(57)【要約】【課題】トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤中のトナー混合率を速やかに一定に保ち、環境や経時劣化などによる現像剤の流動性の変化に対し、長期にわたり安定した画像を維持する。【解決手段】内部に磁界発生手段２を具備する現像剤担持体１と、この現像剤担持体１上に搬送される現像剤量を規制する規制部材３と、前記現像剤担持体１に隣接し且つ規制部材３の上流側にて現像剤Ｇを収容する現像剤収容部４と、この現像剤収容部４の上方に設けられ、現像剤収容部４との間にトナー補給路６を有し且つ現像剤収容部４に対してトナーＴを供給可能に収容するトナー収容部５とを備え、前記規制部材３の上流側近傍に前記トナー補給路６の補給口７を配設し、この補給口７に面した箇所に前記規制部材３により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを及ぼすようにする。【選択図】  図１
2004205565.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、
この現像剤担持体上に搬送される現像剤量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に隣接し且つ規制部材の上流側にて現像剤を収容する現像剤収容部と、
この現像剤収容部の上方に設けられ、現像剤収容部との間にトナー補給路を有し且つ現像剤収容部に対してトナーを供給可能に収容するトナー収容部とを備え、
前記規制部材の上流側近傍に前記トナー補給路の補給口を配設し、この補給口に面した箇所に前記規制部材により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを及ぼすようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
規制部材の上流側に離間配置され且つトナー補給路の補給口と現像剤担持体との間に設けられるトナー誘導部材を備え、このトナー誘導部材に沿って現像剤収容部のうち現像剤担持体から離れた側にトナー収容部からのトナーを補給するようしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、
トナーに含有される磁性粉の割合が３０％から５０％の間であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２記載の現像装置において、
トナーに含有される磁性粉の割合が０％から５０％の間であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の現像装置において、
規制部材がトナー補給路の補給口上縁側を区画するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１記載の現像装置において、
トナー補給路の補給口下縁と現像剤担持体との間隔は、規制部材と現像剤担持体との間隔よりも大きく設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項２記載の現像装置において、
トナー誘導部材と現像剤担持体との間隔は、規制部材と現像剤担持体との間隔よりも大きく設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の現像装置において、
現像剤収容部には現像剤の攪拌装置を具備させたことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置において、
現像剤の攪拌装置は現像剤担持体の軸方向に攪拌搬送機能を具備したものであることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
静電潜像が担持される像担持体と、この像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを備え、
前記現像装置として、請求項１又は請求項２記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化する現像装置に係り、特に、トナーとキャリアとが含まれる二成分現像剤を用い、かつ、トナー濃度制御手段を用いずにトナー濃度を自律的に制御可能な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。
【０００２】
【従来の技術】
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は、現像剤として、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用いる態様、あるいは、トナーのみが含まれる一成分現像剤を用いる態様があるが、二成分現像剤を使用する態様にあっては、トナーの消費量が進むにつれてトナー濃度が低下するため、トナー濃度を維持する上で定期的にトナー補給が行われる。
このようなトナー補給は、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したときに行われる。
ここで、トナー濃度センサとしては、例えば現像剤のトナーとキャリアとの混合率を測定する磁気センサや、像担持体上に作成された濃度パッチの濃度を検知するセンサなどが用いられる。
【０００３】
ところが、この種の方式にあっては、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補給機構を駆動することによりトナー補給を行なわなければならないため、トナー濃度センサ及びトナー補給機構が必要不可欠であり、その分、装置システムが複雑になり、装置の大型化、高コスト化につながるという不具合がある。
