(57)【要約】【課題】  ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板等のトナー静電搬送手段に対して、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑え、且つ、実使用に耐え得る強度のメッシュを使用しつつ、電界によって摩擦促進物質の粒子表面からのトナー離脱を促してトナー静電搬送手段へのトナー供給量を増加させるという作用をより確実に得る。【解決手段】  トナーと摩擦促進物質との混合物を収容する第１収容室１４２と、これの内部の混合物を攪拌する導電性材料からなる第１搬送スクリュウ１４４と、第１収容室１４２に固定したメッシュ１４６と、メッシュ〜第１トナー静電搬送基板１０１間に電位差を生じせしめる電位差発生手段とを設けた。そして、メッシュ１４６として、全体が導電性材料で構成され且つ「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー静電搬送手段を備えるトナー搬送装置において、
トナーと摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部と、該混合物収容部内の混合物を攪拌する攪拌手段と、該混合物収容部又はこれに連通する連通部に設けられたメッシュとを有し、該混合物収容部又は連通部内の該混合物中のトナーを該メッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給手段を設けるとともに、該混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、これと上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段とを設け、該メッシュとして、全体が導電性材料で構成され且つ「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項２】
表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー静電搬送手段を備えるトナー搬送装置において、
トナーと摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部と、該混合物収容部内の混合物を攪拌する攪拌手段と、該混合物収容部又はこれに連通する連通部に設けられたメッシュとを有し、該混合物収容部又は連通部内の該混合物中のトナーを該メッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給手段を設けるとともに、該混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、これと上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段とを設け、該メッシュとして、絶縁性材料からなる絶縁層と、これに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項３】
請求項２のトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、「孔最短径Ｗ≧１．７×導電層厚みＴｅ」という関係式を具備するものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項４】
請求項２又は３のトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、上記導電層の厚みが５［μｍ］以下であるものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項５】
請求項２、３又は４のトナー搬送装置において、
上記混合物収容部又は連通部内の混合物に対して、上記導電層よりも上記絶縁層を近づける姿勢で、上記メッシュを配設したことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項６】
請求項２、３又は４のトナー搬送装置において、２つの上記導電層の間に上記絶縁層を積層した構造のものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項７】
請求項６のトナー搬送装置において、
２つの上記導電層の間に電位差を生じせしめる導電層間電位差発生手段を設けたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項８】
請求項６又は７のトナー搬送装置において、
上記対向電極と上記メッシュのトナー入口側表面との間の電界強度よりも、２つの上記導電層の間の電界強度を大きくする電位差を生じせしめるように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項９】
請求項７又は８のトナー搬送装置において、
２つの上記導電層の間の電界強度を、上記メッシュの孔内の該間でコロナ放電を発生させ始める放電開始強度よりも小さくするように、上記導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９の何れかのトナー搬送装置において、
２つの上記導電層のうち、トナー出口側に位置する方である出口側導電層と、上記トナー静電搬送手段との間に、トナーを該出口側導電層から該トナー静電搬送手段に向けて静電的に移動させる向きの電界を形成するように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１１】
請求項１０のトナー搬送装置において、
上記出口側導電層と上記トナー静電搬送手段との間の電界を、該トナー静電搬送手段の表面上でトナー搬送用に形成される電界を阻害しない強度で形成するように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１２】
請求項６乃至１１の何れかのトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、２つの上記導電層のうち、トナー入口側に位置する方である入口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径よりも、トナー出口側に位置する方である出口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径を大きくしたものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１３】
請求項１２のトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、上記出口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径を、上記入口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径の２．０倍未満にしたものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１４】
請求項６乃至１１の何れかのトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、トナー入口側の孔最短径よりもトナー出口側の孔最短径を大きくしたものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１５】
請求項１４のトナー搬送装置において、
上記メッシュとして、トナー出口側の孔最短径をトナー入口側の孔最短径の２．０倍以下にしたものを用いたことを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項１６】
トナー搬送装置に設けられたトナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像装置において、
上記トナー搬送装置として、請求項１乃至１５の何れかのトナー搬送装置を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
少なくとも、画像形成装置内で潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の支持体に支持させたプロセスユニットにおいて、
上記現像手段として、請求項１６の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
【請求項１８】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１６の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
トナー静電搬送手段の表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー搬送方法において、
内部に収容しているトナーと摩擦促進物質との混合物を攪拌する混合物収容部、又はこれに連通する連通部内に収容されている該混合物からトナーをメッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送手段に供給するトナー供給工程を実施し、該トナー供給工程にて、混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめ、且つ、該メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とするトナー搬送方法。
【請求項２０】
トナー搬送装置に設けられたトナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送するトナー搬送工程を実施して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像方法において、
上記トナー搬送工程と並行して、請求項１９のトナー搬送方法における上記トナー供給工程を実施し、且つ、上記メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とする現像方法。
【請求項２１】
潜像担持体に潜像を形成する潜像形成工程と、トナー静電搬送手段の表面上でトナーを静電気力によって移動させて該潜像担持体との対向位置まで搬送するトナー搬送工程を実施することで該潜像をトナー像に現像する現像工程とを実施して、画像を形成する画像形成方法において、
上記トナー搬送工程と並行して、請求項１９のトナー搬送方法における上記トナー供給工程を実施し、且つ、上記メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー静電搬送手段の表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー搬送装置、現像装置、プロセスユニット、画像形成装置、トナー搬送方法、現像方法及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これらの画像形成装置では、表面移動する現像ローラ等の現像剤担持体に担持したトナーを、感光体等の潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送して、潜像担持体上の静電潜像を現像する。かかる構成では、表面移動する現像剤担持体と潜像担持体との間でトナーが擦れることで、何れか一方の表面に固着する。そして、固着トナーが画像に悪影響を及ぼすことがあった。また、現像位置においては、現像剤担持体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によってトナーを静電移動させるのであるが、この電位差を相当に大きくしなければならなかった。静電移動の開始に先立って、ファンデルワールス力や鏡像力等によるトナーと現像剤担持体との付着力に打ち勝つだけの力をトナーに付与して付着状態を解く必要があり、そのために大きな静電気力を必要とするからである。
【０００３】
一方、表面移動する現像剤担持体を用いずにトナー像を現像する画像形成装置としては、特許文献３に記載のものが知られている。この画像形成装置の現像装置は、複数の電極が所定ピッチで配設されたトナー静電搬送基板の表面上でＥＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を生じせしめて、トナーを現像位置まで搬送する。このＥＨ現象とは、粉体に作用する移相電界のエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動く現象をいう。ＥＨ現象が生起せしめられたトナーは、静電搬送基板面上において移相電界によって進行方向への移動力が付与されて飛び跳ねる。そして、基板面方向の移動（搬送）と、基板面に垂直な方向の移動（ホッピング）とを行う。トナー静電搬送基板上でトナーをホッピングさせながら現像位置に搬送することで、表面移動する現像剤担持体を用いた構成では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９７７８１号公報
