説明

現像剤供給装置

【課題】 現像剤担持部材からの現像剤の回収をより良好に行う。
【解決手段】 現像剤回収補助電極は、現像剤担持面と回収用電界搬送基板とが対向する位置と、現像剤供給位置と、の間の位置にて、現像剤担持面と対向するように設けられている。この現像剤回収補助電極は、現像剤担持面上に担持された現像剤を、現像剤担持部材との間の交番電圧印加に伴って発生する交番電界の作用により、現像剤担持面から浮上させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、帯電した粉末状の現像剤を供給対象に対して供給するように構成された、現像剤供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置として、例えば、特開平3−12678号公報、特開2008−70803号公報、等に開示されているものが知られている。かかる装置は、現像剤担持部材(現像ローラ)と、上流側現像剤搬送手段と、下流側現像剤搬送手段と、を備えている。
【0003】
前記現像剤担持部材は、所定の現像領域にて静電潜像担持体(感光体ドラム)と対向するように設けられている。この現像剤担持部材は、帯電した現像剤を担持するための現像剤担持面を有している。
【0004】
前記上流側現像剤搬送手段は、上流側搬送面を有している。この上流側搬送面は、前記現像領域よりも前記現像剤担持面の移動方向における上流側にて、当該現像剤担持面と所定の距離を隔てて対向するように配置されている。この上流側現像剤搬送手段は、上流側搬送電界(前記上流側搬送面上の前記現像剤を前記現像剤担持部材の前記移動方向における上流側から下流側に向けて移動させるための電界)を形成するように構成されている。
【0005】
前記下流側現像剤搬送手段は、下流側搬送面を有している。この下流側搬送面は、前記現像領域よりも前記現像剤担持面の移動方向における下流側にて、当該現像剤担持面と所定の距離を隔てて対向するように配置されている。この下流側現像剤搬送手段は、下流側搬送電界(前記下流側搬送面上の前記現像剤を前記現像剤担持部材の前記移動方向における上流側から下流側に向けて移動させるための電界)を形成するように構成されている。
【0006】
かかる構成においては、帯電した前記現像剤を前記現像剤担持面の前記移動方向(前記現像ローラの回転方向)における上流側から下流側へ向けて移動させる電界が、前記上流側搬送面上及び前記下流側搬送面上の空間に形成する。これにより、前記現像剤は、前記上流側搬送面及び前記下流側搬送面のそれぞれにて、前記現像剤担持部材の前記移動方向における上流側から下流側へ向けて移動する。
【0007】
前記上流側現像剤搬送手段によって搬送された前記現像剤は、前記上流側搬送面と前記現像剤担持面(前記現像ローラの周面)とが対向する位置にて、当該現像剤担持面に向かう。これにより、前記現像剤は、前記現像剤担持面に付着する。すなわち、前記現像剤担持面上に、前記現像剤が担持される。
【0008】
前記現像剤担持面上に担持された前記現像剤の一部は、静電潜像の現像に供されることで、前記現像領域にて消費される。すなわち、前記現像剤担持面上に担持された前記現像剤の一部は、前記現像領域に到達すると、前記静電潜像担持体の周面である静電潜像担持面上の、静電潜像に応じた位置に付着する。
【0009】
前記現像剤担持面上に担持された前記現像剤のうちの、前記静電潜像担持面に付着しなかった(前記現像領域にて消費されなかった)残部は、前記下流側現像剤搬送手段によって回収され、前記下流側搬送面上を、前記現像剤担持面の前記移動方向(前記現像ローラの前記回転方向)における上流側から下流側へ搬送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
この種の装置において、前記現像領域にて消費されずに前記現像剤担持面上に残留した前記現像剤の、前記現像剤担持部材(前記現像剤担持面)からの回収が、良好に行われないと、形成画像の乱れ等の不具合が生じるおそれがある。本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記現像剤担持部材からの前記現像剤の回収をより良好に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の現像剤供給装置は、帯電した粉末状の現像剤を供給対象に対して供給するように構成されている。この現像剤供給装置は、現像剤担持部材と、現像剤担持手段と、回収用電界搬送基板と、現像剤回収補助電極と、を備えている。
【0012】
前記現像剤担持部材は、主走査方向と平行な円柱面状の周面である現像剤担持面を有していて、当該現像剤担持面が現像剤供給位置にて前記供給対象と対向するように設けられている。この現像剤担持部材は、前記主走査方向と平行な軸を中心として回転することで、前記現像剤担持面を前記主走査方向と直交する方向に移動させつつ、当該現像剤担持面上に担持された前記現像剤を前記現像剤供給位置に供給するように構成されている。
【0013】
前記現像剤担持手段は、前記現像剤供給位置よりも前記現像剤担持面の移動方向における上流側の担持位置にて、当該現像剤担持面上に前記現像剤を担持させるように構成されている。
【0014】
具体的には、例えば、前記現像剤担持手段としての供給用電界搬送基板は、前記主走査方向に沿った長手方向を有するとともに当該主走査方向と交差する方向に沿って複数配列された供給用搬送電極を備えている。この供給用電界搬送基板は、現像剤搬送方向における下流側の端部が前記担持位置にて前記現像剤担持面と対向するように設けられている。この供給用電界搬送基板は、複数の前記供給用搬送電極への進行波状の多相交流電圧である搬送バイアスの印加に伴って発生する電界により、前記現像剤を、現像剤貯留部から前記担持位置に向けて、前記現像剤搬送方向に搬送するように構成されている。
【0015】
前記回収用電界搬送基板は、前記主走査方向に沿った長手方向を有するとともに当該主走査方向と交差する方向に沿って複数配列された回収用搬送電極を備えている。この回収用電界搬送基板は、前記現像剤供給位置よりも前記移動方向における下流側にて前記現像剤担持面と対向するように設けられている。この回収用電界搬送基板は、複数の前記回収用搬送電極への進行波状の多相交流電圧である回収バイアスの印加に伴って発生する電界により、前記現像剤を、前記現像剤貯留部に向けて搬送するように構成されている。
