(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行波発生電極が設けられたガイド手段と、
上記進行波発生電極に電圧を印加して進行波電界を形成する進行波電界形成手段と、
を備え、
帯電した現像剤を上記進行波電界により上記ガイド手段に沿って搬送し、その現像剤を担持体に供給する現像剤搬送装置であって、
上記担持体との対向部における上記ガイド手段に、上記対向部で現像剤に作用する電界強度を上記ガイド手段の他の部分よりも弱くすることによって、上記現像剤の搬送速度を上記進行波電界の速度に対して非同期にして上記対向部における上記現像剤の搬送速度をその対向部の手前における搬送速度よりも遅くする非同期搬送手段を、
備えたことを特徴とする現像剤搬送装置。
【請求項２】
上記非同期搬送手段が、上記対向部で上記進行波電界形成手段から上記進行波発生電極に印加される電圧を上記ガイド手段の他の部分よりも低くすることによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の現像剤搬送装置。
【請求項３】
上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記進行波発生電極の配設間隔を上記ガイド手段の他の部分よりも広くすることによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の現像剤搬送装置。
【請求項４】
上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記現像剤の搬送経路と上記進行波発生電極との間隔を上記ガイド手段の他の部分よりも広くすることによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の現像剤搬送装置。
【請求項５】
進行波発生電極が設けられたガイド手段と、
上記進行波発生電極に電圧を印加して進行波電界を形成する進行波電界形成手段と、
を備え、
帯電した現像剤を上記進行波電界により上記ガイド手段に沿って搬送し、その現像剤を担持体に供給する現像剤搬送装置であって、
上記担持体との対向部における上記ガイド手段に、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する抗力を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって、上記現像剤の搬送速度を上記進行波電界の速度に対して非同期にして上記対向部における上記現像剤の搬送速度をその対向部の手前における搬送速度よりも遅くする非同期搬送手段を、
備えたことを特徴とする現像剤搬送装置。
【請求項６】
上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する空気抵抗を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって構成されたことを特徴とする請求項５記載の現像剤搬送装置。
【請求項７】
上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する転がり摩擦を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって構成されたことを特徴とする請求項５記載の現像剤搬送装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の現像剤搬送装置と、
表面に静電潜像が形成される上記担持体としての静電潜像担持体と、
上記現像剤搬送装置から上記静電潜像担持体の表面に供給された現像剤を被記録媒体に転写する転写手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電した現像剤を進行波電界によって搬送する現像剤搬送装置、及び、その現像剤搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、進行波発生電極が設けられたガイド手段と、上記進行波発生電極に電圧を印加して進行波電界を形成する進行波電界形成手段と、を備えた現像剤搬送装置が考えられている。このように構成された現像剤搬送装置では、トナー等の帯電した現像剤を上記進行波電界形成手段が形成する進行波電界によって上記ガイド手段に沿って搬送し、その現像剤を感光体ドラム等の担持体に供給することができる。