(57)【要約】【課題】現像剤排出量の調整を可能にして、傾斜による影響等も受けることなく現像槽内の現像剤を規定量に素早く調整でき、しかも、キャリアだけを選択的に排出することも可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を実現する。【解決手段】現像剤排出部１０には、並設された複数の短冊状の電極を備え、該電極に電圧印加部１５より位相差電圧信号が印加されることで進行波電界を発生させる進行波電界発生部９が設けられている。進行波電界発生部９は、キャリアを選択的に搬送する進行波電界を発生して、キャリアを排出口１３へと搬送する。【選択図】図１
2007322970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽と、
該現像槽内の現像剤を静電潜像担持体へと供給する現像剤担持体と、
上記現像槽内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、
上記現像槽内に新しい現像剤を補給する現像剤補給手段と、
上記現像槽より現像剤を逐次排出する現像剤排出手段とを備え、
上記現像剤排出手段が、
並設された複数の短冊状電極を有すると共に該短冊状電極に位相差電圧信号を印加することで進行波電界を発生させて現像剤を上記現像槽に設けられた排出口へと搬送する進行波電界発生部と、
該進行波電界発生部による現像剤の排出動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記制御部は、上記短冊状電極に印加する位相差電圧信号の電圧値或いは周波数の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
上記進行波電界発生部は、上記複数の短冊状電極に対して、３つ以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成されており、
上記短冊状電極には、キャリアを排出口へと搬送する位相差電圧信号が印加されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
上記進行波電界発生部は、上記複数の短冊状電極に対して、４つ以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成されており、
上記短冊状電極には、キャリアとトナーとを排出口へと搬送する位相差電圧信号が印加されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
上記進行波電界発生部は、上記複数の短冊状電極に対して、４つ以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
上記進行波電界発生部は、上記現像槽内の空間と排出口が形成された空間部とを仕切る分離壁に、該分離壁を上部より覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
上記撹拌部材は、撹拌された現像剤が進行波電界発生部の配されている側に寄るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
上記現像槽に、オーバーフロー排出のための溢出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項９】
上記請求項１〜８の何れか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽と、
該現像槽内の現像剤を静電潜像担持体へと供給する現像剤担持体と、
上記現像槽内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、
上記現像槽内に新しい現像剤を補給する現像剤補給手段と、
上記現像槽より現像剤を逐次排出する現像剤排出手段とを備える現像装置を有する画像形成装置において、
上記現像剤排出手段が、並設された複数の短冊状電極を有すると共に該短冊状電極に位相差電圧信号を印加することで進行波電界を発生させて現像剤を上記現像槽に設けられた排出口へと搬送する進行波電界発生部を備え、
進行波電界発生部による現像剤の排出動作を制御する制御部が設けられている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、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、より詳細には、像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いて現像する現像装置、及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、キャリアとトナーとからなる２成分系の現像剤を用いて感光体（像担持体）表面の静電潜像の可視化（現像）を行う現像装置が多用されている。このような２成分系の現像剤を用いる現像装置の場合、トナーは現像動作によって順次消費されていくが、キャリアは消費されずに装置内に残ることとなる。したがって、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、表面の樹脂コート層の剥がれやキャリア表面へのトナーの粘着といったスペントが生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下する。
