(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、
表面に樹脂層を有し、前記現像剤担持体に非接触で配置され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、
前記第１の供給部材の下方で前記第１の供給部材に接触して配置され、前記第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、
前記第２の供給部材に補給される現像剤を保持する現像剤保持部と
を備え、
前記第１の供給部材および前記第２の供給部材は、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転し、
前記第１の供給部材および前記第２の供給部材の抵抗値は、単位をΩとして、同じ桁数であること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤保持部における現像剤の上面レベルを検知するための検知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤保持部に現像剤を補給する現像剤収容部をさらに備えた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１の供給部材から前記第２の供給部材に向かって電流が流れることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１の供給部材に対向して配置され、前記第１の供給部材が担持する現像剤の帯電を補助する帯電補助部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記帯電補助部材が、前記第１の供給部材に非接触で設けられていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記帯電補助部材が、前記第１の供給部材に接触して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項８】
前記第１の供給部材と前記第２の供給部材とが、両者の対向部において、互いの表面がほぼ等速度で移動するように回転することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記第１の供給部材は、表面粗さＲｚが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記第２の供給部材は、スポンジ状のゴムローラであることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記第１の供給部材と前記現像剤担持体との間に、振動電界を発生させることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に非接触で配置され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、
前記第１の供給部材の下方で前記第１の供給部材に接触して配置され、前記第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、
前記第２の供給部材に補給される現像剤を保持する現像剤保持部と、
前記現像剤担持体に対向して配置され、前記現像剤担持体の現像剤を回収する現像剤回収部材と
を備え、
前記第１の供給部材および前記第２の供給部材は、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転し、
前記第１の供給部材の回転方向において、前記第１の供給部材と前記現像剤担持体との対向部が、前記第１の供給部材と前記現像剤回収部材との対向部よりも上流側にあること
を特徴とする現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤保持部に現像剤を補給する現像剤収容部をさらに備え、
前記第１の供給部材および前記第２の供給部材の対向部での双方の移動方向は、前記現像剤回収部材が配置された側から前記現像剤収容部が配置された側に向かう方向であることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記第１の供給部材に対向して配置され、前記第１の供給部材が担持する現像剤の帯電を補助する帯電補助部材をさらに備え、
前記現像剤収容部からの現像剤が補給される位置が、水平方向において、前記第１の供給部材と前記帯電補助部材との対向部、前記第１の供給部材と前記現像剤担持体との対向部、および前記第１の供給部材と前記第２の供給部材との対向部によって囲まれた領域の外側にあることを特徴とする請求項１３に記載の現像装置。
【請求項１５】
静電潜像担持体と、この静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置であって、
前記現像装置が、
前記静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に非接触で配置され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、
前記第１の供給部材の下方で前記第１の供給部材に接触して配置され、前記第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、
前記第１の供給部材に対向して配置され、前記第１の供給部材が担持する現像剤の帯電を補助する帯電補助部材と、
前記第２の供給部材に補給される現像剤を収容するケーシングと、
前記ケーシングに現像剤を補給する現像剤収容部と、
前記ケーシングに補給された現像剤の上面レベルを検知する検知部と、
前記検知部の検知情報に基づいて、前記ケーシングに補給された現像剤の上面レベルが、前記第１の供給部材と前記現像剤担持体との対向部および前記帯電補助部材と前記第１の供給部材との対向部よりも下方となるよう、現像剤の上面レベルを制御する制御手段と
を備え、
前記第１の供給部材および前記第２の供給部材が、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転すること
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、現像装置、および現像装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置用の現像装置には、現像装置の下部に堆積したトナーを、塗布ローラおよび供給ローラを経て現像ローラに（下方から上方に）搬送するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７５６７号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の現像装置では、塗布ローラおよび供給ローラとトナーとの摩擦を利用してトナーを帯電させ、搬送するため、トナーのダメージが生じやすい。そのため、画像形成動作を続けると、カブリの増加やカスレの発生などが生じ、画像品質が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、画像品質の低下を防止することができる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】
【０００６】
本発明に係る現像装置は、静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、表面に樹脂層を有し、現像剤担持体に非接触で配置され、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、第１の供給部材の下方で第１の供給部材に接触して配置され、第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、第２の供給部材に補給される現像剤を保持する現像剤保持部とを備える。第１の供給部材および第２の供給部材は、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転する。第１の供給部材および第２の供給部材の抵抗値は、単位をΩとして、同じ桁数である。
本発明に係る現像装置は、また、静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に非接触で配置され、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、第１の供給部材の下方で第１の供給部材に接触して配置され、第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、第２の供給部材に補給される現像剤を保持する現像剤保持部と、現像剤担持体に対向して配置され、現像剤担持体の現像剤を回収する現像剤回収部材とを備える。第１の供給部材および第２の供給部材は、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転する。第１の供給部材の回転方向において、第１の供給部材と現像剤担持体との対向部は、第１の供給部材と現像剤回収部材との対向部より上流側にある。