また、この種の現像剤搬送装置では、現像領域近傍の進行波発生電極の配設間隔を他の部分よりも狭くして、担持体に供給される現像剤の帯電量を均一にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０５６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、帯電した現像剤を進行波電界によって搬送する場合、その進行波電界に同期して現像剤が縞状に列をなして搬送される可能性がある。この場合、現像結果にも縞状の濃淡が形成されてしまう。また、帯電した現像剤が進行波電界に同期して縞状に集まることに対しては、従来より何ら対策が考えられていなかった。そこで、本発明は、帯電した現像剤を進行波電界によって搬送する現像剤搬送装置及びその現像剤搬送装置を備えた画像形成装置において、搬送された現像剤を少なくとも担持体との対向部で均一に分散させることを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達するためになされた本発明の現像剤搬送装置は、進行波発生電極が設けられたガイド手段と、上記進行波発生電極に電圧を印加して進行波電界を形成する進行波電界形成手段と、を備え、帯電した現像剤を上記進行波電界により上記ガイド手段に沿って搬送し、その現像剤を担持体に供給する現像剤搬送装置であって、上記担持体との対向部における上記ガイド手段に、上記対向部で現像剤に作用する電界強度を上記ガイド手段の他の部分よりも弱くすることによって、上記現像剤の搬送速度を上記進行波電界の速度に対して非同期にして上記対向部における上記現像剤の搬送速度をその対向部の手前における搬送速度よりも遅くする非同期搬送手段を、備えたことを特徴としている。
【０００５】
このように構成された本発明の現像剤搬送装置では、上記進行波電界形成手段が進行波発生電極に電圧を印加して形成する進行波電界によって、帯電した現像剤をガイド手段に沿って搬送し、その現像剤を担持体に供給することができる。また、担持体との対向部における上記ガイド手段に設けられた非同期搬送手段は、上記現像剤の搬送速度を上記進行波電界の速度に対して非同期にする。このため、少なくとも担持体との対向部では、現像剤の搬送速度と進行波電界の速度とが非同期になって上記対向部における上記現像剤の搬送速度がその対向部の手前における搬送速度よりも遅くなるため、現像剤が均一に分散し、搬送むらを生じることなく担持体に現像剤を均一に供給することができる。
【０００８】
また、上記非同期搬送手段は、上記対向部で現像剤に作用する電界強度を上記ガイド手段の他の部分よりも弱くすることによって構成されている。現像剤に作用する電界強度を弱くしていくと、現像剤が進行波電界の速度に徐々に追従できなくなり、現像剤の搬送速度と進行波電界の速度とが非同期になる。そこで、本発明では、このように、上記対向部で現像剤に作用する電界強度をガイド手段の他の部分よりも弱くすることによって、現像剤の搬送速度を進行波電界の速度に対して非同期にしている。そしてこの場合、上記電界強度を弱くするための構成としては種々の構成を適用することができ、例えば次のような構成が考えられる。
【０００９】
例えば、上記非同期搬送手段は、上記対向部で上記進行波電界形成手段から上記進行波発生電極に印加される電圧を上記ガイド手段の他の部分よりも低くすることによって構成されたものであってもよい。この場合、上記電圧は回路制御によって適宜容易に変更することができるので、現像剤の特性（帯電性，粒径等）に応じて上記進行波発生電極に印加される電圧を回路によって制御して、現像剤の供給を最適化することも可能となる。
【００１０】
また、上記電界強度を弱くする構成としては、上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記進行波発生電極の配設間隔を上記ガイド手段の他の部分よりも広くすることによって構成されたものも考えられる。この場合、進行波発生電極に印加される電圧や変動周波数は一定でよいので、１つの周波数発生器，電圧発生器で装置を構成することができ、装置の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。
【００１１】
また、上記電界強度を弱くする構成としては、上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記現像剤の搬送経路と上記進行波発生電極との間隔を上記ガイド手段の他の部分よりも広くすることによって構成されたものも考えられる。この場合も、進行波発生電極に印加される電圧や変動周波数は一定でよいので、１つの周波数発生器，電圧発生器で装置を構成することができ、装置の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。また、この場合、進行波発生電極と搬送経路との間隔によって上記電界強度を変化させているので、上記電界強度の変化率を容易に設定することができる。
