体ドラム１１と転写装置１３間を通過し、定着装置１８へと搬送される。
【００２９】
ここでは、感光体ドラム１１を矢印Ｂの方向に回転させつつ、感光体ドラム１１の表面を帯電装置１６により均一に帯電させている。そして、画像を示す画像データに基づいて露光装置１７から感光体ドラム１１へと出射される光ビームを変調しつつ、この光ビームにより感光体ドラム１１の表面を走査し、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。更に、現像剤を現像装置１２により静電潜像に付着させて、現像剤像を形成し、この現像剤像を転写装置１３により感光体ドラム１１から記録用紙Ｐへと転写し、記録用紙Ｐ上の現像剤像を定着装置１８により加熱及び加圧して定着させる。この後、感光体ドラム１１上の残留現像剤をクリーニング装置１４により除去して、感光体ドラム１１をクリーニングし、感光体ドラム１１表面の残留電荷を除電装置１５により除電する。
【００３０】
感光体ドラム１１は、例えばアルミニウム等の金属ドラムの外周に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）、有機光半導体（ＯＰＣ）等からなる薄膜状の光導電層を形成したものである。
【００３１】
帯電装置１６は、例えばタングステンワイヤ等の帯電線、金属製のシールド板、グリッド板からなるコロナ帯電器、あるいは帯電ローラや帯電ブラシ等を備えている。露光装置１７は、光ビームを出射する半導体レーザや発光ダイオード、光ビームの走査機構等を備えている。転写装置１３は、コロナ帯電器、あるいは転写ローラや転写ブラシ等を備えている。クリーニング装置１４は、感光体ドラム１１の表面に摺接するクリーニングブレード等である。除電装置１５は、除電ランプ等である。
【００３２】
尚、感光体ドラム１１、及び各装置１３〜１８として、他の方式のものを適用しても構わない。
【００３３】
次に、本実施形態の現像装置１２は、図２に示す様に現像剤を収容した現像槽２０、進行波電界を発生して現像剤を搬送する現像剤搬送路２１、現像剤を現像槽２０から現像剤搬送路２１へと供給する現像剤供給ローラ２３、現像剤を攪拌しつつ現像剤供給ローラ２３へと移動させるミキシングパドル２４、及び現像剤搬送路２１から現像槽２０へと現像剤を回収する現像剤回収ローラ２５等を備えている。
【００３４】
現像槽２０の開口部２０ａは、感光体ドラム１１の側方に対向しており、この開口部２０ａに支持体２８を固定し、この支持体２８の外周面に現像剤搬送路２１を固定している。従って、現像槽２０の開口部２０ａが現像剤搬送路２１により塞がれ、この内側が現像剤の貯蔵庫となる。
【００３５】
支持体２８は、現像剤搬送路２１を支持するためのものであって、その構造を特に限定されるものではない。また、支持体２８は、コの字型であるが、その形状を限定されるものではない。その他の形状としては、半円筒状のものや、若干傾斜した緩やかな曲面を有するもの等がある。
【００３６】
支持体２８の材質としては、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂等を挙げることができる。
【００３７】
現像剤供給ローラ２３は、現像剤搬送路２１の下端に沿って配置されており、回転自在に支持されて、図示しないモーター等により回転駆動され、現像剤を現像剤搬送路２１へと供給する。現像剤供給ローラ２３の回転方向Ｄは、現像剤搬送路２１に対向する該現像剤供給ローラ２３の外周面が現像剤の搬送方向に回転移動する様に設定されている。また、現像剤供給ローラ２３は、バネ等により現像剤搬送路２１側に付勢され、現像剤搬送路２１に圧接されて線接触しており、現像剤搬送路２１との摩擦により現像剤を帯電させる。また、ブレード２６は、薄板状のものであって、現像剤供給ローラ２３に圧接して、現像剤を摩擦帯電させ、現像剤の層厚を規制する。
【００３８】
尚、現像剤供給ローラ２３と現像剤搬送路２１間の圧接圧力を変更可能にして、この圧接圧力を調節制御しても構わない。
【００３９】
現像剤供給ローラ２３の材質としては、例えばシリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体）等のソリッドゴムや発泡ゴム等を挙げることができる。また、供給ローラ用バイアス直流電圧を現像剤供給ローラ２３に印加する場合は、カーボンブラックやイオン導電剤等を添加して、現像剤供給ローラ２３に導電性を付与しても良い。
【００４０】
現像剤回収ローラ２５は、現像剤搬送路２１の上端に沿って配置されており、回転自在に支持されて、図示しないモーター等により反時計回りに回転駆動される。現像剤回収ローラ２５は、現像剤搬送路２１に摺接し、現像剤搬送路２１上の残留現像剤を掻き取って、現像剤搬送路２１をクリーニングし、現像剤を現像槽２０へと回収する。
【００４１】
