(57)【要約】【課題】トナー濃度センサやトナー補給機構を必要としない小型で低ボックスコストな現像装置であって、磁性キャリア量が減少する等により現像剤量が変化した場合、非磁性トナーを用いた場合においてもトナー濃度が均一に安定化し地カブリやトナークラウドが抑制され、かつ、現像剤の低ストレス化により低ランニングコストを実現した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】トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が現像剤担持体２８により搬送され、この搬送された現像剤の一部が跳ね返す跳ね返し部３８で跳ね返される。この跳ね返し部ではトナー濃度に応じて跳ね返る経路が異なり、低トナー濃度の現像剤はトナー補給口４６でトナーが補給される。【選択図】　　　　　図２
2004101756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体により搬送される現像剤一部を、現像剤のトナー濃度に応じて経路が異なるように跳ね返す跳ね返し手段と、この跳ね返し手段により跳ね返された低トナー濃度の現像剤にトナーを補給するトナー補給手段と、を有する現像装置。
【請求項２】
前記跳ね返し手段は、前記現像剤担持体に設けられた現像剤搬送用磁界発生手段を有する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤搬送用磁界発生手段は、前記現像剤担持体内に配置された搬送磁極を有する請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記跳ね返し手段は、前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に対して前記搬送磁極の下流側近傍に配置された跳ね返し部を有する請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記跳ね返し部は、前記現像剤担持手段により搬送される現像剤の層厚を規制する機能を有する請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナー補給手段は、低トナー濃度の現像剤の経路に沿ってトナー補給口が設けられてなる請求項１乃至５いずれか記載の現像装置。
【請求項７】
低トナー濃度の現像剤を前記トナー補給口に誘導する現像剤誘導手段を設けた請求項６記載の現像装置。
【請求項８】
前記トナー補給手段は、前記トナー補給口でトナーを保持するトナー保持手段を有する請求項６又は７記載の現像装置。
【請求項９】
前記トナー保持手段は、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するメッシュ手段を有する請求項８記載の現像装置。
【請求項１０】
前記トナー保持手段は、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するよう磁界を発生するトナー保持用磁界発生手段を有する請求項８記載の現像装置。
【請求項１１】
前記トナー補給手段は、トナーを攪拌するトナー攪拌手段を有する請求項１乃至１０いずれか記載の現像装置。
【請求項１２】
前記跳ね返し手段及び前記トナー補給手段の少なくとも一方は、前記現像剤担持体の回転軸方向全面に渡って配置された請求項１乃至１１いずれか記載の現像装置。
【請求項１３】
低トナー濃度の現像剤にトナーを補給するトナー補給手段を有し、このトナー補給手段は、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するトナー保持手段を有する現像装置。
【請求項１４】
搬送磁極及びこの搬送磁極の周囲を回転する回転スリーブとを有する現像剤担持体と、この現像剤担持体の回転スリーブに間隙を保って対向し、前記回転スリーブの回転方向に対して前記搬送磁極の下流側に配置され、現像剤のトナー濃度に応じて重力方向の跳ね返り位置が異なるように形成された跳ね返し部と、この跳ね返し部ではね返された低トナー濃度の現像剤の経路に設けられたトナー補給口と、を有する現像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４いずれか記載された現像装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二成分現像方式の現像装置及びこれを具備する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真現像方法には数多くの方法があるが、画質、コスト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法が広く用いられている。この磁気ブラシ現像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保持されており、静電潜像に接近すると該静電潜像により形成される電界により磁性キャリアの表面に保持されていたトナーが飛翔し、静電潜像に付着して可視化する。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。
