(57)【要約】      （修正有）【課題】トナー補給部材から現像ローラへのトナーの補給をより安定して行なって、地汚れ、濃度ムラ等を抑制して、画像品質を向上させることが可能な現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置としてのカラー複写機を、スキャナ部と、画像処理部と、感光体ドラム１４、帯電部チャージャ、記録装置、現像ローラ２５と、トナー補給ローラ３２と、薄層ブレード３６とを有する現像装置１６等を備えたプリンタ部と、から構成する。トナー補給ローラ３２は、第一電極部材と、絶縁体と第二電極部材とを有し、第一、第二電極部材間に、該第一、第二電極部材間の電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加することで、トナー補給ローラ３２上のトナーをクラウド化する。【選択図】図２
2014160222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよびキャリアからなる現像剤を表面に担持して、像担持体の表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給して画像を顕像化させる現像剤担持体と、
前記トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像剤担持体の近傍に配置され、前記トナー収容部から供給される前記トナーを担持して前記現像剤担持体上の現像剤に該トナーを補給するトナー補給部材と、
前記トナー補給部材に近接して配置され、前記トナー収容部から前記トナー補給部材上の前記トナーと接触することにより該トナーを帯電させる摩擦部材と、を備え、
前記トナー補給部材は、第一電極部材と、前記第一の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第二電極部材と、を有し、前記第一電極部材および前記第二電極部材間に、該電極部材間の電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加することで、前記トナー補給部材上の前記トナーをクラウド化することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と前記トナー補給部材とは、離間して配置され、前記現像剤担持体上の前記現像剤と前記トナー補給部材とが、互いに非接触であ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】
前記トナー補給部材と前記現像剤担持体との間に、前記トナー補給部材上の前記クラウド化したトナーが吸引される電界を発生する第三電極を配置し、前記第三電極の電界により、前記クラウド化したトナーを前記トナー補給部材上から飛翔させ、前記現像剤担持体上の前記現像剤に前記トナーを補給することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第一電極部材および前記第二電極部材に印加する周期的な電圧のピーク・トゥ・ピーク値の電位平均値と、前記現像剤担持体との電位差により、前記トナー補給部材から前記現像剤担持体への前記トナーの補給を行うように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記トナー補給部材の前記第一の電極部材および前記第二の電極部材に印加する周期的な電圧のピーク・トゥ・ピーク値の電位平均値と、前記第三の電極との電位差により、前記トナーを前記トナー補給部材上から分離し、飛翔させることにより、前記トナー補給部材から前記現像剤担持体への前記トナーの補給を行うように設定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナー補給部材から前記現像剤担持体への前記トナーの搬送方向であって、前記第三電極に対して下流側に、飛翔した前記トナーを前記現像剤担持体の方向に流動させる気流ガイド板を、前記トナー補給部材とは非接触となるよう離間して設置したことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記トナー補給部材から前記現像剤担持体への前記トナーの搬送方向であって、前記気流ガイド板に対して下流側の前記トナー補給部材と前記現像ローラとの間に、前記トナーが吸引される電界を発生する第四電極を配置し、前記第四電極の電界により、前記現像剤担持体への補給がされなかった前記トナーを吸引して前記トナー補給部材に該トナーを回収させることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
前記トナー補給部材の表層は、前記トナーとの摩擦により、該トナーの帯電極性と同極性の電荷を、該トナーに対して付与するような電気的特性を有する材料で形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
静電潜像が形成される像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像担持体の表面の前記静電潜像に現像剤を付着させて画像を顕像化させる現像手段と、
前記潜像担持体の表面に顕像化された前記画像を被転写材に転写させる転写手段と、
前記被転写材に転写された画像を定着させる定着手段と、を備え、
前記現像手段として、請求項１〜８のいずれか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
複数色のトナーを、色ごとに対応付けされて収容する複数の前記現像装置と、該現像装置に対応する複数の前記潜像担持体と、を有し、各潜像担持体の表面に形成された各色の画像を、順次重ね合わせて得られるカラー画像を前記被転写材上に形成することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤により像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置、および、この現像装置を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ装置、またはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ装置等の画像形成装置において、トナーとキャリアとを有する現像剤を担持する現像ローラ（現像剤担持体）と、該現像ローラに担持された現像剤にトナーを補給するトナー補給ローラとを設けた現像装置を用いることが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この従来の現像装置では、トナー容器内に収容されたトナーが、トナー補給ローラの表面に、トナー供給ローラによって擦り付けられることで供給される。このトナー補給ローラの表面に担持されたトナーは、さらに、ブレードによって薄層化されると同時に摩擦で帯電される。一方、磁石を内蔵した現像ローラは、その表面に、トナーとキャリアとを有する二成分系現像剤を磁気的に吸引し、トナー補給ローラの表面に擦りつけられる。このとき、バイアス電流がそれぞれ印加された現像ローラとトナー補給ローラとの電位差により、トナー補給ローラにより担持されたトナーは現像ローラに担持された現像剤に引き付けられて補給される。
【０００４】
