(57)【要約】【課題】  現像剤収容部とトナー収容部との間の二成分現像剤又はトナーの傾斜による流動を抑制し、トナーの過剰供給等を防止してトナー濃度を安定に維持し、これにより、画像かぶりやトナークラウドの発生を防止することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー補給部３７内に配設され、現像剤担持体３２の回転軸と略平行な回転軸を有する回転補給部材４５を備え、回転補給部材４５の外周部には、トナーを収容搬送する凹部４５ｄが形成されていると共に、回転補給部材４５の外周面４５ｓとトナー補給部３７の内壁面３９ｓ，３１ｓとの間には、回転補給部材４５の回転位置に関わらず、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との連通を妨げるような狭間隙３７ｓが形成されていることを特徴とする。【選択図】          図２
2006084557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁界発生手段を具備し、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持搬送する回転自在の現像剤担持体と、現像剤担持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部にトナー補給部を介して隣接し、このトナー補給部を通じてトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、現像剤収容部に隣接し現像剤収容部と連通して設けられる現像剤退避部と、現像剤収容部及び現像剤退避部に対して現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤担持体により担持搬送される二成分現像剤の一部を余剰現像剤としてせき止め、トナー濃度に応じて現像剤収容部又は現像剤退避部に余剰現像剤を分離する現像剤分離手段とを有し、トナー濃度に応じて、現像剤退避部に分離された二成分現像剤がトナー収容部から補給されたトナーを取り込みながら現像剤収容部に流入する現像装置において、
前記トナー補給部内に配設され、現像剤担持体の回転軸と略平行な回転軸を有する回転補給部材を備え、
該回転補給部材の外周部には、トナーを収容搬送する凹部が形成されていると共に、該回転補給部材の外周面とトナー補給部の内壁面との間には、該回転補給部材の回転位置に関わらず、現像剤収容部とトナー収容部との連通を妨げるような狭間隙が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記回転補給部材の外周部には、その回転中心に対して対称に配置された複数の凹部が形成されてい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】
前記回転補給部材の回転中心に対する前記凹部の開口角度は、前記トナー補給部の内壁面の延在角度よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー補給部の内壁面には、シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか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、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、磁性キャリアとトナーとを具備した二成分現像剤を用い、かつ、トナー濃度検知手段を用いずにトナー濃度を自律的に制御する現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公平５−６７２３３号公報
【特許文献２】特開平５−１１９６２５号公報
【特許文献３】特開平９−２２１７８号公報
【特許文献４】特開２０００−３５２８７７号公報
【特許文献５】特開平９−１９７８３３号公報
【０００３】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。この種の現像装置に用いられる現像方式としては、現像剤として着色剤粒子であるトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤として磁性体粒子であるキャリアと着色粒子であるトナーとを混合撹拌したものを用いる二成分現像方式とに大別される。
【０００４】
従来、二成分現像方式の現像装置としては、画質、コスト面や安定性など優れた点が多いことから、トナーを磁性キャリアに混合した現像剤を磁場によって搬送して現像する磁気ブラシ現像方法が広く用いられている。この磁気ブラシ現像方法では、トナーと磁性キャリアとの摩擦で発生した静電気力により、トナーが磁性キャリアの表面に担持されるが、このトナーは、像担体上の静電潜像に接近すると、静電潜像担持体と現像剤担持体との間に形成される電界によって静電潜像上へ飛翔し、静電潜像を可視像化する。また、現像剤は、現像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用される。
【０００５】
しかし、このような磁気ブラシ現像方法においては、トナー濃度（トナーと磁性キャリアの混合比）を一定範囲に保つ制御を行わないと、トナー濃度が上昇した場合には、トナー飛散やカブリが発生し、一方、トナー濃度が低下した場合には、濃度低下や濃度斑、画像抜けなどが発生してしまう。したがって、安定した画像を得るためにはトナー濃度を一定に保つ必要がある。
【０００６】
そこで、従来の磁気ブラシ現像方法では、安定した画像を得るためにトナー濃度センサを用いてトナー濃度を検知したり、現像パッチを作成してトナー現像量を検知し、その信号によってトナー補給部材を作動させることによりトナー濃度を一定に保つ制御が行われている。例えば、トナー濃度センサによりトナー濃度を検知し、この検知情報に基づいてトナー濃度が低下したと判断された場合、トナー補給部材によりトナー補給が行われる。