【0016】
前記現像剤回収補助電極は、前記現像剤担持面と前記回収用電界搬送基板とが対向する位置と、前記現像剤供給位置と、の間の位置にて、当該現像剤担持面と対向するように設けられている。この現像剤回収補助電極は、前記現像剤担持面上に担持された前記現像剤を、前記現像剤担持部材との間の交番電圧印加に伴って発生する交番電界の作用により、当該現像剤担持面から浮上させるように構成されている。本発明の特徴は、前記現像剤供給装置が、上述のような構成を有する前記現像剤回収補助電極を備えたことにある。
【0017】
なお、前記現像剤供給装置は、現像剤帯電補助電極をさらに備えていてもよい。この現像剤帯電補助電極は、前記担持位置と前記現像剤供給位置との間の位置にて、前記現像剤担持面と対向するように配置されている。そして、この現像剤帯電補助電極は、前記現像剤担持面上に担持された前記現像剤を、前記現像剤担持部材との間の交番電圧印加に伴って発生する交番電界の作用により、帯電させるように構成されている。
【発明の効果】
【0018】
上述の構成においては、前記現像剤担持手段により、前記担持位置にて、前記現像剤担持面上に前記現像剤が担持される。かかる現像剤は、前記現像剤担持面の移動により前記現像剤供給位置に到達することで、当該現像剤供給位置に供給される。前記現像剤供給位置を経た前記現像剤担持面は、前記現像剤回収補助電極と対向する位置まで移動する。
【0019】
ここで、前記現像剤回収補助電極への電圧印加に伴って発生する電界により、前記現像剤担持面上に担持された(残留した)前記現像剤が、当該現像剤担持面上で振動する。これにより、当該現像剤は、前記現像剤担持面から浮上する。前記現像剤担持面から浮上した前記現像剤は、当該現像剤担持面に対する付着力が緩和されることで、前記回収用電界搬送基板によって良好に回収され、前記現像剤貯留部に向けて搬送される。
【0020】
このように、本発明の現像剤供給装置によれば、前記現像剤担持部材からの前記現像剤の回収が、より良好に行われる。したがって、本発明によれば、帯電した粉末状の前記現像剤を、前記供給対象に対して、より良好に供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態が適用された画像形成装置であるレーザープリンタの概略構成を示す側面図である。
【図2】図1に示されているトナー供給装置を拡大した側断面図である。
【図3】図2に示されている電界搬送基板を拡大した側断面図である。
【図4】図3に示されている各電源回路の出力波形の一例を示すグラフである。
【図5】トナーの挙動を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0023】
<レーザープリンタの構成>
図1を参照すると、レーザープリンタ1は、用紙搬送機構2と、感光体ドラム3と、帯電器4と、スキャナーユニット5と、トナー供給装置6と、を備えている。レーザープリンタ1内に備えられた、図示しない給紙トレイには、シート状の用紙Pが積み重ねられた状態で収容されている。用紙搬送機構2は、用紙Pを所定の用紙搬送経路PPに沿って搬送するように構成されている。
【0024】
本発明の供給対象としての感光体ドラム3の周面には、静電潜像担持面LSが形成されている。この静電潜像担持面LSは、主走査方向(図中z軸方向)と平行な円筒面であって、電位分布による静電潜像が形成されるとともに、当該静電潜像に対応した位置にて本発明の現像剤としてのトナーT(図2参照)を担持するようになっている。感光体ドラム3は、前記主走査方向と平行な軸を中心として図中矢印で示されている方向(時計回り)に回転駆動されることで、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って静電潜像担持面LSが移動するように構成されている。
【0025】
帯電器4は、静電潜像担持面LSと対向するように配置されている。この帯電器4は、コロトロン型あるいはスコロトロン型の帯電器であって、静電潜像担持面LSを一様に正帯電させるように構成されている。
【0026】
スキャナーユニット5は、画像データに基づいて変調された(画素の有無によって発光のON/OFFが制御された)所定の波長帯域のレーザービームLBを生成し、生成したレーザービームLBを静電潜像担持面LSにおけるスキャン位置SPにて結像させるとともに、その結像位置を前記主走査方向に沿って等速度にて移動させる(走査する)ように構成されている。ここで、スキャン位置SPは、帯電器4よりも、感光体ドラム3の回転方向(図1における矢印で示されている方向:時計回り)における下流側の位置に設けられている。
【0027】
本発明の現像剤供給装置としてのトナー供給装置6は、静電潜像担持面LSと対向するように、感光体ドラム3の下方に配置されている。トナー供給装置6は、本発明の現像剤供給位置としての現像位置DPにて、トナーT(図2参照)を帯電した状態で感光体ドラム3(静電潜像担持面LS)に供給するように構成されている。ここで、現像位置DPとは、トナー供給装置6が静電潜像担持面LSと最近接しつつ対向する位置である。このトナー供給装置6の詳細な構成については後述する。
【0028】
次に、レーザープリンタ1の各部の具体的な構成について、より詳細に説明する。
【0029】
用紙搬送機構2は、一対のレジストローラ21と、転写ローラ22と、を備えている。レジストローラ21は、用紙Pを所定のタイミングにて感光体ドラム3と転写ローラ22との間に向けて送り出すように構成されている。転写ローラ22は、転写位置TPにて用紙搬送経路PPを隔てて静電潜像担持面LSと対向するように配置されていて、図中矢印で示されている方向(反時計回り)に回転駆動されるようになっている。この転写ローラ22は、図示しないバイアス電源回路に接続されている。すなわち、転写ローラ22と感光体ドラム3との間で、静電潜像担持面LS上に付着したトナーT(図2参照)を用紙Pに転写させるための所定の転写バイアスが印加されるようになっている。
【0030】
<<トナー供給装置>>