また、このようにトナーが補給された現像ローラ上の現像剤は、現像ローラの回転によって、感光体ドラム（像担持体）上の現像領域まで搬送される。この現像領域で、トナーと感光体ドラム上の静電潜像とが接触し、現像ローラと感光体ドラムとの間に形成された現像電界により、帯電したトナーが静電潜像に移行し付着することにより、トナー像が形成される。そして、最終的にトナー像が記録紙等に転写され、定着されることで画像が形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の現像装置では、トナー補給ローラの表面に付着したトナー層が、トナー供給ローラやブレードに擦られることによって、トナー補給ローラの表面に圧接されている。そのため、電界に対するトナーの反応が低下し、現像ローラ上の現像剤へのトナーの補給を良好に行えなくなることがあった。トナーの補給性の向上のため、トナー補給ローラと現像ローラとの間に強力な交番電界を形成する方法もあるが、強力過ぎるとトナーの凝集体を作ってしまうこともある。また、トナーにストレスが掛かるため、トナーの耐久性に影響することもあった。また、現像ローラとトナー補給ローラとの間の電位差によっては、両者間に存在するキャリアを通してブレークダウン（リーク）が発生し、トナーの補給性を低下させることがある。このようにトナーの補給性が低下することにより、現像された画像に帯状の地肌汚れや濃淡低下等が生じて画像品質に影響することがあった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、トナーの電界に対する反応性や耐久性を向上させるとともに、現像ローラおよびトナー補給部材間ブレークダウンを抑制することにより、トナー補給部材から現像ローラへのトナーの補給を、より安定して行なって、地汚れ、濃度ムラ等を抑制して、画像品質を向上させることが可能な現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本願に係る現像装置は、トナーおよびキャリアからなる現像剤を表面に担持して、像担持体の表面に形成された静電潜像に現像剤を供給して画像を顕像化させる現像剤担持体と、トナーを収容するトナー収容部と、現像剤担持体の近傍に配置され、トナー収容部から供給されるトナーを担持して現像剤担持体上の現像剤に該トナーを補給するトナー補給部材と、トナー補給部材に近接して配置され、トナー収容部からトナー補給部材上のトナーと接触することにより該トナーを帯電させる摩擦部材と、を備え、トナー補給部材は、第一電極部材と、第一の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第二電極部材と、を有し、第一電極部材および第二電極部材間に、該電極部材間の電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加することで、トナー補給部材上のトナーをクラウド化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トナーの電界に対する反応性や耐久性を向上させるとともに、現像ローラおよびトナー補給部材間ブレークダウンを抑制することができ、トナー補給部材から現像ローラへのトナーの補給を、より安定して行なうことができる。その結果、地汚れ、濃度ムラ等を抑制して、画像品質を向上させることが可能な現像装置および画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本願に係るカラー複写機の全体構成を示す概要図である。
【図２】第１実施形態に係る現像装置の拡大断面図である。
【図３】トナー補給ローラの表層付近の拡大断面である。
【図４】トナー補給ローラの外観を示す斜視図である。
【図５】トナー補給ローラの軸方向に沿った断面図である。
【図６】トナー補給ローラを、軸方向に平行な方向から見た平面図を示す。
【図７】ａ相とｂ相とに印加する電圧を示すグラフである。
【図８】第２実施形態に係る現像装置の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の現像装置および現像装置を備えた画像形成装置の実施形態について説明する。本願の現像装置では、トナーの補給を行うトナー補給部材で、トナーをホッピングさせてクラウド化している。このように、本明細書でいう「ホッピング」とは、交番電極に電圧を印加することで、トナーを飛翔させ、電極間を移動させることをいう。また、「クラウド化」とは、このようなトナーのホッピングを継続して行うことで、交番電極上にトナーを粉煙状に滞留させることをいう。
【００１１】
本願の現像装置は、現像剤担持体と、トナー収容部と、トナー補給部材と、摩擦部材と、を備えて構成し、トナー補給部材は、第一電極部材と、第一電極部材に対して絶縁体を介して配置された第二電極部材と、を有して構成する。そして、第一電極部材および第二電極部材間に、該電極部材間の電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加することで、トナー補給部材上のトナーをホッピングさせ、クラウド化する。
【００１２】
上述のように、本願の現像装置では、第一電極部材および第二電極部材間に、電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加することで、電極間の電界によりトナーをトナー補給部材の表面から引き離し、クラウドを形成させている。そのため、トナー粒子はトナー補給部材の表面を飛び跳ねるように移動する（ホッピング）し、この移動の大部分の時間はトナー粒子とトナー補給部材表面とは非接触である。したがって、トナー粒子とトナー補給部材表面とが静電的に付着する力は弱く、帯電したトナーがトナー補給部材から離脱し易くなって、トナー補給部材から現像剤担持体へのトナー補給の効率が向上する。
【００１３】
また、トナー補給部材上にトナーが滞在する時間が短いため、トナー粒子へのストレスが少なくなり、トナーの耐久性を向上させることができる。また、補給ポテンシャルの直流成分を小さく設定することができ、現像剤担持体とトナー補給部材との間でのブレークダウンの発生を抑制することができる。したがって、トナーの補給性が向上し、静電潜像へのトナーの付着をムラなく良好に行うことができ、現像装置の現像性能を向上させることができる。そのため、画像への帯状の地肌汚れ（カブリ）やトナー濃度の低下等の発生を良好に抑制することができる。
【００１４】
特に、現像剤担持体とトナー補給部材とが非接触となるよう離間して配置すれば、ブレークダウンの発生防止の効果を、より向上させることができる。その結果、地汚れや濃度ムラ等を抑制して、良好な画像品質を得ることができる。
【００１５】
また、本願の現像装置は、トナー補給部材と現像ローラとの間に、トナー補給部材上のクラウド化したトナーが吸引される電界を発生する第三電極を配置することが望ましい。このような構成の現像装置では、摩擦部材により帯電されたトナーがトナー補給部材から離脱し易くなるとともに、第三電極の電界により、トナー補給部材上のトナーを分離し、飛翔させることができる。これにより、トナーを補給するよう構成する。トナー補給部材から現像剤担持体上の現像剤へのトナー補給の効率を、さらに向上させることができる。
【００１６】
また、本願の画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、この像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、を有し、像担持体上で現像されたトナー像を最終的に被転写材上に転写させて画像形成を行うものである。そして、本願の画像形装置は、現像手段として、上述のような現像装置を用いることで、トナー劣化を低減し、トナー補給を良好に行うことが可能となり、経時に渡って良好な画像品質を有する画像の形成を行うことが可能となる。
【００１７】
［第１実施形態］
以下、本願に係る現像装置を用いた画像形成装置として、カラー電子写真複写機（以下、「カラー複写機」という）に適用した第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１〜図４を用いて、第１実施形態のカラー複写機の全体構成、カラー複写機で用いる現像装置の全体構成、現像装置で用いるトナー、現像装置に備えられたトナー補給ローラの構成を順次説明する。
【００１８】
＜カラー複写機の構成＞