【０００３】しかし、このような現像方法においてはトナーと磁性キャリアの混合比、すなわちトナー濃度を一定範囲に保つ制御を行なわないと、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、トナー濃度が低下した場合には濃度斑や画像抜けなどの異常が発生する。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。
【０００４】そこで、従来の磁気ブラシ現像では、安定した画像を得るためにトナー濃度センサやトナー補給部材を現像装置に搭載してトナー濃度を一定にする制御を行なっている。
【０００５】しかし、前記トナー濃度センサと前記トナー補給部材を設けているため現像装置の大型化、高コスト化は避けられず、かつ、その動作機構も複雑になるという問題があった。
【０００６】そこで、これらを解決するものとしてトナー補給機構やトナー濃度センサを必要としないでトナー濃度を一定にする現像装置が提案されている。それは、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用い、現像剤担持体上の現像剤量を規制部材で規制し、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度変化によって現像剤のトナーの取り込みが自己制御されることでトナー濃度を調節するものである。この現像装置では、現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤移動層と現像剤収容室内で現像剤が循環する現像剤循環層を発生させ、現像剤の動きによってトナーを取り込む。その取り込み量は現像工程によりトナーが消費されると現像剤収容室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室に補給されることで自己制御される。また、この現像技術の課題として、トナー濃度、トナー帯電の安定化、トナー飛散、地汚れ等が挙げられ、様々な方法が提案されている。
【０００７】例えば、特公平５−６７２３３号公報では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、トナーと磁性粒子の混合された現像剤を規制部材で層厚規制して現像部に搬送する現像装置において、現像スリーブの磁界発生手段はトナー供給部に対向する位置には磁極を持たずに現像スリーブ回転方向に関して該トナー供給部の下流側かつ該規制部材の上流側で、磁極の磁界が及ぶ範囲内の位置に現像スリーブと対向して設けられ、現像スリーブとの間に磁性粒子層の充満した領域を形成する遮蔽部材を有することを特徴とする現像装置が提案されており、トナーの過剰供給による帯電不足の防止を図っている。
【０００８】特開平５−１１９６２５号公報では、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、該現像スリーブ近くに薄層状の帯電トナー層を形成しうるトナー供給ロールを配置し、トナー供給ロールと現像スリーブ間に交番電圧をかけることでトナー濃度、トナー帯電の安定化を図っている。
【０００９】特開平９−２２１７８号公報では、磁性トナーと用いることによりトナー帯電の安定化、トナー飛散防止を図っている。
【００１０】特開平９−１９７８３３号公報では、現像剤収容部において、現像剤担持体に担持されて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上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でトナー濃度調整の安易化を図っている。
【００１１】特開２０００−３５２８７７号公報では、現像剤担持体の搬送速度が最速のときのトナー濃度が、キャリア一個の表面をトナーが一層の状態で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構成することで地汚れやトナー飛散の発生防止を図っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の技術のトナー濃度制御は全て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によって成立している。よって、現像剤体積変化を顕著にするために、通常の二成分現像方式と比較して、少ない現像剤量でかつ現像剤担持体周辺の現像剤収容部内の現像剤密度を高く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が存在してトナーの取り込みが均一に行なわれない。また、上記トナー濃度制御方法はイニシャル時から現像剤中にトナーを過剰に取り込む傾向があるためトナー帯電が十分に行われず、特に非磁性トナーを用いた場合では地カブリやトナークラウドが問題となる。磁性トナーの場合は磁気吸引力の効果もあり非磁性トナーの場合ほどイニシャルでは地カブリやトナークラウドは問題にならない。しかし、経時変化によって現像剤の帯電性能が劣化してくると現像時に帯電性能の劣化した磁性キャリアが現像され、徐々に現像装置内の磁性キャリア量が減少し現像剤へのトナーの過剰取り込みがますます促進される。その結果、現像室内の現像剤のトナー濃度が高くなりトナーの帯電がさらに落ち込んで地かぶりやトナークラウドが生じる。また現像剤の仕込み量が少なく一つの磁性キャリアにかかるストレスが大きくなるので、磁性キャリア寿命が短くなりランニングコストアップとなる懸念がある。
