現像剤供給装置
【課題】 供給対象と対向する領域にて搬送基板の表面がチャージアップすることで、当該搬送基板から供給対象への現像剤の供給が良好に行われない状態が発生することを、良好に抑制すること。
【解決手段】 本発明の現像剤電界搬送装置は、現像剤搬送経路に沿って配列された複数の搬送電極と、搬送電極を支持する絶縁性の電極支持体と、現像剤搬送経路に面した表面である現像剤搬送面上を現像剤が搬送されるように搬送電極よりも現像剤搬送経路側に配置されたカバー層と、現像剤搬送面と供給対象との間に配置された中間電極と、を備えている。
【解決手段】 本発明の現像剤電界搬送装置は、現像剤搬送経路に沿って配列された複数の搬送電極と、搬送電極を支持する絶縁性の電極支持体と、現像剤搬送経路に面した表面である現像剤搬送面上を現像剤が搬送されるように搬送電極よりも現像剤搬送経路側に配置されたカバー層と、現像剤搬送面と供給対象との間に配置された中間電極と、を備えている。
【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進行波状の電界により搬送するように構成された、現像剤電界搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波状の電界を用いて現像剤（トナー）を搬送する装置が、従来から多数知られている（例えば、特開２００２−２８７４９５号公報、特開２００４−２７９９０３号公報、等参照）。この種の装置（以下、「現像剤電界搬送装置」と称する。）は、前記現像剤の搬送方向に沿って配列された多数本の線状電極を有する、搬送基板を備えている。
【０００３】
上述の構成においては、多数本の前記線状電極に対して多相交流電圧が印加されることで、進行波状の電界が形成される。帯電した前記現像剤は、この電界の作用によって、前記線状電極の配列方向に沿って搬送され、その後、静電潜像担持体あるいは現像剤担持体（現像ローラ）等の供給対象と対向する位置にて当該供給対象に供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の装置において、前記供給対象と対向する領域にて前記搬送基板の表面がチャージアップすることで、当該搬送基板から前記供給対象への前記現像剤の供給が良好に行われない状態が生じ得る。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の現像剤電界搬送装置は、所定極性に帯電した粉末状の現像剤を、進行波状の電界により所定の現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記所定極性に帯電した前記現像剤を静電的に引き付けるような表面電位を有する供給対象に対して供給するように構成されている。この現像剤電界搬送装置は、前記供給対象と対向配置されている。
【０００６】
前記供給対象としては、例えば、静電潜像を表面に担持する静電潜像担持体（感光体）が用いられ得る。あるいは、前記供給対象としては、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を前記現像剤によって現像するために当該静電潜像担持体と対向配置されていて、表面に前記現像剤を担持するように構成された、現像剤担持体（現像ローラあるいは現像スリーブ）が用いられ得る。
【０００７】
前記現像剤電界搬送装置は、電極支持体と、カバー層と、複数の搬送電極と、を備えている。前記電極支持体と、前記カバー層と、複数の前記搬送電極と、によって、搬送基板が構成されている。
【０００８】
複数の前記搬送電極は、多相交流電圧を含む駆動電圧の印加に伴って発生する前記電界により前記現像剤を前記現像剤搬送経路に沿って搬送するように、当該現像剤搬送経路に沿って配列されている。前記電極支持体は、絶縁性の材質からなり、前記搬送電極を支持するように、前記現像剤搬送経路に対して前記搬送電極と同じ側に設けられている。
【０００９】
前記カバー層は、絶縁性の材質（例えば、前記現像剤との摩擦によって前記所定極性とは反対の極性に帯電する材質）からなる層であって、前記搬送電極及び前記電極支持体を覆うように形成されている。すなわち、前記カバー層は、現像剤搬送面（当該カバー層における前記現像剤搬送経路に面した表面）上を前記現像剤が搬送されるように、前記搬送電極よりも前記現像剤搬送経路側に配置されている。
【００１０】
本発明の特徴は、前記現像剤電界搬送装置が、前記現像剤搬送面（前記搬送基板）と前記供給対象との間に配置された中間電極を、さらに備えたことにある。この中間電極は、前記駆動電圧の前記所定極性側のピーク電位と前記供給対象の前記表面電位との間の電位に設定されるようになっている。また、この中間電極には、前記現像剤搬送面から前記供給対象に向かう前記現像剤の通過を許容する開口部が形成されている。
【００１１】
前記中間電極は、前記現像剤搬送経路と交差する方向に張設されているとともに、前記現像剤搬送経路に沿って配列された、複数のワイヤであってもよい。この場合、前記開口部は、隣り合う前記ワイヤ間の空間によって形成されている。
【００１２】
前記中間電極は、前記現像剤搬送面と前記供給対象との中間位置よりも前記現像剤搬送面側に配置され得る。
【００１３】
前記中間電極は、
複数の前記搬送電極に対する前記多相交流電圧の印加状態を前記現像剤搬送経路に沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴとすると、
前記現像剤搬送面に最近接する端部である搬送面側端部と、前記現像剤搬送面と、の間隔が、Ｔ／２以上となるように配置され得る。
【発明の効果】
【００１４】
前記現像剤搬送面（前記搬送基板）のチャージアップの要因の一つとして、前記現像剤の有する電荷に起因して発生するイオンの付着が考えられる。すなわち、前記供給対象と前記現像剤搬送面とが対向する領域においては、前記所定極性に帯電した前記現像剤を前記供給対象側に移行させるための電界により、所定の電位勾配が形成されている。かかる電位勾配と、前記現像剤搬送面上に前記現像剤が存在することによって当該現像剤搬送面の近傍に生じる局所的な電位勾配と、が重畳されることで、当該現像剤搬送面近傍に急峻な電位勾配が生じる。
【００１５】
かかる現像剤搬送面近傍の電位勾配が放電限界を超えると、空気が電離してイオンが発生する。このように発生したイオンの一部が前記現像剤搬送面に付着し、他の一部（特に前記所定極性のイオン）が前記供給対象側に移行することで、前記現像剤搬送面における電荷の不均衡が生じ、これにより（特に前記所定極性と逆極性の）チャージアップが生じる。
【００１６】
この点、上述の構成を備えた本発明の現像剤電界搬送装置においては、前記現像剤搬送面と前記供給対象との間に前記中間電極が設けられることで、前記現像剤搬送面と前記供給対象との間の領域における前記現像剤搬送面寄りの部分（すなわち前記現像剤搬送面と前記中間電極との間の領域）での電位勾配が小さくなる。これにより、上述のような、前記現像剤搬送面近傍での空気の電離の発生や、前記現像剤搬送面における表面電荷の不均衡の発生が、可及的に抑制される。
【００１７】
このように、本発明においては、前記現像剤搬送面（前記搬送基板）のチャージアップが、可及的に抑制される。したがって、本発明によれば、前記供給対象への前記現像剤の供給（前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像の現像、あるいは、当該静電潜像を現像するための前記現像剤担持体上への前記現像剤の担持）が、よりいっそう良好に行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態が適用された画像形成装置としての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】本発明の原理的説明を行うための図である。
【図６】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図７】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図８】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図９】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された画像形成装置としてのレーザープリンタ１の概略構成を示す側面図である。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内に設け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、上述の給紙トレイに収容された用紙Ｐを、所定の用紙搬送経路ＰＰに沿って一枚ずつ搬送するように構成されている。
【００２０】
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。静電潜像担持面ＬＳは、主走査方向（図中ｚ軸方向：用紙幅方向あるいは単に幅方向とも称され得る）と平行な円柱面であって、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、主走査方向と平行なドラム回転中心軸Ｃを中心として、所定方向（図中反時計回り）に回転駆動されることで、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。
【００２１】
帯電器４は、静電潜像担持面ＬＳを一様に正帯電させるように、静電潜像担持面ＬＳと対向するように配置されている。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レーザービームＬＢをスキャン位置ＳＰにて静電潜像担持面ＬＳ上に結像させつつ主走査方向に沿って走査することで、静電潜像担持面ＬＳ上に静電潜像を形成するように構成されている。
【００２２】
トナー供給装置６は、スキャン位置ＳＰよりも感光体ドラム３の回転による静電潜像担持面ＬＳの移動方向における下流側の現像位置ＤＰにて、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、正極性に帯電したトナーＴ（図２参照）を、現像位置ＤＰにて静電潜像担持面ＬＳに供給するように構成されている。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。
【００２３】
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との間の転写位置ＴＰ（現像位置ＤＰよりも感光体ドラム３の回転による静電潜像担持面ＬＳの移動方向における下流側）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、静電潜像担持面ＬＳと、転写位置ＴＰにて、用紙搬送経路ＰＰ（用紙Ｐ）を挟んで対向するように配置されていて、感光体ドラム３の回転方向と反対方向（図中時計回り）に回転駆動されるようになっている。また、転写ローラ２２は、図示しない転写バイアス電源回路に接続されていて、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電圧が印加されるようになっている。
【００２４】
＜＜トナー供給装置＞＞
