(57)【要約】【課題】  帯電特性が劣化したリサイクルトナーを再利用するときに、現像装置内のトナー全体の帯電特性を安定に維持することが可能な現像装置を提供する。【解決手段】  現像剤を収容する現像槽１２は、仕切壁部材２５によって第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とに、現像剤が移動可能状態で仕切られている。そして、現像槽１２内においては、第２撹拌搬送部材２８が送り方向に現像剤を撹拌搬送し、第１撹拌搬送部材２９が帰り方向に現像剤を撹拌搬送する。そして、仕切壁部材２５で仕切られた第１現像剤撹拌領域部２３および第２現像剤撹拌領域部２４のそれぞれで、送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流が形成される。【選択図】      図１
2010002517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて、感光体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
感光体を臨んで回転自在に設けられて感光体上の静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
現像剤を収容する筐体状の現像剤収容部であって、現像剤担持体の軸線方向の長さにほぼ等しい長さを有し、未使用のトナーである新規トナーの補給を受けるための新規トナー補給口が形成され、現像剤担持体に現像剤を供給する第１現像剤撹拌領域部と、第１現像剤撹拌領域部に連接するように設けられて回収された使用済みのトナーである回収トナーの補給を受けるための回収トナー補給口が形成される第２現像剤撹拌領域部とを備える現像剤収容部と、
現像剤担持体を臨んで現像剤収容部に回転自在に支持され、現像剤担持体の軸線方向の長さを超える長さを有して一端部が第２現像剤撹拌領域部の長手方向端部近傍まで達するように設けられて、第１現像剤撹拌領域部の現像剤を第２現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する第１撹拌搬送部材と、
第１撹拌搬送部材を介して現像剤担持体に対向して現像剤収容部に回転自在に支持され、現像剤担持体の軸線方向の長さを超える長さを有して一端部が第２現像剤撹拌領域部の長手方向端部近傍まで達するように設けられて、第２現像剤撹拌領域部の現像剤を第１現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する第２撹拌搬送部材とを含んで構成され、
第１現像剤撹拌領域部と第２現像剤撹拌領域部とが連接される連接部分には、現像剤の搬送を阻止する阻止領域部と、現像剤が通過する通過領域部とが、その連接面に対して所定の面積割合となるように形成されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
第１現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第１撹拌中間壁部材が設けられ、
第２現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第２撹拌中間壁部材が設けられ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】
前記阻止領域部と前記第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方には、少なくとも一部分に、メッシュ状のメッシュ開口部を有するメッシュ異物除去部材が形成されることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記阻止領域部と前記第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方の表面には、少なくとも一部分に、表面から第２現像剤撹拌領域部の内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成されることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第２現像剤撹拌領域部の内壁面の少なくとも一部分に、内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項６】
前記第１現像剤撹拌領域部内における、現像剤担持体よりも現像剤の搬送方向上流側で、かつ新規トナー補給口よりも現像剤の搬送方向下流側に位置する部分を搬送される現像剤のトナー濃度を検出する検出手段と、
新規トナーを貯留し、前記新規トナー補給口に向けて新規トナーを供給するトナーホッパと、
検出手段による検出結果に基づいて、トナーホッパを制御して新規トナーを供給させる制御手段とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項７】
前記メッシュ異物除去部材は、所定の厚みを有して平板状に形成され、１つの辺に対応する端部のみが前記現像剤収容部の内壁面に固定され、その他の端部が自由端であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項８】
前記メッシュ異物除去部材は、そのメッシュ開口部の打ち抜き方向が、現像剤の搬送方向に向かって同方向となるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項９】
前記メッシュ異物除去部材は、ステンレスからなる部材、または表面が錫コバルト合金や金によってメッキ処理された部材であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記新規トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１６０で、かつ形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置を備え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、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置においては、感光体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像することによって可視像であるトナー像を形成し、さらにトナー像を記録媒体である記録紙などに転写し、記録紙上に転写されたトナー像を定着して堅牢な記録画像を形成する。
【０００３】
このとき、転写工程において転写されないまま感光体上に残ったトナーは、通常ブレードなどのクリーニング装置により回収され、容器に集められた後、廃棄されることになる。近年、環境問題を取り巻く社会的な要請に伴い、廃棄物を減らすとともにコストを低減する目的から、回収トナーを再び現像工程に戻すこと、いわゆるトナーリサイクルを行う方法がとられている。
【０００４】
しかしながら、この方法における課題としてリサイクルトナー中に含まれる紙粉などによる画像汚れの不具合がある。このような問題に対する１つの解決手段として、たとえば、特許文献１には、現像装置内の現像剤流路中に、所定の目開きを有するメッシュ部材が設けられた画像形成装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１によれば、リサイクルトナー中に含まれる一定の大きさ以上の紙粉は、メッシュ部材を通過できずに、常に現像装置の手前側に滞留し続けることになり、その結果、紙粉は長期にわたる撹拌で、メッシュ部材の目を通り抜けられるようになるまで粉砕される。このとき、メッシュ部材を摺擦する摺擦部材を設け、リサイクルトナー中の紙粉を積極的にメッシュ部材に押し付けて細小化し、同時にメッシュ部材の目詰まりを防止するように構成されている。そして、メッシュ部材の目を通り抜けられるようになった紙粉は、キャリアによりトナーと同極性に帯電されやすく、また、画像の白部に付着しても目立ちにくいため、リサイクルトナーによる地汚れの発生を防止することができる。
【０００６】
また、リサイクルトナーにおいては、最初の現像工程から、再度現像槽に搬送されて戻ってくる移動の間に、周辺部材から温度や圧力ストレスを受けるために、トナーの帯電特性が劣化する場合があり、また、トナー同士が付着して塊になっている場合もある。このようなリサイクルトナーによって現像されると、画像汚れや濃度むらの不具合が発生することになる。このような問題に対する１つの解決手段として、たとえば、特許文献２には、現像剤を混合撹拌しながら第１および第２の撹拌搬送部の間で循環させ、第１の撹拌搬送部において現像剤を現像スリーブに供給する現像装置において、第１および第２の撹拌搬送部と連続するようにして第１および第２の延出部を現像スリーブよりその軸方向外側に延出させ、第１の延出部において現像剤を第１の撹拌搬送部と逆方向に、第２の延出部において現像剤を第２の撹拌搬送部と逆方向に搬送させて、第１および第２の延出部において現像剤を循環させるように構成された現像装置が開示されている。