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、この静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備える。現像装置は、静電潜像担持体に現像剤を付着させて静電潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に非接触で配置され、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の供給部材と、第１の供給部材の下方で第１の供給部材に接触して配置され、第１の供給部材に現像剤を供給する第２の供給部材と、第１の供給部材に対向して配置され、第１の供給部材が担持する現像剤の帯電を補助する帯電補助部材と、第２の供給部材に補給される現像剤を収容するケーシングと、ケーシングに現像剤を補給する現像剤収容部と、ケーシングに補給された現像剤の上面レベルを検知する検知部と、検知部の検知情報に基づいて、ケーシングに補給された現像剤の上面レベルが、第１の供給部材と現像体担持体との対向部および帯電補助部材と第１の供給部材との対向部よりも下方となるよう、現像剤の上面レベルを制御する制御手段とを備える。第１の供給部材および第２の供給部材は、両者の対向部において、互いの表面が同方向に移動するように回転する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、摩擦による現像剤のダメージを抑制し、これにより画像品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における現像装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態における現像装置の各ローラ間のニップ量およびギャップ量を示す模式図（Ａ）、およびトナー供給ローラと周囲のローラとの位置関係を説明するための模式図（Ｂ）である。
【図３】第１の実施の形態における現像装置の駆動伝達部の構成を示す模式図である。
【図４】第１の実施の形態における現像装置のトナー残量検知バーの端部の形状を示す斜視図である。
【図５】第１の実施の形態における現像装置のトナー残量検知バーを含むトナー残量検知機構を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における現像装置のトナー残量検知機構を、図５に示す矢印Ｌ方向から見た図である。
【図７】第１の実施の形態における現像装置を備えた画像形成装置の基本構成を示す図である。
【図８】第１の実施の形態における現像装置を備えた画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態における現像装置の現像ローラの断面構造を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態における現像装置の現像ローラの抵抗値の測定方法を説明するための正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。
【図１１】第１の実施の形態における鋸歯電極の形状およびトナー供給ローラとの位置関係を示す模式図である。
【図１２】第１の実施の形態において、トナーレベルがトナー残量検知バーの回転軌跡の頂点より高い位置にある状態を示す模式図である。
【図１３】第１の実施の形態において、トナーレベルがトナー残量検知バーの回転軌跡の頂点より低い位置にある状態を示す模式図である。
【図１４】第１の実施の形態において、トナーレベルと、受光素子による反射光の受光時間の関係を示す図である。
【図１５】第１の実施の形態におけるトナー補給制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】第１の実施の形態に対する比較例の現像装置を示す図である。
【図１７】第１の実施の形態および比較例の現像装置を画像形成装置に搭載して連続印刷動作を行ったときのカブリの評価結果を示す図である。
【図１８】第１の実施の形態および比較例の現像装置を画像形成装置に搭載して連続印刷動作を行ったときのカスレの評価結果を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における現像装置の構成を示す断面図である。
【図２０】第２の実施の形態における現像装置のトナー供給ローラの断面構造を示す図である。
【図２１】第２の実施の形態および第１の実施の形態の現像装置を画像形成装置に搭載して連続印刷動作を行ったときのカブリの評価結果を示す図である。
【図２２】第２の実施の形態および第１の実施の形態の現像装置を画像形成装置に搭載して連続印刷動作を行ったときのカスレの評価結果を示す図である。
【図２３】第１および第２の実施の形態の現像装置のトナー供給ローラから補助供給ローラに向かって電流を流したときの、補助供給ローラ用電源の出力電圧のばらつきの測定結果を示す図である。
【図２４】第１の実施の形態（Ａ）および第２の実施の形態（Ｂ）におけるトナー供給ローラと、補助供給ローラと、これらの間のトナーとをそれぞれ電気抵抗として表わした模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の実施の形態．
まず、本発明の第１の実施の形態における現像装置１００の構成について説明する。図１は、現像装置１００の構成を示す断面図である。現像装置（プロセスユニットとも称する）１００は、そのケーシング１０１の内部に、静電潜像担持体としての感光体ドラム３を有している。感光体ドラム３は、表面に感光体層を備えたドラム状の部材であり、図中反時計回り方向に回転する。
【００１１】
なお、この現像装置１００は、感光体ドラム３を内蔵する「ドラム一体型構造」を有しているが、このような構造には限定されない。現像装置が感光体ドラムと別体で構成される場合には、感光体ドラム３を含むユニット全体をプロセスユニット（または画像形成ユニット）と称し、静電潜像を現像する役割を担う部分（後述するトナー収容部１２から現像ローラ１までの部分）を現像装置と称する。
【００１２】
感光体ドラム３の表面に対向するように、感光体ドラム３の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ４と、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ１と、感光体ドラム３の表面に残留したトナーを掻き取るクリーニング部材としてのクリーニングブレード９とが配置されている。帯電ローラ４、現像ローラ１およびクリーニングブレード９は、感光体ドラムの回転方向に沿って、この順で配置されている。
【００１３】
ここでは、帯電ローラ４およびクリーニングブレード９は、感光体ドラム３の表面に上方から当接している。また、現像ローラ１は、感光体ドラム３の表面に側方（図１における右側）の斜め下から当接している。
【００１４】
現像ローラ１は、感光体ドラム３とは反対の方向（ここでは図中時計回り）に回転する。すなわち、現像ローラ１と感光体ドラム３とは、互いの対向部において、同方向（順方向）に移動するようにそれぞれ回転する。帯電ローラ４も、感光体ドラム３とは反対の方向（ここでは図中時計回り）に回転する。
【００１５】
現像ローラ１に対向するように、現像剤規制部材としての現像ブレード６が配置されている。現像ブレード６は、現像ローラ１の表面に形成されるトナーの薄層（後述）の厚さを規制するものである。
【００１６】
また、現像ローラ１に非接触で対向するように、第１の供給部材としてのトナー供給ローラ２が設けられている。トナー供給ローラ２は、現像ローラ１の略下方に位置している。現像ローラ１の回転方向において、トナー供給ローラ２は、現像ブレード６よりも上流側で、且つ、感光体ドラム３よりも下流側に位置している。
【００１７】
トナー供給ローラ２は、現像ローラ１とは同方向（ここでは図中時計回り）に回転する。すなわち、トナー供給ローラ２と現像ローラ１は、互いの対向部において、逆方向に移動するようにそれぞれ回転する。
【００１８】
トナー供給ローラ２に接触するように、第２の供給部材としての補助供給ローラ１０が設けられている。補助供給ローラ１０は、トナー供給ローラ２の下方に位置している。補助供給ローラ１０は、トナー供給ローラ２とは反対の方向（ここでは図中反時計回り）に回転する。すなわち、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２とは、互いの対向部において、同方向に移動するようにそれぞれ回転する。
【００１９】
この補助供給ローラ１０は、ケーシング１０１の下部に配置されており、このケーシング１０１の下部には、現像剤としてのトナーが堆積する。ケーシング１０１の下部は、トナー（現像剤）１１を保持する現像剤保持部１０２と称する。
【００２０】
ケーシング１０１内の現像剤保持部１０２にトナー１１を補給するため、ケーシング１０１の上部には、現像剤収容部としてのトナー収容部１２が設けられている。トナー収容部１２は、その内部にトナー１１を収容する収容器（例えばトナーカートリッジ）である。トナー収容部１２の下部には、トナー１１をケーシング１０１内（現像剤保持部１０２）に供給するための現像剤補給口としてのトナー補給口１２ａが形成されており、このトナー補給口１２ａを開閉するためのシャッタ１２ｂが設けられている。
【００２１】
また、現像ローラ１に対向するように、現像ローラ１の表面に残留したトナー（感光体ドラム３上の静電潜像の現像に使用されなかったトナー）を回収する現像剤回収部材としてのトナー回収ブラシローラ５が配置されている。現像ローラ１の回転方向において、トナー回収ブラシローラ５は、トナー供給ローラ２よりも上流側で、且つ、感光体ドラム３よりも下流側に位置している。