【００１２】
また、上記非同期搬送手段は、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する抗力を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって構成されたものであってもよい。すなわち、搬送経路を移動する現像剤に作用する抗力を大きくしていっても、現像剤が進行波電界の速度に徐々に追従できなくなり、現像剤の搬送速度と進行波電界の速度とが非同期になる。そこで、このように、上記対向部におけるガイド手段を移動する現像剤に作用する抗力をガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって現像剤の搬送速度を進行波電界の速度に対して非同期にすることも考えられる。そしてこの場合、上記抗力を大きくするための構成としては種々の構成を適用することができ、例えば次のような構成が考えられる。
【００１３】
例えば、上記非同期搬送手段は、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する空気抵抗を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって構成されたものであってもよい。この場合、搬送経路上の現像剤に加わる空気抵抗を調整するため、搬送経路をカバーで覆うなどの必要が生じるが、そうすることによって、搬送経路周囲の他の部材（例えば、画像形成装置であれば他のローラ等）による空気流の乱れの影響を排除して、一層安定して現像剤を搬送することができる。
【００１４】
また、上記抗力を大きくする構成としては、上記非同期搬送手段が、上記対向部における上記ガイド手段を移動する現像剤に作用する転がり摩擦を上記ガイド手段の他の部分よりも大きくすることによって構成されたものも考えられる。この場合、例えば、上記ガイド手段の表面を上記対向部が他の部分よりも粗くなるように仕上げるなど、極めて簡単な加工によって非同期搬送手段を構成することができ、装置の製造コストを低減することができる。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置は、上記いずれかの現像剤搬送装置と、表面に静電潜像が形成される上記担持体としての静電潜像担持体と、上記現像剤搬送装置から上記静電潜像担持体の表面に供給された現像剤を被記録媒体に転写する転写手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
このように構成された本発明の画像形成装置では、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体に、上記現像剤搬送装置から現像剤が供給され、その静電潜像が現像される。そして、このように静電潜像担持体に供給された現像剤は、転写手段によって被記録媒体に転写される。すると、被記録媒体には、上記静電潜像に対応した現像剤像が表面に転写されることによって画像が形成される。また、上記現像剤搬送装置は、前述のように、搬送むらを生じることなく静電潜像担持体に均一に現像剤を供給することができる。従って、本発明の画像形成装置では、濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタ１の主要部の構成を概略的に表す説明図である。なお、本実施の形態のレーザプリンタ１は、図示しない給紙トレイに収納された被記録媒体としての用紙Ｐを１枚ずつ搬送して、その用紙Ｐの表面に現像剤としてのトナーＴ（図２参照）による画像を形成するものである。
【００１８】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、上記給紙トレイから供給された用紙Ｐの先端を適宜係止するレジストローラ２，３を備えており、レジストローラ２，３は、係止した用紙Ｐを所定タイミングで感光体ドラム５と転写ローラ６との間に搬送する。
【００１９】
感光体ドラム５は、ドラム本体５ａ（図２参照）が接地されると共に、その表面に有機系感光体材料、例えば、ポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層５ｂ（図２参照）が形成されており、レーザプリンタ１に、図１における反時計方向に回転可能に支持されている。