【０００７】
しかし、この種の磁気ブラシ現像方法にあっては、トナー濃度センサや独立してＯＮ／ＯＦＦ駆動できるトナー補給部材が必要不可欠であり、現像装置の大型化、高コスト化が避けられない。また、検知対象の濃度パッチを作成する等、トナー濃度の検知システムが面倒であるという不具合がある。
【０００８】
このような不具合を解決する先行技術として、トナー濃度センサやトナー補給部材を用いずに、トナー濃度を一定に保つ現像装置や制御方法が既に提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。こうした現像装置は、二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部と連通し且つトナーを収容するトナー収容部とを有し、現像剤担持体上の二成分現像剤量を規制部材で規制し、現像剤担持体上における二成分現像剤のトナー濃度変化によって、二成分現像剤のトナーの取り込みを自律的に制御することで、トナー濃度を調整するものである。
【０００９】
また、自律的制御の方法は、現像剤担持体に担持搬送される現像剤移動層と、現像剤収容部内で現像剤が循環する現像剤循環層とを発生させ、現像剤収容部と連通しているトナー収容部からのトナーを取り込むというものである。すなわち、現像工程において、トナーが消費されると、現像剤収容部内に収容された現像剤の嵩が減少し、減少した嵩分のトナーがトナー収容部から現像剤収容部に補給されることで、現像剤収容部内の現像剤は、トナー濃度を保つというものである。
【００１０】
上記現像装置の例として、特許文献１では、現像スリーブ上に磁性粒子層を形成し、容器内のトナー供給部においてこの磁性粒子層に接触するようにトナーを収容し、現像スリーブの回転に伴う磁性粒子層の磁性粒子の移動によって、上記トナー供給部で磁性粒子層内にその外側のトナー層からトナーを取り込み、トナーと磁性粒子とが混合された現像剤を規制部材でその層厚を規制して現像部に搬送することにより、トナーの過剰供給による帯電不足の防止を図っている。
【００１１】
また、特許文献２では、内部磁極を有する現像スリーブ回転型磁気ブラシ現像装置において、現像スリーブ表面に絶縁性層を設けるとともに、現像スリーブ近くにトナー供給ロールを配設し、トナー供給ロールと現像スリーブ間に交番電圧を印加することで、トナー濃度、トナー帯電の安定化を図っている。
【００１２】
さらに、特許文献３では、現像剤を構成するトナーとして磁性トナーを用いることで、トナー帯電の安定化、トナー飛散の防止を図っている。
【００１３】
また、特許文献４では、現像剤担持体の搬送速度が最速のときにおいて、キャリア一個の表面に対してトナーが完全に覆った状態となる限界トナー濃度以下となるようにトナー濃度を構成することで、地汚れやトナー飛散の防止を図っている。
【００１４】
さらにまた、特許文献５では、現像剤収容部において、現像剤担持体に担持搬送される現像剤量を規制する第一の規制部材よりも現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側に第二の規制部材を設けることにより、トナー濃度調整の簡易化を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の先行技術にあっては、いずれもトナー濃度変化に対応した現像剤の体積変化と現像剤の動きとによって、トナー濃度の制御をしているため、現像剤の体積変化や現像剤の動きを顕著にする必要がある。このような要請下においては、通常の二成分現像方式と比較して、特に、現像剤担持体周辺の現像剤仕込量を少なくして、その体積変化等を顕著にする必要があるため、現像剤の循環が悪く、現像剤の動きが活発な箇所と活発でない箇所とが存在して、トナーの取り込みが均一に行われない。さらに、帯電性能や磁化特性の劣化により磁性キャリアが現像装置本体から抜け出て現像剤収容室内の磁性キャリア量が減少すると、トナー濃度安定時において現像剤収容部内の磁性キャリア量に対するトナー量比率が大きくなる。この結果、十分なトナー帯電が施されず地汚れやトナー飛散が発生するという問題が生じていた。
【００１６】
また、現像剤量が少ないことから現像剤中に含まれるトナーの絶対量が少ないこと、トナー濃度が減少しても現像剤の体積変動は緩やかでありトナーの取り込みスピードが遅いことから、トナー消費の激しい高密度画像を連続で出力する際に所望の濃度が維持できないといった問題が生じていた。
【００１７】
さらに、予め現像剤量を少なく設定しなければならないため、１つの磁性キャリアにかかるストレスが大きくなり、磁性キャリアの寿命が短くなる。つまり、ランニングコストが上昇し、また、応答性が遅いため、高密度画像の濃度を確保できないといった問題が生じていた。
【００１８】
こうした問題を解決するために、本出願人は以下のような現像装置を既に提案している。
【００１９】
この特願２００３−１８５４９９号に係る現像装置は、内部に磁界発生手段を具備し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を搬送担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部を介して現像剤担持体と連通して設けられトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、現像剤担持体に隣接し且つ現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に設けられると共に現像剤収容部に連通する現像剤退避部と、現像剤収容部及び現像剤退避部に対して現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤担持体により担持搬送される二成分現像剤の一部を余剰現像剤としてせき止め、トナー濃度に応じて現像剤収容部又は現像剤退避部にこの余剰現像剤を分離する現像剤分離手段とを備え、トナー濃度に応じて現像剤退避部に分離された二成分現像剤がトナー収容部から補給されたトナーを取り込みながら現像剤収容部に流入し、自律的にトナー濃度を維持するようにしたものである。