第１実施形態に係るカラー複写機は、図１に示すような全体構成を有している。図１に示すように、第１実施形態のカラー複写機は、原稿読み取り用のスキャナ部１と、このスキャナ部１よりデジタル信号として出力される画像信号を電気的に処理する画像処理部２と、画像処理部２により処理されたカラーごとの画像記録情報に基づいて画像を転写紙上に形成するプリンタ部３と、から主に構成されている。
【００１９】
スキャナ部１は、原稿載置台４上の原稿を露光走査するランプ、例えば蛍光灯５を有している。蛍光灯５により露光照明された原稿からの反射光は、ミラー６，７，８により反射され、結像レンズ９に入射する。その後、この結像レンズ９によりダイクロイックプリズム１０に結像され、例えばレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの３種類の波長光に分光される。分光された各波長の光は、個別の受光器、例えばＣＣＤ（撮像素子）１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに各々入射される。
【００２０】
これらのＣＣＤ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、入射した光をデジタル信号に変換して出力し、その出力は画像処理部２において必要な処理が施され、各色の記録色情報、例えばブラックＢＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色の記録形成用の信号に変換される。
【００２１】
画像処理部２からの信号は、プリンタ部３に入力され、各色に対応して設置された記録装置１３の書き込み用レーザー光出射装置（潜像形成手段）１２に送られる。プリンタ部３には、各色に対応して、４組の記録装置１３が併設されている。各記録装置１３は各々同じ構成部材より構成されている。以下、図１および本明細書中の図１の説明では、各部材の符号に、色分け記号として、ブラックはＢＫ、シアンはＣ、マゼンタはＭ、イエローはＹを付して説明および図示する。各色用の構成部材については、同一部材には同一符号を付して説明する。なお、図１中には、ＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色を形成するカラー複写機の例を示しているが、本願がこれに限定されることはなく、いずれか３色だけでカラー画像を形成することもできる。３色の場合には、図１中の記録装置１３を一組減らせばよい。また、以降の説明の中で、説明を簡略化させるため、例えば、シアンＣ用の記録装置１３Ｃについて説明し、他の色については省略する場合がある。
【００２２】
各記録装置１３ＢＫ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙは、書き込み用レーザー光出射装置１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの他に、像担持体として、感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙを有している。感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙの周囲には、それぞれ帯電チャージャ（帯電手段）１５ＢＫ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ、前出の書き込み用レーザー光出射装置１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによる露光位置（図１に一点鎖線で示す露光光が照射される位置である）、現像装置（現像手段）１６ＢＫ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ、転写チャージャ（転写手段）１７ＢＫ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｙ、等が順に設けられている。
【００２３】
帯電チャージャ１５ＢＫ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙは、感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙの表面を帯電させる。帯電チャージャ１５ＢＫ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙにより一様に帯電された感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ上には、書き込み用レーザー光出射装置１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによる露光により、ブラック光像、シアン光像、マゼンタ光像、イエロー光像の潜像が形成される。現像装置１６ＢＫ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙは、静電潜像に現像剤を付着させて、画像を顕像化させるトナー像を形成する。
【００２４】
また、プリンタ部３には、被転写材としての被転写紙Ｉを供給する給紙部として、例えば、２つの給紙カセット１９が備えられている。給紙コロ１８により、この２つの給紙カセット１９の何れかから給紙された被転写紙Ｉは、レジストローラ２０により先端を揃えられ、タイミングを合わせて、転写ベルト２１に送られる。
【００２５】
転写ベルト２１により搬送される被転写紙Ｉは、各々トナー像が形成された感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙに順次送られ、転写チャージャ１７ＢＫ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｙの作用により各色のトナー像が被転写紙Ｉに順次重ねられて転写される。このようにカラーのトナー像が転写された被転写紙Ｉは、定着ローラ（定着手段）２２による定着を受けた後、排紙ローラ２３により排紙される。以上のような動作に際しては、被転写紙Ｉは転写ベルト２１に静電吸着され、転写ベルト２１の回転に従って精度良く搬送される。
【００２６】
また、感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙの各々に近接して、反射型フォトセンサ（以下、「Ｐセンサ」という）２４ＢＫ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙが設けられている。これらは、後述するトナー像パターンに付着したトナー量を、光学的に検知する光学センサである。また、各感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙには、不要な現像剤を除去するクリーニング部２６ＢＫ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙも設けられている。クリーニング部２６ＢＫ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙには、クリーニングブレードが設置されており、被転写紙Ｉに転写されなかったトナー（未転写トナー）を、感光体ドラム１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ上から機械的に除去し回収する。
【００２７】
なお、画像処理部２は、内部メモリに格納された所定のプログラムに従って、プリンタ部３の各部を作動制御して、書き込み用レーザー光出射装置１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙでの書き込み光量（レーザーパワー）の階調を１〜７値まで変化させる。その一方で、画像処理部２は、書き込み用レーザー光出射装置１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによる基準濃度パターンを形成するための信号を出力することができ、この基準濃度パターンの書き込み時のレーザーパワーの階調は、例えば４に設定してある。