図２は、図１に示されているトナー供給装置６を拡大した側断面図である。以下図２を参照すると、トナー供給装置６の本体フレームをなすケーシング６０は、側断面視にて略Ｕ字状に形成され上下方向（図中ｙ軸方向）に長手方向を有する箱状部材であるメインケーシング６０ａを備えている。すなわち、メインケーシング６０ａの頂部であって、感光体ドラム３と対向する位置には、感光体ドラム３に向けて上方に開口するように、開口部６０ａ１が設けられている。メインケーシング６０ａの底部の略半円筒状の部分の内側の空間である、トナー貯留部６０ａ２内には、粉末状のトナーＴ（乾式現像剤）が収容されている。本実施形態においては、トナーＴとしては、正帯電性・非磁性一成分・黒色のものが用いられている。
【００２５】
メインケーシング６０ａの底部と並行するように、主走査方向と平行な中心軸線を有する略円筒形状のサブケーシング６０ｂが設けられている。サブケーシング６０ｂの内側の空間である補助トナー貯留部６０ｂ１内にも、粉末状のトナーＴが収容されている。メインケーシング６０ａの底部のトナー貯留部６０ａ２と、サブケーシング６０ｂの内側の空間である補助トナー貯留部６０ｂ１とは、主走査方向における両端部にて、連通孔６０ｃを介して互いに連結（連通）されている。
【００２６】
メインケーシング６０ａの底部には、第一オーガ６１ａが収容されている。第一オーガ６１ａは、主走査方向に沿った回転中心軸を構成するシャフト６１ａ１と、その周囲に設けられた螺旋状の羽根６１ａ２と、を備えている。この第一オーガ６１ａは、シャフト６１ａ１が回転駆動されることで、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴを攪拌しつつ主走査方向と平行な第一の方向（例えば図中ｚ軸正方向）に移動させるように構成されている。
【００２７】
サブケーシング６０ｂには、第二オーガ６１ｂが収容されている。第二オーガ６１ｂは、第一オーガ６１ａと同様に、シャフト６１ｂ１と羽根６１ｂ２とを備えている。この第二オーガ６１ｂは、シャフト６１ｂ１が回転駆動されることで、補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴを攪拌しつつ第一オーガ６１ａによる移動方向とは反対の方向に移動させるように構成されている。すなわち、第一オーガ６１ａ及び第二オーガ６１ｂは、トナー貯留部６０ａ２及び補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴを攪拌しつつ循環させるように構成されている。
【００２８】
本発明の「供給対象」に相当する現像ローラ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。なお、本実施形態においては、現像ローラ６２は、その中心軸（以下、「現像ローラ回転中心軸Ｃ１」と称する。）がメインケーシング６０ａの内側に位置することで、トナー担持面６２ａのほぼ上半分がメインケーシング６０ａの外側の露出するように、ケーシング６０に収容されている。
【００２９】
現像ローラ６２は、メインケーシング６０ａにおける、開口部６０ａ１が形成された上端部にて、回動可能に支持されている。すなわち、現像ローラ６２は、主走査方向と平行な現像ローラ回転中心軸Ｃ１を中心として回転することで、トナー担持面６２ａを主走査方向と直交する方向に移動させつつ、当該トナー担持面６２ａ上に担持されたトナーＴを現像位置ＤＰに供給するように構成されている。
【００３０】
メインケーシング６０ａ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、搬送基板６３が設けられている（なお、トナー搬送方向ＴＴＤは、トナー搬送経路ＴＴＰの接線方向である。）。搬送基板６３は、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されている。
【００３１】
本発明の「現像剤電界搬送装置」を構成する搬送基板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、搬送基板６３は、底部搬送基板６３ａと、垂直搬送基板６３ｂと、回収基板６３ｃと、を備えている。
【００３２】
底部搬送基板６３ａは、トナー貯留部６０ａ２の底面を構成するように、メインケーシング６０ａの内側の空間における底部にて、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されている。底部搬送基板６３ａ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６０ａ２内のトナーＴを垂直搬送基板６３ｂの下端部に向けて円滑に搬送するように、平板状の垂直搬送基板６３ｂの下端部と滑らかに接続されている。
【００３３】
垂直搬送基板６３ｂは、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されていて、底部搬送基板６３ａ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。垂直搬送基板６３ｂの上端部は、現像ローラ６２の中心とほぼ同じ高さに設けられている。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。垂直搬送基板６３ｂ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。
【００３４】
本実施形態においては、底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂは、側断面視にて反転Ｊ字状に継ぎ目なく一体に形成されている。そして、垂直搬送基板６３ｂは、底部搬送基板６３ａから受け渡されたトナー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、垂直上方に搬送するように構成されている。
【００３５】
また、本実施形態においては、搬送基板６３の、底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂによる一体的な側断面視にて反転Ｊ字状の部分の、トナー搬送方向における上流側の部分（すなわち垂直搬送基板６３ｂの下端部と底部搬送基板６３ａとを合わせた部分：「上流側の端部」とも言い得る）は、第一オーガ６１ａと非接触に設けられているとともに、トナー貯留部６０ａ２に面することで当該トナー貯留部６０ａ２に貯留されたトナーＴ内に浸漬されるように設けられている。
【００３６】
回収基板６３ｃは、垂直搬送基板６３ｂ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と所定間隔のギャップを隔てて対向するように設けられていて、現像位置ＤＰにて消費されなかったトナーＴを現像ローラ６２から回収するとともに下方のトナー貯留部６０ａ２に向けて搬送するように構成されている。
【００３７】
トナー搬送面ＴＴＳとトナー担持面６２ａとの間であって、トナー担持位置ＴＣＰの近傍位置には、本発明の「現像剤電界搬送装置」を構成する「中間電極」としてのグリッド電極６４が配置されている。本実施形態においては、グリッド電極６４は、細い（具体的にはφ２００μｍ程度の）タングステンワイヤであって、主走査方向と平行に張設されている。グリッド電極６４は、トナー搬送面ＴＴＳとトナー担持面６２ａとの中間位置よりも若干トナー搬送面ＴＴＳ寄りの位置に設けられている（詳細は後述する）。
【００３８】
本実施形態においては、複数のグリッド電極６４が、互いに平行に、トナー搬送方向ＴＴＤに配列されている。隣り合うグリッド電極６４の間には、正極性に帯電したトナーＴ（一次粒子径：５〜１０μｍ程度）が良好に通過できるような幅のギャップ（開口部：具体的には電極ピッチの２倍（すなわち４００μｍ）程度）が形成されている。
【００３９】
搬送基板６３における底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂは、供給搬送電源回路６６ａと電気的に接続されている。供給搬送電源回路６６ａは、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴをトナー担持位置ＴＣＰに向けて電界搬送するために必要な多相交流電圧である供給搬送バイアス（図３におけるＶＡ〜ＶＤ及び図４参照：具体例としては＋５００Ｖの直流電圧成分と振幅３００Ｖ・周波数３００Ｈｚの４相交流電圧成分とを重畳した電圧［＋２００Ｖ〜＋８００Ｖ］）を出力するようになっている。
【００４０】
現像ローラ６２は、現像バイアス電源回路６６ｂと電気的に接続されている。現像バイアス電源回路６６ｂは、正帯電のトナーＴをトナー担持位置ＴＣＰにて垂直搬送基板６３ｂの上端部からトナー担持面６２ａ側に移動させてトナー担持面６２ａ上に担持させるとともに、トナー担持面６２ａ上に担持されたトナーＴを用いて現像位置ＤＰにて静電潜像を現像するために、必要な電圧である、現像バイアス（具体例としては＋２００Ｖの直流電圧成分と振幅１３００Ｖ・周波数２ｋＨｚの交流電圧成分とを重畳した電圧［−１１００Ｖ〜＋１５００Ｖ］）を現像ローラ６２に印加するようになっている。
【００４１】
回収基板６３ｃは、回収搬送電源回路６６ｃと電気的に接続されている。回収搬送電源回路６６ｃは、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を現像ローラ６２から回収して下方のトナー貯留部６０ａ２に向けて電界搬送するために必要な多相交流電圧である回収搬送バイアス（図３におけるＶＡ〜ＶＤ及び図４参照。但し、供給搬送電源回路６６ａによる上述の供給搬送バイアスとは直流電圧成分が異なる。具体例としては−５００Ｖの直流電圧成分と振幅３００Ｖ・周波数３００Ｈｚの４相交流電圧成分とを重畳した電圧［−２００Ｖ〜−８００Ｖ］）を出力するようになっている。
【００４２】
すなわち、供給搬送電源回路６６ａ、回収搬送電源回路６６ｃ、及び現像バイアス電源回路６６ｂ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６０ａ２内のトナーＴを現像ローラ６２に一旦担持させつつ現像位置ＤＰまで供給するとともに、現像位置ＤＰにて消費されなかったトナーＴを現像ローラ６２から回収して下方のトナー貯留部６０ａ２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。
【００４３】
グリッド電極６４は、グリッド電源回路６６ｄと電気的に接続されている。グリッド電源回路６６ｄは、グリッド電極６４を、供給搬送バイアスのプラス側（トナーＴの帯電極性と同極性側）のピーク電位と、現像ローラ６２の表面電位（トナー担持面６２ａの電位）の平均値との間の電位に設定するために必要な電圧であるグリッドバイアス（上述の具体例では＋５００Ｖの直流電圧）を出力するようになっている。
【００４４】
図３は、図２に示されている搬送基板６３を拡大した側断面図である。図３を参照すると、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、搬送基板６３は、搬送電極６３１と、搬送電極支持フィルム６３２と、中間層６３３と、カバー層６３４と、から構成されている。搬送電極６３１は、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。
【００４５】