【特許文献２】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４１６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この画像形成装置の現像装置は、十分に帯電したトナーをトナー静電搬送基板に供給することができずに、トナーの帯電不良による悪影響を引き起こすおそれがあった。トナーを、トナーホッパ部内のアジテータの回転によって摩擦したり、トナーホッパ部から帯電ローラ表面に汲み上げて規制ブレードで摩擦したりして、帯電させているのであるが、この程度の摩擦では不十分な場合が多いからである。
【０００６】
そこで、本発明者らは、ガラスビーズ等の摩擦促進粒子からなる摩擦促進物質にトナーを混合せしめて混合物の状態で攪拌することで、十分に摩擦帯電せしめてからトナー静電搬送基板に供給する新規なトナー供給装置を開発中である。このトナー供給装置は、上記混合物を収容する混合物収容部と、これの内部に配設された回転するスクリュウ部材等の攪拌搬送部材と、これによる混合物搬送路に設けられたメッシュとを有している。混合物収容部内の混合物は、攪拌搬送部材によって攪拌されながら搬送される過程で、内部のトナーの摩擦帯電が促される。そして、メッシュとの対向部を通過する際に、トナーがメッシュの孔を通ってトナー静電搬送基板に向けて排出される。かかる構成では、トナーを摩擦促進物質によってより確実に摩擦帯電せしめてから、トナー静電搬送基板に供給することができる。
【０００７】
ところが、本発明者らがこの現像装置を試作して実験を行ったところ、次のような不具合を確認した。即ち、十分量のトナーをメッシュの孔に通すことができずに、トナー静電搬送基板に対するトナー供給量を不足させてしまったのである。
【０００８】
本発明者らは、かかる不具合を引き起こす原因について鋭意研究を行った結果、次のようなことを見出した。即ち、混合物収容部内において、十分に摩擦帯電せしめたトナーを摩擦促進粒子表面に強く静電吸着させる結果、粒子表面から離脱させることが困難になっていたのである。
【０００９】
そこで、本発明者らは、摩擦促進粒子表面からのトナーの離脱を電界によって促す改良を加えてみた。具体的には、混合物収容部内の攪拌搬送部材と、トナー静電搬送基板との間に電位差を生じさせて、混合物中のトナーを攪拌搬送部材側からトナー静電搬送基板側に向けて静電的に移動させる電界を形成してみた。すると、より多くのトナーをメッシュの孔に通して、静電搬送基板へのトナー供給量を大幅に増やすことができた。但し、メッシュとして、ある程度厚みの大きいものを用いると、電界によってトナー供給量を増加させるという作用が十分に現れない場合もあった。よって、電界によってトナー供給量を確実に増加させるには、できるだけ厚みの小さなメッシュを用いる必要があるが、過剰に厚みの小さなメッシュでは、実使用に耐え得るだけの強度が得られなくなる。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次に列記する（１）及び（２）の事項を何れも実現することができるトナー搬送装置等を提供することである。
（１）ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送基板等のトナー静電搬送手段に対して、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑える。
（２）実使用に耐え得る強度のメッシュを使用しつつ、電界によって摩擦促進物質の粒子表面からのトナー離脱を促してトナー静電搬送手段へのトナー供給量を増加させるという作用をより確実に得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー静電搬送手段を備えるトナー搬送装置において、トナーと摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部と、該混合物収容部内の混合物を攪拌する攪拌手段と、該混合物収容部又はこれに連通する連通部に設けられたメッシュとを有し、該混合物収容部又は連通部内の該混合物中のトナーを該メッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給手段を設けるとともに、該混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、これと上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段とを設け、該メッシュとして、全体が導電性材料で構成され且つ「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー静電搬送手段を備えるトナー搬送装置において、トナーと摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部と、該混合物収容部内の混合物を攪拌する攪拌手段と、該混合物収容部又はこれに連通する連通部に設けられたメッシュとを有し、該混合物収容部又は連通部内の該混合物中のトナーを該メッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送部材に供給するトナー供給手段を設けるとともに、該混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、これと上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段とを設け、該メッシュとして、絶縁性材料からなる絶縁層と、これに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２のトナー搬送装置において、上記メッシュとして、「孔最短径Ｗ≧１．７×導電層厚みＴｅ」という関係式を具備するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３のトナー搬送装置において、上記メッシュとして、上記導電層の厚みが５［μｍ］以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２、３又は４のトナー搬送装置において、上記混合物収容部又は連通部内の混合物に対して、上記導電層よりも上記絶縁層を近づける姿勢で、上記メッシュを配設したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２、３又は４のトナー搬送装置において、２つの上記導電層の間に上記絶縁層を積層した構造のものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６のトナー搬送装置において、２つの上記導電層の間に電位差を生じせしめる導電層間電位差発生手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６又は７のトナー搬送装置において、上記対向電極と上記メッシュのトナー入口側表面との間の電界強度よりも、２つの上記導電層の間の電界強度を大きくする電位差を生じせしめるように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７又は８のトナー搬送装置において、２つの上記導電層の間の電界強度を、上記メッシュの孔内の該間でコロナ放電を発生させ始める放電開始強度よりも小さくするように、上記導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項６乃至９の何れかのトナー搬送装置において、２つの上記導電層のうち、トナー出口側に位置する方である出口側導電層と、上記トナー静電搬送手段との間に、トナーを該出口側導電層から該トナー静電搬送手段に向けて静電的に移動させる向きの電界を形成するように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のトナー搬送装置において、上記出口側導電層と上記トナー静電搬送手段との間の電界を、該トナー静電搬送手段の表面上でトナー搬送用に形成される電界を阻害しない強度で形成するように、上記電位差発生手段及び導電層間電位差発生手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項６乃至１１の何れかのトナー搬送装置において、上記メッシュとして、２つの上記導電層のうち、トナー入口側に位置する方である入口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径よりも、トナー出口側に位置する方である出口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径を大きくしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２のトナー搬送装置において、上記メッシュとして、上記出口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径を、上記入口側導電層における孔周囲の輪郭の最短径の２．０倍未満にしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項６乃至１１の何れかのトナー搬送装置において、上記メッシュとして、トナー入口側の孔最短径よりもトナー出口側の孔最短径を大きくしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４のトナー搬送装置において、上記メッシュとして、トナー出口側の孔最短径をトナー入口側の孔最短径の２．０倍以下にしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、トナー搬送装置に設けられたトナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像装置において、上記トナー搬送装置として、請求項１乃至１５の何れかのトナー搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、少なくとも、画像形成装置内で潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の支持体に支持させたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項１６の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１６の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、トナー静電搬送手段の表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送するトナー搬送方法において、内部に収容しているトナーと摩擦促進物質との混合物を攪拌する混合物収容部、又はこれに連通する連通部内に収容されている該混合物からトナーをメッシュによってふるいにかけて上記トナー静電搬送手段に供給するトナー供給工程を実施し、該トナー供給工程にて、混合物収容部又は連通部内の該混合物を介して該メッシュに対向する対向電極と、上記トナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめ、且つ、該メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、トナー搬送装置に設けられたトナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送するトナー搬送工程を実施して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像方法において、上記トナー搬送工程と並行して、請求項１９のトナー搬送方法における上記トナー供給工程を実施し、且つ、上記メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成工程と、トナー静電搬送手段の表面上でトナーを静電気力によって移動させて該潜像担持体との対向位置まで搬送するトナー搬送工程を実施することで該潜像をトナー像に現像する現像工程とを実施して、画像を形成する画像形成方法において、上記トナー搬送工程と並行して、請求項１９のトナー搬送方法における上記トナー供給工程を実施し、且つ、上記メッシュとして、全体が導電性材料で構成されているという条件と「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式とを具備するものを用いるか、あるいは、絶縁性材料からなる絶縁層とこれに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものを用いるかすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