【００２８】
上述のように構成されたカラー複写機では、スキャナ部１よりデジタル信号として画像信号が出力されると、この信号が画像処理部２により電気的に処理され、各色の画像記録情報が生成され、プリンタ部３に送信される。プリンタ部３では、この画像処理部２から送信される各色の画像記録情報に基づいて、被転写紙Ｉに対して画像を形成する。
【００２９】
そして、このような通常の画像形成と同様に、画像処理部２と、例えば、シアンの場合でいうと、書き込み用レーザー光出射装置１２Ｃ、帯電チャージャ１５Ｃ、および、現像装置１６Ｃからなるセンサパターン形成手段により、テスト用の基準濃度パターンに対応したトナー像が感光体ドラム１４Ｃ上に形成される。このトナー像の光学濃度は、感光体ドラム１４Ｃに近接して配置したＰセンサ２４Ｃに読み取られる。このＰセンサ２４Ｃに検知されたトナー像の濃度情報に基づいて、現像装置１６Ｃの現像バイアス電圧、感光体ドラム１４Ｃの帯電電位または書き込み用レーザー光出射装置１２Ｃでの書き込み光量のうちの少なくとも一つが適宜制御される。
【００３０】
＜トナー＞
次に、本実施形態で用いるトナーについて説明する。トナーとしては、母材樹脂（トナーの主成分）がポリエステル、または、スチレンアクリルからなり、かつ、正規帯電極性がマイナス極性（負極性）であるものを用いる。なお、正規帯電極性とは、摩擦等によってトナーが帯電したときの帯電極性をいう。このようなトナーを用いて、感光体ドラム１４の一様帯電部（地肌部）と、潜像が形成される潜像部とを、共にトナーの正規帯電極性と同極性（本実施形態ではマイナス極性）にしている。さらに、地肌部よりも電位を減衰せしめた潜像部に対して、トナーを選択的に付着させる、いわゆる反転現像を行うようになっている。
【００３１】
＜現像装置の構成＞
次に、第１実施形態の現像装置１６ＢＫ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙの構成について図２を参照して詳細に説明する。図２および以下の説明では、符号から色分け記号ＢＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙを省略して図示または説明する。現像装置１６ＢＫ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙは、トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を担持する現像ローラの該現像剤に、トナーからなる一成分の現像剤を担持するトナー補給部材からトナーを補給するものである。
【００３２】
第１実施形態の現像装置１６は、現像ケース３０、トナー収容部としてのトナー容器３１、現像剤担持体としての現像ローラ２５、トナー補給部材としての誘電体性トナー補給ローラ（以下、単に「トナー補給ローラ」という）３２、トナー供給ローラ３３、第１スクリュー３４、第２スクリュー３５、摩擦部材を兼ねた薄層ブレード３６、シール部材３７、および、ドクターブレード３８等により構成されている。現像ローラ２５は、感光体ドラム１４と対向して配置されている。
【００３３】
現像ケース３０には、現像ローラ２５、トナー補給ローラ３２、第１スクリュー３４、第２スクリュー３５等が収容されている。また、現像ケース３０には、現像ローラ２５に近接して、現像ローラ２５上の現像剤の量を規定するドクターブレード３８が設けられている。
【００３４】
トナー容器３１は、現像ケース３０の上方に設けられ、複数色（本実施形態では４色）のトナーが、色ごとに対応付けされて収容されている。このトナー容器３１内には、トナーを撹拌する撹拌パドル４０と、トナー供給ローラ３３とが設置されている。撹拌パドル４０は、トナー容器３１内に収容されたトナーを撹拌する。トナー供給ローラ３３は、撹拌パドル４０により撹拌されたトナー容器３１内のトナーを、トナー補給ローラ３２に供給する。
【００３５】
現像ローラ２５は、固定磁石群３９を内蔵し、この固定磁石群３９によりトナーとキャリアとを有する二成分系現像剤（以下、「現像剤」という）を表面に磁気的に吸引する。この現像ローラ２５には、画像処理部２の制御によって、現像バイアス電源４３から現像バイアス電圧が、可変的に印加されている。また、現像ローラ２５は、現像モータ（図示せず）により、矢印α方向に回転駆動され、現像ローラ２５と感光体ドラム１４との間の現像領域Ｄに現像剤を搬送する。このとき、現像ローラ２５の表面に担持された現像剤は、ドクターブレード３８により掻き落されて一定の量に規制される。この規制された現像剤が、現像領域Ｄにて感光体ドラム１４に供給されることにより、感光体ドラム１４表面の静電潜像が現像される。
【００３６】
また、ドクターブレード３８の上流側の現像剤溜り部Ｐには、現像ローラ２５からドクターブレード３８により掻き落された現像剤が溜まる。この現像剤溜り部Ｐの付近には、第１スクリュー３４が現像ローラ２５に近接して配置されている。この第１スクリュー３４は、現像ローラ２５とともに現像モータ（図示せず）により回転駆動され、ドクターブレード３８により現像ローラ１１２から掻き落とされた現像剤溜り部Ｐの現像剤を、軸方向の一端側（紙面手前側）に搬送する。
【００３７】
この第１スクリュー３４に近接して、側面Ｕ字状のスクリューカバー４１が配置されている。このスクリューカバー４１には、第１スクリュー３４の搬送先（紙面手前側）に、切欠き部（図示せず）が設けられている。第１スクリュー３４により紙面手前側に撹拌されながら搬送された現像剤は、この紙面手前側で現像剤溜り部Ｐ内に滞留する。そして、現像剤溜り部Ｐが一定量以上になると、現像剤が切欠き部からスクリューカバー４１内に入り込む。
【００３８】
また、スクリューカバー４１内には、第２スクリュー３５が設置されている。この第２スクリュー３５は、第１スクリュー３４および現像ローラ２５とともに回転駆動される。第２スクリュー３５は、スクリューカバー４１内に入り込んだ現像剤を、第１スクリュー３４とは逆に、軸方向の他端側（紙面奥側）へ撹拌しながら搬送する。その後、第２スクリュー３５は、スクリューカバー４１から、その他端側に設けられた切欠き部（図示せず）を介して現像ローラ２５上に現像剤を落下させる。このように、現像剤が現像ケース３０内を循環して撹拌されることにより、現像によるトナー消費量、トナー補給ムラを緩和することができる。
【００３９】
トナー補給ローラ３２は、現像ローラ２５の近傍（紙面左上側）に離間して配置され、互いに非接触となっている。このように非接触とすることで、トナー補給ローラ３２および現像ローラ２５間のブレークダウンを抑制することができる。また、トナー補給ローラ３２は、トナー容器３１の底部に設けられた孔からトナー容器３１内に露出しており、このトナー補給ローラ３２の露出部分は、トナー容器３１内のトナー供給ローラ３３と対向している。また、トナー補給ローラ３２とトナー供給ローラ３３との対向部の下流には、トナー補給ローラ３２の表面に近接して、トナー補給ローラ３２上のトナー量の規制とトナーの帯電とを行う薄層ブレード３６が設置されている。また、トナー補給ローラ３２とトナー供給ローラ３３との対向部の上流には、トナー補給ローラ３２に接触しトナー容器３１と現像ケース３０とを隔絶するシール部材３７が設置されている。
【００４０】
トナー補給ローラ３２およびトナー供給ローラ３３は、トナー補給クラッチ（図示せず）を介して本体駆動系（図示せず）に接続されている。そして、トナー補給クラッチがオンされた時には、本体駆動系によりトナー補給ローラ３２が矢印β方向へ回転駆動される。これと同時に、トナー供給ローラ３３が同じ方向に回転駆動され、トナーの補給が開始される。トナー補給ローラ３２は、トナー供給ローラ３３、薄層ブレード３６、および、シール部材３７と軸方向の全域に渡って圧接されている。