【００２０】
また、感光体ドラム５の外周には、回転方向上流側から、帯電器８，レーザスキャナユニット９，及び現像ユニット１０が配設されている。帯電器８は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型帯電器であり、感光体ドラム５の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。レーザスキャナユニット９は、感光体ドラム５に、外部より入力される画像データに応じたレーザー光を光源から出射し、ポリゴンモータにより回転駆動されるポリゴンミラーの鏡面などによりレーザー光を走査して、感光体ドラム５の表面へ照射する周知のものである。また、現像ユニット１０は、感光体ドラム５の下方に配設されて後述のように構成され、感光体ドラム５の表面へ正帯電されたトナーＴを供給する。
【００２１】
このため、感光体ドラム５の表面は、その感光体ドラム５の回転に伴って、先ず、帯電器８により一様に正帯電された後、レーザスキャナユニット９からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに応じた静電潜像が形成される。
【００２２】
次いで、現像ユニット１０より、正帯電されているトナーＴが感光体ドラム５に供給されると、そのトナーＴは、感光体ドラム５の表面上に形成された静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光体ドラム５の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、これによってトナー像が達成される。
【００２３】
転写ローラ６は、レーザプリンタ１に図１において時計方向に回転可能に支持されている。この転写ローラ６は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、転写時には、転写バイアス印加電源から転写バイアス（転写順バイアス）が印加されるように構成されている。そのため、感光体ドラム５の表面上に担持された上記トナー像は、用紙Ｐが感光体ドラム５と転写ローラ６との間を通る間に、用紙Ｐに転写される。また、図示省略したが、上記トナー像転写後の用紙Ｐは、加熱ローラと加圧ローラとを備えた定着器（図示せず）へ搬送され、上記トナー像が熱定着された後、排紙トレイに排紙される。
【００２４】
次に、図２は、現像ユニット１０の構成を詳細に表す断面図である。図２に示すように、現像ユニット１０は、トナーＴを内部に収容すると共にそのトナーＴのガイド手段としての搬送板１１が内部に設けられた容器１２を備えている。なお、本実施の形態では、トナーＴとして、非磁性１成分の重合トナーを使用している。また、容器１２は、感光体ドラム５との対向部に開口した開口部１２ａと、傾斜した底面１２ｂとを有した箱状に構成されている。
【００２５】
搬送板１１は、底面１２ｂの傾斜下端側方向に斜めに延びる長傾斜板部１１ａと、長傾斜板部１１ａに連接して開口部１２ａの直下を包含する範囲に渡って水平に延びる水平板部１１ｂと、水平板部１１ｂの長傾斜板部１１ａとは反対側に連接して下方に傾斜した短傾斜板部１１ｃとから構成されている。
【００２６】
また、搬送板１１の構成を表す斜視図としての図３、及び図２に示すように、搬送板１１の表面には線状電極１３ａ〜１３ｌが幅方向全体に渡ってかつ離間して設けられている。線状電極１３は、長傾斜板部１１ａの下端から順に１３ａ，１３ｂ，…の順で配設され、図２に示すように、その線状電極１３ａ〜１３ｌには、２つ置きに交流電源１４，１５，１６が順次接続されている。このため、交流電源１４，１５，１６から各線上電極１３ａ〜１３ｌに例えば１２０°ずつ位相のずれた３相交流を印加することにより、搬送板１１上に進行波電界を形成することができる。
【００２７】
また、容器１２の底面１２ｂの傾斜下端近傍には、トナーＴを撹拌する撹拌子１９が設けられている。更に、長傾斜板部１１ａの下端は、撹拌子１９の近傍に堆積されたトナーＴの中に挿入されている。このため、現像ユニット１０では、撹拌子１９によってトナーＴを正に摩擦帯電させた後、搬送板１１上に形成される進行波電界によってそのトナーＴを開口部１２ａの直下まで搬送し、開口部１２ａを介して感光体ドラム５にトナーＴを供給することができる。
【００２８】
