(57)【要約】【課題】本発明は、二成分現像剤を用いた現像装置において、トナー劣化やキャリア劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することのできる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】像剤担持体に近接して配置され、現像剤担持体と現像剤担持体に対して現像剤を供給する側の空間とを仕切る仕切り部材と、仕切り部材によって仕切られた空間から現像剤担持体への現像剤供給経路を開閉することによって前記現像剤担持体への現像剤の供給量を制御する開閉部材とを備えた現像装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を磁力により表面に担持して搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、
前記現像剤担持体に近接して配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤担持体に対して現像剤を供給する側の空間とを仕切る仕切り部材と、
前記仕切り部材によって仕切られた前記空間から前記現像剤担持体への現像剤供給経路を開閉することによって前記現像剤担持体への現像剤の供給量を制御する開閉部材とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、その内部に磁極を有するマグネットローラであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記マグネットローラは、当該マグネットローラによって搬送された現像剤が前記仕切り部材よりも現像剤搬送方向上流側で剥離されるように同極着磁部を有す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】
前記開閉部材は、一端が固定され、他端が揺動可能な自由端を有する弁であり、該弁を揺動し、前記現像剤槽から前記現像剤担持体への現像剤の供給を制御する開閉制御部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記開閉制御部材は、断面が多角形の回転体であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記開閉制御部材は、断面が円弧と直線からなる回転体であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項７】
前記開閉部材は、平行移動することにより前記現像剤担持体と前記現像剤槽との連通状態を制御するシャッタ部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記開閉部材は、回転により連通状態を切り替える断面が多角形の回転体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体上の現像剤からトナーを分離し、表面に担持するトナー担持体を備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する手段と、該像担持体上の静電潜像を現像するための請求項１乃至９の何れか１項に記載の現像装置と、を備え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、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置、及びそこに使用される現像装置に関する。特に、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を使用し、静電潜像を現像するようにした現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像の現像方式としては現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式およびトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式では、一般的にトナーを、トナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を形成し静電潜像を現像する。一成分現像方式は、磁気ブラシによる画像のムラが発生せずドット再現性や画像の均一性に優れる、像担持体へのキャリアの消費が起こらない、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である、などの特徴がある。しかし一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下して、かぶり等の問題を引き起こすため、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。このような一成分現像方式と比較すると、二成分現像方式では、トナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにトナーへの電荷付与部材であるキャリアも、その表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、現像剤の長寿命化に関しては有利である。
【０００４】
しかしながら、二成分現像方式においてもマグネットローラ上で現像剤層を形成する必要があり、その現像剤層を形成する層厚規制部において、現像剤にストレスが加えられる。これはマグネットローラ表面に磁力によって担持、搬送される現像剤が層厚規制部材によって擦り切られる際に生じるストレスである。このストレスは、一成分現像方式の規制部に比べれば小さいものの、磁力によって凝集力を生じている現像剤を強引に擦り切るため、十分に小さいとはいえない。実際に二成分現像方式においても画像部比率の小さい印刷を連続して行った場合にはこのストレスが主要因となりトナー表面に外添剤が埋没したり、トナーの割れなどが生じ、トナー劣化を引き起こす。また、キャリアも長期にわたる使用において、キャリアの表面コート樹脂の磨耗やトナー微粉や外添剤の付着などによるキャリア劣化が発生する。このような現像剤の劣化により、トナー帯電量の低下や逆極性トナーの発生、未帯電トナーの発生などが起こり、背景部のカブリや粉塵となったトナーによる汚れなどが画像欠陥として現れる。このように二成分現像方式といえども現像剤へのストレスに起因する課題は残存しており、現像剤の長寿命化に対して、更なる低ストレス化が望まれている。
【０００５】
