(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並ぶ複数の搬送電極を有するトナー搬送部材と、それら搬送電極に印加するためのパルス電圧を出力する電圧出力手段とを備え、それら搬送電極にそれぞれパルス電圧を印加することで、該トナー搬送部材の表面上のトナーをホッピングさせて該搬送電極の並び方向に搬送するトナー搬送装置を具備し、該トナー搬送部材の表面上に存在するトナーをホッピングさせながら潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像装置において、
上記トナー搬送部材の表面上で搬送されるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段と、
該帯電量検知手段による帯電量の検知結果が小さくなるほど、上記パルス電圧の大きさを小さくするか、あるいは上記パルス電圧の周波数を高くする電圧補正手段とを設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記帯電量検知手段として、上記トナー搬送部材の表面上におけるトナーのホッピングの高さに基づいて、該トナーの帯電量を演算するものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置であって、
上記帯電量検知手段が、上記トナー搬送部材におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側でトナーのホッピングの高さ方向に並ぶ複数の発光素子からなる発光素子群と、同方向の他端側でそれら受光素子にそれぞれ個別に対向する複数の受光素子からなる受光素子群とを具備する光学センサを有し、複数の発光素子から発した光をそれぞれ該トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する受光素子で受光し、それら受光素子のそれぞれにおける受光量に基づいてトナーのホッピングの高さを演算するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３の現像装置において、
上記帯電量検知手段として、トナーのホッピングの高さに加えて、上記トナー搬送部材の表面上の単位面積あたりにおけるトナー量にも基づいて、トナーの帯電量を演算するものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４の現像装置において、
上記複数の受光素子による受光量に基づいて、トナーのホッピングの高さと、上記トナー量とを演算させるように、上記帯電量検知手段を構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４の現像装置であって、
上記帯電量検知手段が、上記発光素子群における複数の発光素子とは別の発光素子と、上記受光素子群における複数の受光素子とは別の受光素子との組合せからなる第２光学センサを有し、該第２光学センサの受光素子による受光量に基づいて上記トナー量を演算するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６の現像装置において、
上記第２光学センサにおける発光素子を上記一端側に配設するとともに、該第２光学センサにおける受光素子を上記他端側に配設し、該発光素子から発した光を上記トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する該受光素子で受光させ、その受光量に基づいて上記トナー量を演算させるように、上記帯電量検知手段を構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１の現像装置において、
上記帯電量検知手段として、上記トナー搬送部材の表面上におけるトナーの搬送速度に基づいて、該トナーの帯電量を検知するものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８の現像装置であって、
上記帯電量検知手段が、上記トナー搬送部材の表面上のトナー搬送方向における所定位置に存在するトナーを検知する第１トナー検知手段と、該所定位置よりも搬送方向下流側に存在するトナーを検知する第２トナー検知手段とを有するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９の現像装置において、
上記第１トナー検知手段として、第１発光素子から発した光を受光する第１受光素子による受光量に基づいて上記所定位置に存在するトナーを検知する第１光学センサを用いるとともに、上記第２トナー検知手段として、第２発光素子から発した光を受光する第２受光素子による受光量に基づいて該所定位置よりも搬送方向下流側に存在するトナーを検知する第２光学センサを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１０の現像装置において、
上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記第１発光素子又は第２発光素子が上記トナー搬送部材におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側に配設されるとともに、上記第１受光素子又は第２受光素子が同方向の他端側に配設され、該第１発光素子又は第２発光素子から発した光を、該トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する該第１受光素子又は第２受光素子で受光し、その受光量に基づいてトナーを検知するものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項６又は１０の現像装置において、
上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子から発した光を上記トナー搬送部材の表面上で搬送されるトナーの集合からなるトナー層の表面で反射させながら、その反射光を上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子で受光させるようにしたものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項６又は１０の現像装置において、
上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子からトナーを介して上記トナー搬送部材の表面に向けて発した光を該表面で反射させながら、その反射光を上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子で受光させるようにしたものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項６又は１０の現像装置において、
上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子と、上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子とを、上記トナー搬送部材及びこれの表面上のトナー層を介して対向させて配設したものを用い、該発光素子、第１発光素子又は第２発光素子から発した光に該トナー搬送部材及びトナー層を透過させ、透過光を該受光素子、第１受光素子又は第２受光素子に受光させるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
少なくとも、画像形成装置内で潜像を担持する潜像担持体、これの表面を一様に帯電せしめる帯電手段、及び該潜像担持体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段の何れか１つと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至１４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
【請求項１６】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至１４の何れかの現像装置を用いた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、トナー搬送部材の表面上でトナーをホッピングさせながら搬送するトナー搬送装置を用いる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これら画像形成装置の現像装置は、所定のピッチで並ぶ複数の搬送電極を有するトナー搬送基板と、このトナー搬送基板における互いに隣り合う搬送電極に対して、互いに位相ずれしたパルス電圧を出力する電源回路とを有している。そして、その位相ずれしたパルス電圧により、トナー搬送部材たるトナー搬送基板上に進行電界を形成し、それによってトナーをホッピングさせながら潜像担持体との対向位置に向けて電極並び方向に搬送する。トナーはやがて潜像担持体との対向位置まで搬送され、そこでホッピングすると潜像担持体の潜像に付着して現像に寄与する。
【０００３】
このようなホッピング方式の現像を行う特許文献１や特許文献２の画像形成装置は、画像濃度の安定化を目的とした構成を備えている。潜像担持体の所定領域に形成したトナー像に対するトナー付着量を検知し、その検知結果に基づいてトナー搬送基板の表面上における単位時間あたりのトナー搬送量を調整する構成である。特許文献１の記載によれば、かかる構成により、画像濃度を安定化させることができるとしている。また、各搬送電極に印加するパルス電圧の値を大きくしたり、パルス電圧の周波数を高くしたりすることで、単位時間あたりのトナー搬送量を増やすことができるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１９３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らは、ホッピング方式において、トナー像に対するトナー付着量の低下に応じてパルス電圧の値を大きくする実験を行ったところ、特許文献１の記載に反して、画像濃度不足を却って悪化させてしまう結果となった。この画像濃度不足の悪化は、ベタ画像などの高面積率の画像よりも、文字画像などの低面積率の画像において顕著に発生した。
【０００６】
また、パルス電圧を大きくする代わりに、パルス電圧の周波数を高くする実験を行ったところ、画像の面積率にかかわらず画像濃度不足を抑えることができたものの、地汚れやトナー散りを引き起こしてしまうことがあった。地汚れとは、トナー付着による汚れが潜像担持体の非画像部に発生する現象である。また、トナー散りとは、潜像担持体の潜像に付着したトナーがその潜像の周囲に飛び散ってチリ状の汚れとなる現象である。
【０００７】
そこで、本発明者らは、まず、低面積率の画像で画像濃度不足を引き起こし易くなる原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことがわかった。即ち、ホッピング方式では、トナー搬送基板の表面近傍に存在するトナーに対し、潜像担持体の潜像や非画像部による電界が作用せず、パルス電圧による進行電界だけが作用する。トナーは、この進行電界の作用によって基板表面からホッピングする。ホッピング後のトナーが、その慣性によってある程度の高さまで上昇すると（ある程度の距離まで潜像担持体に近づくと）、そのトナーに対して、潜像担持体の潜像による電界や、周囲の非画像部による電界が作用し始める。面積の比較的大きなベタ画像を現像する場合には、このとき、潜像担持体上で比較的大きな面積を占めるベタ潜像の近くに位置するトナーに対し、そのベタ潜像による電界が主に作用する。そして、トナーがベタ潜像に向けて積極的に引かれて良好に付着するため、画像濃度不足が起こり難い。これに対し、面積の比較的小さな文字画像を現像する場合には、潜像担持体上の文字潜像の近くに位置するトナー対し、小さな文字潜像による電界と、潜像周囲の大きな非画像部による電界との両方が作用する。そして、トナーの文字潜像に向けての飛翔が潜像周囲の非画像部による電界によって阻害されて、トナーが文字潜像に付着し難くなる。文字画像などの低面積率の画像では、トナーがこのようにして潜像に付着し難くなることから、画像濃度不足を引き起こし易くなることがわかった。
【０００８】
本発明者らは、次に、低面積率の画像で生じ易くなる画像濃度不足を抑えることについて鋭意研究を行ったところ、次のようなことがわかった。即ち、低面積率の画像を現像する場合には、上述のように、ある程度まで潜像担持体に近づいたトナーの潜像に向けての飛翔が、潜像周囲の非画像部による電界によって阻害される。但し、トナーのホッピングによる慣性力がまだ十分に残っている場合には、トナーは慣性力により、非画像部による電界に逆らいながら更に潜像に近づいていき、やがて潜像による電界に支配されるようになるため、潜像に付着することができる。トナーは帯電量が大きくなるほど勢い良く且つ高くホッピングするので、十分に帯電しているトナーであれば、低面積率の画像であっても十分な画像濃度が得られることがわかった。
【０００９】