トナー供給装置6の側断面図(前記主走査方向を法線とする面による断面図)である図2を参照すると、トナー供給装置6のケーシングをなすトナーボックス61は、側断面視にて略U字状に形成された箱状部材であって、その長手方向が上下方向(図中y軸方向)と平行となるように配置されている。
【0031】
トナーボックス61の内部には、粉末状の乾式現像剤としてのトナーTが収容されている。すなわち、トナーTは、トナーボックス61における底部の略半円筒状の部分の内側に形成された空間である、トナー貯留部61a内に貯留されている。なお、本実施形態においては、トナーTは、正帯電性、非磁性一成分の、黒色トナーである。トナーボックス61の頂部であって、感光体ドラム3と対向する位置には、開口部61bが形成されている。すなわち、開口部61bは、感光体ドラム3に向けて上方に開口するように設けられている。
【0032】
本発明の現像剤担持部材としての現像ローラ62は、円柱面状の周面であるトナー担持面62aを有するローラ状の部材であって、感光体ドラム3と対向するように設けられている。すなわち、本発明の現像剤担持面としてのトナー担持面62aが現像位置DPにて感光体ドラム3における静電潜像担持面LSと所定間隔のギャップを介して対向するように、現像ローラ62が配置されている。
【0033】
現像ローラ62は、トナーボックス61における、開口部61bが形成された上端部にて、回動可能に支持されている。本実施形態においては、現像ローラ62は、前記主走査方向と平行な回転中心軸がトナーボックス61の内側に位置することで、トナー担持面62aのほぼ上半分がトナーボックス61の外側の露出するように、トナーボックス61に収容されている。
【0034】
トナーボックス61の内部には、側断面視にて上下方向に長手方向を有する略長円状に形成されたトナー搬送経路TTPに沿って、電界搬送基板63が設けられている。電界搬送基板63は、トナーボックス61の内壁面に固定されている。電界搬送基板63は、そのトナー搬送経路TTPに沿った表面であるトナー搬送面TTS上にてトナーTを進行波電界により搬送するように構成されている。本実施形態においては、電界搬送基板63は、供給用電界搬送基板63a(底部電界搬送基板63a1及び垂直電界搬送基板63a2を含む)と、回収用電界搬送基板63bと、を備えている。なお、電界搬送基板63(供給用電界搬送基板63a及び回収用電界搬送基板63b)の内部構成の詳細については後述する。
【0035】
底部電界搬送基板63a1は、トナー貯留部61aの底面を構成するように、トナーボックス61の内側の空間における底部にて、トナーボックス61の内壁面に固定されている。底部電界搬送基板63a1は、側断面視にて半円筒形状に屈曲され上方に開口する凹状の曲板状部材であって、トナー貯留部61a内のトナーTを垂直電界搬送基板63a2の下端部に向けて円滑に搬送するように、平板状の垂直電界搬送基板63a2の下端部と滑らかに接続されている。
【0036】
垂直電界搬送基板63a2は、トナーボックス61の内壁面に固定されている。この垂直電界搬送基板63a2は、底部電界搬送基板63a1と接続された下端部からトナーTを垂直上方に搬送するように立設されている。垂直電界搬送基板63a2の上端部(トナー搬送方向TTDにおける下流側の端部:トナー搬送方向TTDはトナー搬送経路TTPの任意の位置における接線方向である)は、現像ローラ62の中心とほぼ同じ高さに(より具体的には当該中心よりも若干上方まで)設けられている。この上端部は、現像ローラ62における円柱面状のトナー担持面62aと対向するように設けられている。この垂直電界搬送基板63a2の上端部とトナー担持面62aとが最も近接しつつ対向するトナー担持位置TCPにて、両者の間には、所定間隔のギャップが設けられている。
【0037】
本実施形態においては、底部電界搬送基板63a1及び垂直電界搬送基板63a2は、側断面視にて反転J字状(J字を鏡に映した状態)に継ぎ目なく一体に形成されている。そして、供給用電界搬送基板63aは、トナー貯留部61a内に貯留されたトナーTを、現像位置DPよりもトナー担持面62aの移動方向における上流側のトナー担持位置TCPに向けて、トナー搬送方向TTDに搬送するように構成されている。
【0038】
回収用電界搬送基板63bは、垂直電界搬送基板63a2の上端部と現像ローラ62を挟んだ反対側にて、現像ローラ62と対向するように設けられている。すなわち、回収用電界搬送基板63bは、トナーボックス61の開口部61bよりもトナー搬送方向TTDにおける下流側に配置されている。
【0039】
本実施形態においては、回収用電界搬送基板63bは、平板状に形成されている。回収用電界搬送基板63bのトナー搬送方向TTDにおける終端部である上端部は、現像位置DPよりもトナー担持面62aの移動方向における下流側のトナー回収位置TRPにて、現像ローラ62と所定間隔のギャップを隔てて対向しつつ、トナーTを垂直下方に搬送するように設けられている。回収用電界搬送基板63bのトナー搬送方向TTDにおける終端部は、現像ローラ62の下端に対応する位置に設けられている。
【0040】
以上の通り、回収用電界搬送基板63bは、現像位置DPにて消費されずにトナー担持面62a上に残留したトナーTをトナー回収位置TRPの近傍(トナー回収位置TRP及びこれよりもトナー搬送方向TTDにおける上流側及び下流側の領域)にて現像ローラ62から回収するとともに、この回収されたトナーTをトナー搬送方向TTDすなわちトナー回収位置TRPから下方のトナー貯留部61aに向かう方向に搬送するように構成されている。
【0041】
本発明の現像剤帯電補助電極としての帯電補助電極64は、トナー担持面62aの移動方向におけるトナー担持位置TCPと現像位置DPとの間の位置にて、トナー担持面62aと対向するように配置されている。この帯電補助電極64は、トナー担持面62a上に担持されたトナーTを、トナー担持面62aとの間の交番電界の作用によって帯電させるように構成されている。本実施形態においては、帯電補助電極64は、側断面視にて、現像ローラ62と同心円状に設けられた円弧状の、板状部材であって、ステンレス鋼等の金属板によって形成されている。帯電補助電極64とトナー担持面62aとの間には、所定間隔のギャップが設けられている。
【0042】