【００２０】
しかしながら、上記特願２００３−１８５４９９号に係る現像装置の場合には、トナー補給路が常に開口しているため、現像装置を一体型カートリッジとして構成した場合、カートリッジの取り付け、取り外しを行なった際に、カートリッジが傾けられてしまうと、トナー補給路を介して現像剤収容部内の現像剤がトナー収容部へ流出する場合が生じる。このような状態で、カートリッジが再び装置に装着され、トナー撹拌部材が回転を始めると、トナー収容部に収容されていたトナーと流出した二成分現像剤とが混合された非常に高い濃度の現像剤がトナー補給路を介して、空になっていた現像剤収容部に多量に供給される。この結果、現像剤担持体上には、非常に高いトナー濃度の二成分現像剤が供給されることになるため、画像かぶりや、トナークラウドが発生するといった問題が生じていた。
【００２１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、現像装置が傾けられた場合でも、現像剤収容部とトナー収容部との間の二成分現像剤又はトナーの流動を抑制し、傾けられた後に再度現像装置を動作させても、トナーの過剰供給等を防止してトナー濃度を安定に維持し、これにより、画像かぶりやトナークラウドの発生を防止することができる現像装置及びこれを用いた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】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、内部に磁界発生手段を具備し、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持搬送する回転自在の現像剤担持体と、現像剤担持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部にトナー補給部を介して隣接し、このトナー補給部を通じてトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、現像剤収容部に隣接し現像剤収容部と連通して設けられる現像剤退避部と、現像剤収容部及び現像剤退避部に対して現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤担持体により担持搬送される二成分現像剤の一部を余剰現像剤としてせき止め、トナー濃度に応じて現像剤収容部又は現像剤退避部に余剰現像剤を分離する現像剤分離手段とを有し、トナー濃度に応じて、現像剤退避部に分離された二成分現像剤がトナー収容部から補給されたトナーを取り込みながら現像剤収容部に流入する現像装置において、前記トナー補給部内に配設され、現像剤担持体の回転軸と略平行な回転軸を有する回転補給部材を備え、該回転補給部材の外周部には、トナーを収容搬送する凹部が形成されていると共に、該回転補給部材の外周面とトナー補給部の内壁面との間には、該回転補給部材の回転位置に関わらず、現像剤収容部とトナー収容部との連通を妨げるような狭間隙が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
このように構成した本発明に係る現像装置は、現像剤担持体と、現像剤収容部と、トナー収容部と、現像剤退避部と、現像剤分離手段とを有し、現像剤収容部のトナー濃度に応じて、現像剤退避部に分離された二成分現像剤がトナー収容部から補給されたトナーを取り込みながら現像剤収容部に流入する現像装置において、トナー補給部内に配設され、現像剤担持体の回転軸と略平行な回転軸を有する回転補給部材を備え、該回転補給部材の外周部には、トナーを収容搬送する凹部が形成されていると共に、該回転補給部材の外周面とトナー補給部の内壁面との間には、該回転補給部材の回転位置に関わらず、現像剤収容部とトナー収容部との連通を妨げるような狭間隙が形成されているので、トナー収容部と現像剤収容部との連通を抑制すると共に、回転補給部材の凹部により、トナーを現像剤収容部に搬送供給することを可能とし、これにより、例えば、現像装置が傾けられた場合でも、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との傾斜による連通を防止し、傾斜後に再度現像装置を動作させた場合でも、安定してトナー濃度を維持し、画像かぶりや、トナークラウドの発生を防止することができる現像装置を提供することが可能となる。
【００２４】
ここで、前記回転補給部材の外周部には、その回転中心に対して対称に配置された複数の凹部が形成されていてもよい。
【００２５】
このように構成した場合には、複数の凹部が、回転補給部材の外周部に、その回転中心に対して、バランス良く対称に配置されているので、回転補給部材の剛性を向上させることができる。
【００２６】
また、前記回転補給部材の回転中心に対する前記凹部の開口角度は、前記トナー補給部の内壁面の延在角度より小さくてもよい。
【００２７】
ここで、開口角度及び延在角度は、各構成要素の端部を回転補給部材の回転中心から測った角度をいうものとする。
【００２８】
このように構成した場合には、回転補給部材の外周面は、トナー補給部の現像剤収容部側の開口を塞ぐような大きさとなるので、より確実にトナー収容部と現像剤収容部との連通を遮蔽することができる。
【００２９】
さらに、前記トナー補給部の内壁面には、シール部材が設けられていてもよい。
【００３０】
このように構成した場合には、トナー補給部の内壁面にシール部材が設けられているので、より確実にトナー収容部と現像剤収容部との連通を遮蔽することができる。
【００３１】
また、本発明は上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いて、像担持体上の静電潜像を可視像化する画像形成装置をも対象とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、現像剤収容部とトナー収容部との間の二成分現像剤又はトナーの装置傾斜による流動を抑制し、現像装置が傾けられた後に再度現像装置を動作させても、トナーの過剰供給等を防止してトナー濃度を安定に維持し、これにより、画像かぶりやトナークラウドの発生を防止することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