これらの発明においては、トナー静電搬送手段への供給に先立ち、トナーを摩擦促進物質と混合した混合物の状態で攪拌することで、トナーを十分に摩擦帯電させてからトナー静電搬送手段に供給する。このため、ＥＨ現象によってトナーを搬送するトナー静電搬送に対して、帯電不良のトナーを供給してしまうといった事態を抑えることができる。
また、対向電極とトナー静電搬送手段との間に電位差を生じせしめることで、その間に対向電極側からトナー静電搬送手段側に向けてトナーを静電移動させる方向の電界を形成することが可能になる。そして、この電界によって摩擦促進物質の粒子表面からのトナー離脱を促して、トナー静電搬送手段へのトナー供給量を増加させることができる。
また、これら発明のうち、メッシュとして、全体が導電性材料で構成され且つ「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いるものでは、後述する実験例で説明するように、実使用に耐え得る強度のメッシュを使用しつつ、上記電界によってトナー供給量を増加させるという作用を、より確実に得ることができる。
また、これら発明のうち、メッシュとして、絶縁性材料からなる絶縁層と、これに積層された導電性材料からなる導電層とを有する多層構造のものでも、後述する実験例で説明するように、実使用に耐え得る強度のメッシュを使用しつつ、上記電界によってトナー供給量を増加させるという作用を、より確実に得ることができる。
よって、これら発明においては、上述した（１）及び（２）の事項を何れも実現することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した第１実施形態について説明する。
図１は、本第１実施形態に係るプリンタの要部を示す要部構成図である。本プリンタは、潜像担持体たるドラム上の感光体１１や現像装置１００などを備えている。また、図示しない領域に、給紙手段や定着手段などを備えている。また、図示を省略しているが、感光体１１の周囲には、現像装置１００の他に、一様帯電手段、光書込手段、転写手段、ドラムクリーニング手段、除電手段などを備えている。
【００１４】
感光体１１は、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動されながら、コロナチャージャ等からなる上記一様帯電手段との対向位置で表面が一様帯電せしめられる。上記光書込手段は、パーソナルコンピュータなどから送られてくる画像情報に基づいて発したレーザー光により、一様帯電した感光体１１表面を光走査する。これにより、感光体１１の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体１１の回転に伴って現像装置１００との対向位置を通過する際に、トナーが付着せしめられてトナー像に現像される。そして、図示しない転写手段との対向領域にて、上記給紙手段によって送られてくる図示しない転写紙に転写される。このようにしてトナー像が転写された転写紙Ｐは、図示しない定着手段を経由してトナー像が定着せしめられた後、機外へと排出される。
【００１５】
回転に伴って図示しない転写手段との対向領域を通過した感光体１１表面は、図示しないドラムクリーニング手段によって転写残トナーがクリーニングされた後、除電手段によって除電される。そして、一様帯電手段との対向位置で再び一様帯電せしめられる。
【００１６】
図２は、感光体１１と、現像装置（１００）の第１トナー静電搬送基板１０１とを示す拡大構成図である。現像装置（１００）内では、図示しない領域にて、後述する供給部から第１トナー静電搬送基板１０１上にトナーが供給される。第１トナー静電搬送基板１０１は、ガラス等からなる絶縁性基板１０１ｄに対して、複数の短冊状の搬送電極が基板長手方向（図の左右方向）に所定のピッチで並ぶように配設されている。これら搬送電極は幅寸法（基板長手方向における寸法）が３０［μｍ］になっており、互いに３０［μｍ］の間隙を介して平行配設されている。このような配設により、絶縁性基板上では、短冊状の搬送電極がストライプ状に並べられた構成になっている。なお、絶縁性基板１０１ｄや各搬送電極の上には、絶縁性材料からなる図示しない絶縁層が積層されている。
【００１７】
各搬送電極について更に詳しく述べると、それらはＡ群、第Ｂ群、第Ｃ群の３種類に分類され、同じ群に属する電極同士は互いに電気的に接続された状態になっている。そして、絶縁性基板１０１ｄ上では、図中左側から右側に向けて、Ａ群に属するＡ搬送電極１０１ａ、Ｂ群に属するＢ搬送電極１０１ｂ、Ｃ群に属するＣ搬送電極１０１ｃという順序が繰り返されるように、各搬送電極が配設されている。各Ａ搬送電極１０１ａ、各Ｂ搬送電極１０１ｂ、各Ｃ搬送電極１０１ｃに対しては、駆動電源回路３０からＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧、Ｃ相駆動パルス電圧がそれぞれ印加される。なお、同図において、トナーはマイナス極性に帯電しており、第１トナー静電搬送基板１０１上にて図中右側から左側に向けて搬送される。
【００１８】
図３は、上述のＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧を示す波形図である。各相では、それぞれ電圧±６０［Ｖ］、周期３３４［μｓｅｃ］の直流パルス波が出力される。ここで、まずＣ搬送電極（１０１ｃ）に印加されるＣ相駆動パルス電圧に着目してみると、時点ｔ０においては＋６０［Ｖ］になっている。このとき、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＡ搬送電極（１０１ａ）は−６０［Ｖ］になっている（Ａ相駆動パルス参照）。また、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＢ搬送電極（１０１ａ）は、−６０［Ｖ］になっている（Ｂ相駆動パルス電圧参照）。このような状態において、時点ｔ０におけるＣ搬送電極（１０１ｃ）上のトナーは、殆ど動かずにそこに留まっている。
【００１９】
その後、１１１［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ１が到来すると、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）は、−６０［Ｖ］になる。すると、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上に存在しているマイナス極性のトナーに対して、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）と反発する静電気力が作用する。このとき、Ｃ搬送電極に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＡ搬送電極（１０１ａ）も、−６０［Ｖ］の電圧が印加されている。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＢ搬送電極（１０１ｂ）は、＋６０［Ｖ］になっている。このため、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上に存在しているマイナス極性のトナーは、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）に向けて静電移動する。
【００２０】
その後、更に約１１１［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ２が到来すると、それまで＋６０［Ｖ］であったＢ搬送電極（１０１ｂ）が、−６０［Ｖ］になる。そして、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）上からの静電移動によってＢ搬送電極（１０１ｂ）上に存在するようになったトナーに対して、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）と反発する静電気力が作用する。このとき、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＣ搬送電極（１０１ｃ）も、−６０［Ｖ］になっている。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＡ搬送電極（１０１ａ）は、＋６０［Ｖ］になっている。このため、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）上のトナーは、Ａ搬送電極（１０１ａ）に向けて静電移動する。
【００２１】
その後、更に約１１１［μｓｅｃ］が経過して時点ｔ３が到来すると、それまで＋６０［Ｖ］であったＡ搬送電極（１０１ａ）が、−６０［Ｖ］になる。そして、Ｂ搬送電極（１０１ｂ）からの静電移動によってＡ搬送電極（１０１ａ）上に存在するようになったトナーに対して、Ａ搬送電極と反発する静電気力が作用する。このとき、Ａ搬送電極（１０１ａ）に対してトナー搬送方向上流側で隣り合っているＢ搬送電極（１０１ｂ）も、−６０［Ｖ］になる。一方、トナー搬送方向下流側で隣り合っているＣ搬送電極（１０１ｃ）は＋６０［Ｖ］になっている。このため、Ａ搬送電極（１０１ａ）上のトナーは、Ｃ搬送電極（１０１ｃ）に向けて静電移動する。
【００２２】
以上のような静電移動の繰り返しにより、先に示した図２において、第１トナー静電搬送基板１０１上のトナーは図中右側から左側に向けて、ホッピングしながら静電移動していく。そして、第１トナー静電搬送基板１０１と感光体１１とが所定の間隙を介して対向している現像領域に進入する。この現像領域において、感光体１１の画像部１１ａは０［Ｖ］になっているのに対し、非画像部１１ｂは−１００［Ｖ］になっている。すると、トナーは現像領域中を図中右側から左側に向けて静電移動する過程で、感光体１１の画像部１１ａに付着して静電潜像を現像する。
【００２３】
なお、感光体１１の非画像部１１ｂについては、第１トナー静電搬送基板１０１の各搬送電極に印加する駆動パルス電圧の電位平均値よりも、トナーの帯電極性側に大きな電位を帯びさせる必要がある。例えば、図３に示した各相の駆動パルス電圧は、それぞれ、持続時間１６７［μｓｅｃ］の−６０［Ｖ］の電位と、持続時間１６７［μｓｅｃ］の＋６０［Ｖ］の電位との繰り返しであるので、電位平均値は０［Ｖ］になる。一方、図２における感光体１１の非画像部１１ｂの電位は、この０［Ｖ］よりもマイナス極性側に大きな−１００［Ｖ］になっている。このような電位の関係では、現像領域で第１トナー静電搬送基板１０１と感光体１１の非画像部１１ｂとの間に存在するトナーが、相対的に第１トナー静電搬送基板１０１に向けて静電移動するため、非画像部１１ｂへの付着が阻止される。ところが、非画像部１１ｂの電位を駆動パルス電圧の電位平均値よりも小さくしてしまうと、トナーを相対的に非画像部１１ｂに向けて静電移動させ、付着させてしまうおそれがある。そこで、非画像部１１ｂの電位を駆動パルス電圧の電位平均値よりもトナーの帯電極性側に大きくするのである。
【００２４】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
先に示した図１において、現像装置１００は、感光体１１の付近でトナーを循環搬送するトナー搬送部１２０、これに向けてトナーを供給するトナー供給部１４０、これにトナーを補給するトナー補給部１６０等を有している。
【００２５】
図４、図５、図６は、それぞれ、トナー供給部１４０を示す平断面図、縦断面図、横断面図である。トナー供給部１４０は、図示しないトナーと、摩擦促進物質との混合物を収容する混合物収容部たる収容室を有しており、この収容室は仕切壁１４１によって第１収容室１４２、第２収容室１４３の２つに仕切られている。第１収容室１４２内には、図示しない駆動手段によって回転駆動される第１搬送スクリュウ１４４が設けられている。また、第２収容室１４３内には、図示しない駆動手段によって回転駆動される第２搬送スクリュウ１４５が設けられている。これら第１搬送スクリュウ１４４，第２搬送スクリュウ１４５は、回転軸１４４ａ，１４５ａの表面に螺旋突起１４４ｂ，１４５ｂが突設せしめられた構造になっている。回転軸１４４ａ，１４５ａは、螺旋突起１４４ｂ，１４５ｂの先端を所定の周速で移動させるように回転せしめられる。また、各スクリュウは、アルミ等の導電性材料からなる基材の表面に、絶縁性材料たるポリイミド樹脂層がコーティングされている。
【００２６】