【０００７】
特許文献２によれば、第１の延出部と第２の延出部とにおいて搬送される現像剤は、第１、第２の撹拌搬送部において搬送されてきた現像剤と合流されるようになるので、トナー同士が付着して形成された塊を砕くことが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２２１８１号公報
【特許文献２】特開２００２−６６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示される画像形成装置においては、摺擦部材が、リサイクルトナー中の紙粉を積極的にメッシュ部材に押し付けて細小化し、同時にメッシュ部材の目詰まりを防止するようにメッシュ部材の表面を摺擦するので、現像剤は外的な応力を掛けられてストレスを受けるため、現像剤が劣化してしまう場合がある。また、前述したように、リサイクルトナーは、再度現像槽に搬送されて戻ってくる移動の間に周辺部材から温度や圧力ストレスを受けて、トナーの帯電特性が劣化する場合があるが、特許文献１においては、このようなトナーの帯電特性の劣化を防止することを配慮したものとは言えない。
【００１０】
また、特許文献２に開示される現像装置においては、前述したように、トナー同士が付着して形成された塊は砕かれるが、帯電特性が劣化し、紙粉や異物を含んだリサイクルトナーを現像剤として再利用することは配慮されたものとは言えない。
【００１１】
したがって本発明の目的は、帯電特性が劣化したリサイクルトナーを再利用するときに、現像装置内のトナー全体の帯電特性を安定に維持することが可能な現像装置を提供することであり、該現像装置を備えた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】
本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて、感光体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
感光体を臨んで回転自在に設けられて感光体上の静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
現像剤を収容する筐体状の現像剤収容部であって、現像剤担持体の軸線方向の長さにほぼ等しい長さを有し、未使用のトナーである新規トナーの補給を受けるための新規トナー補給口が形成され、現像剤担持体に現像剤を供給する第１現像剤撹拌領域部と、第１現像剤撹拌領域部に連接するように設けられて回収された使用済みのトナーである回収トナーの補給を受けるための回収トナー補給口が形成される第２現像剤撹拌領域部とを備える現像剤収容部と、
現像剤担持体を臨んで現像剤収容部に回転自在に支持され、現像剤担持体の軸線方向の長さを超える長さを有して一端部が第２現像剤撹拌領域部の長手方向端部近傍まで達するように設けられて、第１現像剤撹拌領域部の現像剤を第２現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する第１撹拌搬送部材と、
第１撹拌搬送部材を介して現像剤担持体に対向して現像剤収容部に回転自在に支持され、現像剤担持体の軸線方向の長さを超える長さを有して一端部が第２現像剤撹拌領域部の長手方向端部近傍まで達するように設けられて、第２現像剤撹拌領域部の現像剤を第１現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する第２撹拌搬送部材とを含んで構成され、
第１現像剤撹拌領域部と第２現像剤撹拌領域部とが連接される連接部分には、現像剤の搬送を阻止する阻止領域部と、現像剤が通過する通過領域部とが、その連接面に対して所定の面積割合となるように形成されることを特徴とする現像装置である。
【００１３】
また本発明は、第１現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第１撹拌中間壁部材が設けられ、
第２現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第２撹拌中間壁部材が設けられることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記阻止領域部と前記第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方には、少なくとも一部分に、メッシュ状のメッシュ開口部を有するメッシュ異物除去部材が形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記阻止領域部と前記第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方の表面には、少なくとも一部分に、表面から第２現像剤撹拌領域部の内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記第２現像剤撹拌領域部の内壁面の少なくとも一部分に、内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記第１現像剤撹拌領域部内における、現像剤担持体よりも現像剤の搬送方向上流側で、かつ新規トナー補給口よりも現像剤の搬送方向下流側に位置する部分を搬送される現像剤のトナー濃度を検出する検出手段と、
新規トナーを貯留し、前記新規トナー補給口に向けて新規トナーを供給するトナーホッパと、
検出手段による検出結果に基づいて、トナーホッパを制御して新規トナーを供給させる制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記メッシュ異物除去部材は、所定の厚みを有して平板状に形成され、１つの辺に対応する端部のみが前記現像剤収容部の内壁面に固定され、その他の端部が自由端であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記メッシュ異物除去部材は、そのメッシュ開口部の打ち抜き方向が、現像剤の搬送方向に向かって同方向となるように配置されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記メッシュ異物除去部材は、ステンレスからなる部材、または表面が錫コバルト合金や金によってメッキ処理された部材であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記新規トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１６０で、かつ形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０であることを特徴とする。
また本発明は、前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１現像剤撹拌領域部と第２現像剤撹拌領域部とが連接される連接部分には、現像剤の搬送を阻止する阻止領域部と、現像剤が通過する通過領域部とが、その連接面に対して所定の面積割合となるように形成される。これによって、阻止領域部が、第１現像剤撹拌領域部と第２現像剤撹拌領域部とを仕切るけれども、通過領域部が形成されているので、現像剤収容部内に収容される現像剤は、通過領域部を通過して第１現像剤撹拌領域部と第２現像剤撹拌領域部との間を双方向に移動可能である。
【００２３】
第２撹拌搬送部材は、第２現像剤撹拌領域部の現像剤を第１現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する。つまり、第２撹拌搬送部材は、現像剤を、第２現像剤撹拌領域部の一端部から連接部分に向かう方向に撹拌搬送するとともに、阻止領域部にあたった現像剤については第２現像剤撹拌領域部内で阻止領域部に沿って第１撹拌搬送部材側へ撹拌搬送し、通過領域部を通過した現像剤については第１現像剤撹拌領域部内で現像剤担持体に向かう方向へ撹拌搬送する。この第２撹拌搬送部材による現像剤の搬送方向を便宜上送り方向と呼ぶ。
【００２４】
