(57)【要約】【課題】  現像剤の量が減少した場合でも安定してトナー濃度を維持することができ、さらに、急激なトナー消費に対してもトナー供給の高い即応性を実現すると共に、部品点数の削減によるコストダウンが可能な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】  仕切り部材３９は、層厚規制部材４１に対して、現像剤担持体３２の回転方向上流側にて、現像剤担持体３２と近接して対向している第一の対向部と、この第一の対向部３９ｕに対して、現像剤担持体３２の回転方向上流側にて現像剤担持体と近接して対向している第二の対向部３９ｄとを備え、仕切り部材３９の第一の対向部３９ｕと第二の対向部３９ｄとの間には、現像剤担持体３２により担持搬送され、第一の対向部３９ｕにより堰き止められた二成分現像剤Ｇを収容すると共に、この二成分現像剤Ｇが自然循環するような凹部４７が形成されていることを特徴とする。【選択図】          図２
2005234085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を磁力により担持搬送する回転自在の現像剤担持体と、該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路を介して連通し、このトナー補給路を通じてトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、現像剤担持体により担持搬送された二成分現像剤の層厚を所定の厚さに規制すると共に、余剰な現像剤を堰き止める層厚規制部材と、この層厚規制部材に対して現像剤担持体の回転方向上流側であって、現像剤収容部とトナー収容部との間に配設され、層厚規制部材により堰きとめられた余剰現像剤をトナー濃度に応じてトナー収容部側に導入する仕切り部材とを有し、現像剤収容部のトナー濃度が一定となるように自律的に濃度調整を行う現像装置において、
前記仕切り部材は、層厚規制部材に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて、現像剤担持体と近接して対向している第一の対向部と、この第一の対向部に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて現像剤担持体と近接して対向している第二の対向部と
を備え、
前記仕切り部材の第一の対向部と第二の対向部との間には、現像剤担持体により担持搬送され、第一の対向部により堰き止められた二成分現像剤を収容すると共に、この二成分現像剤が自然循環するような凹部が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記仕切り部材の第二の対向部の外周は、前記現像剤収容部の底部との間で、前記トナー補給路を形成し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】
前記仕切り部材の凹部は、少なくとも前記層厚規制部材により規制された層厚の現像剤が、前記現像剤担持体の全周を覆うような現像剤量を収容する容積を有している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】
前記仕切り部材の第一の対向部と前記現像剤担持体との間隙は、前記仕切り部材の第二の対向部と前記現像剤担持体との間隙よりも狭い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】
前記仕切り部材は、前記第一の対向部を形成している、現像剤担持体側からトナー収容部側に傾斜配置された傾斜プレートと、前記第二の対向部を形成している略水平に配置された底部プレートとを備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間隙は、前記第一の対向部と前記現像剤担持体との間隙よりも狭いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６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、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、特に、二成分現像剤中の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に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開昭６３−２２５２６６号公報
【特許文献２】特開平０７−３３３９１２号公報
【特許文献３】特開平０９−０２２１７８号公報