【００２２】
このトナー回収ブラシローラ５に対向するように、トナー回収ブラシローラ５が担持したトナーを弾き飛ばすフリッカ部材としてのトナー回収ブラシ用フリッカ８が配置されている。
【００２３】
また、トナー供給ローラ２に非接触に対向するように、トナー供給ローラ２の表面のトナーを帯電させる帯電補助部材としての鋸歯電極７が配置されている。トナー供給ローラ２の回転方向において、鋸歯電極７は、補助供給ローラ１０よりも下流側で、現像ローラ１よりも上流側に位置している。
【００２４】
ケーシング１０１の下部（すなわち現像剤保持部１０２）には、トナー１１を撹拌し、搬送する撹拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。撹拌部材は、例えばクランク形状を有する金属製のバーであり、複数の（ここでは４つ）の撹拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが、それぞれの軸方向が現像ローラ１の軸方向と平行になるように配置されている。
【００２５】
さらに、ケーシング１０１の現像剤保持部１０２内におけるトナーレベル（トナー１１の上面レベル）１１ａを検知するため、検知部としてのトナー残量検知バー１４が設けられている。トナー残量検知バー１４は、クランク形状を有する金属製のバーであるが、詳細については後述する。
【００２６】
図２（Ａ）は、現像装置１００の各ローラ間のニップ量およびギャップ量を示す模式図である。図２（Ａ）に示すように、現像ローラ１とトナー供給ローラ２とのギャップｄ１は、０．２５ｍｍである。トナー供給ローラ２と鋸歯電極７の先端部とのギャップｄ２は、１．５ｍｍである。
【００２７】
現像ローラ１とトナー回収ブラシローラ５とは互いに接しており、ニップ量ｄ３は０．５ｍｍである。また、トナー回収ブラシローラ５とトナー回収ブラシ用フリッカ８とは互いに接しており、ニップ量ｄ４は０．５ｍｍである。トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０とは互いに接しており、ニップ量ｄ５は０．５ｍｍである。なお、ニップ量とは、２つのローラの中心間距離から、それぞれのローラ半径の合計を引いた量である。
【００２８】
図２（Ｂ）は、現像装置１００のトナー供給ローラ２と周囲のローラとの位置関係を説明するための模式図である。図２（Ｂ）において、トナー供給ローラ２と鋸歯電極７との対向する部分（対向部）を符号Ａで示し、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との対向部を符号Ｂで示す。また、トナー供給ローラ２とトナー回収ブラシローラ５との対向部を符号Ｃで示し、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０との対向部を符号Ｄで示す。
【００２９】
トナー供給ローラ２の回転方向において、トナー供給ローラ２と鋸歯電極７との対向部Ａは、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との対向部Ｂよりも上流側である。また、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との対向部Ｂは、トナー供給ローラ２とトナー回収ブラシローラ５との対向部Ｃよりも上流側である。
【００３０】
また、トナー供給ローラ２および補助供給ローラ１０の、互いの対向部Ｄでの移動方向（図２（Ｂ）に矢印αで示す）は、トナー回収ブラシローラ５が配置された側（図中右側）からトナー収容部１２（図１）が配置された側（図中左側）に向かう方向である。
【００３１】
また、上記の対向部Ａ，Ｂ，Ｄを含む領域Ｅに対して外側（ここでは水平方向において外側）に、図１に示したトナー収容部１２からトナーが補給される部分（トナー補給口１２ａ）が位置している。
【００３２】
図３は、現像装置１００の駆動伝達部３８の構成を示す模式図である。上述した感光体ドラム３、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、補助供給ローラ１０およびトナー回収ブラシローラ５の軸部には、それぞれ、感光体ドラムギア３Ｇ、現像ローラギア１Ｇ、トナー供給ローラギア２Ｇ、補助供給ローラギア１０Ｇおよび回収ローラギア５Ｇが取り付けられている。
【００３３】
駆動モータ２７（図８）に取り付けられたモータギア２７ｂは、感光体ドラムギア３Ｇと噛み合っている。感光体ドラムギア３Ｇは、現像ローラギア１Ｇと噛み合っている。現像ローラギア１Ｇは、アイドルギア３８Ｇおよび回収ローラギア５Ｇと噛み合っている。アイドルギア３８Ｇは、トナー供給ローラギア２Ｇと噛み合っており、トナー供給ローラギア２Ｇは、補助供給ローラギア１０Ｇと噛み合っている。
【００３４】
このように構成されているため、駆動モータ２７の回転（駆動力）は、感光体ドラム３、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、補助供給ローラ１０およびトナー回収ブラシローラ５に伝達され、これらがそれぞれ矢印で示した方向に回転する。
【００３５】
また、図１に示した撹拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、駆動伝達部３８から更にギア列を介して駆動力が伝達され、例えば図１に示す時計回りに回転する。
【００３６】
図４は、図１に示したトナー残量検知バー１４の端部の形状を示す斜視図である。図５は、トナー残量検知バー１４を含むトナー残量検知機構２００の構成を示す図である。トナー残量検知バー１４は、その回転軸方向の端部に位置する軸部１４ａと、軸部１４ａから屈曲して回転半径方向に延在する半径部１４ｂと、トナー残量検知バー１４の回転軸方向の中央に位置して回転軸方向に延在する中央部１４ｃとを有している。
【００３７】
トナー残量検知バー１４の軸部１４ａは、トナー残量検知バー１４を回転させるギア２８に嵌め込まれている。なお、ギア２８の回転に対しては、トナー残量検知バー１４は自由である。
【００３８】
ギア２８には、トナー残量検知バー１４の半径部１４ｂに当接する当接部２８ａが取り付けられている。当接部２８ａは、Ｌ字状の断面を有し、トナー残量検知バー１４の回転軸の方向に所定の長さを有している。
【００３９】
ギア２８は、図３に示した駆動モータ２７の駆動力が、駆動伝達部３８および図示しないギア列により伝達され、感光体ドラム３の回転と共に、図４に矢印で示す方向に一定速度で回転する。ギア２８が回転すると、当接部２８ａがトナー残量検知バー１４を回転方向に付勢し、トナー残量検知バー１４がギア２８と同方向に回転する。
【００４０】
ギア２８の回転速度は、トナー残量検知バー１４がその回転軌跡の頂点から自重で下方に回転する（落下する）速度よりも遅く設定されている。
【００４１】
図５に示すように、トナー残量検知バー１４の両端の軸部１４ａのうち、ギア２８が取り付けられた側と反対側の軸部１４ａは、現像装置１００の外部に突出している。現像装置１００の外部に突出した軸部１４ａの先端には、被検知部材としての反射板２９が固定されている。反射板２９は、トナー残量検知バー１４の回転と共に回転する。
【００４２】
この反射板２９は、レーザー光を反射できるものが望ましく、本実施の形態では鏡を用いる。また、後述する画像形成装置３００の本体には、レーザー光３０ａを出射する発光素子３０と、この発光素子３０から出射されて反射板２９で反射された反射光３１ａを受光する受光素子３１とが備えられている。
【００４３】
図６は、図５に示したトナー残量検知機構２００を、矢印Ｌ方向から見た図である。図６に示すように、発光素子３０と受光素子３１は、反射板２９が回転軌跡の頂点２９Ｔから底２９Ｂへ移動する際に、これらの中間点２９Ｍを通過している間のみ、発光素子３０から出射された光３０ａの反射光３１ａを受光素子３１が受光できるように配置されている。
【００４４】
次に、第１の実施の形態における現像装置１００を備えた画像形成装置３００について説明する。
【００４５】
図７は、画像形成装置３００の基本構成を示す図である。画像形成装置３００は、電子写真プリンタである。画像形成装置３００は、その本体３０１の下部に、印刷用紙等の媒体１８を収容する媒体収容部３０２（例えばトレイ）を有している。
【００４６】
媒体収容部３０２に収容された媒体の表面に接するように、給紙手段としての搬送ローラ１９ａが配置されている。搬送ローラ１９ａは、後述する搬送モータ２６によって回転駆動され、媒体収容部３０２に収容された媒体１８を一枚ずつ繰り出す。
【００４７】
搬送ローラ１９ａに隣接して、搬送ローラ１９ａによって媒体収容部３０２から繰り出された媒体１８をさらに搬送する搬送手段としての搬送ローラ対１９ｂが配置されている。ここでは、搬送ローラ対１９ｂは、媒体収容部３０２から繰り出された媒体１８を、斜め上方（図中右上方向）に搬送する。
【００４８】
媒体１８の搬送方向において搬送ローラ対１９ｂの下流側には、上述した現像装置１００が配置されている。また、媒体１８を挟んで現像装置１００の感光体ドラム３と対向するように、転写部材としての転写ローラ１６が配置されている。転写ローラ１６は、感光体ドラム３の表面に形成されたトナー像（現像剤像）を媒体１８に転写するものである。
【００４９】
また、現像装置１００の感光体ドラム３に対して、転写ローラ１６と反対の側には、露光装置としてのＬＥＤヘッド１５が配置されている。ＬＥＤヘッド１５は、感光体ドラム３の表面の感光層をイメージデータに応じて露光して、静電潜像を形成するものである。