【００３４】
まず、本発明に係る現像装置を含む画像形成装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【００３５】
図１において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像担持体であり、この静電潜像担持体２１はスコロトロンなどの帯電装置２２によって帯電され、レーザ書込み装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この静電潜像は、光の当たった静電潜像担持体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。また、現像装置２４は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を収容し、現像剤担持体３２に前記二成分現像剤を担持させ、この現像剤担持体３２にバイアス電源２５からの現像バイアスを印加することで、現像剤担持体３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。さらに、転写装置２６は、例えば静電潜像担持体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって静電潜像担持体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加されることで、静電潜像担持体２１上のトナー像を記録材２８に転写させるようにしたものである。また、静電潜像担持体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
【００３６】
さらに、本実施の形態において、静電潜像担持体２１上のトナー像を転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０によりトナー像は、記録材２８に定着される。定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることによりトナー像を記録材２８に定着するようになっている。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る現像装置の構成について、図２を参照して説明する。図２は本実施の形態に係る現像装置の概要を示す構成図である。
【００３８】
図２において、現像装置２４は、静電潜像担持体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像剤担持体３２を配設し、現像ハウジング３１のうち、現像剤担持体３２に隣接した部位には二成分現像剤Ｇが収容される現像剤収容部３３と、現像剤担持体３２に隣接し、現像剤収容部３３に対して現像剤担持体３２の現像剤搬送方向下流側に設けられる現像剤退避部３４と、現像剤収容部３３を介して現像剤担持体３２に連通し且つトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出した二成分現像剤Ｇを収容するトナー収容部３５とを形成したものである。
【００３９】
なお、本実施の形態において、二成分現像剤Ｇは、トナーＴと磁性キャリアからなる現像剤であり、トナーＴは、例えば非磁性トナーを用いるが、磁性キャリアと帯電特性が異なるものであれば、磁性トナーを用いても差し支えない。
【００４０】
また、本実施の形態において、現像剤担持体３２は、回転可能な回転スリーブ３２１と、この回転スリーブ３２１の内部に固定的に配設された磁極ロール３２２とを備えている。上記磁極ロール３２２は、例えば、ロール本体中心Ｏを通る水平面右側に合わせて搬送磁極（本例ではＳ３）を配設し、回転スリーブ３２１の回転方向（反時計回り）に対し、搬送磁極（Ｓ３）から下流側へ所定の間隔で搬送磁極（本例ではＮ１）と、現像磁極（本例ではＳ１）とを配設する一方、搬送磁極（Ｓ３）から上流側へ所定の間隔でピックアップ磁極（本例ではＮ３）と、搬送磁極（本例ではＳ２）と、搬送磁極（本例ではＮ２）とを配置したものである。なお、本実施の形態において、現像磁極（Ｓ１）は、静電潜像担持体２１に対向し、ピックアップ磁極（Ｎ３）は、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇを捕獲するようになっている。もちろん、磁極パターンについてはこの限りでなく、各々の磁極の配置や数は適宜選定して差し支えない。一方、回転スリーブ３２１は、反時計回りに回転すると共に、磁極ロール３２２の現像磁極（Ｓ１）が配設される現像部において、静電潜像担持体２１と対向するようになっている。
【００４１】
また、本実施の形態において、現像剤収容部３３は二成分現像剤Ｇが収容されるスペースを有し、現像剤収容部３３内のうち現像剤担持体３２に近接（又は接触）した部位に、現像剤撹拌部材３６が回転自在（反時計回り）に配設されている。さらに、現像剤収容部３３の底部形状は、現像剤担持体３２及び現像剤撹拌部材３６に沿った湾曲形状をしており、現像剤担持体３２、現像剤撹拌部材３６との間に所定間隔の現像剤搬送路を確保している。
【００４２】
また、本実施の形態において、現像剤撹拌部材３６は、例えば磁性あるいは非磁性のロールからなるが、現像剤担持体３２の軸方向における撹拌性を向上させるためにスパイラル状のオーガやロールの円周上に羽根を設けたブレンダーにしてもよく、複数配設しても差し支えない。
【００４３】
さらに、本実施の形態において、トナー収容部３５には、収容されるトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇが撹拌搬送せしめられるトナー撹拌部材３５１を有しており、このトナー撹拌部材３５１は、例えば回転体に弾性フィルムを付けたもので、トナー収容部３５の底壁面に沿ってトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇを掃き出すようにしたものである。