【００１３】本発明ではトナー濃度センサやトナー補給機構を必要としない小型で低ボックスコストな現像装置であって、磁性キャリア量が減少する等により現像剤量が変化した場合、非磁性トナーを用いた場合においてもトナー濃度が均一に安定化し地カブリやトナークラウドが抑制され、かつ、現像剤の低ストレス化により低ランニングコストを実現した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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴とするところは、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体により搬送される現像剤一部を、現像剤のトナー濃度に応じて経路が異なるように跳ね返す跳ね返し手段と、この跳ね返し手段により跳ね返された低トナー濃度の現像剤にトナーを補給するトナー補給手段と、を有する現像装置にある。トナーは磁性でも非磁性であってもよく、キャリアと混合されてキャリアに付着するものであればよい。
【００１５】また、跳ね返し手段は、前記現像剤担持体に設けられた搬送磁極と、前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に対して前記搬送磁極の下流側近傍に配置された跳ね返し部とから構成することが好ましい。現像剤担持体により搬送された現像剤は、搬送磁極により穂立ちされるが、現像剤のトナー濃度が異なると、キャリア間の結合力が異なる穂立ちとなり、跳ね返し部で跳ね返される位置が異なることになり、これを利用してトナー濃度に応じて現像剤の跳ね返り経路を異なるようにすることができる。この跳ね返し部は、前記現像剤担持手段により搬送される現像剤の層厚を規制する機能を兼ねさせることもできる。
【００１６】また、前記トナー補給手段は、低トナー濃度の現像剤が誘導される経路に沿ってトナー補給口を設け、このトナー補給口から低トナー濃度の現像剤にトナーを補給することができる。このトナー補給口には、該トナー補給口でトナーを保持するトナー保持手段を設けることが好ましい。トナー保持手段としては、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するメッシュ手段であってもよいし、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するよう磁界を発生するトナー保持用磁界発生手段であってもよい。
【００１７】本発明の第２の特徴とするところは、低トナー濃度の現像剤にトナーを補給するトナー補給手段を有し、このトナー補給手段は、トナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するトナー保持手段を有する現像装置にある。
【００１８】さらに、本発明の第３の特徴とするところは、搬送磁極及びこの搬送磁極の周囲を回転する回転スリーブとを有する現像剤担持体と、この現像剤担持体の回転スリーブに間隙を保って対向し、前記回転スリーブの回転方向に対して前記搬送磁極の下流側に配置され、現像剤のトナー濃度に応じて重量方向の跳ね返り位置が異なるように形成された跳ね返し部と、この跳ね返し部ではね返された低トナー濃度の現像剤の経路に設けられたトナー補給口と、を有する現像装置にある。
【００１９】本発明は、上述した特徴を有する現像装置を用いた画像形成装置を含むものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明に係る画像形成装置の一例が示されている。画像形成装置１０は、例えば有機感光体からなる静電潜像担持体１２を有し、この静電潜像担持体１２の周囲に、帯電装置１４、露光装置１６、現像装置１８、転写装置２０及びクリーニング装置２２が配置されている。帯電装置１４は、例えばスコロトロンから構成され、静電潜像担持体１２を一様に帯電する。露光装置１６は、ポリゴンミラーを有するレーザ書込み装置やＬＥＤアレイが用いられ、一様帯電された静電潜像担持体１２に対して画像データに応じて光を照射し、静電潜像を書き込む。現像装置１８は、後述するように二成分現像方式のもので、静電潜像担持体１２に形成された静電潜像に対してトナーを付着し、可視化する。転写装置２０は、例えば転写ロールから構成され、静電潜像担持体１２との間に電界を形成し、該転写装置２０と静電潜像担持体１２との間を通過する用紙にトナー像を転写する。クリーニング装置２２は、例えばドクターブレード式のもので、静電潜像担持体１２に残ったトナーを掻き落とし、静電潜像担持体１２からトナーを除去する。
【００２１】前述したように静電潜像担持体１２からトナー像が転写された用紙は、用紙搬送通路の後流側に配置された定着装置２４に送られ、この定着装置２４によりトナー像が用紙に定着される。定着装置２４は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール２４ａと加圧ロール２４ｂとを有し、この加熱ロール２４ａと加圧ロール２４ｂとの間に用紙を通すことによりトナー像を用紙に定着するようにしてある。