ところが、ホッピング方式では、原因は定かでないが、トナーがホッピングの繰り返しに伴って帯電量を徐々に低下させていき、ある程度の値まで低下させたところで落ち着くという現象が起こることもわかった。トナーはこの落ち着いた値（以下、低下終息値という）の状態で潜像担持体との対向位置に到達して現像に寄与することになるが、その低下終息値は環境（温度や湿度）によって異なってくる。また、たとえ環境が一定であっても、パルス電圧の大きさや周波数によって異なってくる。本発明者らの実験によれば、パルス電圧の値を大きくするほど、低下終息値が小さくなった。また、パルス電圧の周波数を高くするほど、低下終息値が大きくなった。潜像担持体に対するトナー付着量の低下に応じてパルス電圧を大きくした先の実験では、パルス電圧の増大によって低下終息値を小さくした結果、トナーの帯電量不足による画像濃度不足を却って助長してしまったのである。また、パルス電圧の周波数を高くした先の実験では、周波数の増加によって低下終息値を大きくした結果、画像濃度不足を抑えることができたのである。但し、この場合、低下終息値の大きさによっては、トナーが勢い良くホッピングし過ぎて非画像部に付着したり（地汚れ）、トナー同士の静電反発によってトナーが潜像上から周囲の非画像部に飛び散ったり（トナー散り）することがある。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画像濃度不足、地汚れ及びトナー散りを抑えて高品質の画像を得ることができる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定方向に並ぶ複数の搬送電極を有するトナー搬送部材と、それら搬送電極に印加するためのパルス電圧を出力する電圧出力手段とを備え、それら搬送電極にそれぞれパルス電圧を印加することで、該トナー搬送部材の表面上のトナーをホッピングさせて該搬送電極の並び方向に搬送するトナー搬送装置を具備し、該トナー搬送部材の表面上に存在するトナーをホッピングさせながら潜像担持体との対向位置に搬送して、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像装置において、上記トナー搬送部材の表面上で搬送されるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段と、該帯電量検知手段による帯電量の検知結果が小さくなるほど、上記パルス電圧の大きさを小さくするか、あるいは上記パルス電圧の周波数を高くする電圧補正手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記帯電量検知手段として、上記トナー搬送部材の表面上におけるトナーのホッピングの高さに基づいて、該トナーの帯電量を演算するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置であって、上記帯電量検知手段が、上記トナー搬送部材におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側でトナーのホッピングの高さ方向に並ぶ複数の発光素子からなる発光素子群と、同方向の他端側でそれら受光素子にそれぞれ個別に対向する複数の受光素子からなる受光素子群とを具備する光学センサを有し、複数の発光素子から発した光をそれぞれ該トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する受光素子で受光し、それら受光素子のそれぞれにおける受光量に基づいてトナーのホッピングの高さを演算するものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３の現像装置において、上記帯電量検知手段として、トナーのホッピングの高さに加えて、上記トナー搬送部材の表面上の単位面積あたりにおけるトナー量にも基づいて、トナーの帯電量を演算するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記複数の受光素子による受光量に基づいて、トナーのホッピングの高さと、上記トナー量とを演算させるように、上記帯電量検知手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４の現像装置であって、上記帯電量検知手段が、上記発光素子群における複数の発光素子とは別の発光素子と、上記受光素子群における複数の受光素子とは別の受光素子との組合せからなる第２光学センサを有し、該第２光学センサの受光素子による受光量に基づいて上記トナー量を演算するものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記第２光学センサにおける発光素子を上記一端側に配設するとともに、該第２光学センサにおける受光素子を上記他端側に配設し、該発光素子から発した光を上記トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する該受光素子で受光させ、その受光量に基づいて上記トナー量を演算させるように、上記帯電量検知手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１の現像装置において、上記帯電量検知手段として、上記トナー搬送部材の表面上におけるトナーの搬送速度に基づいて、該トナーの帯電量を検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の現像装置であって、上記帯電量検知手段が、上記トナー搬送部材の表面上のトナー搬送方向における所定位置に存在するトナーを検知する第１トナー検知手段と、該所定位置よりも搬送方向下流側に存在するトナーを検知する第２トナー検知手段とを有するものであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の現像装置において、上記第１トナー検知手段として、第１発光素子から発した光を受光する第１受光素子による受光量に基づいて上記所定位置に存在するトナーを検知する第１光学センサを用いるとともに、上記第２トナー検知手段として、第２発光素子から発した光を受光する第２受光素子による受光量に基づいて該所定位置よりも搬送方向下流側に存在するトナーを検知する第２光学センサを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の現像装置において、上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記第１発光素子又は第２発光素子が上記トナー搬送部材におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側に配設されるとともに、上記第１受光素子又は第２受光素子が同方向の他端側に配設され、該第１発光素子又は第２発光素子から発した光を、該トナー搬送部材の表面上でホッピングするトナーを介して対向する該第１受光素子又は第２受光素子で受光し、その受光量に基づいてトナーを検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項６又は１０の現像装置において、上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子から発した光を上記トナー搬送部材の表面上で搬送されるトナーの集合からなるトナー層の表面で反射させながら、その反射光を上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子で受光させるようにしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項６又は１０の現像装置において、上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子からトナーを介して上記トナー搬送部材の表面に向けて発した光を該表面で反射させながら、その反射光を上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子で受光させるようにしたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項６又は１０の現像装置において、上記第１光学センサ又は第２光学センサとして、上記発光素子、第１発光素子又は第２発光素子と、上記受光素子、第１受光素子又は第２受光素子とを、上記トナー搬送部材及びこれの表面上のトナー層を介して対向させて配設したものを用い、該発光素子、第１発光素子又は第２発光素子から発した光に該トナー搬送部材及びトナー層を透過させ、透過光を該受光素子、第１受光素子又は第２受光素子に受光させるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、少なくとも、画像形成装置内で潜像を担持する潜像担持体、これの表面を一様に帯電せしめる帯電手段、及び該潜像担持体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段の何れか１つと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至１４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至１４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
これらの発明においては、トナー搬送部材の表面上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値を、帯電量検知手段よって検知することが可能である。低下終息値の検知結果が適正値から外れている場合には、搬送電極へのパルス電圧を増減したり、パルス電圧の周波数を増減したりすることで、その後のトナーの低下終息値を適正値に近づけて、画像濃度不足、地汚れ及びトナー散りを抑えることができる。
【００１４】
具体的には、帯電量検知手段によって検知した低下終息値に基づいて搬送電極へのパルス電圧の大きさを補正することで、適正値を下回っていた低下終息値を引き上げたり、適正値を上回っていた低下終息値を引き下げたりする。これにより、トナー搬送部材上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値を適正値に近づけることで、画像濃度不足、地汚れ及びトナー散りを抑えて高品質の画像を得ることができる。
【００１５】
あるいは、帯電量検知手段によって検知した低下終息値に基づいて搬送電極へのパルス電圧の周波数を補正することで、適正値を下回っていた低下終息値を引き上げたり、適正値を上回っていた低下終息値を引き下げたりする。これにより、トナー搬送部材上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値を適正値に近づけることで、画像濃度不足、地汚れ及びトナー散りを抑えて高品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用したトナー搬送装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板１及び搬送電源回路５を、画像形成装置の感光体２５とともに示す構成図である。同図において、トナー搬送部材たるトナー搬送基板１は、基体１ａ、複数の搬送電極１ｂ、表面層１ｃなどを有している。板状の基体１ａは絶縁性材料が板状に形成されたものである。複数の搬送電極１ｂは、それぞれ短冊状の形状をしており、同図において、長手方向を図紙面に直交する方向に延在させる姿勢で、図中左右方向に所定のピッチで並ぶように基体１ａの表面に形成されている。表面層１ｃは、絶縁性材料からなり、基体１ａの非電極形成面や複数の搬送電極１ｂの表面を覆っている。
【００１７】
それぞれの搬送電極１ｂに対しては、基板上に進行電界を形成するためのｎ相（例えば３相）のパルス電圧が搬送電源回路３によって印加される。具体的には、複数の搬送電極２のうち、潜像担持体たる感光体２５との対向領域で且つ感光体２５に比較的近い領域である現像領域Ｒ２に位置するものに対しては、３相のパルス電圧Ｖａ２〜Ｖｃ２が印加される。また、それ以外の搬送電極１ｂに対しては、３相のパルス電圧Ｖａ１〜Ｖｃ１が印加される。なお、現像領域Ｒ２よりもトナー搬送方向上流側の基板領域は、トナー搬送基板１上のトナーＴを現像領域Ｒ２に向けて供給するための供給領域Ｒ１となっている。また、現像領域Ｒ２よりもトナー搬送方向下流側の基板領域は、感光体１の表面に過剰に付着したトナーＴをトナー搬送基板１に回収する回収領域Ｒ３となっている。
【００１８】
トナー搬送基板１上のトナーＴは、各搬送電極１ｂにパルス電圧が印加されることによって基板上に形成される進行電界により、基板上でホッピングしながら図中右側から左側へと搬送されていく。これにより、供給領域Ｒ１内に存在するトナーＴが供給領域Ｒ１内から現像領域Ｒ２に向けて搬送され、現像領域Ｒ２内に進入する。トナー搬送基板１の上方には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるドラム状の感光体２５がトナー搬送基板１と所定の間隙を介して対向するように配設されている。現像領域Ｒ２内では、ホッピングによって感光体２５にある程度近づいたトナーＴに対し、周知の電子写真プロセスによって感光体２５の表面に形成された静電潜像による電界が作用して、トナーＴが静電潜像に付着する。このとき、感光体２５の非画像部（地肌部）上にはトナーＴを静電反発させる電界が形成されているため、殆どのトナーＴは非画像部に付着せずに、静電潜像だけに選択的に付着する。このような選択的なトナーＴの付着により、感光体２５上の静電潜像がトナー像に現像される。
【００１９】
現像領域Ｒ２内では、このようにしてトナーＴの一部が現像に寄与しながら、残りがホッピングの繰り返しによって図中右側から左側へと搬送されていき、現像領域Ｒ２を通過して回収領域Ｒ３に進入する。
【００２０】
回収領域Ｒ３では、感光体２５の非画像部電位と、各搬送電極１ｂのパルス電位との関係により、ホッピングしたトナーＴを非画像部からトナー搬送基板１に向けて静電移動させる電界が形成される。これにより、非画像部上に付着してしまったトナーＴがトナー搬送基板１に回収される。
【００２１】
図２は、トナー搬送基板１をおもて面側から示す平面図である。また、図３は、トナー搬送基板１の図２におけるＡ−Ａ’断面を示す縦断面図である。また、図４は、トナー搬送基板１の図２におけるＢ−Ｂ’断面を示す横断面図である。また、図５は、トナー搬送基板１の図２におけるＣ−Ｃ’断面を示す横断面図である。また、図６は、トナー搬送基板１の図２におけるＤ−Ｄ’断面を示す横断面図である。なお、図２や図３における矢印Ｘは、トナーの搬送方向を示している。以下、これらの図を用いながら、トナー搬送基板１の構成について詳述する。
【００２２】
トナー搬送基板１の複数の搬送電極１ｂは、Ａ相搬送電極１ｂＡと、これに対してトナー搬送方向下流側で隣り合うＢ相搬送電極１ｂＢと、これに対してトナー搬送方向下流側で隣り合うＣ相搬送電極１ｂＣとからなる３層電極組が、トナー搬送方向に繰り返し並ぶように配設されたものである。これら搬送電極１ｂの表面には、上述したように、絶縁性の表面層１ｃが形成されている。なお、表面層１ｃと搬送電極１ｂとの間や、表面層１ｃと基体１ａの非電極形成面との間に、中間層を設けてもよい。
【００２３】
搬送電極１ｂの長手方向の両端部には、それぞれトナー搬送方向に延在するリード電極が接続されている。このリード電極は、Ａ相用、Ｂ相用、Ｃ相用のものがあり、Ａ相用のものは、複数のＡ相搬送電極１ｂＡに接続され、搬送電源回路（５）からＡ相のパルス電圧の印加を受けながら、それを各Ａ相搬送電極１ｂＡに導く。また、Ｂ相用のものは、複数のＢ相搬送電極１ｂＢに接続され、搬送電源回路からＢ相のパルス電圧の印加を受けながら、それを各Ｂ相搬送電極１ｂＢに導く。また、Ｃ相用のものは、複数のＣ相搬送電極１ｂＣに接続され、搬送電源回路からＣ相のパルス電圧の印加を受けながら、それを各Ｃ相搬送電極１ｂＣに導く。但し、上述のように、図１に示した現像領域Ｒ２における搬送電極１ｂに対しては、それぞれ供給領域Ｒ１や回収領域Ｒ３においける搬送電極とは異なる３相のパルス電圧（Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２）が印加される。このため、Ａ相用のリード電極には、供給領域Ｒ１や回収領域Ｒ３の各Ａ相搬送電極１ｂＡに接続される搬送用Ａ相リード電極２Ａと、現像領域Ｒ２の各Ａ相搬送電極１ｂＡに接続される現像用Ａ相リード電極３Ａとがある。また、Ｂ相やＣ相も同様にして、搬送用Ｂ相リード電極２Ｂ、現像用Ｂ相リード電極３Ｂ、搬送用Ｃ相リード電極２Ｃ、現像用Ｃ相リード電極３Ｃがある。