【０００３】
そこで、従来から、現像槽内の劣化した現像剤（劣化したキャリアを含む）を抜き取って新しい現像剤に入れ替えること（総入れ替え）が行われているが、キャリアを含む現像剤の入れ替えは重労働であり、また、微粉末であるトナーが舞い上がり、吸い込む惧があるなど、メンテナンス性に劣っていた。
【０００４】
このような不具合を解決するものとして、例えば特許文献１には、現像動作によって消費されるトナーだけでなく、現像装置内にキャリアも少量ずつ補給して、現像剤の帯電性能の低下を抑制するように構成した現像装置が開示されている。該現像装置では、キャリアが補給されることで、現像槽（現像剤を収容する容器）内の現像剤が過剰となり、該過剰となった現像剤が、現像槽の側壁に設けられている現像剤溢出部からオーバーフローして排出されるようになっている。オーバーフローによる排出では、現像槽の側壁に設けられた現像剤溢出部の高さ位置にて、現像槽内の現像剤量が規定される。
【０００５】
このような補給・排出が逐次繰返されることによって、現像槽内の劣化した現像剤は、新たに供給されるトナーおよびキャリアに置換されていき、これによって、現像剤を総入れ替えするメンテナンスを必要とすることなく、帯電性能を維持し、画像品位の低下を抑えることができる。なお、このような現像剤の補給・排出が逐次繰返される現像方式は、トリクル現像方式と称されている。
【特許文献１】特公平２−２１５９１（１９９０年５月１５日公開）
【特許文献２】特開２００１−３１８４７５（２００１年１１月１６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、従来のトリクル現像方式においては、現像剤の排出をオーバーフローによって行うため、現像剤排出量の調整ができない。そのため、印字率の高い印字が連続して行われるなどして、多くの現像剤が現像槽内に補給されると、補給分に見合う現像剤を排出して現像槽内の現像剤を規定量にて調整するまでに時間がかかってしまう。
【０００７】
また、オーバーフローによる排出は、傾斜の変動に弱く、現像槽内の現像剤量を規定量にて安定化させにくい。これは、現像剤溢出部の高さ位置が、現像槽の傾斜にて変化するためである。例えば、画像形成装置が、現像槽における現像剤溢出部が設けられている端部とは反対側の端部が高くなる状態で設置されると、現像剤溢出部からは過剰分以上の現像剤が排出されてしまう。反対に、画像形成装置が、現像槽における現像剤溢出部が設けられている端部が高くなる状態で設置されると、過剰であるのに現像剤が現像剤溢出部から排出されなくなる。
【０００８】
さらに、オーバーフローによる現像剤の排出では、キャリアにトナーが付着した現像剤の状態でしか排出することができず、キャリアだけを選択的或いは優先的に排出するといったことができない。そのため、使用可能なトナーも廃棄してしまうといった問題点もある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、その目的は、現像剤排出量の調整を可能にして、傾斜による影響等も受けることなく現像槽内の現像剤を規定量に素早く調整でき、しかも、キャリアだけを選択的に排出するといったことも可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る現像装置は、上記課題を解決するために、トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽と、該現像槽内の現像剤を静電潜像担持体へと供給する現像剤担持体と、上記現像槽内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、上記現像槽内に新しい現像剤を補給する現像剤補給手段と、上記現像槽より現像剤を逐次排出する現像剤排出手段とを備え、上記現像剤排出手段が、並設された複数の短冊状電極を有すると共に該短冊状電極に位相差電圧信号を印加することで進行波電界を発生させて現像剤を上記現像槽に設けられた排出口へと搬送する進行波電界発生部と、該進行波電界発生部による現像剤の排出動作を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１１】
ここで、上記制御部は、上記短冊状電極に印加する位相差電圧信号の電圧値或いは周波数の少なくとも一方を調整することを特徴とすることもできる。
【００１２】
また、上記進行波電界発生部は、上記複数の短冊状電極に対して、３つ以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成されており、上記短冊状電極には、キャリアを排出口へと搬送する位相差電圧信号が印加される構成とすることもできる。
【００１３】
さらに、上記進行波電界発生部は、上記複数の短冊状電極に対して、４以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成されており、上記短冊状電極には、キャリアとトナーとを排出口へと搬送する位相差電圧信号が印加される構成とすることもできる。
【００１４】