そこで、このような不具合を解決する先行技術として、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤の動きによってトナーを取り込み、トナー濃度を自律的に制御するようにした現像装置が既に提供されている。
【０００４】
これらの先行技術は、現像剤担持体に隣接して現像剤収容部（現像剤を収容）を設け、この現像剤収容部にトナー補給路を介してトナー収容部（トナーを収容）を連通配置し、現像剤収容部内の現像剤の嵩変化に伴って、トナー収容部からのトナー補給を自律的に制御するようにしたものである（例えば特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３３３９１２号公報（実施例，図１）
【特許文献２】
特開平９−２２１７８号公報（発明の実施の形態，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の先行技術にあっては、現像剤収容部に対しトナー収容部からのトナーを取り込む力が弱く、例えば連続的なプリントを行ったような場合には、トナー消費が急激になるため、現像剤中のトナー混合率が回復するまでに時間を要するという技術的課題が見られる。
また、現像剤の流動性が悪い場合には、トナーの補給動作がスムーズに行なわれず、トナー混合率が回復しないという問題が顕著になる。
更にまた、トナーの流動性が悪い場合には、トナー補給口近傍にトナーが堆積してしまい、スムーズなトナー供給がなされないおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤中のトナー混合率を速やかに一定に保ち、環境や経時劣化などによる現像剤の流動性の変化に対し、長期にわたり安定した画像を維持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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、内部に磁界発生手段２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Ｇを搬送担持する現像剤担持体１と、この現像剤担持体１上に搬送される現像剤量を規制する規制部材３と、前記現像剤担持体１に隣接し且つ規制部材３の上流側にて現像剤Ｇを収容する現像剤収容部４と、この現像剤収容部４の上方に設けられ、現像剤収容部４との間にトナー補給路６を有し且つ現像剤収容部４に対してトナーＴを供給可能に収容するトナー収容部５とを備え、前記規制部材３の上流側近傍に前記トナー補給路６の補給口７を配設し、この補給口７に面した箇所に前記規制部材３により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを及ぼすようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような技術的手段において、現像剤担持体１は、内部に磁界発生手段２を具備し、二成分現像剤Ｇを担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、代表的には、回転可能な非磁性スリーブと、このスリーブ内に固定的に配設される磁石部材とを具備した態様が多く用いられる。
ここで、磁界発生手段２は、例えば磁石部材に設けられる適宜数（図１では４つ）の磁極２ａ〜２ｄにて構成される。
また、規制部材３は、現像剤担持体１上の現像剤量を規制するものであれば、ブレード、ロール等適宜選定して差し支えなく、そのレイアウトについても任意に選定することができる。
【００１０】
更に、現像剤収容部４とトナー収容部５とは連通していればよいが、トナー収容部５が現像剤収容部４の上方にあることが必要である。
これは、規制部材３の上流側近傍にトナーを補給するという要請からくるものであり、トナー収容部５が現像剤収容部４の側方にある態様では、規制部材３の上流側近傍にトナーを補給することが困難であることによる。
ここで、トナー収容部５は、現像剤収容部４に対してトナーを供給可能であればよく、通常はトナーのみを収容するが、一部にキャリアが混入した高濃度トナーを収容するものであってもよい。
更にまた、トナー収容部５又はトナー補給路６は自重によりトナーを移動させる態様は勿論、必要に応じて、内部にトナー補給部材を設けるようにしてもよい。
【００１１】
また、トナー補給路６はトナー収容部５の出口部分に一体的に設けてもよいし、トナー収容部５を別の箇所に設け、トナー収容部５とは別部材で構成するようにしてもよい。
更に、トナー補給路６の区画材として規制部材３を使用するか否かについては任意であるが、トナーの取り込み性を確保するという観点からすれば、規制部材３がトナー補給路６の補給口７上縁側を区画する態様が好ましい。
本態様によれば、部品点数の低減のほか、規制部材３により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを直接的に補給トナーに作用させることが可能になる。
【００１２】
更にまた、規制部材３とトナー補給路６の構成部材とのレイアウト関係については、規制部材３による層厚規制動作に支障を与えないように、トナー補給路６の補給口７下縁と現像剤担持体１との間隔は、規制部材３と現像剤担持体１との間隔よりも大きく設定されることが好ましい。
また、トナー補給路６の補給口７は現像剤担持体１の軸方向全域に亘って設けることが好ましいが、必ずしもこれに限定されず、一部でもよい。
但し、現像剤担持体１の軸方向に対して現像剤中のトナー濃度を均質化するという観点からすれば、後述するように、現像剤収容部４内に積極的に攪拌手段を設けることが必要である。特に、補給口７を軸方向の一部に設ける場合には必要である。
【００１３】
更に、トナー補給路６の補給口７の配設位置は規制部材３の上流側近傍であればよい。