【００２４】
基体１ａの非電極形成面や各搬送電極１ｂと、表面層１ｃとの間には中間層１ｄが形成されている。この中間層１ｄ材料は、表面層１ｃと同じであってもよいし、異なってもよい。Ａ相搬送電極１ｂＡと、Ｂ相やＣ相のリード電極（２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、３Ｃ）との間にこの中間層１ｄが介在することにより、両者間での絶縁性が確保されている。また、Ｂ相搬送電極１ｂＢと、Ａ相やＣ相のリード電極との間にも中間層１ｄが介在しており、これによって両者間での絶縁性が確保されている。また、Ｃ相搬送電極１ｃＣも同様にして、Ａ相やＢ相のリード電極との間の絶縁性が確保されている。
【００２５】
なお、各リード電極には、搬送電源回路（５）からの配線を接続するための図示しない入力端子が設けられている。この入力端子をリード電極と同じ層に設け、基体１ａに設けたスルーホールに配線を通して入力端子に接続してもよいし、入力端子を中間層１ｄの上に設け、表面層１ｃに設けたスルーホールに配線を通して入力端子に接続してもよい。
【００２６】
基体１ａとしては、ガラス、樹脂、セラミックスなどの絶縁性材料からなる基板、ステンレスなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を形成した基板、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００２７】
搬送電極１ｂは、基体１ａ上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］（好ましくは０．５〜２．０μｍ）の厚みで成膜したものが、フォトリソグラフィー技術などによって所要の電極パターン形状に加工されたものである。搬送電極１ｂのトナー搬送方向Ｘにおける幅Ｌ（図３参照）については、トナーＴの平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、搬送電極間の間隙Ｇを同様の長さにすることが望ましい。
【００２８】
表面層１ｃとしては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などの材料が０．５〜１０［μｍ］（好ましくは０．５〜３μｍ）の厚みで成膜されたものである。これらの材料に代えて、ＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどの無機ナイトライド化合物を用いてもよい。特に、表面水酸基が増えるとトナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）の少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００２９】
かかる構成のトナー搬送基板１における複数の搬送電極１ｂに対し、搬送電源回路５からパルス電圧を印加すると、基板上に進行電界が形成される。そして、トナー搬送基板１上のトナーはこの進行電界による静電気力によってホッピングする。パルス電圧は、例えば、図７や図８に示すように、正（＋）又は負（−）の値の矩形パルス波を所定の周期で立ち上がらせるＡ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃであって、互いの位相がそれぞれずれているものである。Ａ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃは、Ａ相搬送電極１ｂＡ、Ｂ相搬送電極１ｂＢ、Ｃ相搬送電極１ｂＣに印加される。
【００３０】
例えば、Ｂ相搬送電極１ｂＢの上に負帯電性のトナーＴがあったとする。そして、時刻Ｔ１において、Ａ相パルス電圧Ｖａを受けるＡ相搬送電極１ｂＡと、Ｂ相パルス電圧Ｖｂを受けるＢ相搬送電極１ｂＢとが「０Ｖ（Ｇ）」になり、且つＣ相パルス電圧Ｖｃを受けるＣ相搬送電極１ｂＣが「＋電位」になったとする。すると、Ｂ相搬送電極１ｂＢ上の負帯電性のトナーＴがＣ相搬送電極１ｂＣに向けて静電気的に引き寄せられて、基板面からホッピングする。そして、Ｃ相搬送電極１ｂＣの上に移る。
【００３１】
次に、時刻Ｔ２において、Ａ相搬送電極１ｂＡが「＋電位」になる一方で、Ｂ相搬送電極１ｂＢと、Ｃ相搬送電極１ｃＣとが「０Ｖ（Ｇ）」になったとする。すると、Ｂ相搬送電極１ｂＢとＣ相搬送電極１ｂＣとの間にはＣ相搬送電極１ｂＣ上のトナーＴに対する反発電界が形成されるとともに、Ｃ相搬送電極１ｂＣとＡ相搬送電極１ｃＣとの間には同トナーＴに対する吸引電界が形成される。これにより、Ｃ相搬送電極１ｂＣ上のトナーＴがＡ相搬送電極１ｂＡに向けてホッピングして、Ａ相搬送電極１ｂＡ上に移る。
【００３２】
更に、時刻Ｔ３において、Ａ相搬送電極１ｂＡとＣ相搬送電極１ｂＣとがそれぞれ「０Ｖ（Ｇ）」になる一方で、Ｂ相搬送電極１ｂＢが「＋電位」になったとする。すると、Ｃ相搬送電極１ｂＣとＡ相搬送電極１ｂＡとの間にはＡ相搬送電極１ｂＡ上のトナーＴに対する反発電界が形成されるとともに、Ａ相搬送電極１ｂＡとＢ相搬送電極１ｂＢとの間には同トナーに対する吸引電界が形成される。これにより、Ａ相搬送電極１ｂＡ上のトナーＴがＢ相搬送電極１ｂＢに向けてホッピングして、Ｂ相搬送電極１ｂＢ上に移る。以上のような反発電界の出現及び消失と、吸引電界の出現及び消失とが繰り返される進行電界がトナー搬送基板１上に形成されるのである。
【００３３】
トナー搬送基板１上のトナーの動きをより具体的に説明すると、図９（ａ）に示すように、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の搬送電極１ｂが何れも０Ｖ（Ｇ）の状態でトナー搬送基板１上に負帯電性のトナーＴが載っているとする。この状態から、図９（ｂ）に示すようにＡ相搬送電極（Ａ）だけが「＋電位」になると、Ｃ相搬送電極（Ｃ）上のトナーＴはＡ相搬送電極（Ａ）に向けて静電吸引されてホッピングし、Ａ相搬送電極（Ａ）の上に移る。次に、図９（ｃ）に示すように、Ｂ相搬送電極（Ｂ）だけが「＋電位」になると、Ｂ相搬送電極（Ｂ）上のトナーＴは、Ａ相搬送電極（Ａ）側から反発力を受けるとともに、Ｃ相搬送電極（Ｃ）側から吸引力を受ける。これにより、Ｂ相搬送電極（Ｂ）上のトナーは、Ｃ相搬送電極（Ｃ）に向けて基板面からホッピングして、Ｃ相搬送電極（Ｃ）上に移る。更に、図９（ｄ）に示すように、Ｃ相搬送電極（Ｃ）だけが「＋電位」になると、Ｃ相搬送電極（Ｃ）上のトナーＴは、Ｂ相搬送電極（Ｂ）側から反発力を受けるとともに、Ａ相搬送電極（Ａ）側から吸引力を受ける。これにより、Ｃ相搬送電極（Ｃ）上のトナーは、Ａ相搬送電極（Ａ）に向けて基板面からホッピングして、Ａ相搬送電極（Ａ）上に移る。
【００３４】
なお、図８や図９により、トナーＴとして負帯電性のものを用い、且つ、パルス電圧として正極性のものを電極に印加した例について説明したが、その逆に、正帯電性のトナーＴと、負極性のパルス電圧との組み合わせを採用してもよい。また、正又は負帯電性のトナーＴと、これと同極性のパルス電圧との組み合わせを採用してもよい。
【００３５】
次に、図１０は、本実施形態に係るトナー搬送装置の電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、搬送電源回路５は、パルス信号を生成出力するパルス信号発生回路６、一般用Ａ相波形増幅器７Ａ、一般用Ｂ相波形増幅器７Ｂ、一般用Ｃ相波形増幅器７Ｃ、現像用Ａ相波形増幅器８Ａ、現像用Ｂ相波形増幅器８Ｂ、現像用Ｃ相波形増幅器８Ｃなどを有している。
【００３６】
パルス信号発生回路６は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、互いに１２０°に位相ずれした２組みパルスで、次段の波形増幅器７Ａ，Ｂ，Ｃ、（Ａ，Ｂ，Ｃに含まれる図示しないスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００［Ｖ］のスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００３７】
パルス発生回路６から発せられた一般用のＡ相パルス波，Ｂ相パルス波，Ｃ相パルス波は、一般用Ａ相波形増幅器７Ａ，一般用Ｂ相波形増幅器７Ｂ，一般用Ｃ相波形増幅器７Ｃによって増幅されて、一般用のＡ相パルス電圧Ｖａ１，Ｂ相パルス電圧Ｖｂ１，Ｃ相パルス電圧Ｖｃ１となる。そして、トナー搬送基板（１）における供給領域（Ｒ１）や回収領域（Ｒ３）に存在する一般用のＡ相，Ｂ相，Ｃ相搬送電極に印加される。また、パルス発生回路６から発せられた現像用のＡ相パルス波，Ｂ相パルス波，Ｃ相パルス波は、現像用Ａ相波形増幅器８Ａ，現像用Ｂ相波形増幅器８Ｂ，現像用Ｃ相波形増幅器８Ｃによって増幅されて、現像用のＡ相パルス電圧Ｖａ２，Ｂ相パルス電圧Ｖｂ２，Ｃ相パルス電圧Ｖｃ２となる。そして、トナー搬送基板（１）における現像領域（Ｒ２）に存在する現像用のＡ相，Ｂ相，Ｃ相搬送電極に印加される。
【００３８】
一般用のＡ相波形増幅器７Ａ，Ｂ相波形増幅器７Ｂ，Ｃ相波形増幅器７Ｃは、パルス発生回路６から発せられたパルス波を、例えば図１１に示すように、各相の＋１００［Ｖ］の印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％にした（これを「搬送電圧パターン」という）３相のパルス電圧Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１に変換する。また、現像用のＡ相波形増幅器８Ａ，Ｂ相波形増幅器８Ｂ，Ｃ相波形増幅器８Ｃは、例えば図１２又は図１３に示すように、各相の＋１００［Ｖ］又は０］Ｖ］の印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％にした（これを「ホッピング電圧パターン」という）３相のパルス電圧Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ２に変換する。このような搬送電圧パターンやホッピング電圧パターンにより、トナー搬送基板上でトナーＴをホッピングさせるＥＴＨ現象を生起せしめる。
【００３９】
ＥＴＨ現像とは、現像ローラや現像スリーブなどといった表面を無端移動させる現像剤担持体上からのトナーのスモーク化あるいはクラウド化を意味するのではなく、表面移動しないトナー搬送部材の表面上でトナーのホッピングによる波移動が発生する現象を意味する。この波移動により、トナーを供給領域（Ｒ１）から現像領域（Ｒ２）に向けて搬送することができる。また、現像領域（Ｒ１）において、ホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に対しては現像担持体に向かわせる一方で、非画像部に対してはトナー搬送部材に向かわせる電界を形成することができる。
【００４０】
例えば、図１３に示したホッピング電圧パターンのように、０〜−１００Ｖで遷移するパルス状電圧波形を採用した場合、潜像担持体上の非画像部電位を−１００Ｖより低くしたときには、現像領域（Ｒ１）でホッピングしたトナーを潜像の付近で潜像に向かわせる一方で、非画像部の付近で基板に向かわせる。非画像部の電位を−１５０Ｖや−１７０Ｖにすると、トナー非画像部の近くでトナーを非画像部に向かわせてしまう。
【００４１】
また、ホッピング電圧パターンのパルス電圧が２０Ｖ〜−８０Ｖで遷移するパルス波形を採用した場合、潜像の電位を約０Ｖ、非画像部の電位を−１１０Ｖにすると、パルス電圧のローレベルの電位が潜像電位と非画像部電位との間になる。このため、同様にして、現像領域（Ｒ１）でホッピングしたトナーを潜像の付近で潜像に向かわせる一方で、非画像部の付近で基板に向かわせる。
【００４２】
このように、パルス電圧のローレベルの電位を潜像電位と非画像部電位との間の値にすることで、潜像に対してトナーを吸引付着させる一方で、非画像部に対してはトナーを反発させることができる。ホッピングによってある程度まで潜像担持体に近づいたトナーに対しては、進行電界が及ばないので、そのトナーを容易に潜像に向けて飛翔させることができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができる。
【００４３】
これに対し、現像ローラなどの表面移動する現像剤担持体を用いるいわゆるジャンピング現像方式では、現像剤担持体の表面に付着しているトナーをそこから離脱させるためには、トナーと現像剤担持体との付着力を超える静電気力を作用させる必要がある。しかも、離脱させたトナーを潜像担持体の潜像に向けて引き寄せるとともに、非画像部と反発させる必要がある。このような条件では、現像担持体にＤＣ６００〜９００Ｖもの現像バイアスをかけなければならない。これに対し、ＥＴＨ現象を利用すると、前述の条件を進行電界の領域外で具備させればよいので、進行電界の強さとしては、トナーと現像剤担持体との付着力を超える静電気力を作用させ得るレベルであればよい。このため、搬送電極に印加するパルス電圧の振幅を｜１５０〜１００｜Ｖ以下の低電圧にしても、トナーを潜像に対して選択的に付着させることが可能になる。また、ＯＰＣ感光体等の潜像担持体における潜像と非画像部との電位差もジャンピング方式のような大きな値にする必要がないため、非画像部電位を相当に小さくすることが可能になる。これにより、潜像担持体の表面を非画像部電位に一様帯電させる際に発生するオゾンやＮＯｘの量を非常に少なくして、環境に優しく且つ潜像担持体の寿命低下を抑えた現像を行うことができる。
【００４４】
例えば、潜像担持体として、表面のＣＴＬ(Charge Transport Layer)の厚さが１５［μｍ］で且つその比誘電率εが３程度であるＯＰＣ感光体を使用し、トナーの電荷密度を１０−３〜−４［Ｃ／ｍ２］にした場合、ＥＴＨ現象を利用すれば、各搬送電極に対して、０〜−１００Ｖ、デューティー５０％のパルス電圧を印加すればよい。すると、パルス電圧の値は平均で−５０Ｖとなり、負に帯電しているトナーであれば、トナーの潜像に対する選択的な付着が可能になる。搬送電極に印加するパルス電位の平均値（平均値電位）を潜像担持体の潜像電位と非画像部電位との間の電位に設定することで、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、非画像部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させることができる。
【００４５】
なお、トナー搬送基板とＯＰＣ感光体とのギャップ（間隔）については、０．２〜０．３［ｍｍ］程度にすればよい。トナーの帯電量Ｑ／Ｍ、パルス電圧の大きさ、ＯＰＣ感光体の表面線速などによっても異なるが、負帯電性のトナーの場合、ＯＰＣ感光体の非画像部電位が−３００Ｖ以下、更には−１００Ｖ以下であっても十分に現像を行うことができる。正帯電性のトナーの場合には、非画像部の電位が＋電位となる。