【特許文献４】特開２００３−２８０３８１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体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、維持性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する制御を行っている。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した後、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が既に提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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活発にする必要がある。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、少ない現像剤量で且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とが存在して、トナーの取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部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。この結果として、十分なトナー帯電が施されず地汚れやトナー飛散が生じるという問題を生じていた。また、現像剤量が少ないこと等から、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って、磁性キャリアの寿命が短くなり、結果として、ランニングコストが上昇するといった問題も生じていた。
【００１０】
このような技術的課題を解決するために、本発明者らは以前、特願２００３−１８５４９９号において、磁性体キャリアの量が変化しても安定したトナー濃度を維持して、地汚れやトナー飛散が抑制でき、現像剤の仕込み量を予め多く設定することが可能な、ランニングコストを抑えた現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提案した。
【００１１】
しかしながら、上述の現像装置においては、一旦現像剤収容部に供給されたトナーが撹拌されてから現像剤担持体に供給されるため、連続した多量のトナー消費に対しては、時間遅れが生じ易いという問題点があった。
【００１２】
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、感光体への磁性キャリア付着等により、現像剤の量が減少した場合でも安定してトナー濃度を維持することができ、さらに、急激なトナー消費に対してもトナー供給の高い即応性を実現すると共に、部品点数の削減によるコストダウンが可能な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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を磁力により担持搬送する回転自在の現像剤担持体と、該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路を介して連通し、このトナー補給路を通じてトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、現像剤担持体により担持搬送された二成分現像剤の層厚を所定の厚さに規制すると共に、余剰な現像剤を堰き止める層厚規制部材と、この層厚規制部材に対して現像剤担持体の回転方向上流側であって、現像剤収容部とトナー収容部との間に配設され、層厚規制部材により堰きとめられた余剰現像剤をトナー濃度に応じてトナー収容部側に導入する仕切り部材とを有し、現像剤収容部のトナー濃度が一定となるように自律的に濃度調整を行う現像装置において、前記仕切り部材は、層厚規制部材に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて、現像剤担持体と近接して対向している第一の対向部と、この第一の対向部に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて現像剤担持体と近接して対向している第二の対向部とを備え、前記仕切り部材の第一の対向部と第二の対向部との間には、現像剤担持体により担持搬送され、第一の対向部により堰き止められた二成分現像剤を収容すると共に、この二成分現像剤が自然循環するような凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成された現像装置は、現像剤担持体と、現像剤収容部と、トナー収容部と、層厚規制部材と、仕切り部材とを有し、現像剤収容部のトナー濃度が一定となるように自律的に濃度調整を行う現像装置において、仕切り部材が、層厚規制部材に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて、現像剤担持体と近接して対向している第一の対向部と、この第一の対向部に対して、現像剤担持体の回転方向上流側にて現像剤担持体と近接して対向している第二の対向部とを備え、仕切り部材の第一の対向部と第二の対向部との間には、現像剤担持体により担持搬送され、第一の対向部により堰き止められた二成分現像剤を収容すると共に、この二成分現像剤が自然循環するような凹部が形成されているので、第一の対向部により堰き止められた二成分現像剤を凹部に収容しておくことにより、トナーが急激に消費された場合に、二成分現像剤を現像剤担持体に即時に供給することが可能となり、これにより、高密度画像の連続形成等の際の現像装置の即応性が向上される。併せて、この凹部内にて二成分現像剤の自然循環流が発生することにより、撹拌部材の省略が可能となり、これにより部品点数の削減に伴うコストダウンが可能な現像装置を提供することができる。