収容室の両端付近には、それぞれ長さＬ２に渡って仕切壁１４１の設けられていない連通スペースがあり、２つの収容室（１４２、１４３）がここで連通している。図４において、第１搬送スクリュウ１４４は、図示しないスクリュウ駆動系によって回転駆動されるのに伴って、第１収容室１４２に収容されている上記混合物を図中左側から右側に向けて攪拌搬送する。これによって第１収容室１４２の図中右側の連通スペースまで搬送された混合物は、第２収容室１４３内に進入する。そして、スクリュウ駆動系によって回転駆動される第２搬送スクリュウ１４３によって今度は図中右側から左側に向けて搬送され、第２収容室１４３の図中左側の連通スペースを経由して第１収容室１４２内に戻る。このようにして、収容室内では、混合物が攪拌搬送されながら図中反時計回りに循環する。第２収容室１４３には、図示しないトナー濃度検知手段が配設されており、第２収容室１４３内の混合物のトナー濃度を検知してトナー濃度信号を図示しない補給制御部に出力する。この補給制御部は、トナー濃度信号に応じて、トナー補給部（図１の１６０）を駆動制御することで、適量のトナーを第１収容室１４２に補給させる。これにより、収容室内の混合物のトナー濃度が所定範囲内に維持される。第２収容室１４３内に新たに補給されたトナーは、混合物に取り込まれた後、攪拌搬送に伴って摩擦促進物質に摺擦せしめられながら、第１収容室１４２に送られる。
【００２７】
図５に示したように、第１収容室１４２の底には、メッシュ１４６が設けられている。第１収容室１４２内では、混合物が第１搬送スクリュウ１４４によって攪拌搬送されながらメッシュ１４６の上を通過する。このメッシュ１４６は、ステンレス等からなる金属製板状部材に、複数の長孔が所定の開口率になるように設けられたものである。各長孔は、その短径方向をスクリュウ軸線方向に沿わせるような姿勢で設けられている。第１搬送スクリュウ１４４の螺旋突起１４４ｂ先端と、メッシュ１４６との間には、所定の間隙が保持されている。
【００２８】
図６に示すように、第１搬送スクリュウ１４４の導電性基材には、スクリュウ電源回路１９０が接続されている。また、メッシュ１４６には、メッシュ電源回路１９１が接続されている。これら電源回路は、何れもスクリュウやメッシュにマイナス極性の電位を生じせしめるものであり、図示しないメイン制御部によってそれぞれ出力電圧が制御される。トナー供給部１４０から図示しない上述のトナー搬送部（１２０）にトナーが供給される際には、これら電源回路からの出力によって第１搬送スクリュウ１４４、メッシュ１４６がそれぞれトナーと同極性の電位を帯びる。詳しくは、第１搬送スクリュウ１４４は、メッシュ１４６よりもトナーと同極性側（マイナス極性側）に大きな電位を帯びる。また、メッシュ１４６は、図示しない第１トナー静電搬送基板（１０１）の各搬送電極に印加される駆動パルス電圧の平均電圧値よりも、トナーと同極性側に大きな電位を帯びる。すると、第１収容室１４２内の混合物中のトナーが、摩擦促進物質の粒子表面から離脱してメッシュ１４６に向けて飛翔する。そして、メッシュ１４６の長孔を通って、第１トナー静電搬送基板（１０１）上に供給される。
【００２９】
この駆動パルス電圧の平均電圧値とは、単位時間あたりにおける駆動パルス電圧の波形の積分値である。例えば、ピークツウピークが−６０〜＋６０［Ｖ］、デューティ５０［％］の矩形波の場合には、駆動歯椅子の平均電圧値が０［Ｖ］となる。デューティが５０［％］よりも高くなる、即ち、−６０［Ｖ］の出現時間が＋６０［Ｖ］の出現時間よりも長くなると、平均電圧値は０［Ｖ］よりもマイナス側に大きくなる。また、ディーティが５０［％］よりも低くなる、即ち、＋６０［Ｖ］の出現時間が−６０［Ｖ］の出現時間よりも短くなると、平均電圧値は０［Ｖ］よりも小さくなる。
【００３０】
先に示した図１において、トナー搬送部１４０は、第１トナー静電搬送基板１０１の他に、第２トナー静電搬送基板１０３を有している。現像装置１００内は、第１トナー静電搬送基板１０１を底面にしている移送部１０２と、これの重力方向下側で第２トナー静電搬送基板１０３を底面にしている回収部１０４とが重ねられた二重構造になっている。上記メッシュ１４６を透過してトナー搬送部１４０の第１トナー静電搬送基板１０１の図中右側端部に供給されたトナーは、ＥＨ現象によってホッピングしながら図中右側から左側に向けて搬送される。そして、感光体１１に対向する現像領域で一部が静電潜像の現像に寄与する。現像に寄与したかった残りのトナーは、現像領域を通過した後に、第２トナー静電搬送基板１０３の図中左側端部上に落下する。そして、この第２トナー静電搬送基板１０３も、第１トナー静電搬送基板１０１と同様の複数の搬送電極を有している。第２トナー静電搬送基板１０３の図中左側端部に落下したトナーは、これら搬送電極に印加されるＡ〜Ｃ層の駆動パルスの影響を受けて、今度は図中左側から右側へとホッピングしながら搬送される。そして、トナー供給部１４０の第２収容室内に戻される。これにより、現像に寄与しなかったトナーがリサイクルされる。
【００３１】
トナー供給部１４０の第２収容室１４３には、トナー補給部１６０が着脱可能に連結している。このトナー補給部１６０は、上述の補給制御部に駆動制御されることで、内部に収容しているトナーを第２収容室１４３内に補給する。
【００３２】
以上の構成の現像装置１００においては、トナー搬送部１２０と、トナー供給部１４０と、トナー補給部１６０との組合せにより、トナー搬送手段が構成されている。このトナー搬送手段とは、トナー静電搬送手段たる第１トナー静電搬送基板１０１の表面上に存在するトナーを、静電気力によってその表面に対して相対移動させながら潜像担持体たる感光体１１との対向位置に搬送する手段である。また、本プリンタの現像装置１００においては、第１収容室１４２や第２収容室１４３が、トナーに対してこれの摩擦帯電を促進する摩擦帯電物質が混合された混合物を収容する混合物収容部として機能している。また、第１搬送スクリュウ１４４が、第１収容室内で混合物を介してメッシュ１４６と対向する対向電極として機能している。
【００３３】
本プリンタでは、第１収容室１４２内で対向電極とメッシュとの間に存在する混合物中のトナーに対し、第１搬送スクリュウ１４４とメッシュ１４６との電位差によってスクリュウ側からメッシュ側に向かう静電気力を付与している。そして、この静電気力によってトナーを摩擦促進粒子の表面から離脱させてメッシュに向けて静電移動させることで、第１トナー静電搬送基板１０１へのトナー供給を促している。
【００３４】
本プリンタは、少なくとも感光体１１と現像装置１００とを図示しない支持体に共通に支持させて１つのプロセスユニットを構成し、これを筺体に対して一体的に着脱して交換するようになっている。但し、感光体１１や現像装置１００を単体で交換することもできる。この場合には、筺体から取り外したプロセスユニットから、感光体１１又は現像装置１００を取り出して交換すればよい。
【００３５】
また、本プリンタや現像装置１００は、使用に適したトナーとして、所定の要件を満たすものが指定されている。この指定については、例えば、その要件を満たすトナーをプリンタ内や現像装置１００内にセットした状態でプリンタや現像装置１００を出荷することによって行うことができる。また例えば、上記要件を満たすトナーを、プリンタ本体や現像装置１００とともに梱包して出荷することによって行ってもよい。また例えば、上記要件を満たすトナーの製品番号や商品名などを、プリンタ本体、現像装置１００、これらの取扱説明書などに明記することによって行ってもよい。また例えば、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって上記要件、製品番号、商品名などを通知することによって行ってもよい。また、本プリンタや現像装置１００は、使用に適した摩擦促進物質として、非磁性材料からなる摩擦促進粒子を主成分とするものが指定されている。この指定については、トナーと同様にして行われている。
【００３６】
メッシュ１４６の長孔は、非真円形で且つ長径箇所と短径箇所とを有する楕円形状になっている。このような孔をもつメッシュ１４６は、孔の配置とピッチとの工夫によって、開口率を所定の範囲に容易に調整することができる。なお、長孔に代えて、円形の孔や、スリットを設けてもよい。
【００３７】
本発明者らは、摩擦促進物質のガラスビーズとして、平均粒径φ３００［μｍ］程度のものを使用し、且つ、メッシュ１４６として、長孔の長径２００μｍ、短径１５０μｍのものを使用して、トナー供給性を実験（実験例１）してみた。このとき、メッシュ１４６と第１搬送スクリュウ１４４との間には、強度１．３ｋＶ／ｍｍの電界Ｅａを形成した。すると、負帯電しているトナーがガラスビーズから静電的に剥離され、メッシュ１４６の長孔を抜けて第１トナー静電搬送基板１０１に到達した。但し、供給量としては、ベタ画像などのトナー消費量の極めて大きい場合を想定すると、十分であるとは言えなかった。
【００３８】
そこで、次に、ガラスビーズを平均粒径φ１００μｍのものに変更するとともに、メッシュ１４６を長孔の短径（又はスリット幅）が４０μｍであるものに変更して、同様の実験（実験例２）を行ってみた。同一容量の空間に入るガラスビーズ同士で比較した場合、φ１００μｍのガラスビーズの表面積は、φ３００μｍガラスビーズの３倍になるため、空間内のトナー量も３倍になる。よって、トナーの供給量も３倍になるはずである。
【００３９】
ところが、この条件で先の実験例１と同じ強度の電界Ｅａを作用させてにもかかわらず、トナーを殆ど供給することができなかった。第１トナー静電搬送基板１４４に供給されたほんの僅かのトナーは、何れも長孔から重力落下したもので、電界によって強制的に飛翔させられたものではないように思えた。つまり、電界Ｅａによるトナー供給促進という作用を全く発揮させることができなかったように思えた。また、実験終了の際に、第１搬送スクリュウ１４４に印加しているスクリュウ電圧Ｖｓを切り、メッシュ１４６に印加しているメッシュ電圧Ｖｍをまだ切らない状態でいるとき、第１搬送スクリュウ１４４が真っ黒になったことが気になった。そこで、第１搬送スクリュウ１４４を光学顕微鏡で観察したところ、その黒色の正体はトナーであった。
【００４０】
このように第１搬送スクリュウ１４４に多量のトナーが付着した理由は、次のように考えられる。即ち、第１搬送スクリュウとメッシュ１４６との間に、強度１．３ｋＶ／ｍｍの電界Ｅａが形成されているとき、トナーはガラスビーズから飛翔してメッシュ１４６に到達するが、殆どは長孔を通過しないでメッシュ上で留まっている。スクリュウ電圧Ｖｓが切られて、第１搬送スクリュウ１４４の電位が０Ｖになる。すると、メッシュ１４６の電位は−２５０Ｖのままなので、スクリュウ〜メッシュ間には、負極性のトナーをメッシュ１４６側から第１搬送スクリュウ１４４側に逆電界が形成される。ガラスビーズ表面から離脱してメッシュ１４６に滞留していたトナーが、この逆電界によってメッシュ１４６上から第１搬送スクリュウ１４４に向けて一気に逆飛翔して付着したと考えられる。
【００４１】
このように考えると、ガラスビーズの表面から離脱したトナーがメッシュ１４６の長孔をなかなか通り抜けることができないことが、トナー供給性能の低下に大きく影響していると言える。
【００４２】
そこで、本発明者らは、電極間での電界の状態をシミュレーションすることができる電界シミュレーションプログラムを用いて、上記実験例１と上記実験例２とにおける電界の状態をシミュレーションしてみた。
【００４３】
図７は、上記実験例１や実験例２における電界の状態を再現した第１シミュレーションにおける電極構成を示す模式図である。同図において、２００、２０１、２０２は、ぞれぞれ、スクリュウ電極部材、メッシュ電極部材、基板電極部材を示している。実際の現像装置における第１搬送スクリュウ（１４４）は、軸上に螺旋突起を有する構造になっているが、第１シミュレーション（以下のシミュレーションも同様）においては、幅１．２ｍｍの螺旋突起の先端とメッシュ（１４６）との間を想定しているため、スクリュウ電極部材２００は同図において扁平状に示されている。メッシュ電極部材２０１や基板電極部材２０２の構造は、実機のメッシュや第１トナー静電搬送基板とほぼ同様にした。基板電極部材２０２には、実機と同様に、絶縁性支持体上に、幅３０μｍのＡ搬送電極２０２ａ、Ｂ搬送電極２０２ｂ、Ｃ搬送電極２０２ｃを、電極間の間隙がそれぞれ３０μｍになるように並べられている。なお、第１シミュレーションにおけるその他の条件は次に列記する通りである。
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間隙Ｌ１＝１０００μｍ
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間隙Ｌ２＝１０００μｍ
・スクリュウ電極部材２００に印加するスクリュウ電圧Ｖｓ＝−１５５０〜−３０５０Ｖ
・メッシュ電極部材２０１に印加するメッシュ電圧Ｖｍ＝−２５０〜−１７５０Ｖ
・メッシュ電極部材２０１のスリット幅（１００φビーズ用）＝４０μｍ又は６０μｍ
・メッシュ電極部材２０１のスリット幅（３００φビーズ用）＝１５０μｍ又は２００μｍ
・メッシュ電極部材２０１のスリット間の部分であるスリット間部分の寸法＝４０又は１００μｍ
・メッシュ電極部材２０１の厚み（以下、メッシュ厚という）＝１０〜８０μｍ
・各駆動パルス電圧の周波数＝３ｋＨｚ
・各駆動パルス電圧のＶＰ−Ｐ＝−６０〜＋６０［Ｖ］
・各駆動パルス電圧のデューティ＝５０％
・各駆動パルス電圧の平均値＝０［Ｖ］
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間における電界Ｅａの強度＝０．８〜２．８ｋＶ／mm
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間における電界Ｅｂの強度＝０２５〜１．７５ｋＶ／ｍｍ