本発明の現像剤回収補助電極としての回収補助電極65は、トナー担持面62aの移動方向における現像位置DPとトナー回収位置TRPとの間の位置にて、トナー担持面62aと対向するように配置されている。この回収補助電極65は、現像位置DPを通過してトナー担持面62a上に残留したトナーTを、トナー担持面62aとの間の交番電界の作用によって振動させることで、トナー担持面62aから浮上させるように構成されている。本実施形態においては、回収補助電極65は、側断面視にて、現像ローラ62と同心円状に設けられた円弧状の、板状部材であって、ステンレス鋼等の金属板によって形成されている。回収補助電極65とトナー担持面62aとの間には、所定間隔のギャップが設けられている。
【0043】
さらに、トナー供給装置6は、バイアス印加部66を備えている。バイアス印加部66は、現像ローラ62、供給用電界搬送基板63a、回収用電界搬送基板63b、帯電補助電極64、及び回収補助電極65に対して、所定の電圧を印加するようになっている。バイアス印加部66の詳細については後述する。
【0044】
<<<搬送基板の内部構成>>>
図3を参照すると、電界搬送基板63は、薄板状の部材であって、フレキシブルプリント配線基板と同様の構成を有している。具体的には、電界搬送基板63は、搬送電極631と、支持フィルム層632と、電極被覆層633と、オーバーコート層634と、から構成されている。
【0045】
搬送電極631(なお、供給用電界搬送基板63aにおける搬送電極631を供給用搬送電極631a、回収用電界搬送基板63bにおける搬送電極631を回収用搬送電極631bと称する。)は、前記主走査方向と平行な長手方向を有する線状の配線パターンであって、例えば、銅箔によって形成されている。複数の搬送電極631は、トナー搬送経路TTPに沿って配列されていて、互いに平行に配置されている。
【0046】
トナー搬送経路TTPに沿って多数配列された各搬送電極631は、3本置きに同一の電源回路に接続されている。すなわち、電源回路VAに接続された搬送電極631,電源回路VBに接続された搬送電極631,電源回路VCに接続された搬送電極631,電源回路VDに接続された搬送電極631,電源回路VAに接続された搬送電極631,電源回路VBに接続された搬送電極631,電源回路VCに接続された搬送電極631・・・が、トナー搬送経路TTPに沿って順に配列されている(なお、これらの電源回路VAないしVDは、図2における後述する供給搬送バイアス電源回路662又は回収搬送バイアス電源回路663の構成要素である。)。
【0047】
ここで、図4は、図3に示されている各電源回路VAないしVDの出力波形の一例を示すグラフである。本実施形態においては、図4に示されているように、各電源回路VAないしVDは、ほぼ同一波形の交流電圧である駆動電圧を出力するように構成されている。また、各電源回路VAないしVDが発生する電圧の波形における位相が、90°ずつ異なるように、各電源回路VAないしVDが構成されている。すなわち、電源回路VAから電源回路VDに向かう順に、電圧の位相が90°ずつ遅れるようになっている。このように、電界搬送基板63は、各搬送電極631に対して上述のような駆動電圧(搬送バイアスあるいは回収バイアス)が印加されて、トナー搬送面TTSに沿った進行波状の電界が発生することで、正帯電したトナーTをトナー搬送方向TTDに搬送するように構成されている。
【0048】
複数の搬送電極631は、支持フィルム層632の表面上に形成されている。支持フィルム層632は、可撓性のフィルムであって、ポリイミド樹脂等の絶縁性の合成樹脂から構成されている。電極被覆層633は、絶縁性の合成樹脂から構成されている。この電極被覆層633は、支持フィルム層632における搬送電極631が設けられている表面、及び搬送電極631を覆うように設けられている電極被覆層633の上には、オーバーコート層634が設けられている。すなわち、上述の電極被覆層633は、オーバーコート層634と搬送電極631との間に形成されている。オーバーコート層634の表面(すなわちトナー搬送面TTS)は、トナーTがスムーズに搬送され得るように、凹凸の極めて少ない平滑な面として形成されている。
【0049】
<<<バイアス印加部>>>
再び図2を参照すると、バイアス印加部66は、現像バイアス電源回路661と、供給搬送バイアス電源回路662と、回収搬送バイアス電源回路663と、帯電補助バイアス電源回路664と、回収補助バイアス電源回路665と、を備えている。
【0050】
現像バイアス電源回路661は、現像ローラ62と電気的に接続されている。この現像バイアス電源回路661は、現像ローラ62と感光体ドラム3との間に(より正確には静電潜像担持面LSにおける電位VLの露光部と現像ローラ62との間に)、いわゆるジャンピング現像のための、直流電圧成分及び交流電圧成分を含んだ現像バイアスを印加するようになっている。
【0051】
供給搬送バイアス電源回路662は、供給用電界搬送基板63aと電気的に接続されている。この供給搬送バイアス電源回路662は、トナーTを供給用電界搬送基板63aにおけるトナー搬送経路TTPに沿ってトナー担持位置TCPまで搬送するための多相交流電圧である搬送バイアスを、供給用電界搬送基板63aに印加するようになっている。
【0052】
回収搬送バイアス電源回路663は、回収用電界搬送基板63bと電気的に接続されている。この回収搬送バイアス電源回路663は、トナーTを回収用電界搬送基板63bにおけるトナー搬送経路TTPに沿ってトナー回収位置TRPから下方に搬送するための多相交流電圧である回収バイアスを、回収用電界搬送基板63bに印加するようになっている。
【0053】
また、供給搬送バイアス電源回路662、回収搬送バイアス電源回路663、及び現像バイアス電源回路661は、トナーTをトナー搬送経路TTPに沿ってトナー搬送方向TTDに循環させる(トナー貯留部61a内のトナーTをトナー担持位置TCPまで搬送して当該トナー担持位置TCPの近傍にて現像ローラ62に一旦担持させるとともに、トナー回収位置TRPの近傍にてトナーTを現像ローラ62から回収して下方のトナー貯留部61aに還流させる)ために必要な電圧を出力するようになっている。
【0054】