【００１５】
また、前記仕切り部材の第二の対向部の外周は、前記現像剤収容部の底部との間で、前記トナー補給路を形成していてもよい。
【００１６】
この場合は、仕切り部材の第二の対向部の外周が、現像剤収容部の底部との間で、トナー補給路を形成しているので、現像剤担持体の直近にトナーが供給されることとなり、急激なトナー消費に対するトナー供給の即応性がより向上される。
【００１７】
さらに、前記仕切り部材の凹部は、少なくとも前記層厚規制部材により規制された層厚の現像剤が、前記現像剤担持体の全周を覆うような現像剤量を収容する容積を有していてもよい。
【００１８】
この場合は、仕切り部材の凹部が、少なくとも層厚規制部材により規制された層厚の現像剤が、現像剤担持体の全周を覆うような現像剤量を収容する容積を有しているので、少なくとも現像剤担持体の外周全周に亘って、現像剤を供給可能な現像剤量が仕切り部材の凹部に確保され、これにより、高密度画像の画像形成等により、急激にトナーが消費された場合でも、現像剤供給の即応性が高い現像装置を提供することができる。
【００１９】
さらにまた、前記仕切り部材の第一の対向部と前記現像剤担持体との間隙は、前記仕切り部材の第二の対向部と前記現像剤担持体との間隙よりも狭くてもよい。
【００２０】
この場合は、第一の対向部と現像剤担持体との間隙が、第二の対向部と前記現像剤担持体との間隙よりも狭いので、第一の対向部に対して、より多くの二成分現像剤を導入すると共に、導入された現像剤の一部が、この第一の対向部により確実に堰き止められ、堰き止められた二成分現像剤の凹部への収容撹拌がより円滑になる。
【００２１】
さらにまた、前記仕切り部材は、前記第一の対向部を形成している、現像剤担持体側からトナー収容部側に傾斜配置された傾斜プレートと、前記第二の対向部を形成している略水平に配置された底部プレートとを備えていてもよい。
【００２２】
この場合は、仕切り部材が、第一の対向部を形成している、現像剤担持体側からトナー収容部側に傾斜配置された傾斜プレートと、第二の対向部を形成している略水平に配置された底部プレートとを備えているので、層厚規制部材により堰き止められた余剰現像剤を、傾斜配置された傾斜プレートにより、円滑に傾斜プレートの外周側に導入すると共に、仕切り部材の内周側に形成されている凹部にて、第一の対向部にて堰き止められた二成分現像剤が自重により落下して、略水平に配置された底部プレートに衝突して反射する流れと、現像剤担持体により搬送される現像剤の流れとが合成され、より円滑に現像剤の自然循環流を発生させることができる。
【００２３】
以上において、前記層厚規制部材と前記現像剤担持体との間隙は、前記第一の対向部と前記現像剤担持体との間隙よりも狭くてもよい。
【００２４】
この場合は、層厚規制部材と現像剤担持体との間隙は、第一の対向部と現像剤担持体との間隙よりも狭いので、層厚規制部材に対して、より多くの二成分現像剤を導入すると共に、余剰現像剤を仕切り部材を経由して、トナー収容部又は現像剤収容部により円滑に導入することができる。
【００２５】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記現像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、例えば、感光体への磁性キャリア付着等により、現像剤の量が減少した場合でも、トナー濃度を安定して維持することができ、また、急激なトナー消費に対してもトナー供給の即応性が高く、さらには、撹拌部材の省略等によりコストダウンが可能な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】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第一の実施形態＞
【００２８】
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形態を示す概略構成図である。
【００２９】
図１に示されるように、本発明に係る画像形成装置１０は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される感光体ドラム２１を備えており、この周囲に、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電装置２２と、感光体ドラム２１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置２３と、感光体ドラム２１上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置２４と、感光体ドラム２１と対向し、被記録媒体２８を挟んで感光体ドラム２１との間に転写バイアス電界を生成する転写ロール２６と、トナー像の転写後に感光体ドラム２１に残留するトナーを除去するクリーニング装置２９とが設けられている。そして、感光体ドラム２１と転写ロール２６との対向部（ニップ部）の上流側から被記録媒体２８を供給するようになっており、下流側には被記録媒体２８上に転写された未定着トナー像を加熱溶融し被記録媒体２８に圧着する定着装置５０が設けられている。