ここでいう近傍とは、少なくとも補給口７に面した箇所に、規制部材３により塞き止められた余剰現像剤Ｇの戻り方向への流れ（図１中矢印で示す）が及ぶ範囲であればよい。
この結果、余剰現像剤Ｇの戻り方向への流れに伴ってトナー補給路６内のトナーＴが掻き込まれ、現像剤収容部４へとトナーＴが取り込まれる。
【００１４】
また、このような現像装置において、トナーに含有される磁性粉内添量の好ましい範囲としては、前記磁性粉の割合が３０％から５０％の間であることが好ましい。
一般的に、トナーＴについては磁性粉内添量が０％（非磁性）〜７５％の範囲で画像形成を行うことが可能である。
しかしながら、内添量が３０％未満である場合、現像装置からトナーこぼれが発生し、エアフローなどにより発生したトナーこぼれを排出する装置が必要となる。
また、５０％を超えた場合、磁気力によりトナーＴが現像剤担持体１から剥がれ難くなることから、より高い現像電界が必要となり、この結果、電源回路の高コスト化、像担持体１１や帯電装置の耐電圧化、高電圧条件による劣化の加速などが懸念される。
このため、トナーＴ中の磁性粉の量は３０％〜５０％が好ましい。
【００１５】
更に、現像剤収容部４でのトナーＴの攪拌性をより高めるという観点からすれば、現像剤収容部４には現像剤Ｇの攪拌装置１０を具備させることが好ましい。
ここで、攪拌装置１０としては、攪拌機能を備えたものを広く含むが、現像剤担持体１の軸方向に対する供給トナーＴの均質性を図るという観点からすれば、現像剤担持体１の軸方向に攪拌搬送機能を具備したものが好ましい。
文字や文字と写真を組み合わせたような画像出力においては、簡単で安価な攪拌装置１０で十分な濃度の均質化を保つことが可能であるが、片側に極端に画像濃度の高いプリントを数十枚連続で出力した場合には、攪拌装置１０の攪拌能力が追いつかず、消費の多い部分の濃度が低下するという問題が発生する。
この問題を解決するには、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置１０を用い、現像剤担持体１の軸方向に沿う現像剤Ｇの流れをより大きくすることにより、片側に極端に画像密度の濃いプリントを連続的に出力しても、左右（現像剤担持体１の軸方向に相当）の画像濃度の差を無くすことが可能となる。
【００１６】
このような現像装置においては、以下のような基本的作用を奏する。
すなわち、現像剤収容部４内に収容された現像剤Ｇは、現像剤担持体１の磁力により搬送され、規制部材３により薄層に規制された後現像部へ搬送される。
このとき、規制部材３近傍では、過剰に搬送された余剰現像剤Ｇが規制部材３で掻き取られ、現像剤収容部４へ戻る現像剤Ｇの流れが発生しており、この流れがトナー収容部５に連通するトナー補給路６のトナーＴを現像剤中に掻き込む動作をしている。
【００１７】
ここで、トナーＴが消費されず、一定量のトナーＴが現像剤Ｇ中に取り込まれる場合を想定すると、現像剤Ｇは現像剤収容部４をあふれ、トナー収容部５のトナー補給路６の補給口７近傍にあふれる。すると、現像剤Ｇがあふれることにより、トナー補給路６は閉ざされ、トナーＴの補給は停止される。
一方、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、現像剤収容部４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部５に連通するトナー補給路６の補給口７が開口する。この結果、規制部材３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが再度発生し、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部４へのトナーＴの補給が始まる。この動作の連続で、現像剤Ｇ中のトナー濃度が一定に保たれる。
【００１８】
このようなトナー補給過程において、本態様では、トナー収容部５に連通するトナー補給路６の補給口７が現像剤収容部４の上部にあることから、トナーＴは自重により補給口７に移動すると共に、規制部材３で塞き止められた現像剤Ｇの流れに取り込まれる。
このため、現像剤ＧやトナーＴの流動性が経時などにより多少悪化した場合でも良好にトナーＴの補給動作を行なうことが可能である。
【００１９】
また、トナーＴの攪拌、均質性を高める上で好ましい態様としては、規制部材３の上流側に離間配置され且つトナー補給路６の補給口７と現像剤担持体１との間に設けられるトナー誘導部材９を備え、このトナー誘導部材９に沿って現像剤収容部４のうち現像剤担持体１から離れた側にトナー収容部５からのトナーを補給するようにした態様が挙げられる。
【００２０】
このような態様において、トナー誘導部材９は規制部材３の上流側で離間配置されているため、トナー誘導部材９が規制部材３による現像剤Ｇの層厚規制動作を損なうことはない。
このとき、規制部材３とトナー誘導部材９とのレイアウト関係については、トナー誘導部材９と現像剤担持体１との間隔は、規制部材３と現像剤担持体１との間隔よりも大きく設定されることが好ましい。
【００２１】
また、トナー誘導部材９を備えた態様において、トナーの磁性粉内添量の好ましい範囲としては、磁性粉の割合が０％から５０％の間であればよい。
このとき、トナー誘導部材９がない態様に比べて、補給されるべきトナーＴが、現像剤担持体１の現像剤層から離れた側に供給されることから、キャリアと十分攪拌された後に現像剤担持体１に搬送されるため、現像剤Ｇのこぼれが少なく、磁性０％（非磁性）の場合でも特に問題なく用いることができる。
また、５０％を超えた場合、磁気力によりトナーＴが現像剤担持体１から剥がれ難くなることから、より高い現像電界が必要となり、この結果、電源回路の高コスト化、像担持体１１や帯電装置の耐電圧化、高電圧条件による劣化の加速などが懸念される。
このため、本態様では、トナーＴ中の磁性粉の量は０％〜５０％が好ましい。
【００２２】