これによれば、進行波電界発生部が、短冊状電極（ライン状電極とも表現できる）に位相差電圧信号を印加することで進行波電界を発生させ、電界の作用に現像剤を排出口へと搬送するようになっている。現像剤を構成するトナー及びキャリアは、摩擦帯電されることでプラス或いはマイナスに帯電している。そのため、進行波電界発生部にて発生した、プラスに帯電した粒子或いはマイナスに帯電した粒子を移動させる進行波電界にて、キャリア或いはトナーはその極性に応じて一方向に搬送されることとなる。つまり、位相差電圧信号の位相を調整して、調整キャリアを搬送するような進行波電界を発生させることで、キャリアを選択的に排出することもできる。
【００１５】
そして、このような進行波電界による現像剤の搬送を利用した現像剤の排出は、短冊状電極への位相差電圧信号の印加の有無にて、排出の有無が決まり、また、印加する位相差電圧信号の電圧値や周波数を変えることで、排出量を調整でき、かつ、排出量が現像槽の傾斜による影響を受けることもない。したがって、従来のオーバーフロー排出に比して、現像槽内に多くの現像剤が補給された場合は、排出量を上げるなどの対応にて、現像槽内の現像剤を規定量に素早く安定させることができると共に、傾斜に強い構成とできる。
【００１６】
また、上記した構成において、上記進行波電界発生部を、複数の短冊状電極に対して、４以上を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成しておくことにより、印加する位相差電圧を調整することで、キャリアを選択的に排出することも、キャリアと共にトナーも一緒に排出することも可能となる。
【００１７】
また、上記した構成において、上記進行波電界発生部は、上記現像槽内の空間と排出口が形成された空間部とを仕切る分離壁に、該分離壁を上部より覆うように取り付けられている構成とすることもできる。
【００１８】
このような構成とすることで、進行波電界発生部の表面に担持して排出口へと搬送されていく現像剤を、現像槽内の現像剤の上面に引き出して空気中に露出させるといった簡単な構成にて、現像槽２内の現像剤と廃棄する現像剤とを分離することができる。
【００１９】
ところで、進行波電界発生部は、その端部が現像槽内の現像剤中に埋没していることが、現像剤排出のために必要である。そこで、上記した構成においては、上記撹拌部材は、撹拌された現像剤が進行波電界発生部の配されている側に寄るように設けられている構成とすることもできる。
【００２０】
これによれば、撹拌部材の撹拌動作を工夫して、より多くの現像剤が進行波電界発生部と接触するように構成することで、現像槽内の現像剤量が少ない状態であっても、進行波電界発生部による電界作用にて現像剤を確実に排出することができる。
【００２１】
また、上記した構成においては、さらに、現像槽にオーバーフロー排出のための溢出部が設けられている構成とすることもできる。
【００２２】
このように、溢出部を設けておくことで、進行波電界発生部が単位時間あたりに排出可能な最大量以上の現像剤が現像槽内に供給されるといった予測し得ない事態が発生しても、進行波電界発生部による現像剤の排出と、溢出部による現像剤のオーバーフロー排出にて、現像槽内の現像剤量を速やかに適正な量に調整することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る現像装置、又は画像形成装置は、以上のように、トナーとキャリアを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽と、該現像槽内の現像剤を静電潜像担持体へと供給する現像剤担持体と、上記現像槽内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、上記現像槽内に新しい現像剤を補給する現像剤補給手段と、上記現像槽より現像剤を逐次排出する現像剤排出手段とを備え、上記現像剤排出手段が、並設された複数の短冊状電極を有すると共に該短冊状電極に位相差電圧信号を印加することで進行波電界を発生させて現像剤を排出口へと搬送する進行波電界発生部と、該進行波電界発生部による現像剤の排出動作を制御する制御部とを備える構成である。
【００２４】
これにより、現像剤排出量の調整を可能にして、傾斜による影響等も受けることなく現像槽内の現像剤を規定量に素早く調整でき、しかも、キャリアだけを選択的に排出するといったことも可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供できるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態について図１ないし図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２６】
まず、図２の模式図を用いて、実施の一形態である現像装置１を備えた電子写真方式の画像形成装置について説明する。なお、図２では、画像形成装置１００として、感光体を複数備えたタンデム方式のカラー画像形成装置を例示しているが、多回転方式のカラー画像形成装置であっても、モノクロ画像形成装置であってもよく、現像装置１を搭載する画像形成装置の構成が図２の構成に何ら限定されるものではない。
【００２７】
画像形成装置１００は、ネットワークを介して接続された、図示しない各端末装置から送信される画像データや、スキャナによって読み取られた画像データに基づいて、用紙（記録材、転写媒体、記録紙）Ｐに対して、カラー画像或いはモノクロ画像を形成するプリンタである。