【００２２】図２において、上記画像形成装置に用いた現像装置１８の第１の実施形態が示されている。現像装置１８で使用される現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤である。トナーについて非磁性でも磁性でも構わない。この現像装置１８は、現像装置本体２６を有し、この現像装置本体２６内に現像剤担持体２８が配置されている。この現像剤担持体２８は、現像剤搬送用磁界発生手段３０と、この現像剤搬送用磁界発生手段３０を内包する回転スリーブ３２から構成されている。現像剤搬送用磁界発生手段３０は、図中右側で水平からほぼ３０°位置に配置された搬送磁極３４と現像領域に配置された現像磁極３５とを含む例えば３つのＮ極磁石と２つのＳ極磁石が交互に周方向に配置されて構成されている。回転スリーブ３２は、例えば図２の反時計方向に回転すると共に、図中左側の現像部において前述した静電潜像担持体に対向している。
【００２３】跳ね返し手段３６は、この実施形態においては、前述した搬送磁極３４と、跳ね返し部３８とから構成されている。跳ね返し部３８は、現像装置本体２８に形成され、回転スリーブ３２の回転方向で現像部より上流側において、図中右側ほぼ４５°の方向で現像剤担持体２８の回転スリーブ３２に対向するように配置されている。この跳ね返し部３８と回転スリーブ３２との間隙は、数十ｍｍ〜数ｍｍ程度に設定されている。この跳ね返し部３８の上流側近傍に搬送磁極３４が配置されている。この実施形態においては、跳ね返し部３８は、現像剤担持体２８により搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制機能を兼ねているが、跳ね返し機能とは別にするため、層厚規制部材４０を跳ね返し部３８の下流側に設けてもよい。
【００２４】このように構成された跳ね返し手段３６は、現像剤担持体２８により搬送される現像剤一部を現像剤のトナー濃度に応じて経路が異なるように跳ね返すようになっている。即ち、現像剤のトナー濃度が低い場合は、図２の実線で示すように、跳ね返し部３８の内壁近傍で跳ね返えされ、現像剤のトナー濃度が高い場合は、現像剤担持体回転方向に対して跳ね返し部３８の上流側で、跳ね返し部３８に達することなく、さらに上流側で跳ね返される。
【００２５】この跳ね返し手段３６の作用をさらに詳しく説明する。
搬送される現像剤のトナー濃度が低い場合は、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が少ないことから、比較的磁性キャリアの表面が多く露出している。つまり、外部磁界から受ける磁気吸引力は大きくなるため、跳ね返し部３８近傍で対向し、かつ跳ね返し部３８よりも現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側の位置に配置された搬送磁極３４により穂立ちが形成される際には、磁性キャリア間の結合力が強固な穂立ちが形成される。したがって、図３に示すように、現像剤は跳ね返し部３８の位置まで確実に搬送され、跳ね返り部３８により、現像剤から構成される穂立ちが穂切りされ、跳ね返し部３８から受ける反発力により跳ね返し部３８の内壁近傍で跳ね返えされ、重力方向下方に落下する経路を辿る。一方、搬送される現像剤のトナー濃度が高い場合は、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いことから、比較的磁性キャリアの表面の露出が少ない。つまり、外部磁界から受ける磁気吸引力は小さくなることから、搬送磁極３４により穂立ちが形成される際には、磁性キャリア間の結合力が弱い穂立ちが形成される。したがって、図４に示すように、現像剤により構成される穂立ちの結合力が弱いがために、該現像剤により構成された穂立ちは、葉跳ね返し部３６に到達することなく、跳ね返し部３６近傍の現像剤担持体２８による現像剤搬送方向上流側において停滞する現像剤によって穂切りされ、該停滞する現像剤からの反発力により該停滞する現像剤が存在する位置から現像剤担持体２８の現像剤搬送方向上流側に跳ね返され、重力方向下方に落下する。つまり、高いトナー濃度の現像剤が現像剤担持体２８の現像剤搬送方向上流側に跳ね返される位置は、低いトナー濃度の現像剤が現像剤担持体２８の現像剤搬送方向上流側に跳ね返され位置よりも、現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側の位置となり、現像剤のトナー濃度に応じた経路を辿ることになる。
【００２６】トナー補給手段４２は、跳ね返し部３８の図中右側で現像装置本体２６内上部に形成されたトナー収容室４４を有し、このトナー収容室４４にトナーが収容されている。このトナー収容室４４の下端には、トナー補給口４６が形成されており、このトナー補給口４６に低トナー濃度の現像剤の経路に沿っている。このトナー補給口４６の開口部分には、トナー保持手段としてのメッシュ４８が設けられている。このメッシュ４８は、トナー補給口４６でトナー収容室４４のトナーを保持し、トナー単独では落下しないようになっている。このメッシュ４８に沿って低トナー濃度の現像剤が接触すると、キャリアにトナーが付着し、トナー収容室４４のトナーがメッシュ４８を越えてトナー補給口４６から補給されるようになっている。トナー収容室４４内でトナー補給口４６の上方には、トナー攪拌部材５０が設けられており、このトナー攪拌部材５０が回転することによりトナー収容室４４内のトナーが攪拌され、トナーが大きな塊となるのを防止し、トナー溜りの流動性を向上させるようにしてある。