【００４１】
そのため、トナー容器３１内のトナーは、トナー補給ローラ３２およびトナー供給ローラ３３の回転時に、トナー供給ローラ３３によりトナー補給ローラ３２に擦り付けられる。これにより、トナー補給ローラ３２の表面に、図３に示すように、トナー層Ｔが形成される。このトナー層Ｔは、トナー補給ローラ３２の回転により、薄層ブレード３６とトナー補給ローラ３２との間を通過しながら搬送されることで、薄層ブレード３６によって薄層化されると同時に摩擦で帯電される。本実施形態では、薄層ブレード３６との摩擦により、トナーはマイナス電極に帯電する。
【００４２】
このように、薄層ブレード３６によってトナー補給ローラ３２上で薄層化されたトナー層Ｔが予め帯電され、トナーが補給される。そのため、未帯電トナーを不均一に補給する方式に比べ、現像剤中のトナー混合比が均一であり、かつ、帯電不良のトナーを含まず、キャリアが保持できる能力以上にトナーが混合されることがない。よって、地肌の画像が形成されない箇所にトナーが付着して黒くなる等のカブリ現象や地肌へのトナー飛散の発生を抑制することができる。
【００４３】
また、薄層ブレード３６や、後述のトナー補給ローラ３２、トナー供給ローラ３３等の材料は、トナーの帯電特性、必要帯電量等を考慮して選定することが好ましい。薄層ブレード３６の材料としては、摩擦によりトナー補給ローラ３２上のトナーを帯電させることが可能であれば、特に限定されることはなく、何れのものを用いてもよい。例えば、炭素鋼等の薄板金属、シリコンゴム等のゴム、フッ素樹脂などの樹脂等の材料を用いることができる。また、トナー供給ローラ３３の材料としては、トナー補給ローラ３２上にトナーを供給することが可能であれば、特に限定されることはなく、何れのものを用いてもよい。例えば、発砲ポリウレタンにカーボンを分散するなどして導電処理を施したものを金属の芯金に巻回した材料を用いることができる。
【００４４】
＜トナー補給ローラの構成＞
次に、トナー補給ローラ３２の構成について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。図３は、トナー補給ローラ３２の表層付近の断面を拡大した図であって、トナー補給ローラ３２を、軸方向に垂直に切断した断面図である。図４は、トナー補給ローラ３２の概観を示す斜視図である。図５は、トナー補給ローラ３２の軸方向に沿った断面図である。図６は、トナー補給ローラ３２の平面図である。
【００４５】
トナー補給ローラ３２は、第一電極部材Ａと、絶縁体３２２と、第二電極部材Ｂと、を有して構成されている（図４、図５参照）。絶縁体３２２は、円筒状の支持基材３２３を有し、この支持基材３２３上に、図３に示すように、電極３２４が配置されている。本実施形態では、電極３２４として、支持基材３２３上に、複数の電極３２４−１ａ，３２４−１ｂ，３２４−２ａ，３２４−２ｂ，・・・，３２４−ｎａ，３２４−ｎｂ（ｎは整数）が、トナー移動方向（周回方向）に沿って所定間隔で交互に配置されている。
【００４６】
この電極３２４上に、無機または有機の絶縁性材料で形成した表面保護層（表層）３２５が積層されている。この表面保護層３２５は、トナーの搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材であるとともに、電極３２４の表面を覆う保護膜ともなる。この表面保護層３２５上に、トナー層Ｔが形成される。
【００４７】
第一電極部材Ａ、第二電極部材Ｂは、図４、図５に示すように、それぞれ、電極軸３２１Ａ，３２１Ｂと、この電極軸３２１Ａ，３２１Ｂの外周に鍔状に突出した電極３２６Ａ，３２６Ｂと、電極３２６Ａ，３２６Ｂから分岐し電極軸３２１Ａ，３２１Ｂと平行に配置された複数の電極３２４−１ａ，３２４−１ｂ，３２４−２ａ，３２４−２ｂ，・・・，３２４−ｎａ，３２４−ｎｂと、から構成されている。以下、電極３２４−１ａを１つ目として、奇数番目（３２４−１ａ，３２４−２ａ，・・・，３２４−ｎａ）の電極をａ相とし、偶数番目の電極（３２４−１ｂ，３２４−２ｂ，・・・，３２４−ｎｂ）をｂ相とする。このａ相の複数の電極を、総じて「電極３２４Ａ」と呼び、ｂ相の複数の電極を、総じて「電極３２４Ｂ」と呼ぶ。
【００４８】
トナー補給ローラ３２は、電極軸３２１Ａ，３２１Ｂを回転軸として回転可能に構成されている。電極軸３２１Ａ，３２１Ｂには、電極ブラシ（図示せず）などによって、補給バイアス電源４２から、バイアス電圧が印加される。絶縁体３２２に第一、第二電極部材Ａ，Ｂを組み付けるため、図５に示すように、円筒状の絶縁体３２２の支持基材３２３に、軸穴３２７ａ，３２７ｂが設けられている。この軸穴３２７ａ，３２７ｂ内に、導電性の金属製の第一、第二電極部材Ａ，Ｂの電極軸３２１Ａ，３２１Ｂが圧入され、鍔状の電極３２６Ａ，３２６Ｂが、絶縁体３２２の両端面に当接されている。
【００４９】
図６の平面図に示すように、トナー補給ローラ３２の紙面左側の端部の電極３２６Ａから、ａ相の複数の電極３２４Ａが延出し、紙面右側の端部の電極３２６Ｂから、ｂ相の複数の電極３２４Ｂが延出している。このように、ａ相の複数の電極３２４Ａとｂ相の複数の電極３２４Ｂとで、櫛歯状の電極構成になっている。トナー補給ローラ３２の端部の電極３２６Ａ，３２６Ｂは、ベタ電極となっている。電極軸３２１Ａ，３２１Ｂから配線し、補給バイアス電源４２から、電極３２６Ａ，３２６Ｂにバイアス電圧を供給している。
【００５０】
支持基材３２３の材料としては、ガラス基材、樹脂基材、セラミックス基材等の絶縁性材料からなる基材、或いは、ＳＵＳ、アルミ等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜した基材、ポリイミドフィルム等のフレキシブルに変形可能な材料からなる基材、などを用いることができる。
【００５１】
電極３２４Ａ，３２４Ｂは、支持基材３２３上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍ厚で成膜し、これを、フォトリソグラフ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これら、複数の電極３２４の幅Ｒ（図３参照）は、トナー粉体の平均粒径の１倍以上、２０倍以下としている。
【００５２】
表面保護層３２５の材料としては、トナー補給ローラ３２の表面上でホッピングするトナーとの摺擦に伴って、トナーへ電荷を付与し、該トナーを正規帯電極性側（本実施形態ではマイナス側）への摩擦帯電を促すような電気的特性を有する材料を用いることが好ましい。すなわち、表面保護層３２５と比較して、トナーが摩擦帯電系列上でマイナス側に位置するようにする。このような関係を実現し得る表面保護層３２５の材料としては、例えば、シリコーン、ナイロン、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ＰＶＡ、ウレタン等の有機材料が挙げられる。また、第四級アンモニウム塩やニグシロン系染料等を用いてもよい。さらには、これまでに例示した材料の２つ以上を混合した材料を用いてもよい。
【００５３】
表面保護層３２５に用いるこれらの材料は、トナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促すことに加えて、自らの絶縁性によってトナー電荷が第一、第二電極部材Ａ，Ｂへリークするのを回避することが可能である。
【００５４】