第１撹拌搬送部材は、第１現像剤撹拌領域部の現像剤を第２現像剤撹拌領域部に向けて撹拌して搬送する。つまり、第１撹拌搬送部材は、現像剤を、第１現像剤撹拌領域部の一端部から連接部分に向かう方向に撹拌搬送するとともに、阻止領域部にあたった現像剤については第１現像剤撹拌領域部内で阻止領域部に沿って第２撹拌搬送部材側へ撹拌搬送し、通過領域部を通過した現像剤については第２現像剤撹拌領域部内でさらに撹拌搬送する。この第１撹拌搬送部材による現像剤の搬送方向を便宜上帰り方向と呼ぶ。
【００２５】
以上のように、現像剤収容部内においては、第２撹拌搬送部材が送り方向に現像剤を撹拌搬送し、第１撹拌搬送部材が帰り方向に現像剤を撹拌搬送するので、阻止領域部で仕切られた第１現像剤撹拌領域部および第２現像剤撹拌領域部のそれぞれで、送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流が形成される。
【００２６】
第１現像剤撹拌領域部内では前記現像剤の循環流が形成されるので、第１現像剤撹拌領域部に形成された新規トナー補給口から現像剤収容部内に新規トナーが供給されたとき、供給された新規トナーは循環流にのって充分に撹拌される。そのため、トナー濃度が均一な状態で現像剤を現像剤担持体に供給することができる。
【００２７】
そして、第２現像剤撹拌領域部内では前記現像剤の循環流が形成されるので、第２現像剤撹拌領域部に形成された回収トナー補給口から現像剤収容部内に回収トナーが供給されたとき、供給された回収トナーは第２現像剤撹拌領域部の循環流にのって充分に撹拌される。さらに回収トナーは、仕切壁部材の間隙部を通過して第１現像剤撹拌領域部の循環流にのって充分に撹拌される。そのため、回収トナーが現像剤中のキャリアと充分に接触して電荷が付与されて、トナーの帯電特性が均一な状態で現像剤を現像剤担持体に供給することができる。
【００２８】
また本発明によれば、第１現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第１撹拌中間壁部材が設けられる。そして、第２現像剤撹拌領域部内には、第１撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に、現像剤担持体の軸線方向に延びる平板状の第２撹拌中間壁部材が設けられる。これによって、第１現像剤撹拌領域部および第２現像剤撹拌領域部のそれぞれに、効率よく循環流を発生させることができる。
【００２９】
また本発明によれば、阻止領域部と第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方には、メッシュ開口部を有するメッシュ異物除去部材が形成される。回収トナーには紙粉や異物が含まれる場合があるが、メッシュ異物除去部材は、所定以上の大きさの紙粉や異物を、メッシュ開口部を通過させずに捕捉することができる。
【００３０】
また本発明によれば、阻止領域部と第２撹拌中間壁部材との少なくともいずれか一方の表面には、表面から第２現像剤撹拌領域部の内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成される。突出異物除去部材は、撹拌搬送される現像剤中の紙粉や異物を、引っ掛けるようにして捕捉することができる。
【００３１】
また本発明によれば、第２現像剤撹拌領域部の内壁面の少なくとも一部分に、内方側に向けて突出する複数の凸形状またはかぎ形状の突出異物除去部材が形成される。これによって、第２現像剤撹拌領域部内における紙粉や異物の捕捉能力を向上させることができる。
【００３２】
また本発明によれば、検出手段は、第１現像剤撹拌領域部内における、現像剤担持体よりも現像剤の搬送方向上流側で、かつ新規トナー補給口よりも現像剤の搬送方向下流側に位置する部分を搬送される現像剤のトナー濃度を検出する。そして、制御手段は、検出手段による検出結果に基づいて、トナーホッパを制御して新規トナーを新規トナー補給口から供給させる。これによって、トナー濃度が高い精度で調整された現像剤を現像剤担持体に供給することができる。
【００３３】
また本発明によれば、メッシュ異物除去部材は、所定の厚みを有して平板状に形成され、１つの辺に対応する端部のみが現像剤収容部の内壁面に固定され、その他の端部が自由端である。これによって、メッシュ異物除去部材は、現像剤がメッシュ開口部を通過するときに、現像剤の撹拌搬送にともなう押圧力によって変位する。現像剤の撹拌搬送にともなう前記押圧力は、一定ではなく変動するものなので、メッシュ異物除去部材の変位の大きさも変動する。したがって、メッシュ異物除去部材は、現像剤がメッシュ開口部を通過するときに変位の大きさが変動して振動し、これによって、メッシュ開口部が凝集トナーによって目詰まりするのを防止することができるとともに、メッシュ異物除去部材に衝突する現像剤に余分な負荷がかからずに現像剤の劣化を防止することができる。
【００３４】
また本発明によれば、メッシュ異物除去部材は、そのメッシュ開口部の打ち抜き方向が、現像剤の搬送方向に向かって同方向となるように配置される。これによって、メッシュ異物除去部材のメッシュ開口部を打ち抜きによって製造するときに形成される鋭利な部分（バリ）で現像剤が劣化するのを防止することができる。また、メッシュ開口部におけるバリの突出によって現像剤の通過が阻害されるのを防止することができ、バリが脱落するのを防止することができる。
【００３５】
また本発明によれば、メッシュ異物除去部材は、ステンレスからなる部材、または表面が錫コバルト合金や金によってメッキ処理された部材である。このように構成されたメッシュ異物除去部材は、耐湿性に優れ、錆が発生するのが防止され、現像剤に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００３６】
また本発明によれば、新規トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１６０で、かつ形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０である。形状係数が前記のように調整された新規トナーを現像剤のトナー成分として用いることにより、高画質画像が形成可能なトナー像として現像することができる。
【００３７】
また本発明によれば、画像形成装置は、前記現像装置を備えることによって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態である現像装置１０の構成を示す図である。図１（ａ）は、現像装置１０における現像槽１２の内部構造を示す上面図である。図１（ｂ）は、現像装置１０における第２現像剤攪拌領域部２４の内部構造を示す第２現像剤攪拌領域部２４側の端部から見た断面図である。また、図２は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の画像形成ユニット１の構成を示す断面図である。
【００３９】
現像装置１０は、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置１００の画像形成ユニット１に設けられて、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて、感光体２表面の静電潜像を現像する装置である。
【００４０】
ここで、二成分現像剤を構成するトナーは、この分野でよく知られる製造方法、たとえば粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、エステル伸張重合法などによって製造することができ、体積平均粒子径が６μｍ程度のトナーである。体積平均粒子径は、レーザ回折・散乱法を用いた測定装置であるコールターカウンター（商品名：ＴＡ−ＩＩ、ベックマンコールター社製）によって測定することができる。
【００４１】
また、トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１６０およびトナーの形状係数ＳＦ−２は１００〜１５０の範囲のトナーを用いることができるが、より好ましくはＳＦ−１は１１０〜１５０、ＳＦ−２は１１０〜１４０である。形状係数ＳＦ−１が１００より小さい場合は、トナーが球形に近いこともあり、感光体２から転写手段５へトナーを転写するときに、転写手段５上でトナーがスリップし転写画像が乱れる場合がある。形状係数ＳＦ−１が１６０を超える場合は、トナーの異形が大きくなりトナー表面の角ばった箇所が現像槽１２内で撹拌されることによりトナー表面から離脱し、微粉となってトナー飛散やキャリア表面または現像スリーブ２２表面に固着し、トナーとの充分な摩擦帯電を阻害する場合がある。
【００４２】
形状係数ＳＦ−２が１００より小さい場合は、トナー表面の平滑に伴いＳＦ−１が１００より小さい場合と同様に、転写手段５上でトナーがスリップし転写画像が乱れる場合がある。形状係数ＳＦ−２が１５０を超える場合は、トナー表面の凹凸が大きくなり、トナー個々の帯電量にバラツキが生じ、画像濃度やカブリが安定しない場合がある。