現像剤搬送路２１は、例えば図３に示す様にポリイミド等からなる厚み２５μｍ程度の基材２１ａ上に、発生電極体（ＦＰＣベルト）２１ｂを形成し、その上にポリイミド等からなる厚み２５μｍ程度の表面保護層２１ｃを積層した構造を有する。発生電極体２１ｂは、厚み１８μｍ程度の銅箔からなり、複数の進行波発生電極３１を形成する。
【００４２】
現像剤搬送路２１において、各進行波発生電極３１は、幅ｗを例えば略４０μｍ〜２６０μｍの範囲で設定され、ピッチλを例えば略５０ｄｐｉ〜３００ｄｐｉ（約５００μｍ〜約８５μｍ）の範囲で設定されることが多く、現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて平行に配置される。また、各進行波発生電極３１は、例えば４本程度を１組として、複数組に分けられている。そして、図４に示す様な多相交流電源３２の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４が４本の各進行波発生電極３１にそれぞれ印加される。これにより、進行波電界が形成される。ここでは、各交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４の電圧波形として、矩形波を例示しているが、正弦波や台形波等でも構わない。
【００４３】
各進行波発生電極３１を現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて設けているので、進行波電界が現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて形成される。この進行波電界は、現像剤を現像剤搬送路２１の下端から上端へと矢印Ｃの方向に搬送する。４相の交流電圧は、各進行波発生電極３１間で絶縁破壊が発生しない様に、例えば略１００Ｖ〜３ｋＶの範囲で設定されることが好ましい。また、その周波数は、例えば略１００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲で設定されることが好ましい。但し、４相の交流電圧及びその周波数は、各進行波発生電極３１の形状、現像剤の搬送速度、現像剤の性質等に応じて適宜に設定されれば良く、特に限定されるものではない。
【００４４】
先に述べた様に現像剤供給ローラ２３は、現像剤を現像槽２０から現像剤搬送路２１へと供給する。そして、進行波電界は、現像剤を現像剤搬送路２１の下端から上端へと搬送する。更に、現像剤回収ローラ２５は、現像剤を現像剤搬送路２１から現像槽２０へと回収する。
【００４５】
こうして現像剤を現像剤搬送路２１上で搬送しつつ、その一方で、バイアス直流電源３３のバイアス直流電圧を多相交流電源３２の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４に重畳して、感光体ドラム１１と現像剤搬送路２１が接近した現像領域Ａでバイアス直流電圧による現像電界を形成し、この現像電界により現像剤を現像剤搬送路２１から感光体ドラム１１上の静電潜像へと飛翔させて、現像剤を静電潜像に付着させ、現像剤像を形成する。
【００４６】
さて、先に述べた様に現像剤供給ローラ２３と現像剤搬送路２１との摩擦により現像剤が帯電されてから、現像剤が現像剤搬送路２１に供給されるので、現像剤が現像剤搬送路２１に吸着されつつ搬送され、また大半の現像剤が現像のために使用され、現像剤回収ローラ２５により回収される現像剤が僅かであり、現像剤回収ローラ２５により現像剤の全てを回収することができる。このため、画像形成に際しては、現像剤が飛散する恐れが殆どない。
【００４７】
ところが、画像形成装置の電源がオフにされたときには、現像剤搬送路２１上に残留した現像剤が放電して、この現像剤が現像剤搬送路２１に吸着されなくなり、この現像剤が現像剤搬送路２１上で滑り落ちて飛散する恐れがある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、現像装置１２の現像剤搬送路２１の勾配α（水平方向に対する傾斜角）を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定している。この勾配αの現像剤搬送路２１上では、現像剤が重力により移動することはない。このため、画像形成装置の電源がオフにされて、各進行波発生電極３１による進行波電界が消えても、現像剤が重力により現像剤搬送路２１から滑り落ちずに済み、現像剤が飛散することはない。
【００４９】
また、画像形成装置の電源がオンにされ、現像剤搬送路２１上の現像剤が進行波電界により搬送されているときにも、現像剤が重力により移動しないことから、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。
【００５０】