【００５０】
媒体１８の搬送方向において現像装置１００の下流側には、定着手段としての定着器１７が配置されている。定着器１７は、トナー像が転写された媒体１８を加圧・加熱することにより、トナー像を媒体１８に定着させるものであり、トナーを溶融させるため熱源（ヒータ）および温度を検出する温度センサ等を備えている。
【００５１】
媒体１８の搬送方向において定着器１７の下流側には、トナー像が定着した媒体１８を装置外に排出する排出手段としての搬送ローラ対１９ｃが配置されている。また、画像形成装置３００の上部には搬送ローラ対１９ｃによって排出された媒体１８を載置するスタッカ部１９ｄが設けられている。
【００５２】
図８は、画像形成装置３００の制御系を示すブロック図である。画像形成装置３００の制御を司る印刷制御部２０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等によって構成されている。印刷制御部２０は、パーソナルコンピュータ等の上位装置５０から送られた印刷データおよび制御コマンドに基づき、画像形成装置３００のシーケンスを制御して、画像形成動作を実行する。
【００５３】
インターフェース（Ｉ／Ｆ）制御部２１は、インターフェースコネクタ、インターフェース用ＩＣ等を有し、上位装置５０から送られた印刷データや制御コマンドを受信し、印刷制御部２０に転送する。
【００５４】
受信メモリ２２は、上位装置５０からインターフェース制御部２１を介して入力された印刷データを一時的に記録する。画像データ編集メモリ２３は、受信メモリ２２に記録された印刷データを受け取ると共に、その印刷データを編集処理して生成された画像データ、すなわちイメージデータを記録する。
【００５５】
操作部２４は、画像形成装置３００の状態を表示するための表示部（例えばＬＥＤ）と、画像形成装置３００に対する操作者の指示を入力するための入力部（例えばスイッチ、表示部等を含むもの）とを有している。
【００５６】
センサ群２５は、画像形成装置３００の動作状態を監視するための各種のセンサ、例えば媒体位置検出センサ、温度・湿度センサ、印刷濃度センサ、トナー残量検知センサ等を含む。
【００５７】
タイマ３２は、発光素子３０から出射されて反射板２９で反射された反射光３１ａを受光素子３１が検出する時間を計測するタイマである。
【００５８】
帯電ローラ用電源４ａは、印刷制御部２０の指示に基づき、感光体ドラム３の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ４に所定の帯電電圧を印加する。現像ローラ用電源１ａは、感光体ドラム３上の静電潜像を現像するための現像ローラ１に所定の現像電圧を印加し、また、現像ブレード６にも所定の電圧を印加する。
【００５９】
トナー供給ローラ用電源２ａは、現像ローラ１にトナー１１を供給するためのトナー供給ローラ２に所定の電圧を印加する。補助供給ローラ用電源１０ａは、トナー供給ローラ２にトナーを供給し、且つトナー１１を帯電させるための補助供給ローラ１０に所定の電圧を印加する。
【００６０】
トナー回収ブラシローラ用電源５ａは、現像ローラ１からトナー１１を回収するためのトナー回収ブラシローラ５に所定の電圧を印加する。鋸歯電極用電源７ａは、トナー１１を帯電させるための鋸歯電極７（帯電補助部材）に所定の電圧を印加する。転写ローラ用電源１６ａは、感光体ドラム３上のトナー像を媒体１８に転写するための転写ローラ１６に所定の転写電圧を印加する。
【００６１】
なお、帯電ローラ用電源４ａ、現像ローラ用電源１ａ、トナー供給ローラ用電源２ａ、補助供給ローラ用電源１０ａ、トナー回収ブラシローラ用電源５ａ、鋸歯電極用電源７ａおよび転写ローラ用電源１６ａは、印刷制御部２０の指示により、印加する電圧を変更することができる。
【００６２】
ヘッド駆動制御部１５ａは、画像データ編集メモリ２３に記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド１５に送り、そのＬＥＤヘッド１５を駆動する。
【００６３】
定着制御部１７ａは、媒体１８に転写されたトナー像を当該媒体１８に定着するために、定着器１７のヒータに電圧を印加する。具体的には、定着制御部１７ａは、定着器１７に設けられた温度センサのセンサ出力を読み込み、当該センサ出力に基づいてヒータに通電して、定着器１７を一定の温度に保つように制御を行う。
【００６４】
搬送モータ制御部２６ａは、印刷制御部２０の指示に基づき、媒体１８を搬送するための搬送モータ２６を制御する。これにより、媒体収容部３０２に収容した媒体を搬送ローラ１９ａによって一枚ずつ搬送路に繰出し、搬送ローラ対１９ｂによって現像装置１００を通過させ、搬送ローラ対１９ｃによって装置外に排出する。
【００６５】
駆動制御部２７ａは、感光体ドラム３を回転させるための駆動モータ２７を制御する。駆動モータ２７が回転すると、上述した駆動伝達部３８により、感光体ドラム３、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、補助供給ローラ１０、トナー回収ブラシローラ５、撹拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびトナー残量検知バー１４がそれぞれ回転する。
【００６６】
シャッタ駆動制御部（補給制御部）１２ｃは、トナー収容部１２のシャッタ１２ｂの開閉動作を制御する。シャッタ駆動制御部１２ｃは、ケーシング１０１内のトナーレベル１１ａ（図１）を、トナー残量検知機構２００により検知し、ケーシング１０１内のトナー残量が少なくなったとき、シャッタ１２ｂを開き、トナー収容部１２からケーシング１０１内にトナーを補給する制御を行う。
【００６７】
次に、第１の実施の形態における現像装置１００の好ましい動作条件について説明する。ここで説明する動作条件は、後述する印刷試験（図１７、図１８）の条件でもある。
【００６８】
まず、トナー１１について説明する。ここで使用したトナー１１は、粉砕法で製造され、バインダとしてポリエステル樹脂を用いた非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナー１１の体積平均粒径は５．７μｍ、円形度は０．９２、ブローオフ帯電量は−３６μＣ／ｇである。
【００６９】
体積平均粒径の測定には、ベックマンコールター株式会社製「コールターマルチサイザーＩＩ」を使用した。また、円形度の測定は、シスメックス株式会社製「フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００」を使用した。
【００７０】
ブローオフ帯電量の測定は、京セラ株式会社製「粉体帯電量測定装置ＴＹＰＥ  ＴＢ−２０３」を使用した。測定に当たっては、トナー０．５ｇと、パウダーテック株式会社製フェライトキャリア（Ｆ−６０）９．５ｇとを混合し、３０分攪拌した後、ブロー圧７．０ｋＰａ、吸引圧−４．５ｋＰａの条件で飽和帯電量を測定した。
【００７１】
次に、各ローラおよびブレードについて説明する。図９は、現像ローラ１の断面構造を示す図である。現像ローラ１は、導電性を有する芯金３３と、この芯金３３の表面に形成された弾性層３４と、弾性層３４の表面に被覆された半導電性樹脂膜３５とを有している。弾性層３４は、例えば、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの一般的なゴム材料で形成することができる。ここでは、弾性層３４をシリコーンゴムで形成した。半導電性樹脂膜３５は、トナー１１への電荷付与性を考慮して、アクリル樹脂にカーボンブラック等を分散したものを用いた。
【００７２】
弾性層３４のゴム硬度は、アスカーＣ硬度で５０〜８０°程度が適当であり、ここでは、アスカーＣ硬度６０°とした。
【００７３】
現像ブレード６は、ステンレス（ＳＵＳ）製であり、板厚は例えば０．０８ｍｍである。また、現像ブレード６の現像ローラ１との当接部には、曲げ加工が施されている。ここでは、曲げ部の曲率半径Ｒは０．１８ｍｍとし、現像ローラ１に対する線圧は３５ｇｆ／ｃｍとした。
【００７４】
現像ローラ１の表面粗さおよび抵抗値は、現像ブレード６の条件と共に、現像ローラ１上に形成されるトナー層厚、トナー帯電量を決定する要因となる。ここでは、現像ローラ１の表面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）を２〜８μｍとした。なお、表面粗さの測定は、小坂研究所製「サーフコーダＳＥＦ３５００」で行った。測定器の触針半径は２μｍ、触針圧は０．７ｍＮ、触針の送り速さは０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００７５】
また、現像ローラ１の抵抗値は、弾性層３４と半導電性樹脂膜３５を含めた測定で、１×１０６〜１×１０９Ωの範囲が好ましい。図１０は、現像ローラ１の抵抗値の測定方法を説明するための正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。現像ローラ１の抵抗値の測定装置３６には、ヒューレット・パッカード株式会社製「ハイレジスタンスメータ（４３３９Ｂ）」を用いた。
【００７６】