【００２７】現像剤攪拌室５２は、トナー補給口４６よりも現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側で重力方向下方に配置されるよう現像装置本体２６の下部に形成されている。この現像剤攪拌室５２には、回転する現像剤攪拌部材５４が設けられている。この現像剤攪拌部材５４は、例えばスパイラル状のオーガからなるが、磁性あるいは非磁性のロールでもよく複数存在しても構わない。特に、この現像剤攪拌部材５４として通常の二成分方式で用いられるスパイラル状のもの等を使用し、現像剤攪拌室５２内で現像剤担持体２８の軸方向にそって現像剤を攪拌、搬送せしめる構成とした場合は、トナー補給口４６及びトナー攪拌部材５０は、現像剤担持体２８の回転軸方向全面に具備される必要はなく、現像剤担持体２８の回転軸方向の一部に具備されればよい。勿論、この場合においても該トナー補給口４６及びトナー攪拌部材５０を現像剤担持体２８の回転軸方向全面に具備すれば現像剤に対するトナー補給効率はより良好になる。この現像剤攪拌部材５４により攪拌された現像剤は、現像剤担持体２８のピックアップ磁極Ｎ１付近で現像剤担持体２８に供給され、現像剤担持体２８の回転スリーブ３２の回転により搬送されるものである。
【００２８】次に上述した現像装置１８の作用について説明する。
現像剤攪拌室５２から現像剤攪拌部材５４によりトナーと磁性キャリアが良く混合されている現像剤が現像剤担持体２８のピックアップ磁極近傍に供給され、このように供給された現像剤は、現像剤担持体２８の現像剤搬送小磁界発生手段３０による磁気吸引力と現像剤担持体表面との摩擦力により、現像剤担持体２８の回転方向に搬送される。搬送される現像剤が跳ね返し部３８近傍付近に到達すると、前述した搬送磁極３４により穂立ちが形成された後に、跳ね返し部３８により搬送された現像剤が規制されることにより現像剤担持体２８上に現像剤層が形成され、現像領域に搬送される。そして現像領域に到達した現像剤は、現像磁極３５の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、潜像担持体と現像剤担持体間に形成される現像電界によって磁性キャリア表面からトナーが飛翔し、潜像担持体上の潜像を可視化する。
【００２９】跳ね返し部３８付近においては、前述したように、搬送される現像剤のトナー濃度が低い場合は、跳ね返し部３８からの反発力により現像剤担持体２８の現像剤搬送方向上流側に跳ね返され、重力方向下方に落下する。そして、落下経路の途中に存在するトナー補給口４６において露出しているトナー溜りをかすめてトナーを補給し、現像剤攪拌室５２へ突入する。
【００３０】一方、搬送される現像剤のトナー濃度が高い場合は、停滞する現像剤の反発力により該停滞する現像剤が存在する位置から現像剤担持体２８の現像剤搬送方向上流側に跳ね返され、重力方向下方に落下する。この場合、トナー補給口４６を現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して、低いトナー濃度の現像剤が跳ね返される位置よりも上流側で高いトナー濃度の現像剤が落下する位置よりも下流側に設置してやることにより、高いトナー濃度の現像剤が落下する際にはトナー補給口２８をかすめることなく現像剤攪拌室５２に直接突入することになる。すなわち、この実施形態における現像装置１８は、トナー濃度が低い現像剤に対してはトナー補給が行われ、トナー濃度が高い現像剤に対してはトナー補給が行なわれない構成になっている。
【００３１】このようなトナー補給メカニズムはトナー濃度に応じた磁気吸引力の変化を利用したものであり、複雑なトナー補給機構やトナー濃度センサを必要とせず、現像剤自身で自律的に実現するものである。したがって、トナー補給機構やトナーセンサを必要としない、前述した従来技術と同様にボックスコストは安い。そして、前述した従来技術のようにトナー濃度に応じた現像剤の嵩変化と対流を利用したものではないので現像剤の穂立ちの間に挿んでトナーを過剰に取り込んでしまうことがなく、特に非磁性トナーを用いた場合においてもトナークラウドやカブリの発生を少なくできる。また、現像剤中の磁性キャリア量が減少する等により現像剤の仕込み量が変化しても、低いトナー濃度の現像剤に対して選択的にトナー補給が行なわれるため現像剤全体に亘って安定した均一なトナー濃度の現像剤を得ることが出来る。さらに、前述した従来技術のように、現像装置内の現像剤密度を高める必要もなく、かつ現像剤の仕込み量も増やすことが可能であるため現像剤に対するストレスが軽減され長寿命化が図れる。
【００３２】図５において、現像装置１８に関する第２の実施形態が示されている。この第２の実施形態に係る現像装置１８は、前述した第１の実施形態と比較して、現像剤誘導手段としての現像剤誘導部材５６を設けると共に、トナー補給手段４２の構成を変更してある。
【００３３】現像剤誘導部材５６は、この現像剤誘導部材５６の先端が前述した搬送磁極３４の直上、あるいは搬送磁極３４よりも現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側の位置に現像剤担持体３４の表面と数ミリの間隙を保って前述した跳ね返し部３８に対向して保持されている。この現像剤誘導部材５６の他端は、図中右下方向に延び、後述するトナー補給手段４２のトナー補給口４６に臨んでいる。この現像剤誘導部材５６の先端位置は、現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して、低いトナー濃度の現像剤が跳ね返される位置よりも上流側で高いトナー濃度の現像剤が落下する位置よりも下流側に設置されており、低いトナー濃度の現像剤がこの現像剤誘導部材５６によりトナー補給口４６に導かれると共に、高いトナー濃度の現像剤は、この現像剤誘導部材５６上に誘導されることなく現像剤攪拌室５２に直接突入することになる。