現像剤の安息角は、粉体の物質特性として「ＪＩＳ    Ｋ６７２１」で規定されている。粉体をロートやオリフィス等から平面上へと静かに落下させると、粉体が円錐形に堆積する。この円錐形の母線と水平方向の線とがなす角度θｒを安息角と称している。但し、安息角は、湿度等の外的条件や測定法により変化するので、粉体の絶対的な固有値とは言えない。
【００５１】
現像剤の安息角は、現像剤粒子の形状、粒子の表面の粗さ、及び粒子の径等に応じて変化する。例えば、現像剤の粒子の径が小さくなると、安息角も小さくなり、現像剤の粒子の径が大きくなると、安息角も大きくなる。そして、粒子の形状、粗さ、及び径等は、現像剤の製造方法（粉砕、液中乾燥）等により多様に変化する。従って、現像剤の安息角は、現像剤の種類等により定まる。
【００５２】
図５は、現像剤搬送路２１上の現像剤の搬送状態を示している。現像剤Ｔは、進行波電界により現像剤搬送路２１に対する吸着と離反を繰り返して、徐々に搬送される。現像剤Ｔが離反したときには、現像剤Ｔが現像剤搬送路２１から浮遊するので、現像剤Ｔが重力の影響を受け易くなる。
【００５３】
仮に、現像剤搬送路２１の勾配αを＋４０度もしくは現像剤の安息角よりも大きくした場合は、現像剤が現像剤搬送路２１から浮遊したときに、現像剤が重力により現像剤搬送路２１上で逆行し、現像剤の搬送不良が生じる。また、現像剤搬送路２１の勾配αを−５度よりも小さくした場合は、現像剤が現像剤搬送路２１から浮遊したときに、現像剤が現像剤搬送路２１上で重力加速され、やはり現像剤の搬送不良が生じる。すなわち、現像剤搬送路２１を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に傾斜させなかった場合は、進行波電界により現像剤の搬送が十分に制御されず、現像剤の搬送不良が生じる。
【００５４】
次の表は、現像剤搬送路２１の勾配と現像剤の搬送状態の関係を調べた実験結果を示している。
【００５５】
【表１】
2004226851.tif 000003
但し、各進行波発生電極３１のピッチを５０８μｍとし、各進行波発生電極３１の幅を１２７μｍとし、印加電圧を１．８ｋＶ（振幅電圧）とし、周囲温度を５度乃至４５度とし、湿度を１０％乃至８０％とし、現像剤の粒子の径を略６．８μｍとする。
【００５６】
この様に現像剤搬送路２１の勾配αを−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定し、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御している状態では、現像剤がクラウド状態にあり、現像領域Ａにおいて格別な制御が行なわれなくても、現像処理が適切に行われる。
【００５７】
また、現像剤搬送路２１の勾配αを−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定するということは、現像剤搬送路２１を適宜に傾斜させることでもあり、現像装置１２の配置に自由度を持たせることになる。
【００５８】
更に、現像装置１２の上方に感光体ドラム１１を配置していることから、現像剤が下方から上方へと供給される。このため、重力加速により現像剤の移動速度が高くならず、現像剤を安定供給することができる。また、仮に現像剤の搬送不良が生じたり、画像形成装置に衝撃が加わり、現像剤が飛散したとしても、現像剤の飛散を最小限に抑えることができる。
【００５９】
図６は、複数の現像装置１２を適用したカラー画像形成装置を概略的に示している。
【００６０】
このカラー画像形成装置４０では、中間転写ベルト４１を適用しており、中間転写ベルト４１を一対の駆動ローラ４２に張架し、各駆動ローラ４２を回転させて、中間転写ベルト４１を回転移動させている。各感光体ドラム１１及び各現像装置１２は、中間転写ベルト４１の下方に配列されており、各感光体ドラム１１を中間転写ベルト４１に圧接し、各現像装置１２の現像剤搬送路２１を各感光体ドラム１１に近接配置している。
【００６１】
各現像装置１２は、黒、イエロー、シアン、マゼンタという各色の現像剤を収容しており、各色の現像剤をそれぞれの感光体ドラム１１に供給する。これにより、各感光体ドラム１１表面には、各色の現像剤像が形成される。
【００６２】
各感光体ドラム１１の回転に伴って、中間転写ベルト４１を各駆動ローラ４２により回転移動しつつ、各感光体ドラム１１表面の現像剤像を中間転写ベルト４１表面に転写する。そして、中間転写ベルト４１表面の現像剤像を記録用紙（図示せず）へと更に転写し、記録用紙上の現像剤像を定着させる。
【００６３】
このカラー画像形成装置４０においても、各現像装置１２の現像剤搬送路２１の勾配αを−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定している。このため、電源がオフにされて、各進行波発生電極３１による進行波電界が消えても、現像剤が重力により現像剤搬送路２１から滑り落ちずに済み、現像剤が飛散することはない。また、現像剤搬送路２１上の現像剤が進行波電界により搬送されているときにも、現像剤が重力により移動しないことから、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。