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（例えば、トナー搬送経路ＴＴＰと平行な方向における幅が１００μｍ、同方向における隣り合う搬送電極６３１同士の間隔（トナー搬送方向ＴＴＤにおけるギャップ）が１００μｍ。）。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（ＶＡ〜ＶＤ）に接続されている。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〜ＶＤは、ほぼ同一波形で互いに位相が９０°ずつ異なる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。
【００４６】
複数の搬送電極６３１は、搬送電極支持フィルム６３２の表面上に形成されている。本発明の「電極支持体」に相当する搬送電極支持フィルム６３２は、可撓性のフィルムであって、本実施形態においては、絶縁性の合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）から構成されている。この搬送電極支持フィルム６３２は、トナー搬送経路ＴＴＰに対して搬送電極６３１と同じ側にて当該搬送電極６３１を支持するように設けられている。
【００４７】
カバー層６３４は、トナー搬送経路ＴＴＰに対して搬送電極６３１と同じ側であって、搬送電極６３１よりもトナー搬送経路ＴＴＰ側に配置されている。このカバー層６３４は、絶縁性の合成樹脂（例えばポリエステル樹脂）からなり、搬送電極６３１及び搬送電極支持フィルム６３２を覆うように、搬送基板６３における最表層として設けられている。トナー搬送面ＴＴＳは、カバー層６３４のトナー搬送経路ＴＴＰに面した表面であって、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。
【００４８】
中間層６３３は、搬送電極支持フィルム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と、カバー層６３４と、の接着層として、両者の間に設けられている。本実施形態においては、中間層６３３は、絶縁性の合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）から構成されている。
【００４９】
＜動作概要＞
次に、上述のように構成されたレーザープリンタ１による動作の概要について、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００５０】
上述の構成においては、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとの協働によって、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴが攪拌されつつ主走査方向と平行な第一の方向に移動するとともに、補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴが攪拌されつつ第二の方向（上述の第一の方向と反対の方向）に移動することで、トナー貯留部６０ａ２及び補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴが、撹拌されつつ循環する。これにより、トナー貯留部６０ａ２内に貯留されている、搬送基板６３によって電界搬送される直前のトナーＴが撹拌されるとともに、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴの貯留レベルが安定化される。
【００５１】
また、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとによってトナー貯留部６０ａ２と補助トナー貯留部６０ｂ１との間でトナーＴが循環されるため、起動部（搬送基板６３すなわち底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂによるトナーＴの電界搬送が開始される部分）の付近で搬送基板６３によって搬送されずに残留したトナーＴを良好に帯電させることができる。すなわち、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとにより、トナーＴが攪拌される時間を確保することができ、以て、トナーＴが帯電される機会を増やすことができる。
【００５２】
上述のようにして撹拌及び循環によって良好に流動化されつつ貯留レベルが安定化されている、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴは、供給搬送バイアスの作用で、トナー搬送面ＴＴＳ上を、トナー担持位置ＴＣＰに向けてトナー搬送方向ＴＴＤに電界搬送される。かかる電界搬送は、上述の起動部（具体的には、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴの貯留レベルと、垂直搬送基板６３ｂの下端部又は底部搬送基板６３ａと、が接触する位置の近傍部分。）にて、実質的に開始される。
【００５３】
起動部にて搬送開始されたトナーＴは、トナー担持位置ＴＣＰに向けて電界搬送される。その途中で、かかるトナーＴは、カバー層６３４の表面（トナー搬送面ＴＴＳ）との接触あるいは摩擦により、さらに帯電することがある。垂直搬送基板６３ｂ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及びその近傍にて、供給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。
【００５４】
トナーＴは、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、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。
【００５５】
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、上述の現像バイアス及び回収搬送バイアスの作用で、回収基板６３ｃ側に移行する。すなわち、かかるトナーは、回収基板６３ｃによってトナー担持面６２ａから回収される。回収基板６３ｃ側に良好に移行したトナーＴは、上述の回収搬送バイアスの作用で、垂直下方に搬送され、トナー貯留部６０ａ２に良好に還流する。
【００５６】
＜実施形態の構成による動作及び作用・効果＞
次に、上述のような本実施形態の構成により奏される作用・効果を、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００５７】
図５は、本発明の原理的説明を行うための図である。図５における（ｉ）は、グリッド電極６４が設けられていない場合の、トナー担持位置ＴＣＰにおける、トナー搬送面ＴＴＳからトナー担持面６２ａに向かう方向の電位変化の様子を示すグラフである。図中、横軸は、トナー搬送面ＴＴＳを基準とした、トナー担持面６２ａに向かう方向の位置（すなわちトナー搬送面ＴＴＳからの距離）を示すものとする。また、図示及び説明の簡略化のため、図中、トナー搬送面ＴＴＳの電位（横軸０における電位）として、供給搬送バイアスの平均電位が用いられているものとする。
【００５８】
図５における（ｉ）を参照すると、トナー搬送面ＴＴＳ上における正帯電のトナーＴの存在を無視した場合には、トナー搬送面ＴＴＳ（ｘ軸の値が０）からトナー担持面６２ａ（ｘ軸の値がＲ）までの電位勾配は、ほぼ直線状になっている（実際には、カバー層６３４等の絶縁層の存在により、図５における（ii）の破線における左側の部分のように、トナー搬送面ＴＴＳ近傍にて若干急峻な曲線状の部分が生じる。）。
【００５９】
これに対し、トナー搬送面ＴＴＳ上に正帯電のトナーＴの存在を考慮すると、当該トナーＴの有する正電荷により、図５における（ｉ）にて実線で示されているように、トナー搬送面ＴＴＳの近傍にて局所的に電位勾配が非常に急峻となる。かかる電位勾配が放電限界を超えると、空気が電離して、正イオンと負イオンとが発生する。発生した負イオンは、高電位側であるトナー搬送面ＴＴＳ側にすべて移行する。一方、正イオンは、一部は低電位側であるトナー担持面６２ａ側に移行するとともに、一部は供給搬送バイアスの負側のピーク電位に対応する搬送電極６３１に向かってトナー搬送面ＴＴＳ側に移行する。
【００６０】
ここで、現像ローラ６２は導電性あるいは半導電性であるため、現像ローラ６２に移行及び付着した正イオンによる電荷はトナー担持面６２ａから現像ローラ６２の金属製の中心シャフト側に逃がされる一方、トナー搬送面ＴＴＳを構成する搬送基板６３の最表層の材質は絶縁性であるため、トナー搬送面ＴＴＳ側に移行した負イオンの一部は当該トナー搬送面ＴＴＳ上に残留する（残部はトナー搬送面ＴＴＳ側に移行した正イオンによって除電される）。
【００６１】
この結果、トナー搬送面ＴＴＳにおいては、相対的に正イオンが欠乏するような電荷の不均衡が生じる。かかる電荷の不均衡により、トナー搬送面ＴＴＳは、負極性にチャージアップする。特に、搬送基板６３の最表層を構成する材質（本実施形態においてはカバー層６３４）が摩擦帯電系列において負極性側の材質であったり、トナーＴ（母材あるいは外添剤）との摩擦によって負極性に帯電するような材質であったりした場合に、負極性のチャージアップが顕著になる。かかるチャージアップが発生すると、正極性のトナーＴがチャージアップ部分に静電的に吸着することで、トナーＴのトナー搬送方向ＴＴＤへの搬送や、トナー担持面６２ａ上への担持が、阻害されてしまう。
【００６２】
この点、本発明においては、図５における（ii）の実線で示されているように、グリッド電極６４を設けることで、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間に、電位勾配が（ほとんど）ない領域が形成される（なお、破線は、グリッド電極６４がない場合の電位勾配を示している。）。これにより、現像ローラ６２側に移行する正イオンの量を抑制することができ、以てトナー搬送面ＴＴＳの負極性のチャージアップが可及的に抑制される。さらに、グリッド電極６４よりもトナー担持面６２ａ側の空間における電位勾配が大きくなるため、慣性でグリッド電極６４を通過したトナーＴが良好にトナー担持面６２ａ上に担持されるようになる。
【００６３】
なお、グリッド電極６４の設定電位（グリッドバイアス）は、供給搬送バイアスのプラス側（トナーＴの帯電極性と同極性側）のピーク電位（上述の具体例では＋８００Ｖ）と、現像ローラ６２の表面電位の平均値（上述の具体例では＋２００Ｖ）との間の電位（上述の具体例では例えば＋５００〜＋６００Ｖ）、典型的には、供給搬送バイアスの平均電位（直流電圧成分）とほぼ同電位に設定されることが好適である。
【００６４】
図６は、図２に示されているトナー担持位置ＴＣＰの近傍における電界シミュレーション結果（等電位線及び単位正電荷が受ける力を示す矢印）を示す図である。なお、シミュレーション条件は、以下の通りである（シミュレーション及び説明の便宜上、バイアス電圧等の各種値が、上述の装置構成の説明における具体例の値とは異なっている場合がある。）。
搬送電極支持フィルム：厚さ２５μｍ、比誘電率（εｒ）５
搬送電極：幅１００μｍ、間隔１００μｍ（ピッチ２００μｍ）、厚さ１８μｍ
中間層：電極上の厚さ２５μｍ／電極間の厚さ４３μｍ、εｒ２．３
カバー層：厚さ１２.５μｍ、εｒ４
カバー層上方の空気層：厚さ３ｍｍ、εｒ１．０
現像ローラ表面電位：０Ｖ
供給搬送バイアス：＋３００Ｖ／＋９００Ｖの矩形波（４相）