【００３４】トナー補給手段４２のトナー収容室４４は、現像剤担持体２８と上下位置が略同様であるように現像装置本体２６の図中右側に配置されている。このトナー収容室４４には、回転するトナー供給部材５８が設けられている。このトナー供給室４４に続いて現像剤担持体２８側には、トナー補給部６０が形成され、トナー供給室４４からのトナーがトナー供給部材５８の回転により供給される。このトナー補給部６０には、トナーとの混合を促進するためのトナー攪拌部材５０が設けられている。また、このトナー補給部６０の下端にトナー補給口４６が設けられ、このトナー補給口４６の下側には、トナー保持手段を構成する磁気シャッタ６２が設けられている。この磁気シャッタ６２は、トナー補給部６０のトナー単独での落下を防止し、キャリアと結び付いたときにトナーの通過を許可するよう磁界を発生するトナー保持用磁界発生手段６４を有し、このトナー保持用磁界発生手段６４は、トナー補給口４６の周囲に配置された一対の永久磁石から構成されている。現像剤誘導部材５６を介してトナー濃度が低い現像剤がトナー供給口４６に導かれると、キャリアにトナーが付着し、トナーが付着したキャリアの重力がトナー保持用磁界発生手段６４による磁力に打ち勝ち、トナー補給部６０のトナーがキャリアと共に磁気シャッタ６２を通過する。
なお、この実施形態においては、トナー保持手段として磁気シャッタ６２が用いられているが、前述した第１の実施形態と同様にメッシュ手段により構成することもできる。
【００３５】現像剤攪拌室５２に配置された現像剤攪拌部材５４は、前述した第１の実施形態と同様のものが使用されている。特に、現像剤攪拌部材５４として通常の二成分方式で用いられるスパイラル状のもの等を使用し現像剤攪拌室５２内で前記現像剤担持体２８の軸方向にそって現像剤を攪拌、搬送せしめる構成とした場合は、現像剤誘導部材５６、該トナー補給部６０、トナー補給口４６、トナー保持用磁界発生手段６４及びトナー拡散部材５０は、現像剤担持体２８の回転軸方向全面に具備される必要はなく、現像剤担持体２８の回転軸方向の一部に具備されればよい。勿論、この場合においても現像剤誘導部材５６、該トナー補給部６０、トナー補給口４６、トナー保持用磁界発生手段６４及びトナー拡散部材５０を現像剤担持体２８の回転軸方向全面に具備すれば現像剤に対するトナー補給効率はより良好になる。
【００３６】この第２の実施形態においては、跳ね返し部３８により跳ね返された低トナー濃度の現像剤が現像剤誘導部材５６を介してトナー補給口４６に導かれるので、低トナー濃度の現像剤へのトナー補給を確実に行うことができる利点がある。
【００３７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例と比較しながら説明する。
【００３８】トナー濃度センサとトナー補給機構を具備し、従来公知のトナー濃度制御を行なう二成分現像装置（現像装置１）と、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置（現像装置２）と、本発明の実施例に係る現像装置（現像装置３）を用いて１５ｋＰＶのランニングテストを行なった。絵出しチャートはハーフトーン２０％画像とした。
【００３９】現像装置を除いた画像形成装置は、図１に示したものを共通に使用した。静電潜像担持体１２としてΦ８４の有機感光体を用い、帯電装置１４としてはスコロトロンを使用した。また、露光装置１６としては６００ｄｐｉの密度で書き込み可能なＬＥＤアレイを配置した。転写装置２０としては金属ロール上に導電性ゴム層を形成したΦ１２の転写ロールを用いた。定着装置２４としては電熱ヒータを装備したΦ２５の弾性ロールとΦ２５の金属ロールを用いた。クリーニング装置２２としては弾性ゴムブレードを使用した。
【００４０】次にパラメータについて説明する。帯電装置１４であるスコロトロンのスコロトロンワイヤーに−４ｋＶ、グリッド電圧−６５０Ｖとした。また、静電潜像担持体１２の周速は６５ｍｍ／ｓとした。この時静電潜像担持体１２の画像部電位は−１５０Ｖであり、非画像部電位は−６５０Ｖであった。現像に関するパラメータとしては、現像装置１８の種類によらず次のように設定した。現像剤担持体による現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ２、潜像潜像担持体１２と現像剤担持体間のギャップを２５０μｍに設定し、現像バイアスは−５００Ｖの直流成分に、１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させ、現像剤担持体の回転スピードは８５ｍｍ／ｓとした。転写パラメータとしては転写ロールの回転は潜像潜像担持体１２と同様に６５ｍｍ／ｓとし、１．２ｋＶの直流バイアスを印加した。定着パラメータとして、定着ロール回転スピードを６５ｍｍ／ｓ、定着温度を１８０°Ｃに設定した。クリーニングブレード２２の突き当て圧力は１．５ｇ／ｍｍに設定した。