【００４３】
ここで、トナーの形状係数ＳＦ−１は、トナー粒子の丸さの度合を示し、形状係数ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸の度合を示す。このような形状係数は、電子顕微鏡（商品名：ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）、株式会社日立製作所製）を用いて倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報を画像解析装置（商品名：ＬｕｚｅｘＩＩＩ、株式会社ニレコ製）で解析を行うことによって求めることができる。
【００４４】
キャリアは、体積平均粒子径が４０μｍ程度のフェライト系樹脂コートキャリアを用いることができるが、これに限定されるものではなく、フェライト系樹脂コート無しキャリア、鉄粉型、バインダー型のキャリアでも用いることができる。
【００４５】
また、二成分現像剤において、キャリアによって電荷が付与されたときのトナーの帯電量は、−３０μＣ／ｇ程度である。このトナーの帯電量は、電気的にシールドされた筐体の中で金属メッシュ５００メッシュ上に二成分現像剤を約２００ｍｇ載せ、金属メッシュを介してエアーでトナーを吸引し、キャリアに残留する鏡像電荷を市販のクーロンメーターで測定することによって求めることができる。
【００４６】
画像形成装置１００は、外部機器からの印刷指令に含まれる画像情報に応じて、記録紙などの記録媒体に画像を形成する。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置１００に有線や無線で接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、テレビジョン受像機器、ビデオレコーダ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダ、Blu-ray ディスクレコーダ、Blu-ray ディスクプレーヤー、ファクシミリ装置、携帯電話、携帯情報端末装置などが挙げられる。
【００４７】
また、有線や無線としては、たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private
network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。
【００４８】
さらに、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、たとえば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網、ワイヤレスＵＳＢ（ＵＷＢ）等の無線でも利用可能である。
画像形成装置１００の画像形成ユニット１は、感光体２と、帯電手段３と、露光手段４と、現像装置１０と、転写手段５と、クリーニング手段６とを含む。
【００４９】
感光体２は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体２には、たとえば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むものを使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層体などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。
【００５０】
帯電手段３は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能にかつ感光体２に当接するように設けられるローラ状部材である。帯電手段３には、図示しない電源が接続され、該電源から電圧の印加を受けて、感光体２表面を所定の極性および電位に帯電させる。なお、本実施の形態では、帯電手段３には、感光体２表面に接触下に電荷を付与する帯電ローラを用いるけれども、それに限定されず、たとえば、コロナ帯電器、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、イオン放出帯電器、磁気ブラシ帯電器などを使用できる。
【００５１】
露光手段４は、感光体２表面に画像情報に応じた信号光４ａを照射し、画像情報に対応する静電潜像を形成する。画像情報は、画像形成装置１００に入力される印刷指令に含まれる。本実施の形態では、露光手段４には、図示しないレーザスキャニングユニット（以下「ＬＳＵ」とする）を使用する。ＬＳＵは、レーザ発射手段と、レーザ反射手段とを含む。レーザ発射手段は、画像情報に応じた信号光４ａを出射する。レーザ発射手段には半導体レーザを使用するけれども、それに限定されず、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などを使用できる。レーザ反射手段は、レーザ発射手段から出射される信号光４ａを反射して感光体２表面に到達させる。これによって、感光体２表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。レーザ反射手段には反射ミラーなどを使用できる。
【００５２】
現像装置１０は、詳細は後述するが、図１に示す本発明の現像装置であり、感光体２表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。また、画像形成装置１００の画像形成ユニット１に備えられる現像装置としては、後述する本発明の別形態である現像装置６０を使用してもよい。
【００５３】
転写手段５は、図示しない支持手段によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、かつ感光体２表面に圧接するように設けられるローラ状部材である。転写手段５と感光体２との圧接部が転写ニップ部である。転写手段５には、たとえば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。
【００５４】
転写手段５には図示しない電源が接続され、感光体２表面のトナー像を記録媒体に転写する際に、転写手段５に転写バイアス電圧を印加する。転写バイアス電圧は、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧である。転写バイアス電圧の印加によって、トナー像の記録媒体への転写が円滑に実行される。転写手段５においては、転写ニップ部に、感光体２の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、図示しない給紙トレイから図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給される。記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体２表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写手段５によれば、感光体２表面のトナー像が記録媒体に転写される。
【００５５】
また、本実施の形態では、転写画像の画像面積率１００％の画像領域におけるトナー重量は、０．２０〜０．４０ｍｇ／ｃｍ2の範囲に調整されている。トナー重量が０．２０ｍｇ／ｃｍ2より小さい場合は、充分な画像濃度が得られない。トナー重量が０．４０ｍｇ／ｃｍ2を超える場合は、感光体２への現像トナー量が多量に必要となり、トナー消費量が多くなって、感光体２から転写手段５へトナーを転写するときに転写効率が低下する場合があり、余分な現像トナーを必要とする場合がある。また、プロセスブラック（イエロー、シアン、マゼンタの３色重ね合わせた状態のこと）の転写画像である場合には、転写画像の画像面積率１００％の画像領域におけるトナー重量が、０．６０〜１．２ｍｇ／ｃｍ2の範囲に調整されている。さらには、たとえばシアンおよびマゼンタと同一の色相で濃度がより薄い特性をもつライトシアン（ＬＣ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、ブラックを加えた６色であっても良く、トナー重量は、１．２〜２．４ｍｇ／ｃｍ２の範囲に調整される。
【００５６】