【００２８】
画像形成装置１００は、現像装置１を有する画像形成ステーション部５０、用紙搬送部３０、定着装置４０、及び供給トレイ６０を備えている。
【００２９】
画像形成ステーション部５０は、黄色画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、及び黒画像用の４つの画像形成ステーション５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂから構成される。具体的な配置としては、供給トレイ２０と定着装置４０との間において、供給トレイ２０側から、黄色画像形成ステーション５０Ｙ、マゼンタ画像形成ステーション５０Ｍ、シアン画像形成ステーション５０Ｃ、黒画像形成ステーション５０Ｂが、この順に並設されている。これら各色の画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、各々、実質的に同一の構成を有しており、画像データに基づいて、黄色、マゼンタ、シアン、及び黒の各画像を形成して、最終的に用紙Ｐ上に転写するものである。
【００３０】
各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂはそれぞれ、感光体５１を備え、該感光体５１の周囲に、帯電ローラ５２、露光装置５３、現像装置１、転写ローラ５５、及びクリーニング装置５６が配置されている。
【００３１】
感光体５１は、感光性材料を表面に有するドラム形状であり、矢印Ｆ方向に回転駆動する。帯電ローラ５２は、感光体５１の表面を一様（均一）に帯電するものである。
【００３２】
露光装置５３は、画素データに基づいて、帯電された感光体５１の表面を露光し、静電潜像を形成するものである。露光装置５３には、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに応じて、黄、マゼンタ、シアン、或いは黒の色画像データが入力されるようになっており、対応する色に応じた静電潜像を形成する。露光装置５３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）や、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッド等が用いられる。
【００３３】
現像装置１は、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いて、感光体５１上に形成された静電潜像を現像してトナー像（可視像）を形成するものである。現像装置１には、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに応じて、黄、マゼンタ、シアン、或いは黒の現像剤が用いられる。詳細については後述するが、現像装置１はトリクル方式を採用している。
【００３４】
転写ローラ５５は、感光体５１上のトナー像を、後述する搬送ベルト３３にて搬送される用紙Ｐ上に転写するものであり、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加される。クリーニング装置５６は、用紙Ｐへの画像転写後に感光体５１上に残留しているトナーを除去するものである。
【００３５】
用紙搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、及び搬送ベルト３３を備え、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに対して、トナー像を転写するための用紙Ｐを搬送するものである。搬送ベルト３３は、駆動ローラ３１と従動ローラ３２とに巻回されており、供給トレイ６０から送り込まれた用紙Ｐを、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂへと順に搬送する。
【００３６】
搬送される用紙Ｐには、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体５１との対向位置を通過する際に、搬送ベルト３３の裏面に配された上述の転写ローラ５５による転写電界の作用にて、感光体５１上のトナー像が順次、重なり合うように転写される。
【００３７】
定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらのニップ部に用紙Ｐを搬送することで、用紙Ｐにトナー像を熱圧着して定着させるものである。定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後の用紙Ｐは図示しない排紙トレイに排出される。
【００３８】
次に、上記現像装置１について詳細に説明する。図１、図３に示すように、現像装置１は、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽２を備えている。ここで、図１は現像装置１の概略構成を断面図であり、図３は現像装置１の概略構成を示す平面図であり、現像槽の上壁部は省略されている。
【００３９】
上記現像槽２の内部には、現像剤の搬送及び撹拌を行う２つの撹拌・搬送スクリュー４・５が配設されており、現像剤中のトナーは、撹拌・搬送スクリュー４・５の撹拌動作によってキャリアと撹拌されて摩擦帯電される。撹拌・搬送スクリュー４・５間は、両端部側を除いて隔壁７にて仕切られ、独立した搬送路を形成している。