【００４４】
トナー収容部３５の底部形状は、トナー撹拌部材３５１の移動回転軌跡に沿う湾曲状を有しており、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との間には、頂部に凹状の周面３１ｓを有する隔壁部３１ｗが形成されている。そして、この隔壁部３１ｗの凹面３１ｓは、トナー収容部３５と現像剤収容部３３との間に設けられるトナー補給部３７の下側壁面を形成している。
【００４５】
また、本実施の形態では、現像剤担持体３２内の搬送磁極（Ｎ１）から現像剤搬送方向下流側（反時計回り方向側）の位置において、搬送磁極（Ｎ１）と現像磁極（Ｓ１）との間には、現像剤担持体３２と対向するようにせき止め部４１が配設されている。このせき止め部４１は、現像剤担持体３２と同程度の幅を有し、一端を現像ハウジング３１により支持され、先端部を数十μｍ〜数百μｍ程度の間隙で現像剤担持体３２に近接させている。そして、本実施の形態においては、このせき止め部４１と、せき止め部４１よりも回転方向上流側に配置された搬送磁極（Ｎ１）により、現像剤分離手段が構成されている。
【００４６】
また、本実施の形態では、せき止め部４１は、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇの層厚を規制する層厚規制機能を兼ねているが、層厚規制機能とは別にしてもよい。この場合、例えば、せき止め部４１と現像磁極（Ｓ１）との間に層厚規制部材を設ける態様が挙げられる。
【００４７】
さらに、本実施の形態において、現像剤収容部３３と現像剤退避部３４との間は、仕切り部材３９にて隔てられている。
【００４８】
この仕切り部材３９は、現像剤担持体３２と同程度の幅で形成されたベースプレート３９ａを有し、このベースプレート３９ａは、現像剤担持体３２側が上方で、その反対側が下方となるように斜め下方に向かって傾斜配置されている。そして、ベースプレート３９ａのうち、現像剤担持体３２側に位置する先端部３９ｂは、現像剤担持体３２内の搬送磁極（Ｎ１）の直上、あるいは搬送磁極（Ｎ１）から現像剤搬送方向上流側（時計回り方向側）の位置において、現像剤担持体３２の表面と数百μｍ〜数ｍｍの位置で対向している。なお、本実施の形態では、前述したせき止め部４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、仕切り部材３９の上端部３９ｂと現像剤担持体３２との間隙は、せき止め部４１と現像剤担持体３２との間隙よりも広く設定されている。
【００４９】
一方、先端部３９ｂの反対側である下端部３９ｃは、前述した隔壁部３１ｗの凹面３１ｓに対応する凹状の周面３９ｓが形成されており、この凹面３９ｓにより、トナー補給部３７の上側壁面が形成されている。なお、ベースプレート３９ａの傾斜角度は任意に設定して差し支えない。
【００５０】
さらに、本発明に係る現像装置においては、隔壁部３１ｗの凹面３１ｓと仕切り部材３９の凹面３９ｓとで形成されたトナー補給部３７内に、回転補給部材４５が配設されている。
【００５１】
この回転補給部材４５は、図３に拡大して示されるように、現像剤担持体３２の回転軸と略平行に配置される回転軸４５ｏを有する円筒状の部材であり、トナー補給部３７の壁面、すなわち、隔壁部３１ｗの凹面３１ｓ及び仕切り部材３９の凹面３９ｓと近接して対向する外周面４５ｓを有すると共に、その外周部にトナー収容部３５内のトナーを収容する複数の凹部４５ｄが形成されている。そして、これらの複数の凹部４５ｄは、回転軸４５ｏに対して互いに対称（本例では、図中、上下左右）となるように配置されている。
【００５２】
このように、トナーを収容して搬送する役割を担う凹部４５ｄを、回転軸４５ｏに対して対称に配置形成することにより、回転補給部材４５の剛性の向上を図ることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、凹部４５ｄを、回転補給部材４５の周面に沿って千鳥状に配置しているが、このような配置形状に限定されるものではなく、例えば、軸方向全域に延在する平行な溝として形成してもよい。
【００５４】
次に、この回転補給部材４５とトナー補給部３７の壁面を形成する隔壁部３１ｗの凹面３１ｓ及び仕切り部材３９の凹面３９ｓとの位置関係について、図４を参照してさらに説明する。
【００５５】
図４に示されるように、トナー補給部３７の上側壁面を形成する仕切り部材３９の凹面３９ｓの両端部３９ｅ１，３９ｅ２の回転中心４５ｏに対する角度であるトナー補給部上側壁面延在角度をα１、トナー補給部３７の下側壁面を形成する隔壁部３１ｗの凹面３１ｓの両端部３１ｅ１，３１ｅ２の回転中心４５ｏに対する角度であるトナー補給部下側壁面延在角度をα２とし、回転補給部材４５の凹部４５ｄの両端部４５ｅ１，４５ｅ２の回転中心４５ｏに対する角度である凹部開口角度をβとすると、回転補給部材４５とトナー補給部３７の壁面とは、トナー補給部上側壁面延在角度α１、トナー補給部下側壁面延在角度α２＞凹部開口角度βの関係を満たすように形成されている。すなわち、トナー補給部３７の上側及び下側の壁面は、いずれも回転補給部材４５のトナー収容・搬送用凹部４５ｄを塞ぐような大きさに形成されている。
【００５６】
このような大きさ及び配置関係となるように、回転補給部材４５の凹部４５ｄと、トナー補給部３７の壁面３９ｓ及び３１ｓとを形成することにより、回転補給部材４５の回転位置に関わらず、常に、トナー補給部３７内には、壁面３９ｓ及び３１ｓと外周面４５ｓとが対向する狭間隙３７ｓが形成されることになる。すなわち、回転補給部材４５が任意の回転位置で停止していても、回転補給部材４５の外周面４５ｓとトナー補給部３７の壁面３９ｓ及び３１ｓとの間に必ず狭間隙３７ｓが形成されて狭いクリアランスを維持し、トナー収容部３５と現像剤収容部３３との連通を抑制すると共に、回転補給部材４５の凹部４５ｄにより、トナーを現像剤収容部３３に搬送供給することが可能となる。これにより、例えば、一体型カートリッジの現像装置として本現像装置が画像形成装置から取外され、傾けられた場合でも、トナー補給部３７からトナー収容部３５に現像剤が流失してしまうことを防止し、再度現像装置が画像形成装置に装着されて動作が開始された場合でも、トナーが過剰に供給されることがなく、良好な品質を維持した画像形成を行なうことができる。