クリーニング手段６は、クリーニングブレード６ａと、トナー貯留槽６ｂとを含む。クリーニングブレード６ａは、感光体２の長手方向に平行に延びかつその短手方向の一端が感光体２表面に当接するように設けられ、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体２表面に残留するトナー、記録媒体由来の紙粉などを感光体２表面から取り除く板状部材である。トナー貯留槽６ｂは、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレード６ａによって除去されるトナー（回収トナー５２）を一時的に貯留する。トナー貯留槽６ｂに回収された回収トナー５２は、紙粉や異物（たとえば、紙の繊維、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、塵、埃、金属粉、樹脂粉、トナー塊）などを含むものとなる。
【００５７】
画像形成ユニット１を通過した記録媒体にはトナー像が転写されており、図示しない定着手段は、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部に通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させ、画像を印刷する。画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、画像形成装置１の鉛直方向上面または鉛直方向側面に設けられる排紙トレイに排出され、積載される。
【００５８】
図１に示すように、本発明の現像装置１０は、現像剤を担持する現像剤担持体である現像ローラ１１と、現像剤を収容する現像剤収容部である現像槽１２と、現像槽１２の中で現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１３と、現像槽１２内の現像剤のトナー濃度を検出するトナーセンサ１４を含む。
【００５９】
現像ローラ１１は、本実施の形態では、磁石部材２１を内包し、磁石部材２１の外周に回転自在に設けられる現像スリーブ２２を含む、ローラ状のいわゆるマグネットローラである。磁石部材２１は、たとえば永久磁石片からなり、円周方向にＮ極とＳ極とが略交互に配されて、全体では円柱形状を成す。現像スリーブ２２は、たとえばアルミニウムなどの非磁性材料からなる円筒形状の部材であり、磁石部材２１のまわりで回転自在に設けられる。現像ローラ１１は、感光体２を臨み、その軸線が感光体２の回転軸線と平行になるように配置され、現像装置１０の装置本体のフレーム部に支持される。
【００６０】
現像ローラ１１に担持される現像剤としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。現像ローラ１１は、トナーを担持するキャリアを磁石部材２１の磁力で吸着し、現像スリーブ２２の表面に現像剤が穂状に連なった磁気ブラシを形成する。このように、現像剤は、磁気ブラシの形で現像ローラ１１に担持される。磁気ブラシを形成する現像剤中の電荷を有するトナーが、現像ローラ１１と感光体２との電位差に応じて、現像ローラ１１から感光体２に供給されて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００６１】
現像槽１２は、たとえば硬質の合成樹脂などからなり、外観が略直方体形状を有する容器部材である。現像槽１２は、現像ローラ１１の軸線方向の長さＬ１を超える長さを有するように形成される。現像槽１２は、現像ローラ１１の軸線方向の長さＬ１にほぼ対応する長さ部分に設けられて、撹拌搬送された現像剤が現像ローラ１１に供給される第１現像剤撹拌領域部２３と、第１現像剤撹拌領域部２３に連接するとともに現像ローラ１１の軸線方向の長さＬ１を超える位置に設けられ、撹拌搬送された現像剤が第１現像剤撹拌領域部２３に供給されるとともに、現像ローラ１１に供給された残部の現像剤の一部が回収される第２現像剤撹拌領域部２４とを含んで構成される。
【００６２】
本実施の形態では、第２現像剤撹拌領域部２４の容積は、第１現像剤撹拌領域部２３の容積に対して、１５〜３０％程度の割合となるように構成されている。１５％未満では、詳細は後述するが、第２現像剤撹拌領域部２４内における回収トナー５２の撹拌を充分に行うことができず、回収トナー５２がキャリアから充分な電荷を付与されない。また、３０％を超えると、第２現像剤撹拌領域部２４内で現像剤が撹拌されすぎて、現像剤に余分な負荷がかかり、かえって現像剤が劣化することになる。
【００６３】
また、現像槽１２の内部には、現像ローラ１１の軸線に対して垂直な方向に延びるように配されて、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とを仕切る平板状の仕切壁部材２５が設けられている。この仕切壁部材２５が、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４との連接部分において、現像剤の搬送を阻止する阻止領域部となる。仕切壁部材２５は、現像剤中のトナーから電荷を奪うことがなく、かつ電荷を蓄積することがないような材料からなり、たとえば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）やＰＯＭ樹脂（ポリアセタール樹脂）によって形成されている。
【００６４】
仕切壁部材２５は、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とを仕切るけれども、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とをそれぞれ完全に封じきるように仕切るのではなく、現像槽１２の短手方向両端側の２箇所において、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とを連通させる第１間隙２６と第２間隙２７とが形成される。この第１および第２間隙２６，２７が、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４との連接部分において、現像剤が通過する通過領域部となる。このように、仕切壁部材２５が、現像槽１２を第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とに仕切るけれども、第１および第２間隙２６，２７が形成されるので、現像槽１２内に収容される現像剤は、その一部が第１現像剤撹拌領域部２３から第２現像剤撹拌領域部２４へ移動することが可能であり、また逆に、第２現像剤撹拌領域部２４から第１現像剤撹拌領域部２３へ移動可能である。
【００６５】
本実施の形態では、仕切壁部材２５の面積は、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とが連接される連接面の面積に対して、４５〜５５％の割合となるように設定される。つまり、連接面の面積に対して残りの４５〜５５％に対応する部分が、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４とが連通される第１間隙２６および第２間隙２７の間隙面積割合になる。ここで、本実施の形態では、第１間隙２６と第２間隙２７との間隙面積は同じに設定されている。仕切壁部材２５の面積割合が、４５％未満では、詳細は後述するが、第１現像剤撹拌領域部２３内および第２現像剤撹拌領域部２４内での現像剤の循環流が形成されない。また、仕切壁部材２５の面積割合が５５％を超えると、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４との間の現像剤の移動がスムーズに行われなくなる。
【００６６】
次に、現像槽１２内の現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１３について説明する。撹拌搬送部材１３は、第１撹拌搬送部材２９と、第２撹拌搬送部材２８とを有する。第１撹拌搬送部材２９は、現像ローラ１１を臨んで現像槽１２に回転自在に支持され、第２撹拌搬送部材２８は、第１撹拌搬送部材２９を介して現像ローラ１１に対向して現像槽１２に回転自在に支持されている。
【００６７】
第２撹拌搬送部材２８は、現像槽１２の長手方向に対して平行に、第２現像剤撹拌領域部２４から第１現像剤撹拌領域部２３にわたって回転自在に設けられて、第２現像剤撹拌領域部２４内の現像剤を第１現像剤撹拌領域部２３に向けて撹拌して搬送し、現像剤を現像ローラ１１へ向う方向に撹拌搬送する。
【００６８】
図３は、第２撹拌搬送部材２８の形状を示す図である。第２撹拌搬送部材２８は、軸部に所定のピッチ間隔でスクリュー羽根が形成された、いわゆるスクリュー部材であり、回転動作することによって、現像槽１２内の現像剤を撹拌し、搬送する。このようなスクリュー部材である第２撹拌搬送部材２８においては、スクリュー羽根の巻き方向、回転方向に応じて、現像剤は、搬送方向に向かって左右どちらかに傾斜して搬送される。たとえば、右上りの傾斜を持たせて現像剤を搬送させる場合には、現像槽１２内の右側の壁面に、より多くの現像剤が接しながら搬送される。