ここで、感光体ドラム２１は、矢印方向に回転する金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。また、帯電装置２２は、例えば、タングステンなどからなる細いワイヤーに高電圧を印加すると共にそれと離間したアルミなどからなるシールド及び感光体ドラム２１側に隙間のあるグリッド電極を配置したスコロトロンを用いることができる。露光装置２３は、レーザ書込み装置やＬＥＤアレイを有し、画像信号に基づいて点滅する露光光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム２１の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体ドラム２１の表面電位が低下し、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、ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及び磁性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、例えば感光体ドラム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によって感光体ドラム２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム２１上のトナー像を被記録媒体２８に転与させるようにしたものである。また、感光体ドラム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。
【００３０】
また、定着装置５０は、例えばヒートロール方式であり、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と加庄ロール５２との間に被記録媒体２８を通過させることによりトナー像を被記録媒体２８に定着するようになっている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る現像装置の基本的構成について、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２４の概要を示す構成図である。
【００３２】
図２に示されるように、現像装置２４は、感光体ドラム２１に向かって開口するハウジング３１を有し、このハウジング３１の開口に面して現像剤担持体３２が配設され、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、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とが形成されている。ここで、現像剤担持体３２は、回転自在に形成された回転スリーブ３２１と、この回転スリーブ３２１の内部に固定的に配設された、複数の磁極からなる磁極ロール３２２とを備えている。また、感光体ドラム２１と現像剤担持体３２とが対向している現像領域に対して、現像剤担持体３２の回転方向上流側には、現像剤担持体３２と対向するように層厚規制部材４１が配設されている。この層厚規制部材４１は、現像剤担持体３２と同程度の幅を有し、一端をハウジング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。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、磁性キャリアと磁気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。
【００３３】
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の底部形状は、現像剤担持体３２の外周底部を覆うような略く字状に形成されている。
【００３４】
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搬送部材３５１が配設されており、このトナー撹拌搬送部材３５１により、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が湾曲形状に形成されたトナー収容部３５の底壁面に沿って掃き出されるようになっている。
【００３５】
そして、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との連結部上方であって、層厚規制部材４１に対して、現像剤担持体３２の回転方向上流側には、現像剤収容部３３と現像剤退避部３４との間に、両者を仕切っていると共に、現像剤担持体３２のトナー収容部３５側外周を覆うような略コ字状に形成された仕切り部材３９が配設されている。この仕切り部材３９は、現像剤収容部３３の低壁面と対向する対向面３９ｓを有し、略水平に配置された底部プレート３９Ａと、この底部プレート３９Ａのトナー収容部３５側端部から、略鉛直方向に延在している側方プレート３９Ｂと、この側方プレート３９Ｂの上端部から、現像剤担持体３２側へ傾斜配置された傾斜プレート３９Ｃとにより構成されている。