グリッド電極：φ２００μｍ、間隔（開口部ＯＰの幅）４００μｍ、＋６００Ｖ
グリッド位置（カバー層上面からのワイヤ中心の位置）：１ｍｍ
【００６５】
図７は、図６に示されているｌｉｎｅ１〜４の位置における電位勾配を示すグラフである（図７において、上側のピーク値が＋８００Ｖ程度となっており、上記シミュレーション条件における供給搬送バイアス上限値である＋９００Ｖよりも低くなっているのは、搬送電極よりも基板表面側の中間層及びカバー層の影響によるものであると考えられる。図８、図９、及び図１１も同様である。）。
【００６６】
ここで、ｌｉｎｅ１に対応する位置の搬送電極６３１及びその図７における右隣の搬送電極６３１の電位は＋９００Ｖ、ｌｉｎｅ２に対応する位置の搬送電極６３１及びその図７における左隣の搬送電極６３１の電位は＋３００Ｖであるものとする。すなわち、ｌｉｎｅ１は、電位が＋９００Ｖである搬送電極６３１に対応する位置であり、ｌｉｎｅ４は、電位が＋９００Ｖである隣り合う搬送電極６３１の中間の位置である。また、ｌｉｎｅ２は、電位が＋３００Ｖである搬送電極６３１に対応する位置であり、ｌｉｎｅ３は、電位が＋３００Ｖである搬送電極６３１と電位が＋９００Ｖである搬送電極６３１との中間の位置である。そして、図７における（ｉ）はｌｉｎｅ１及びｌｉｎｅ４における電位勾配を示し、（ii）はｌｉｎｅ２及びｌｉｎｅ３における電位勾配を示している。
【００６７】
上述のシミュレーション条件を参照すると、図７は、グリッド電極６４におけるトナー搬送面ＴＴＳに最近接する端部である搬送面側端部６４１（図６参照）と、トナー搬送面ＴＴＳと、の間隔が、９００μｍとなっている場合の、電位勾配を示している。
【００６８】
図７に示されているように、ｌｉｎｅ１におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の電位勾配は大きいものの、ｌｉｎｅ２〜４におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の電位勾配は、上述の局所的な電位勾配による電離が抑制される程度に小さくなっている。また、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間の範囲（横軸における０〜１の範囲）において、発生した正イオンがグリッド電極６４間の開口部ＯＰを通過してトナー担持面６２ａ側に移行することを抑制するような電位勾配が生じている（但し、正帯電のトナーＴは、ｌｉｎｅ１及びｌｉｎｅ４におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の右下がりの電位勾配によりトナー搬送面ＴＴＳから飛翔し、慣性によりグリッド電極６４間の開口部ＯＰを通過し得る。）。
【００６９】
図８は、グリッド位置を０．２５ｍｍとした場合の電位勾配を示すグラフである。図９は、（ｉ）グリッド位置０．２５ｍｍと、（ii）グリッド位置１ｍｍと、を対比して示すグラフである。図１０は、等電位線及び単位正電荷が受ける力を示す矢印を示す図を、（ｉ）グリッド位置０．２５ｍｍと、（ii）グリッド位置１ｍｍと、を対比して示す図である。なお、グリッド位置を０．２５ｍｍとした場合、搬送面側端部６４１（図１０参照）と、トナー搬送面ＴＴＳと、の間隔は、１５０μｍとなる。図１１は、グリッド位置を１．５ｍｍ、１ｍｍ、及び０．２５ｍｍと変更した場合と、グリッド電極６４が無い場合と、を対比して示すグラフである。
【００７０】
図７〜図１１を参照すると、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４（搬送面側端部６４１）との間隔を或る程度確保することで、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間に、電位勾配の緩やか（ほぼ水平）な領域を形成することができ、これにより、チャージアップの抑制と、トナーＴのトナー担持面６２ａ側への良好な飛翔が達成される。これに対し、グリッド位置をトナー搬送面ＴＴＳ側に近づけすぎると、正イオンのトナー担持面６２ａ側への飛翔を抑制する効果が減殺されるとともに、トナーＴをトナー搬送方向ＴＴＤに搬送するための進行波電界の形成やトナーＴのトナー搬送方向ＴＴＤの搬送そのものが阻害されるおそれがある。
【００７１】
最適なグリッド位置は、多相交流電圧の相数、搬送電極６３１の幅及びピッチ、並びにグリッド電極６４の外径によって異なると考えられる。この点、複数の搬送電極６３１に対する多相交流電圧の印加状態をトナー搬送経路ＴＴＰに沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴ（上述の具体例では８００μｍ）とすると、グリッド位置が１ｍｍ（搬送面側端部６４１とトナー搬送面ＴＴＳとの間隔がＴとほぼ同等で若干大きい９００μｍ）の場合、良好な電位勾配が形成されているのに対し、グリッド位置が０．２５ｍｍ（上述の間隔がＴ／２よりも小さな１５０μｍ）の場合、グリッド電極６４がトナー搬送面ＴＴＳ側に近づきすぎであるように考えられる。空間的に進行波電界が強く及ぶ範囲がほぼＴ／２の範囲であることを考慮すると（図６及び図１０参照）、搬送面側端部６４１とトナー搬送面ＴＴＳとの間隔が、Ｔ／２以上（上述の具体例ではグリッド位置が０．５以上）となるように、グリッド電極６４が配置されることが好適であると考えられる。
【００７２】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、（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。
【００７６】
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。また、トナーＴの帯電極性も、正極性に限定されない。
【００７７】
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、ＬＥＤ等の露光光源素子（発光素子）の配列方向となる。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。
【００７８】
搬送基板６３の構成及び配置も、上述の実施形態にて具体的に開示されたものに限定されない。例えば、垂直搬送基板６３ｂ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。同様に、回収基板６３ｃも、多少傾いていてもよい。あるいは、回収基板６３ｃは、省略され得る。
【００７９】
搬送基板６３は、トナー搬送面ＴＴＳのうちの、起動部からトナー担持位置ＴＣＰに向かってトナーＴを搬送する部分の主要部が下方を向くことで、未帯電あるいは低帯電のトナーＴが重力の作用で下方に落下することでトナー搬送経路ＴＴＰから脱落するように設けられていてもよい（いわゆる背面搬送）。
【００８０】
カバー層６３４は、省略され得る。あるいは、カバー層６３４は、中間層６３３が搬送電極６３１同士の隙間にのみ設けられることで、搬送電極６３１を直接覆うように設けられ得る。
【００８１】
グリッド電極６４を構成するワイヤの太さ、材質、及び配置態様も、上述の具体例に何ら限定されない。例えば、グリッド電極６４を構成するワイヤは、主走査方向に対して若干傾斜して（但しトナー搬送面ＴＴＳと平行となるように）設けられていてもよい。また、グリッド電極６４としては、ワイヤ状の部材に代えて、メッシュ状の部材や、多数の貫通孔が形成された薄板状部材も用いられ得る。具体的には、例えば、金属製のプレートに打ち抜き加工を施すことで、多数の貫通孔が形成された薄板状のグリッド電極６４が形成され得る。この場合、多数の貫通孔を、それぞれ主走査方向に沿ったスリット状として、トナー搬送方向ＴＴＤについて「千鳥状」に配列することで、トナー搬送方向ＴＴＤにつて隣り合う長尺状（ワイヤ状）の部材間を梁状の部材で結合したような形状のグリッド電極６４が得られる。これにより、長尺状（ワイヤ状）の部材の長手方向における中央部の撓みの発生が、可及的に抑制される。
【００８２】
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。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や未公開出願の内容（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】
【００８３】
１ レーザープリンタ ６ トナー供給装置
６２ 現像ローラ ６２ａ トナー担持面
６３ 搬送基板 ６３ｂ 垂直搬送基板
６３１ 搬送電極 ６３２ 搬送電極支持フィルム
６３３ 中間層 ６３４ カバー層
６４ グリッド電極 ６４１ 搬送面側端部
６６ａ 供給搬送電源回路 ６６ｂ 現像バイアス電源回路
６６ｃ 回収搬送電源回路 ６６ｄ グリッド電源回路
ＯＰ 開口部 Ｔ トナー
ＴＣＰ トナー担持位置 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】
【００８４】
【特許文献１】特開２００２−２８７４９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７９９０３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電した粉末状の現像剤を進行波状の電界により搬送するように構成された、現像剤電界搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波状の電界を用いて現像剤（トナー）を搬送する装置が、従来から多数知られている（例えば、特開２００２−２８７４９５号公報、特開２００４−２７９９０３号公報、等参照）。この種の装置（以下、「現像剤電界搬送装置」と称する。）は、前記現像剤の搬送方向に沿って配列された多数本の線状電極を有する、搬送基板を備えている。
【０００３】
上述の構成においては、多数本の前記線状電極に対して多相交流電圧が印加されることで、進行波状の電界が形成される。帯電した前記現像剤は、この電界の作用によって、前記線状電極の配列方向に沿って搬送され、その後、静電潜像担持体あるいは現像剤担持体（現像ローラ）等の供給対象と対向する位置にて当該供給対象に供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の装置において、前記供給対象と対向する領域にて前記搬送基板の表面がチャージアップすることで、当該搬送基板から前記供給対象への前記現像剤の供給が良好に行われない状態が生じ得る。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の現像剤電界搬送装置は、所定極性に帯電した粉末状の現像剤を、進行波状の電界により所定の現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記所定極性に帯電した前記現像剤を静電的に引き付けるような表面電位を有する供給対象に対して供給するように構成されている。この現像剤電界搬送装置は、前記供給対象と対向配置されている。
【０００６】
前記供給対象としては、例えば、静電潜像を表面に担持する静電潜像担持体（感光体）が用いられ得る。あるいは、前記供給対象としては、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を前記現像剤によって現像するために当該静電潜像担持体と対向配置されていて、表面に前記現像剤を担持するように構成された、現像剤担持体（現像ローラあるいは現像スリーブ）が用いられ得る。