ここで、搬送板１１上におけるトナーＴの層は極めて薄いので、トナーＴの運動を１次元で考え、かつ、線状電極１３ａ〜１３ｌのトナー搬送方向の幅を０として考えると、進行波電界Ｅ（ｘ）及びトナーＴの運動方程式は次の数１及び数２で表すことができる。
【００２９】
【数１】
0004687457.tif 000002
【００３０】
【数２】
0004687457.tif 000003
【００３１】
次に、この数１，数２において、ｆ＝３００［Ｈｚ］，λ＝０．８［ｍｍ］，Ｅ0 ＝３×１０6 ［Ｖ／ｍ］，ａ＝１０［μｍ］，ｄ＝１．２［ｇ／ｃｃ］，Ｑ／ｍ＝３０［μＣ／ｇ］，ｑ＝１．８９×１０-14 ［Ｃ］，ｍ＝６．２８×１０-13 ［ｋｇ］なる数値を当てはめてみると、図４のような計算結果が得られる。なお、図４は、トナーＴの初期位置として、トナーＴを０から１．６ｍｍ（２波長分）に均一に置いた場合の挙動を表している。
【００３２】
図４に示すように、トナーＴは最初は均一にばらついて存在するが、徐々に、進行波電界の波長に応じた間隔を開けてまとまり、縞状の列をなして進行波電界の進行速度で移動、すなわち、進行波電界の進行速度と同期してトナーＴが移動する。なお、実際には、トナーＴの粒子間に作用する静電的な反発力により、もう少しトナーＴの列は広がるが、上記計算では反発力を考慮していない。また、図４では、計算式を簡略化するため搬送板１１が全体に亘って水平であると仮定した。
【００３３】
このように、トナーＴが搬送板１１上を縞状に列をなして搬送されると、そのトナーＴによる現像結果にも縞状の濃淡が形成される可能性がある。そこで、本願出願人は、搬送板１１における感光体ドラム５との対向部（以下現像部といい、搬送板１１における他の部分を搬送部という）で、トナーＴを均一に分散させる構成を鋭意検討した。その結果、このような構成は、例えば次式が満たされるように、トナーＴを駆動する力がトナーＴの搬送に抵抗する力よりも小さくなるようにする、すなわち、進行波電界の移動速度と非同期でトナーＴを移動させることで実現することができることが分かった。
【００３４】
【数３】
0004687457.tif 000004
【００３５】
以下、このような構成について、具体的な実施例を挙げて説明する。なお、以下の各実施例でも、計算式を簡略化するため搬送板１１が全体に亘って水平であると仮定したが、図３に示すような実際の搬送板１１でも同様の結果が得られるものと予想される。
【実施例】
【００３６】
［第１実施例］
図５に模式的に示すように、本実施例では、トナーＴが図５において左側から右側に向かって搬送されるように、搬送板１１上に等間隔で設けられた線状電極１３に、搬送部（搬送板１１の中央部を除く左側搬入部分及び右側搬出部分）では交流電源２４，２５，２６，２７を介して９０°ずつ位相のずれた交流電圧（電圧Ｖt ，周波数ｆt ）を印加している。また、現像部（搬送板１１の中央部分で、感光体ドラム５に搬送板１１が最も接近した部分及びその付近）の線状電極１３には、交流電源３４，３５，３６，３７を介して９０°ずつ位相のずれた交流電圧（電圧Ｖd ，周波数ｆd ）を印加している。ここで、Ｖt ＝Ｖd ＝３００［Ｖ］，ｆt ＝４００［Ｈｚ］，ｆd ＝４ｋ［Ｈｚ］，電極間ピッチ＝０．２［ｍｍ］，電極幅＝２０［μｍ］とし、現像部（すなわち周波数ｆd が適用される部分）がｘ=４ｍｍ〜５ｍｍに存在するようにトナーＴの搬送方向に沿ってｘ座標を設定した上で上記数１及び数２を用いて計算すると、図６のような計算結果が得られる。また、図７（Ａ）は、上記条件下における搬送部の印加電圧を表す説明図であり、図７（Ｂ）は、上記条件下における現像部の印加電圧を表す説明図である。
【００３７】
図６に示すように、上記条件下では、現像部では進行波電界の速度が搬送部の１０倍になるのにも拘らず、現像部におけるトナーＴの搬送速度は却って遅くなると共に振動し、トナーＴの搬送速度が進行波電界の速度に同期しなくなる。つまり非同期となる。このため、トナーＴが現像部において均一に分散し、搬送むらを生じることがない。つまり、図５において、左側から右側に向かって搬送されてきたトナーＴは、現像部において均一に分散して搬送むらが生じることがなく、感光体ドラム５にトナーＴを安定して供給することができる。従って、この場合、用紙Ｐには濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。なお、本実施例では、現像部のトナー搬送方向の幅を１ｍｍと設定したが、適宜この幅より広く設定してもよいし、狭く設定しても差し支えない。幅を広く設定した場合には、線状電極１３の数を増やせばよく、また狭く設定する場合には、電極幅を狭くする必要がある。