【００５７】
なお、狭間隙３７ｓを形成する壁面３９ｓ及び３１ｓと外周面４５ｓとの間隙は、あまり狭すぎると、回転補給部材４５が回転する際にトナーに過大なストレスを与えるため、トナー固着やトナーグリットを生じさせたり、トナーの劣化を促進してしまい、あまり広すぎると、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との間を二成分現像剤Ｇ又はトナーＴが傾斜により自由に流動してしまうので、１００μｍ〜１０００μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について、再び図２を参照して説明する。
【００５９】
図２において、現像剤収容部３３における二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材３６により撹拌され、現像剤担持体３２内のピックアップ磁極（Ｎ３）によって捕獲される。この後、捕獲された二成分現像剤Ｇは、ピックアップ磁極（Ｎ３）及び搬送磁極（Ｓ３）の磁気吸引力と現像剤担持体３２表面との摩擦力により、現像剤担持体３２（回転スリーブ３２１）の回転方向に搬送される。この搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１の近傍に到達すると、搬送磁極（Ｎ１）により穂立ちを形成する。さらに、この二成分現像剤Ｇの穂立ちは、せき止め部４１にて規制されることにより、現像剤層として現像剤担持体３２上に形成され、この現像剤層は、現像領域に搬送される。さらに、現像領域に搬送された二成分現像剤Ｇの現像剤層は、現像磁極（Ｓ１）の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成する二成分現像剤ＧにおけるトナーＴは、静電潜像担持体２１と現像剤担持体３２との間に形成される現像電界によって、静電潜像担持体２１上の静電潜像を可視像化する。
【００６０】
次に、このように構成した現像装置２４における二成分現像剤Ｇの流れについて説明する。
【００６１】
図２において、画像形成によりトナーが消費され、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が所定の濃度範囲より低下した場合を想定する。この二成分現像剤Ｇは、現像剤中のトナー量が少ないことから、比較的単位体積当たりの磁性キャリア密度が大きくなっている。つまり、外部磁界（本例ではＮ１）から二成分現像剤Ｇが受ける磁気吸引力は大きくなるため、トナー濃度の低い二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１近傍まで確実に搬送される。このせき止め部４１まで確実に搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１のせき止め力と搬送磁極（Ｎ１）の磁気拘束力によって、せき止め部４１近傍に滞留している滞留現像剤を押し出し、この押し出された滞留現像剤は、落下現像剤となって仕切り部材３９上に落下し、現像剤退避部３４を経て、その後、回転補給部材４５の上部に落下する。
【００６２】
このとき、上記のようにトナー濃度の低い二成分現像剤Ｇが現像剤退避部３４に導かれた場合、現像剤収容部３３内の現像剤量が減少し、現像剤収容部３３内にはその分だけスペースが作られることになる。そして、トナー補給部３７内にあった二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材３６の搬送力と二成分現像剤Ｇの自重により上記スペースに速やかに引き込まれ、その結果、回転補給部材４５の下部に隙間ができる。このような場合に、回転補給部材４５が回転して凹部４５ｄがトナー補給部３７内に至ると、凹部４５ｄ内のトナー、あるいは、高濃度現像剤はトナー補給部３７に速やかに補給される。これにより、トナー補給部３７から補給されたトナーにより現像剤収容部３３内のトナー濃度が上昇し、このようなプロセスが仕切り部材３９上への二成分現像剤Ｇの流出が止まるまで繰り返されることにより、自律的にトナー濃度が所定の濃度に保たれることになる。
【００６３】
一方、平衡状態、すなわち現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が所定の濃度範囲を維持している場合には、この二成分現像剤Ｇは、上述のトナー濃度が低下した場合に比し、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いことから、比較的単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さい。つまり、外部磁界（本例ではＮ１）から二成分現像剤Ｇが受ける磁気吸引力は小さいため、トナー濃度の高い二成分現像剤Ｇの多くは、現像剤担持体３２の回転方向に対して仕切り部材３９の先端３９ｂよりも上流側の位置で落下してしまう。この結果、この二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１近傍に滞留している滞留現像剤まで到達することなく、仕切り部材３９上に落下しない。従って、この二成分現像剤Ｇは、仕切り部材３９上に落下することなく、現像剤担持体３２の回転方向に対して仕切り部材３９の先端部３９ｂより上流側の位置で落下し、直接現像剤収容部３３へ戻る。このとき、二成分現像剤Ｇは現像剤収容部３３及びトナー補給部３７内を満たしており、上述のトナー濃度が低下した場合と異なり、現像剤収容部３３内にスペースが作られず、トナー補給部３７付近の二成分現像剤Ｇは流動しないので、二成分現像剤Ｇによりふさがれている状態となる。このような場合に、トナー撹拌部材３５１により、回転補給部材４５の凹部４５ｄにトナーが供給され、回転補給部材４５が回転して凹部４５ｄがトナー補給部３７内に至っても新たなトナー補給は生じない。