【００４０】
現像槽２における感光体５１と対向する位置には、現像用開口が設けられ、該開口より一部を露出させた状態で、現像ローラ３が配されている。現像ローラ３は、周面に多数の磁極を有するマグネットローラと、これを覆う円筒形状の非磁性のスリーブとを有し、スリーブが矢印方向に回転駆動するように構成されている。磁性体よりなるキャリアを含む現像剤は、マグネットの磁力によりスリーブ表面に吸着され、スリーブの回転により、回転方向に沿って搬送される。このとき、キャリアは磁力によってスリーブ表面に吸着されて磁気ブラシを形成し、トナーは摩擦帯電によるクーロン力にてキャリアに付着している。
【００４１】
また、上記現像用開口部におけるスリーブ回転方向上流側には、現像ローラ３表面に形成された磁気ブラシの穂立ちの高さ（現像剤の層厚）を規制するための規制ブレード６が配置されている。これにより、感光体５１との対向位置には一定量の現像剤が供給されることとなる。
【００４２】
感光体５１との対向位置へと搬送された現像剤は、その中のトナーが、感光体５１表面に形成された静電潜像の静電気力にて吸引され、静電潜像を現像してトナー像を形成する。一方、キャリア及び現像に供されなかったトナーは、スリーブの回転にて再び現像槽２内に戻される。
【００４３】
そして、上述したように、現像装置１は、トリクル方式を採用しているため、現像槽２内に新しい現像剤を補給するための現像剤補給部（図示せず）と、現像槽２内より現像剤を逐次排出するための現像剤排出部１０とが設けられている。
【００４４】
現像剤補給部は、トナーを補給するトナー補給装置と、キャリアを補給するキャリア補給装置とを備え、現像槽２の上壁部に形成されたトナー補給口１１及びキャリア補給口１２より、ナー或いはキャリアが、適宜補給されるようになっている。
【００４５】
なお、ここでは、キャリアとトナーとを個別に補給する構成としてが、図１３に示す現像装置９３のように、補給口８１を１つだけ設けて、ここから、現像槽２内の現像剤よりもトナー含有割合が高い補給用現像剤を補給する構成であってもよい。また、本発明の現像装置の範疇には、現像剤排出部１０として、現像槽２にトナー補給口及びキャリア補給口が、或いは補給用現像剤の補給口が形成されているのみの構成も入るものである。
【００４６】
図１の構成では、トナー補給口１１及びキャリア補給口１２は、撹拌・搬送スクリュー５の搬送路であって、現像剤搬送方向上流側の端部に設けられている。これにより、補給されたトナー及びキャリアは、少なくとも撹拌・搬送スクリュー５にて、その軸方向の長さ分、十分に撹拌・搬送された後、現像に供されるようになる。現像剤補給部からのトナー及びキャリアの各補給量、並びに補給タイミング等は、後述する制御部１６にて制御される。
【００４７】
一方、現像剤排出部１０であるが、現像槽２に設けられた現像剤を排出するための排出口１３を備えている。図１の構成では、現像槽２は、撹拌・搬送スクリュー５の搬送路であって現像剤搬送方向下流側に、側壁の一部を外側に迫り出すことで広げられた空間部１７を有しており、この空間部１７の底壁に排出口１３が設けられている。なお、排出口１３より排出された現像剤は、図示しない廃棄用ボトル等に収容される。
【００４８】
そして、本実施形態の現像装置１においては、その注目すべき構成として、現像剤排出部１０は、現像槽２内の現像剤を電界の作用にて排出口１３へと搬送して排出させる進行波電界発生部９を備えている。
【００４９】
進行波電界発生部９は、図４に示すように、フレキシブルな基板１８表面に、複数の短冊状（ライン状）の電極（矩形状電極）１４‥が並設された構成である。図４の構成では、これら複数の電極１４‥は、１番目、４番目、７番目‥は第１の電圧印加ラインＳ１に、２番目、５番目、８番目‥は第２の電圧印加ラインＳ２に、３番目、６番目、９番目‥は第３の電圧印加ラインＳ３にというように、並び順に沿って２つおきに同じ電圧印加ラインに接続されている。
【００５０】
そして、これら電圧印加ラインＳ１〜Ｓ３には、制御部１６の制御のもと電圧印加部１５より、例えば図４に示すような、デューティ比１/３の矩形信号を１/３周期ずらした３相交番電圧（位相差電圧信号）が印加される。つまり、３つを１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号が印加される。
【００５１】
このような３相交番電圧が印加されることで、進行波電界発生部９においては、マイナス電位の電極１４が、任意の瞬間毎に矢印にて示す図において右側に移動していくようなみなし上の動きをとり、プラスに帯電した粒子を該矢印にて示す右方向へと搬送する進行波電界が形成される。この電界の作用にて、進行波電界発生部９に接触している現像剤中の、プラスに帯電しているキャリアが、選択的に矢印にて示す方向に搬送される。
【００５２】
一方、プラス電位の電極１４は、任意の瞬間ごとに、両側に別れるように移動するみなし上の動きをとる。マイナスに帯電した粒子であるトナーは、プラス電位の電極１４に引き寄せられるので、図６に示すように、ある任意の瞬間ごとに、両側に別れるような動作を繰り返し、電極１４‥の並設方向の何れかの方向にも搬送されることはない。
【００５３】