【００４４】
図８は、メッシュ電極２０１のスリット幅を２００μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を１００μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図９は、メッシュ電極２０１のスリット幅を１５０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を１００μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図１０は、メッシュ電極２０１のスリット幅を６０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を４０μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図１１は、メッシュ電極２０１のスリット幅を４０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を４０μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図である。これら何れの図においても８．０×１０−１１［Ｃ／ｍ２］毎に、１本の電気力線を描かせている。また、スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との電位差は１．３ｋＶで、その間における電界Ｅａの強度は、１．３ｋＶ／ｍｍとなっている。このため、メッシュ電極部材２０１よりも上側の電気力線の密度は同じになっている。なお、４つの図のうち、図８及び図９に示した第１シミュレーションは、３００φのガラスビーズの使用を想定している。また、図１０及び図１１に示した第１シミュレーションは、１００φのガラスビーズの使用を想定している。また、何れの図においても、スクリュウ電極部材及び基板電極部材の図示を省略しているが、図示のメッシュ電極部材２０１に対して、スクリュ電極部材、基板電極部材は、それぞれ図中上側、下側に位置している。
【００４５】
図８においては、メッシュ電極部材２０１における左右２つのスリット（又は長孔）を電気力線が７本ずつの抜けている。また、図９においては、電気力線が４本ずつ抜けている。また、図１０においては、電気力線が２本ずつ抜けている。また、図１１においては、電気力線が１本も抜けていない。なお、電気力線は、電位の高い方から低い方、即ち、図示の例では図中下側から上側に向かうが、トナーの動きはそれとは逆になる。
【００４６】
メッシュ電極部材２０１よりも図中上側に存在する図示しないトナーは、慣性力などの影響を受けることから電気力線に沿って飛翔するわけではないが、静電力を電気力線の方向に受ける。このため、スリットを電気力線が抜けていないと言うことは、トナーも抜けられないことになる。スリットとの対向位置にある電気力線がスリットを抜けられないのは、メッシュ電極部材２０１の手前でスリットとの対向位置からメッシュの金属部分に向かって曲がるためである。このことが、実機で１００φのガラスビーズを用いたときに十分量のトナーを供給することができなかった主な原因であると考えられる。
【００４７】
スリット幅を４０μｍに設定した図１１においては、２本の電気力線がスリット内に進入しているが、スリット内で周囲の金属部分に向けて急激に曲がるために、スリットを抜けることができないでいる。このように電気力線を急激に曲げたのは、メッシュ電極部材２０１の厚み（３０μｍ）に対する、スリット幅（４０μｍ）の比が１．３３と、他のスリット（１．８８〜２．５）より低かったためと考えられる。
【００４８】
そこで、スリットの厚みをそのまま（３０μｍ）にして、スリット幅を４２、４６、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０μｍの１０段階に広げて第２シミュレーションを行った。図１２、図１３、図１４、図１５は、ぞれぞれ、スリット幅を６０μｍ、８０μｍ、１００μｍ、１２０μｍに設定した場合の第２シミュレーションの結果を示す模式図である。何れの図においても、２本以上の電気力線がスリットを抜けている。
【００４９】
但し、スリット幅が大きくなった場合、スリット対向部に存在する電気力線の数が増えるので、スリットを抜けた電気力線の本数（以下、抜け線数という）を単純に比較しただけでは、スリットに対する電気力線の抜け性を正確に把握することができない。そこで、スリット幅１００μｍにおける抜け線数を基準にして、他のスリット幅における抜け線数を正規化したもの（以下、抜け線密度という）で比較することにした。この結果を図１６と次の表１とに示す。
【表１】
2005266555.tif 000003
【００５０】
表１や図１６から、メッシュ厚が３０μｍという条件下では、スリット幅４０μｍのときには抜け線密度が「０」であるので、トナーをスリットに通して供給することができないことがわかる。また、スリット幅４２μｍのときには、抜け線数が「２．３８」であるので、トナーをスリットに通して供給し得ることがわかる。メッシュ厚に対するスリット幅の比率は、スリット幅が４０μｍのときには「１．３３」である。また、スリット幅が４２μｍのときには「１．４０」である。従って、メッシュとして図７等に示したように、全体が金属の導電性材料で構成された単層構造のものを用いる場合には、「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を満足させなければならないことがわかった。
【００５１】
そこで、本第１実施形態に係るプリンタにおいては、先に図５に示したメッシュ１４６として、全体が金属の導電性材料で構成された単層構造で、且つ「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いている。よって、メッシュ１４６の厚みを小さくすることなく、即ち、実使用に耐え得る強度のメッシュ１４６を使用しつつ、電界によってトナー供給量を増加させるという作用を、より確実に得ることができる。
【００５２】
次に、本発明を適用した画像形成装置である第２実施形態のプリンタについて説明する。なお、本プリンタは、メッシュ１４６が第１実施形態のものと異なる他は、第１実施形態のプリンタとほぼ同様の構成になっている。このため、本プリンタについては、第１実施形態のプリンタと異なる点のみを説明する。
【００５３】
先に説明したように、図１１の第１シミュレーションにおいては、電気力線がスリット内に進入しているものの、スリット内壁の電極に引かれて急激に曲がるために、スリットを抜けきれないでいる。メッシュ電極部材２０１が絶縁性であればこのような現象は起こらないが、そうすると電極としての機能を発揮することができない。また、メッシュ電極部材２０１の厚みを薄くすることも、強度低下の観点から難しい。しかし、金属層と絶縁層との２層構造にすれば、強度や厚みをそのままにして、電極の厚さだけを小さくすることができる。電極の厚さを小さくすれば、電気力線をスリット内で電極に向けて引き寄せる時間が短くなるので、電気力線の抜け性を向上させることができるはずである。
【００５４】
そこで、本発明者らは、図１７に示す構成を想定して第３シミュレーションを行った。同図において、メッシュ電極部材２０１は、スクリュウ側に設けられた絶縁層２０１ａと基板側に設けられた導電層たる電極層２０１ｂとを有する多層構造になっている。メッシュ全体の厚みは３０μｍになっている。基板電極部材２０２における各搬送電極の寸法やピッチは第１実施形態と同様である。このような構成を想定して、次に列記する条件で第３シミュレーションを行った。
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間隙Ｌ１＝５００μｍ
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間隙Ｌ２＝５００μｍ
・スクリュウ電極部材２００に印加するスクリュウ電圧Ｖｓ＝−７７５Ｖ
・メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂに印加するメッシュ電圧Ｖｍ＝−１２５Ｖ
・メッシュ電極部材２０１のスリット幅＝４０μｍ
・各駆動パルス電圧の周波数＝３ｋＨｚ
・各駆動パルス電圧のＶＰ−Ｐ＝−６０〜＋６０［Ｖ］
・各駆動パルス電圧のデューティ＝５０％
・各駆動パルス電圧の平均値＝０［Ｖ］
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間における電界Ｅａの強度＝１．３ｋＶ／mm
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間における電界Ｅｂの強度＝０２５ｋＶ／ｍｍ
・メッシュ電極部材２０１の絶縁層２０１ａの厚み＝０〜２９μｍ
・メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂの厚み＝１〜３０μｍ
【００５５】
図１８は、メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂの厚みを３０μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図１９は、メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂの厚みを１０μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図２０は、メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂの厚みを５μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図２１は、メッシュ電極部材２０１の電極層２０１ｂの厚みを１μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図である。なお、図１８に示した第３シミュレーションにおいては、絶縁層を設けていないので、メッシュ電極部材２０１の全体を電極にした第１実施形態と同様の構成となる。
【００５６】
図１８に示すように、メッシュ電極部材２０１を全て電極層２０１ｂで構成した場合には、メッシュに対して電気力線を１本も通すことができない。これに対し、メッシュ厚が３０μｍと同じであっても、絶縁層２０１ａを設けて、その分だけ電極層２０１ｂの厚みを小さくすれば、電気力線をスリットに通し得ることがわかる。また、電極層２０１ｂの厚みを小さくするほど、多くの電気力線をスリットに通し得ることもわかる。
【００５７】
図２２は、メッシュ厚を３０μｍに固定した状態で、絶縁層２０１ａと電極層２０１ｂとの厚みの比率を変化させた場合における電気力線本数と電極層厚との関係を示すグラフである。同図において、抜け線密度が１本以上から０本に変化する臨界点は、電極層厚が２３μｍである場合と２４μｍである場合との間である。これは、スリット幅４０μｍにした場合、電極層厚を２３μｍ以下にしないと、即ち孔最短径Ｗ≧１．７×電極層厚にしないと、抜け線が得られないことを示している。よって、メッシュとして図１７に示したように、絶縁層と電極層（導電層）との少なくとも２層からなる多層構造のものを用いる場合には、「孔最短径Ｗ≧１．７×導電層厚みＴｅ」という関係式を満足させなければならないことがわかった。この関係式における「１．７」という係数は、第２シミュレーションに基づいて得られた先の「孔最短径Ｗ≧１．４×厚みｔ」という関係式における「１．４」という係数よりも大きくなっている。これは、絶縁層２０１ａの比誘電率が３．０と、空気の比誘電率１．０より大きいためであると考えられる。
【００５８】
図２２において、抜け線密度が最大の５本／１００μｍとなる電極層厚の範囲は、０〜約５μｍである。５μｍを超えると、抜け線密度がそれ以上増加しなくなる。よって、電極層厚を５μｍ以下にすることで、最も効率よくトナー供給性能を促し得ると言える。
【００５９】
次に、本発明者らは、メッシュ電極２０１における絶縁層２０１ａと電極層２０１ｂとの位置関係を逆転させて第４シミュレーションを実施してみた。具体的には、図１７に示した例では、絶縁層２０１ａをスクリュウ側（入口側）、電極層２０１ｂを基板側（出口側）に配設していた。この位置関係を逆転させて、絶縁層２０１ａを基板側、電極層２０１ｂをスクリュウ側にして同様のシミュレーションを行ったのである。この第４シミュレーションにおける電気力線本数と電極層厚との関係を図２３に示す。
【００６０】
同図より、電極層（２０１ｂ）をスクリュウ側（入口側）に配設した場合には、電極層厚を５μｍ以下にしても、スリットに対して電気力線を１本しか通すことができず、基板側に配設した場合よりも効率を悪くしてしまうことがわかる。なお、以下、スクリュウ側に配設した電極層を入口側電極層という。また、基板側に配設した電極層を出口側電極層という。
【００６１】