【００４６】
また、パルス電圧としては、図示のような矩形波のものの他、ｓｉｎ波（サインカーブ）や三角波などを採用してもよい。パルス電圧のＤｕｔｙは、３相の場合で３３．３〜６６．７［％］の範囲、４相の場合で２５〜７５［％］の範囲で調整することが可能である。
【００４７】
先に示した図３において、トナー搬送基板１における電極幅Ｌや電極間隙Ｇは、トナーの搬送効率やホッピング効率に大きく影響する。電極間の真ん中あたりを飛んでいるトナーにはほぼ水平方向の静電気力が作用するのに対し、搬送電極１ｂの真上にあるトナーには、基板面に対して垂直方向及び水平方向の成分をもった静電気力が作用するのであるが、これらの静電気力のバランスが電極幅Ｌや電極間隙Ｇによって左右されるからである。具体的には、搬送電極１ｂの上で且つ電極幅方向の端部付近にあるトナーは、ホッピングにより、隣の搬送電極１ｂを飛び越えることがあるため、電極幅Ｌが大きいと、ホッピング１回あたりにおける移動距離の大きいトナーが増える。これにより、トナーの搬送効率が上がる。但し、電極幅Ｌが大きすぎると、搬送電極１ｂの上で且つ電極幅方向の中央付近における電界強度が不足して、トナーの搬送効率が却って低下することになる。
【００４８】
また、電極間隙Ｇは、電極間の電界強度を左右する。電極間隙Ｇが小さくなるほど、電極間の電界強度が強くなって、ホッピングの初速（勢い）が高まる。しかし、搬送電極１ｂの真上から隣の搬送電極１ｂの真上に移動するトナーでは、ホッピング１回あたりにおける移動距離が短くなるため、駆動周波数を高くしないと所望のトナー搬送効率が得られなくなる。
【００４９】
さらには、搬送電極１ｂの表面を覆う表面層１ｃの厚さは、搬送電極１ｂ上の電界強度を左右する。特に、垂直方向成分の電気力線への影響が大きくなる。
【００５０】
搬送電極１ｂの上には、搬送方向において最低１個のトナーを存在させることが望ましく、そのためには電極幅Ｌをトナーの平均粒径と同等以上に設定する必要がある。電極幅Ｌをこれよりも小さくすると、トナーに作用する電界が少なくなって搬送力が著しく飛翔力ため、実用上は十分でない。
【００５１】
搬送電極１ｂの上における電極幅方向中央付近では、電極幅Ｌが大きくなるに従って、電極表面から延びる電気力線が進行方向（水平方向）に向けて傾斜するため、、垂直方向の電界強度が低下する。そして、これにより、ホッピングの初速が小さくなる。よって、電極幅Ｌが大きくなり過ぎると、ホッピングのための電界強度よりも、トナーと基板面との鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーをホッピングさせることができなくなる。
【００５２】
搬送効率やホッピングの初速などの観点からすると、搬送電極１ｂの上に電極幅方向において２０個程度のトナーを存在させる電極幅Ｌであれば、１００［Ｖ］程度の低電圧のパルス電圧でもトナーを良好にホッピングさせて、効率良く搬送することができる。例えば、トナーの平均粒径が５［μm］であれば、電極幅Ｌは５〜１００［μｍ］の範囲がよい。電極幅Ｌがそれよりも大きいと、搬送電極１ｂ上でのトナーの滞留が発生する。
【００５３】
パルス電圧による印加電圧を１００［Ｖ］以下の低電圧でトナーを効率的に搬送するための電極幅Ｌのより好ましい範囲は、トナーの平均粒径の２〜１０倍以下である。電極幅Ｌをこの範囲内にすることで、搬送電極１ｂの上の電極幅方向中央付近における電界強度の低下が１／３以下に抑えられ、ホッピングの効率低下は１０％以下となって、効率の大幅な低下をきたすことがなくなる。これは、例えば、トナーの平均粒径を５［μｍ］とすると、１０〜５０［μｍ］の範囲に相当する。電極幅Ｌの更に好ましい範囲は、トナーの平均粒径の２〜６倍以下である。これは、例えば、トナーの平均粒径を５［μｍ］とすると、１０〜３０［μｍ］に相当する。
【００５４】
図１４は、トナー搬送基板上における電界における進行方向（水平方向）電界強度ＴＥと、高さ方向電界強度ＨＥとの関係を示すグラフである。また、図１５は、進行方向電界強度ＴＥと電極幅Ｌと、電極間隙Ｇとの関係を示すグラフである。また、図１６は、高さ方向電界強度ＨＥと電極幅Ｌと、電極間隙Ｇとの関係を示すグラフである。これらのグラフは、トナー搬送基板として、搬送電極１ｂの電極幅Ｌを３０［μｍ］、電極間隙Ｇを３０［μｍ］、搬送電極１ｂの厚みを５［μｍ］、表面層１ｃの厚みを０．１［μｍ］にそれぞれ設定したものを用いた実験結果に基づいて作成したものである。Ａ相搬送電極１ｂＡが０［Ｖ］になり、且つＢ相搬送電極１ｂＢが＋１００［Ｖ］になったときの電界強度である。同図では、細部を分かり易くするために２つの搬送電極しか示していないが、実験ではＡ，Ｂ，Ｃ相の搬送電極をそれぞれ複数設けたトナー搬送基板を用いた。トナーＴとしては、粒径が８［μｍ］で、電荷量が−２０［μＣ／ｇ］のものを用いた。図１５や図１６で示す電界強度は搬送電極１ｂ上における代表点の値であり、進行方向強度ＴＥの代表点ＴＥａは図１４に示すように、搬送電極１ｂの端部から５［μｍ］上方の点である。また、高さ方向電界強度ＨＥの代表点ＨＥａは、搬送電極１ｂの幅方向中央部から５［μｍ］上方の点である。
【００５５】
これらのグラフから、トナーＴにホッピングのための静電気力を作用させる電界強度としては、５Ｅ＋５［Ｖ／ｍ］以上が必要であることがわかる。また、トナーＴに電極上で滞留させない程度に強い静電気力を作用させる電界強度としては、１Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］以上が必要であり、さらに十分な静電気力を付与できるより好ましい電界強度としては、２Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］以上であることがわかる。電極間隙Ｇを大きくするほど進行方向電界強度ＴＥを低下させてしまう。トナーの平均粒径の１倍以上〜２０倍以下、好ましくは２倍以上〜１０倍以下、さらにより好ましくは２倍以上〜６倍以下であることが望ましい。
【００５６】
また、図１６のグラフに示すように、電極間隙Ｇが大きくなるとホッピングの効率が低下するが、トナーＴの平均粒径の２０倍までは実用上差し支えないホッピング効率が得られる。トナーＴの平均粒径の２０倍を越えると多くのトナーが電極上で滞留するため、電極間隙Ｇはトナーの平均粒径の２０倍以下にする必要がある。
【００５７】
本発明者らの実験によれば、トナーの平均粒径が２〜１０［μｍ］、帯電量Ｑ／Ｍが｜３〜４０｜［μＣ／ｇ］、より好ましくは、｜１０〜３０｜［μＣ／ｇ］であるときに、特に効率の良いトナー搬送を実現することができた。
【００５８】
トナー搬送基板には、上述した表面層１ｃを設けることで、搬送電極１ｂの汚れや基板表面へのトナー固着を抑えることができる。先に図１４に示した電極構成において、表面層１ｃの厚さを０．１〜８０［μｍ］の範囲で変化させたときにおける進行方向電界強度ＴＥを測定した結果を図１７に示す。振幅１００［Ｖ］のパルス電圧を各搬送電極１ｂに印加したときの結果である。実験に用いた表面層１ｃの誘電率εは空気より高い値であり、通常ε＝２以上である。同図のグラフからわかるように、表面層１ｃの膜厚が大きすぎると、基板表面のトナーに作用する進行方向電界強度ＴＥが低下する。トナー搬送効率や耐温湿度環境等を考慮すると、実用可能な表面層１ｃの厚さは、トナー搬送効率の低下を３０［％］程度に留める１０［μｍ］以下、より好ましくはトナー搬送効率の低下を数［％］程度に留める５［μｍ］以下である。
【００５９】
図１８は、表面層１ｃの厚みが５［μｍ］である場合のトナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図である。また、図１９は、表面層１ｃの厚みが３０［μｍ］である場合のトナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図である。何れも、トナー搬送基板の電極幅Ｌが３０［μｍ］、電極間隔Ｇが３０［μｍ］であるトナー搬送基板の各搬送電極に、振幅１００［Ｖ］のパルス電圧を印加した場合の電界の状態である。これらの図からわかるように、表面層１ｃの厚さが大きくなると空気より誘電率が高い表面層１ｃ内で電極間を橋渡しする電気力線が増加するため、高さ方向に延びる電気力線数が減少する。また、表面層１ｃの厚みの分だけ、トナーに作用する電界強度が低下する。トナーのホッピングに寄与する高さ方向の電気力線数は、表面層１ｃの厚さに大きく左右されるのである。１００［Ｖ］程度の小さなパルス電圧では、トナーの滞留を引き起こさない電界強度が１Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］以上である。また、トナーを十分な勢いでホッピングさせ得る電界強度が２Ｅ＋６［Ｖ／ｍ］以上である。これらの条件を満足する表面層１ｃの厚みは、１０［μｍ］以下、より好ましくは５［μｍ］以下である。
【００６０】
表面層１ｃの材料としては、比抵抗が１０６［Ωｃｍ］以上で、且つ誘電率εが２以上のものを用いることが好ましい。また、負帯電性のトナーを用いる場合には、感光体の非画像部電位を−３００Ｖあるいはこれよりも０Ｖに近い値にすることが望ましい。また、正帯電性のトナーを用いる場合には、＋３００Ｖ以下にすることが望ましい。このようにすることで、ファインピッチで配設した各搬送電極に１５０〜１００［Ｖ］以下の低いパルス電圧を印加しても、トナーを良好にホッピングさせることができる。
【００６１】
トナーの樹脂材料としては、溶融温度や透明性等の観点から、一般的にはスチレン−アクリル系の共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が用いられる。トナーの帯電特性はこれらの樹脂材料によって影響を受けるが、帯電制御剤の添加によってその特性を調整することが可能である。ブラックトナー（ＢＫ）用の帯電制御剤としては、正帯電の場合には、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩類などが挙げられる。また、負帯電の場合には、アゾ系含金属錯体、サリチル酸金属錯体等が挙げられる。カラートナー用の帯電制御剤としては、正帯電の場合には、四級アンモニウム塩類、イミダゾール系錯体類等が挙げられる。また、負帯電の場合には、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類等が挙げられる。
【００６２】
トナーは、進行電界の作用によるトナー搬送基板上でのホッピングに伴って、表面層１ｃに対して接触と離脱とを繰り返すため、摩擦帯電の影響を受けることになるが、その帯電量と極性は材料相互の帯電系列によって左右される。トナーの帯電量を主に帯電制御剤によって決定される飽和帯電量、または多少低下する程度に維持することで、ホッピング効率や現像効率を向上させることができる。具体的には、負帯電性のトナーの場合には、表面層１ｃの材料として、トナーの帯電制御剤として用いられる材料に近い摩擦帯電性を発揮するものや、正帯電性のものを使用することが好ましい。例えば、トナーの帯電制御剤がサリチル酸金属錯体である場合には、ポリアミド６６（商品名）、ナイロン１１（商品名）などのポリアミド系樹脂が好ましい。また、正帯電性のトナーの場合には、表面層１ｃの材料として、トナーの帯電制御剤として用いられる材料に近い摩擦帯電性を発揮するものや、負帯電性のものを用いることが好ましい。例えば、帯電制御剤が四級アンモニウム塩類である場合には、テフロン（登録商標）等のフッ素含有樹脂がよい。
【００６３】
トナー搬送基板の表面には、表面層１ｃの下に電極がある領域と、ない領域とに対応した凹凸が生ずる。但し、搬送電極１ｂの厚さを３［μｍ］以下にすることで、その凹凸によるトナー搬送性の低下を抑えることができる。これにより、表面層１ｃの平坦化処理を省略して、基板製造コストを低減することが可能になる。
【００６４】
次に、本実施形態に係るトナー搬送装置の特徴的な構成について説明する。
本発明者らは、実験により、トナー搬送基板１上でホッピングを繰り返しながら搬送されるトナーは、トナー搬送基板１の表面層１ｃに対して接触と離脱とを繰り返すのに伴って、帯電量を徐々に低下させていくことを見出した。この低下には、接触摩擦に伴う電荷の発生や移動が関与していると考えられる。トナー帯電低下量と、トナーのホッピング回数とは比例の関係にあり、供給領域（Ｒ１）におけるトナー搬送距離が長くなるほど、トナー帯電低下量が増加して、トナーの帯電量が低下する。但し、トナーの帯電量がある程度まで低下すると、それ以降は、低下しなくなり、低下終息値に落ち着く。そして、トナーは低下終息値の帯電量で現像領域（Ｒ２）に進入して現像に寄与する。この低下終息値は、トナー搬送基板１の表面層１ｃの材料や環境によって異なってくる他、パルス電圧の大きさや周波数によっても異なってくることが実験によって判明した。
【００６５】
また、本発明者らは実験により、トナーの帯電量がトナーのホッピングの高さや搬送速度に大きく影響することを見出した。具体的には、トナーの帯電量が比較的大きい場合には、トナーに対して進行電界による静電気力が大きく働いて、トナーは勢い良くホッピングする。また、トナー同士の静電反発力が大きく働いて、トナー粒子間の距離が大きくなることから、トナーの密度が小さくなる。また、表面層１ｃに付着したトナーに対しては、表面層１ｃから大きな鏡像力が働くため、ホッピングのための電界が形成されてから、トナーが鏡像力に打ち勝って表面層１ｃから離脱するまでの時間が長くなる。更には、パルス電圧が印加される搬送電極１ｂの並びに正確に追従するようになり、隣の搬送電極１ｂを飛び越えるトナーの量が減少する。これらの結果、トナーの帯電量が大きくなるほど、トナーはより高くホッピングするとともに、トナーの搬送速度が遅くなる。
【００６６】
これに対し、トナーの帯電量が比較的小さい場合には、トナーに対する進行電界による静電気力がそれほど大きくならないため、トナーのホッピングの初速は比較的小さくなる。また、トナー同士の静電反発力が比較的小さいために、トナー粒子間の距離が小さくなる。これにより、トナーの密度が大きくなる。また、表面層１ｃに付着したトナーに対する表面層１ｃからの鏡像力が比較的小さいために、ホッピングのための電界が形成されてから、トナーが鏡像力に打ち勝って表面層１ｃから離脱するまでの時間が短くなる。更には、隣の搬送電極１ｂを飛び越えるトナーの量が増加する。これらの結果、トナーの帯電量が小さくなるほど、トナーはより低くホッピングするとともに、トナーの搬送速度が速くなる。
【００６７】
更に、本発明者らは既に述べたように、トナーの帯電量が比較的小さくなると、文字画像などといった低面積率の画像で画像濃度不足が発生し易くなることも見出した。このため、トナーを十分な低下終息値で現像領域（Ｒ２）に進入させる必要があるが、低下終息値が大きすぎると地汚れやトナー散りを引き起こしてしまう。
【００６８】