このように、進行波電界発生部９は、進行波電界発生部９近傍に存在する現像剤中のキャリアを選択的に電極並設方向の一方側へと搬送できる。なお、キャリアを一方向へと移動させるには、つまり、３つ以上の電極１４を１組として、３相以上の交番電圧が印加可能であればよい。
【００５４】
そして、進行波電界発生部９は、図１、図３に示すように、キャリアを排出口１３へ導き得るように現像槽２における撹拌・搬送スクリュー５の搬送路と、排出口１３を有する空間部１７との間に配置されている。
【００５５】
特に、図１の構成では、進行波電界発生部９は、現像槽２内部に設けられた分離壁８を上方より覆うように取り付けられている。分離壁８は、撹拌・搬送スクリュー５の搬送路と排出口１３が形成されている空間部１７とを、その上部を除いて分離するものであり、撹拌・搬送スクリュー５の搬送路の長手方向（現像ローラ３の軸方向に相当）に沿って伸びる。進行波電界発生部９をこのような分離壁８に取り付けることで、進行波電界発生部９の表面に担持して空間部１７へと搬送されていくキャリアを、一旦、現像槽２内の貯留されている現像剤の上面より空気中に引き出して露出させるといった簡単な構成にて、現像槽２内の現像剤と廃棄現像剤であるキャリアとを分離することができる。
【００５６】
ここで、進行波電界発生部９における現像槽２側の下端部は、現像槽２内の現像剤中に埋没していることが、現像剤排出のためには必須である。そして、より望ましくは、撹拌・搬送スクリュー５の回転方向及びその羽根の形状の工夫して、撹拌・搬送の際に、現像剤が進行波電界発生部９側寄りに搬送するように設けることである。このような構成とすることで、現像槽２内の現像剤量が少ない状態であっても、進行波電界発生部９による電界作用にてキャリア（或いは現像剤）を確実に排出することができる。
【００５７】
加えて、ここでは、分離壁８は、図７に拡大して示すように、上記長手方向と直交する方向の断面が山形をなし、撹拌・搬送スクリュー５の搬送路及び空間部１７に面する各壁面がそれぞれ傾斜面を形成している。したがって、上記断面が矩形をなす隔壁に比して、進行波電界発生部９の表面に担持した状態でのキャリアの搬送がスムーズに行われる。
【００５８】
続いて、図８〜図１０を用いて、進行波電界発生部９における、電極幅、電極長、電極間隔、電圧周波数、及び印加電圧と、現像剤の排出動作あるいは排出量の関係について説明する。進行波電界発生部９において、電極１４の電極幅及び電極長、隣接する電極１４・１４同士の間隔である電極間隔、印加する交番電圧の周波数、或いは印加電圧（マイナス電位の電極とプラス電位の電極との電位差）等は、キャリアの径及び重量に基づいて、キャリア排出が可能となるように設定されている。
【００５９】
トナーの条件を、粒径（半径）３[μｍ]、比重１．３、電荷密度３０[μＣ／ｇ]とする一方、キャリア（フェライト）の条件を、粒径（直径）３０［μｍ］、比重５、トナー被覆率０．５、トナーが離れた後に残る電荷の割合を５０％として、トナーが電極１４‥による不平等な電界によってキャリアから離れた後、キャリアが電界によって移動する距離を計算し、１層での移動距離の周波数依存性、印加電圧依存性を計算した。３相交番電圧を用いる場合、１層分の電界がかかっている間に、電極間隔分移動できれば、電極１４から電極１４へと次々と移動していけることとなり、逆に電極間隔分移動できなければ、一方向には進めないこととなる。
【００６０】
図８に、印加電圧１０００Ｖ、電極間隔１ｍｍとして、周波数依存性を計算した結果を示す。図８より、印加電圧１０００Ｖで、電極間隔１ｍｍの場合は、周波数３００Ｈｚ以下とすることで、電極間隔１ｍｍ以上移動できるので、１方向にキャリアは移動することになる。なお、トナーは、ｑ／ｍ(電荷÷質量)が大きいため、キャリアよりも動きやすい。したがって、キャリアが動く上で条件であれば、トナーは必ず動くので、キャリアについてのみ考察している。
【００６１】
また、図９に、周波数依存性を計算した場合と同じトナーとキャリアの条件にて、交番電圧の周波数を２００Ｈｚ、電極間隔１ｍｍとして、印加電圧依存性を計算した結果を示す。図９より、周波数２００Ｈｚ、電極間隔１ｍｍの場合、印加電圧４７０Ｖ以上であれば、電極間隔１ｍｍ以上移動できるので、１方向にキャリアは移動することになる。
【００６２】
次に、現像装置１として進行波電界発生部９に必要とされる電極長さについて考察する。進行波電界発生部９において必要な電極長さは、最大キャリア排出量に対応できるように設定されていることが好ましい。最大のトナー補給は全面ベタ印字の時であり、毎分６０枚処理の場合で、トナー補給量は毎分約１８ｇ（トナー付着量０．５ｍｇ／ｃｍ2の場合）となる。通常のトリクル現像で、トナーとキャリアとを一括して補給する構成では、補給現像剤の中のキャリア比率は２０％程度を用いることが多く、その場合のキャリア補給量の最大は、４．５ｇ/分となり（２２．５×８０％＝１８ｇ、  ２２．５×２０％＝４．５ｇ）、これが最大キャリア排出量となる。したがって、毎分６０枚処理する６０枚機では、４．５g/分程度のキャリア排出に対応できる電極長さがあれば充分となる。
【００６３】