すなわち、現像バイアス電源回路661及び供給搬送バイアス電源回路662は、トナー担持位置TCPの近傍(トナー担持位置TCP及びこれよりもトナー搬送方向TTDにおける上流側及び下流側の領域)にて、トナーTを供給用電界搬送基板63aからトナー担持面62aに移行させることでトナー担持面62a上に担持させるためのバイアス電圧を発生させるようになっている。また、現像バイアス電源回路661及び回収搬送バイアス電源回路663は、トナー回収位置TRPの近傍にて、トナーTをトナー担持面62aから回収用電界搬送基板63bに移行させることでトナー担持面62a上から回収するためのバイアス電圧を発生させるようになっている。
【0055】
帯電補助バイアス電源回路664は、帯電補助電極64と電気的に接続されている。この帯電補助バイアス電源回路664は、現像ローラ62(トナー担持面62a)と帯電補助電極64とが対向する位置にて、トナー担持面62a上に担持されたトナーTが振動によって帯電補助電極64の表面に衝突することでさらに帯電する程度に強い交番電界が発生するように、現像ローラ62と帯電補助電極64との間に交番電圧を印加するようになっている。具体的には、帯電補助バイアス電源回路664は、上述の現像バイアス電源回路661による交流電圧成分によって現像ローラ62と帯電補助電極64との間に交番電界を形成すべく、直流電圧成分のみからなる帯電補助バイアスを出力するようになっている。
【0056】
回収補助バイアス電源回路665は、回収補助電極65と電気的に接続されている。この回収補助バイアス電源回路665は、現像ローラ62(トナー担持面62a)と回収補助電極65とが対向する位置にて、トナー担持面62a上に残留したトナーTが振動によってトナー担持面62aからわずかに(回収補助電極65と全くあるいはほとんど衝突しない範囲で)浮上する程度に弱い交番電界が発生するように、現像ローラ62と回収補助電極65との間に交番電圧を印加するようになっている。具体的には、回収補助バイアス電源回路665は、上述の現像バイアス電源回路661による交流電圧成分によって現像ローラ62と回収補助電極65との間に交番電界を形成すべく、直流電圧成分のみからなる回収補助バイアスを出力するようになっている。
【0057】
<<<<具体例>>>>
具体例としては、現像ローラ62は、アルミニウム製のローラであって、直径20mmに形成されている。現像バイアス電源回路661は、+500Vの直流電圧成分と振幅1300V、周波数2kHzの交流電圧成分とが重畳された現像バイアス(−800〜1800V)を出力するようになっている。
【0058】
供給搬送バイアス電源回路662は、+800Vの直流電圧成分と振幅300V、周波数300Hzの多相交流電圧成分とが重畳された搬送バイアス(+500〜+1100V)を出力するようになっている。現像ローラ62(トナー担持面62a)と供給用電界搬送基板63aとの間には、トナー担持位置TCPにて、0.3mmのギャップが設けられている。
【0059】
回収搬送バイアス電源回路663は、0Vの直流電圧成分と振幅300V、周波数300Hzの多相交流電圧成分とが重畳された回収バイアス(−300〜+300V)を出力するようになっている。現像ローラ62(トナー担持面62a)と回収用電界搬送基板63bとの間には、トナー回収位置TRPにて、0.3mmのギャップが設けられている。
【0060】
帯電補助バイアス電源回路664は、+640Vの直流電圧成分のみを含む帯電補助バイアスを出力するようになっている。現像ローラ62(トナー担持面62a)と帯電補助電極64との間には、0.3mmのギャップが設けられている。帯電補助電極64は、側断面視における長さが9mmで略円弧状に屈曲されたステンレス鋼板によって形成されている。
【0061】
回収補助バイアス電源回路665は、+700Vの直流電圧成分のみを含む回収補助バイアスを出力するようになっている。現像ローラ62(トナー担持面62a)と回収補助電極65との間には、現像ローラ62(トナー担持面62a)と帯電補助電極64との間のギャップよりも広い、0.7mmのギャップが設けられている。回収補助電極65は、側断面視における長さが9mmで略円弧状に屈曲されたステンレス鋼板によって形成されている。
【0062】
<レーザープリンタの動作説明>
次に、上述のように構成されたレーザープリンタ1による動作の概要を、実施形態の構成による作用・効果とともに、図面を適宜参照しつつ説明する。
【0063】
<<給紙動作>>
まず図1を参照すると、図示しない前記給紙トレイ上に積載された用紙Pの先端が、レジストローラ21まで送られる。このレジストローラ21にて、用紙Pの斜行が補正されるとともに、搬送タイミングが調整される。その後、用紙Pは、転写位置TPまで給送される。
【0064】
<<潜像形成面上へのトナー像の担持>>
上述のように用紙Pが転写位置TPに向けて搬送されている間に、感光体ドラム3の周面である静電潜像担持面LS上に、以下のようにしてトナーTによる像が担持される。
【0065】
<<<静電潜像の形成>>>
感光体ドラム3の静電潜像担持面LSは、まず、帯電器4によって、正極性に一様に帯電される。帯電器4によって帯電された静電潜像担持面LSは、感光体ドラム3の図中矢印で示されている方向の回転により、スキャナーユニット5と対向する(正対する)位置であるスキャン位置SPまで、前記副走査方向に沿って移動する。
【0066】
このスキャン位置SPにて、画像情報に基づいて変調されたレーザービームLBによって静電潜像担持面LSが露光される。すなわち、レーザービームLBが、前記主走査方向に沿って走査されつつ、静電潜像担持面LSに照射される。このレーザービームLBの変調状態に応じて、静電潜像担持面LS上の正電荷が消失する部分が生じる。これにより、静電潜像担持面LS上に、正電荷のパターン(画像状分布)による静電潜像が形成される。静電潜像担持面LSに形成された静電潜像は、感光体ドラム3の図中矢印で示されている方向の回転により、トナー供給装置6と対向する現像位置DPに向かって移動する。
【0067】
<<<帯電トナーの搬送・供給>>>