そこで、本実施形態に係るトナー搬送装置においては、供給領域（Ｒ１）内で搬送されるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を設け、これによる検知結果に応じて、各搬送電極１ｂに印加するパルス電圧の大きさ又は周波数を補正する電圧補正手段としての電圧補正回路を搬送電源回路（５）に設けている。この電圧補正回路は、トナーの帯電量の検知結果が小さくなるほど、パルス電圧の大きさを小さくしたり、パルス電圧の周波数を高くしたりする。これにより、トナーの帯電量の低下終息値を目標値付近に維持して、帯電量不足による画像濃度低下を抑えたり、帯電量過多による地汚れやトナー散りを抑えたりすることができる。
【００６９】
なお、パルス電圧を小さくするとトナーの帯電量の低下終息値が大きくなるのは、パルス電圧の低下によってトナーと表面層１ｃとの接触摩擦力が小さくなるからだと考えられる。
【００７０】
また、パルス電圧の周波数を高くするとトナーの帯電量の低下終息値が大きくなるのは、次のような理由からであると考えられる。即ち、ホッピングしたトナーには、ある程度の距離まではトナー搬送基板１から離れる方向の静電気力が進行電界によって作用するが、やがて、トナー搬送基板１の搬送電極１ｂに向かう静電気力が作用する。これにより、トナーは、ある程度の高さまで飛ぶと、今度はトナー搬送基板１の搬送電極１ｂに向けて引き寄せられ、電界強度に応じた運動エネルギーで表面層１ｃに衝突する。衝突したトナーはそのまま表面層１ｃに付着しないで、所定の反発係数をもって表面層１ｃ上で跳ね返る。跳ね返ったトナーには、搬送電極１ｂに向かう静電気力が引き続き作用するため、トナーはすぐに表面層１ｃに衝突した後、再び表面層１ｃ上で跳ね返る。このようにして跳ね返りと衝突とを繰り返す度にトナーの帯電量が低下していく。パルス電圧の周波数が低くなると、１つの搬送電極１ｂ上でのトナーの繰り返し衝突回数が多くなることから、トナー帯電低下量が増大する。これにより、トナーの帯電量の低下終息値は比較的小さくなる。逆に、周波数が高くなっていくと、それにつれて電圧の持続時間が短くなっていく。そして、トナーの繰り返し衝突回数が徐々に少なっていき、やがて、搬送電極１ｃに向けて引き寄せられるトナーが表面層１ｃに衝突する前に電界の反転によってホッピングするトナーが出現し始め、その量が徐々に増えていく。この結果、周波数が高くなるほど、トナー帯電低下量が低下して、低下終息値が大きくなる。
【００７１】
トナー搬送装置１の供給領域Ｒ１内で搬送されるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段については、供給領域Ｒ１のうち、現像領域Ｒ２の近傍におけるトナーの帯電量を検知させ得る位置に配設することが望ましい。かかる位置では、トナーの帯電量の低下終息値を検知させることができるからである。
【００７２】
帯電量検知手段としては、様々な方法によってトナーの帯電量を検知するものが考えられる。例えば、トナー搬送基板１の供給領域Ｒ１に対向する位置に電極等の導電部材であって且つ絶縁性の表面層を低くした対向部材を配設し、これに電圧を印加してトナーを付着させ、その付着量を測定する方法などである。但し、かかる方法では、対向部材に付着したトナーを除去するトナー除去手段が必要になってコスト高になったり、対向部材によって供給領域Ｒ１内における進行電界に悪影響を及ぼすおそれがあったりする。そこで、本実施形態に係るトナー搬送装置では、帯電量検知手段として、発光素子から発した光を受光素子で受光する光学センサと、その受光素子による受光量に基づいてトナーの帯電量を演算する演算手段とを有するものを用いている。かかる構成では、トナー除去手段を設けることによるコストアップを回避し、且つ、進行電界に悪影響を及ぼすことなく、トナーの帯電量を検知することができる。なお、受光素子による受光量に基づいてトナーの帯電量を演算する具体的方法については、後に詳述する。
【００７３】
次に、実施形態に係るトナー搬送装置に、より特徴的な構成を付加した各実施例のトナー搬送装置について説明する。
［第１実施例］
上述したように、本発明者らは、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの帯電量が変化すると、それに応じてトナーのホッピングの高さが変化すること、即ち、帯電量とホッピング高さとに相関関係が成立することを見出した。このため、トナーのホッピング高さに基づいて、トナーの帯電量を把握することができる。そこで、本第１実施例に係るトナー搬送装置の帯電量検知手段においては、光学センサの受光素子よる受光量に基づいてトナーのホッピングの高さを検知し、その検知結果に基づいてトナーの帯電量を演算回路で演算するようになっている。
【００７４】
図２０は、本第１実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板１と、帯電量検知手段の一部である高さ検知光学センサ１０とを基板の上方から示す平面図である。同図において、高さ検知光学センサ１０は、発光素子群１１と受光素子群１２とを有している。発光素子群１１は、トナー搬送基板１におけるトナー搬送方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向の一端側に配設されている。そして、トナーホッピング方向（図紙面に直交する方向）に並ぶ図示しない複数の発光素子を有している。一方、受光素子群１２は、トナー搬送基板１におけるトナー搬送方向と直交する方向の他端側に配設されている。そして、発光素子群１１の複数の発光素子にそれぞれ個別に対応するように配設された図示しない複数の受光素子を有している。なお、発光素子群１１や受光素子群１２は、トナー搬送基板１の側方において、電極間隙Ｇの中心線上に位置している。
【００７５】
発光素子群１１の図示しない複数の発光素子から発せられた光は、図中一点鎖線矢印で示すように、トナー搬送基板１の表面上でホッピングする図示しないトナーを介して対向する受光素子群１２におけるそれぞれの受光素子で受光される。トナー搬送基板１上でトナーが搬送されていないときは、発光素子群１１における複数の発光素子から発せられた光が、それぞれトナーに遮られることなく受光素子群１２に向けて進行して、図示しない複数の受光素子にそれぞれ受光される。一方、トナー搬送基板１上でトナーが搬送されているときには、発光素子群１１における複数の発光素子のうち、トナーのホッピング高さ以下の位置にあるものに入射する光がトナー搬送基板１上でホッピングするトナーによって一部遮られる。このため、ホッピング高さ以下の位置にある受光素子の受光量は、トナー搬送中のときの方がトナー搬送停止中のときよりも少なくなる。なお、一般的なホッピング高さは数百［μｍ］程度である。
【００７６】
図２１は、受光素子の高さとその受光素子からの出力電圧値との関係を示すグラフである。受光素子はその受光量の増大に応じて出力電圧を大きくするタイプのものである。よって、光を遮るトナーの量が多くなるほど、受光素子からの出力電圧が小さくなる。同グラフにおいて、Ｖ２は、光を遮るトナーが全く存在しない状態における受光素子からの飽和出力電圧値を示している。受光素子群１２における複数の受光素子のうち、この飽和出力電圧値Ｖ２よりも若干低い判定閾値Ｖ１を出力する受光素子の高さｈ１がホッピング高さとなる。
【００７７】
受光素子群１２における複数の受光素子からの出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバーターによってアナログデータからデジタルデータに変換された後、演算回路に送られる。この演算回路は、複数の受光素子から送られてくる出力電圧値のデジタルデータに基づいて、どの受光素子が判定閾値Ｖ１を出力しているのかを特定する。そして、その特定結果と、メモリチップ等のデータ記憶手段に予め記憶しているデータテーブルとに基づいて、ホッピング高さを特定する。このデータテーブルは、各受光素子と、それにホッピング高さとを関係付けるデータテーブルである。
【００７８】
なお、図２０では、トナー搬送基板１の一端側に配設した発光素子群１１の発光素子から発した光を、トナー搬送基板１の他端側に配設した受光素子群１２の受光素子で受光させるようにした例について説明したが、次のようにしてもよい。即ち、トナー搬送基板１における一端側と他端側とのうち、何れか一方に発光素子群１１と受光素子群１２との両方を配設する。そして、発光素子群１１の発光素子から発した光をホッピングするトナーの表面で反射させ、その反射光を受光素子群１２の受光素子で受光させるのである。
【００７９】
ところで、環境やパルス電圧条件（大きさや周波数）が一定である場合には、トナーのホッピングの高さがトナーの帯電量に最も大きく左右されるが、トナーの搬送量にも少なからず影響を受ける。これは次に説明する理由による。トナーの搬送量が比較的多い場合には、それに応じてホッピングするトナーの密度も比較的高くなって、トナー粒子同士の静電反発が比較的強くなる。この静電反発が強くなると、トナーのホッピングの高さが大きくなる。このため、環境、パルス電圧条件及びトナーの帯電量が一定であっても、トナー搬送量が多くなるほど、ホッピングの高さが増大する。よって、ホッピングの高さだけに基づいてトナーの帯電量を演算すると、その演算結果には、トナー搬送量に応じた誤差が含まれてしまう。
【００８０】
そこで、本第１実施例に係るトナー搬送装置の帯電量検知手段は、トナーのホッピングの高さに加えて、トナー搬送基板１上における単位面積あたりのトナー搬送量にも基づいて、トナーの帯電量を演算するように構成されている。トナー搬送量については、演算回路が受光素子群１２における複数の受光素子からの出力電圧値の積分処理することによって演算する。具体的には、先に示した図２１において、受光素子からの出力電圧値を示す曲線と、判定閾値Ｖ１を示す直線とで囲まれたハッチング領域の面積は、トナーの搬送量と相関関係にある。そこで、積分処理によってハッチング領域の面積を演算し、演算結果に対応するトナー搬送量を、データ記憶手段に記憶している搬送量データテーブルから特定する。この搬送量データテーブルは、ハッチング領域の面積と、それに対応するトナー搬送量とを関係付けるデータテーブルである。かかる搬送量データテーブルを用いる代わりに、ハッチング領域の面積に基づいてトナー搬送量を算出するためのアルゴリズムを用いるようにしてもよい。
【００８１】
演算回路は、トナー搬送量を演算すると、その演算結果と、データ記憶手段に記憶している高さ補正データテーブルとに基づいて、高さ補正量を特定する。この高さ補正データテーブルは、トナー搬送量と、これに対応する高さ補正量とを関連付けるデータテーブルで、トナー搬送量の変動量とそれに伴うホッピング高さ（帯電量）の変動量とを調べる実験結果に基づいて構築されたものである。この高さ補正データテーブルに基づいて特定された高さ補正量を、先に特定しておいたホッピング高さに増減することで、トナー搬送量によるホッピング高さの検知誤差が取り除かれる。
【００８２】
演算回路は、このようにしてホッピング高さの検知結果を補正すると、補正後の値をデジタルデータあるいはアナログデータとして搬送電源回路（５）の電圧補正回路に送る。補正後のホッピング高さのデータを受け取った電圧補正回路は、各搬送電極に出力するパルス電圧の大きさをホッピング高さに応じた値に補正する。これにより、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値が適切な値に調整される。なお、パルス電圧の大きさを補正する代わりに、周波数を補正してもよい。
【００８３】
［第２実施例］
本第２実施例に係るトナー搬送装置において、図２０に示した高さ検知光学センサ１０とは別の第２光学センサによる検知結果に基づいてトナー搬送量を演算する点の他は、第１実施例に係るトナー搬送装置と同様の構成になっている。図２２は、本第２実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板１と、帯電量検知手段の一部である高さ検知光学センサ１０及び第２光学センサ１５とを基板の上方から示す平面図である。図示のように、帯電量検知手段は、トナーのホッピング高さを検知するための高さ検知光学センサ１０よりも搬送方向上流側のトナーを検知する第２光学センサ１３を有している。この第２光学センサ１３は、トナー搬送基板１の上方にて、基板面と対向するように配設されている。そして、図２３に示すように、発光素子１４から基板面に向けて光を出射する。出射された光は、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの集合からなるトナー層ＴＬの表面で拡散反射して、複数の拡散反射光となる。拡散反射光の一部は、発光素子１４の側方に位置する受光素子１５によって受光される。なお、発光素子１４と受光素子１５との位置関係を逆にしてもよい。
【００８４】
トナー搬送基板１の図示しない表面層は、トナー層ＴＬよりも低い光反射率を発揮する材料からなる。トナー層ＴＬにおける単位面積あたりのトナー量が少なくなるほど、トナー層ＴＬを通り抜けてトナー搬送基板１の表面層に到達する光量が増える。これに対し、トナー搬送量が多くなるほど、トナー層ＴＬの表面で拡散反射する光量が増加して、受光素子１５による受光量が多くなる。帯電量検知手段の演算回路は、受光素子１５による受光量に基づいて、単位面積あたりにおけるトナー搬送量を求める。但し、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーのうち、Ｋトナーは光を吸収してしまうため、そのトナー層ＴＬ表面で拡散反射光が得られない。このため、Ｋトナーのトナー搬送量を求めることができない。
【００８５】
［第３実施例］
本第３実施例に係るトナー搬送装置において、第２光学センサ１３及びトナー搬送基板１の構成が異なる点の他は、第２実施例に係るトナー搬送装置と同様の構成になっている。図２４は、本第３実施例に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板１と、第２光学センサ１３とを示す側面図である。同図において、トナー搬送基板１の中間層１ｄは、アルミなどといった光反射率の比較的高い材料からなる。また、表面層１ｃは、透明なポリエチレンテレフタレートなどといった光透過性の比較的高い材料からなる。第２光学センサ１３は、発光素子１４から基板面に向けて光を出射する。出射された光は、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの集合からなるトナー層ＴＬの表面に到達し、その一部がトナー層ＴＬ内を通過する。通過した光は、トナー搬送基板１の表面層１ｃを透過した後、中間層１ｄで正反射する。そして、正反射光は、表面層１ｃとトナー層ＴＬとを逆方向に再通過した後、受光素子１５によって受光される。トナー層ＴＬ内の単位面積あたりのトナー量が多くなるほど、トナー層ＴＬを通過する光量が増えるため、受光素子１５による受光量が増加する。帯電量検知手段の演算手段は、受光素子１５による正反射光の受光量に基づいて、トナー搬送基板１上での単位面積あたりにおけるトナー搬送量を求める。