【００６９】
図４は、第２撹拌搬送部材２８における、スクリュー羽根２８ａのピッチ間隔Ｐの違いによる搬送速度と搬送量との関係を示すグラフである。図４においては、横軸が現像剤が搬送される搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）であり、縦軸が搬送される現像剤の単位時間あたりの搬送量（ｇ／ｍｉｎ）である。
【００７０】
第２撹拌搬送部材２８の回転速度を制御することによって、搬送速度を調整することができるが、その搬送速度に比例して、搬送量も増減する。つまり、第２撹拌搬送部材２８の回転速度を制御することによって、現像剤の搬送量を調整することができる。また、スクリュー羽根２８ａのピッチ間隔Ｐが２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍと小さくなるにつれて、小さな搬送速度で大きな搬送量を得ることができる。つまり、スクリュー羽根２８ａのピッチ間隔Ｐを調整することによって、現像剤の搬送量を調整することができる。また、スクリュー部材である第２撹拌搬送部材２８においては、スクリュー羽根２８ａの傾斜および外径、軸の太さなどを調整することでも、現像剤の搬送量を調整することができる。現像剤の種類や流動性によって、第２撹拌搬送部材２８による現像剤の搬送効率は変化するが、前述したスクリュー羽根２８ａのピッチ間隔Ｐ、傾斜などを適宜選択して設定すればよい。
【００７１】
第２撹拌搬送部材２８は、現像剤を、現像ローラ１１の前記長さＬ１を超える延長方向であって、現像槽１２の長手方向において現像ローラ１１から遠い一端部３９付近から、仕切壁部材２５に向う矢符３１方向に撹拌搬送するとともに、仕切壁部材２５にあたった現像剤については第２現像剤撹拌領域部２４内で仕切壁部材２５に沿って矢符３２方向へ撹拌搬送し、第１間隙２６を通りぬけた現像剤については、第１現像剤撹拌領域部２３内でさらに現像ローラ１１へ向う矢符３５方向へ撹拌搬送する。この現像槽１２の一端部３９付近から現像ローラ１１へ向う現像剤の搬送方向を便宜上送り方向と呼ぶ。
【００７２】
また現像槽１２には、現像ローラ１１と第２撹拌搬送部材２８との間、すなわち第２撹拌搬送部材２８よりも現像ローラ１１寄りに、現像槽１２の長手方向に対して平行に、第１現像剤撹拌領域部２３から第２現像剤撹拌領域部２４にわたって、現像剤を現像ローラ１１から遠ざかる方向に撹拌搬送する第１撹拌搬送部材２９が、回転自在に設けられる。第１撹拌搬送部材２９も、第２撹拌搬送部材２８と同様に、いわゆるスクリュー部材であり、回転動作することによって、現像槽１２内の現像剤を撹拌し、搬送する。
【００７３】
第１撹拌搬送部材２９における現像剤の搬送能力を、第２撹拌搬送部材２８と同一に設定することによって、スクリュー羽根、軸、軸受けなどの構成部品を、２つの撹拌搬送部材２８，２９で共通化することができコストダウンが図れる。一方、２つの撹拌搬送部材２８，２９の搬送能力を互いに異ならせることによって、流動性の異なる現像剤に対しても現像槽側で最適化が可能となる。
【００７４】
第１撹拌搬送部材２９は、第２撹拌搬送部材２８が現像槽１２の長手方向他端部４０付近に搬送した現像剤を、現像ローラ１１に沿って仕切壁部材２５に向う矢符３７方向に搬送するとともに、仕切壁部材２５にあたった現像剤については第１現像剤撹拌領域部２３内で仕切壁部材２５に沿って第２撹拌搬送部材２８へ向う矢符３８方向へ搬送し、第２間隙２７を通りぬけた現像剤については、第２現像剤撹拌領域部２４内でさらに一端部３９付近へ向う矢符３３方向へ搬送する。この現像槽１２の他端部４０付近から現像ローラ１１に沿って一端部３９付近へ向う現像剤の搬送方向を便宜上帰り方向と呼ぶ。
【００７５】
また、現像装置１０では、第１現像剤撹拌領域部２３内において、第２撹拌搬送部材２８と第１撹拌搬送部材２９との間には、第１撹拌中間壁部材４１が設けられる。第１撹拌中間壁部材４１は、たとえば合成樹脂などからなる平板状の部材であり、現像槽１２の長手方向に延びて現像槽１２の底部から立ち上がるようにして設けられる。ただし、第１撹拌中間壁部材４１は、第１現像剤撹拌領域部２３の長手方向の長さよりも短い長さになるように形成されるので、第１現像剤撹拌領域部２３内において、他端部４０付近では、第２撹拌搬送部材２８から第１撹拌搬送部材２９へ向う矢符３６方向の現像剤の流れ、また仕切壁部材２５付近では、第１撹拌搬送部材２９から第２撹拌搬送部材２８へ向う矢符３８方向の現像剤の流れが形成される。
【００７６】
したがって、第１現像剤撹拌領域部２３内では、第１および第２撹拌搬送部材２８，２９と、仕切壁部材２５と、第１撹拌中間壁部材４１とによって、前記送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流、図１中では矢符３５，３６，３７，３８で示される現像剤の循環流が形成される。
【００７７】
また、第２現像剤撹拌領域部２４内において、第２撹拌搬送部材２８と第１撹拌搬送部材２９との間には、第２撹拌中間壁部材４２が設けられる。第２撹拌中間壁部材４２は、たとえば合成樹脂などからなる平板状の部材であり、現像槽１２の長手方向に延びて現像槽１２の底部から立ち上がるようにして設けられる。ただし、第２撹拌中間壁部材４２は、第２現像剤撹拌領域部２４の長手方向の長さよりも短い長さになるように形成されるので、第２現像剤撹拌領域部２４内において、仕切壁部材２５付近では、第２撹拌搬送部材２８から第１撹拌搬送部材２９へ向う矢符３２方向の現像剤の流れ、また一端部３９付近では、第１撹拌搬送部材２９から第２撹拌搬送部材２８へ向う矢符３４方向の現像剤の流れが形成される。
【００７８】
したがって、第２現像剤撹拌領域部２４内では、第１および第２撹拌搬送部材２８，２９と、仕切壁部材２５と、第２撹拌中間壁部材４２とによって、前記送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流、図１中では矢符３１，３２，３３，３４で示される現像剤の循環流が形成される。
【００７９】
また、現像装置１０は、現像槽１２内の現像剤のトナー濃度を検出するトナーセンサ１４を含む。トナーセンサ１４としては、透磁率センサが用いられ、キャリアとトナーとの配合比であるトナー濃度が検出される。
【００８０】
二成分現像剤のトナーには非磁性材料が用いられ、キャリアには鉄粉、フェライトなどの磁性材料が用いられる。そして、その透磁率、現像剤中の磁性材料の磁性を検出することによって、現像剤中の磁性材料と非磁性材料との混合比すなわち磁性材料の相対濃度の変化、また現像剤の透磁率を検出することによって、現像剤中の磁性材料であるキャリアの濃度、逆に現像剤中の非磁性材料であるトナーの濃度を検出することができる。
【００８１】
トナーセンサ１４は、第１現像剤撹拌領域部２３内で、現像ローラ１１よりも現像剤の撹拌搬送方向上流側、すなわち現像槽１２の他端部４０付近で第２撹拌搬送部材２８を臨んで第１現像剤撹拌領域部２３の壁材に装着されて、トナー濃度を検出する。トナーセンサ１４を上記のように設けることによって、トナーセンサ１４は、現像ローラ１１に供給される前、すなわち現像に供せられる前の現像剤のトナー濃度を測定することができる。そして、現像装置１０では、トナーセンサ１４によるトナー濃度の検出結果に基づいて、新規トナー５０および回収トナー５２の補給量、補給タイミングを制御して、現像に供せられる前の現像剤のトナー濃度が適正使用トナー濃度になるようにする。
【００８２】
本発明の現像装置１０では、トナーセンサ１４によるトナー濃度の検出出力値に応じ、制御部がトナーホッパ（図示せず）を動作させて、現像槽１２内へ新しいトナーである新規トナー５０を補給する。トナーホッパは、たとえば硬質合成樹脂などからなる容器部材であり、その内部空間に新規トナー５０を収容し、制御部からの動作指令に応じて新規トナー補給ローラ４９を駆動させて、現像槽１２に対して新規トナー５０を補給する。
【００８３】
前記新規トナー補給ローラ４９は、第１現像剤撹拌領域部２３内の第２撹拌搬送部材２８の上方に配置されて、トナーホッパからの新規トナー５０が現像槽１２内に補給される開口となる新規トナー補給口４９ａに、その外周が摺接しながら回転可能なように設けられる。新規トナー補給ローラ４９は、芯金のまわりに円筒状のたとえば発泡ウレタンなどの多孔性弾性部材が設けられたものであり、トナーホッパ内で新規トナー補給ローラ４９の多孔性弾性部材に保持されるトナーが、新規トナー補給口４９ａと新規トナー補給ローラ４９との摺擦で新規トナー補給ローラ４９から脱落し、現像槽１２へ補給される。
【００８４】