このような表面保護層３２５を有するトナー補給ローラ３２では、表面保護層３２５が、ホッピングするトナーとの摺擦に伴って、トナーが正規帯電極性側へ摩擦帯電するのを促す。そして、表面保護層３２５との摺擦に伴って、トナーが正規帯電極性とは逆極性側へ摩擦帯電するのを回避する。これにより、ホッピングに伴うトナーの帯電量（正規帯電極性）の低下を抑えることができ、トナーのホッピングを促進して、トナー補給性を向上させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、前述したように、トナーとして、正規帯電極性がマイナス極性（負極性）であるものを用いているが、本願がこれに限定されることはなく、トナーとして、正規帯電極性がプラス極性（正極性）であるものを用いてもよい。この場合には、表面保護層３２５を、トナーとの摺擦に伴って、トナーがプラス極性側へ摩擦帯電することを促す材料を用いて形成すればよい。
【００５６】
また、トナーの帯電系列（帯電極性）とは、トナー母材樹脂（粒子）にシリカ、酸化チタンなどの外添剤を添加したトナー全体としての帯電系列を意味する。帯電系列における序列については、次のようにして調べることが可能である。すなわち、表面保護層３２５上で、所定時間だけトナーを表面保護層３２５に摺擦させた後、そのトナーを吸引して採取する。そして、採取したトナーの帯電量を、エレクトロメータで測定する。
【００５７】
この測定結果がトナーの負極性への帯電量増加を示すものであれば、表面保護層３２５と比較して、トナーの方がマイナス側の帯電系列となる。また、測定結果がトナーの正極性への帯電量増加を示すものであれば、表面保護層３２５と比較して、トナーの方がプラス側の帯電系列となる。
【００５８】
また、表面保護層３２５と電極３２４との間に、中間層を設けてもよい。この場合、中間層として、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の導電性の材料からなるものを用いることも可能である。この中間層を設けることで、表面保護層３２５の剥離等を抑制するとともに、ブレークダウンの抑制効果を向上させることができる。
【００５９】
以上のように構成された第１実施形態のカラー複写機において、現像装置１６でのトナー補給の作用について説明する。この現像装置１６では、トナー補給ローラ３２のａ相の電極３２４Ａおよびｂ相の電極３２４Ｂ間に、電位差が時間的に反転する周期的な電圧を印加している。図７に、ａ相とｂ相とに印加する電圧を示す。この電圧は矩形波であり、ピーク・トゥ・ピーク値（Peak-to-peak value）交流電圧Ｖｐｐは、２００Ｖ〜１，０００Ｖ、周波数ｆは０．１〜５．０ｋＨｚであり、電圧の中心値Ｖ０はトナー補給電位の条件によって変動させている。ａ相とｂ相との電圧は、位相がπだけずれて印加されている。この位相差によって、ａ相およびｂ相間には、常に交流電圧Ｖｐｐだけの電位差が生じている。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。
【００６０】
また、図７に示すように、本実施形態で印加する電圧は矩形波であり、矩形波の場合は電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適している。しかし、本願で用いる電圧が、矩形派に限定されることはなく、サイン波でもよいし、三角波でもよい。
【００６１】
また、本実施形態の現像装置１６では、トナー補給ローラ３２の第一電極部材Ａ、第二電極部材Ｂに印加する周期的な電圧のピーク・トゥ・ピーク値の電位平均値と、現像ローラ２５との電位差により、トナーを補給するように設定されることが望ましい。これにより、トナー補給ローラ３２上でクラウド化したトナーを、現像ローラ２５上の現像剤に効率的に補給することができる。
【００６２】
本実施形態では、電圧の印加により、ａ相の電極３２４Ａおよびｂ相の電極３２４Ｂ間でトナーをホッピングさせて往復移動させることで、トナー補給ローラ３２上でトナーをクラウド化している。クラウド化したトナーは、トナー補給ローラ３２の回転によって、トナー補給部Ｓ（図２参照）まで搬送される。このトナー補給部Ｓにおいて、現像ローラ２５とトナー補給ローラ３２との間の電位差によって、トナーが現像ローラ２５の現像剤に引き寄せられ、トナーの補給が行われる。
【００６３】
このトナー補給に際して、トナーがホッピングしながらトナー補給ローラ３２と摺擦することで、トナーの摩擦帯電が促され、トナー補給時の帯電量の低下を抑制することができる。また、ホッピング移動により、トナーとトナー補給ローラ３２の表面とが静電的に付着する力は弱い。そのため、帯電したトナーがトナー補給ローラ３２上から離脱し易く、トナー補給ローラ３２から現像ローラ２５の現像剤へのトナー補給の効率を向上させることができる。
【００６４】
また、このホッピングにより、薄層ブレード３６による摩擦帯電時に、トナーが機械的なストレスを受けることが少ないので、トナーの流動性の低下を防止することができる。また、トナー補給ローラ３２上にトナーが滞在する時間が短いため、トナーの耐久性が向上する。また、クラウド化したトナーは、電界の働きによる振動によって、電極間をホッピングして、トナー補給ローラ３２との間で摩擦帯電されている。そのため、トナー補給ローラ３２上のトナー全体を、均一に帯電させることができる。したがって、トナー凝集等による帯電量の低下を抑制して、トナーの補給性をより向上させることができる。
【００６５】
また、トナー補給ローラ３２から現像ローラ２５へのトナー補給量の設定値がほぼ同じ場合には、本実施形態のようにトナーをクラウド化することで、補給ポテンシャルの直流成分を小さく設定できる。したがって、現像ローラ２５とトナー補給ローラ３２とを離間したことと相俟って、現像ローラ２５とトナー補給ローラ３２との間のブレークダウンの発生を抑制することができる。そのため、トナー補給をさらに安定して行うことができる。
【００６６】
以上、第１実施形態のカラー複写機では、トナー補給ローラ３２上でトナーをホッピングさせてクラウド化させることにより、トナーの補給を安定して行うことができる。したがって、地汚れや画像濃度の低下等を抑制して、経時に渡って良好な画像品質を得ることができる。
【００６７】
［第２実施形態］
以下、本願の第２実施形態のカラー複写機について説明する。第２実施形態のカラー複写機は、現像装置の構成を変えたこと以外は、第１実施形態と同様の基本構成を有している。そのため、第２実施形態のカラー複写機の詳細な説明は省略する。以下、図８を用いて、第２実施形態の現像装置について説明するが、第１実施形態と同じ部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６８】
第２実施形態の現像装置１６は、図１と同様の構成のカラー複写機に、ブラックＢＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色に対応して設けられている。以下、第２実施例でも、符号の末尾の色分け記号を省略して説明および図示する。第２実施形態の現像装置１６は、現像ケース３０、トナー容器３１、撹拌パドル４０、固定磁石群３９を内蔵した現像ローラ２５、第一、第二電極部材Ａ，Ｂと絶縁体３２２とを有するトナー補給ローラ３２、トナー供給ローラ３３、第１スクリュー３４、第２スクリュー３５、スクリューカバー４１、薄層ブレード３６、シール部材３７、ドクターブレード３８、補給バイアス電源４２、および、現像バイアス電源４３を備えている。第２実施形態の現像装置１６は、さらに、現像ローラ２５とトナー補給ローラ３２との間に、これらの軸線方向に対して長尺な、分離電極５０、回収電極５１、および、気流ガイド板５２を備えている。
【００６９】
第２実施形態では、トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５とは、第１実施形態と比較して、さらに離間して配置され、互いに非接触状態となっている。このトナー補給ローラ３２と現像ローラ２５との間に、軸線方向と平行に、第三電極部材としての分離電極５０を配置している。この分離電極５０は、電圧の印加によりトナーを吸引する電界を発生し、トナー補給ローラ３２の表面からトナーを引き離し（分離し）、トナーを飛翔させる機能を有している。
【００７０】