【００３８】
ここで、周波数ｆを上げることによってトナーＴの搬送速度と進行波電界の速度とが同期しなくなる原理について説明する。図８は、Ｅ0 ＝１．５００［μＶ／ｍ］，ａ＝１０．０［μｍ］，６．２８×１０-15 ［Ｃ］，ｍ＝６．２８×１０-13 ［ｋｇ］なる条件で、周波数ｆを徐々に上げていった場合のトナーＴの搬送速度（○で表示）の変化を表す説明図である。図８に示すように、周波数ｆが２ｋＨｚ前後を超えて増加すると、トナーＴが進行波電界の速度（直線で表示）に徐々に追従できなくなり、トナーＴの搬送速度と進行波電界の速度とが非同期になる。そこで、このように、上記対向部で進行波発生電極に印加される交流電圧の周波数ｆd を搬送板１１の他の部分よりも高くすることによって、トナーＴの搬送速度を進行波電界の速度に対して非同期にすることが考えられる。この場合、上記周波数ｆd は回路制御によって適宜変更することも容易であるので、トナーＴの特性（帯電性，粒径等）に応じて上記対向部における周波数ｆd を回路によって制御して、トナーＴの供給を最適化することも可能となる。
【００３９】
図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図４の条件において、周波数ｆを３００［Ｈｚ］，１６００［Ｈｚ］．１８００［Ｈｚ］と変化させた場合のトナーＴの挙動の変化を表す説明図である。図９に示すように、進行波電界の周波数を上げるに伴い、トナーＴは振動しながら進行波電界の速度に比べて遅い速度で搬送されるようになり、縞状の搬送むらが生じ難くなる。
【００４０】
また、図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、トナーＴが進行波電界の速度に追従できなくなる周波数と電界強度Ｅとの関係を表す説明図で、それぞれ、電界強度Ｅが０．３×１０6 ［Ｖ／ｍ］，０．９×１０6 ［Ｖ／ｍ］，３．０×１０6 ［Ｖ／ｍ］の場合を表している。図１０に示すように、電界強度Ｅが強いほど、高い周波数までトナーＴの搬送速度が追従することができる。また、トナーＴが進行波電界に同期して搬送される限界周波数は、トナーＴの質量を０と仮定すると次式で表すことができる。
【００４１】
【数４】
0004687457.tif 000005
【００４２】
［第２実施例］
本実施例では、図５に示した第１実施例と同様の構成を用いて、ｆt ＝ｆd ＝４００［Ｈｚ］，Ｖt ＝３００［Ｖ］，Ｖd ＝１５［Ｖ］として上記数１及び数２を用いた計算した。この場合のトナーＴの挙動の計算結果を図１１に示す。また、図１２（Ａ）は、上記条件下における搬送部の印加電圧を表す説明図であり、図１２（Ｂ）は、上記条件下における現像部の印加電圧を表す説明図である。
【００４３】
図１１に示すように、上記条件下でも、現像部でトナーＴに作用する電界強度が弱くなり、現像部におけるトナーＴの搬送速度は遅くなると共に振動し、トナーＴの搬送速度が進行波電界の速度に同期しなくなる。このため、左側から右側に向かって搬送されてきたトナーＴが現像部において均一に分散し、搬送むらを生じることなく感光体ドラム５にトナーＴを均一に供給することができる。従って、この場合も、用紙Ｐには濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。また、この場合も、上記電圧Ｖd は回路制御によって適宜変更することも容易であるので、トナーＴの特性（帯電性，粒径等）に応じて上記対向部における電圧Ｖd を回路によって制御して、トナーＴの供給を最適化することが可能となる。
【００４４】
［第３実施例］
本実施例では、図１３に例示するように、図１３においてトナーＴが左側から右側に向かって搬送されるように、搬送板１１上に設けられた線状電極１３の間隔を現像部では広くし、各線上電極１３に共通の交流電源２４，２５，２６，２７を介して９０°ずつ位相のずれた交流電圧（電圧Ｖt ，周波数ｆt ）を印加している。ここで、Ｖt ＝３００［Ｖ］，ｆt ＝４００［Ｈｚ］，搬送部における電界の波長 ＝０．８［ｍｍ］，現像部における電界の波長＝２．４［ｍｍ］，搬送部における電極間ピッチ＝０．２［ｍｍ］，現像部における電極間ピッチ＝０．６［ｍｍ］として上記数１及び数２を用いて計算すると、図１４のような計算結果が得られる。また、図１５は、上記条件下における各部の印加電圧を表す説明図である。
【００４５】