続いて、電極１４の１ｃｍ長さ当りのキャリア搬送量を算出してみる。１．２５[ｇ／分]となるキャリアの条件を、粒径２．００Ｅ−０３「ｃｍ」、投影面積１．２６Ｅ−０５「ｃｍ2」、比重１．３、キャリア１個の重量４．３６Ｅ−０８「ｇ」とし、周波数２００[Ｈｚ]、電極間隔０．１[ｃｍ]、１層でのみ搬送されると仮定し、また、進行波電界発生部９における基板１８上で利用できるキャリアで占める面積（電極上で電界で搬送される割合）１０％、１ｃｍ2の動くキャリア数７．９６Ｅ＋０３、１ｃｍ2の動くキャリア重量３．４７Ｅ−０４[ｇ]とすると、１周期で３電極間隔分動くので、１秒間で進む距離は６０[ｃｍ]、１秒間に搬送される量は１ｃｍ長さ当り０．０２[ｇ]、１分間に搬送される量は１ｃｍ長さ当り１．２５[ｇ／分]となる。したがって、毎分６０枚処理する６０枚機であって、４．５ｇ/分排出に対応するには、電極長さは（一層でキャリアを排出する場合）、最低３．６ｃｍ必要である。
【００６４】
一方、電極１４に印加する印加電圧が高くなると、進行波電界発生部９の基板１８上で移動するキャリアの厚みが増える（複数層となる）ため排出量が増える。図１０は、周波数２００Ｈｚ、電極間隔１ｍｍの場合の、印加電圧に対する排出量（単位時間あたりの排出量）の依存性を概念的に示したものである。したがって、印加電圧を高くすることで、４．５ｇ/分排出に対応するにおいても、必要とされる電極長さを３．６ｃｍ以下にて構成することが可能となる。
【００６５】
また、進行波電界発生部９における単位時間あたりの排出量を左右するパラメータとしては、キャリアの搬送速度がある。おおよそのキャリア搬送速度は、周波数×電極間隔×交番電圧の相数にて求めることができる。
【００６６】
したがって、図１に示す制御部１６は、変更のできない固定パラメータである交番電圧の総数、電極間隔、電極長さ以外の、印加電圧、交番電圧の周波数を調整するようになっている。なお、上記制御部１６は現像装置１に備えられていても、或いは、画像形成装置１００に備えられた制御部の一部にて構成されていてもよい。
【００６７】
次に、進行波電界発生部９によるキャリアとトナーとの分離率を計算した結果を説明する。進行波電界発生部９におけるキャリア搬送方向の長さを２ｃｍ、電極間隔を１ｍｍとすると、電極１４の数は２０個となる。前半の１０個の電極１４‥でトナーとキャリアが分離されたと仮定し、以降、後半１０個の電極でキャリアが運ばれると仮定すると、トナーがキャリアと同方向に搬送される割合は、２の１０（キャリアの搬送に寄与する電極数）乗分の１となるため、原理的にはトナーの混入を当初の１０００分の１に減らすことが可能である。ただし、トナーの一部がキャリアに付着し、キャリアの搬送と共に搬送される分があるため、実際の分離率はこれよりも低下する。
【００６８】
このように、分離率は、キャリアの搬送に寄与する電極数を増やすほど高くなるので、進行波電界発生部９におけるキャリア搬送方向の長さを長くして、電極数を多くすればよく、キャリアを選択的に搬送して排出する構成においては、電極数を得たい分離率に応じて設定することが好ましい。
【００６９】
また、図４に示す進行波電界発生部９は、現像槽２内より排出する現像剤として、現像剤中のキャリアを選択的に排出する構成であったが、図１４に示す進行波電界発生部９０の構成とすることで、キャリアと共にトナーも排出口１３へと、進行波電界にて搬送することが可能となる。
【００７０】
図１４に示すように、進行波電界発生部９０は、複数の電極１４‥のうち、１番目、５番目、９番目‥は第１の電圧印加ラインＳ１に、２番目、６番目、１０番目‥は第２の電圧印加ラインＳ２に、３番目、７番目、１１番目‥は第３の電圧印加ラインＳ３に、４番目、８番目、１２番目‥は第４の電圧印加ラインＳ１にというように、並び順に沿って３つおきに同じ電圧印加ラインに接続されている。
【００７１】
そして、これら電圧印加ラインＳ１〜Ｓ４には、制御部１６の制御のもと電圧印加部１５より、例えば図１４に示すような、デューティ比１/２の矩形信号を１/４周期ずらした４相交番電圧が印加される。これにより、プラスに帯電したキャリアもマイナスに帯電したトナーも、選択的に矢印にて示す方向に搬送されることとなる。
【００７２】
この場合も、キャリアを選択的に排出する場合と同様に、搬送量（排出量）を、印加電圧、交番電圧の周波数を調整することができる。トナーはキャリアに比べて動きやすいため、電極間隔や電極長さ等の各条件は、キャリアが動く条件に設定すればトナーは問題なく動く。交番電圧の位相差の付け方をトナー搬送に適したものとすればよい。
【００７３】
また、図１４に示すように、４つ以上の電極１４‥を１組として互いに位相のずれた位相差電圧信号を印加可能に形成しておくことにより、電圧印加部１５より印加する位相差電圧を調整することで、キャリアを選択的に排出することも、キャリアと共にトナーも一緒に排出することも可能となる。
【００７４】
以上のように、本実施形態の現像装置１においては、現像剤排出部１０に進行波電界発生部９或いは進行波電界発生部９０が備えられており、複数の電極１４‥に３相以上の交番電圧を印加して進行波電界を発生させて、現像剤を排出するものである。そして、制御部１６が、進行波電界発生部９の電極１４‥に印加する交番電圧の周波数或いは印加電圧或いはその両方を調整して、排出量を調整するものである。
【００７５】
これにより、従来のオーバーフロー排出に比して、現像槽内に多くの現像剤が補給された場合は、排出量を上げるなどの対応にて、現像槽内の現像剤を規定量に素早く調整でき、また、傾斜に強い構成ともできる。
【００７６】
しかも、現像剤中のキャリアを選択的に排出することも可能であるので、使用可能なトナーまでもがキャリアと共に排出され、無駄に消費されるといった事態を避けることができる。