【０００７】
前記現像剤電界搬送装置は、電極支持体と、カバー層と、複数の搬送電極と、を備えている。前記電極支持体と、前記カバー層と、複数の前記搬送電極と、によって、搬送基板が構成されている。
【０００８】
複数の前記搬送電極は、多相交流電圧を含む駆動電圧の印加に伴って発生する前記電界により前記現像剤を前記現像剤搬送経路に沿って搬送するように、当該現像剤搬送経路に沿って配列されている。前記電極支持体は、絶縁性の材質からなり、前記搬送電極を支持するように、前記現像剤搬送経路に対して前記搬送電極と同じ側に設けられている。
【０００９】
前記カバー層は、絶縁性の材質（例えば、前記現像剤との摩擦によって前記所定極性とは反対の極性に帯電する材質）からなる層であって、前記搬送電極及び前記電極支持体を覆うように形成されている。すなわち、前記カバー層は、現像剤搬送面（当該カバー層における前記現像剤搬送経路に面した表面）上を前記現像剤が搬送されるように、前記搬送電極よりも前記現像剤搬送経路側に配置されている。
【００１０】
本発明の特徴は、前記現像剤電界搬送装置が、前記現像剤搬送面（前記搬送基板）と前記供給対象との間に配置された中間電極を、さらに備えたことにある。この中間電極は、前記駆動電圧の前記所定極性側のピーク電位と前記供給対象の前記表面電位との間の電位に設定されるようになっている。また、この中間電極には、前記現像剤搬送面から前記供給対象に向かう前記現像剤の通過を許容する開口部が形成されている。
【００１１】
前記中間電極は、前記現像剤搬送経路と交差する方向に張設されているとともに、前記現像剤搬送経路に沿って配列された、複数のワイヤであってもよい。この場合、前記開口部は、隣り合う前記ワイヤ間の空間によって形成されている。
【００１２】
前記中間電極は、前記現像剤搬送面と前記供給対象との中間位置よりも前記現像剤搬送面側に配置され得る。
【００１３】
前記中間電極は、
複数の前記搬送電極に対する前記多相交流電圧の印加状態を前記現像剤搬送経路に沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴとすると、
前記現像剤搬送面に最近接する端部である搬送面側端部と、前記現像剤搬送面と、の間隔が、Ｔ／２以上となるように配置され得る。
【発明の効果】
【００１４】
前記現像剤搬送面（前記搬送基板）のチャージアップの要因の一つとして、前記現像剤の有する電荷に起因して発生するイオンの付着が考えられる。すなわち、前記供給対象と前記現像剤搬送面とが対向する領域においては、前記所定極性に帯電した前記現像剤を前記供給対象側に移行させるための電界により、所定の電位勾配が形成されている。かかる電位勾配と、前記現像剤搬送面上に前記現像剤が存在することによって当該現像剤搬送面の近傍に生じる局所的な電位勾配と、が重畳されることで、当該現像剤搬送面近傍に急峻な電位勾配が生じる。
【００１５】
かかる現像剤搬送面近傍の電位勾配が放電限界を超えると、空気が電離してイオンが発生する。このように発生したイオンの一部が前記現像剤搬送面に付着し、他の一部（特に前記所定極性のイオン）が前記供給対象側に移行することで、前記現像剤搬送面における電荷の不均衡が生じ、これにより（特に前記所定極性と逆極性の）チャージアップが生じる。
【００１６】
この点、上述の構成を備えた本発明の現像剤電界搬送装置においては、前記現像剤搬送面と前記供給対象との間に前記中間電極が設けられることで、前記現像剤搬送面と前記供給対象との間の領域における前記現像剤搬送面寄りの部分（すなわち前記現像剤搬送面と前記中間電極との間の領域）での電位勾配が小さくなる。これにより、上述のような、前記現像剤搬送面近傍での空気の電離の発生や、前記現像剤搬送面における表面電荷の不均衡の発生が、可及的に抑制される。
【００１７】
このように、本発明においては、前記現像剤搬送面（前記搬送基板）のチャージアップが、可及的に抑制される。したがって、本発明によれば、前記供給対象への前記現像剤の供給（前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像の現像、あるいは、当該静電潜像を現像するための前記現像剤担持体上への前記現像剤の担持）が、よりいっそう良好に行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態が適用された画像形成装置としての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】本発明の原理的説明を行うための図である。
【図６】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図７】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図８】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図９】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図２に示されているトナー担持位置の近傍における電界シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用された画像形成装置としてのレーザープリンタ１の概略構成を示す側面図である。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内に設け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、上述の給紙トレイに収容された用紙Ｐを、所定の用紙搬送経路ＰＰに沿って一枚ずつ搬送するように構成されている。
【００２０】
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。静電潜像担持面ＬＳは、主走査方向（図中ｚ軸方向：用紙幅方向あるいは単に幅方向とも称され得る）と平行な円柱面であって、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、主走査方向と平行なドラム回転中心軸Ｃを中心として、所定方向（図中反時計回り）に回転駆動されることで、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。
【００２１】
帯電器４は、静電潜像担持面ＬＳを一様に正帯電させるように、静電潜像担持面ＬＳと対向するように配置されている。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レーザービームＬＢをスキャン位置ＳＰにて静電潜像担持面ＬＳ上に結像させつつ主走査方向に沿って走査することで、静電潜像担持面ＬＳ上に静電潜像を形成するように構成されている。
【００２２】
トナー供給装置６は、スキャン位置ＳＰよりも感光体ドラム３の回転による静電潜像担持面ＬＳの移動方向における下流側の現像位置ＤＰにて、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、正極性に帯電したトナーＴ（図２参照）を、現像位置ＤＰにて静電潜像担持面ＬＳに供給するように構成されている。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。
【００２３】
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との間の転写位置ＴＰ（現像位置ＤＰよりも感光体ドラム３の回転による静電潜像担持面ＬＳの移動方向における下流側）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、静電潜像担持面ＬＳと、転写位置ＴＰにて、用紙搬送経路ＰＰ（用紙Ｐ）を挟んで対向するように配置されていて、感光体ドラム３の回転方向と反対方向（図中時計回り）に回転駆動されるようになっている。また、転写ローラ２２は、図示しない転写バイアス電源回路に接続されていて、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電圧が印加されるようになっている。
【００２４】
＜＜トナー供給装置＞＞
図２は、図１に示されているトナー供給装置６を拡大した側断面図である。以下図２を参照すると、トナー供給装置６の本体フレームをなすケーシング６０は、側断面視にて略Ｕ字状に形成され上下方向（図中ｙ軸方向）に長手方向を有する箱状部材であるメインケーシング６０ａを備えている。すなわち、メインケーシング６０ａの頂部であって、感光体ドラム３と対向する位置には、感光体ドラム３に向けて上方に開口するように、開口部６０ａ１が設けられている。メインケーシング６０ａの底部の略半円筒状の部分の内側の空間である、トナー貯留部６０ａ２内には、粉末状のトナーＴ（乾式現像剤）が収容されている。本実施形態においては、トナーＴとしては、正帯電性・非磁性一成分・黒色のものが用いられている。
【００２５】
メインケーシング６０ａの底部と並行するように、主走査方向と平行な中心軸線を有する略円筒形状のサブケーシング６０ｂが設けられている。サブケーシング６０ｂの内側の空間である補助トナー貯留部６０ｂ１内にも、粉末状のトナーＴが収容されている。メインケーシング６０ａの底部のトナー貯留部６０ａ２と、サブケーシング６０ｂの内側の空間である補助トナー貯留部６０ｂ１とは、主走査方向における両端部にて、連通孔６０ｃを介して互いに連結（連通）されている。
【００２６】
メインケーシング６０ａの底部には、第一オーガ６１ａが収容されている。第一オーガ６１ａは、主走査方向に沿った回転中心軸を構成するシャフト６１ａ１と、その周囲に設けられた螺旋状の羽根６１ａ２と、を備えている。この第一オーガ６１ａは、シャフト６１ａ１が回転駆動されることで、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴを攪拌しつつ主走査方向と平行な第一の方向（例えば図中ｚ軸正方向）に移動させるように構成されている。
【００２７】
サブケーシング６０ｂには、第二オーガ６１ｂが収容されている。第二オーガ６１ｂは、第一オーガ６１ａと同様に、シャフト６１ｂ１と羽根６１ｂ２とを備えている。この第二オーガ６１ｂは、シャフト６１ｂ１が回転駆動されることで、補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴを攪拌しつつ第一オーガ６１ａによる移動方向とは反対の方向に移動させるように構成されている。すなわち、第一オーガ６１ａ及び第二オーガ６１ｂは、トナー貯留部６０ａ２及び補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴを攪拌しつつ循環させるように構成されている。
【００２８】
本発明の「供給対象」に相当する現像ローラ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。なお、本実施形態においては、現像ローラ６２は、その中心軸（以下、「現像ローラ回転中心軸Ｃ１」と称する。）がメインケーシング６０ａの内側に位置することで、トナー担持面６２ａのほぼ上半分がメインケーシング６０ａの外側の露出するように、ケーシング６０に収容されている。
【００２９】