【００８６】
かかる構成では、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーが光を吸収するＫトナーであっても、その搬送量に応じた正反射光が得られるため、Ｙ，Ｍ，Ｃトナーのみならず、Ｋトナーであっても、その単位面積あたりにおけるトナー搬送量を求めることができる。なお、発光素子１４と受光素子１５との位置関係を逆にしてもよい。
【００８７】
［第４実施例］
本第４実施例に係るトナー搬送装置においても、第２光学センサ１３及びトナー搬送基板１の構成が異なる点の他は、第２実施例に係るトナー搬送装置と同様の構成になっている。図２５は、本第４実施例に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板１と、第２光学センサ１３とを示す側面図である。同図において、トナー搬送基板１の基体やその他の各層は、透明なポリエチレンテレフタレートなどといった光透過性の比較的高い材料からなる。トナー搬送基板１の下方に配設された発光素子１４と、トナー搬送基板１の上方に配設された受光素子１５とは、互いに、トナー搬送基板１及びトナー層ＴＬを介して対向している。発光素子１４からトナー搬送基板１の裏面に向けて出射された光は、トナー搬送基板１とトナー層ＴＬとを順次透過した後、受光素子１５に受光される。トナー層ＴＬの厚み方向における透過光量は、トナー層ＴＬ中の単位面積あたりのトナー量に応じて異なってくる。トナー量が多くなるほど、透過光量が少なくなるため、受光素子１５による受光量が低下する。帯電量検知手段の演算手段は、受光素子１５による透過光の受光量に基づいて、トナー搬送基板１上での単位面積あたりにおけるトナー搬送量を求める。
【００８８】
かかる構成でも、Ｋトナーの単位面積あたりにおけるトナー搬送量を求めることができる。なお、発光素子１４と受光素子１５との位置関係を逆にしてもよい。
【００８９】
［第５実施例］
上述したように、本発明者らは、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの帯電量が変化すると、トナーの搬送速度が変化すること、即ち、帯電量と搬送速度とに相関関係が成立することを見出した。このため、トナー搬送基板１上におけるトナーの搬送速度に基づいて、トナーの帯電量を把握することができる。そこで、本第５実施例に係るトナー搬送装置の帯電量検知手段においては、トナー搬送方向に並ぶ２つの光学センサによる検知結果に基づいてトナーの搬送速度を検知し、その検知結果に基づいてトナーの帯電量を演算回路で演算するようになっている。
【００９０】
図２６は、本第５実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板１と、帯電量検知手段の一部である第１光学センサ１６及び第２光学センサ１９とを基板の上方から示す平面図である。同図において、第１光学センサ１６は、第１発光素子１７と第１受光素子１８とを有している。第１発光素子１７は、トナー搬送基板１におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側に配設されている。また、第１受光素子１８は、トナー搬送基板１における同方向の他端側に配設されており、トナー搬送基板１上で搬送される図示しないトナーを介して第１発光素子１７に対向している。第１発光素子１７から発せられた光は、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの集合体からなるトナー層内を通過した後、第１受光素子１８に受光される。トナー搬送基板１上で搬送されるトナーが存在する場合と、存在しない場合とでは、第１受光素子１８による受光量に大きな差がある。帯電量検知手段の図示しない演算手段は、第１受光素子１８による受光量に基づいて、第１発光素子から発せられた光の光路内におけるトナーの有無を判断する。
【００９１】
第２光学センサ１９は、第１光学センサ１６よりもトナー搬送方向下流側に配設されている点の他が、第１光学センサ１６と同様の構成になっている。帯電量検知手段の演算手段は、第２受光素子２１による受光量に基づいて、第２発光素子２０から発せられた光の光路内におけるトナーの有無を判断する。
【００９２】
トナー搬送基板１上の供給領域（Ｒ１）には、所定量のトナーが、図示しない供給手段によって所定のタイミングで供給される。供給されたトナーは、ホッピングしながら図中Ｘ方向に搬送され、やがて第１光学センサ１６の光路内に進入する。そして、第１光学センサ１６によってトナーの存在が検知される。トナーが更にホッピングしながら図中Ｘ方向に搬送されていくと、やがて、第２光学センサ１９の光路内に進入し、第２光学センサ１９によってその存在が検知される。帯電量検知手段の演算手段は、第１光学センサ１６によってトナーが検知され始めてから、第２光学センサ１９によってトナーが検知され始めるまでの時間をカウントし、その結果と、前述した２つの光路間の距離とに基づいて、トナー搬送基板１上におけるトナーの搬送速度を演算する。
【００９３】
演算回路は、このようにしてトナーの搬送速度を演算すると、その演算結果と、データ記憶手段に記憶しているデータテーブルとに基づいて、トナーの帯電量を特定する。このデータテーブルは、トナーの搬送速度と、それに対応する帯電量とを関係付けるデータテーブルである。
【００９４】
このようにして帯電量が特定されると、その結果がデジタルデータあるいはアナログデータとして搬送電源回路（５）の電圧補正回路に送られる。電圧補正回路は、各搬送電極に出力するパルス電圧の周波数を、帯電量（低下終息値）に応じた値に補正する。これにより、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値が適切な値に調整される。なお、パルス電圧の周波数を補正する代わりに、大きさ（振幅：Ｖｐ−ｐ）を補正してもよい。
【００９５】
第１光学センサ１６や第２光学センサ１９として、互いにトナー搬送基板１の面方向の他端側に位置しながら対向する発光素子と受光素子との組み合わせを有するものを用いた例について説明したが、次のような構成を採用してもよい。即ち、図２３のようにトナー層ＴＬ表面で拡散反射光を得て受光素子に検知する構成、図２４のようにトナー搬送基板１の中間層１ｄで正反射光を得て受光素子に検知する構成、あるいは、図２５のようにトナー搬送基板１及びトナー層ＴＬを厚み方向に透過した透過光を得て受光素子で検知する構成である。
【００９６】
次に、これまで説明してきたトナー搬送装置を有する現像装置を搭載した画像形成装置の実施形態について説明する。図２７は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体２５と、現像装置３０とを示す概略構成図である。同図において、潜像担持体たる感光体２５は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体２５の側方には、トナー搬送装置を有する現像装置３０が配設されている。
【００９７】
現像装置３０は、そのケーシング３１内に、トナーと磁性キャリアとを含有する図示しない現像剤を収容する収容部有している。また、収容部から供給されるトナーを受け取って感光体２５との対向領域である現像領域まで搬送するトナー搬送部３３も有している。
【００９８】
収容部は、第１収容部３２ａと第２収容部３２ｂと第３収容部３２ｃとに分かれており、第１収容部３２ａと第２収容部３２ｂとは仕切壁３１ａによって区切られている。第１収容部３２ａ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、現像剤を図紙面に直交する方向の手前側から奥側に向けて搬送する第１搬送スクリュウ３４が配設されている。また、第２収容部３２ａ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら現像剤を同方向の奥側から手前側に向けて搬送する第２搬送スクリュウ３５が配設されている。また、第３収容部３２ｃ内には、供給ロール３６が配設されている。また、トナー搬送部３３内には、筒状に形成されたトナー搬送基板１及び回収オーガ３９が配設されている。
【００９９】
第１収容部３２ａ内において、第１搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中手前側から奥側の端部付近まで搬送された現像剤は、仕切壁３１ａに設けられた図示しない連通口を通って第２収容部３２ｂ内に進入する。そして、第２搬送スクリュウ３４の回転に伴って、今度は図中奥側から手前側に向けて搬送される。
【０１００】
第３収容部３２ｃ内に配設された供給ロール３６は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる供給スリーブ３６ａと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ３６ｂとを有している。そして、マグネットローラ３６ｂは、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶ６つの磁極を具備している。
【０１０１】
第２収容部３２ｂ内において第２搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中奥側から手前側に搬送される現像剤の一部は、マグネットローラ３６ｂの発する磁力によって供給スリーブ３６ａの表面に吸着される。そして、現像剤担持体たる回転する供給スリーブ３６ａに汲み上げられて第３収容部３２ｃ内に進入する。その後、供給スリーブ３６ａに連れ回りながら、ドクターグレード３７との対向位置でスリーブ上での層厚が規制された後、トナー搬送部３３内における筒状のトナー搬送基板１との対向位置に至る。
【０１０２】
供給ロール３６には、ロール電源回路３８によってロールバイアスが印加されている。供給スリーブ３６ａに連れ回りながらトナー搬送基板１との対向位置に進入した現像剤中のトナーは、このロールバイアスと、トナー搬送基板１の搬送電極に印加されるパルス電圧との電位差により、現像剤から離脱してトナー搬送基板１上に転位する。この転位により、トナー搬送基板１の供給領域にトナーが供給される。
【０１０３】
トナー搬送基板１の供給領域に供給されたトナーは、進行電界により、トナー搬送基板１の曲面に沿ってホッピングしながら、図中反時計回り方向に搬送される。そして、第２光学センサ１３による検知結果に基づいて単位面積あたりのトナー搬送量が検知された後、高さ検知光学センサ１０による検知結果に基づいてホッピング高さが検知される。この直後に、現像領域に進入して現像に寄与した後、回収領域に進入する。
【０１０４】
回収領域の下方には、図示しない駆動手段によって回転駆動される回収オーガ３９が配設されており、これには必要に応じて回収電源回路４１から回収バイアスが印加される。通常のプリント時には、回収領域に進入したトナーは、そのままホッピングを続け、供給ロール３６との対向位置に再進入する。これに対し、回収オーガ３９に回収バイアスが印加されると、搬送電極に印加されるパルス電圧と回収バイアスとの電位差により、トナー搬送基板１上から回収オーガ３９上に転位する。そして、回収オーガ３９の回転に伴って現像装置３０の端部付近まで搬送された後、図示しない回収経路を経て第１収容部３２ａ内に戻される。
【０１０５】
第３収容部３２ｃの供給スリーブ３６ａ上において、トナー搬送基板１にトナーを供給した現像剤は、スリーブの回転に伴ってトナー搬送基板１との対向位置を通過した後、第２収容部３２ｂとの対向位置に戻ってくる。そして、マグネットローラ３６ｂの２つの反発磁極の磁力によってスリーブ表面から離脱して、第２収容部３２ｂに戻る。更に、第２搬送スクリュウ３５の回転に伴って図紙面に直交する方向の手前側端部付近まで搬送された後、仕切壁３１ａに設けられた図示しない連通口を通って第１収容部３２ａ内に戻る。
【０１０６】
第１収容部３２ａ内に戻った現像剤は、第１搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中手前側から奥側に搬送される過程で、ケーシング３１の底面に固定された透磁率センサ等からなるトナー濃度センサ４０によってトナー濃度が検知される。この検知結果は、図示しないトナー濃度制御部に送られる。トナー濃度制御部は、トナー濃度センサ４０による検知結果が所定の閾値以下であると、図示しないトナー補給装置を所定時間だけ駆動する。これにより、ケーシング３１のトナー補給口３１ｂを通して第１収容部３２ａ内にトナーが補給され、トナー濃度の回復を図る。
【０１０７】
第１収容部３２ａ内に補給されたトナーは、第１搬送スクリュウ３４や第２搬送スクリュウ３５によって磁性キャリアと撹拌混合されながら搬送されたり、供給スリーブ３６ａ上でドクターブレード３７による現像剤層厚規制で加圧されたりすることで、十分に帯電する。そして、この状態でトナー搬送基板１の供給領域に供給される。本実施形態では、トナーとして、負帯電性のものを用いているが、正帯電性のものを用いてもよい。
【０１０８】
供給ロール３６に印加するロールバイアスとしては、直流バイアスのみでも、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスでもよい。重畳バイアスにおける交流成分の波形は、ｓｉｎ波、矩形波、三角波の何れであっても良い。本実施形態では、電圧が瞬時に切り替わることによってトナーを磁性キャリアから離脱させ易くなる矩形波を採用している。矩形波を用いることにより、供給スリーブ３６ａからトナー搬送基板１へのトナー供給量が増加すると考えられる。
【０１０９】
重畳バイアスの交流成分の矩形波におけるピーク間電圧Ｖ１ｐｐについては、直流成分Ｖ１ｄｃより大きくしている。これにより、供給スリーブ３６ａとトナー搬送基板１との間の電界を大きく変化させ、トナーを磁性キャリアから離脱させ易くなる。そして、供給スリーブ３６ａからトナー搬送基板１へのトナー供給量を増加させることができる。
【０１１０】
交流成分の矩形波における周囲については、次のように設定している。即ち、一周期のうち、直流成分Ｖ１ｄｃよりも大きくする時間を、トナー搬送基板１の搬送電極のパルス電圧における直流成分よりも小さくする時間よりも長くしている。このように重畳バイアスの交流成分を設定することで、トナーをげんぞう剤から離脱させてトナー搬送基板１に転位させ易くなる。本実施形態では、矩形波の一周期のうち、直流成分Ｖ１ｄｃよりも大きくする時間の割合を８０［％］としている。
【０１１１】
図２８は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。同図におて、潜像担持体としてのドラム状の感光体２５（例えば、有機感光体：ＯＰＣ）は、図中時計回り方向に回転駆動される。