図２４は、電極層として出口側電極層２０１ｂを設け、且つその厚みを２．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図２５は、電極層として出口側電極層２０１ｂを設け、且つその厚みを０．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図２６は、電極層として入口側電極層２０１ｃを設け、且つその厚みを２．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図２７は、電極層として入口側電極層２０１ｃを設け、且つその厚みを０．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図である。
【００６２】
これらの図より、電極層として出口側電極層２０１ｂだけを設けた場合には、電気力線が電極エッジに引かれるように方向を変えた際に、その先に障害物がないので、そのまま進んで最終的にスリットを抜けていることがわかる。これに対し、入口側電極層２０１ｃだけを設けた場合には、電気力線が電極エッジに引かれるように方向を変えると、すぐに電極に突き当たってスリット通過を阻まれていることがわかる。このことは、スリット幅の広い狭いにかかわらず、スリット壁の近くに存在する電気力線で生ずる。よって、電極層を出口側、入口側の何れか一方だけに設ける場合には、出口側電極層２０１ｂを採用した方が有利である。
【００６３】
そこで、本第２実施形態に係るプリンタにおいては、メッシュ（１４６）として、次に列記する条件を具備するものを用いている。
・絶縁性材料からなる絶縁層と、これに積層された導電性材料からなる電極層とを有する。
・「孔最短径Ｗ≧１．７×導電層厚みＴｅ」という関係式を満足する。
・電極層厚が５［μｍ］以下である。
・電極層は出口側電極層である。
【００６４】
次に、本第２実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した各変形例装置について説明する。
［第１変形例装置］
本発明者らは、図２８に示す構成を想定して第５シミュレーションを行った。同図において、メッシュ電極部材２０１は、入口側電極層２０１ｃと、出口側電極層２０１ｂと、これら電極層に挟まれる絶縁層２０１ａとを有する３層構造になっている。メッシュ全体の厚みは３０μｍになっている。基板電極部材２０２における各搬送電極の寸法やピッチは第１実施形態と同様である。このような構成を想定して、次に列記する条件で第５シミュレーションを行った。
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間隙Ｌ１＝５００μｍ
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間隙Ｌ２＝５００μｍ
・スクリュウ電極部材２００に印加するスクリュウ電圧Ｖｓ＝−７７５〜−１５７５Ｖ
・出口側電極層２０１ｂに印加するメッシュ外電圧Ｖｍｏ＝−７５〜−２７５Ｖ
・入口側電極層２０１ｃに印加するメッシュ内電圧Ｖｍｉ＝−１２５〜−９２５Ｖ
・スリット幅＝４０μｍ
・各駆動パルス電圧の周波数＝３ｋＨｚ
・各駆動パルス電圧のＶＰ−Ｐ＝−６０〜＋６０［Ｖ］
・各駆動パルス電圧のデューティ＝５０％
・各駆動パルス電圧の平均値＝０［Ｖ］
・スクリュウ電極部材２００とメッシュ電極部材２０１との間における電界Ｅａの強度＝１．３ｋＶ／mm
・メッシュ電極部材２０１と基板電極部材２０２との間における電界Ｅｂの強度＝０．１５〜０．５５ｋＶ／ｍｍ
・両電極層間（スリット内）における電界Ｅｃの強度＝０〜１５ｋＶ／ｍｍ
・メッシュ厚＝３０μｍ
・出口側電極層２０１ｂの厚み＝５μｍ
・入口側電極層２０１ｃの厚み＝５μｍ
・内外電極層電位差Ｖｃ（Ｖｍｉ−Ｖｍｏ）＝０〜−６５０Ｖ
【００６５】
図２９は内外電極層電位差Ｖｃを０［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３０は内外電極層電位差Ｖｃを−１００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３１は内外電極層電位差Ｖｃを−２００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３２は内外電極層電位差Ｖｃを−３００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３３は、内外に電極層を設けた場合の第５シミュレーションにおける電気力線本数と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を示すグラフである。
【００６６】
図２９と図３０との比較から、内外電極層電位差Ｖｃを０から−５０［Ｖ］にするだけで、幅４０μｍのスリットに対する電気力線の抜け線数を０本から３本に増加させることがわかる。このとき、電位差の値は「−５０」と小さいが、内外電極層間の距離が２０μｍと極めて短いために、内外電極層間に形成される電界Ｅｃの強度は、２．５ｋＶ／ｍｍにもなる。メッシュ入口側の電界Ｅａの１．３ｋＶ／ｍｍの約２倍の強度である。
【００６７】
更に、図３１や図３２を参照すると、内外電極層電位差Ｖｃをトナーと同極性側であるマイナス側に大きくするほど、抜け線数を増加させ得ることがわかる。しかも、何れのケースにおいても、スリットに対向する電気力線だけでなく、対向部の周囲の電気力線までも、スリット内に引き込んでいる。よって、内外電極層電位差Ｖｃをほんの少しだけ設けて、電界Ｅａ＜電界Ｅｃとすることで、スリットの周囲にある電気力線もスリット内に引き込んで通過させることができる。但し、内外電極層電位差Ｖｃを大きくし過ぎてこの間に放電を発生させると、メッシュを破損してその寿命を縮めるので好ましくない。
【００６８】
図３４は、メッシュ全体を電極層にした場合における第６シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３５は、メッシュ電極部材を入口側電極層、絶縁層、出口側電極層の３層構造にした場合における第６シミュレーションの結果を示す模式図である。両者のシミュレーションで異なる点は、電極層の構造及び電極層に印加するバイアスだけである。何れのシミュレーションにおいても、スクリュウ〜メッシュ間の電界Ｅａの強度は１．３ｋＶ／ｍｍで同じである。よって、両者とも、メッシュ電極部材２０１より上側の電気力線密度は同じであり、幅１ｍｍあたり１４４本、スリット幅４０μｍあたり５．８本（以下、便宜的に６本として扱う）の電気力線が描かれる。図３４に示した単層構造の場合は、４０μｍ幅のスリットに向かった６本の電気力線がスリットの手前で３本づつ左右に曲げられてスリット内壁に突き当たるため、スリット通過が阻まれている。これに対し、図３５に示した３層構造の場合には、スリット対向部の電気力線だけでなく、その左右の３本づつの電気力線もスリット中央に引き寄せて、合計１２本の電気力線をスリット内に引き込んでいる。しかも、その全てをスリットに対して通過させている。スリット内や前後において、電気力線を左右に広げてしまうか、中央に絞り込むかが、両者の基本的な違いであり、３層で抜け線数を大幅に増加させることができた理由である。なお、３層構造のメッシュ電極部材２０１がスリット直前で電気力線を中央に向けて絞り込んで、スリット周囲の電気力線までもスリット内に引き込むという現象は、スリット幅の広い狭いにかかわらず一般的に成立するものである。このため、ガラスビーズの粒径を更に小さくして、それによってスリット幅（孔最短径）を更に小さくしても、電気力線にスリットを通過させて、基板に十分量のトナーを供給することが可能である。
【００６９】
スリット内に引き込んだ電気力線を、図３４に示したようにスリット内に留めてしまうと、スリット内に引き込んだトナーもスリット内に留めてしまうおそれがある。そして、留めたトナーによってスリットの目詰まりを起こしてしまう。一方、図３５に示したように、メッシュ電極部材２０１を３層構造にして、スリット内に引き込んだ電気力線を全て通過させる場合には、スリット内に引き込んだトナーも速やかに通過させることができる。そして、このことにより、スリットの目詰まりを抑えることができる。
【００７０】
以上のシミュレーション結果に基づいて、本第１変形例装置においては、次に列記する条件を何れも具備させるようにしている。
・メッシュ（１４６）として、入口側電極層と出口側電極層との間に絶縁層を積層した少なくとも３層構造の用いる。
・入口側電極層と出口側電極層との間に内外電極層電位差Ｖｃを発生させるように導電層間電位差発生手段たる電極層間電位差発生手段を備える。
・対向電極たる第１搬送スクリュウ（１４４）と、メッシュ（１４６）のトナー入口側表面との間の電界Ｅａの強度よりも、内外電極層間の電界Ｅｃの強度を大きくする内外電極層電位差Ｖｃを生じせしめるように、スクリュウ〜基板間に電位差を発生させる電位差発生手段及び上記電極間電位差発生手段を構成している。
・内外電極層電位差Ｖｃによる電界Ｅｃの強度を、両電極層間でコロナ放電を発生させ始める放電開始強度よりも小さくするように、上記電極層間電位差発生手段を構成している。
・メッシュ（１４６）の出口側電極層と、第１トナー静電搬送基板（１０１）との間に、トナーを出口側電極層から基板に向けて静電的に移動させる向きの電界を形成するように、電位差発生手段及び電極層間電位差発生手段を構成している。
【００７１】
［第２変形例装置］
先に示した図３５において、スリットを通過した１２本の電気力線のうち、図示しない基板電極部材に到達しているのは中央側の５本だけで、残りの７本は、スリットを通過した直後に急激に左右に曲がって出口側電極層２０１ｂの表面に突き当たっている。このような電気力線に沿って飛翔するトナーも、同様にしてスリットを通過した直後に急激に曲がって、メッシュ電極部材２０１の出口側表面に付着・堆積するおそれがある。
【００７２】
一方、メッシュ〜基板間の電界Ｅｂの強度を大きくし過ぎると、第１トナー静電搬送基板（１０１）上におけるトナー搬送性を阻害してしまう。しかし、本発明者らは、電界Ｅｂの強度が０．５ｋＶ／ｍｍ程度までならば、トナー搬送性にあまり影響しないことを、実機による実験やシミュレーションによって見出した。そこで、電界Ｅｂの強度をこれまでの２倍の０．５ｋＶ／ｍｍに高めて、第５シミュレーションと同様にシミュレーション（第７シミュレーション）を行った。
【００７３】
図３６は内外電極層電位差Ｖｃを０［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３７は内外電極層電位差Ｖｃを−１００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３８は内外電極層電位差Ｖｃを−２００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図３９は内外電極層電位差Ｖｃを−３００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図４０は、第７シミュレーションにおける電気力線と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を示すグラフである。
【００７４】
先に示した図３３に示したように、スリット出口側の電界Ｅｂの強度を０．２５ｋＶ／ｍｍに設定した場合には、内外電極層電位差Ｖｃを−２５０Ｖまで大きくした時点で、抜け線数をようやく最大の５本にすることができた。これに対し、図４０に示すように、電界Ｅｂの強度を倍の０．５ｋＶ／ｍｍにすると、内外電極層電位差Ｖｃを−１００［Ｖ］まで大きくした時点で、抜け線数を５本にしている。そして、内外電極層電位差Ｖｃを−１５０［Ｖ］まで大きくすると、抜け線数を最大の７本にする。よって、スリット出口側の電界Ｅｂを適度に大きくすることにより、スリットを通過したにもかかわらず、トナー静電搬送基板に到達させないでメッシュの基板側表面に突き当たってしまう電気力線の本数を減らすことができる。そして、メッシュの基板対向面上でのトナー堆積を抑えることができる。このことは、図３６から図３８までの模式図からも明らかである。内外電極層電位差Ｖｃが同じである図２９と図３６、図３０と図３７、図３１と図３７、をそれぞれ比較してみると、入線数は同じであるのに、抜け線数は電界Ｅｂの強度＝０．５ｋＶ／ｍｍのときの方が多くなっているからである。
【００７５】
電界Ｅｂの強度を大きくすることで抜け線数を増加させ得ることをより明らかにするために、内外電極層電位差Ｖｃや電界Ｅｂの強度を変化させながら第８シミュレーションを実施した。この第８シミュレーションにおける電気力線本数と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を図４１に示す。同図より、電界Ｅｂの強度を変化させても入線数をそれほど変化させないが、抜け線数については電界Ｅｂの強度を大きくするほど多くし得ることがわかる。特に、内外電極層電位差Ｖｃ＝−１５０Ｖの条件で、電界Ｅｂの強度を０．２５ｋＶ／ｍｍから０．５ｋＶ／ｍｍに引き上げると、入線数に変化が認められないにもかかわらず（９本）、３本であった抜け線数を７本にまで増加させている。