現像ローラ１の外周面に、幅２．０ｍｍ、直径６．０ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）製のボールベアリング３７を２０ｇｆの力で接触させ、芯金３３とローラ表面（半導電性樹脂膜３５）間の抵抗値を、測定装置３６により測定した。ベアリング３７は、現像ローラ１の軸方向の６箇所（図１０（Ａ）に示すＰ１からＰ６まで）に設け、現像ローラ１を５０ｒｐｍの速度で回転させながら測定した。Ｐ１からＰ６まで、それぞれ１周１００ポイント、合計６００ポイントで測定を行い、その平均値をローラの抵抗値とした。また、このときの現像ローラ１への印加電圧は、１００Ｖとした。
【００７７】
トナー供給ローラ２は、外径１２．５ｍｍのアルミニウム製のローラを用いた。トナー供給ローラ２の表面粗さ（十点平均粗さ）Ｒｚが１μｍ以下となるよう表面加工を行うことにより、トナー供給ローラ２表面からのトナーの離形性（すなわち現像ローラ１へのトナーの移り易さ）を確保した。
【００７８】
トナー回収ブラシローラ５は、所望の抵抗値に調整された導電性繊維（ブラシ繊維）を織り込んだ生地を、導電性を有する芯金の周囲にスパイラル状に巻き付けて構成される。トナー回収ブラシローラ５の抵抗値は、図１０を参照して説明した測定方法で、印加電圧５０Ｖに対し、１×１０６〜１×１０８Ωの範囲が望ましい。トナー回収ブラシローラ５の抵抗値が上記の範囲より高くなると、ブラシ繊維に電荷が蓄積され、現像ローラ１上の未現像トナーを除電できなくなるためである。
【００７９】
トナー回収ブラシローラ５のブラシ繊維の長さは３ｍｍ、繊度（太さ）は６デニール、植密度は７５ＫＦ／インチ２とした。また、ブラシ繊維の素材としては、アクリル（東レ株式会社製ＳＡ−７材）を使用した。
【００８０】
トナー回収ブラシ用フリッカ８は、トナー回収ブラシローラ５が担持するトナー（すなわち現像ローラ１から回収したトナー）をブラシ繊維の弾性を利用して弾き飛ばす（飛翔させる）ために、トナー回収ブラシローラ５に当接するように配置される。
【００８１】
トナー回収ブラシ用フリッカ８は、断面直径３ｍｍの金属からなる円柱状のバーであり、図２に示すように、トナー回収ブラシローラ５に対して０．５ｍｍ食い込むように押し込まれている。
【００８２】
トナー回収ブラシ用フリッカ８の形状は、円柱に限らず、厚さが０．１ｍｍ程度の金属板でも良い。但し、金属板の先端にエッジを有していると、トナー回収ブラシローラ５のブラシ繊維が磨耗しやすくなるため、先端に曲げ加工を施して、その曲げ部分をトナー回収ブラシローラ５に当接するのが望ましい。
【００８３】
補助供給ローラ１０は、導電性を有する芯金の表面に、シリコーンゴムスポンジを設けたものである。シリコーンゴムスポンジは、未加硫のシリコーンゴムコンパウンドを押し出し等の方法で成形し、加熱により加硫発泡して得られる。
【００８４】
シリコーンゴムコンパウンドは、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴム等の各種生ゴムに、補強性シリカ充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤および発泡剤を添加して得られる。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、ＡＤＣＡ等の有機発泡剤が用いられる。また、半導電性を付与する場合は、アセチレンブラックやカーボンブラック等を添加する。
【００８５】
ここでは、補助供給ローラ１０のセル目（発泡により生じた微細な孔）の直径は、２００〜５００μｍであり、アスカーＦ硬度は５０〜８０度の範囲とした。補助供給ローラ１０の硬度は、加硫剤の添加量により調整可能である。
【００８６】
補助供給ローラ１０の抵抗値は、図１０を参照して説明した測定方法で、印加電圧１００Ｖに対し、１×１０７〜１×１０１０Ωの範囲が望ましい。ここでは、１×１０９Ωとした。補助供給ローラ１０の抵抗値が上記の範囲より低くなると、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２の間の電流値が大きくなり、所望の電圧を印加することが難しくなる。
【００８７】
また、補助供給ローラ１０は、図１を参照して説明したように、トナー供給ローラ２と当接し、トナー供給ローラ２とは逆方向に回転するが、トナー供給ローラ２との当接部での摩捺によりトナーにダメージを与えないよう、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２とは、その当接部において表面がほぼ等速度で同方向に移動するように回転する。
【００８８】
ここで、「ほぼ等速度」とは、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２と当接部における、補助供給ローラ１０の表面の移動速度Ｖ１０と、トナー供給ローラ２の表面の移動速度Ｖ２との差（Ｖ１０−Ｖ２）が、Ｖ１０の±１０%以内であることを言う。
【００８９】
図１１は、鋸歯電極（帯電補助部材）７の形状およびトナー供給ローラ２との位置関係を示す模式図である。鋸歯電極７は、トナー供給ローラ２の軸方向に長い長尺状のステンレス（ＳＵＳ）製の部材である。鋸歯電極７は、トナー供給ローラ２に向けて突出する複数の突起部７ｂを有している。これら複数の突起部７ｂは、鋸歯電極７の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
【００９０】
鋸歯電極７の突起部７ｂは、トナー供給ローラ２に非接触で対向するように配置されている。また、鋸歯電極７には鋸歯電極用電源７ａ（帯電補助部材用電源）が接続され、後述するようにバイアス電圧が印加されている。
【００９１】
なお、本実施の形態における帯電補助部材は、鋸歯電極７に限定されるものではない。例えば、ウレタンフィルムやＰＥＴフィルムなどのように、フィルム形状の樹脂にカーボンブラックなどの導電剤を練り込んだものであってもよく、その表面をトナー供給ローラ２に軽接触させて電圧を印加することも可能である。
【００９２】
なお、「軽接触」とは、摩擦によるトナーへのダメージを抑制するため、帯電補助部材をトナー供給ローラ２に接触させなかった場合に駆動モータ２７にかかる負荷トルクをＴａ、帯電補助部材をトナー供給ローラ２に接触させた場合に駆動モータ２７にかかる負荷トルクをＴｂとしたとき、（Ｔｂ−Ｔａ）がＴａの５％以下であることを言う。
【００９３】
次に、図１〜図３および図７，８を参照して、本実施の形態の画像形成装置３００の画像形成動作について説明する。
【００９４】
パーソナルコンピュータ等の上位装置５０から印刷命令が入力されると、画像形成装置３００の印刷制御部２０は、駆動制御部２７ａを制御して駆動モータ２７を駆動し、感光体ドラム３を図１に示す矢印方向に一定の周速度で回転させる。駆動モータ２７の駆動力は、さらに駆動伝達部３８（図２（Ａ））により伝達され、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、トナー回収ブラシローラ５、補助供給ローラ１０がそれぞれ矢印方向に回転する。
【００９５】
また、駆動モータ２７の回転は駆動伝達部３８および図示しないギア列を経て、攪拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびトナー残量検知バー１４に伝達される。これにより、攪拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびトナー残量検知バー１４は、図１に示す矢印方向に回転する。
【００９６】
帯電ローラ４は、帯電ローラ用電源４ａから帯電電圧（直流）が印加され、感光体ドラム３の表面に圧接された状態で従動回転する。これにより、感光体ドラム３の表面が均一に帯電する。
【００９７】
次に、ヘッド駆動制御部１５ａの制御により、ＬＥＤヘッド１５がイメージデータに基づいて光を出射し、感光体ドラム３の表面を露光して静電潜像を形成する。
【００９８】
感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像は、後述する現像装置１００によりトナー現像され、感光体ドラム３の表面にトナー像（現像剤像）が形成される。
【００９９】
一方、画像形成装置３００の媒体収容部３０２から、搬送ローラ１９ａ，１９ｂにより媒体１８が一枚ずつ搬送され、現像装置１００の感光体ドラム３と転写ローラ１６との間の転写部に到達する。
【０１００】
転写ローラ１６は、転写ローラ用電源１６ａにより転写電圧が印加されており、感光体ドラム３の表面に形成されたトナー像が媒体１８に転写される。
【０１０１】
トナー像が転写された媒体１８は、定着器１７に搬送される。定着器１７では、媒体１８に熱および圧力が加えられ、トナー１１が溶融して媒体１８の繊維間に浸透し、定着される。トナー像が定着した媒体１８は、搬送ローラ１９ｃによって画像形成装置３００の外部に送出され、スタッカ部１９ｄに積載される。
【０１０２】
また、トナー像が転写された後の感光体ドラム３の表面には、若干量のトナー１１が残留する場合がある。この残留トナー１１は、クリーニングブレード９によって書き取られ、除去される。このようにして感光体ドラム３は繰り返し利用される。
【０１０３】
次に、図１および図２を参照して、現像装置１００の動作を詳細に説明する。現像装置１００のケーシング１０１の下部（現像剤保持部１０２）には、トナー収容部１２から補給されたトナーが堆積している。また、感光体ドラム３が回転すると、上述したように、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、トナー回収ブラシローラ５、補助供給ローラ１０、攪拌部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよびトナー残量検知バー１４が、それぞれ図１に示す矢印方向に回転する。