新規トナー５０が現像槽１２へ補給される開口である新規トナー補給口４９ａの位置は、第１現像剤撹拌領域部２３内の第２撹拌搬送部材２８の上方でかつ仕切壁部材２５近傍であり、第１現像剤撹拌領域部２３内において第２撹拌搬送部材２８が現像剤を現像槽１２の一端部３９側から現像ローラ１１へ向けて搬送する搬送方向の最上流側に対応する部分である。つまり、新規トナー補給口４９ａの位置は、第２撹拌搬送部材２８と第１撹拌搬送部材２９とによって現像槽１２内で形成される撹拌搬送路で見た場合、第１現像剤撹拌領域部２３内において現像ローラ１１へ現像剤を供給する部位から最も遠い位置にあたる。したがって、新規トナー５０が新規トナー補給口４９ａから補給されてから、現像ローラ１１へ供給されるまでの間に、撹拌時間を充分に確保することができ、現像槽１２内に貯留されている現像剤と補給された新規トナー５０とが充分に撹拌されるので、トナー濃度が均一な現像剤として現像ローラ１１に供給することができる。
【００８５】
また、画像形成装置１００が有する前記クリーニング手段６のトナー貯留槽６ｂに回収された回収トナー５２は、図示しない搬送経路によって、第２現像剤撹拌領域部２４の近傍まで運ばれ、回収トナー補給ローラ５１によって落下されて、回収トナー補給口５１ａから現像槽１２内に供給される。
【００８６】
回収トナー５２が現像槽１２へ供給される開口である回収トナー補給口５１ａの位置は、第２現像剤撹拌領域部２４内の第１撹拌搬送部材２９の上方でかつ仕切壁部材２５近傍であり、第２現像剤撹拌領域部２４内において第１撹拌搬送部材２９が現像剤を現像槽１２の他端部４０側から一端部３９側へ向けて搬送する搬送方向の最上流側に対応する部分である。つまり、回収トナー補給口５１ａの位置は、第２撹拌搬送部材２８と第１撹拌搬送部材２９とによって現像槽１２内で形成される撹拌搬送路で見た場合、第２現像剤撹拌領域部２４内において現像ローラ１１へ現像剤を供給する部位から最も遠い位置にあたる。したがって、回収トナー５２が回収トナー補給口５１ａから供給されてから、現像ローラ１１へ供給されるまでの間に、撹拌時間を充分に確保することができ、現像槽１２内に貯留されている現像剤と供給された帯電性能の劣化した回収トナー５２とが、第２現像剤撹拌領域部２４内で充分に撹拌された後、さらに第１現像剤撹拌領域部２３へと運ばれて撹拌されるので、回収トナー５２が現像剤中のキャリアと充分に接触して電荷が付与されて、均一な帯電性能を有する現像剤として現像ローラ１１に供給することができる。
【００８７】
図５は、現像槽内に回収トナーを供給したときの、供給後経過時間と、トナー帯電量およびトナー濃度との関係を示すグラフである。図５（ａ）は、現像槽が第１および第２現像剤撹拌領域部を有する本発明の現像装置を使用した場合における、現像ローラに供給されたトナーの帯電量の変化、トナーセンサが検出したトナー濃度の変化を示す。図５（ｂ）は、現像槽における現像剤撹拌領域部が１つである現像装置を使用した場合における、現像ローラに供給されたトナーの帯電量の変化、トナーセンサが検出したトナー濃度の変化を示す。図５より、現像槽が第１および第２現像剤撹拌領域部を有する本発明の現像装置を使用した場合には、回収トナーを現像槽内に供給しても、経過時間にともなうトナー帯電量およびトナー濃度の変化幅が小さいことがわかる。これに対して、現像槽における現像剤撹拌領域部が１つである現像装置を使用した場合には、回収トナーを現像槽内に供給した後、経過時間にともなってトナー帯電量およびトナー濃度の変化幅が大きいことがわかる。
【００８８】
以上の結果から、現像装置１０においては、現像槽１２内の第２現像剤撹拌領域部２４では、回収トナー５２の劣化を回復させるための現像剤の循環流が形成され、第１現像剤撹拌領域部２３では、比較的新規トナー５０の割合が多い現像剤の循環流が形成され、第２現像剤撹拌領域部２４と第１現像剤撹拌領域部２３とを連通する仕切壁部材２５の第１および第２間隙２６，２７を通じて、両循環流が最適な割合で混合されるので、現像槽１２全体の撹拌効率が向上されてトナー濃度が均一となり、かつ回収トナー５２の帯電性能などの劣化が回復された現像剤を現像ローラ１１に供給することができる。
【００８９】
このことによって、現像装置１０が搭載される画像形成装置が高速機であっても、第１および第２撹拌搬送部材２８，２９の回転速度を高速化することなく低速のままで、補給された新規トナー５０および回収トナー５２と、現像槽１２内に貯留される現像剤とを充分に撹拌して均一化し、現像ローラ１１へ供給することができるので、現像剤に与える負荷を低減し、現像剤の寿命を長くすることができる。
【００９０】
図６は、本発明の第２実施形態である現像装置６０の構成を示す図である。図６（ａ）は、現像装置６０における現像槽１２の内部構造を示す上面図である。図６（ｂ）は、現像装置６０における第２現像剤攪拌領域部２４の内部構造を示す第２現像剤攪拌領域部２４側の端部から見た断面図である。第２実施形態である現像装置６０は、第１実施形態の現像装置１０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９１】
第２実施形態の現像装置６０における特徴的な構成は、仕切壁部材２５の一部に、メッシュ状の異物除去部材２５ａが設けられていることである。異物除去部材２５ａは、平板状の部材である。異物除去部材２５ａは、現像剤と接触する部材であるので、異物除去部材２５ａを構成する材料としては、現像剤中のトナーから電荷を奪うことがなく、かつ電荷を蓄積することがないような材料から選択するのが好ましい。さらに、異物除去部材２５ａは、後述するように、現像剤の搬送にともなって振動するように構成されることを考慮すると、比較的低密度の材料から選択するのが好ましい。具体的には、異物除去部材２５ａは、ＳＵＳ（ステンレス）からなる平板状の部材であり、または表面を錫コバルト合金や金メッキした部材である。このような材料からなる異物除去部材２５ａは、さらに、耐湿性に優れ、錆が発生するのが防止され、現像剤に悪影響を与えることがない。
【００９２】
第２現像剤撹拌領域部２４において回収トナー５２が供給された現像剤は、その一部が、第２撹拌搬送部材２８によって第１間隙２６を通り第２現像剤撹拌領域部２４から第１現像剤撹拌領域部２３へ搬送されるけれども、その残部が、仕切壁部材２５に衝突することになる。
【００９３】
異物除去部材２５ａは、仕切壁部材２５における第２撹拌搬送部材２８が配置されている側に設けられる。つまり、異物除去部材２５ａは、回収トナー補給口５１ａから第２現像剤撹拌領域部２４内に供給された回収トナー５２の搬送経路から見た場合には、第２現像剤撹拌領域部２４における搬送方向最下流側に設けられている。また、異物除去部材２５ａは、そのメッシュ開口部の打ち抜き方向が、現像剤の搬送方向に向かって同方向となるように配置される。これによって、異物除去部材２５ａのメッシュ開口部を打ち抜きによって製造するときに形成される鋭利な部分（バリ）で現像剤が劣化するのを防止することができる。また、メッシュ開口部におけるバリの突出によって現像剤の通過が阻害されるのを防止することができ、また、バリが脱落するのを防止することができる。
【００９４】
ここで、現像剤の劣化とは、キャリア表面の被覆層の剥離、キャリア表面へのトナーの固着（スペント）などが生起した状態である。このようなキャリアは、トナーに正常な電荷を付与できないので、画像の画質低下を招く。
【００９５】
異物除去部材２５ａのメッシュ開口部を現像剤が通過するときに、現像剤中に含まれた回収トナー５２由来の所定以上の大きさの紙粉や異物が捕捉される。また、現像剤中に、トナー粒子同士が付着して塊状となった凝集トナーがあった場合でも、その凝集トナーが異物除去部材２５ａのメッシュ開口部を通過するときに砕かれ、より現像剤と混合しやすくなる効果もある。異物除去部材２５ａのメッシュ開口部を通過できずに捕捉された紙粉や異物は、第２現像剤撹拌領域部２４内における第１および第２撹拌搬送部材２８，２９による撹拌で、メッシュ開口部を通過できるようになるまで粉砕される。メッシュ開口部を通過可能になった紙粉や異物は、キャリアによりトナーと同極性に帯電されやすく、また、画像の白部に付着しても目立ちにくいため、地汚れの発生を防止することができる。
【００９６】
異物除去部材２５ａのメッシュ開口部の開口径は、現像剤を構成するトナーおよびキャリアがメッシュ開口部を通過可能であり、所定以上の大きさの紙粉や異物が捕捉可能となるように設定される。本実施の形態では、メッシュ開口部の開口径は、体積平均粒子径が６μｍ程度のトナーおよび体積平均粒子径が４０μｍ程度のキャリアが通過可能であり、８０μｍ以上の紙粉や異物の捕捉が可能となるように設定される。具体的には、メッシュ開口部の開口径は、粒度分布を有するキャリアの最大一次粒子径の２〜３倍程度に設定されている。