【０１１２】
操作者がコンタクトガラス５０に図示しない原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源２５及びミラー５２を具備する第１走査光学系５３と、ミラー５４，５５を具備する第２走査光学系５６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
【０１１３】
走査された原稿画像がレンズ５７の後方に配設された画像読み取り素子５８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー５９で反射した後、ミラー６０を介して感光体２５を走査する。この走査に先立って、感光体２５は帯電装置６１によって一様に帯電せしめられており、レーザー光による走査により、感光体２５の表面に静電潜像が形成される。
【０１１４】
この静電潜像は、現像装置３０によってトナーが付着せしめられてトナー像に現像された後、感光体２５の回転に伴って、転写チャージャー６６との対向領域である転写領域に搬送される。この転写領域には、感光体２５上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ６４を具備する第１給紙部６２、又は第２給紙コロ６５を具備する第２給紙部６３から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体２５上のトナー像は、転写チャージャー６６のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６７のコロナ放電によって感光体２５表面から分離された後、搬送ベルト６８によって定着ローラ対６９に向けて搬送される。そして、定着ローラ対６９の２つのローラの当接によって形成された定着ニップ内に進入して、トナー像が定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７０に向けて排紙される。
【０１１５】
転写領域を通過した感光体２５表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置７１によって感光体２５表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体２５表面は、除電ランプ７２によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【０１１６】
図２９は、本実施形態に係る画像形成装置によって実施されるパルス電圧補正処理の制御フローを示すフローチャートである。この制御フローが開始されると、まず、補正カウント値Ｃ１が「０」にリセットされた後（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、トナー供給処理が行われる（Ｓ２）。このトナー供給処理により、現像装置内において、供給スリーブからトナー搬送基板へのトナー供給が行われるが、この際、搬送電源回路からトナー搬送基板の各搬送電極へのパルス電圧出力が行われた後に、ロール電源回路による供給ロールへのロールバイアスの印加が行われる。そして、供給スリーブの回転駆動が開始されて、供給スリーブ上の現像剤からトナー搬送基板へのトナー供給が行われる。
【０１１７】
なお、パルス電圧出力に先立ってロールバイアスの印加及び供給スリーブの回転が行われると、トナー搬送基板に供給されたトナーが供給領域に堆積するおそれがある。トナーが供給領域に何層も堆積してしまうと、その後のパルス電圧の出力によってトナー搬送基板上に進行電界を形成しても、進行電界による静電気力がトナー自身の電荷によって作用し難くなり、堆積したトナーがいつまでも供給領域で滞留してしまう。よって、パルス電圧を各搬送電極に出力してから、ロールバイアスを供給ロールに印加したり、供給スリーブを回転させたりするのである。
【０１１８】
供給領域に供給されたトナーが進行電界によって搬送され始めてから、所定時間が経過すると、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）検知処理が行われる（Ｓ３）。このＱ／Ｍ検知処理において、高さ検知光学センサ（１０）による検知結果に基づくトナー帯電量（ホッピング高さ）の演算が行われる。その後、Ｑ／Ｍ補正処理が行われる（Ｓ４）。そして、このＱ／Ｍ補正処理において、第２光学センサ（１３）による検知結果に基づいてトナー搬送量が演算された後、その演算結果に基づいてトナー帯電量が補正される。
【０１１９】
このようにしてトナー帯電量の演算結果が補正されると、補正カウント値Ｃ１に「１」が加算された後（Ｓ５）、補正後のトナー帯電量と、予め定められた標準Ｑ／Ｍとの差について、所定の閾値以下であるか否かが判断される（Ｓ６）。そして、閾値以下である場合には（Ｓ６でＹ）、トナー搬送基板上で搬送されるトナーの帯電量の低下終息値が適切であるとみなされて、トナー搬送基板に対するトナー供給が停止されてから（Ｓ１０）、一連の制御フローが終了する。
【０１２０】
これに対し、Ｓ６の制御で閾値以下でないと判断されると（Ｓ６でＮ）、トナー帯電量と標準Ｑ／Ｍとの差に応じたパルス電圧（ピークツウピーク電圧値又は周波数）の補正が行われる（Ｓ７）。なお、パルス電圧の大きさ（ピークツウピーク電圧値）と、周波数との両方を補正するようにしてもよい。
【０１２１】
パルス電圧の補正が行われると、次に、補正カウント値Ｃ１について、所定のエラー値Ｎ以上であるか否かが判断される（Ｓ８）。ここで、「Ｃ１≧Ｎ」であると判断されると（Ｓ８でＹ）、即ち、パルス電圧の補正がエラー値Ｎ以上に繰り返されたと判断されると、何らかの異常によってトナー帯電量の調整ができなくなっているとみなされる。そして、エラー処理が行われた後（Ｓ９）、トナー供給が停止されてから（Ｓ１０）、一連の制御フローが終了する。このエラー処理により、図示しない液晶ディスプレイ等からなる表示部に異常である旨のメッセージが表示される。更に、遠隔地にある保守サービス機関に設置された中央管理装置に対し、電話回線などを介してエラーメッセージが送信される。なお、エラー値Ｎについては、固定値としてもよいし、画像形成装置の動作時間やプリント枚数などに応じて変化させてもよい。
【０１２２】
上記Ｓ８の制御において、補正カウント値Ｃ１がエラー値Ｎ以上でないと判断されると（Ｓ８でＮ）、制御フローが上述のＳ３にループせしめられる。これにより、トナー帯電量の再検知や補正カウント値Ｃ１のカウントアップが行われた後（Ｓ３〜Ｓ５）、トナー帯電量と標準Ｑ／Ｍとの差について、所定の閾値以下であるか否かが再判断される（Ｓ６）。先のＳ７の制御におけるパルス電圧の補正によってトナー帯電量が適切な値になった場合には、このＳ６において前述の差が閾値以下であると判断されて（Ｓ６でＹ）、一連の制御フローが終了するが、まだトナー帯電量が適切な値になっていない場合もある。この場合、Ｓ６において前述の差が閾値以下でなないと判断されて（Ｓ６でＮ）、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ３〜Ｓ６の制御が再び行われる。
【０１２３】
なお、以上の制御フローを具備するパルス電圧補正処理は、画像形成装置の図示しない電源が投入された直後の他、電源投入中における所定時間経過毎や所定枚数のプリントアウト毎などに行われる。図２９では、電源投入直後に実行されるパルス電圧補正処理の制御フローを示している。所定枚数のプリントアウト毎に行われるパルス電圧補正処理は、プリントアウト直後や、連続プリントアウト中に発生するため、トナー搬送基板に対するトナー供給やトナー搬送基板上でのトナー搬送が行われている最中である。このため、Ｓ２のトナー供給処理が省略される。
【０１２４】
また、本実施形態に係る画像形成装置は、既に述べたように、トナーのホッピング高さに基づいてトナー帯電量を把握するものであり、トナーの搬送速度を検知する必要がない。このため、トナー搬送基板上でトナーを連続的に搬送している最中であっても、トナー帯電量を把握することができる。トナーのホッピング高さに代えて、トナーの搬送速度に基づいてトナー帯電量を把握させるようにした場合には、第５実施例で説明したように、第１光学センサの光路と第２光学センサの光路との間におけるトナーの挙動を捉える必要がある。具体的には、トナー粉体のある程度のまとまりを、それよりも搬送方向下流側にトナーを存在させない状態で搬送し、そのまとまりの先端を第１光学センサや第２光学センサに検知させることで、光路間の挙動を捉えるのである。このため、連続プリントアウト中では、パルス電圧補正処理の開始に先立って、次のような制御が必要になってくる。即ち、まず、連続プリントアウト動作を紙間タイミングで一時中断してトナー搬送基板に対するトナー供給を停止する。そして、トナー搬送基板上のトナーを回収領域で回収するとともに、供給領域における少なくとも最上流側におけるトナーをより下流側に搬送して、最上流側の領域をトナーのない状態にする。その後、トナー搬送基板の供給領域の最上流側にトナーを再供給して、これによって基板上で得られるトナーのまとまりにおける先端側を第１光学センサや第２光学センサに検知させ得るようにする。
【０１２５】
図３０は、実施形態に係る画像形成装置の第１変形例装置における感光体２５と現像装置３０とを示す概略構成図である。この第１変形例装置における現像装置３０内には、非磁性のトナーと磁性キャリアとを含む現像剤ではなく、非磁性のトナーだけが収容されている。トナーを収容するトナー収容部には、第１撹拌ローラ４２と第２撹拌ローラ４３とによって撹拌せしめられながら、摩擦帯電する。このようにして摩擦帯電したトナーは、図中反時計回り方向に回転駆動される現像剤担持体たる供給ローラ４４によって汲み上げられた後、ローラの回転に伴って筒状のトナー搬送基板１における供給領域との対向位置に運ばれる。
【０１２６】
この供給ローラ４４には、ロール電源回路３８によってロールバイアスが印加されており、供給ローラ４４上のトナーは、ロールバイアスと、各搬送電極に印加されるパルス電圧との電位差による静電気力を受けて、供給ローラ４４からトナー搬送基板１の供給領域に転位する。このようにして供給領域に供給されたトナーは、トナー搬送基板上の進行電界により、トナー搬送基板１の曲面に沿ってホッピングしながら、図中反時計回り方向に搬送される。そして、第１光学センサ１６の光路と第２光学センサ１９の光路とを横切った後、現像領域に進入して現像に寄与する。
【０１２７】
現像装置３０の帯電量検知手段は、トナー搬送基板１上で搬送されるトナーのまとまりの先端部を第１光学センサ１６で検知したタイミング、第２光学センサ１９で検知したタイミング、及び光路間距離に基づいてトナーの搬送速度を演算する。そして、演算結果に基づいてトナー帯電量を特定する。トナー搬送基板１の各搬送電極にパルス電圧を出力する搬送電源回路５は、この特定結果に基づいて、必要に応じてパルス電圧（ピークツウピーク電圧や周波数）を補正する。
【０１２８】
図３１は、実施形態に係る画像形成装置の第１変形例装置を示す概略構成図である。この第１変形例装置は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色にそれぞれ個別に対応する４つの光書き込み装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋや、４つのプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、記録紙を収納する給紙カセット８２、このカセットから記録紙を給紙する給紙ローラ８３、記録紙を所定のタイミングで転写ベルト８４に送り出すレジストローラ対８５なども備えている。更には、レジストローラ対８５から送り出された記録紙を各プロセスユニットの転写部に搬送する転写ベルト８４、記録紙に対して画像を定着せしめる定着ユニット８６、画像定着後の記録紙を排紙トレイ８８に向けて排紙する排紙ローラ対８７なども備えている。
【０１２９】
４つのプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっている。Ｙトナー像を形成するためのＹプロセスユニット８１Ｙを例にすると、これは、図３２に示すように、感光体２５Ｙ、帯電手段たる帯電ローラ５１Ｙ、現像装置３０Ｙ、クリーニングブレード５２Ｙなどを、支持体たるケーシング内に有している。そして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。
【０１３０】
現像装置３０Ｙ内には、第１撹拌ローラ４２Ｙ、第２撹拌ローラ４３Ｙ、供給ローラ４４Ｙ、供給領域がフレキシブルプリント基板からなるトナー搬送基板１などを備えている。Ｙプロセスユニット５０Ｙのケーシング背面側には、Ｙ光書き込み装置（７０Ｙ）からのレーザービームＬをケーシング内に入射するためのスリットが設けられている。
【０１３１】
先に示した図３１において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ光書き込み装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、半導体レーザー、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構成されている。そして、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト（画像処理装置）から入力される各色用の画像データに応じて変調されたレーザービームを出射する。出射されたレーザービームは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを走査して、静電潜像を書き込む。
【０１３２】
画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが帯電ローラによって一様帯電せしめられた後、光書き込み装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから画像データに応じたレーザービームが照射されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、現像装置のトナー搬送基板によるＥＴＨ現像により、各色のトナーによって現像され顕像化される。
【０１３３】
各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像形成に同期して、供給カセット８２内の記録紙が給紙ローラ８３によって送り出された後、レジストローラ対８５によって所定のタイミングで転写ベルト８４に向けて搬送される。そして、記録紙は無端移動する転写ベルト８４に保持されながら各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける転写部に順次送られる。そして、各転写部で、感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて転写される。これにより、記録紙にフルカラー画像が形成される。記録紙は、定着ユニット８６内に送られてフルカラー画像が定着せしめられた後、排紙ローラ対８７を軽油して機外の排紙トレイ８８に向けて排紙される。