また、トナー補給ローラ３２上のトナー搬送方向において、分離電極５０に対して下流側であって、トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５との間に、気流ガイド板５２を配置している。この気流ガイド板５２は、トナー補給ローラ３２の表面に対して交差し、かつ、その軸線方向と平行に配置されている。また、気流ガイド板５２は、トナー補給ローラ３２の表面とは、離間して配置され、互いに非接触状態となっている。この気流ガイド板５２は、分離電極５０によって飛翔したトナーを、現像ローラ２５方向（図８左側白抜き矢印参照）に流動させる機能を有している。また、気流ガイド板５２は、以下で説明する回収電極５１によって吸引されたトナーをトナー補給ローラ３２方向（図８右側白抜き矢印参照）に流動させる機能も有している。さらに、分離電極５０によって補給されるトナーと回収電極５１によって回収されるトナーとが混合されないよう、これらを分離する機能をも有している。
【００７１】
トナー補給ローラ３２上のトナー搬送方向において、気流ガイド板５２に対して下流側であって、トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５との間に、第四電極部材としての回収電極５１を配置している。この回収電極５１は、電圧の印加によりトナーが吸引される電界を発生し、現像ローラ２５の現像剤に補給されなかったトナーを吸引する。この回収電極５１によって吸引されたトナーは、気流ガイド板５２によりトナー補給ローラ３２方向（図８右側白抜き矢印参照）に流動し、トナー補給ローラ３２上に戻される。このように回収電極５１は、補給されなかったトナーをトナー補給ローラ３２に回収させる機能を有している。
【００７２】
第２実施形態のトナー補給ローラ３２は、図３〜図５に示す第１実施形態のトナー補給ローラ３２と同様に、ａ相の複数の電極３２４Ａと、電極３２６Ａと、電極軸３２１Ａとを有する第一電極部材Ａ、および、ｂ相の複数の電極３２４Ｂと、電極３２６Ｂと、電極軸３２１Ｂとを有する第二電極部材Ｂを有している。第一、第二電極部材Ａ，Ｂ間には、補給バイアス電源４２から、バイアス電圧が印加される。
【００７３】
上述のような構成の第２実施形態の現像装置１６でも、トナー容器３１内のトナーは、トナー補給ローラ３２およびトナー供給ローラ３３の回転時に、トナー供給ローラ３３によりトナー補給ローラ３２に擦り付けられる。これにより、トナー補給ローラ３２の表面にトナー層Ｔが形成される。このトナー層Ｔは、トナー補給ローラ３２の回転により、薄層ブレード３６とトナー補給ローラ３２との間を通過しながらトナー補給部Ｓ側に搬送されることで、薄層化されると同時に摩擦で帯電される。
【００７４】
トナー補給ローラ３２では、補給バイアス電源４２から第一電極部材Ａおよび第二電極部材Ｂ間に、その電位差が時間的に反転する周期的な電圧が印加されている。そのため、トナー補給部Ｓに到達したトナー補給ローラ３２上のトナーは、電極間の電界によりトナー補給ローラ３２の表面から引き離される。これにより、トナーは電極３２４Ａおよび電極３２４Ｂ間で振動（ホッピング）し、クラウド状態を形成する。このクラウド状態の形成によって、帯電したトナーがトナー補給ローラ３２から離脱し易くなり、トナーが活性化される。
【００７５】
また、トナー補給ローラ３２の下流側には分離電極５０が配置され、薄層ブレード３６、および、トナー供給ローラ３３には、補給バイアス電源４２から直流バイアス電圧が印加されている。このトナー供給ローラ３３と分離電極５０との電位差によって、トナー補給ローラ３２によりトナー補給部Ｓに搬送されたトナーが、トナー補給ローラ３２の表面より分離される。さらに、分離電極５０がトナーを吸引する電界を発生させることで、トナー補給ローラ３２の表面から分離したクラウド状態のトナーを飛翔させる。
【００７６】
また、トナー補給ローラ３２の回転方向であって、分離電極５０に対して下流側には、気流ガイド板５２が、トナー補給ローラ３２とは非接触に設置されている。そのため、飛翔したトナーは、気流ガイド板５２に衝突し、さらに、トナー補給ローラ３２の回転による気流の作用を受けることで、現像ローラ２５方向に流動する。現像ローラ２５方向に流動したトナーは、現像ローラ２５上の現像剤に引き付けられることで、現像剤にトナーが補給され、該現像剤のトナー濃度が上がる。
【００７７】
また、現像ローラ２５上の現像剤に補給されなかったトナーは、気流ガイド板５２に対して下流側に配置された回収電極５１の電界によって吸引され、回収電極５１側に引き付けられる。このように回収電極５１側に引き付けられたトナーは、回収電極５１の下流側で、トナー補給ローラ３２上に再び回収されるため、現像ローラ２５上の現像剤のトナー濃度が安定する。
【００７８】
そして、トナーが補給された現像ローラ２５上の現像剤が、感光体ドラム１４上の静電潜像に付着することにより、静電潜像が現像されて可視像となる。この可視像のトナー濃度が、Ｐセンサ２４により検知されることにより、現像装置１６の現像能力が検知される。Ｐセンサ２４からの検知信号に基づいて、トナー濃度制御部（図示せず）はトナー補給を行うべきか否かを判定する。トナー補給要と判定した場合は、トナー濃度制御部がトナー補給信号を生成し、このトナー補給信号により分離電極５０のバイアス電圧をオンにすることで、トナー補給が実行される。
【００７９】
以上のように、第２実施形態に係るカラー複写機では、現像装置１６のトナー補給ローラ３２と現像ローラ２５との間に分離電極５０を配置して、トナーが吸引される電界を発生させてトナーを飛翔させている。このように、クラウド化されたトナーを、分離電極５０にてさらに飛翔させることで、帯電されたトナーがトナー補給部材から離脱し易くなる。その結果、トナー補給ローラ３２から現像ローラ２５へのトナー補給の効率がさらに向上し、トナー補給を安定して行うことができる。また、トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５とが離間していることで、両者間のブレークダウンの発生を抑制し、トナー補給をさらに安定して行うことができる。また、第１実施形態と同様に、トナーのクラウド化によりストレスが軽減され、トナーの耐久性や流動性を向上させることができ、トナー凝集による帯電量低下を良好に抑制することができる。したがって、第２実施形態のカラー複写機においても、地汚れや画像濃度の低下等を抑制して、経時に渡って良好な画像品質を得ることができる。
【００８０】
上記第１、第２実施形態では、本願をカラー複写機に適用した実施形態を説明したが、本願を適用できる画像形成装置は、これに限定されるものではない。例えば、各色それぞれに対応させて像担持体を設け、その各色の像担持体ごとに現像装置、帯電装置、クリーニング装置などを配設し、各色の像担持体それぞれで形成された各色のトナー像を中間転写体上で重ね合わせてフルカラー画像し、中間転写体上から被転写材上にフルカラー画像を転写して、被転写材にフルカラー画像を形成する、いわゆる中間転写方式のフルカラー画像形成装置であってもよい。また、被転写紙にブラックのトナー像だけを形成するようなモノクロ画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置の場合、現像装置と、像担持体、帯電装置またはクリーニング装置の少なくとも１つとを一体に形成し、画像形成装置本体に対して、着脱自在なプロセスカートリッジとして構成してもよい。この構成により、現像装置などのメンテナンス性を向上させることができる。
【実施例】
【００８１】
以下に、上記第１実施形態および第２実施形態のカラー複写機を用いた実施例と、その性能を検証した検証実験について説明する。実施例１および実施例２は、図２に示す第１実施形態の現像装置を用いた実施例であり、実施例３および実施例４は、図８に示す第２実施形態の現像装置を用いた実施例である。また、比較例は、電極部材Ａ，Ｂを有していないトナー補給ローラと現像ローラとの電位差によってトナーを補給する従来の現像装置を備えたカラー複写機を用いた例である。なお、本願が実施例１〜４に限定されることはなく、本願の要旨を逸脱しない限り、これらの実施例を適宜改変したものも、本願の範囲内である。