【００９７】
また、仕切壁部材２５の一部に形成される異物除去部材２５ａの面積は、仕切壁部材２５の面積に対して、２０％以上の割合となるように設定される。２０％未満では、異物除去部材２５ａによる紙粉や異物の充分な捕捉能力が得られない。
【００９８】
また、仕切壁部材２５における第２撹拌搬送部材２８が配置される側の一部に形成される異物除去部材２５ａでは、その仕切壁部材２５表面に対する形成位置は、第２撹拌搬送部材２８のスクリュー羽根２８ａの巻き方向、回転方向を考慮して設定するのが好ましい。具体的には、第２撹拌搬送部材２８においては、前述したように、スクリュー羽根２８ａの巻き方向、回転方向に応じて、現像剤は、左右どちらかに傾斜して撹拌搬送される。この現像剤が傾斜して撹拌搬送される傾斜方向高い側に、異物除去部材２５ａを配置することによって、効率よく紙粉や異物を捕捉することができる。
【００９９】
また、平板状の異物除去部材２５ａは、１つの辺に対応する一端部のみが現像槽１２の壁面に固定され、他端部が自由端となるように構成され、所定の厚みを有する。これによって、異物除去部材２５ａは、現像剤がメッシュ開口部を通過するときに、現像剤の撹拌搬送にともなう押圧力によって変位する。現像剤の撹拌搬送にともなう前記押圧力は、一定ではなく変動するものなので、異物除去部材２５ａの変位の大きさも変動する。したがって、異物除去部材２５ａは、現像剤がメッシュ開口部を通過するときに変位の大きさが変動して振動し、これによって、メッシュ開口部が凝集トナーによって目詰まりするのを防止することができるとともに、現像剤に余分な負荷がかからずに現像剤の劣化を防止することができる。
【０１００】
異物除去部材２５ａの厚みは、撹拌搬送される現像剤による押圧力によって変位して振動するように、第１および第２撹拌搬送部材２８，２９の現像剤に対する搬送能力（現像剤を撹拌搬送する搬送速度および搬送量）を考慮して設定される。本実施の形態では、第１および第２撹拌搬送部材２８，２９の現像剤に対する搬送能力が、搬送速度が６．２ｍ／ｍｉｎで搬送量が１７００ｇ／ｍｉｎであるのに対して、異物除去部材２５ａの厚みは、０．０８〜０．１ｍｍに設定されている。
【０１０１】
また、異物除去部材２５ａのメッシュ開口部を通過しなかった残りの現像剤は、仕切壁部材２５に沿って第２現像剤撹拌領域部２４内を撹拌搬送、循環されて、より撹拌がなされることになる。
【０１０２】
図７および図８は、仕切壁部材２５に形成される異物除去部材の他の例を示す図である。図７（ａ）は、異物除去部材２５ｂが形成された仕切壁部材２５を第２現像剤攪拌領域部２４側の端部から見た断面図である。図７（ｂ）は、異物除去部材２５ｃの平面図である。図８（ａ）は、仕切壁部材２５に形成される異物除去部材２５ｄの側面図である。図８（ｂ）は、仕切壁部材２５に形成される異物除去部材２５ｅの側面図である。
【０１０３】
仕切壁部材２５に形成される異物除去部材としては、図７（ａ）に示すように、仕切壁部材２５における第２撹拌搬送部材２８が配置されている側の全面（第２撹拌搬送部材２８と接触する部分を除く）に対応する部分に、平板状でありメッシュ状の異物除去部材２５ｂが形成されるようにしてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、仕切壁部材２５の全面がメッシュ状となるようにして、異物除去部材２５ｃとしてもよい。このように、第１現像剤撹拌領域部２３と第２現像剤撹拌領域部２４との連接部分に、全面がメッシュ状の異物除去部材２５ｂ，２５ｃが形成されている場合には、メッシュ部分が現像剤の搬送を阻止する阻止領域部となり、メッシュ開口部が現像剤が通過する通過領域部となる。
【０１０４】
メッシュ状の異物除去部材２５ｂおよび２５ｃは、いずれも前述した異物除去部材２５ａと同様に、一端部のみが現像槽１２の壁面に固定され、他端部が自由端となるように構成されて、メッシュ開口部を通過できない所定以上の大きさの紙粉や異物を捕捉する。
【０１０５】
また、図８（ａ）に示すように、仕切壁部材２５の表面から第２現像剤撹拌領域部２４の内方側に向けて突出する複数の凸形状の異物除去部材２５ｄとしてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、仕切壁部材２５の表面から第２現像剤撹拌領域部２４の内方側に向けて突出する複数のかぎ形状の異物除去部材２５ｅとしてもよい。仕切壁部材２５表面から突出するように形成される異物除去部材２５ｄおよび２５ｅは、いずれも、仕切壁部材２５表面に沿って撹拌搬送される現像剤中の紙粉や異物を、引っ掛けるようにして捕捉する。
【０１０６】
また、第２現像剤撹拌領域部２４内における紙粉や異物の捕捉能力を向上させるために、仕切壁部材２５以外に、第２撹拌中間壁部材４２の一部または全部をメッシュ状にしてもよい。また、第２撹拌中間壁部材４２の表面から突出する凸形状またはかぎ状の異物除去部材を設けてもよい。また、第２現像剤撹拌領域部２４の内壁面に、内方に向かって突出する凸形状またはかぎ状の異物除去部材を設けてもよい。
【０１０７】
以上のように、現像装置１０，６０では、現像槽１２全体の撹拌効率が向上されてトナー濃度が均一となり、かつ回収トナー５２の帯電性能などの劣化が回復された現像剤を、現像ローラ１１を介して感光体２に供給して静電潜像を現像することができる。したがって、このような現像装置１０，６０を備えた画像形成装置１００は、均一な画像濃度でドット再現性に優れ、カブリが防止された高画質画像を長期にわたって形成することが可能である。
【０１０８】
ここで、画像濃度は、ベタ画像濃度をポータブル分光測色濃度計（商品名：Ｘ−Ｒｉｔｅ  ９３９、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて測定することができる。ドット再現性は、１ドット印字−３ドット分印字無しという孤立ドットを印字し、孤立ドットを含む領域の濃度をポータブル分光測色濃度計で測定することによって簡易的に評価することができる。カブリは、印字の無い部分の濃度と、印字工程を通っていない紙の濃度とを、ポータブル分光測色濃度計で測定し、測定値の差によって評価することができる。
【０１０９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に開示した範囲で、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１実施形態である現像装置１０の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の画像形成ユニット１の構成を示す断面図である。
【図３】第２撹拌搬送部材２８の形状を示す図である。
【図４】第２撹拌搬送部材２８における、スクリュー羽根２８ａのピッチ間隔Ｐの違いによる搬送速度と搬送量との関係を示すグラフである。
【図５】現像槽内に回収トナーを供給したときの、供給後経過時間と、トナー帯電量およびトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態である現像装置６０の構成を示す図である。
【図７】仕切壁部材２５に形成される異物除去部材の他の例を示す図である。
【図８】仕切壁部材２５に形成される異物除去部材の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  画像形成ユニット
２  感光体
１０，６０  現像装置
１１  現像ローラ
１２  現像槽
１４  トナーセンサ
２３  第１現像剤撹拌領域部
２４  第２現像剤撹拌領域部
２５  仕切壁部材
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ  異物除去部材
２８  第２撹拌搬送部材
２９  第１撹拌搬送部材
４１  第１撹拌中間壁部材
４２  第２撹拌中間壁部材
４９  新規トナー補給ローラ
４９ａ  新規トナー補給口
５１  回収トナー補給ローラ
５１ａ  回収トナー補給口
【図１】
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【図２】
2010002517.tif 000004
【図３】
2010002517.tif 000005
【図４】
2010002517.tif 000006
【図５】
2010002517.tif 000007
【図６】
2010002517.tif 000008
【図７】
2010002517.tif 000009
【図８】
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