【０１０４】
このとき、補助供給ローラ１０は、そのスポンジ表面およびセル目内にトナーを担持して、ケーシング１０１の下部（現像剤保持部１０２）のトナーを汲み上げるように回転し、トナー供給ローラ２との当接部（図２（Ｂ）に示した対向部Ｄ）に到達する。
【０１０５】
トナー供給ローラ２には、トナー供給ローラ用電源２ａにより、−３００Ｖの直流バイアス電圧が印加され、さらに６００Ｖ（ピークトゥピーク）の交流バイアス電圧が周波数２ｋＨｚの矩形波で印加されている。従って、トナー供給ローラ２には、０Ｖから−６００Ｖまでのバイアス電圧（交流＋直流）が印加されている。
【０１０６】
補助供給ローラ１０には、トナー供給ローラ２から補助供給ローラ１０に１０μＡ程度の定電流が流れるように、補助供給ローラ用電源１０ａによって、実効値が−１ｋＶ〜−４ｋＶとなるようなバイアス電圧が印加されている。具体的には、トナー供給ローラ２に印加されるバイアス電圧（交流＋直流）に追従する電圧が、補助供給ローラ１０に印加される。
【０１０７】
この場合、補助供給ローラ１０に印加する交流電圧を、トナー供給ローラ２に印加する交流電圧と同じ周波数、同じピークトゥピーク電圧、且つ同じ位相とすることが望ましい。このようにすれば、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０の間の電界が振動しないため、安定した状態でトナー１１を帯電させ、移動させることができるためである。なお、同位相とは、位相角が±１０度以内であることを言う。
【０１０８】
上記のように、トナー供給ローラ２から補助供給ローラ１０に電流（定電流）が流れるため、両ローラの当接部（対向部Ｄ）において、補助供給ローラ１０からトナー供給ローラ２に向かって負電荷が移動する。このとき、負電荷は、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２との間に存在するトナー１１を通過しながら移動する。
【０１０９】
従って、電流によってトナー１１が帯電すると共に、補助供給ローラ１０とトナー供給ローラ２との間の電界の作用および鏡像力によって、トナー１１はトナー供給ローラ２の表面に付着する。このときのトナー１１が保持する電荷量（トナー帯電量）は、−４〜−７μＣ／ｇ程度である。
【０１１０】
トナー供給ローラ２の回転に従って、トナー供給ローラ２の表面に付着したトナー１１は、鋸歯電極（帯電補助部材）７との対向部に到達する。鋸歯電極７には、トナー供給ローラ２との電位差が−１ｋＶとなるように、トナー供給ローラ２の交流電圧に同期して、鋸歯電極用電源７ａによりバイアス電圧が印加されている。
【０１１１】
この鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との電位差により、鋸歯電極７の突起部７ｂの近傍で陰イオンが発生する。鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との間の電界の作用により、陰イオンがトナー供給ローラ２の表面のトナー１１に照射される。これにより、トナー１１は、摩擦を生じることなく、さらに帯電する。このときのトナー１１の帯電量は、−７〜−１３μＣ／ｇ程度である。
【０１１２】
さらに、トナー供給ローラ２の回転に伴って、トナー供給ローラ２の表面に付着したトナー１１は、現像ローラ１との対向部Ｂ（図２（Ｂ）参照）に到達する。現像ローラ１および現像ブレード６には、現像ローラ用電源１ａにより直流バイアス電圧−２００Ｖが印加されている。従って、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との間の電界は、＋２００ｖから−４００Ｖまでの振動電界となる。この振動電界により、トナー供給ローラ２の表面のトナー１１は、現像ローラ１に向けて移動（飛翔）する。
【０１１３】
現像ローラ１の表面に付着したトナーは、現像ブレード６により薄層化された後、静電潜像が形成された感光体ドラム３の表面に付着して、静電潜像を現像する。
【０１１４】
一方、静電潜像の現像に使用されずに現像ローラ１の表面に残ったトナー１１は、現像ローラ１の回転により、現像ローラ１とトナー回収ブラシローラ５とのニップ部（現像剤回収領域としてのトナー回収領域）に到達する。トナー回収ブラシローラ５には、電源５ａにより直流バイアス電圧−１００Ｖが印加され、現像ローラ１との間の電界が＋１００Ｖの電位差で形成されている。
【０１１５】
従って、現像ローラ１とトナー回収ブラシローラ５とのニップ部では、トナー回収ブラシローラ５のブラシ繊維が湾曲しながらトナーを掻き取る作用と、電界による作用とによって、トナー１１がトナー回収ブラシローラ５に移動して回収される。
【０１１６】
トナー回収ブラシローラ５とトナー回収ブラシ用フリッカ８との当接部では、トナー回収ブラシローラ５の回転に伴ってブラシ繊維がトナー回収ブラシ用フリッカ８に弾かれ、ブラシ繊維に保持されたトナーがトナー回収ブラシローラ５の外部に弾き飛ばされて再びケーシング１０１内のトナー１１として利用される。
【０１１７】
ここで、現像装置１００のケーシング１０１内のトナーレベル（トナー１１の上面レベル）の制御について、図１２から図１５を用いて説明する。
【０１１８】
上述したように、本実施の形態における現像装置１００では、トナー供給ローラ２上のトナーを鋸歯電極７からのイオン照射によって効率よく帯電し、且つ現像ローラ１にスムースに（障害なく）移動させるためには、ケーシング１０１の下部（現像剤保持部１０２）に堆積したトナーが、現像ローラ１とトナー供給ローラ２との対向部Ｂや、鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との対向部Ａに到達せず、且つ、ケーシング１０１の下部に堆積したトナー１１に補助供給ローラ１０が十分に浸かっていることが望ましい。
【０１１９】
そのため、本実施の形態では、ケーシング１０１内のトナーレベル１１ａが、現像ローラ１とトナー供給ローラ２との対向部Ｂや、鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との対向部Ａよりも確実に下方で、かつ、補助供給ローラ１０の回転中心以上の高さとなるように制御することができるよう、トナー残量検知バー１４の回転中心を、図１に符号Ｈで示す範囲内に設けた。
【０１２０】
なお、トナーレベル１１ａを、補助供給ローラ１０の回転中心以上の高さとなるようにするのは、補助供給ローラ１０が、自身の回転によりケーシング１０１内のトナー１１を担持しやすくするためである。
【０１２１】
図１２は、トナーレベル１１ａがトナー残量検知バー１４の回転軌跡の頂点１４Ｔより高い位置にある状態を示す模式図である。この状態では、トナー残量検知バー１４の回転軌跡の全体がトナー１１に理まっている。そのため、トナー残量検知バー１４は、その半径部１４ｂがギア２８の当接部２８ａに当接付勢されることにより回転する。すなわち、トナー残量検知バー１４はギア２８と同じ回転速度で回転する。
【０１２２】
図１３に、トナーレベル１１ａがトナー残量検知バー１４の回転軌跡の頂点１４Ｔより低い位置にある状態を示す模式図である。この状態では、トナー残量検知バー１４の回転軌跡の頂点１４Ｔを含む一定の領域にはトナー１１が存在しない。そのため、トナー残量検知バー１４は、ギア２８の回転によって回転軌跡の頂点１４Ｔに達すると、自重で（ギア２８の当接部２８ａから離れて）落下し、トナーレベル１１ａの高さでトナー１１からの抵抗力を受けて回転を停止する。そして、一定速度で回転するギア２８の当接部２８ａがトナー残量検知バー１４の半径部１４ｂに追い付き、当接することで、トナー残量検知バー１４はギア２８と同じ回転速度で回転を再開する。
【０１２３】
図１４に、トナーレベル１１ａと、反射板２９が回転軌跡の頂点２９Ｔと底２９Ｂとの中間点２９Ｍ（図６）を通過するときの受光素子３１による反射光３１ａの受光時間Ｔの関係を示す。なお、反射板２９の回転軌跡の頂点２９Ｔと底２９Ｂとの中間点２９Ｍは、トナー残量検知バー１４の回転軌跡の頂点１４Ｔと底１４Ｂとの中間点１４Ｍ（図１２，１３）に対応している。
【０１２４】
トナーレベル１１ａが、反射板２９の回転軌跡における中間点２９Ｍより高い場合には、反射板２９が中間点２９Ｍを（底２９Ｂに向けて）通過する速度は、ギア２８の回転速度と一致している。このときに、受光素子３１が反射光３１ａを受光する時間（受光時間）をＴ１とする。
【０１２５】
一方、トナーレベル１１ａが、反射板２９の回転軌跡における中間点２９Ｍより低い場合には、中間点２９Ｍを反射板２９が通過する速度は、トナー残量検知バー１４が自重で落下する速度になるため、ギア２８の回転速度より速い。従って、このときの受光素子３１による反射光３１ａの受光時間をＴ２とすると、Ｔ１とＴ２の関係は、Ｔ１＞Ｔ２となる。
【０１２６】
従って、受光素子３１による反射光３１ａの受光時間を計測することにより、トナーレベル１１ａが、反射板２９の回転軌跡における中間点２９Ｍよりも高いか否か（すなわちトナー残量検知バー１４の回転中心よりも高いか否か）を判断することができる。
【０１２７】
図１５は、トナー補給制御方法を示すフローチャートである。画像形成装置３００の印刷制御部２０は、画像形成動作（印刷動作）において現像装置１００の駆動を開始すると（ステップＳ１）、受光素子３１の受光時間Ｔをタイマ３２を用いて取得し（ステップＳ２）、受光時間Ｔが上記のＴ２よりも長いか否かを判断する（ステップＳ３）。