【０１３４】
図３３は、実施形態に係る画像形成装置の第３変形例装置を示す概略構成図である。この第３変形例装置は、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢で張架されながら図中反時計回り方向に無端移動せしめられる転写ベルト８４を備えている。この転写ベルト８４の水平な上部張架面の上方には、４つのプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがベルト移動方向に沿って並ぶように配設されている。
【０１３５】
これらプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他が同様の構成になっている。Ｙプロセスユニット８１Ｙを例にすると、これは図３４に示すように、ドラム状の感光体２５Ｙの周囲に、帯電ローラ５１Ｙ、現像装置３０Ｙ、ドラムクリーニング装置４５Ｙ等を有しており、これらを支持体たるケーシングによって一体的に支持している。そして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。
【０１３６】
ここで、各色のプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上で現像されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、転写ベルト８４に重ね合わせて転写されて４色トナー像となる。そして、転写ベルト８４の無端移動に伴って、転写ベルト８４のおもて面と、２次転写ローラ８９とが当接する２次転写ニップに送り込まれ、同時にニップに進入してきた記録紙Ｐ上に一括２次転写される。
【０１３７】
以上、実施形態に係るトナー搬送装置においては、帯電量検知手段による検知結果に基づいて、トナー搬送基板１の各搬送電極に出力されるパルス電圧の大きさ（ピークツウピーク電圧）を補正する電圧補正手段たる電圧補正回路を搬送電源回路５に設けているので、パルス電圧の大きさの補正により、トナー帯電量の低下終息値を適切な範囲に維持することができる。
【０１３８】
また、帯電量検知手段による検知結果に基づいて、トナー搬送基板１の各搬送電極に出力されるパルス電圧の周波数を補正する電圧補正手段たる電圧補正回路を搬送電源回路５に設けているので、パルス電圧の周波数の補正により、トナー帯電量の低下終息値を適切な範囲に維持することができる。
【０１３９】
また、第１実施例、第２実施例、第３実施例及び第４実施例のトナー搬送装置においては、帯電量検知手段として、トナー搬送基板１の表面上におけるトナーのホッピングの高さに基づいて、トナーの帯電量を演算するものを用いている。かかる構成では、既に述べたように、トナーの搬送速度に基づいてトナーの帯電量を演算する場合とは異なり、連続プリントアウトにおいても、連続プリントアウトを中断しないで、トナーの帯電量を検知することができる。
【０１４０】
また、帯電量検知手段が、トナー搬送基板１におけるトナー搬送方向（Ｘ）と直交する方向の一端側でトナーのホッピングの高さ方向に並ぶ複数の発光素子からなる発光素子群１１と、同方向の他端側でそれら受光素子にそれぞれ個別に対向する複数の受光素子からなる受光素子群１２とを具備する高さ検知光学センサ１０を有している。そして、複数の発光素子から発した光をそれぞれトナー搬送基板１の表面上でホッピングするトナーを介して対向する受光素子で受光し、それら受光素子のそれぞれにおける受光量に基づいてトナーのホッピングの高さを演算している。かかる構成では、光を吸収してしまうＫトナーであっても、そのホッピングの高さを高さ検知センサ１０によって検知することができる。
【０１４１】
また、帯電量検知手段として、トナーのホッピングの高さに加えて、トナー搬送基板１の表面上の単位面積あたりにおけるトナー量にも基づいて、トナーの帯電量を演算するものを用いている。かかる構成では、トナー量の違いによるホッピングの高さの検知誤差を取り除いて、トナー帯電量をより高精度に検知することができる。
【０１４２】
また、第１実施例のトナー搬送装置においては、高さ検知光学センサ１０の複数の受光素子による受光量に基づいて、トナーのホッピングの高さと、トナー搬送基板１の表面上の単位面積あたりにおけるトナー量とを演算させるように、帯電量検知手段を構成している。かかる構成では、トナー量を検知させるための専用の光学センサを省略して、低コスト化を図ることができる。
【０１４３】
また、第２実施例、第３実施例及び第４実施例のトナー搬送装置においては、帯電量検知手段が、発光素子群１１における複数の発光素子とは別の発光素子１４と、受光素子群１２における複数の受光素子とは別の受光素子１５との組合せからなる第２光学センサ１３を有し、第２光学センサ１３の受光素子１５による受光量に基づいて、トナー搬送基板１上の単位面積あたりにおけるトナー量を演算するように構成されている。かかる構成では、高さ検知光学センサ１０による検知結果だけに基づいてトナー量を検知する場合に比べて、トナー量の検知精度を高くすることができる。
【０１４４】
なお、第２光学センサ１３における発光素子１４をトナー搬送基板１の一端側に配設するとともに、第２光学センサ１３における受光素子１５を他端側に配設し、発光素子１４から発した光をトナー搬送基板１の表面上でホッピングするトナーを介して対向する受光素子１５で受光させ、その受光量に基づいてトナー量を演算させるように、帯電量検知手段を構成すれば、光を吸収してしまうＫトナーでも、そのトナー量を第２光学センサ１３によって検知することができる。
【０１４５】
また、第５実施例のトナー搬送装置においては、帯電量検知手段として、トナー搬送基板１の表面上におけるトナーの搬送速度に基づいて、トナーの帯電量を検知するものを用いている。かかる構成では、トナーの帯電量の検知結果をトナー搬送基板１上の単位面積あたりにおけるトナー量に基づいて補正しなくても、帯電量を正確に検知することができる。
【０１４６】
また、帯電量検知手段として、トナー搬送基板１の表面上のトナー搬送方向における所定位置に存在するトナーを検知する第１トナー検知手段たる第１光学センサ１６と、その所定位置よりも搬送方向下流側に存在するトナーを検知する第２トナー検知手段たる第２光学センサ１９とを有するものを用いている。かかる構成では、両検知手段におけるトナー検知タイミングの差と、両検知手段の距離とに基づいて、トナーの搬送速度を求めることができる。
【０１４７】
また、第１トナー検知手段として、第１発光素子１７から発した光を受光する第１受光素子１８による受光量に基づいてトナーを検知する第１光学センサ１６を用いるとともに、第２トナー検知手段として、第２発光素子２０から発した光を受光する第２受光素子２１による受光量に基づいてトナーを検知する第２光学センサ１９を用いている。かかる構成では、両検知手段ともに、市販の汎用の光学センサを用いて、トナー搬送基板１上のトナーを検知することができる。
【０１４８】
また、第１光学センサ１６、第２光学センサ１９として、それぞれ、第１発光素子１７、第２発光素子２０がトナー搬送基板１におけるトナー搬送方向と直交する方向の一端側に配設されるとともに、第１受光素子１８、第２受光素子２１が同方向の他端側に配設され、第１発光素子１７、第２発光素子２０から発した光を、トナー搬送基板１の表面上でホッピングするトナーを介して対向する第１受光素子１８、第２受光素子２１で受光し、その受光量に基づいてトナーを検知するものを用いている。かかる構成では、光を吸収してしまうＫトナーでも、第１光学センサ１６、第２光学センサ１９にそれぞれトナーを検知させることができる。
【０１４９】
また、第２実施例のトナー搬送装置においては、第２光学センサ１３として、発光素子１４から発した光をトナー搬送基板１の表面上で搬送されるトナーの集合からなるトナー層ＴＬの表面で拡散反射させながら、その拡散反射光を受光素子１５で受光させるようにしたものを用いている。かかる構成では、第２光学センサ１３として、市販の拡散反射型フォトセンサを用いることができる。
【０１５０】
また、第３実施例のトナー搬送装置においては、第２光学センサ１３として、発光素子１４トナー層ＴＬを介してトナー搬送基板１の表面に向けて発した光を基板表面で正反射させながら、その正反射光を受光素子１５で受光させるようにしたものを用いている。かかる構成では、第２光学センサ１３として、市販の正反射型フォトセンサを用いることができる。また、光を吸収してしまうＫトナーであっても、第２光学センサ１３に検知させることができる。
【０１５１】
また、第４実施例のトナー搬送装置においては、第２光学センサ１３として、発光素子１４と受光素子１５とを、トナー搬送基板１及びこれの表面上のトナー層ＴＬを介して対向させて配設したものを用い、発光素子１４から発した光にトナー搬送基板１及びトナー層ＴＬを透過させ、透過光を受光素子１５に受光させるようにしている。かかる構成においても、第２光学センサ１３として、市販の透過型フォトセンサを用いることができる。また、光を吸収してしまうＫトナーであっても、第２光学センサ１３に検知させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】実施形態に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板及び搬送電源回路を画像形成装置の感光体とともに示す構成図。
【図２】同トナー搬送基板をおもて面側から示す平面図。
【図３】同トナー搬送基板の図２におけるＡ−Ａ’断面を示す縦断面図。
【図４】同トナー搬送基板の図２におけるＢ−Ｂ’断面を示す横断面図。
【図５】同トナー搬送基板の図２におけるＣ−Ｃ’断面を示す横断面図。
【図６】同トナー搬送基板の図２におけるＤ−Ｄ’断面を示す横断面図。
【図７】同トナー搬送基板の各搬送電極に印加されるＡ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃを示す波形図。
【図８】同トナー搬送基板と、それの各搬送電極に印加される電圧の状態とを示す模式図。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ同トナー搬送基板上におけるトナーの挙動を説明するための模式図。
【図１０】同トナー搬送装置の電気回路の一部を示すブロック図。
【図１１】同トナー搬送基板の供給領域や回収領域にある各搬送電極に印加される３相のパルス電圧Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１を示す波形図。
【図１２】同トナー搬送基板の現像領域にある各搬送電極に印加される３相のパルス電圧Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ２のあるタイミングでの状態を示す波形図。
【図１３】図１２とは別のタイミングのパルス電圧Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ２を示す波形図。
【図１４】同トナー搬送基板上における電界における進行方向電界強度ＴＥと、高さ方向電界強度ＨＥとの関係を示すグラフ。
【図１５】進行方向電界強度ＴＥと電極幅Ｌと、電極間隙Ｇとの関係を示すグラフ。
【図１６】高さ方向電界強度ＨＥと電極幅Ｌと、電極間隙Ｇとの関係を示すグラフ。
【図１７】同トナー搬送基板の表面の厚さを０．１〜８０［μｍ］の範囲で変化させたときにおける進行方向電界強度ＴＥの変化を示すグラフ。
【図１８】同表面層の厚みが５［μｍ］である場合の同トナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図。
【図１９】同表面層の厚みが３０［μｍ］である場合の同トナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図。
【図２０】第１実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板と、高さ検知光学センサとを基板の上方から示す平面図。
【図２１】高さ検知光学センサの受光素子の高さとその受光素子からの出力電圧値との関係を示すグラフ。
【図２２】第２実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板と、高さ検知光学センサ及び第２光学センサとを基板の上方から示す平面図。
【図２３】同第２光学センサをトナー搬送基板とともに示す側面図。
【図２４】第３実施例に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板と第２光学センサとを示す側面図。
【図２５】第４実施例に係るトナー搬送装置のトナー搬送基板と第２光学センサとを示す側面図。
【図２６】第５実施例に係るトナー搬送装置におけるトナー搬送基板と、第１光学センサ及び第２光学センサとを基板の上方から示す平面図。
【図２７】実施形態に係る画像形成装置の感光体と現像装置３０とを示す概略構成図。
【図２８】同画像形成装置を示す概略構成図。
【図２９】同画像形成装置によって実施されるパルス電圧補正処理の制御フローを示すフローチャート。
【図３０】第１変形例装置における感光体と現像装置とを示す概略構成図。
【図３１】同第１変形例装置を示す概略構成図。
【図３２】同第１変形例装置のＹプロセスユニットを示す拡大構成図。
【図３３】第３変形例装置を示す概略構成図。
【図３４】同第３変形例装置のＹプロセスユニットを示す拡大構成図。
【符号の説明】
【０１５３】
１：トナー搬送基板（トナー搬送部材）
１ａ：基体
１ｂ：搬送電極
５：搬送電源回路（電圧出力手段）
１０：高さ検知光学センサ（帯電量検知手段の一部）
１１：発光素子群
１２：受光素子群
１３：第２光学センサ
１４：発光素子（別の発光素子）
１５：受光素子（別の受光素子）
１６：第１光学センサ（帯電量検知手段の一部、第１トナー検知手段）
１７：第１発光素子
１８：第１受光素子
１９第２光学センサ（帯電量検知手段の一部、第２トナー検知手段）
２０：第２発光素子
２１：第２受光素子
２５：感光体（潜像担持体）
３０：現像装置（現像手段）
４５Ｙ：ドラムクリーニング装置（クリーニング手段）
５１Ｙ：帯電ローラ（帯電手段）
５２Ｙ：クリーニングブレード（クリーニング手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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