二成分現像剤を長寿命化する方法として、特許文献１には、トナーと共に、もしくは単独でキャリアを少量ずつ補給し、それに応じて、荷電性の低下した劣化現像剤を排出することで、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリア比率の増大を抑える現像装置が開示されている。この装置ではキャリアを入れ替えているため、キャリア劣化によるトナーの帯電量低下を一定のレベルで抑えることが可能となり、長寿命化に有利である。
【０００６】
また、特許文献２には現像剤担持体に対してすでに量規制された現像剤を受け渡す概念の現像装置が開示されている。像担持体を現像する第２のＭａｇローラと、第２のＭａｇローラへ現像剤を供給する第１のＭａｇローラを備え、第１のＭａｇローラ上で現像剤層厚規制部材によって現像剤を定量し、その現像剤を第２のＭａｇロールへと受け渡す構成となっている。
【０００７】
また、特許文献３では、現像ローラに一定量の現像剤を供給する部材として、周囲に複数の凹部が配列された供給ローラを設け、この供給ローラですくい取った現像剤を現像ローラが磁気力により吸着する方法が提案されている。この方法を用いることで、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制する規制部材が不要となり、現像剤へのストレスを低減することができるとしている。
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−３８５１号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、排出されたキャリアを回収する機構が必要であることや、キャリアが消耗品となることからコスト、環境面などに問題がある。また、キャリアの新旧比率が安定するまでに所定量の印刷を繰り返す必要があり、初期の画像特性が変化するという問題がある。さらに、この構成においては、キャリアの劣化に対しては一定の効果は得られるものの、トナーの劣化に対しては従来と比べなんら効果は得られず、画像部比率の小さい印刷を連続して行った場合にはトナー劣化が発生し画像品質が低下するという問題がある。また、特許文献２の構成においても、第１のＭａｇロール上で磁力により拘束された現像剤を規制部材で層厚規制する構成であることに変わりなく、現像剤にかかるストレスによりキャリア劣化及びトナー劣化という問題が生じる。また、特許文献３の構成では、環境変動などにより現像剤槽の現像剤の流動性が変化すると、供給部材ですくい取る現像剤の量が変化し、安定した現像剤層を現像剤担持体上に形成できないと言う問題がある。また、高速な画像形成装置に用いると、供給部材ですくい取った現像剤が遠心力で供給部材から離脱し、安定供給できなくなり、低速の画像形成装置にしか使用できないという問題もある。さらに、現像剤槽から現像剤をすくい取る構成になるため、現像剤槽中の現像剤が供給部材の上部より下方に来るようにする必要がある。このため、現像装置の配置の自由度が制限され、装置が大型となる。
【０００９】
本発明は上記のような背景から、トナー劣化やキャリア劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することのできる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００１１】
１．
トナーとキャリアを含む現像剤を磁力により表面に担持して搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、
前記現像剤担持体に近接して配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤担持体に対して現像剤を供給する側の空間とを仕切る仕切り部材と、
前記仕切り部材によって仕切られた前記空間から前記現像剤担持体への現像剤供給経路を開閉することによって前記現像剤担持体への現像剤の供給量を制御する開閉部材とを備えることを特徴とする現像装置。
【００１２】
２．
前記現像剤担持体は、その内部に磁極を有するマグネットローラであることを特徴とする１に記載の現像装置。
【００１３】
３．
前記マグネットローラは、当該マグネットローラによって搬送された現像剤が前記仕切り部材よりも現像剤搬送方向上流側で剥離されるように同極着磁部を有することを特徴とする２に記載の現像装置。
【００１４】
４．
前記開閉部材は、一端が固定され、他端が揺動可能な自由端を有する弁であり、該弁を揺動し、前記現像剤槽から前記現像剤担持体への現像剤の供給を制御する開閉制御部材を備えることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【００１５】
５．
前記開閉制御部材は、断面が多角形の回転体であることを特徴とする４に記載の現像装置。
【００１６】
６．
前記開閉制御部材は、断面が円弧と直線からなる回転体であることを特徴とする４に記載の現像装置。
【００１７】
７．
前記開閉部材は、平行移動することにより前記現像剤担持体と前記現像剤槽との連通状態を制御するシャッタ部材であることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【００１８】
８．
前記開閉部材は、回転により連通状態を切り替える断面が多角形の回転体であることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
【００１９】
９．
前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体上の現像剤からトナーを分離し、表面に担持するトナー担持体を備えたことを特徴とする１乃至８の何れか１項に記載の現像装置。
【００２０】
１０．
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する手段と、該像担持体上の静電潜像を現像するための１乃至９の何れか１項に記載の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の現像装置によれば、像剤担持体に近接して配置され、現像剤担持体と現像剤担持体に対して現像剤を供給する側の空間とを仕切る仕切り部材と、仕切り部材によって仕切られた空間から現像剤担持体への現像剤供給経路を開閉することによって前記現像剤担持体への現像剤の供給量を制御する開閉部材とを備えた構成としている。このような構成を取ることで、開閉部材を断続的に制御し、所定量の現像剤を安定して現像剤担持体に供給することができる。よって、従来のように現像剤担持体上で、現像剤が磁気拘束力を受けた状態で層厚規制する必要が無く、キャリアやトナーに与えるストレスが少なくなり、キャリア劣化及びトナー劣化を抑制することができる。その結果、画像の安定性に優れかつ長寿命な現像装置及びこの現像装置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】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１に本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部を示す。この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンタである。この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周辺には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置２ａ、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。