また、本発明は、上述した現像装置に限られず、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明としては、図１に示すように、静電潜像Ｚが担持される像担持体１１と、この像担持体１１上の静電潜像を可視像化する現像装置１２とを備え、前記現像装置として、上述した現像装置を用いるようにすればよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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
図２は本発明が適用される画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、例えば電子写真方式を採用したものであって、感光体ドラム２０と、この感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置３０とを備えている。
【００２４】
本実施の形態において、現像装置３０は、図２に示すように、感光体ドラム２０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ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口上縁には現像ロール３２上の二成分現像剤Ｇの層厚が規制せしめられる規制部材３３を設け、前記現像ハウジング３１のうち、現像ロール３２に隣接した部位には現像剤Ｇが収容される現像剤収容部３４と、この現像剤収容部３４の上方に設けられ且つトナーが収容されるトナー収容部３５とを形成したものである。
尚、本実施の形態では、現像剤Ｇのトナーは例えば磁性トナーを用いるようになっている。
【００２５】
本実施の形態において、現像ロール３２は、図２に示すように、回転可能な非磁性スリーブ３２１と、このスリーブ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。
そして、磁極ロール３２２にはロール本体の周囲に所定角度間隔で複数の磁極（本例では４極：Ｓ1（現像極），Ｓ2（搬送極），Ｎ1（トリミング極），Ｎ2（搬送極））が配設されており、トナー及びキャリア（磁性粉）が含まれる二成分現像剤Ｇが現像ロール３２の外周に磁気的に付着するようになっている。
尚、磁極構成は任意であり、現像剤収容部３４に対向する部位に反発磁極を設け、現像ロール３２上の現像剤層を一旦剥離するようにしてもよい。
更に、スリーブ３２１には所定の現像バイアスＶBを印加するためのバイアス電源３９が接続されている。
【００２６】
更に、規制部材３３は、例えばＳＵＳ３０４製の板材からなり、現像ロール３２との間に現像剤Ｇの層厚規制用ギャップｄ１（例えば３００〜６００μｍ）だけ離間配置されている。
そして、この規制部材３３のレイアウトについては適宜選定して差し支えないが、本実施の形態では、規制部材３３はトリミング極（本例ではＮ1）より僅かに下流側に配置されている。
【００２７】
また、本実施の形態において、現像剤収容部３４は現像剤Ｇが収容されるスペースを有し、現像剤収容部３４内のうち現像ロール３２に近接した部位には攪拌装置としての攪拌部材４０が配設されている。
ここで、この攪拌部材４０は、図２（ｂ）に示すように、回転軸４０ａに対し複数の攪拌板４０ｂを傾斜配置した部材で構成されており、この攪拌部材４０を回転することにより、現像剤収容部３４内の現像剤Ｇを現像ロール３２の軸方向に沿って進退移動させ、現像剤Ｇを攪拌するものである。
【００２８】
更に、本実施の形態において、トナー収容部３５は、現像剤収容部３４の上方に設けられ、下方に開口したトナー補給路３６を介して現像剤収容部３４に連通配置されている。
ここで、トナー補給路３６は下方に向かって次第に窄まる形状になっており、このトナー補給路３６の補給口３７の上端縁に前記規制部材３３が取り付けられている。
そして、このトナー補給路３６の補給口３７の下端部は現像ロール３２に対向配置されており、この補給口３７下端部と現像ロール３２との間のギャップｄ2は、前記規制部材３３と現像ロール３２との間のギャップｄ1よりも大きく設定され、規制部材３３による現像剤Ｇの層厚規制動作に支障がないように配慮されている。
尚、本実施の形態では、トナー収容部３５内のトナーＴは自重で下方へ移動するものであるが、必要に応じて、トナー収容部３５内にパドルなどのトナー供給部材を配設しても差し支えない。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動を現像装置を中心に説明する。
本実施の形態において、現像剤収容部３４内で充分にトナー濃度の高い現像剤Ｇが収容されていると仮定すると、この現像剤Ｇは、図３（ａ）に示すように、現像剤収容部３４からあふれ、トナー収容部３５のトナー補給路３６の途中まで堆積した状態にある。
このとき、トナー補給路３６の補給口３７は前記現像剤Ｇにて塞がれているため、トナー収容部３５からのトナーＴが現像剤収容部３４に補給されることはない。
【００３０】
この状態において、現像剤収容部３４内に収容された現像剤Ｇは、現像ロール３２の磁力により搬送され、規制部材３３により薄層に規制された後現像部へ搬送される。
そして、規制部材３３近傍では、過剰に搬送された余剰現像剤Ｇが規制部材３３で掻き取られ、現像剤収容部３４へ戻る現像剤Ｇの流れが発生している。
このとき、図３（ａ）に示すように、現像剤Ｇが現像剤収容部３４からあふれた状態にある場合には、前記規制部材３３により塞き止められた余剰現像剤Ｇは、トナー補給路３６の補給口３７部分で滞留している現像剤Ｇと共に現像剤収容部３４側に戻ることになる。
【００３１】