図2及び図3を参照すると、トナーボックス61内に貯留されているトナーTは、底部電界搬送基板63a1におけるオーバーコート層634との接触や摩擦等により帯電する。底部電界搬送基板63a1におけるオーバーコート層634と接触あるいは近接している、帯電したトナーTは、底部電界搬送基板63a1における供給用搬送電極631aに対する多相交流電圧成分を含む上述の搬送バイアスの印加によって発生する進行波状の電界により、トナー搬送方向TTDに搬送され、垂直電界搬送基板63a2にスムーズに受け渡される。
【0068】
垂直電界搬送基板63a2は、その下端部にて底部電界搬送基板63a1から受け渡されたトナーTを、垂直電界搬送基板63a2における供給用搬送電極631aに対する上述の搬送バイアスの印加によって発生する進行波状の電界により、トナー担持位置TCPに向けて、垂直上方に搬送する。
【0069】
ここで、底部電界搬送基板63a1から垂直電界搬送基板63a2に受け渡されたトナーTには、帯電状態が不良なもの(逆極性すなわち負極性に帯電したものや、低帯電あるいは無帯電のもの、等。)が混入している。もっとも、本実施形態の構成においては、垂直電界搬送基板63a2によってトナー担持位置TCPに向けて垂直上方に搬送されている際や、垂直電界搬送基板63a2と現像ローラ62との間に形成された電界によって正帯電のトナーTがトナー担持位置TCPの近傍にて現像ローラ62に担持される際に、帯電状態が不良なトナーTは、重力や上述の電界の作用により、トナー搬送経路TTPから逸脱し、垂直電界搬送基板63a2から下方に落下する。
【0070】
これにより、帯電状態が良好なトナーTのみが選択的に、トナー担持位置TCPまで搬送される。すなわち、垂直電界搬送基板63a2にて、トナーTにおける、帯電状態が良好なものと不良なものとが、良好に選別される。トナー搬送経路TTPから逸脱して下方に落下してきたトナーTは、トナー貯留部61aに還流する。
【0071】
上述のようにして、正帯電のトナーTが、垂直電界搬送基板63a2によってトナー担持位置TCPまで搬送される。この間に、トナー搬送面TTSとの接触により、トナーTの帯電量が徐々に増加する。すなわち、本実施形態においては、電界搬送基板63のトナー搬送方向TTDにおける上流側の端部である底部電界搬送基板63a1(特にトナー貯留部61aに貯留されているトナーTの「水面」近傍)と、垂直電界搬送基板63a2の下端部からトナー担持位置TCPに至るまでの領域と、において、上述の搬送バイアスの作用により、トナーTが帯電する。
【0072】
垂直電界搬送基板63a2によってトナー担持位置TCPまで搬送されたトナーTは、このトナー担持位置TCPの近傍にて、搬送バイアス及び現像バイアスの作用により、トナー担持面62a上に担持される。そして、現像ローラ62の回転駆動により、トナー担持面62aが現像位置DPまで移動することで、トナーTが現像位置DPに供給される。この現像位置DPの近傍にて、静電潜像担持面LSに形成された静電潜像が、現像バイアスの作用により、トナーTによって現像される。すなわち、静電潜像担持面LS上であって、静電潜像における正電荷が消失した部分に、トナーTがトナー担持面62aから移行し付着する。これにより、トナーTによる画像(以下、「トナー像」と称する。)が、静電潜像担持面LS上に担持される。
【0073】
ところで、本発明の発明者は、従来のこの種の装置において、トナー担持面62aから静電潜像担持面LSへのトナーTの移行効率(現像効率すなわちトナーTの供給効率)が、あまり良好でないことを見出した。これは、トナー担持面62a上に対するトナーTの付着力が強すぎることが原因であると考えられる。
【0074】
図5(A)に示されているように、通常の非磁性一成分現像装置(現像ローラ62に対して帯電したトナーTをスポンジローラやブレード等によって担持させる方式の装置)においては、トナーTは現像ローラ62とスポンジローラやブレードとの間で摩擦帯電させられるため、トナーTにおける帯電位置(図中グレーの塗りつぶし部分参照)は均一に散らばっているものと想定される。一方、図5(B)に示されているように、従来のこの種の装置においては、以下の理由により、トナーTにおける帯電位置が局所的に集中している(トナーTにおける特定の部分が集中的に帯電している)ものと想定される。したがって、図5(B)に示されている状態においては、図5(A)に示されている状態に比べ、静電気力によるトナーTの付着力が強力になっているものと考えられる(図中下向き矢印参照)。
【0075】
図5(C)に示されているように、電界搬送基板63による電界搬送中に、トナーTは、ループ状の電気力線に沿ってホッピングしながら進行する(図中破線参照)。このとき、トナーTは、(最も)帯電した特定の位置を先頭として飛翔する。このため、かかる特定の位置が集中的にトナー搬送面TTSと衝突し、摩擦帯電する。よって、当該位置が、電界搬送基板63による電界搬送中に集中的にチャージアップしていく。
【0076】
これに対し、本実施形態の構成においては、トナー担持位置TCPの近傍にて図5(B)に示されているような帯電状態となってトナー担持面62a上に一旦担持されたトナーTは、現像ローラ62と帯電補助電極64とが対向する位置にて、図5(D)に示されているように、比較的強い交番電界の作用により大きく振動させられることで、帯電補助電極64(及び現像ローラ62)と衝突して帯電させられる。かかる交番電界の作用による帯電によって、トナーTの帯電状態が、より均一化される。すなわち、図5(D)に示されているような帯電によって、現像ローラ62と帯電補助電極64とが対向する位置を経たトナーTは、図5(A)に示されているような、帯電位置が均一に散らばった状態に近づく。これにより、トナー担持面62a上におけるトナーTの付着力が、従来(図5(B)参照)よりも緩和される。したがって、現像位置DPにおける現像効率が向上するとともに、回収用電界搬送基板63bによる回収効率も向上する。
【0077】
現像位置DPを通過した(現像位置DPにて消費されなかった)トナー担持面62a上のトナーTは、現像ローラ62と回収補助電極65とが対向する位置に達すると、現像ローラ62と帯電補助電極64とが対向する位置における交番電界よりも弱い交番電界の作用により振動させられることで、回収補助電極65に全くあるいはほとんど衝突しない程度に、トナー担持面62aからわずかに浮上する。したがって、トナー担持面62a上におけるトナーTの付着力がよりいっそう緩和され、上述の現像バイアス及び回収バイアスの作用でトナー担持面62aから回収用電界搬送基板63b側にトナーTが良好に移行する。すなわち、トナー担持面62aからトナーTがよりいっそう良好に回収される。