現像ローラ６２は、メインケーシング６０ａにおける、開口部６０ａ１が形成された上端部にて、回動可能に支持されている。すなわち、現像ローラ６２は、主走査方向と平行な現像ローラ回転中心軸Ｃ１を中心として回転することで、トナー担持面６２ａを主走査方向と直交する方向に移動させつつ、当該トナー担持面６２ａ上に担持されたトナーＴを現像位置ＤＰに供給するように構成されている。
【００３０】
メインケーシング６０ａ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、搬送基板６３が設けられている（なお、トナー搬送方向ＴＴＤは、トナー搬送経路ＴＴＰの接線方向である。）。搬送基板６３は、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されている。
【００３１】
本発明の「現像剤電界搬送装置」を構成する搬送基板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、搬送基板６３は、底部搬送基板６３ａと、垂直搬送基板６３ｂと、回収基板６３ｃと、を備えている。
【００３２】
底部搬送基板６３ａは、トナー貯留部６０ａ２の底面を構成するように、メインケーシング６０ａの内側の空間における底部にて、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されている。底部搬送基板６３ａ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６０ａ２内のトナーＴを垂直搬送基板６３ｂの下端部に向けて円滑に搬送するように、平板状の垂直搬送基板６３ｂの下端部と滑らかに接続されている。
【００３３】
垂直搬送基板６３ｂは、メインケーシング６０ａの内壁面に固定されていて、底部搬送基板６３ａ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。垂直搬送基板６３ｂの上端部は、現像ローラ６２の中心とほぼ同じ高さに設けられている。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。垂直搬送基板６３ｂ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。
【００３４】
本実施形態においては、底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂは、側断面視にて反転Ｊ字状に継ぎ目なく一体に形成されている。そして、垂直搬送基板６３ｂは、底部搬送基板６３ａから受け渡されたトナー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、垂直上方に搬送するように構成されている。
【００３５】
また、本実施形態においては、搬送基板６３の、底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂによる一体的な側断面視にて反転Ｊ字状の部分の、トナー搬送方向における上流側の部分（すなわち垂直搬送基板６３ｂの下端部と底部搬送基板６３ａとを合わせた部分：「上流側の端部」とも言い得る）は、第一オーガ６１ａと非接触に設けられているとともに、トナー貯留部６０ａ２に面することで当該トナー貯留部６０ａ２に貯留されたトナーＴ内に浸漬されるように設けられている。
【００３６】
回収基板６３ｃは、垂直搬送基板６３ｂ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と所定間隔のギャップを隔てて対向するように設けられていて、現像位置ＤＰにて消費されなかったトナーＴを現像ローラ６２から回収するとともに下方のトナー貯留部６０ａ２に向けて搬送するように構成されている。
【００３７】
トナー搬送面ＴＴＳとトナー担持面６２ａとの間であって、トナー担持位置ＴＣＰの近傍位置には、本発明の「現像剤電界搬送装置」を構成する「中間電極」としてのグリッド電極６４が配置されている。本実施形態においては、グリッド電極６４は、細い（具体的にはφ２００μｍ程度の）タングステンワイヤであって、主走査方向と平行に張設されている。グリッド電極６４は、トナー搬送面ＴＴＳとトナー担持面６２ａとの中間位置よりも若干トナー搬送面ＴＴＳ寄りの位置に設けられている（詳細は後述する）。
【００３８】
本実施形態においては、複数のグリッド電極６４が、互いに平行に、トナー搬送方向ＴＴＤに配列されている。隣り合うグリッド電極６４の間には、正極性に帯電したトナーＴ（一次粒子径：５〜１０μｍ程度）が良好に通過できるような幅のギャップ（開口部：具体的には電極ピッチの２倍（すなわち４００μｍ）程度）が形成されている。
【００３９】
搬送基板６３における底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂは、供給搬送電源回路６６ａと電気的に接続されている。供給搬送電源回路６６ａは、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴをトナー担持位置ＴＣＰに向けて電界搬送するために必要な多相交流電圧である供給搬送バイアス（図３におけるＶＡ〜ＶＤ及び図４参照：具体例としては＋５００Ｖの直流電圧成分と振幅３００Ｖ・周波数３００Ｈｚの４相交流電圧成分とを重畳した電圧［＋２００Ｖ〜＋８００Ｖ］）を出力するようになっている。
【００４０】
現像ローラ６２は、現像バイアス電源回路６６ｂと電気的に接続されている。現像バイアス電源回路６６ｂは、正帯電のトナーＴをトナー担持位置ＴＣＰにて垂直搬送基板６３ｂの上端部からトナー担持面６２ａ側に移動させてトナー担持面６２ａ上に担持させるとともに、トナー担持面６２ａ上に担持されたトナーＴを用いて現像位置ＤＰにて静電潜像を現像するために、必要な電圧である、現像バイアス（具体例としては＋２００Ｖの直流電圧成分と振幅１３００Ｖ・周波数２ｋＨｚの交流電圧成分とを重畳した電圧［−１１００Ｖ〜＋１５００Ｖ］）を現像ローラ６２に印加するようになっている。
【００４１】
回収基板６３ｃは、回収搬送電源回路６６ｃと電気的に接続されている。回収搬送電源回路６６ｃは、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を現像ローラ６２から回収して下方のトナー貯留部６０ａ２に向けて電界搬送するために必要な多相交流電圧である回収搬送バイアス（図３におけるＶＡ〜ＶＤ及び図４参照。但し、供給搬送電源回路６６ａによる上述の供給搬送バイアスとは直流電圧成分が異なる。具体例としては−５００Ｖの直流電圧成分と振幅３００Ｖ・周波数３００Ｈｚの４相交流電圧成分とを重畳した電圧［−２００Ｖ〜−８００Ｖ］）を出力するようになっている。
【００４２】
すなわち、供給搬送電源回路６６ａ、回収搬送電源回路６６ｃ、及び現像バイアス電源回路６６ｂ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６０ａ２内のトナーＴを現像ローラ６２に一旦担持させつつ現像位置ＤＰまで供給するとともに、現像位置ＤＰにて消費されなかったトナーＴを現像ローラ６２から回収して下方のトナー貯留部６０ａ２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。
【００４３】
グリッド電極６４は、グリッド電源回路６６ｄと電気的に接続されている。グリッド電源回路６６ｄは、グリッド電極６４を、供給搬送バイアスのプラス側（トナーＴの帯電極性と同極性側）のピーク電位と、現像ローラ６２の表面電位（トナー担持面６２ａの電位）の平均値との間の電位に設定するために必要な電圧であるグリッドバイアス（上述の具体例では＋５００Ｖの直流電圧）を出力するようになっている。
【００４４】
図３は、図２に示されている搬送基板６３を拡大した側断面図である。図３を参照すると、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、搬送基板６３は、搬送電極６３１と、搬送電極支持フィルム６３２と、中間層６３３と、カバー層６３４と、から構成されている。搬送電極６３１は、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。
【００４５】
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（例えば、トナー搬送経路ＴＴＰと平行な方向における幅が１００μｍ、同方向における隣り合う搬送電極６３１同士の間隔（トナー搬送方向ＴＴＤにおけるギャップ）が１００μｍ。）。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（ＶＡ〜ＶＤ）に接続されている。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〜ＶＤは、ほぼ同一波形で互いに位相が９０°ずつ異なる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。
【００４６】
複数の搬送電極６３１は、搬送電極支持フィルム６３２の表面上に形成されている。本発明の「電極支持体」に相当する搬送電極支持フィルム６３２は、可撓性のフィルムであって、本実施形態においては、絶縁性の合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）から構成されている。この搬送電極支持フィルム６３２は、トナー搬送経路ＴＴＰに対して搬送電極６３１と同じ側にて当該搬送電極６３１を支持するように設けられている。
【００４７】
カバー層６３４は、トナー搬送経路ＴＴＰに対して搬送電極６３１と同じ側であって、搬送電極６３１よりもトナー搬送経路ＴＴＰ側に配置されている。このカバー層６３４は、絶縁性の合成樹脂（例えばポリエステル樹脂）からなり、搬送電極６３１及び搬送電極支持フィルム６３２を覆うように、搬送基板６３における最表層として設けられている。トナー搬送面ＴＴＳは、カバー層６３４のトナー搬送経路ＴＴＰに面した表面であって、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。
【００４８】
中間層６３３は、搬送電極支持フィルム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と、カバー層６３４と、の接着層として、両者の間に設けられている。本実施形態においては、中間層６３３は、絶縁性の合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）から構成されている。
【００４９】
＜動作概要＞
次に、上述のように構成されたレーザープリンタ１による動作の概要について、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００５０】
上述の構成においては、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとの協働によって、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴが攪拌されつつ主走査方向と平行な第一の方向に移動するとともに、補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴが攪拌されつつ第二の方向（上述の第一の方向と反対の方向）に移動することで、トナー貯留部６０ａ２及び補助トナー貯留部６０ｂ１内のトナーＴが、撹拌されつつ循環する。これにより、トナー貯留部６０ａ２内に貯留されている、搬送基板６３によって電界搬送される直前のトナーＴが撹拌されるとともに、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴの貯留レベルが安定化される。