ところが、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、図３（ｂ）に示すように、現像剤収容部３４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部３５に連通するトナー補給路３６の補給口３７が開口する。
この結果、規制部材３３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが発生すると、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路３６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部３４へのトナーＴの補給が始まる。
この動作の連続で、現像剤収容部３４内では現像剤Ｇ中にトナーＴが順次補給され、現像剤Ｇの体積が増加すると共に、現像剤Ｇのトナー濃度が一定に保たれる。
【００３２】
このようなトナー補給過程において、補給されるトナーＴは、規制部材３３にて塞き止められた余剰現像剤Ｇの戻り動作に掻き取られながら、現像剤Ｇ中に取り込まれるため、余剰現像剤Ｇとの接触動作時に充分に摩擦帯電されることになり、トナーＴの帯電性は基本的に確保される。
特に、本実施の形態では、現像剤収容部３４に攪拌部材４０が配設されているため、補給されたトナーＴと現像剤Ｇとは攪拌部材４０によって充分に攪拌され、十分に摩擦帯電される。
このため、帯電不足のトナーが現像ロール３２を介して現像部に供される懸念はほとんどない。
本実施の形態に係る現像装置の性能評価については後述する実施例に委ねる。
【００３３】
◎実施の形態２
図４は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、現像装置３０の構成の一部が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、本実施の形態では、現像装置３０は、規制部材３３の上流側にトナー誘導部材５０を備えている。
【００３４】
このトナー誘導部材５０は、規制部材３３と離間配置され、かつ、トナー補給路３６の補給口３７と現像ロール３２の間に配設されている。
このとき、このトナー誘導部材５０の一部は、トナー補給路３６の補給口３７に面して配置される共に、現像ロール３２から離れた側を下方して傾斜配置されている。
そして、前記トナー誘導部材５０と現像ロール３２との間のギャップｄ3は、規制部材３３と現像ロール３２との間のギャップｄ1より大きく設定されており、トナー誘導部材５０が、規制部材３３による現像剤Ｇの層厚規制動作に支障をきたさないように配慮されている。
【００３５】
従って、本実施の形態によれば、実施の形態１と略同様な作用を奏する。
具体的に述べると、今、現像剤収容部３４にトナー濃度の高い現像剤Ｇが十分に収容されているとすると、図５（ａ）に示すように、現像剤収容部３４からあふれ、トナー収容部３５のトナー補給路３６の途中まで堆積した状態にある。
このとき、トナー補給路３６の補給口３７は前記現像剤Ｇにて塞がれているため、トナー収容部３５からのトナーＴが現像剤収容部３４に補給されることはない。
【００３６】
一方、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、図５（ｂ）に示すように、現像剤収容部３４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部３５に連通するトナー補給路３６の補給口３７が開口する。
この結果、規制部材３３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが発生すると、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路３６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部３４へのトナーＴの補給が始まる。
特に、本実施の形態では、補給トナーＴは戻り現像剤Ｇと共に、トナー誘導部材５０に沿って現像ロール３２から離れた側の現像剤収容部３４に戻されるため、補給トナーＴの現像剤収容部３４内での攪拌搬送時間は充分に確保される。
このため、補給トナーＴは、現像剤Ｇの戻り動作に伴って掻き取られる際に摩擦帯電されるほか、現像剤収容部３４に戻されてから現像ロール３２に至るまでの間、現像剤収容部３４内で攪拌部材４０にて充分に摩擦帯電されることになり、実施の形態１に比べて、トナーの帯電性はより良好に保たれる。
このような実施の形態２に係る現像装置の性能評価については実施例に委ねる。
【００３７】
◎実施の形態３
図６（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、現像装置３０の攪拌装置として、一対の攪拌部材４１，４２を配設したものである。
この一対の攪拌部材４１，４２としては、実施の形態１と同様な構成のものでも差し支えないし、あるいは、搬送方向が相互に逆向きの一対のオーガーを用いるようにしても差し支えない。
【００３８】
従って、本実施の形態によれば、現像剤収容部３４内での攪拌機能がより向上するため、トナーの帯電性と、軸方向での現像剤中のトナー濃度均一性とをより良好に保つことができる。
尚、図６（ｂ）に示すように、実施の形態２の攪拌装置として、一対の攪拌部材４１，４２を配設するようにしてもよいことは勿論である。
【００３９】
◎実施の形態４
図７（ａ）は所謂タンデム型の画像形成装置に本発明を適用した実施の形態４を示す。
同図において、画像形成装置は、例えば各色（イエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ））の作像ユニット１００（１００Ｙ〜１００Ｋ）を有し、この作像ユニット１００に対向した部位に中間転写ベルト１１０（例えば一対の張架ロール１１１，１１２にて張架）を配設すると共に、中間転写ベルト１１０の一部に記録材としてのシートに転写する一括転写装置１２０を設けたものである。