【０１２８】
受光時間Ｔが上記のＴ２よりも長いと判断した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、トナー収容部１２のシャッタ１２ｂを閉じたまま現像装置１００の駆動を継続する。この場合には、トナーレベル１１ａがトナー残量検知バー１４の回転中心よりも高い位置にあり、ケーシング１０１内に十分な量のトナーが存在するためである。
【０１２９】
一方、受光素子３１の受光時間ＴがＴ２以下である場合（ステップＳ３でＮＯ）、ケーシング１０１内のトナー残量が少ないと判断し、トナー収容部１２のシャッタ１２ｂを開いて、トナー収容部１２からケーシング１０１内にトナー１１を補給する（ステップＳ４）。
【０１３０】
さらに、印刷制御部２０は、受光素子３１の受光時間Ｔをタイマ３２を用いて取得し（ステップＳ５）、受光時間Ｔが上記のＴ２よりも長いか否かを判断する（ステップＳ６）。受光素子３１の受光時間ＴがＴ２以下である場合には（ステップＳ６でＮＯ）、トナー収容部１２のシャッタ１２ｂを開いたままとし、トナー補給を続ける。一方、受光素子３１の受光時間ＴがＴ２より長い場合には（ステップＳ６でＹＥＳ）、トナー収容部１２のシャッタ１２ｂを閉じる（ステップＳ７）。
【０１３１】
このようなトナー残量検知機構２００（トナー残量検知バー１４、反射板２９、発光素子３０および受光素子３１）を用いたトナー補給制御により、現像装置１００内のトナーレベル１１ａが、現像ローラ１とトナー供給ローラ２との対向部Ｂや、鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との対向部Ａよりも低く、かつ、補助供給ローラ１０の回転中心よりも上方にあるように保たれる。
【０１３２】
次に、以上のように構成された現像装置１００を用いた画像形成装置３００による印刷試験について説明する。
【０１３３】
ここでは、温度２３℃、相対湿度５０%の環境下において、白紙パターンの連続印刷試験を行った。このように白紙パターンの連続印刷試験を行ったのは、感光体ドラム３側にトナー１１を移動させずに、現像装置１００内の現像ローラ１、トナー供給ローラ２、補助供給ローラ１０、鋸歯電極７、トナー回収ブラシローラ５等によってトナー１１に継続的に摩擦を与えるためである。
【０１３４】
そして、連続印刷試験の結果、トナー１１が継続的に摩擦を受けることを原因とする、トナー母粒子からの外添剤の剥離またはトナー母粒子への外添剤が埋没等（トナーダメージ）による帯電性の低下や、紛体としての流動性の低下によるトナー供給性の低下によって生じるカブリおよびカスレ（印刷品質の劣化）の発生状態を評価した。
【０１３５】
カブリの評価は、以下のようにして行った。すなわち、白紙パターンの印刷の途中で画像形成装置３００の動作を停止し、感光体ドラム３の表面の現像後転写前の位置（すなわち現像ローラ１に対向する位置と、転写ローラ１６に対向する位置との間）のトナー１１を、粘着テープ（住友スリーエム株式会社製「スコッチメンディングテープ」）に付着させた。この粘着テープを感光体ドラム３から剥がして、印刷用紙に貼り付けた。
【０１３６】
そして、これとは別に、感光体ドラム３に貼り付けていない同種の粘着テープを印刷用紙に貼り付け、両粘着テープの色差ΔＥを、分光測色計（コニカミノルタ製ＣＭ２６００ｄ）により測定した。色差ΔＥが小さいほど、カブリが少ないことを示す。
【０１３７】
カスレの評価は、上記の白紙パターンの連続印刷試験の後、黒色のベタ画像（１００％ＤＵＴＹ）を印刷し、印刷画像を観察することにより行った。
【０１３８】
具体的には、ベタ画像にカスレの発生が見られない場合をレベル１０とし、ベタ画像においてカスレの占める割合が２％未満の場合をレベル９とし、２％以上４％未満の場合をレベル８とした。同様に、ベタ画像においてカスレの占める割合が４％以上６％未満の場合をレベル７とし、６％以上８％未満の場合をレベル６というように、２％毎にレベルが１段階下がるようにした。
【０１３９】
本実施の形態の現像装置１００と対比するため、図１６に示す比較例の現像装置４００を用いた。
【０１４０】
図１６に示す比較例の現像装置４００が、本実施の形態の現像装置１００と異なる点は、以下の３点である。（１）現像ローラ４０１とトナー供給ローラ４０２とが互いに接触している。（２）トナー供給ローラ４０２と帯電補助部材としての帯電ブレード４０７とが互いに接触している。（３）現像ローラ４０１、トナー供給ローラ４０２および補助供給ローラ４１０の回転方向が同方向であり、それぞれの接触面において互いの移動方向が逆になっている。
【０１４１】
上記（３）は、言い換えると、補助供給ローラ４１０およびトナー供給ローラ４０２、トナー供給ローラ２および帯電ブレード４０７、並びにトナー供給ローラ４０２および現像ローラ４０１が、それぞれの接触面においてトナー１１に対し摩擦力を発生させているということになる。
【０１４２】
図１７は、本実施の形態における現像装置１００および比較例の現像装置４００をそれぞれ画像形成装置３００に搭載して、２２，０００枚（一般的な画像形成装置の寿命）まで連続印刷動作を行ったときのカブリの評価結果を示す図である。
【０１４３】
ここでは、連続印刷中、２，０００枚の印刷毎に印刷動作を停止して、上述したカブリの評価を行った。
【０１４４】
図１８は、本実施の形態における現像装置１００および比較例の現像装置４００をそれぞれ画像形成装置３００に搭載して２２，０００枚まで連続印刷動作を行ったときのカスレの評価結果を示す図である。
【０１４５】
ここでは、連続印刷中、２，０００枚の印刷毎に印刷動作を停止して、上述したベタパターンを印刷して、カスレの評価を行った。
【０１４６】
図１７および図１８の結果から、本実施の形態における現像装置１００では、比較例の現像装置４００と比較して、カブリおよびカスレが抑制されていることが分かる。このことから、本実施の形態における現像装置１００では、トナーダメージによるトナー１１の帯電性の低下や供給性の低下が抑制されていることが分かる。
【０１４７】
このような結果が得られた理由は、以下のように理解することができる。すなわち、比較例の現像装置４００では、摩擦を利用してトナー１１を現像ローラ４０１に供給し、また摩擦を利用してトナーを帯電させているため、トナーダメージが生じやすい。これに対し、本実施の形態の現像装置１００では、現像ローラ１へのトナー１１の供給を、現像ローラ１と非接触で配置したトナー供給ローラ２によって行っており、また、トナー１１への帯電付与を、摩擦帯電ではなく、トナー供給ローラ２から補助供給ローラ１０に流れる電流による電荷移動や、非接触の帯電補助部材（鋸歯電極７）によるイオン照射を用いて行っているため、トナーダメージを抑制できたためと考えられる。
【０１４８】
以上説明したように、この発明の第１の実施の形態によれば、現像ローラ１と非接触で配置されたトナー供給ローラ２を用いて現像ローラ１にトナー１１を供給し、また、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０とが、対向面において互いに同方向に移動するように回転するようにしたため、摩擦によるトナーダメージ（外添剤の剥離や埋没等）を抑制することができる。そのため、印刷品質の劣化（カブリやカスレ等）を抑制し、印刷品質を向上させることができる。
【０１４９】
また、トナー供給ローラ２から補助供給ローラ１０に流れる電流による電荷移動や、非接触の帯電補助部材（鋸歯電極７）によるイオン照射を利用して、トナーを帯電させるようにしたため、摩擦帯電によってトナーを帯電させる場合よりもトナーダメージを抑制することができ、印刷品質をさらに向上させることができる。
【０１５０】
さらに、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０とが、対向面においてほぼ等速度で移動するように回転するため、両者が異なる速度で移動する場合と比較して、摩擦によるトナーダメージを抑制することができる。
【０１５１】
また、現像装置１００のケーシング１０１内のトナーレベル１１ａを、現像ローラ１とトナー供給ローラ２との対向部Ｂや、鋸歯電極７とトナー供給ローラ２との対向部Ａよりも下方となるように制御するようにしたため、トナー供給ローラ２に付着したトナー１１を鋸歯電極７によって効率よく帯電することができ、また、トナー１１を現像ローラ１に向けて（他のトナーに阻害されることなく）移動させることができる。
【０１５２】
さらに、ケーシング１０１内のトナーレベル１１ａを、補助供給ローラ１０の回転中心以上の高さに制御するようにしたため、補助供給ローラ１０がケーシング１０１内のトナー１１を容易に担持することができ、現像ローラ１に十分な量のトナー１１を供給することができる。
【０１５３】
また、トナー供給ローラ２と、その周囲の各ローラとの配置関係により、以下の作用効果が得られる。
【０１５４】
すなわち、トナー供給ローラ２の回転方向において、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との対向部Ｂが、トナー供給ローラ２とトナー回収ブラシローラ５との対向部Ｃよりも上流側にあるため、トナー供給ローラ２と鋸歯電極７との対向部Ａを対向部Ｂよりも上流側に配置することができる。そのため、トナー回収ブラシローラ５で回収されてトナー回収ブラシ用フリッカ８により弾き飛ばされたトナー１１の影響が、鋸歯電極７に及ぶことを防止できる。
【０１５５】