【００２４】
像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、図中のＥ点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２ａは、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
【００２５】
本実施形態において現像装置２ａは、現像剤２３を収容する現像剤槽２４、該現像剤槽２４から現像剤取り込み領域７で供給された現像剤２３を表面に担持して現像領域６に搬送する現像剤担持体１１を有し、現像領域６を通過した後の現像剤を現像剤分離領域８において分離し現像剤槽２４に戻す構成となっている。
【００２６】
現像剤２３はトナー、該トナーを帯電するためのキャリアを含んでなるものである。
【００２７】
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００２８】
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。
【００２９】
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。
【００３０】
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して２〜２０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００３１】
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００３２】
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００３３】
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００質量部に対して０．１〜５質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３４】
さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができ、また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、Ｎ−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾール等を使用することができる。
【００３５】
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができ、また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。
【００３６】
また、逆極性粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００３７】
逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。トナー１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で添加させて用いるようにする。
【００３８】
キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。
【００３９】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。
【００４０】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００４１】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。
【００４２】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。
【００４３】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電および極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。
【００４４】
一方、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００４５】
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。
【００４６】
図１に示す現像装置２ａにおいて、現像剤槽２４は、ケーシング１９により形成されており、内部に現像剤を混合・撹拌しながら循環させる混合撹拌部材１７、１８を収納している。ケーシング１９の混合撹拌部材１８に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｎｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２０が配設されている。
【００４７】
現像装置２ａは、現像領域６で消費される分のトナーを現像材槽２４内に補給するためのトナー補給部２１を有している。トナー補給部２１において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナーが現像剤槽２４内へ補給される。
【００４８】
現像装置２ａは、像担持体１と対向する現像剤担持体１１を有している。現像剤担持体１１は、固定して配置された磁石ローラ１３と、これを内包する回転自在なスリーブローラ１２とから構成され、静電潜像を現像するための現像バイアスが電源５１により印加される。磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向Ｂに沿ってＮ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、像担持体１と対向する現像領域６の位置に配され、現像剤取り込み極Ｎ３は現像剤取り込み領域７近傍に配されている。また、スリーブローラ２７上の現像剤を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ２、Ｎ３は、現像剤槽２４の内部に対向した位置に配置されている。