【００４０】
特に、本実施の形態では、各作像ユニット１００は、図７（ｂ）に示すように、例えば電子写真方式を採用したものであり、感光体ドラム１０１と、この感光体ドラム１０１を帯電する帯電装置１０２と、帯電された感光体ドラム１０１に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置１０３と、感光体ドラム１０１上に書き込まれた静電潜像を各色トナーにて可視像化する現像装置１０４と、感光体ドラム１０１上のトナー像を中間転写ベルト１１０に一次転写する一次転写装置１０５と、感光体ドラム１０１上の残留トナーを清掃するクリーナ１０６とを備えている
【００４１】
そして、本実施の形態において、現像装置１０４は、実施の形態１と同様に、現像ハウジング３１の開口に現像ロール３２を配設すると共に、この現像ロール３２に隣接して規制部材３３及び現像剤収容部３４（攪拌部材４０を内蔵）を配設し、更に、現像剤収容部３４の上方にトナー収容部３５を配設し、規制部材３３の上流側近傍にトナー収容部３５のトナー補給路３６の補給口３７を配置するようにしたものである。
尚、実施の形態２のように、トナー誘導部材５０を設けた態様にしてもよいことは勿論である。
【００４２】
従って、本実施の形態では、各作像ユニット１００による作像過程が行われ、感光体ドラム１０１上に各色トナー像が形勢される。
そして、各作像ユニット１００による各色トナー像は、中間転写ベルト１１０に一次転写された後、一括転写装置１２０にてシートに一括転写される。
このような作像過程において、現像装置１０４のトナーの補給動作はスムーズに行われるため、各作像ユニット１００による各色トナー像は濃度ムラなく作成されることになり、これらの色トナー像が多重転写されるため、色ずれすることなく、高品質のカラー画像が得られる。
【００４３】
【実施例】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図２参照）をより具現化したものである。
本実施例において、現像剤Ｇは現像ロール３２の磁力により磁気的に保持され規制部材３３により薄層に規制され、感光体ドラム２０と対向する現像部へ搬送され、現像バイアスＶBにより現像、可視化される。消費したトナーはトナー収容部３５より随時補給され、一定のトナー濃度になるように設定されている。
上記現像装置を用い、画像形成実験を行い現像濃度、及び、現像剤中のトナー濃度の経時的な測定を行なった。
【００４４】
実験は以下のような条件で行なった。
また、比較例として、トナーを側方から補給し、自律的に現像剤中のトナー混合率を一定に保つ現像装置を図８に示す。
同図において、現像装置２００は、現像ハウジング２０１の開口に現像ロール２０２を配設し、これに隣接した箇所に規制部材２０３及び現像剤収容部２０４（現像剤Ｇが収容）を設け、この現像剤収容部２０４に隣接した側方にはトナー収容部２０５（トナーＴが収容）を設けると共に、このトナー収容部２０５内にはトナー供給用のアジテータ２０６を設け、前記現像剤収容部２０４とトナー収容部２０５との間にトナー補給路２０７を開設したものである。尚、符号２０は感光体ドラム、２０８は現像剤収容部２０４内に配設される攪拌部材である。
【００４５】
○現像剤
トナー：磁性粉内添トナー  平均粒径６．４μｍ（内添量は図９参照）
キャリア：フェライト表面にトナーと逆極性の帯電をするようなコートを施したもの、平均粒径３５μｍ
○攪拌装置
図２に示す現像装置の攪拌装置は、現像剤を一方向に移動させるようなものではなく、左右（現像ロール３２の軸方向）に振り分けるタイプを用いた。
【００４６】
実験方法：
富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ３６０を改造し、本実施例記載の現像装置を取り付け、各種テストチャートを出力し、現像濃度と現像剤中のトナー濃度の変化とを見た。
・画像密度５％のテキストチャートを連続的に出力し、現像剤中のトナー量の変化を測定したところ、１０万プリントの範囲において、特に大きな変化は見られず、良好な画像を得ることができた。
・片側に画像濃度１００％のベタ、片側に画像濃度０％の白紙部としたサンプルを連続的に出力した場合、１枚から１０枚までは、画像濃度１００％のパッチ画像の左右濃度差が１０％程度であり、特に問題とならないことを確認した。
但し、１０枚以上は濃度の差が大きいことがわかった。また、攪拌装置を変える事で濃度のばらつきを低くできることがわかった。
【００４７】
本実施例では、トナーとして磁性粉の内添量が３０％のものを用いているが、０％から７５％の範囲で同様な評価を行なった場合の結果を図９に示す。
各項目の評価基準を以下に示す。
現像剤トナー濃度安定性：
○  現像剤中のトナー割合の差が±５％以内
△  現像像剤中のトナー割合の差が±１０％以内
×  現像剤中のトナー割合の差が±１０％以上
左右濃度差(１０枚)：
○  濃度差が１０％以内
×  濃度差が１０％以上
機内汚染：
○  なし
△  エアフローなどで除去できるレベル
×  エアフローなどで除去できないレベル
現像バイアス：
○  低コストのものを用いることができる
△  コストの高い電源を用いる必要がある
【００４８】
磁性粉内添量を変化させた実験では、現像バイアスの条件を適切にすることにより、すべての領域で現像剤中のトナー量割合の変化量、現像濃度に関して良好な結果を得ることができた。
しかしながら、内添量が３０％未満の場合、トナーの補給位置が層規制部分であり、トナーが十分にキャリアと混合される前に現像剤担持体上に搬送されてしまうため、トナーこぼれによる機内汚染が発生した。
こぼれトナーを空気流により排出することで、機内汚染を抑制することは可能であるが、コストアップとなるため、３０％以上の内添率のトナーを用いることが好ましい。