【００４１】次に、各現像装置について詳細に説明する。先ず、トナー濃度センサとトナー補給機構を具備し通常のトナー濃度制御を行なう二成分現像装置（現像装置１）を図６に示す。現像剤担持体２８は内部に５極の現像剤搬送用磁界発生手段３０を有するΦ１８の金属スリーブであり、その表面の十点平均表面粗さＲｚは７μｍである。前記磁界発生手段３０におけるピックアップ磁極Ｎ１の磁極の強さは８０ｍＴ、搬送磁極Ｓ１の磁極の強さは７５ｍＴ、搬送磁極Ｎ２の磁極の強さは８０ｍＴ、現像磁極Ｓ２の磁極の強さは１２０ｍＴ、ピックオフ磁極Ｎ３の磁極の強さは９０ｍＴである。また、現像剤攪拌室５２内にはΦ１０のスパイラル状の現像剤攪拌部材５４が２本具備されている。さらに、トナー濃度制御については、トナー濃度センサ６６として透磁率センサーを現像装置内部に設置し、トナー濃度変化に伴う現像剤の透磁率をモニターして現像剤の透磁率がある値以上となったらトナー濃度が使用範囲外であるという信号をトナー補給機構６８に送り、現像剤の透磁率が再びある値以下になるまでトナー収容室４４から現像装置にトナーを補給する仕組みとなっている。
【００４２】トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置（現像装置２）を図７に示す。現像剤担持体２８は内部に４極の現像剤搬送用磁界発生手段３０を有するΦ１８の金属スリーブであり、その表面の十点平均表面粗さＲｚは７μｍである。前記磁界発生手段３０における搬送磁極Ｎ１の磁極の強さは８０ｍＴ、搬送磁極Ｓ２の磁極の強さは８０ｍＴ、搬送磁極Ｎ２の磁極の強さは９０ｍＴ、現像磁極Ｓ１の磁極の強さは１２０ｍＴである。現像装置は大きく分けて二つの部分から構成され、現像剤担持体２８を含むトナーと磁性キャリアの二成分現像剤が存在する現像剤収容部７０と、トナーのみを収容しトナーを攪拌し現像剤収容室６８内に送り込むトナー攪拌部材５０を具備したトナー収容部７２である。現像剤収容室７０内の現像剤のトナー濃度制御は、現像によりトナーが消費されると現像剤収容室７０内の現像剤の占める体積が減少し、現像剤収容室７０内に空隙ができるため、そこにトナーがトナー収容部７２からトナー攪拌部材５０の回転により補給される。補給されたトナーは該現像剤担持体２８の回転に伴って現像剤収容室７０内の現像剤が対流し補給されたトナーが現像剤内に取り込まれる。一方、トナーが消費されない場合は現像剤収容室７０内に新しくトナーが入り込む空隙が形成されないため、現像剤収容室７０内にトナーが補給されない。
【００４３】本発明現像装置（現像装置３）を図８に示す。現像剤担持体２８は内部に７極の現像剤搬送用磁界発生手段３０を有するΦ１８の金属スリーブであり、その表面の十点平均表面粗さＲｚは７μｍである。前記磁界発生手段３０におけるピックアップ磁極Ｎ１の磁極の強さは８０ｍＴ、搬送磁極Ｓ３の磁極の強さは４０ｍＴ、搬送磁極Ｎ２の磁極の強さは４０ｍＴ、搬送磁極Ｓ２の磁極の強さは６０ｍＴ、搬送磁極Ｎ３の磁極の強さは８０ｍＴ、現像磁極Ｓ１の磁極の強さは１２０ｍＴ、ピックオフ磁極Ｎ４の磁極の強さは８０ｍＴである。
【００４４】。また、現像剤攪拌室５２内にはΦ１０のスパイラル状の現像剤攪拌部材５４が２本具備されている。また、跳ね返し部３８は現像剤担持体２８内の現像剤搬送用磁界発生手段３０における搬送磁極Ｎ２近傍で現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して下流側の位置で、現像剤担持体２８表面と５００μｍの間隙を保って該現像剤担持体２８に対向配置されている。さらに、低トナー濃度の現像剤をトナー補給口４６へ誘導する現像剤誘導部材５６は、その先端が現像剤担持体２８内の搬送磁極Ｎ２近傍で現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側の位置で、現像剤担持体２８表面と３ｍｍの間隙を保って現像剤担持体２８に対向して配置されている。
【００４５】トナー補給部６０におけるトナー補給口４６の下には一対のトナー保持用磁界発生手段６４の間で現像剤による磁気シャッタ６２を形成することで構成されている。この一対のトナー保持用磁界発生手段６４の間隔は１０ｍｍで、その間の磁界の強さは２５ｍＴである。さらにトナー補給部６０には、トナー補給部６０に誘導された現像剤とトナー補給部６０内のトナーとの混合を促進するために樹脂フィルムより形成されるΦ５の回転可能なトナー攪拌部材５０を設けた。
【００４６】また、本実施例においては現像剤のトナー濃度制御は、現像剤のトナー濃度によって、跳ね返し部３６近傍における現像剤担持体２８の現像剤搬送方向に対して上流側に跳ね返される位置の相異を利用したものであり、跳ね返し部３６により跳ね返される現像剤のうち低いトナー濃度の現像剤は現像剤誘導部材５６上に落下しトナー補給部６０に導かれトナー補給され、高い濃度の現像剤は現像剤誘導部材５６上に落下することなく直接現像剤攪拌室５２に落下しトナー補給されない仕組みにより行われている。
【００４７】この際、現像剤誘導部材５６上に落下する現像剤のトナー濃度範囲は現像剤担持体２８内の磁界発生手段３０における搬送磁極Ｎ２の磁力の強さを調節することで任意に変化させることが出来る。具体的には、搬送磁極Ｎ２の磁力を強くすると高いトナー濃度の現像剤でも該搬送磁極Ｎ２上で強固な穂立ちが形成されるため、現像剤誘導部材５６上に落下する。一方、搬送磁極Ｎ２の磁力を弱くすると低いトナー濃度の現像剤でも該搬送磁極Ｎ２上で磁性キャリア間の結合が弱い穂立ちが形成されるため、現像剤誘導部材５６には落下しない。すなわち、搬送磁極Ｎ２の磁力を強くすると現像剤誘導部材５６上に落下する現像剤のトナー濃度範囲が広くなり、搬送磁極Ｎ２の磁力を弱くすると現像剤誘導部材５６上に落下する現像剤のトナー濃度範囲が狭くなる。今回の実験においてはトナー濃度が５％以下の現像剤が現像剤誘導部材５６上に落下する設定になっている。