【００８２】
＜実施例１＞
実施例１では、第１実施形態の現像装置１６において、トナー補給ローラ３２の表面保護層３２５の材質をポリカーボネートとした。
＜実施例２＞
実施例２では、第１実施形態の現像装置１６において、トナー補給ローラ３２の表面保護層３２５の材質をシリコーンとした。
＜実施例３＞
実施例３では、第２実施形態の現像装置１６において、トナー補給ローラ３２の表面保護層３２５の材質をポリカーボネートとした。
＜実施例４＞
実施例４では、第２実施形態の現像装置１６において、トナー補給ローラ３２の表面保護層３２５の材質をシリコーンとした。
＜比較例＞
比較例では、第一、第二電極部材Ａ，Ｂを有していないトナー補給ローラ１１３を備えた従来の現像装置において、このトナー補給ローラ１１３としてニトリルゴムローラを用いた。
【００８３】
＜検証実験１＞
検証実験１として、各実施例および比較例のカラー複写機を用いて、１０，０００枚連続プリントを行った。この１０，０００枚連続プリント後における、実施例１〜４および比較例それぞれのトナーの劣化度合いを、現像装置内に残存するトナーから判断した。
【００８４】
ここで、トナーの劣化度合いは、トナー製造時にトナー表層に添加された外添剤がトナー表層にどれだけ残存しているかを表す外添剤表層残存率を用いて、ランク評価にて行った。なお、このランク評価は、５段階にランク分けされている。ランク５はトナー製造時の状態（初期状態）であり、ランクが下がるにしたがってトナー表層に残存する外添剤の量が少なくなり、ランク１はトナー表層に外添剤がない状態である。また、トナーの劣化度合いとしては、ランク３以下になると、トナー凝集による帯電量低下が発生し、この帯電量低下に伴って、地汚れやトナーの供給不良等が発生し易くなる。
【００８５】
＜検証実験２＞
検証実験２として、実施例１〜４および比較例において、以下の条件により現像ローラとトナー補給ローラとの間のブレークダウン（リーク）の有無を判定した。
【００８６】
（実施例１、実施例２）
トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５上の現像剤とは、ギャップ（間隔）が３００［μｍ］であり、互いに離間して非接触である。また、トナー補給ローラ３２上のトナー量が、０．４［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、薄層ブレード３６にて調整した。そして、トナー補給ローラ３２上に、トナーを０．４［ｍｇ／ｃｍ２］担持させた状態で、ａ相の電極３２４Ａとｂ相の電極３２４Ｂとの電極間に、トナー補給時において、周波数１［ｋＨｚ］の交流電圧Ｖｐｐ４００［Ｖ］を印加した。これにより、トナー補給ローラ３２の表面で、トナーをホッピングさせクラウドを形成させた。なお、キャリアの抵抗値は４×１０-8である。
【００８７】
（実施例３、実施例４）
トナー補給ローラ３２と現像ローラ２５上の現像剤とは、ギャップが１００［ｍｍ］であり、互いに離間して非接触である。トナー補給ローラ３２上のトナー量が、０．５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、薄層ブレード３６にて調整した。そして、トナー補給ローラ３２上に、トナーを０．５［ｍｇ／ｃｍ２］担持させた状態で、ａ相電極３２４Ａとｂ相電極３２４Ｂとの電極間に、トナー補給時において、周波数１［ｋＨｚ］の交流電圧Ｖｐｐ４００［Ｖ］を印加した。これにより、トナー補給ローラ３２の表面で、トナーをホッピングさせクラウドを形成させた。なお、キャリアの抵抗値は４×１０-8である。
【００８８】
（比較例）
トナー補給ローラ１１３と現像ローラ１１２上の現像剤とは、ギャップが１．３［ｍｍ］である。トナー補給ローラ１１３上のトナー量が、０．３［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、薄層ブレード１１７にて調整した。そして、トナー補給ローラ１１３に、トナー補給時において、２００Ｖのバイアス電圧を印加した。比較例では、トナー補給ローラ１１３上でトナーをクラウド化させていない。
【００８９】
検証実験１のトナー劣化度合いの評価結果、検証実験２のブレークダウンの有無、および、トナー補給時の電位平均値を、下記表１に示す。
【００９０】
【表１】
2014160222.tif 000003
【００９１】
表１に示すように、実施例１〜４においては、トナーの劣化度合いのランクがランク４以上であり、比較例においてはランク３であることが判明した。また、実施例１〜４ではトナー補給ローラ３２と現像ローラ２５との間でブレークダウンが発生しなかった。すなわち、実施例１〜４の結果から、本願の現像装置を備えたカラー複写機（画像形成装置）では、トナー劣化を低減することができるとともに、ブレークダウンも防止できることが判明した。したがって、本願の第１〜２実施形態のトナー複写機に係る実施例１〜４では、トナー凝集による帯電量低下に伴う地汚れやトナーの供給不良等を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００９２】
１２，１２ＢＫ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ  レーザー光出射装置（潜像形成手段）
１３，１３ＢＫ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ  記録装置（潜像形成手段）
１４，１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ  感光体ドラム（像担持体）
１５，１５ＢＫ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ  帯電チャージャ（帯電手段）
１６，１６ＢＫ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ  現像装置（現像手段）
１７ＢＫ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｙ  転写チャージャ（転写手段）
２２  定着ローラ（定着手段）
２５，２５ＢＫ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙ  現像ローラ（現像剤担持体）
３１  トナー容器（トナー収容部）
３２  トナー補給ローラ（トナー補給部材）
３６  薄層ブレード（摩擦部材）
５０  分離電極（第三電極部材）
５１  回収電極（第四電極部材）
５２  気流ガイド板
３２１Ａ，３２１Ｂ  電極軸（第一、第二電極部材）
３２２  絶縁体
３２４，３２４Ａ，３２４Ｂ  電極（第一電極部材）
３２５  表面保護層（表層）
３２６，３２６Ａ，３２６Ｂ  電極（第二電極部材）
Ａ  第一電極部材
Ｂ  第二電極部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開昭５９-１１３４６３号公報
【特許文献２】特開昭５９-１１１６６３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５９７６８号公報
【図１】
2014160222.tif 000004
【図２】
2014160222.tif 000005
【図３】
2014160222.tif 000006
【図４】
2014160222.tif 000007
【図５】
2014160222.tif 000008
【図６】
2014160222.tif 000009
【図７】
2014160222.tif 000010
【図８】
2014160222.tif 000011