【0078】
トナー担持面62aから良好に回収されたトナーTは、上述の回収バイアスの作用で、垂直下方に搬送される。回収用電界搬送基板63bの下端部にて、トナーTには、重力と同方向の慣性が作用する。このため、回収用電界搬送基板63bの下端部よりも下方においては、トナーTは、重力と、この重力と同方向の慣性の作用で、トナー貯留部61aに落下する。よって、回収用電界搬送基板63bがトナー貯留部61aに達するまで設けられていなくても、トナーTがトナー貯留部61aに良好に還流する。
【0079】
<<潜像形成面から用紙へのトナー像の転写>>
図1を参照すると、上述のようにして感光体ドラム3の静電潜像担持面LS上に担持されたトナー像は、当該静電潜像担持面LSが図中矢印で示されている方向に回転することにより、転写位置TPに向けて搬送される。そして、この転写位置TPにて、トナー像が、静電潜像担持面LSから用紙P上に転写される。
【0080】
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を、単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
【0081】
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部材に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部材の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が援用され得るものとする。
【0082】
もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
【0083】
本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態及び下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、発明の保護及び利用を目的とする特許法の目的に反し、許されない。
【0084】
(1)本発明の適用対象は、単色のレーザープリンタに限定されない。例えば、本発明は、カラーのレーザープリンタや、単色及びカラーの複写機等の、いわゆる電子写真方式の画像形成装置に対して、好適に適用され得る。このとき、感光体の形状は、上述の実施形態のようなドラム状でなくてもよい。例えば、平板状や無端ベルト状等であってもよい。露光光源としては、レーザースキャナ以外のもの(LED、EL(エレクトロルミネッセンス)素子、蛍光体、等)が好適に用いられ得る。この場合、「主走査方向」は、発光素子(LED等)の配列方向と平行な方向となる。あるいは、本発明は、上述の電子写真方式以外の方式(例えば、感光体を用いないトナージェット方式、イオンフロー方式、マルチスタイラス電極方式、等)の画像形成装置に対しても、好適に適用され得る。
【0085】
(2)図4を参照すると、各電源回路VA〜VDが発生する電圧の波形は、矩形波状以外にも、正弦波状や三角波状等の任意のものが用いられ得る。また、上述の実施形態においては、4つの電源回路VA〜VDが設けられるとともに、各電源回路VA〜VDが発生する電圧の位相が90°ずつ異なっていた。もっとも、本発明はこれに限定されず、例えば、3つの電源回路が備えられるとともに、各電源回路が発生する電圧の位相が120°ずつ異なるようになっていてもよい。
【0086】
(3)上述の各種のバイアス電圧は、適宜変更され得る。具体的には、例えば、現像バイアス(現像ローラ62への印加電圧)は、直流電圧成分(接地を含む)のみであってもよい(これに対応して他のバイアス電圧も適宜変更される)。
【0087】
(4)感光体ドラム3と現像ローラ62とは、接触していてもよい。
【0088】
(5)電界搬送基板63の構成や配置は、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、オーバーコート層634は、省略され得る。
【0089】
底部電界搬送基板63a1の中央部は、平坦であってもよい。すなわち、底部電界搬送基板63a1における曲面状の部分は、垂直電界搬送基板63a2の下端部との接続部のみであってもよい。
【0090】
底部電界搬送基板63a1は、垂直電界搬送基板63a2と別体に構成されていてもよい。この場合、底部電界搬送基板63a1と垂直電界搬送基板63a2とは、それぞれ別々の電源回路と接続されていてもよい。
【0091】
垂直電界搬送基板63a2は、実質的に上下方向に沿って立設していればよく、多少傾いていてもよい。回収用電界搬送基板63bも、多少傾いていてもよい。回収用電界搬送基板63bの下端部は、トナー貯留部61aに至るまで(すなわち底部電界搬送基板63a1と接続するように)設けられていてもよい。
【0092】
本発明は、上述の実施形態のような、底部電界搬送基板63a1及び垂直電界搬送基板63a2によるトナー担持位置TCPまでの搬送経路の全体によってトナーTを帯電させる構成に限定されない。すなわち、例えば、垂直電界搬送基板63a2におけるオーバーコート層634の材質を適宜選択することで、垂直電界搬送基板63a2による搬送中のトナーTのチャージアップが可及的に抑制される場合があり得る。この場合、トナーTの帯電は、主としてトナー搬送経路TTPにおける上流側の端部(すなわち底部電界搬送基板63a1)にて行われることとなる。かかる場合であっても、現像ローラ62と帯電補助電極64とが対向する位置にてトナーTが交番電界の作用により帯電させられることで、現像位置DPにおける無帯電あるいは低帯電のトナーTの割合が可及的に減少され得る。
【0093】
帯電補助電極64や回収補助電極65の構成も、上述の実施形態にて開示されたものに限定されない。例えば、帯電補助電極64及び/又は回収補助電極65は、銅板によって形成され得る。また、帯電補助電極64及び/又は回収補助電極65は、平板状、メッシュ状、ワイヤ状その他の任意の形状に形成され得る。