【００４８】また、使用した現像剤は、現像装置１、現像装置２、現像装置３全てにおいて磁性キャリアは半導電性の粒径が３５μｍの粒子で、トナーは非磁性の粒径が６．５μｍの粒子であり、イニシャルのトナー濃度は７重量％に設定した。さらに、イニシャルの現像剤仕込み量は現像装置１では２５０ｇ、現像装置２では１００ｇ、現像装置３では２５０ｇである。
【００４９】次に結果について述べる。評価項目としては１ｋＰＶ（１０００プリント枚数）毎に各現像装置の現像剤担持体の現像磁極上にある現像剤のトナー濃度を測定し、１５ｋＰＶプリント後のトナー帯電量の測定とハーフトーン２０％画像の画質を目視により評価した。
【００５０】図９に１ｋＰＶ毎のトナー濃度変化を示したグラフを示す。１５ｋＰＶプリント間に現像装置１ではトナー濃度が６〜１０重量％、現像装置２では４〜２０重量％、現像装置３では６〜１２重量％の範囲で変化しており、現像装置３のトナー濃度安定性はトナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備した現像装置１とほぼ同等のレベルであり、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない現像装置２よりも優れていることが分かる。
【００５１】図１０にイニシャル時のトナー帯電量と１５ｋＰＶプリント後のトナー帯電量の比較グラフを示す。これより現像装置１、現像装置３ではトナー帯電量は殆ど変化しておらず現像剤の劣化の兆しは見られない。一方、現像装置２については帯電量が１０μＣ／ｇ以上落ち込んでいることから明らかに現像剤の帯電性能が落ちこんでいることが分かる。また、以上の結果に裏付けられるように１５ｋＰＶプリント後のハーフトーン２０％画像の目視評価では、図１１に示すように、現像装置１と現像装置３を用いた場合では良好な画像が得られたが、現像装置２を用いた場合では濃度斑と地汚れが顕著な画像であることが確認された。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、トナー濃度センサやトナー補給機構を必要としないので、小型で低ボックスコストな現像装置及び画像形成装置を提供することができる。また、磁性キャリア量が減少する等により現像剤量が変化した場合、非磁性トナーを用いた場合においてもトナー濃度が均一に安定化し地カブリやトナークラウドが抑制され、かつ、現像剤の低ストレス化により低ランニングコストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る現像装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る現像装置において、跳ね返し部付近での低トナー濃度の現像剤挙動を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る現像装置において、跳ね返し部付近での高トナー濃度の現像剤挙動を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る現像装置を示す断面図である。
【図６】トナー濃度センサとトナー補給機構を備えた比較例に係る現像装置１を示す断面図である。
【図７】トナー濃度センサとトナー補給機構を備えていない比較例に係る現像装置２を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例に係る現像装置３を示す断面図である。
【図９】現像装置１〜３を用いた場合の１５ｋＰＶプリント中の濃度変化を比較して示すグラフである。
【図１０】現像装置１〜３を用いた場合のイニシャル時でのトナー帯電量と１５ｋＰＶプリント後のトナー帯電量を比較して示すグラフである。
【図１１】現像装置１〜３を用いた場合の１５ｋＰＶプリント後のハーフトーン２０％画像の画質を比較した図表である。
【符号の説明】
１０　　画像形成装置
１２　　静電潜像担持体
１４　　帯電装置
１６　　露光装置
１８　　現像装置
２２　　クリーニング装置
２４　　定着装置
２６　　現像装置本体
２８　　現像剤担持体
３０　　現像剤搬送用磁界発生手段
３４　　搬送磁極
３６　　跳ね返し手段
３８　　跳ね返し部
４０　　層厚規制部材
４２　　トナー補給手段
４６　　トナー補給口
４８　　メッシュ
５０　　トナー攪拌部材
５２　　現像剤攪拌室
５４　　現像剤攪拌部材
５６　　現像剤誘導部材
６２　　磁気シャッタ
６４　　トナー保持用磁気発生手段
【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】
2004101756.tif 000009
【図８】
2004101756.tif 000010
【図９】
2004101756.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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