図１４に示すように、上記条件下でも、現像部でトナーＴに作用する電界強度が弱くなり、現像部におけるトナーＴの搬送速度は遅くなると共に振動し、トナーＴの搬送速度が進行波電界の速度に同期しなくなる。このため、左側から右側に向かって搬送されてきたトナーＴが現像部において均一に分散し、搬送むらを生じることなく感光体ドラム５にトナーＴを均一に供給することができる。従って、この場合も、用紙Ｐには濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。また、この場合、交流電源３４〜３７は設ける必要がないので、装置の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。更に、本実施例では、線状電極１３の間隔によってトナーＴに作用する電界強度を変化させているので、その電界強度の変化率を容易に設定することができる。
【００４６】
［第４実施例］
また、現像部でトナーＴに作用する電界強度を弱くする構成としては、図１６に示すように、現像部において線状電極１３を搬送板１１の表面から奥に埋設する構成も考えられる。この場合も、現像部におけるトナーＴの搬送経路と線状電極１３との間隔が広がることによって電界強度が弱くなり、現像部におけるトナーＴの搬送速度は遅くなると共に振動し、トナーＴを均一に分散させて搬送むらをなくすことができる。
【００４７】
ここで、ｙ＝０に置かれた電極シート上にｓｉｎ波状の電圧を印加したとき、ｙ＞０での電位分布は、次の数５及び数６に示すラプラス方程式及び境界条件から求めることができる。
【００４８】
【数５】
0004687457.tif 000006
【００４９】
【数６】
0004687457.tif 000007
【００５０】
これを解くことにより、電位Ｖは次の数７のように求まり、トナーＴの搬送方向に作用する電界強度Ｅは数８のように求まる。
【００５１】
【数７】
0004687457.tif 000008
【００５２】
【数８】
0004687457.tif 000009
【００５３】
このように、トナーＴの搬送経路から線状電極１３が離れるに従って、トナーＴに作用する搬送方向の電界強度は指数関数的に弱くなる。従って、本実施例でも、感光体ドラム５にトナーＴを均一に供給して、用紙Ｐに濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。また、本実施例でも、線状電極１３とトナーＴの実際の搬送経路との間隔によって上記電界強度を変化させているので、上記電界強度の変化率を容易に設定することができる。
【００５４】
［第５実施例］
また、トナーＴの実際の搬送経路と線状電極１３との間隔を現像部において広げる構成としては、図１７に示すように、線状電極１３は平面状に配列しておき、搬送板１１の現像部に蒲鉾状の突起１１ｄを設ける構成も考えられる。この場合、トナーＴは突起１１ｄの表面を搬送されるので、その突起１１ｄの表面に設定されるトナーＴの実際の搬送経路と線状電極１３との間隔が現像部において広がり、第４実施例とほぼ同様の作用・効果が生じる。
【００５５】
［第６実施例］
次に、図１８は、第６実施例の搬送板１１の構成を模式的に表す説明図で、この実施例では、搬送板１１の表面に、現像部で開口した風防カバー１８を設けている。また、風防カバー１８と搬送板１１の表面との間隔は、現像部近傍において搬送部に比べて広くなるように構成されている。このため、トナーＴに作用する空気抵抗が、次のように現像部において大きくなり、トナーＴの搬送速度を進行波電界の速度に対して非同期にすることができる。
【００５６】
すなわち、搬送板１１と風防カバー１８との間に形成された空間には、トナーＴの搬送に伴って空気流が生じるが、現像部近傍ではその空間の断面積が大きくなるため、空気の流速が低下してトナーＴに作用する空気抵抗が増加する。この結果、現像部ではトナーＴの搬送速度が進行波電界の速度に同期しなくなり、トナーＴが均一に分散し、延いては、搬送むらを生じることなく感光体ドラム５にトナーＴを均一に供給することができる。従って、この場合も、用紙Ｐには濃淡のむらのない良好な画像を形成することができる。更に、この場合、他のローラ等による空気流の乱れの影響を風防カバー１８によって排除することもでき、トナーＴを一層安定して搬送することができる。
【００５７】
また、現像部を移動するトナーＴに作用する抗力を大きくする構成としては、上記のように空気抵抗を変化させる構成の他にも種々考えられ、例えば、トナーＴに作用する転がり摩擦を現像部において搬送部よりも大きくする構成も考えられる。
【００５８】