【００６４】
また、各現像装置１２の上方に各感光体ドラム１１を配置し、各感光体ドラム１１の上方に中間転写ベルト４１を配置していることから、現像剤が下方から上方へと供給される。このため、仮に現像剤の搬送不良が生じたり、カラー画像形成装置４０に衝撃が加わり、現像剤が飛散したとしても、現像剤の飛散を最小限に抑えることができ、各現像装置１２間で現像剤が飛散して混じり合うこともない。
【００６５】
図７は、図６のカラー画像形成装置の変形例を示している。このカラー画像形成装置４０Ａでは、各現像装置１２を傾斜させて、各現像装置１２の端部を相互にオーバーラップさせている。ただし、各現像装置１２の現像剤搬送路２１の勾配αが−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下となる範囲で、各現像装置１２を傾斜させている。
【００６６】
この様に各現像装置１２の端部を相互にオーバーラップさせれば、各現像装置１２の設置スペースを節減することができ、カラー画像形成装置４０Ａの小型化を図ることができる。
【００６７】
ここでは、相互にオーバーラップする各現像装置１２の端部がカバー等（図示せず）で覆われているため、相互にオーバーラップする各現像装置１２の端部で現像剤が飛散することはなく、各現像装置１２間で現像剤が混じり合うこともない。
【００６８】
また、各現像装置１２の現像剤回収ローラ２５を上側にして、各現像装置１２を傾斜させている。これは、現像剤回収ローラ２５側の現像剤の量が少ないことから、仮に現像剤が上方から飛散して落下したとしても、その影響が小さくなるためである。また、これは、各現像装置１２の現像剤搬送路２１の勾配αを−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下となる範囲に設定し易いためである。
【００６９】
図８は、図６のカラー画像形成装置の他の変形例を示している。このカラー画像形成装置４０Ｂでは、各現像装置１２を傾斜させる代わりに、中間転写ベルト４１を傾斜させ、各現像装置１２を中間転写ベルト４１に沿って階段状に並設し、各現像装置１２の端部を相互にオーバーラップさせている。これにより、カラー画像形成装置４０Ｂの小型化を図ることができる。
【００７０】
図９は、図１の画像形成装置に適用し得る他の現像装置を示す側面図である。尚、図９において、図２と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００７１】
この現像装置１２Ａでは、図２の現像剤搬送路２１の代わりに、現像剤搬送部５０を設けている。
【００７２】
現像剤搬送部５０は、現像槽２０の開口部に固定された支持体５１と、現像槽２０の内側に設けられた駆動ローラ５２及び従動ローラ５３と、感光体ドラム１１に対向する支持体５１の表面に設けられた搬送体５５と、搬送体５５、駆動ローラ５２、及び従動ローラ５３の外周に掛け渡された無端ベルト５４と、現像剤搬送部５０裏面側で現像剤が無端ベルト５４に接触することを防ぐ遮蔽壁５６とを備えている。
【００７３】
支持体５１は、感光体ドラム１１側で、若干傾斜した緩やかな曲面を描いており、この曲面に沿って搬送体５５を設け、搬送体５５を感光体ドラム１１に対向させている。この支持体５１の材質としては、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂等を挙げることができる。
【００７４】
尚、感光体ドラム１１側の搬送体５５の面が半円弧状であっても、略平面状であっても構わない。
【００７５】
駆動ローラ５２は、図示しないモーター、ギヤ、プーリー、ベルト等からなる駆動機構により所定の周速度で回転駆動され、無端ベルト５４を回転移動する。この駆動ローラ５２は、例えばＳＵＳや鉄等の金属ローラ、あるいは金属ローラの周囲をゴム、フィルム、スポンジ等により被ったものである。
【００７６】
従動ローラ５３は、図示しないバネ等により駆動ローラ５２に押し付けられて、駆動ローラ５２との間に無端ベルト５４を挟み込だ状態で、駆動ローラ５２と共に回転し、無端ベルト５４を滑らかに回転移動させる。この従動ローラ５３も、駆動ローラ５２と同様に、例えばＳＵＳや鉄等の金属ローラ、あるいは金属ローラの周囲をゴム、フィルム、スポンジ等により被ったものである。
【００７７】
尚、従動ローラ５３の代わりに、もう１つの駆動ローラを設け、２つの駆動ローラを相互に押し付けて、これらの駆動ローラ間に無端ベルト５４を挟み込んでも構わない。あるは、従動ローラ５３の代わりに、多角柱等の棒を用いても良い。また、従動ローラ５３を接地して、無端ベルト５４等の除電のために用いても構わない。