【００４９】
現像装置２ａは、現像剤担持体１１に近接して配置され、現像剤担持体１１と現像剤担持体１１に対して現像剤を供給する側の空間とを仕切る仕切り部材１４と、仕切り部材１４によって仕切られた空間から現像剤担持体１１への現像剤供給経路を開閉することによって現像剤担持体１１への現像剤の供給量を制御する開閉部材１５を備えている。
【００５０】
仕切り部材１４及び開閉部材１５によって、現像剤槽２４の混合攪拌部材１７で攪拌されている空間部と現像剤担持体１１側との連通状態を断続的に変化させることが可能になっている。開閉部材１５の開閉により、現像剤取り込み領域７における混合攪拌部材１７で攪拌されている空間部から現像剤担持体１１へ供給する現像剤の供給量を制御する。このように、現像剤担持体１１の表面に、現像領域６で必要な量の現像剤を開閉部材１５の開閉により供給することで、従来、現像剤担持体上で、穂高規制し、必要な現像剤の層厚を形成する規制部材が必要なくなる。よって、従来、この規制部で発生していた現像剤への高ストレスが無くなり、トナー劣化及びキャリア劣化を低減することができる。
【００５１】
本実施形態においては、スリーブローラ１２上の現像剤を仕切り部材１４よりも現像剤搬送方向上流側で剥離するために同極磁極Ｎ２、Ｎ３による反発磁界を形成し、現像領域６で使用した現像剤を現像剤槽２４の攪拌領域（攪拌部材１７、１８で攪拌している空間部）に戻している。このような同極磁極を用いる代わりに、スクレーパなどの掻き取り部材を設けて、現像剤担持体１１上の現像剤を剥離し、現像剤槽２４に戻すようにしても良い。
【００５２】
図１に示す現像装置２ａにおいてその動作を詳しく説明する。現像剤槽２４内の現像剤２３は、混合撹拌部材１７、１８の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽２４内で循環搬送される。現像剤槽２４で摩擦帯電された現像剤２３は現像剤取り込み領域７に設けられた仕切り部材１４及び開閉部材１５によって現像剤担持体１１側への移行が制御される。開閉部材１５が開いているときは、現像剤槽２４の攪拌領域と現像剤担持体１１間の連通状態が確保され、現像剤取り込み極Ｎ３の磁気吸引力により、現像剤槽２４中の攪拌領域の現像剤が、現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。開閉部材１５が閉じているときは、現像剤取り込み領域７において現像剤槽２４の攪拌領域と現像剤担持体１１とは仕切られた状態となり、現像剤担持体１１への現像剤の供給は遮られる。開閉部材１５の開閉状態が変化することにより断続的に現像剤供給が行われ、現像剤担持体１１が像担持体１の静電潜像を現像するのに必要な現像剤量が現像剤担持体１１へ供給される。断続的に供給された現像剤は、現像剤担持体１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に回転移動して、像担持体１と対向する現像領域６へと搬送される。この現像剤が搬送される過程において磁石ローラ１３に設けられた磁極Ｓ２による現像剤穂立ちの履歴を受けることで断続的に供給された現像剤は、現像スリーブ上で均質化される。現像領域６では磁石ローラ１３の主磁極Ｎ１の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、現像剤担持体１１に印加された現像バイアスと像担持体１上の潜像電位とによって形成される電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが像担担持体１へ供給され、静電潜像がトナー像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域６でトナーを消費した現像剤は、磁石ローラ１３の磁力によりスリーブローラ１２の表面に保持されたまま、スリーブローラ１２の回転に伴って現像剤分離領域８まで搬送され、磁石ローラ１３の同極部Ｎ２、Ｎ３の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽２４の攪拌領域へと回収される。ここで、現像剤槽２４の攪拌領域と現像剤担持体１１との間は、仕切り部材１４と開閉部材１５により区切られているため、現像剤剥離領域で剥離された現像剤は確実に現像剤槽２４の攪拌領域へと回収され、現像剤担持体１１の表面から、静電潜像を現像した使用済みの現像剤が除去される。トナー補給部２１に設けられた不図示のトナー補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２０の出力値から現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、非図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー２２がトナー補給部２１を介して現像剤槽２４内へ供給される。
【００５３】
ここで、開閉部材１５の動作について現像剤取り込み領域７を拡大した図２を用いて説明する。図２において開閉部材１５は一端がケーシング１９に固定され、他端が自由端となっており、固定端を支点として自由端が揺動可能ないわゆる弁の構成をなしている。さらに、図２では開閉部材１５と接して断面が多角形（図では六角形）の開閉制御部材１６が設けられている。
【００５４】
開閉制御部材１６が回転すると多角形の頂点で開閉部材１５を押圧するように配置している。即ち、開閉制御部材１６の回転によって開閉部材は図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態へと変化させることが可能となる。ここで、現像剤担持体１１と現像剤槽２４の攪拌領域との間に設けられた仕切り部材１４は図２（ａ）の状態において開閉部材１５と接するように設けられている。
【００５５】
図２（ａ）の状態では、開閉制御部材１６の多角形の頂点が開閉部材１５を押す状態で、現像剤担持体１１と撹拌槽２４の攪拌領域とが仕切られた状態となり現像剤供給が遮断される。
【００５６】
一方、図２（ｂ）の状態では、開閉制御部材１６の多角形の直線部が開閉部材１５と接している状態となり、開閉部材１５が現像剤担持体１１側に倒れる方向に動く。よって、現像剤担持体１１と撹拌槽２４の攪拌領域とが連通した状態が形成され、磁石ローラ１３の現像剤取り込み極Ｎ３の磁力によって、現像剤槽２４の攪拌領域の現像剤は現像剤担持体１１に吸引される。
【００５７】