そして、これらの各プレート３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃは、現像剤担持体３２と同程度の幅で形成されており、底部プレート３９Ａの対向面３９ｓと、現像剤収容部３３の底部との間で、トナー収容部３５からのトナー補給を可能とするトナー補給路３７が形成されていると共に、底部プレート３９Ａの現像剤担持体３２側端部３９ｄは、現像剤担持体３２に近接して、第二の対向部を形成している。また、傾斜プレート３９Ｃのうち、現像剤担持体３２側に位置する上端部３９ｕは、層厚規制部材４１に対して現像剤搬送方向上流側（現像剤担持体３２の回転方向上流側）において、現像剤担持体３２の表面と数百μｍ〜数ｍｍの間隙を設けて対向配置されていると共に、この上端部３９ｕは現像剤担持体３２に対して、第一の対向部を形成している。さらに、上端部３９ｕとハウジング３１との間には、層厚規制部材４１により堰き止められた現像剤が、現像剤退避部３４へと流入できるような迂回路４５が形成されている。なお、仕切り部材３９の上端部３９ｕと現像剤担持体３２との間隙は、層厚規制部材４１により多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、前述した層厚規制部材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。
【００３６】
また、仕切り部材３９を構成している各プレート３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃにより、現像剤担持体３２との間には、現像剤担持体３２のトナー収容部３５側外周面と対向している凹部４７が形成されている。
【００３７】
そして、この凹部４７は、トナーが急激に消費された場合に、即時に現像剤担持体３２に現像剤を補給できるだけの収容容積を備えている。具体的には、少なくとも、層厚規制部材４１により規制された層厚で、現像剤担持体３２の外周（全周）を覆うことができるような現像剤量の収容容積を備えていることが好ましい。
【００３８】
これにより、急激にトナーが消費された場合でも、少なくとも現像剤担持体３２の外周を覆うだけの現像剤量を、現像剤担持体３２の直近に配置された凹部４７に収容された現像剤により確保することができ、急激なトナー消費時の現像剤供給の即応性を向上させることができる。
【００３９】
また、底部プレート３９Ａの側端部３９ｄと現像剤担持体３２との間隙は、傾斜プレート３９Ｃの上端部３９ｕと現像剤担持体３２との間隙よりも広く設定されている。
【００４０】
これにより、傾斜プレート３９Ｃと現像剤担持体３２との間隙により多くの二成分現像剤Ｇが供給され、供給された現像剤の一部が傾斜プレート３９Ｃの上端部３９ｕにより確実に堰き止められ、堰き止められた二成分現像剤Ｇが凹部４７内に収容されると共に、この凹部４７内で、二成分現像剤Ｇの循環流を発生させることができる。
【００４１】
この二成分現像剤Ｇの循環流を発生させるためには、底部プレート３９Ａが、より現像剤担持体３２に近接している方が、循環効果が高いことが確認されている。なお、この底部プレート３９Ａが、存在しない場合には、上述の循環流が発生しないことも確認されている。
【００４２】
これは、図３に模式的に示されるように、第一の対向部である傾斜プレート３９Ｃの上端部３９ｕと、現像剤担持体３２との間隙を通過できなかった二成分現像剤Ｇが自重により底部プレート３９Ａに落下して、この底部プレート３９Ａと衝突して反射する現像剤の流れと、第二の対向部である底部プレート３９Ａの側端部３９ｄと現像剤担持体３２との間隙を通過して、現像剤担持体３２により搬送される現像剤の流れとが合成されて、底部プレート３９Ａ、側方プレート３９Ｂ及び傾斜プレート３９Ｃとの内周面で形成されている凹部４７内で循環する循環流が発生するためであると考えられる。
【００４３】
このように、仕切り部材３９に凹部４７を形成することにより、二成分現像剤Ｇの循環流が発生し、これにより、現像剤収容部３３内に撹拌搬送部材を設けたのと同様な効果を得ることができ、こうした撹拌部材を省略することが可能となる。なお、凹部４７の形状は、本実施の形態のように、底部プレート３９Ａ、側方プレート３９Ｂ、傾斜プレート３９Ｃとで形成されるような略コ字状である必要はなく、例えば、第一の対向部により堰き止められた二成分現像剤Ｇが自重により落下する際に、衝突して反射する下端部を有する円弧状の凹部であってもよい。
【００４４】
次に、このように構成された現像装置２４の作動の概要について、以下に説明する。
【００４５】
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、現像剤担持体３２内に配設された磁極によって捕獲されると共に、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、層厚規制部材４１の近傍に到達すると、トリミング磁極として作用する搬送磁極により穂立ちを形成し、さらに、この二成分現像剤Ｇの穂立ちは、層厚規制部材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、感光体ドラム２１と対向している現像領域に搬送される。そしてさらに、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、感光体ドラム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、感光体ドラム２１上の静電潜像を可視像化する。