また、トナー供給ローラ２および補助供給ローラ１０の対向部Ｄでの移動方向α（図２（Ｂ））は、トナー回収ブラシローラ５が配置された側（図中右側）からトナー収容部１２が配置された側（図中左側）に向かう方向であるため、補助供給ローラ１０が担持するトナー１１と、トナー回収ブラシローラ５で回収されたトナー１１とが、対向部Ｄの上流側で混合されて、対向部Ｄに到達する。従って、新しいトナーと回収トナーを混合して利用することができる。
【０１５６】
また、水平方向において、トナー供給ローラ２と鋸歯電極７との対向部Ａ、現像ローラ１との対向部Ｂ、および補助供給ローラ１０との対向部Ｄの外側に、トナー収容部１２のトナー補給口１２ａが配置されているため、トナー収容部１２から補給されたトナー１１が各対向部Ａ，Ｂ，Ｄに直接到達することがない。すなわち、トナー１１が、まず補助供給ローラ１０に担持され、次にトナー供給ローラ２に担持され、さらに鋸歯電極７によって帯電されたのち現像ローラ１に達するという順序で、トナー１１の帯電および搬送が確実に行われる。従って、トナー１１の帯電ムラを防止することができる。
【０１５７】
また、トナー供給ローラ２と現像ローラ１との間に振動電界を生じさせることにより、トナー供給ローラ２の表面のトナー１１が現像ローラ１に向けて移動（飛翔）しやすくなる。
【０１５８】
加えて、補助供給ローラ１０およびトナー供給ローラ２に印加する交流電圧を、互いに同じ周波数、同じピークトゥピーク電圧、且つ同じ位相とすれば、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０の間の電界が振動しないため、安定した状態でトナー１１を帯電させ、移動させることができる。
【０１５９】
第２の実施の形態．
図１９は、第２の実施の形態における現像装置５００を示す断面図である。第２の実施の形態の現像装置５００が、第１の実施の形態の現像装置１００の構成と相違する点は、図２０に示すように、金属製の芯金５０２ａ表面に、樹脂コート層５０２ｂを設けたトナー供給ローラ５０２を用いることと、補助供給ローラ５１０の抵抗値を、第１の実施の形態の補助供給ローラ１０よりも低く設定したことである。
【０１６０】
図２０に示すように、第２の実施の形態のトナー供給ローラ（第１の供給部材）５０２は、外径１２．５ｍｍのアルミニウム製の芯金５０２ａの表面を、表面粗さ（十点平均粗さ）Ｒｚが１μｍ以下となるように加工し、さらに、芯金５０２ａの表面に厚さ約３０μｍの樹脂コート層５０２ｂを設け、樹脂コート層５０２ｂの表面粗さＲｚを１μｍ以下とすることにより、トナー供給ローラ５０２の表面からのトナーの離形性（すなわち現像ローラ１へのトナーの移り易さ）を確保している。
【０１６１】
樹脂コート層（表面層）５０２ｂは、熱可塑性ポリエーテル系ウレタン樹脂を基材として、カーボンブラックを添加して半導電性を付与したものである。樹脂コート層５０２ｂの抵抗値は、図１０を参照して説明した測定方法で、印加電圧１００Ｖに対し、１×１０６〜１×１０９Ωの範囲が望ましい。
【０１６２】
また、補助供給ローラ（第２の供給部材）５１０の抵抗値は、図１０を参照して説明した測定方法で、印加電圧１００Ｖに対し、１×１０６〜１×１０９Ωの範囲が望ましく、樹脂コートされたトナー供給ローラ５０２の抵抗値と同等の桁数が望ましい。ここでは、１×１０８Ωとした。
【０１６３】
他の構成は、第１の実施の形態で説明した通りである。また、現像装置５００および画像形成装置の動作も、第１の実施の形態で説明した通りである。
【０１６４】
次に、以上のように構成された現像装置５００を用いた画像形成装置３００による印刷試験について説明する。
【０１６５】
図２１および図２２は、第２の実施の形態の現像装置５００および第１の実施の形態の現像装置１００をそれぞれ画像形成装置に搭載し、２２，０００枚まで連続印刷動作を行ったときのカブリおよびカスレの評価結果を示す図である。
【０１６６】
カブリおよびカスレの評価結果は、第１の実施の形態で説明した通りである。
【０１６７】
図２１および図２２の結果から、第２の実施の形態の現像装置５００を用いた場合にも、第１の実施の形態の現像装置１００を用いた場合とほぼ同等の効果が得られることが分かる。
【０１６８】
また、図２３は、第１および第２の実施の形態の現像装置１００（５００）のトナー供給ローラ２（５０２）から補助供給ローラ１０（５１０）に向かって１０μＡの電流を流したときに、補助供給ローラ用電源１０ａが出力するバイアス電圧のばらつきの測定結果を示す図である。
【０１６９】
図２３から、トナー供給ローラ５０２と補助供給ローラ５１０の抵抗値の差が小さい第２の実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、補助供給ローラ用電源１０ａの出力電圧のばらつきが小さくなっていることが分かる。
【０１７０】
図２４（Ａ）は、第１の実施の形態におけるトナー供給ローラ２と、補助供給ローラ１０と、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０との間のトナーをそれぞれ電気抵抗として表わした模式図である。同様に、図２４（Ｂ）は、第２の実施の形態におけるトナー供給ローラ５０２と、補助供給ローラ５１０と、トナー供給ローラ５０２と補助供給ローラ５１０との間のトナーをそれぞれ電気抵抗として表わした模式図である。
【０１７１】
図２４（Ａ）において、トナー供給ローラ２の抵抗値Ｒ２と、補助供給ローラ１０の抵抗値Ｒ１０と、トナー供給ローラ２と補助供給ローラ１０との間のトナーの抵抗値Ｒｔとの合成抵抗Ｒは、（Ｒ２＋Ｒｔ＋Ｒ１０）で表わされる。同様に、図２４（Ｂ）において、トナー供給ローラ５０２の抵抗値Ｒ５０２と、補助供給ローラ５１０の抵抗値Ｒ５１０と、トナー供給ローラ５０２と補助供給ローラ５１０の間のトナーの抵抗値Ｒｔとの合成抵抗Ｒは、（Ｒ５０２＋Ｒｔ＋Ｒ５１０）で表わされる。
【０１７２】
ここで、トナーが薄層であることを考慮してＲｔを無視すると、図２４（Ａ）および（Ｂ）の合成抵抗は、それぞれＲ=（Ｒ２＋Ｒ１０）およびＲ＝（Ｒ５０２＋Ｒ５１０）となる。
【０１７３】
ところで、印刷環境の変化や補助供給ローラ１０（５１０）のセル目内のトナー充填率が変化するなどして、補助供給ローラ１０（５１０）の抵抗値に変動が発生する場合が考えられる。
【０１７４】
このように補助供給ローラ１０（５１０）の抵抗値に変動が発生した場合には、この第２の実施の形態のように、トナー供給ローラ５０２と補助供給ローラ５１０との抵抗値の差が小さい方が、合成抵抗Ｒの変化もより小さくなり、所望の電流を流すために必要な補助供給ローラ用電源１０ａの出力電圧のばらつきが小さくなる。すなわち、この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態よりも、電力コストを低減することができる。
【０１７５】
以上説明したように、この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加えて、さらに、電力コストを低減できるという効果が得られる。
【０１７６】
上述した第１および第２の実施の形態では、単一の現像装置１００を備えた画像形成装置としてのモノクロプリンタについて説明したが、本発明は、複数の現像装置を備えたカラー画像形成装置にも適用することができる。また、本発明は、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置、およびＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１７７】
１  現像ローラ（現像剤担持体）、  ２  トナー供給ローラ（第１の供給部材）、  ３  感光体ドラム（静電潜像担持体）、  ４  帯電ローラ（帯電部材）、  ５  トナー回収ブラシローラ（現像剤回収部材）、  ７  鋸歯電極（帯電補助部材）、  ８  トナー回収ブラシ用フリッカ（フリッカ部材）、  １０  補助供給ローラ（第２の供給部材）、  １１  トナー、  １１ａ  トナーレベル（現像剤の上面レベル）、  １２  トナー収容部（現像剤収容部）、  １４  トナー残量検知バー（検知部）、  １６  転写ローラ（転写部材）、  １７  定着器（定着手段）、  １８  媒体、  ２０  印刷制御部（制御部）、  ２９  反射板（被検知部材）、  ３０  発光素子、  ３１  受光素子、  １００  現像装置、  １０１  ケーシング、  １０２  現像剤保持部、  ２００  トナー残量検知機構、  ３００  画像形成装置、  ５００  現像装置、  ５０２  トナー供給ローラ（第１の供給部材）、  ５１０  補助供給ローラ（第２の供給部材）。
【図１】
0005795742.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005795742.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005795742.tif 000008
【図８】
0005795742.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005795742.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005795742.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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