【００６４】
以上のように、本実施の形態に係るトナー補給メカニズムは、トナー濃度に応じた二成分現像剤Ｇの流動性変化、嵩変化に加えて磁気吸引力の変化を利用したものであり、所定の濃度範囲よりトナー濃度が低い二成分現像剤Ｇに対してはトナー補給が行われ、トナー濃度が高い二成分現像剤Ｇに対してはトナー補給が行われない構成になっている。
【００６５】
そして、低トナー濃度の時には、二成分現像剤Ｇは、現像剤退避部３４へ一時的に誘導されることによって現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇの嵩変化及び流動性が強調されることになり、その分、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇは、トナー補給部３７内のトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤をすばやく取り込むことができ、高密度画像の連続出力に対応することができる。さらに、前述のようなメカニズムにより、現像剤担持体３２上の飽和トナー濃度は二成分現像剤に働く磁気吸引力に依存するものであり、二成分現像剤の体積に依存しないので、経時で現像装置内の磁性キャリアの量が減少しても飽和トナー濃度は安定した値に保たれる。そして、トナー補給部３７からトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤を補給する場合、二成分現像剤Ｇが現像剤退避部３４を経由するため、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇの循環が非常に活発になり、トナー及び非常に高い濃度の二成分現像剤の取込みが均一に行なわれる。また、二成分現像剤Ｇの嵩変化及び流動性が強調されること、磁性キャリアが現像剤収容部３３及び現像剤退避部３４からトナー収容部３５へ流出しても構わない構成であることから、現像剤の仕込み量を増やすことが可能となり、現像剤に対するストレスが軽減し、現像剤の長寿命化、低ランニングコストを実現することができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態に係る現像装置においては、トナー補給部３７内に現像剤担持体３２の回転軸と略平行な回転軸４５ｏを有する回転補給部材４５を備え、この回転補給部材４５の外周部には、トナーを収容搬送する凹部４５ｄが形成されていると共に、該回転補給部材４５の外周面４５ｓとトナー補給部３７の内壁面３９ｓ，３１ｓとの間には、該回転補給部材４５の回転位置に関わらず、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との連通を妨げるような狭間隙３７ｓが形成されているので、トナー収容部３５と現像剤収容部３３との連通を抑制すると共に、回転補給部材４５の凹部４５ｄにより、トナーを現像剤収容部３３に搬送供給することを可能とする。これにより、例えば、現像装置が傾けられた場合でも、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との傾斜による連通を防止し、傾斜後に再度現像装置を動作させた場合でも、安定してトナー濃度を維持し、画像かぶりや、トナークラウドの発生を防止することができる現像装置を提供することが可能となる。
＜実施の形態２＞
【００６７】
次に、本発明に係る現像装置の別の実施の形態について、図５を参照して説明する。
【００６８】
本実施の形態における現像装置は、先の実施の形態における現像装置のトナー補給部を構成する壁面にシール部材を設けると共に、回転補給部材を十字状のパドル形状としたものであり、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には、同様な符号を付し、その説明は省略する。また、本実施の形態における現像装置が適用可能な画像形成装置も先の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００６９】
図５に示されるように、本実施の形態における現像装置２４Ａは、トナー補給部３７を構成する仕切り部材３９の凹面３９ｓ及び隔壁部３１ｗの凹面３１ｓにシール部材４７を設けると共に、回転補給部材４５Ａを十字状のパドル部材で形成したものである。
【００７０】
ここで、シール部材としては、各種発泡体、フェルト部材、フィルム部材等を適宜用いることができる。このような柔らかい部材をシール部材として用いることにより、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との連通を防止すると共に、回転補給部材４５が回転する際にトナーが内壁面３９ｓ又は３１ｗに擦りつけられることによりトナー固着やトナーグリッドが発生することを未然に防止することができる。
【００７１】
また、回転補給部材４５Ａは、図６に拡大して示されるように、回転中心４５ｏを有する十字状のパドル部材４５ｃと、このパドル部材４５ｃの軸方向に所定の間隔を設けて形成された複数の仕切り壁４５ｗとで構成されている。そして、本実施の形態において、トナーを収容搬送する凹部４５ｄは、隣接する仕切り壁４５ｗと十字状のパドル部材４５ｃとで画成されており、トナー補給部３７の壁面と対向して狭間隙３７ｓを形成する外周面４５ｓは、各仕切り壁４５ｗの外周面及び十字状のパドル部材４５ｃの外周面にて形成されている。このように構成した回転補給部材４５Ａにおいては、トナー収容搬送用の凹部４５ｄが、回転中心４５ｏに対して略９０°間隔で画成されていると共に、軸方向に所定の間隔を設けて形成されている。
【００７２】
次に、本実施の形態における回転補給部材４５Ａと、トナー補給部３７の壁面を形成する仕切り部材３９の凹面３９ｓ及び隔壁部３１ｗの凹面３１ｓとの位置関係について、図７を参照して説明する。