【００７８】
クリーニングブレード５７は、遮蔽壁５６に固定されて、無端ベルト５４に圧接されており、無端ベルト５４に付着残留している現像剤を掻き取って、無端ベルト５４表面をクリーニングし、掻き取った現像剤を現像槽２０に戻す。このクリーニングブレード５７の材質としては、ＳＵＳ、ニッケルコートを施した鉄、ウレタン、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００７９】
無端ベルト５４は、搬送体５５の帯電を防止したり、現像剤が搬送体５５に固着することを防止する。この無端ベルト５４の厚みは、後で述べる搬送体５５上の各電極間ピッチに応じて５μｍ乃至２００μｍに設定され、望ましくは１０μｍ乃至１００μｍに設定される。この無端ベルト５４の材質としては、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ピレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の有機絶縁材料、シリコーン、イソプレン、ブタジエン等のゴム材料等を挙げることができる。
【００８０】
搬送体５５は、図２の現像剤搬送路２１と同様に、ポリイミド等からなる厚み２５μｍ程度の基材上に、発生電極体（ＦＰＣベルト）を形成し、その上にポリイミド等からなる厚み２５μｍ程度の表面保護層を積層した構造を有する。発生電極体は、厚み１８μｍ程度の銅箔からなり、複数の進行波発生電極を形成する。
【００８１】
各進行波発生電極は、４本程度を１組として、複数組に分けられており、多相交流電源３２の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４をそれぞれ印加され、進行波電界を形成する。また、多相交流電源３２の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４に対してバイアス直流電源３３のバイアス直流電圧を重畳し、感光体ドラム近傍の現像領域で、このバイアス直流電圧により現像電界を形成する。
【００８２】
尚、無端ベルト５４上の現像剤の搬送速度は、例えば無端ベルト５４上の現像剤を検出する一対の赤外線センサを設け、各赤外線センサによる現像剤のそれぞれの検出時間とそれぞれの検出箇所間の距離に基づいて求めたり、高速度ビデオカメラを用いて計測する方法がある（ＩＳ  ＆  Ｔｓ  ＮＩＰ  １５：１９９９  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｐ．２６２−２６５を参照）。
【００８３】
この現像装置１２Ａにおいて、無端ベルト５４は、搬送体５５上を現像剤の搬送速度よりも十分に遅い速度で現像剤の搬送方向Ｃに移動する。また、搬送体５５の各進行波発生電極により形成された進行波電界が無端ベルト５４を透過し、この進行波電界により無端ベルト５４上の現像剤が搬送される。無端ベルト５４の移動による搬送面のリフレッシュにより、現像剤の搬送量の安定化と正確な制御が可能になり、現像むら及び画像の濃度むらを確実に防止することができる。
【００８４】
ここで、無端ベルト５４の移動と現像剤の搬送の関係について説明する。
【００８５】
仮に、無端ベルト５４を停止させた状態で、現像剤を現像剤供給ローラ２３により無端ベルト５４上に供給し、進行波電界による無端ベルト５４上での現像剤の搬送を開始するならば、進行波電界を強くする必要ある。ところが、進行波電界を強くすると、小径の現像剤粒子や電荷量の多い現像剤粒子が大きく浮遊して飛散してしまう。あるいは、進行波電界を強くしたとしても、少量の現像剤だけが進行波電界により搬送され、現像剤の不足が生じる。このため、現像剤供給ローラ２３の回転速度制御により現像剤の供給量を常に調節する必要があるものの、現像剤供給ローラ２３の回転速度制御だけでは、現像剤の供給量を適確に維持することが困難である。
【００８６】
そこで、先に述べた様に無端ベルト５４を現像剤の搬送速度よりも十分に遅い速度で現像剤の搬送方向Ｃに移動させつつ、現像剤を現像剤供給ローラ２３により無端ベルト５４に供給する。この場合は、無端ベルト５４の移動により現像剤の搬送が補助されて、現像剤が進行波電界の強い箇所まで搬送され、この箇所で進行波電界による現像剤の吸着と離反の繰り返しが開始されて、現像剤が飛散することなく速やかに搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じることはない。
【００８７】