このように、開閉制御部材１６の回転により図２（ａ）の閉状態と図２（ｂ）の開状態が交互に変化し、現像剤槽２４の攪拌領域から現像剤担持体１１への断続的な現像剤供給が可能となる。
【００５８】
開閉部材１５の開口面積や開口している時間は、現像剤担持体１１が現像に必要な現像剤量を担持するように適宜設定すればよい。現像剤担持体１１への現像剤供給は断続的に行われるため、供給直後の現像剤担持体１１上の現像剤にはムラが生じる場合があるが、現像剤がスリーブローラ１２の回転に伴って搬送される過程で、搬送極Ｓ２における穂立ちによって均す効果が得られる。さらに、開閉部材１５の開閉周期を短くすることによっても搬送ムラを抑制することが可能である。
【００５９】
また、図２においては開閉制御部材１６の断面多角形の頂点が開閉部材１５と当接した際に閉状態となるよう構成したが、開閉部材１５、開閉制御部材１６および仕切り部材１４の配置によって、閉状態と開状態の比率を変えることも可能となる（例えば、図２（ｃ）と図２（ｄ）のように配置することで開閉制御部材１６の断面多角形の頂点が開閉部材１５と当接した際に開閉部材１５が撓むようにする）。
【００６０】
開閉部材１５としては特に制限されるものではなく弾性を有し、板バネとして機能するものであれば金属や樹脂、ゴムなどを使用することができる。
【００６１】
図２においては開閉制御部材１６として、断面多角形の部材を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すような円弧と直線からなる断面形状のものを用いることも可能である。この構成では開閉制御部材１６の円弧が開閉部材に当接した際に閉状態（図３（ａ））、辺（直線部）が当接した際に開状態（図３（ｂ））となる。さらに開閉制御部材１６は回転体に限定されるものはなく、開閉部材１５の閉状態と開状態を制御できればいかなるものであっても良い。
【００６２】
また、開閉部材１５も弁に限定されるものではなく、例えば図４に示すように平行移動によって開閉状態を切り替えるシャッタ部材２６であってもよい。この構成ではシャッタ部材２６が図４（ａ）の状態で閉状態を示し、シャッタ部材２６が現像剤槽２４の攪拌領域側に平行移動した図４（ｂ）の状態で開状態となる。また、図５に示すように回転体であってもよい。図５（ａ）の状態は、断面が多角形の回転体２７の頂点が仕切り部材１４と接している状態で、閉状態を示し、図５（ｂ）は、回転体２７の直線部分と仕切り部材１４との間に開口が形成された状態で、開状態を示す。
【００６３】
本発明では現像剤担持体１１への現像剤供給が断続的に行われるため、条件によっては現像剤層にムラが生じる恐れがある。そのような場合には図６に示すように現像剤取り込み領域７から現像領域６までの間に均し部材２８を設けてもよい。均し部材２８は現像剤を堰き止め、規制するものではなく、断続的に供給される現像剤を平均化するためのもので、過大なストレスを現像剤に与えるものではない。均し部材２６は固定部材であってもよいし、回転部材であってもよい。
【００６４】
また、図７に本発明に係る別の実施形態を示す。図７においては、現像装置２ｂは、現像剤担持体１１と対向して配置され、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーを分離し、表面に担持するトナー担持体３０を備えている。トナー担持体３０には、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアスを印加するための電源５２が接続され、現像剤担持体１１には、トナー担持体３０にトナーを供給するためのトナー供給バイアスを印加するように電源５３が接続されている。
【００６５】
このような構成にすることで、トナー供給領域９において磁極Ｎ１による現像剤均し効果が得られるとともに、一旦トナー層を形成してから静電潜像を現像するため、現像剤搬送ムラの影響を更に低減する効果が得られる。
【００６６】
トナー担持体３０は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００６７】
以上のように、本発明の構成によれば、現像剤担持体に必要な現像剤を低ストレスで供給することができ、従来の二成分現像法おいて主な現像剤劣化要因であった現像剤担持体上での穂高規制が不要となる。よって、現像剤に高ストレスをかけることがなく、高画質な画像を長期にわたって得られる現像装置及び画像形成装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る一実施形態による画像形成装置及び現像装置の主要部を示す概略構成図である。
【図２】現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤取り込み領域を拡大した概略構成図である。
【図３】現現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤取り込み領域を拡大した概略構成図である。
【図４】現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤取り込み領域を拡大した概略構成図である。
【図５】現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤取り込み領域を拡大した概略構成図である。
【図６】現像剤取り込み領域から現像領域までの間に均し部材を設けたことを示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る別の実施形態による画像形成装置及び現像装置の主要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  像担持体（感光体）
２ａ、２ｂ  現像装置
３  帯電部材
４  転写ローラ
５  クリーナ
６  現像領域
７  現像剤取り込み領域
８  現像剤分離領域
９  トナー供給領域
１１  現像剤担持体
１２  スリーブローラ
１３  磁石ローラ
１４  仕切り部材
１５  開閉部材
１６  開閉制御部材
１７  混合撹拌部材
１８  混合撹拌部材
１９  ケーシング
２０  ＡＴＤＣセンサ
２１  トナー補給部
２２  補給トナー
２３  現像剤
２４  現像剤槽
２６  シャッタ部材
２７  回転体
２８  均し部材
３０  トナー担持体
５１、５２、５３  電源
Ａ  像担持体回転方向
Ｂ  スリーブローラ回転方向
Ｃ  通紙方向
Ｄ  トナー担持体回転方向
Ｅ  露光位置
Ｐ  転写体
【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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