【００７３】
図７に示されるように、トナー補給部３７の上側壁面を形成する仕切り部材３９の凹面３９ｓの延在角度をγとし、トナー補給部３７の下側壁面を形成する隔壁部３１ｗの凹面３１ｓの延在角度をδとしたときに、γ＞９０°、δ＞９０°の関係を満たすように、仕切り部材３９の凹面３９ｓ及び隔壁部３１ｗの凹面３１ｓが形成されている。
【００７４】
ここで、各延在角度γ，δは、先の実施の形態と同様に、各部材の端部の回転中心４５ｏに対する角度をいうものとする。
【００７５】
このような大きさ及び位置関係で、各構成部材を配置形成することにより、本実施の形態における回転補給部材４５Ａの凹部及び外周面４５ｓは、回転中心４５ｏに対してそれぞれ略９０°の角度範囲で形成されているので、トナーを収容搬送する回転補給部材４５Ａの凹部４５ｄの開口角度が、トナー補給部３７の壁面を形成する凹面３９ｓ，３１ｓの延在角度よりも小さくなり、回転補給部材４５Ａの回転位置に関わらず、常に、トナー補給部３７内には、壁面３９ｓ及び３１ｓと外周面４５ｓとが狭い間隙で対向する部分が形成されることになる。すなわち、回転補給部材４５が任意の回転位置で停止していても、回転補給部材４５の外周面４５ｓが必ずトナー補給部３７の壁面３９ｓ及び３１ｓに設けられたシール部材４７と接触しているので、トナー収容部３５と現像剤収容部３３との連通を防止すると共に、回転補給部材４５の凹部４５ｄにより、トナーを現像剤収容部３３に搬送供給することが可能となる。これにより、先の実施の形態と同様に、例えば、一体型カートリッジの現像装置として本現像装置が画像形成装置から取外され、傾けられた場合でも、トナー補給部３７からトナー収容部３５に現像剤が流失してしまうことを防止し、再度現像装置が画像形成装置に装着されて動作が開始された場合でも、トナーが過剰に供給されることがなく、良好な品質を維持した画像形成を行なうことができる。
【００７６】
また、本実施の形態においては、回転補給部材４５Ａは、軸方向に所定の間隔を設けて形成された複数の仕切り壁４５ｗを備えているので、シール部材４７を軸方向の所定の間隔で支持することができ、回転補給部材４５との接触によるシール部材４７の変形（例えば、回転補給部材４５Ａ側への突出）を抑制することが可能となる。これにより、シール部材４７が変形した場合に、該シール部材４７との接触に伴う回転補給部材４５Ａの駆動系の負荷変動や、この回転補給部材４５と駆動系を共有した場合の現像剤担持体３２の負荷変動を安定化させることができる。併せて、現像装置２４Ａが軸方向に傾斜配置された場合でも、軸方向に配置された仕切り壁４５ｗにより、現像剤の軸方向の偏在を抑制することができ、これにより、軸方向における画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、十字状のパドル部材４５ｃと、仕切り壁４５ｗとで、回転補給部材４５Ａを構成したが、仕切り壁４５ｗを省略した十字状のパドル部材４５ｃのみで、回転補給部材４５Ａを簡易に構成してもよい。このように構成した場合には、上述のシール部材の変形に伴う駆動系の負荷変動の抑制や、現像剤の軸方向の偏在の抑制といった効果は得られないものの、通常のパドル部材を流用することが可能となり、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との傾斜による連通を簡易、低コストに防止することができる。
【００７８】
なお、当然に、これらの実施の形態は、それぞれ単独で実施してもよいし、適宜組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る現像装置の概要を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転補給部材の概要を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転補給部材と、その周辺部材との配置関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る現像装置の概要を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る回転補給部材の概要を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る回転補給部材と、その周辺部材との配置関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００８０】
２１：静電潜像担持体、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４，２４Ａ：現像装置、２５：バイアス電源、２６：転写装置、２７：バイアス電源、２８：記録材、２９：クリーニング装置、３１：現像ハウジング、３１ｗ：隔壁部、３１ｓ：凹面、３２：現像剤担持体、３３：現像剤収容部、３４：現像剤退避部、３５：トナー収容部、３６：現像剤撹拌部材、３７：トナー補給部、３７ｓ：狭間隙、３９：仕切り部材、３９ａ：ベースプレート、３９ｂ：上端部、３９ｃ：下端部、３９ｓ：凹面、４１：せき止め部、４５，４５Ａ：回転補給部材、４５ｃ：パドル部材、４５ｄ：凹部、４５ｏ：回転中心、４５ｓ：外周面、４５ｗ：仕切り壁、４７：シール部材、５０：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール、３２１：回転スリーブ、３２２：磁極ロール、３５１：トナー撹拌部材、Ｔ：トナー、α１：トナー補給部上側壁面延在角度、α２：トナー補給部下側壁面延在角度、β：凹部開口角度、γ：トナー補給部上側壁面延在角度、δ：トナー補給部下側壁面延在角度
【図１】
2006084557.tif 000003
【図２】
2006084557.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006084557.tif 000008
【図７】
2006084557.tif 000009