【００４６】
ここで、本実施の形態に係る現像装置２４においては、仕切り部材３９の上端部３９ｕと現像剤担持体３２との間隙が、下流側の層厚規制部材４１と現像剤担持体３２との間隙よりも大きく設定されているので、仕切り部材３９の上端部３９ｕと現像剤担持体３２との間隙を通過した二成分現像剤Ｇの内、層厚規制部材４１と現像剤担持体３２との間隙で堰き止められてこの間隙を通過できない余剰現像剤が生じる。そして、二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度が高い場合には、堰き止められて通過できない余剰現像剤が迂回路４５を経由して現像剤退避部３４に流れ出ようとする圧力よりも迂回路４５近傍に引き止めようとする磁極ロール３２２による磁気吸引力が打ち勝って、余剰現像剤は迂回路４５へと流出しない。一方、トナー消費に伴って、現像剤収容部３３に収容されている二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下すると、現像剤中の磁性キャリアの濃度は相対的に上昇し、二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度が高い場合に比し、現像剤の外部磁界から受ける磁気吸引力は増大する。結果的に、磁極ロール３２２を有する現像剤担持体３２の現像剤を担持・搬送する力が上昇し、二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度が高い場合に比し、層厚規制部材４１により堰き止められる余剰現像剤の迂回路４５へ流出しようとする圧力が、迂回路４５近傍に保持しようとする磁気吸引力に勝り、余剰現像剤が迂回路４５を通って仕切り部材３９上の現像剤退避部３４に流れ出す。つまり、現像剤中のトナー濃度が低い場合には、二成分現像剤Ｇが迂回路４５を通って仕切り部材３９の傾斜プレート３９Ｃ上に流れ出すために、現像剤収容部３３内には空きスペースが生まれることとなりトナー補給路３７を通じてトナー収容部３５側のトナーＴを現像剤収容部３３側に取り込めるようになる。これに対して、現像剤中のトナー濃度が高い場合には、相対的に磁性キャリア濃度が低くなり、二成分現像剤Ｇの磁化が弱いために大きな搬送力が得られず、その結果、層厚規制部材４１により堰き止められた余剰現像剤の圧力が、迂回路４５付近に保持しようとする磁気吸引力よりも小さくなり、迂回路４５を通って現像剤が流れ出さない。このように、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トナー補給メカニズムにより、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度の適正化が自律的に図られる。そして、トナーと磁性キャリアを用いる二成分現像剤においてはトナー濃度が帯電量と強い相関を有しており、トナー濃度を適正化することによってトナー帯電量の適正化が実現でき、画像濃度を安定させることができる。
【００４７】
さらに、仕切り部材３０の傾斜プレート３９Ｃの上端部３９ｕにより堰き止められた二成分現像剤Ｇを凹部４７に収容しておくことにより、トナーが急激に消費された場合に、二成分現像剤Ｇを現像剤担持体３２に即時に供給することが可能となり、これにより、高密度画像の連続形成等の際の現像装置２４の即応性が向上される。併せて、この凹部４７内にて二成分現像剤Ｇの自然循環流が発生することにより、撹拌部材の省略が可能となり、これにより部品点数の削減に伴うコストダウンが可能な現像装置を提供することができる。
【００４８】
また、トナー収容部３５内のトナー若しくはトナー濃度の非常に高い高濃度現像剤が、トナー補給路３７を介して、現像剤担持体３２の近傍まで直接供給され、トナー若しくは高濃度現像剤の補給が現像剤担持体３２に近接した位置にて行われるので、連続した多量のトナー消費に対しても、時間遅れのない即応性の高い、トナー若しくは高濃度現像剤の供給を行うことができる。
【実施例１】
【００４９】
次に、このように構成した本発明に係る現像装置２４を用い、従来構成の現像装置に基づく比較構成例１及び比較構成例２と比較検証した結果を実施例として以下に説明する。
【００５０】
まず、図８を参照して、比較構成例１に係る現像装置の概略構成について説明する。
【００５１】
比較構成例１に係る現像装置１００の主要部は、図８に示されるように、感光体ドラム１２０に向かって開口する現像ハウジング１３１を有し、この現像ハウジング１３１の開口に面して現像ロール１３２が配設され、現像ハウジング１３１の開口上縁には現像ロール１３２上の二成分現像剤Ｇの層厚が規制せしめられる層厚規制部材１３３が設けられ、現像ハウジング１３１のうち、現像ロール１３２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１３４と、この現像剤収容部１３４を介して現像ロール１３２に連通し且つトナーが収容されるトナー収容部１３５とにより構成されている。
【００５２】