【００７６】
このような大幅な抜け線数の増加の原因を更に検討するために、スリット周囲の映像を更に拡大して観察してみた。図４２は、電界Ｅｂの強度＝０．２５ｋＶ／ｍｍ、Ｖｃ＝−１５０Ｖに設定した第８シミュレーションにおけるスリット周囲の拡大模式図である。また、図４３は、電界Ｅｂの強度＝０．５ｋＶ／ｍｍ、Ｖｃ＝−１５０Ｖに設定した第８シミュレーションにおけるスリット周囲の拡大模式図である。両図を比較してみると、電界Ｅｂの強度の変化は入線数やスリット内の線パターンにそれほど影響しないが、スリット通過後の電気力線の曲がり具合を微妙に異ならせて、抜け線数を３本、７本と大きく異ならせていることがわかる。この現象も、スリット幅の広い狭いにかかわらず一般的に成立する。
【００７７】
なお、内外電極層電位差Ｖｃをあまり大きくし過ぎると、電極層間で放電を発生させてメッシュの寿命を縮めてしまう。また、図３９に示したように、抜け線数は変化させないものの、入線数（スリットに進入させる電気力線の本数）を増加させて、その分をスリット通過後に基板に到達させずに出口側電極層の表面に突き当ててしまうことで、メッシュの基板対向面上でのトナー堆積を再び悪化させ始めてしまう。
【００７８】
以上の結果に鑑みて、本第２変形例装置においては、メッシュ（１４６）の出口側電極層と第１トナー静電搬送基板（１０１）との間の電界Ｅｂを、第１トナー静電搬送基板の表面上で駆動パルス電圧によって形成される電界を阻害しない強度で形成するように、上記電位差発生手段及び電極層間電位差発生手段を構成している。
【００７９】
［第３変形例装置］
第８シミュレーションでも、スリットに入った９本の電気力線のうち２本は、スリットの出口で、出口側電極層２０１ｂに引き寄せられて、基板電極部材への到達を阻まれている。このような電気力線が存在することは、単に、トナー供給量が少なくなるだけでなく、そこにトナーが堆積してスリットを塞いで目詰まりを引き起こすおそれがある。
【００８０】
そこで、スリット幅＝４０μｍ、電界Ｅｂの強度＝０．５ｋＶ／ｍｍ、内外電極層電位差Ｖｃ＝−１５０Ｖの条件にて、出口側電極層２０１ｂにおけるスリット周囲の輪郭の最短径（以下、電極内径という）を変化させながら第９シミュレーションを行った。図４４、図４５、図４６、図４７は、それぞれ、出口側電極層２０１ｂの電極内径を、４０μｍ、６０μｍ、１００μｍ、１４０μｍに設定した第９シミュレーションの結果を示す模式図である。また、図４８は、第９シミュレーションにおける電気力線本数と電極内径との関係を示すグラフである。図４４と図４５との比較から、電極内径を４０μｍから６０μｍに広げると、スリットを抜けて図示しない基板電極部材に到達する電気力線の本数は７本から８本に増えることがわかる。力線密度に換算すると、１７．５［本／１００μｍ］から２０［本／１００μｍ］に増えたことになる。但し、図４６、図４７、図４８に示すように、電極内径を６０μｍよりも大きくすると、今度は逆に基板電極部材に到達する電気力線の本数が減少していく。この原因は、図４４〜図４７に示すように、出口側電極層２０１ｂの電極内径を広げるにつれて、入線数を減少させていくためであることがわかる。
【００８１】
次に、本発明者らは、出口側電極層２０１ｂの電極内径を変化させながら第１０シミュレーションを行って入線数を数えてみた。この第１０シミュレーションにおける電気力線本数と電極内径との関係を図４９に示す。同図より、出口側電極層２０１ｂの電極内径が広がるにつれて、入線数が少なくなることがわかる。また、その一方で、スリットを抜けて図示しない基板電極部材に到達する割合（以下、通過率という）が高くなって、電極内径８０μｍ以上で１００％になることが分かる。これらの結果、出口側電極層２０１ｂの電極内径が６０μｍのとき、即ち電極内径がスリット幅の１．５倍のときに、基板電極部材に到達する電気力線の本数が最高の８本になった。通過率が変わった原因をより分かりやすくするために、スリット周囲のシミュレーション映像を拡大して図５０（電極内径４０μｍ）と図５１（電極内径８０μｍ）とに示す。
【００８２】
両図の比較から、出口側電極層２０１ｂの電極内径を４０μｍから８０μｍに広げると、入線数が９本から７本に減少することがわかる。但し、スリットの出口で出口側電極層２０１ｂに引かれて突き当たってしまう電気力線の割合も少なくなるため、スリットに入った７本の電気力線がすべて、スリットを抜けた後に基板電極部材に到達していることもわかる。このとき、入口側電極層２０１ｃの内径は、両ケースともに４０μｍである。よって、入口側電極層２０１ｃの電極内径よりも出口側電極層２０１ｂの電極内径を適度に大きくすることで、スリットに入った全ての電気力線を基板電極部材に到達させ得ることがわかった。なお、この現象も、スリット幅の広い狭いにかかわらず一般的に成立する。また、出口側の電極内径については、４０μｍの２倍である８０μｍにすると入線数を減少させ始めることから入口側の電極内径の２．０倍未満にすることが望ましい。
【００８３】
以上の実験結果に鑑みて、本発明者らは、次に列記する事項を何れも具備させるように、本第５変形例装置を構成している。
・メッシュ（１４６）として、電極層の電極内径のうち、入口側よりも出口側を大きくしたものを用いている。
・メッシュとして、出口側の電極内径を入口側の電極内径の２．０倍未満にしたものを用いた。
【００８４】
［第４変形例装置］
第９シミュレーションや第１０シミュレーションでは、スリットの幅をそのままにして、出口側電極層２０１ｂの電極内径を広げていった。一方、絶縁層２０１ａも３．０程度の比誘電率を発揮するので、スリット出口で電気力線を引き寄せる働きをする。よって、スリットの幅を入口よりも出口で大きくすることによっても、基板電極部材に到達する電気力線を増加させ得るに違いないと本発明者らは考えた。そこで、出口側電極層２０１ｂの電極内径と、スリット出口幅とを同時に変化させながら第１１シミュレーションを行った。このとき、出口側電極層２０１ｂの内径とスリット出口幅とを同じ寸法にした。また、スリット入口幅については、１５０μｍに固定した。また、メッシュ電極部材２０１の層厚については９０μｍ（絶縁層８０μｍ、入口側電極層５μｍ、出口側電極層５μｍ）に固定した。また、スリット幅の異なる２枚の板を貼り合わせることで、スリット入口幅よりもスリット出口幅を大きくした構成を想定した。
【００８５】
図５２は、スリット出口幅（＝電極内径）１５０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図である。また、図５３は、スリット出口幅１７０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図である。また、図５４は、スリット出口幅１９０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図である。また、図５５は、スリット出口幅２１０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図である。また、図５６は、第１１シミュレーションにおける電気力線本数とスリット出口幅との関係を示すグラフである。なお、図５６においては、便宜上、スリットを通過したものの外側電極層２０１ｂに突き当たって基板電極部材に到達しなかった電気力線を、抜け線数としてカウントしていない。
【００８６】
これらの図より、スリット出口幅を広げると、入線数を減少させるが、スリット通過後に外側電極層２０１ｂに突き当ててしまう電気力線本数も同時に減少させ得ることがわかる。そして、スリット出口幅２１０μｍのとき、即ち、スリット出口幅がスリット入口幅の１．４倍のときに、スリットに入った２６本の全ての電気力線を基板電極部材に到達させていることが分かる。なお、この現象も、スリット幅の広い狭いにかかわらず一般的に成立する。
【００８７】
また、図５６から、スリット出口幅が２１０μｍ以上では、通過率が１００％であるものの、入線数を低下させ始めていることがわかる。但し、スリット出口幅をスリット入口幅の２倍程度に留めれば、スリット入口幅１５０μｍ相当の１７本以上の電気力線の到達が期待できる。
【００８８】
本発明者らは、以上の実験結果に鑑みて、本第４変形例装置を次のように構成している。
・メッシュ（１４６）として、スリット入口幅よりもスリット出口幅よりも大きくしたものを用いている。
・メッシュ（１４６）として、スリット出口幅をスリット入口幅の２．０倍以下にしたものを用いている。
【００８９】
以上、第２実施形態に係る画像形成装置においては、メッシュ１４６として、「孔最短径Ｗ≧１．７×厚みｔ」という関係式を具備するものを用いているので、実験例で説明した理由により、実使用に耐え得る強度のメッシュを使用しつつ、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を、より確実に得ることができる。
【００９０】
また、メッシュ１４６として、導電層たる電極層の厚みが５［μｍ］以下であるものを用いているので、実験例で説明した理由により、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を、更に確実に得ることができる。
【００９１】
また、第１収容室１４２内の混合物に対して、電極層よりも絶縁層を近づける姿勢で、メッシュ１４６を配設しているので、実験例で説明したように、逆の姿勢で配設する場合に比べて、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を確実に得ることができる。
【００９２】
また、第２実施形態に係る第１変形例装置においては、メッシュ１４６として、入口側導電層たる入口側電極層２０１ｃと出口側導電層たる出口側電極層２０１ｂとの間に絶縁層２０１ａを積層した構造のものを用いているので、実験例で説明したように、出口側電極層２０１ｂだけしか設けない場合に比べて、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を確実に得ることができる。
【００９３】
また、第２実施形態に係る第２変形例装置においては、両電極層に電位差を生じせしめる電極層間電位差発生手段を設けているので、実験例で説明したように、両電極層に電位差を生じせしめない場合に比べて、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を確実に得ることができる。
【００９４】
また、第１変形例装置や第２変形例装置においては、対向電極たる第１搬送スクリュウ１４４とメッシュ１４６におけるトナー入口側表面との間の電界強度よりも、入口側電極層２０１ｃと出口側電極層２０１ｂとの間の電界強度を大きくする電位差を生じせしめるように、電位差発生手段を構成しているので、実験例で説明したように、電界強度の大小関係を逆にする場合に比べて、供給促進電界によってトナー供給量を増加させるという作用を確実に得ることができる。
【００９５】
また、第１変形例装置や第２変形例装置においては、両電極層の間の電界強度を、メッシュのスリット内における両電極層間でコロナ放電を発生させ始める放電開始強度よりも小さくするように、電極層間電位差発生手段を構成しているので、コロナ放電を発生させることによるメッシュの破損を回避することができる。
【００９６】
また、第１変形例装置や第２変形例装置においては、出口側電極層２０１ｂと、第１トナー静電搬送基板１０１との間に、トナーを前者から後者に向けて静電的に移動させる向きの電界を形成するように、電位差発生手段及び電極間電位差発生手段を構成しているので、メッシュでふるいにかけたトナー、即ち、所定の大きさより小さいものだけを通過させて選別するというメッシュによってふるいにかけたトナーを、速やかに第１トナー静電搬送基板１０１上に供給することができる。また、実験例で説明したように、スリットを通過したトナーをメッシュ１４６の基板側表面上に堆積させてスリットを目詰まりさせるといった事態を抑えることもできる。
【００９７】
また、第１変形例装置や第２変形例装置においては、出口側電極層２０１ｂと第１トナー静電搬送基板１０１との間の電界を、第１トナー静電搬送基板１０１の表面上で駆動パルス電圧によって形成される搬送電界を阻害しない強度で形成するように、電位差発生手段及び電極間電位差発生手段を構成しているので、第１トナー静電搬送基板１０１によるトナーの搬送性を低下させることなく、第１収容室１４２内から第１トナー静電搬送基板１０１に十分量のトナーを供給することができる。
【００９８】
また、第２実施形態に係る第３変形例装置においては、メッシュ１４６として、入口側電極層２０１ｃの電極内径よりも、出口側電極層２０１ｂにおける電極内径を大きくしたものを用いているので、実験例で説明したように、スリットを通過したトナーをメッシュ１４６の基板側表面上に堆積させてスリットを目詰まりさせるといった事態を更に抑えることができる。
【００９９】
また、第３変形例装置においては、メッシュ１４６として、出口側電極層２０１ｂの電極内径を入口側電極層２０１ｃの電極内径の２．０倍未満にしたものを用いているので、実験例で説明したように、トナー供給量を効率よく増加させながら、スリットを通過したトナーをメッシュ１４６の基板側表面上に堆積させてスリットを目詰まりさせるといった事態を抑えることができる。