【００７７】
なお、図１、図３にて示した現像装置１においては、撹拌・搬送スクリュー５の現像剤搬送路における搬送方向上流側に、トナー補給口１１及びキャリア補給口１２が形成され、同搬送路の搬送方向下流側に現像剤排出部１０が設けられていたが、図１１に示すような現像装置９１の構成としてもよい。
【００７８】
現像装置９１では、撹拌・搬送スクリュー５の現像剤搬送路における搬送方向上流側に、現像剤排出部１０が設けられ、該現像剤排出部１０の搬送方向下流側に、トナー補給口１１及びキャリア補給口１２が形成されている。これによれば、補給されたばかりの新しいキャリアやトナーが、一度も現像に供されることなく現像剤排出部１０よりそのまま排出されるといった機会を少なくすることができる。
【００７９】
また、図１２に示すような現像装置９２とすることもできる。現像装置９２は、図１、図３で示した現像装置１において、現像剤排出部１０のさらに現像剤搬送方向下流側に、現像剤をオーバーフロー排出する溢出部８０が設けられた構成である。
【００８０】
このように、溢出部８０を、進行波電界発生部９を用いて現像剤を排出する現像剤排出部１０に並設しておくことで、現像剤排出部１０の進行波電界発生部９が単位時間あたりに排出可能な最大量以上のキャリア（或いは現像剤）が現像槽２内に供給されるといった予測し得ない事態が発生しても、進行波電界発生部９によるキャリア或いは現像剤の排出と、溢出部８０による現像剤のオーバーフロー排出にて、現像槽２内の現像剤量を速やかに適正な量に調整することができる。
【００８１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用いる２成分系の現像剤を用いる現像装置に利用することができ、また、このような現像装置を備えた、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ（Multi Function Printer）等の電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】上記現像装置が備えられる画像形成装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図１の現像装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】図１の現像装置の現像剤排出部に備えられた進行波電界発生部の構成と印加される信号の波形とを示す説明図である。
【図５】上記進行波電界発生部にて発生する電界の作用にて、プラスに帯電した粒子が移動する様子を示す説明図である。
【図６】上記進行波電界発生部にて発生する電界の作用にて、マイナスに帯電した粒子が移動する様子を示す説明図である。
【図７】上記進行波電界発生部の現像装置内での配設状態を示す要部拡大図である。
【図８】進行波電界発生部による、一層でのキャリア移動距離の周波数依存性を計算した結果を示すグラフである。
【図９】進行波電界発生部による、一層でのキャリア移動距離の印加電圧依存性を計算した結果を示す。
【図１０】印加電圧に対する排出量（単位時間あたりの排出量）の依存性を概念的に示したグラフである。
【図１１】本発明の他の実施の形態を示すもので、現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を示すもので、現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態を示すもので、現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態を示すもので、現像装置に備えられる進行波電界発生部の構成と印加される信号の波形とを示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    現像装置
２    現像槽
３    現像ローラ（現像剤担持体）
５    撹拌・搬送スクリュー（撹拌部材）
８    分離壁
９    進行波電界発生部
１３    排出口
１４    短冊状電極（電極）
１６    制御部
１７    空間部
５１    感光体（静電潜像担持体）
８０    溢出部
９１    現像装置
９２    現像装置
９３    現像装置
９０    進行波電界発生部
【図１】
2007322970.tif 000003
【図２】
2007322970.tif 000004
【図３】
2007322970.tif 000005
【図４】
2007322970.tif 000006
【図５】
2007322970.tif 000007
【図６】
2007322970.tif 000008
【図７】
2007322970.tif 000009
【図８】
2007322970.tif 000010
【図９】
2007322970.tif 000011
【図１０】
2007322970.tif 000012
【図１１】
2007322970.tif 000013
【図１２】
2007322970.tif 000014
【図１３】
2007322970.tif 000015
【図１４】
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