【００５１】
また、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとによってトナー貯留部６０ａ２と補助トナー貯留部６０ｂ１との間でトナーＴが循環されるため、起動部（搬送基板６３すなわち底部搬送基板６３ａ及び垂直搬送基板６３ｂによるトナーＴの電界搬送が開始される部分）の付近で搬送基板６３によって搬送されずに残留したトナーＴを良好に帯電させることができる。すなわち、第一オーガ６１ａと第二オーガ６１ｂとにより、トナーＴが攪拌される時間を確保することができ、以て、トナーＴが帯電される機会を増やすことができる。
【００５２】
上述のようにして撹拌及び循環によって良好に流動化されつつ貯留レベルが安定化されている、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴは、供給搬送バイアスの作用で、トナー搬送面ＴＴＳ上を、トナー担持位置ＴＣＰに向けてトナー搬送方向ＴＴＤに電界搬送される。かかる電界搬送は、上述の起動部（具体的には、トナー貯留部６０ａ２内のトナーＴの貯留レベルと、垂直搬送基板６３ｂの下端部又は底部搬送基板６３ａと、が接触する位置の近傍部分。）にて、実質的に開始される。
【００５３】
起動部にて搬送開始されたトナーＴは、トナー担持位置ＴＣＰに向けて電界搬送される。その途中で、かかるトナーＴは、カバー層６３４の表面（トナー搬送面ＴＴＳ）との接触あるいは摩擦により、さらに帯電することがある。垂直搬送基板６３ｂ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及びその近傍にて、供給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。
【００５４】
トナーＴは、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、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。
【００５５】
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、上述の現像バイアス及び回収搬送バイアスの作用で、回収基板６３ｃ側に移行する。すなわち、かかるトナーは、回収基板６３ｃによってトナー担持面６２ａから回収される。回収基板６３ｃ側に良好に移行したトナーＴは、上述の回収搬送バイアスの作用で、垂直下方に搬送され、トナー貯留部６０ａ２に良好に還流する。
【００５６】
＜実施形態の構成による動作及び作用・効果＞
次に、上述のような本実施形態の構成により奏される作用・効果を、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００５７】
図５は、本発明の原理的説明を行うための図である。図５における（ｉ）は、グリッド電極６４が設けられていない場合の、トナー担持位置ＴＣＰにおける、トナー搬送面ＴＴＳからトナー担持面６２ａに向かう方向の電位変化の様子を示すグラフである。図中、横軸は、トナー搬送面ＴＴＳを基準とした、トナー担持面６２ａに向かう方向の位置（すなわちトナー搬送面ＴＴＳからの距離）を示すものとする。また、図示及び説明の簡略化のため、図中、トナー搬送面ＴＴＳの電位（横軸０における電位）として、供給搬送バイアスの平均電位が用いられているものとする。
【００５８】
図５における（ｉ）を参照すると、トナー搬送面ＴＴＳ上における正帯電のトナーＴの存在を無視した場合には、トナー搬送面ＴＴＳ（ｘ軸の値が０）からトナー担持面６２ａ（ｘ軸の値がＲ）までの電位勾配は、ほぼ直線状になっている（実際には、カバー層６３４等の絶縁層の存在により、図５における（ii）の破線における左側の部分のように、トナー搬送面ＴＴＳ近傍にて若干急峻な曲線状の部分が生じる。）。
【００５９】
これに対し、トナー搬送面ＴＴＳ上に正帯電のトナーＴの存在を考慮すると、当該トナーＴの有する正電荷により、図５における（ｉ）にて実線で示されているように、トナー搬送面ＴＴＳの近傍にて局所的に電位勾配が非常に急峻となる。かかる電位勾配が放電限界を超えると、空気が電離して、正イオンと負イオンとが発生する。発生した負イオンは、高電位側であるトナー搬送面ＴＴＳ側にすべて移行する。一方、正イオンは、一部は低電位側であるトナー担持面６２ａ側に移行するとともに、一部は供給搬送バイアスの負側のピーク電位に対応する搬送電極６３１に向かってトナー搬送面ＴＴＳ側に移行する。
【００６０】
ここで、現像ローラ６２は導電性あるいは半導電性であるため、現像ローラ６２に移行及び付着した正イオンによる電荷はトナー担持面６２ａから現像ローラ６２の金属製の中心シャフト側に逃がされる一方、トナー搬送面ＴＴＳを構成する搬送基板６３の最表層の材質は絶縁性であるため、トナー搬送面ＴＴＳ側に移行した負イオンの一部は当該トナー搬送面ＴＴＳ上に残留する（残部はトナー搬送面ＴＴＳ側に移行した正イオンによって除電される）。
【００６１】
この結果、トナー搬送面ＴＴＳにおいては、相対的に正イオンが欠乏するような電荷の不均衡が生じる。かかる電荷の不均衡により、トナー搬送面ＴＴＳは、負極性にチャージアップする。特に、搬送基板６３の最表層を構成する材質（本実施形態においてはカバー層６３４）が摩擦帯電系列において負極性側の材質であったり、トナーＴ（母材あるいは外添剤）との摩擦によって負極性に帯電するような材質であったりした場合に、負極性のチャージアップが顕著になる。かかるチャージアップが発生すると、正極性のトナーＴがチャージアップ部分に静電的に吸着することで、トナーＴのトナー搬送方向ＴＴＤへの搬送や、トナー担持面６２ａ上への担持が、阻害されてしまう。
【００６２】
この点、本発明においては、図５における（ii）の実線で示されているように、グリッド電極６４を設けることで、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間に、電位勾配が（ほとんど）ない領域が形成される（なお、破線は、グリッド電極６４がない場合の電位勾配を示している。）。これにより、現像ローラ６２側に移行する正イオンの量を抑制することができ、以てトナー搬送面ＴＴＳの負極性のチャージアップが可及的に抑制される。さらに、グリッド電極６４よりもトナー担持面６２ａ側の空間における電位勾配が大きくなるため、慣性でグリッド電極６４を通過したトナーＴが良好にトナー担持面６２ａ上に担持されるようになる。
【００６３】
なお、グリッド電極６４の設定電位（グリッドバイアス）は、供給搬送バイアスのプラス側（トナーＴの帯電極性と同極性側）のピーク電位（上述の具体例では＋８００Ｖ）と、現像ローラ６２の表面電位の平均値（上述の具体例では＋２００Ｖ）との間の電位（上述の具体例では例えば＋５００〜＋６００Ｖ）、典型的には、供給搬送バイアスの平均電位（直流電圧成分）とほぼ同電位に設定されることが好適である。
【００６４】
図６は、図２に示されているトナー担持位置ＴＣＰの近傍における電界シミュレーション結果（等電位線及び単位正電荷が受ける力を示す矢印）を示す図である。なお、シミュレーション条件は、以下の通りである（シミュレーション及び説明の便宜上、バイアス電圧等の各種値が、上述の装置構成の説明における具体例の値とは異なっている場合がある。）。
搬送電極支持フィルム：厚さ２５μｍ、比誘電率（εｒ）５
搬送電極：幅１００μｍ、間隔１００μｍ（ピッチ２００μｍ）、厚さ１８μｍ
中間層：電極上の厚さ２５μｍ／電極間の厚さ４３μｍ、εｒ２．３
カバー層：厚さ１２.５μｍ、εｒ４
カバー層上方の空気層：厚さ３ｍｍ、εｒ１．０
現像ローラ表面電位：０Ｖ
供給搬送バイアス：＋３００Ｖ／＋９００Ｖの矩形波（４相）
グリッド電極：φ２００μｍ、間隔（開口部ＯＰの幅）４００μｍ、＋６００Ｖ
グリッド位置（カバー層上面からのワイヤ中心の位置）：１ｍｍ
【００６５】
図７は、図６に示されているｌｉｎｅ１〜４の位置における電位勾配を示すグラフである（図７において、上側のピーク値が＋８００Ｖ程度となっており、上記シミュレーション条件における供給搬送バイアス上限値である＋９００Ｖよりも低くなっているのは、搬送電極よりも基板表面側の中間層及びカバー層の影響によるものであると考えられる。図８、図９、及び図１１も同様である。）。
【００６６】
ここで、ｌｉｎｅ１に対応する位置の搬送電極６３１及びその図７における右隣の搬送電極６３１の電位は＋９００Ｖ、ｌｉｎｅ２に対応する位置の搬送電極６３１及びその図７における左隣の搬送電極６３１の電位は＋３００Ｖであるものとする。すなわち、ｌｉｎｅ１は、電位が＋９００Ｖである搬送電極６３１に対応する位置であり、ｌｉｎｅ４は、電位が＋９００Ｖである隣り合う搬送電極６３１の中間の位置である。また、ｌｉｎｅ２は、電位が＋３００Ｖである搬送電極６３１に対応する位置であり、ｌｉｎｅ３は、電位が＋３００Ｖである搬送電極６３１と電位が＋９００Ｖである搬送電極６３１との中間の位置である。そして、図７における（ｉ）はｌｉｎｅ１及びｌｉｎｅ４における電位勾配を示し、（ii）はｌｉｎｅ２及びｌｉｎｅ３における電位勾配を示している。
【００６７】
上述のシミュレーション条件を参照すると、図７は、グリッド電極６４におけるトナー搬送面ＴＴＳに最近接する端部である搬送面側端部６４１（図６参照）と、トナー搬送面ＴＴＳと、の間隔が、９００μｍとなっている場合の、電位勾配を示している。
【００６８】
図７に示されているように、ｌｉｎｅ１におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の電位勾配は大きいものの、ｌｉｎｅ２〜４におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の電位勾配は、上述の局所的な電位勾配による電離が抑制される程度に小さくなっている。また、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間の範囲（横軸における０〜１の範囲）において、発生した正イオンがグリッド電極６４間の開口部ＯＰを通過してトナー担持面６２ａ側に移行することを抑制するような電位勾配が生じている（但し、正帯電のトナーＴは、ｌｉｎｅ１及びｌｉｎｅ４におけるトナー搬送面ＴＴＳ近傍の右下がりの電位勾配によりトナー搬送面ＴＴＳから飛翔し、慣性によりグリッド電極６４間の開口部ＯＰを通過し得る。）。
【００６９】
図８は、グリッド位置を０．２５ｍｍとした場合の電位勾配を示すグラフである。図９は、（ｉ）グリッド位置０．２５ｍｍと、（ii）グリッド位置１ｍｍと、を対比して示すグラフである。図１０は、等電位線及び単位正電荷が受ける力を示す矢印を示す図を、（ｉ）グリッド位置０．２５ｍｍと、（ii）グリッド位置１ｍｍと、を対比して示す図である。なお、グリッド位置を０．２５ｍｍとした場合、搬送面側端部６４１（図１０参照）と、トナー搬送面ＴＴＳと、の間隔は、１５０μｍとなる。図１１は、グリッド位置を１．５ｍｍ、１ｍｍ、及び０．２５ｍｍと変更した場合と、グリッド電極６４が無い場合と、を対比して示すグラフである。
【００７０】