この場合、現像部における搬送板１１の表面を、搬送部における搬送板１１の表面よりも粗くなるように仕上げるなど、極めて簡単な加工によってトナーＴの搬送速度を進行波電界の速度に同期しないようにすることができる。従って、装置の製造コストを良好に低減することができる。
【００５９】
なお、上記各実施例において、線状電極１３が進行波発生電極に、交流電源１４，１５，１６，２４，２５，２６，３４，３５，３６が進行波電界形成手段に、第１，第２実施例の交流電源３４，３５，３６、第３，第４実施例の現像部に配設された線状電極１３、第５実施例の突起１１ｄ、及び、第６実施例の風防カバー１８が非同期搬送手段に、感光体ドラム５が担持体及び静電潜像担持体に、転写ローラ６が転写手段に、それぞれ相当する。
【００６０】
［本発明の他の実施の形態］
また、本発明は上記実施例及び実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、線状電極１３に印加される電圧は、図１９に例示するような矩形パルス状の電圧であってもよい。
【００６１】
また、静電潜像担持体は、ベルト状に構成されたものであっても露光以外の方法で静電潜像が形成されるものであってもよく、担持体としては更に種々の形態が考えられる。例えば、本発明は、特開平２−２２６２６１号公報に記載のようないわゆるトナージェット式の画像形成装置にも適用することができ、この場合、被記録媒体が担持体に相当する。また、本発明は、例えば特開平４−６７１４４号公報に記載されたような、マイクロカプセル紙を使用した画像形成装置において現像剤としての顕色剤を搬送する装置を始め、他の各種現像剤搬送装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を適用したレーザプリンタの主要部の構成を概略的に表す説明図である。
【図２】そのレーザプリンタの現像ユニットの構成を詳細に表す断面図である。
【図３】その現像ユニットの搬送板の構成を表す斜視図である。
【図４】一般的な条件下におけるトナーの挙動を表す説明図である。
【図５】第１，第２実施例の搬送板の構成を模式的に表す説明図である。
【図６】その第１実施例におけるトナーの挙動を表す説明図である。
【図７】その第１実施例における印加電圧の波形を表す説明図である。
【図８】周波数を上げていった場合のトナーの搬送速度の変化を表す説明図である。
【図９】各種周波数でのトナーの挙動を表す説明図である。
【図１０】各種電界強度でのトナー搬送速度の追従性を表す説明図である。
【図１１】第２実施例におけるトナーの挙動を表す説明図である。
【図１２】その第２実施例における印加電圧の波形を表す説明図である。
【図１３】第３実施例の搬送板の構成を模式的に表す説明図である。
【図１４】その第３実施例におけるトナーの挙動を表す説明図である。
【図１５】その第３実施例における印加電圧の波形を表す説明図である。
【図１６】第４実施例の搬送板の構成を模式的に表す説明図である。
【図１７】第５実施例の搬送板の構成を模式的に表す説明図である。
【図１８】第６実施例の搬送板の構成を模式的に表す説明図である。
【図１９】印加電圧の波形の変形例を表す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…レーザプリンタ      ２…レジストローラ      ５…感光体ドラム
６…転写ローラ          ８…帯電器              ９…レーザスキャナユニット
１０…現像ユニット      １１…搬送板      １１ｄ…突起      １３…線状電極
１４，１５，１６，２４，２５，２６，３４，３５，３６…交流電源
１８…風防カバー        １９…撹拌子      Ｐ…用紙          Ｔ…トナー
【図１】
0004687457.tif 000010
【図２】
0004687457.tif 000011
【図３】
0004687457.tif 000012
【図７】
0004687457.tif 000013
【図１２】
0004687457.tif 000014
【図１５】
0004687457.tif 000015
【図１９】
0004687457.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
0004687457.tif 000025
【図１６】
0004687457.tif 000026
【図１７】
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【図１８】
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