【０１００】
また、第２実施形態に係る第４変形例装置においては、メッシュ１４６として、スリット入口幅（トナー入口側の孔最短径）よりもスリット出口幅（トナー出口側の孔最短径）を大きくしたものを用いているので、実験例で説明したように、入口を出口以上の幅にした場合に比べて、スリットを通過したトナーをメッシュ１４６の基板側表面上に堆積させてスリットを目詰まりさせるといった事態を抑えることができる。
【０１０１】
また、第４変形例装置においては、メッシュ１４６として、スリット出口幅をスリット入口幅の２．０倍以下にしたものを用いているので、実験例で説明したように、トナー供給量を効率よく増加させながら、スリットを通過したトナーをメッシュ１４６の基板側表面上に堆積させてスリットを目詰まりさせるといった事態を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施形態に係るプリンタの要部を示す要部構成図。
【図２】同プリンタの感光体と、現像装置の第１トナー静電搬送基板とを示す拡大構成図。
【図３】同プリンタのトナー静電搬送基板の搬送電極に印加されるＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧の波形を示す波形図。
【図４】同現像装置のトナー供給部を示す平断面図。
【図５】同トナー供給部を示す縦断面図。
【図６】同トナー供給部を示す横断面図。
【図７】第１シミュレーションにおける電極構成を示す模式図。
【図８】メッシュ電極のスリット幅を２００μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を１００μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図。
【図９】メッシュ電極のスリット幅を１５０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を１００μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１０】メッシュ電極のスリット幅を６０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を４０μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１１】メッシュ電極のスリット幅を４０μｍに設定し、且つ、スリット間部分の寸法を４０μｍに設定した第１シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１２】スリット幅を６０μｍに設定した場合の第２シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１３】スリット幅を８０μｍに設定した場合の第２シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１４】スリット幅を１００μｍに設定した場合の第２シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１５】スリット幅を１２０μｍに設定した場合の第２シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１６】第２シミュレーションにおける電気力線本数とスリット幅との関係を示すグラフ。
【図１７】第３シミュレーションにおける電極構成を示す模式図。
【図１８】メッシュ電極部材の電極層の厚みを３０μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図。
【図１９】メッシュ電極部材の電極層の厚みを１０μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２０】メッシュ電極部材の電極層の厚みを５μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２１】メッシュ電極部材の電極層の厚みを１μｍに設定した第３シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２２】メッシュ厚を３０μｍに固定した状態で、絶縁層と電極層との厚みの比率を変化させた場合における電気力線本数と電極層厚との関係を示すグラフ。
【図２３】第４シミュレーションにおける電気力線本数と電極層厚との関係を示すグラフ。
【図２４】電極層として出口側電極層を設け、且つその厚みを２．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２５】電極層として出口側電極層を設け、且つその厚みを０．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２６】電極層として入口側電極層を設け、且つその厚みを２．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２７】電極層として入口側電極層を設け、且つその厚みを０．５μｍに設定した第４シミュレーションの結果を示す模式図。
【図２８】第５シミュレーションにおける電極構成を示す模式図。
【図２９】内外電極層電位差Ｖｃを０［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３０】内外電極層電位差Ｖｃを−１００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３１】内外電極層電位差Ｖｃを−２００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３２】内外電極層電位差Ｖｃを−３００［Ｖ］に設定した第５シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３３】第５シミュレーションにおける電気力線本数と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を示すグラフ。
【図３４】メッシュ全体を電極層にした場合における第６シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３５】メッシュ電極部材を入口側電極層、絶縁層、出口側電極層の３層構造にした場合における第６シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３６】内外電極層電位差Ｖｃを０［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３７】内外電極層電位差Ｖｃを−１００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３８】内外電極層電位差Ｖｃを−２００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図。
【図３９】内外電極層電位差Ｖｃを−３００［Ｖ］に設定した第７シミュレーションの結果を示す模式図。
【図４０】第７シミュレーションにおける電気力線と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を示すグラフ。
【図４１】第８シミュレーションにおける電気力線本数と内外電極層電位差Ｖｃとの関係を示すグラフ。
【図４２】電界Ｅｂの強度＝０．２５ｋＶ／ｍｍ、Ｖｃ＝−１５０Ｖに設定した第８シミュレーションにおけるスリット周囲の拡大模式図。
【図４３】電界Ｅｂの強度＝０．５ｋＶ／ｍｍ、Ｖｃ＝−１５０Ｖに設定した第８シミュレーションにおけるスリット周囲の拡大模式図。
【図４４】出口側電極層の電極内径を４０μｍに設定した第９シミュレーションの結果を示す模式図。
【図４５】出口側電極層の電極内径を６０μｍに設定した第９シミュレーションの結果を示す模式図。
【図４６】出口側電極層の電極内径を１００μｍに設定した第９シミュレーションの結果を示す模式図。
【図４７】出口側電極層の電極内径を１４０μｍに設定した第９シミュレーションの結果を示す模式図。
【図４８】第９シミュレーションにおける電気力線本数と電極内径との関係を示すグラフ。
【図４９】第１０シミュレーションにおける電気力線本数と電極内径との関係を示すグラフ。
【図５０】第１０シミュレーションにおけるスリット周囲の映像を拡大して示す模式図（外電極間隔４０μｍ）。
【図５１】第１０シミュレーションにおけるスリット周囲の映像を拡大して示す模式図（外電極間隔８０μｍ）。
【図５２】スリット出口幅を１５０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図。
【図５３】スリット出口幅１７０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図。
【図５４】スリット出口幅１９０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図。
【図５５】スリット出口幅２１０μｍに設定した第１１シミュレーションを示す模式図。
【図５６】第１１シミュレーションにおける電気力線本数とスリット出口幅との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０３】
１１          感光体（潜像担持体）
１００        現像装置（現像手段）
１０１          第１トナー静電搬送基板（トナー静電搬送手段）
１４０          トナー供給部（供給手段）
１４２          第１収容室（混合物収容部）
１４３          第２収容室（混合物収容部）
１４４          第１搬送スクリュウ（対向電極）
１４６          メッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005266555.tif 000008
【図６】
2005266555.tif 000009
【図７】
2005266555.tif 000010
【図８】
2005266555.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2005266555.tif 000013
【図１１】
2005266555.tif 000014
【図１２】
2005266555.tif 000015
【図１３】
2005266555.tif 000016
【図１４】
2005266555.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
2005266555.tif 000019
【図１７】
2005266555.tif 000020
【図１８】
2005266555.tif 000021
【図１９】
2005266555.tif 000022
【図２０】
2005266555.tif 000023
【図２１】
2005266555.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2005266555.tif 000028
【図２６】
2005266555.tif 000029
【図２７】
2005266555.tif 000030
【図２８】
2005266555.tif 000031
【図２９】
2005266555.tif 000032
【図３０】
2005266555.tif 000033
【図３１】
2005266555.tif 000034
【図３２】
2005266555.tif 000035
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
2005266555.tif 000040
【図３８】
2005266555.tif 000041
【図３９】
2005266555.tif 000042
【図４０】
2005266555.tif 000043
【図４１】
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【図４２】
2005266555.tif 000045
【図４３】
2005266555.tif 000046
【図４４】
2005266555.tif 000047
【図４５】
2005266555.tif 000048
【図４６】
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【図４７】
2005266555.tif 000050
【図４８】
2005266555.tif 000051
【図４９】
2005266555.tif 000052
【図５０】
2005266555.tif 000053
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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