図７〜図１１を参照すると、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４（搬送面側端部６４１）との間隔を或る程度確保することで、トナー搬送面ＴＴＳとグリッド電極６４との間に、電位勾配の緩やか（ほぼ水平）な領域を形成することができ、これにより、チャージアップの抑制と、トナーＴのトナー担持面６２ａ側への良好な飛翔が達成される。これに対し、グリッド位置をトナー搬送面ＴＴＳ側に近づけすぎると、正イオンのトナー担持面６２ａ側への飛翔を抑制する効果が減殺されるとともに、トナーＴをトナー搬送方向ＴＴＤに搬送するための進行波電界の形成やトナーＴのトナー搬送方向ＴＴＤの搬送そのものが阻害されるおそれがある。
【００７１】
最適なグリッド位置は、多相交流電圧の相数、搬送電極６３１の幅及びピッチ、並びにグリッド電極６４の外径によって異なると考えられる。この点、複数の搬送電極６３１に対する多相交流電圧の印加状態をトナー搬送経路ＴＴＰに沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴ（上述の具体例では８００μｍ）とすると、グリッド位置が１ｍｍ（搬送面側端部６４１とトナー搬送面ＴＴＳとの間隔がＴとほぼ同等で若干大きい９００μｍ）の場合、良好な電位勾配が形成されているのに対し、グリッド位置が０．２５ｍｍ（上述の間隔がＴ／２よりも小さな１５０μｍ）の場合、グリッド電極６４がトナー搬送面ＴＴＳ側に近づきすぎであるように考えられる。空間的に進行波電界が強く及ぶ範囲がほぼＴ／２の範囲であることを考慮すると（図６及び図１０参照）、搬送面側端部６４１とトナー搬送面ＴＴＳとの間隔が、Ｔ／２以上（上述の具体例ではグリッド位置が０．５以上）となるように、グリッド電極６４が配置されることが好適であると考えられる。
【００７２】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、（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。
【００７６】
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。また、トナーＴの帯電極性も、正極性に限定されない。
【００７７】
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、ＬＥＤ等の露光光源素子（発光素子）の配列方向となる。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。
【００７８】
搬送基板６３の構成及び配置も、上述の実施形態にて具体的に開示されたものに限定されない。例えば、垂直搬送基板６３ｂ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。同様に、回収基板６３ｃも、多少傾いていてもよい。あるいは、回収基板６３ｃは、省略され得る。
【００７９】
搬送基板６３は、トナー搬送面ＴＴＳのうちの、起動部からトナー担持位置ＴＣＰに向かってトナーＴを搬送する部分の主要部が下方を向くことで、未帯電あるいは低帯電のトナーＴが重力の作用で下方に落下することでトナー搬送経路ＴＴＰから脱落するように設けられていてもよい（いわゆる背面搬送）。
【００８０】
カバー層６３４は、省略され得る。あるいは、カバー層６３４は、中間層６３３が搬送電極６３１同士の隙間にのみ設けられることで、搬送電極６３１を直接覆うように設けられ得る。
【００８１】
グリッド電極６４を構成するワイヤの太さ、材質、及び配置態様も、上述の具体例に何ら限定されない。例えば、グリッド電極６４を構成するワイヤは、主走査方向に対して若干傾斜して（但しトナー搬送面ＴＴＳと平行となるように）設けられていてもよい。また、グリッド電極６４としては、ワイヤ状の部材に代えて、メッシュ状の部材や、多数の貫通孔が形成された薄板状部材も用いられ得る。具体的には、例えば、金属製のプレートに打ち抜き加工を施すことで、多数の貫通孔が形成された薄板状のグリッド電極６４が形成され得る。この場合、多数の貫通孔を、それぞれ主走査方向に沿ったスリット状として、トナー搬送方向ＴＴＤについて「千鳥状」に配列することで、トナー搬送方向ＴＴＤにつて隣り合う長尺状（ワイヤ状）の部材間を梁状の部材で結合したような形状のグリッド電極６４が得られる。これにより、長尺状（ワイヤ状）の部材の長手方向における中央部の撓みの発生が、可及的に抑制される。
【００８２】
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。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や未公開出願の内容（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】
【００８３】
１ レーザープリンタ ６ トナー供給装置
６２ 現像ローラ ６２ａ トナー担持面
６３ 搬送基板 ６３ｂ 垂直搬送基板
６３１ 搬送電極 ６３２ 搬送電極支持フィルム
６３３ 中間層 ６３４ カバー層
６４ グリッド電極 ６４１ 搬送面側端部
６６ａ 供給搬送電源回路 ６６ｂ 現像バイアス電源回路
６６ｃ 回収搬送電源回路 ６６ｄ グリッド電源回路
ＯＰ 開口部 Ｔ トナー
ＴＣＰ トナー担持位置 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】
【００８４】
【特許文献１】特開２００２−２８７４９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７９９０３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定極性に帯電した粉末状の現像剤を、進行波状の電界により所定の現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記所定極性に帯電した前記現像剤を静電的に引き付けるような表面電位を有する供給対象に対して供給するように、当該供給対象と対向配置された、現像剤電界搬送装置において、
多相交流電圧を含む駆動電圧の印加に伴って発生する前記電界により前記現像剤を前記現像剤搬送経路に沿って搬送するように、当該現像剤搬送経路に沿って配列された、複数の搬送電極と、
前記搬送電極を支持するように、前記現像剤搬送経路に対して前記搬送電極と同じ側に設けられた、絶縁性の電極支持体と、
前記現像剤搬送経路に面した表面である現像剤搬送面上を前記現像剤が搬送されるように前記搬送電極よりも前記現像剤搬送経路側に配置された絶縁性の層であって、前記搬送電極及び前記電極支持体を覆うように形成された、カバー層と、
前記現像剤搬送面と前記供給対象との間に配置されていて、前記現像剤搬送面から前記供給対象に向かう前記現像剤の通過を許容する開口部を有し、前記駆動電圧の前記所定極性側のピーク電位と前記供給対象の前記表面電位との間の電位に設定された、中間電極と、
を備えたことを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記カバー層は、前記現像剤との摩擦によって前記所定極性とは反対の極性に帯電する材質からなることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、前記現像剤搬送面と前記供給対象との中間位置よりも前記現像剤搬送面側に配置されていることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、
複数の前記搬送電極に対する前記多相交流電圧の印加状態を前記現像剤搬送経路に沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴとすると、
前記現像剤搬送面に最近接する端部である搬送面側端部と、前記現像剤搬送面と、の間隔が、Ｔ／２以上となるように配置されたことを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、前記現像剤搬送経路と交差する方向に長尺状に架設されているとともに、前記現像剤搬送経路に沿って配列された、複数の長尺部材からなり、
前記開口部は、隣り合う前記長尺部材間の空間によって形成されていることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項１】
所定極性に帯電した粉末状の現像剤を、進行波状の電界により所定の現像剤搬送経路に沿って搬送しつつ、前記所定極性に帯電した前記現像剤を静電的に引き付けるような表面電位を有する供給対象に対して供給するように、当該供給対象と対向配置された、現像剤電界搬送装置において、
多相交流電圧を含む駆動電圧の印加に伴って発生する前記電界により前記現像剤を前記現像剤搬送経路に沿って搬送するように、当該現像剤搬送経路に沿って配列された、複数の搬送電極と、
前記搬送電極を支持するように、前記現像剤搬送経路に対して前記搬送電極と同じ側に設けられた、絶縁性の電極支持体と、
前記現像剤搬送経路に面した表面である現像剤搬送面上を前記現像剤が搬送されるように前記搬送電極よりも前記現像剤搬送経路側に配置された絶縁性の層であって、前記搬送電極及び前記電極支持体を覆うように形成された、カバー層と、
前記現像剤搬送面と前記供給対象との間に配置されていて、前記現像剤搬送面から前記供給対象に向かう前記現像剤の通過を許容する開口部を有し、前記駆動電圧の前記所定極性側のピーク電位と前記供給対象の前記表面電位との間の電位に設定された、中間電極と、
を備えたことを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記カバー層は、前記現像剤との摩擦によって前記所定極性とは反対の極性に帯電する材質からなることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、前記現像剤搬送面と前記供給対象との中間位置よりも前記現像剤搬送面側に配置されていることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、
複数の前記搬送電極に対する前記多相交流電圧の印加状態を前記現像剤搬送経路に沿った方向について見た場合の、当該方向における空間的な電位周期をＴとすると、
前記現像剤搬送面に最近接する端部である搬送面側端部と、前記現像剤搬送面と、の間隔が、Ｔ／２以上となるように配置されたことを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の、現像剤電界搬送装置であって、
前記中間電極は、前記現像剤搬送経路と交差する方向に長尺状に架設されているとともに、前記現像剤搬送経路に沿って配列された、複数の長尺部材からなり、
前記開口部は、隣り合う前記長尺部材間の空間によって形成されていることを特徴とする、現像剤電界搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９４３０６（Ｐ２０１２−１９４３０６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７５３２（Ｐ２０１１−５７５３２）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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