内添率が５０％を超えるトナーを用いた場合、現像ロールのトナー保持力が大きくなり、従来に比べより大きな現像電界が必要であることがわかった。現像電界を大きくすることは、電源コストの増加、帯電装置や静電潜像担持体への負荷増大など、コストアップとなるため、好ましくは内添率は５０％以下がよい。
【００４９】
また、極端に濃度の異なるテストチャートを用いた場合、濃度のむらが連続で１０枚以上のプリントを行なった場合に見られたが、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置を用い現像剤が現像機内を常に流動するような構成にすることにより、図１０に示すように濃度差を少なくすることができる。
図１０において、攪拌装置のない場合を（●）、簡単な攪拌装置（攪拌部材１本構成）の場合を（▲）、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置（攪拌部材２本構成）を用いた場合を（■）で示す。
【００５０】
また、図１１に本実施例と比較例とについて、現像剤の流動性を変えて検討した結果を示す。
比較例では、取り込みのスピードが遅いため、飽和するまでに時間がかかり、現像剤の流動性変化による差も大きい。
これに対し、本実施例では取り込みスピードが速いため、早く安定し、現像剤の流動性の変化に対しても安定していることがわかる。
尚、図１１においては、比較例（図８参照）に係る現像装置で流動性の良い現像剤を用いた場合を（●）、比較例像装置（図８）に係る現像装置で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（▲）、本実施例の現像装置(図２参照)で流動性の良い現像剤を用いた場合（○）、本実施例の現像装置(図２参照)で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（△）、流動性の良い現像剤は安息角が２８度程度、流動性の悪い現像剤は安息角が３５度程度のものを用いた。
比較例では、安定する濃度差が大きく、さらに流動性の変化により、安定するまでの時間が異なるが、本実施例では、安定する濃度差が小さく、流動性の変化に対する違いがほとんどない。
【００５１】
◎実施例２
本実施例は実施の形態２に係る現像装置モデルをより具現化したものである。
本実施例において、実施例１と同様の条件下で以下の実験を行った。
実験方法：富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ３６０を改造し、本実施例の現像装置を取り付け、各種テストチャートを出力し、現像濃度と現像剤中のトナー濃度の変化とを見た。
・画像密度５％のテキストチャートを連続的に出力し、現像剤中のトナー量の変化を測定したところ、１０万プリントの範囲において、特に大きな変化は見られず、良好な画像を得ることができた。
・片側に画像濃度１００％のベタ、片側に画像濃度0%の白紙部としたサンプルを連続的に出力した場合、１枚から１０枚までは、画像濃度１００％のパッチ画像の左右濃度差が１０％程度であり、特に問題とならないことを確認した。
但し、１０枚以上は濃度の差が大きいことがわかった。また、攪拌装置を変える事で濃度のばらつきを低くできることがわかった。
【００５２】
本実施例では、トナーとして磁性粉の内添量が３０％のものを用いているが、０％から７５％の範囲で同様な評価を行なった場合の結果を図１２に示す。
図中、○は現像装置として十分な性能を示していることを意味し、△は性能が未到達であることを示す。
磁性粉内添量を変化させた実験では、現像バイアスの条件を適切にすることにより、すべての領域で現像剤中のトナー量割合の変化量、現像濃度に関して良好な結果を得ることができた。
この構成では、トナーを現像ロールと離れた部分に供給する構成となっているため、供給されたトナーが現像ロールに到達するまでに十分な時間があることから、内添量０％（非磁性）でも現像剤のこぼれが発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００５３】
現像剤トナー濃度安定性：
○  現像剤中のトナー割合の差が±５％以内
△  現像剤中のトナー割合の差が±１０％以内
×  現像剤中のトナー割合の差が±１０％以上
左右濃度差(１０枚)：
○  濃度差が１０％以内
×  濃度差が１０％以上
機内汚染：
○  なし
△  エアフローなどで除去できるレベル
×  エアフローなどで除去できないレベル
現像バイアス：
○  低コストのものを用いることができる
△  コストの高い電源を用いる必要がある
【００５４】
内添率が５０％を超えるトナーを用いた場合、現像ロールのトナー保持力が大きくなり、従来に比べより大きな現像電界が必要であることがわかった。
現像電界を大きくすることは、電源コストの増加、帯電装置や感光体ドラムへの負荷増大など、コストアップとなるため、好ましくは内添率は５０％以下がよい。
【００５５】
また、極端に濃度の異なるテストチャートを用いた場合、濃度のむらが連続で１０枚以上のプリントを行なった場合に見られたが、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置を用い現像剤が現像機内を常に流動するような構成にすることにより、図１３に示すように均一な画像を得ることができた。
図１３において、攪拌装置のない場合を（●）、簡単な攪拌装置（攪拌部材１本構成）の場合を（▲）、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置（攪拌部材２本構成）を用いた場合を（■）で示す。
【００５６】
図１４に本実施例と比較例とについて、現像剤の流動性を変えて検討した結果を示す。
比較例では、取り込みのスピードが遅いため、飽和するまでに時間がかかり、現像剤の流動性変化による差も大きい。