【0094】
帯電補助電極64が回転駆動可能なローラ状部材によって構成された場合、かかるローラ状部材の周面に付着したトナーTを除去するためのクリーニング機構(クリーニングブレード等)が設けられ得る。あるいは、この場合、供給用電界搬送基板63aからローラ状の帯電補助電極64の周面にトナーTを一旦受け渡した後、当該周面からトナーTをトナー担持面62a上に担持させるように、帯電補助電極64が構成されていてもよい。
【0095】
本発明は、現像ローラ62が供給用電界搬送基板63a(垂直電界搬送基板63a2)の端部と対向配置される構成に限定されない。すなわち、トナー担持位置TCPは、供給用電界搬送基板63a(垂直電界搬送基板63a2)の端部に対応する位置でなくてもよい。同様に、本発明は、現像ローラ62が回収用電界搬送基板63bの端部と対向配置される構成に限定されない。すなわち、トナー回収位置TRPは、回収用電界搬送基板63bの端部に対応する位置でなくてもよい。
【0096】
(6)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。
【0097】
また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した各公報の内容(明細書及び図面を含む)は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。
【符号の説明】
【0098】
1 … レーザープリンタ 2 … 用紙搬送機構
3 … 感光体ドラム 4 … 帯電器
5 … スキャナーユニット 6 … トナー供給装置
61 … トナーボックス 61a … トナー貯留部
62 … 現像ローラ 62a … トナー担持面
63 … 電界搬送基板
63a … 供給用電界搬送基板 63b … 回収用電界搬送基板
631 … 搬送電極
631a… 供給用搬送電極 631b… 回収用搬送電極
64 … 帯電補助電極 65 … 回収補助電極
66 … バイアス印加部 661 … 現像バイアス電源回路
662 … 供給搬送バイアス電源回路 663 … 回収搬送バイアス電源回路
664 … 帯電補助バイアス電源回路 665 … 回収補助バイアス電源回路
DP … 現像位置 LS … 静電潜像担持面
T … トナー TCP … トナー担持位置
TRP … トナー回収位置 TTD … トナー搬送方向
TTP … トナー搬送経路 TTS … トナー搬送面
【先行技術文献】
【特許文献】
【0099】
【特許文献1】特開平3−12678号公報
【特許文献2】特開2008−70803号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯電した粉末状の現像剤を供給対象に対して供給するように構成された、現像剤供給装置において、
主走査方向と平行な円柱面状の周面である現像剤担持面を有し、当該現像剤担持面が現像剤供給位置にて前記供給対象と対向するように設けられ、前記主走査方向と平行な軸を中心として回転することで前記現像剤担持面を前記主走査方向と直交する方向に移動させつつ当該現像剤担持面上に担持された前記現像剤を前記現像剤供給位置に供給するように構成された、現像剤担持部材と、
前記現像剤供給位置よりも前記現像剤担持面の移動方向における上流側の担持位置にて、当該現像剤担持面上に前記現像剤を担持させるように構成された、現像剤担持手段と、
前記主走査方向に沿った長手方向を有するとともに当該主走査方向と交差する方向に沿って複数配列された回収用搬送電極を備えていて、これら複数の回収用搬送電極への進行波状の多相交流電圧である回収バイアスの印加に伴って発生する電界により前記現像剤を現像剤貯留部に向けて搬送するように構成され、前記現像剤供給位置よりも前記移動方向における下流側にて前記現像剤担持面と対向するように設けられた、回収用電界搬送基板と、
前記現像剤担持面と前記回収用電界搬送基板とが対向する位置と、前記現像剤供給位置と、の間の位置にて、当該現像剤担持面と対向するように設けられていて、当該現像剤担持面上に担持された前記現像剤を、前記現像剤担持部材との間の交番電圧印加に伴って発生する交番電界の作用により、当該現像剤担持面から浮上させるように構成された、現像剤回収補助電極と、
を備えたことを特徴とする、現像剤供給装置。
【請求項2】
請求項1に記載の、現像剤供給装置において、
前記担持位置と前記現像剤供給位置との間の位置にて、前記現像剤担持面と対向するように配置されていて、
当該現像剤担持面上に担持された前記現像剤を、前記現像剤担持部材との間の交番電圧印加に伴って発生する交番電界の作用により、帯電させるように構成された、
現像剤帯電補助電極
をさらに備えたことを特徴とする、現像剤供給装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の、現像剤供給装置であって、
前記現像剤担持手段は、
前記主走査方向に沿った長手方向を有するとともに当該主走査方向と交差する方向に沿って複数配列された供給用搬送電極を備えていて、これら複数の供給用搬送電極への進行波状の多相交流電圧である搬送バイアスの印加に伴って発生する電界により前記現像剤を前記現像剤貯留部から前記担持位置に向けて現像剤搬送方向に搬送するように構成され、当該現像剤搬送方向における下流側の端部が前記担持位置にて前記現像剤担持面と対向するように設けられた、供給用電界搬送基板
を備えたことを特徴とする、現像剤供給装置。

【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】
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【公開番号】特開2011−158512(P2011−158512A)
【公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−17761(P2010−17761)
【出願日】平成22年1月29日(2010.1.29)
【出願人】(000005267)ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Fターム(参考)】