このように構成された現像装置１００においては、現像剤Ｇのトナー濃度が高いときには現像剤の体積が大きいために現像剤が１３４付近に滞留するが、現像剤Ｇのトナー濃度が低いときには現像剤の体積が小さくなり、その結果現像剤Ｇとトナーの境界線が撹拌部材１４０側に移動する。撹拌部材１４０の付近では撹拌部材１４０の回転によって現像剤が流れており、境界線付近のトナーはその流れに引き込まれ、現像剤Ｇの中にとりこまれ、トナー濃度が上昇する。これを繰り返してトナー濃度がほぼ一定に保たれ、その結果、トナー帯電量、そして現像濃度がほぼ一定に保たれるようになっている。しかし、このような装置においてはトナーの補給と非補給を現像剤Ｇの体積で決定するため、感光体へのキャリア付着や現像剤のこぼれなどによって現像材料が減少した場合、初期状態と同じ体積となるのはより高いトナー濃度の場合であり、経時とともに現像剤量が減少するとトナー濃度が上昇し、トナー帯電量が低下して逆極性トナーの発生により背景かぶりを発生するという問題点があった。
【００５３】
次に、比較構成例２に係る現像装置の概略構成について、図９を参照して説明する。
【００５４】
この比較構成例２の現像装置２００は、比較構成例１における前述の問題点を改善したものであり、図９に示されるように、静電潜像担持体２２１に向かって開口する現像ハウジング２３１を有し、この現像ハウジング２３１の開口に面して現像剤担持体２３２が配設され、現像ハウジング２３１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２３３と、現像剤担持体２３２に隣接し、現像剤収容部２３３に対して現像剤担持体２３２の現像剤搬送方向下流側に設けられる現像剤退避部２３４と、現像剤収容部２３３を介して現像剤担持体２３２に連通し、トナーＴ及び現像剤退避部２３４から流出した二成分現像剤Ｇを収容するトナー収容部２３５とにより構成されている。
【００５５】
このように構成された現像装置２００においては、本発明に係る現像装置２４と同様に、トナー濃度が高いときは開口部２５０が現像剤の磁力などにより閉じられているが、現像剤のトナー濃度が低下すると現像剤の磁性キャリア濃度が上昇することによって現像剤全体の磁化が上昇し、現像ロール２２０による搬送力が開口部２５０を閉じる力に勝って開口部２５０から現像材が流出する。この流出によって仕切り板２１３下部の現像剤量が減少し、トナー補給路２６０からトナーが補給される。それによって現像剤のトナー濃度が上昇すると現像剤の磁化が低下し、現像ロール２２０によって搬送される現像剤は開口部２５０から出られなくなる。このときトナー補給路２６０は現像剤で埋まっており、新たなトナーは補給されない。これを繰り返して現像剤中のトナー濃度がほぼ一定に保たれるようになっている。この方式ではキャリアがトナー収容部内に入っても支障は無く、図中では×印でトナー収容部下部にキャリアを含む現像剤が示されている。すなわち、トナー補給路２６０から補給されるのはトナーにキャリアの混入した高濃度の現像剤である。この方式では、トナー濃度が初期に現像装置２００内に存在するキャリア量に依存しないため、経時により現像剤が減少することを見越してあらかじめ多くキャリアをいれておくことができる。しかしながら、この方式は、一旦現像剤にトナーを補給し撹拌して現像ロールに供給するため、連続した多量のトナー消費に対しては遅れを生じてしまうという問題点があった。
【００５６】
このように構成された比較構成例１に係る現像装置１００、比較構成例２に係る現像装置２００及び前述のように構成された本発明に係る現像装置２４を用いて、画像形成（プリントテスト）を行い各現像装置間の比較評価を行った。
【００５７】
プリントテストの条件を以下に示す。
【００５８】
トナーは、粉砕ポリエステルの粒子径９μｍのものを用い、キャリアは５０μｍのコートキャリアを用いた。
【００５９】
現像バイアスはＤＣとし、画像部側電位差は３００Ｖ、背景部側電位差は１００Ｖに設定した。
【００６０】
現像ロールと感光体ドラムとの間隙は０．３ｍｍとし、現像ロールと感光体ドラムとの周速比は２：１に設定した。
【００６１】
各現像装置を取り付けてプリントテストを行った画像形成装置は富士ゼロックス（株）製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ３６０を用いた。
【００６２】
トナー濃度測定はブローオフ法により行い、画像濃度測定はＸ−ＲＩＴＥ  ４０４を用いた。
【００６３】
上述の条件で、これらの現像装置２４，１００，２００を用いて、まず、画像密度５％でＡ４用紙を連続プリントさせたときのトナー濃度の経時変化及びその際の背景部かぶり量の変化を比較検証した。トナー濃度の経時変化を図４に示し、その際の背景部かぶり量の変化を図５に示す。
【００６４】
図４に示されるように、比較構成例１に係る現像装置１００においては、通紙枚数が増加するにつれて、現像剤中のトナー濃度が増大し、特に、５，０００枚を通過した後には、このトナー濃度の増大が顕著に現れていることが理解される。また、同様に、図５に示されるように、背景部かぶり量についても、比較構成例１においては、５，０００枚を通過した後に、極端にかぶり量が増大していることがわかる。
【００６５】