これに対し、本実施例では取り込みスピードが速いため、早く安定し、現像剤の流動性の変化に対しても安定していることがわかる。
図１４において、比較例に係る現像装置（図８）で流動性の良い現像剤を用いた場合を（●）、比較例を用いた現像装置（図８）で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（▲）、本実施例の現像装置（図４）で流動性の良い現像剤を用いた場合を（○）、本実施例の現像装置（図４）で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（△）で示し、流動性の良い現像剤は安息角が２８度程度、流動性の悪い現像剤は安息角が３５度程度のものを用いた。
比較例では、安定する濃度差が大きく、さらに流動性の変化により、安定するまでの時間が異なるが、本実施例では、安定する濃度差が小さく、流動性の変化に対する違いがほとんどない。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、現像剤担持体が過剰に搬送する余剰現像剤を規制部材により規制し、この規制部材近傍において、現像剤収容部へ戻る現像剤の流れを利用してトナーの補給を行うようにしたので、以下のような技術的効果を奏する。
すなわち、現像剤収容部に戻る現像剤の流れは、現像剤の搬送力を利用したものであり、流れの力は強く、速いという特徴がある。このため、現像剤の流動性の変化に対しほとんど影響を受けず、効率よく、現像剤の流動性の変化に対しても安定してトナーを補給することができる。
また、トナーは重力により現像剤収容部上方より供給され、現像剤の流れにより掻き込まれるため、側方からのトナー補給方式に比べ、トナーの流動性の影響を受け難い。
更に、現像剤中のトナー濃度に関しては、現像剤収容部内でトナーの補給動作がトナー消費による嵩変化により行なわれ、一定の割合になると、トナーの補給動作が自律的に停止することから、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を必要としない。
更にまた、現像剤担持体近傍のみに現像剤を保持する必要はないため、現像装置内に保持できる現像剤の量を多くすることが可能であることから、現像装置のロングライフ化にも有効である。
【００５８】
また、このような現像装置を用いた画像形成装置にあっては、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤中のトナー混合率を速やかに一定に保ち、環境や経時劣化などによる現像剤の流動性の変化に対し、長期にわたり安定した画像を維持することができる現像装置を使用することができので、小型化、低コストで且つトナーによる作像過程が極めて安定した画像形成装置を容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図、（ｂ）は攪拌装置の構成例を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実施の形態１で用いられる現像装置のトナー補給停止時の状態を示す説明図、（ｂ）は同現像装置のトナー補給時の状態を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図５】（ａ）は実施の形態２で用いられる現像装置のトナー補給停止時の状態を示す説明図、（ｂ）は同現像装置のトナー補給時の状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は実施の形態３で用いられる現像装置を示す説明図、（ｂ）はその変形形態を示す説明図である。
【図７】（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態４を示す説明図、（ｂ）は各作像ユニットの現像装置の構成例を示す説明図である。
【図８】比較例に係る現像装置モデルを示す説明図である。
【図９】実施例１に係る現像装置の性能評価を示す説明図である。
【図１０】実施例１、実施例３、実施例４において、プリント枚数と濃度差との関係を示す説明図である
【図１１】実施例１及び比較例において、流動性の異なる現像剤を使用し、プリント枚数と濃度差とを関係を示す説明図である。
【図１２】実施例２に係る現像装置の性能評価を示す説明図である。
【図１３】実施例２、実施例３、実施例５において、プリント枚数と濃度差との関係を示す説明図である。
【図１４】実施例２及び比較例において、流動性の異なる現像剤を使用し、プリント枚数と濃度差とを関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…現像剤担持体，２…磁界発生手段，２ａ〜２ｄ…磁極，３…規制部材，４…現像剤収容部，５…トナー収容部，６…トナー補給路，７…補給口，９…トナー誘導部材，１０…攪拌装置，１１…像担持体，１２…現像装置，Ｇ…現像剤，Ｔ…トナー，Ｚ…静電潜像
【図１】
2004205565.tif 000003
【図２】
2004205565.tif 000004
【図３】
2004205565.tif 000005
【図４】
2004205565.tif 000006
【図５】
2004205565.tif 000007
【図６】
2004205565.tif 000008
【図７】
2004205565.tif 000009
【図８】
2004205565.tif 000010
【図９】
2004205565.tif 000011
【図１０】
2004205565.tif 000012
【図１１】
2004205565.tif 000013
【図１２】
2004205565.tif 000014
【図１３】
2004205565.tif 000015
【図１４】
2004205565.tif 000016