例えば、図１０に示す様に進行波発生電極３１が配置されていない箇所で、多量の現像剤▲１▼〜▲４▼を現像剤供給ローラ２３により無端ベルト５４に供給する。この箇所では、現像剤が進行波電界により搬送されることがなく、多量の現像剤▲１▼〜▲４▼が無端ベルト５４により徐々に移動される。そして、現像剤の一部▲１▼が最初の進行波発生電極３１近傍に達すると、この現像剤の一部▲１▼が進行波電界により吸着及び離反して次の進行波発生電極３１近傍まで搬送され、以降同様に現像剤の一部▲１▼が進行波電界により搬送されて行く。この繰り返しにより、多量の現像剤▲１▼〜▲４▼が少しずつ徐々に搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じずに済む。
【００８８】
この様な現像装置１２Ａでは、現像剤が無端ベルト５４上で搬送されるので、無端ベルト５４の勾配αを−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定する。これにより、各進行波発生電極３１による進行波電界が消えても、現像剤が重力により無端ベルト５４から滑り落ちずに済み、現像剤が飛散することはない。また、無端ベルト５４上の現像剤が進行波電界により搬送されているときにも、現像剤が重力により移動しないことから、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。
【００８９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。また、電子写真方式の画像形成装置に限定されず、イオンフロー方式の様に誘電体上に静電潜像を直接形成する画像形成装置や、トナージェット方式の様に複数の開口部を有する電極に電圧を印加して、空間に静電潜像を形成し、現像剤を記録媒体に飛翔させて画像形成を直接行なう画像形成装置にも、本発明の現像装置を適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、現像剤を搬送路から像担持体へと供給する領域で、搬送路の勾配を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に設定している。この勾配の搬送路上では、現像剤が重力により移動することはない。従って、重力の影響を受けずに、現像剤を進行波電界により安定に搬送制御することができる。また、画像形成装置の電源がオフにされて各進行波発生電極による進行波電界が消えても、現像剤が重力により搬送路から滑り落ちずに済む。更に、搬送路を−５度乃至＋４０度の範囲でもしくは現像剤の安息角以下に傾斜させることから、現像装置の配置に自由度を持たせることができる。例えば、黒、イエロー、マゼンタ、シアン等の各色の現像剤を供給する複数の現像装置を用いる場合は、各現像装置の配置を自由に設定することにより、各現像装置を接近させて、各現像装置の設置スペースを節減し、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の現像装置を示す側面図である。
【図３】図２の現像装置における現像剤搬送路を部分的に拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図３の現像剤搬送路の各進行波発生電極に印加される４相の交流電圧波形を示す図である。
【図５】図２の現像装置における現像剤搬送路上の現像剤の搬送状態を示す図である。
【図６】複数の現像装置を適用したカラー画像形成装置を概略的に示す図である。
【図７】図６のカラー画像形成装置の変形例を示す図である。
【図８】図６のカラー画像形成装置の他の変形例を示す図である。
【図９】図１の画像形成装置に適用し得る他の現像装置を示す側面図である。
【図１０】図９の現像装置における無端ベルト上の現像剤の搬送状態を示す図である。
【符号の説明】
１１    感光体ドラム
１２    現像装置
１３    転写装置
１４    クリーニング装置
１５    除電装置
１６    帯電装置
１７    露光装置
１８    定着装置
２０    現像槽
２１    現像剤搬送路
２３    現像剤供給ローラ
２４    ミキシングパドル
２５    現像剤剤回収ローラ
２６    ブレード
２８    支持体
３１    進行波発生電極
３２    多相交流電源
３３    バイアス直流電源
４１    中間転写ベルト
４２    駆動ローラ
５１    支持体
５２    駆動ローラ
５３    従動ローラ
５４    無端ベルト
５５    搬送体
５６    遮蔽壁
５７    クリーニングブレード
【図１】
2004226851.tif 000004
【図２】
2004226851.tif 000005
【図３】
2004226851.tif 000006
【図４】
2004226851.tif 000007
【図５】
2004226851.tif 000008
【図６】
2004226851.tif 000009
【図７】
2004226851.tif 000010
【図８】
2004226851.tif 000011
【図９】
2004226851.tif 000012
【図１０】
2004226851.tif 000013