これは、通紙枚数が増加するにつれて現像剤量が減少した結果、相対的にトナー濃度が増大し、これに伴って、逆極性トナー等が発生して、背景部かぶり量が増大したものと考えられる。
【００６６】
次に、これらの現像装置２４，１００，２００を用いて、Ａ４白紙２０枚を通紙させた後に、画像密度１００％のベタ画像を連続５枚形成し、その後白紙を２０枚通紙させたときのトナー濃度の変化及びベタ画像の濃度変化を比較検証した。トナー濃度の変化を図６に示し、この前後のベタ画像の濃度変化を図７に示す。
【００６７】
なお、白紙通紙後のべた画像の濃度は、トナー濃度に影響を与えないよう、１０ｍｍ角のパッチを画像中に形成してその濃度を測定した。トナー濃度測定は１枚プリントするごとに現像装置を画像形成装置から取り出して現像ロール上の現像剤をごく少量サンプリングした。
【００６８】
図６から理解されるように、比較例１及び比較例２における現像装置１００及び２００に関しては、白紙画像形成後に、べた画像を形成すると、急速にトナー濃度が低下していることがわかる。
【００６９】
これは、急激なトナー消費に対して、現像剤補給が間に合わずに時間遅れが生じ、これに伴って、現像剤中のトナー濃度が急速に低下したものと考えられる。
【００７０】
これに対して、本発明に係る現像装置２４に関しては、白紙画像形成後のべた画像形成による急速なトナー消費に対しても、安定したトナー濃度を維持していることが理解される。
【００７１】
これは、仕切り部材３９に設けた凹部４７に収容された二成分現像剤Ｇ及び現像剤担持体３２に近接したトナー補給路３７により、急激なトナー消費に対しても、現像剤供給の即応性が向上されたためであると考えられる。
【００７２】
同様に、図７に示されるように、比較例１及び比較例２における現像装置１００及び２００に関しては、白紙画像形成後に、べた画像を形成すると、急速に画像濃度が低下していることがわかる。
【００７３】
これに対して、本発明に係る現像装置２４に関しては、白紙画像形成後のべた画像形成による急速なトナー消費に対しても、安定した画像濃度を維持していることがわかる。
【００７４】
これは、比較構成例１，２に係る現像装置１００，２００においては、いずれも急速なトナー濃度の低下に伴って、形成画像の画像濃度も低下したものと考えられ、これに対して、本発明に係る現像装置２４においては、トナー濃度を一定に維持すると共に、仕切り部材３９により形成された凹部４７により、収容現像剤が十分に撹拌されて供給され、これにより画像濃度の変化を防止しているためであると考えられる。
【００７５】
以上説明したように、本発明に係る現像装置２４によれば、トナー飛散等による背景部かぶり等の発生を経時的に抑制し、現像剤中のトナー濃度を安定して維持することができると共に、急激なトナー消費に対しても、トナー濃度の変動や形成画像の濃度変動の少ない、良質な画像が得られることが検証できた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の構成を示す構成図である。
【図３】現像剤の流れ模式的に示す図である。
【図４】画像密度５％でＡ４用紙を連続プリントさせたときの、各現像装置におけるトナー濃度の経時変化を示す図である。
【図５】画像密度５％でＡ４用紙を連続プリントさせたときの、各現像装置における背景部かぶり量の経時変化を示す図である。
【図６】Ａ４白紙２０枚を通紙させた後に、画像密度１００％のベタ画像を連続５枚形成し、その後白紙を２０枚通紙させたときの、各現像装置におけるトナー濃度の変化を示す図である。
【図７】Ａ４白紙２０枚を通紙させた後に、画像密度１００％のベタ画像を連続５枚形成し、その後白紙を２０枚通紙させたときの、各現像装置におけるベタ画像の濃度変化を示す図である。
【図８】従来構成に基づく比較構成例１に係る現像装置の構成を示す構成図である。
【図９】従来構成に基づく比較構成例２に係る現像装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０：画像形成装置、２１：感光体ドラム、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４：現像装置、２５：バイアス電源、２６：転写装置、２７：バイアス電源、２８：被記録媒体、２９：クリーニング装置、３１：ハウジング、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、３７：トナー補給路、３９：仕切り部材、３９Ａ：底部プレート、３９Ｂ：側方プレート、３９Ｃ：傾斜プレート、３９ｕ：上端部、３９ｄ：側端部、３９ｓ：対向面、４１：層厚規制部材、４５：迂回路、４７：凹部、５０：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール
【図１】
2005234085.tif 000003
【図２】
2005234085.tif 000004
【図３】
2005234085.tif 000005
【図４】
2005234085.tif 000006
【図５】
2005234085.tif 000007
【図６】
2005234085.tif 000008
【図７】
2005234085.tif 000009
【図８】
2005234085.tif 000010
【図９】
2005234085.tif 000011