(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コストの現像装置を前提とし、現像品質を良好に保ちながら、高密度画像の連続出力に確実に対応でき、しかも、長寿命化を実現してランニングコストを抑える。【解決手段】  現像剤担持体３に隣接する現像剤収容部４にはトナー補給路６を介してトナー収容部５を設け、現像剤収容部４との間を仕切り部材１２にて仕切り且つ少なくとも現像剤収容部４に連通する迂回路８が形成される現像剤退避部７と、現像剤担持体３上の余剰現像剤をせき止め、トナー濃度に応じて現像剤収容部４又は現像剤退避部７に前記余剰現像剤を分離する現像剤分離手段９とを設け、仕切り部材１２の傾斜面１５の現像剤担持体３側には、仕切り部材１２のうち現像剤担持体３との最近接点Ｐ０を通る水平面Ｈ０より上方に突出する突出部１６を現像剤担持体３の軸方向に沿って設ける。【選択図】  図１
2005043827.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、
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且つ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、
現像剤担持体に隣接して現像剤収容部に対し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、現像剤収容部との間が仕切り部材にて仕切られ且つ現像剤収容部に連通する迂回路が形成さ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前記余剰現像剤を分離する現像剤分離手段とを備え、
前記仕切り部材は、現像剤担持体から離間する方向に向かって斜め下方に傾斜し且つ現像剤退避部内の退避現像剤をトナー収容部側へ向けて流動させる傾斜面を有し、この傾斜面の現像剤担持体側には、現像剤分離手段にて現像剤退避部側に分離された余剰現像剤が乗り越え可能な範囲で、仕切り部材のうち現像剤担持体との最近接点を通る水平面より上方に突出する突出部を現像剤担持体の軸方向に沿って設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
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、
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且つ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、
現像剤担持体に隣接して現像剤収容部に対し現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤収容部との間が仕切り部材にて仕切られると共に現像剤収容部に連通する迂回路が形成され且つトナー収容部に連通する連通路が形成さ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前記余剰現像剤を分離する現像剤分離手段とを備え、
前記仕切り部材は、現像剤担持体から離間する方向に向かって斜め下方に傾斜し且つ現像剤退避部内の退避現像剤をトナー収容部側へ向けて流動させる傾斜面を有し、この傾斜面の現像剤担持体側には、現像剤分離手段にて現像剤退避部側に分離された余剰現像剤が乗り越え可能な範囲で、仕切り部材のうち現像剤担持体との最近接点を通る水平面より上方に突出する突出部を現像剤担持体の軸方向に沿って設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の現像装置において、
現像剤分離手段は、現像剤担持体に対向配置されて余剰現像剤がせき止められるせき止め部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
現像剤分離手段は、現像剤担持体に設けられた磁界発生手段である磁極を含むことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
現像剤分離手段は、現像剤担持体の現像剤搬送方向に対して搬送磁極の下流側に隣接配設されるせき止め部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項３記載の現像装置において、
せき止め部材は、現像剤担持体に担持される現像剤層が規制せしめられる規制部材を兼用することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項３記載の現像装置において、
仕切り部材と現像剤担持体との間隙は、せき止め部材と現像剤担持体との間隙よりも大きく設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項４記載の現像装置において、
現像剤分離手段は、現像剤担持体における磁界発生手段である磁極の配設位置又は磁界強度を変化させることにより、現像剤収容部又は現像剤退避部へ分離される二成分現像剤についてトナー濃度の程度を可変設定することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項２記載の現像装置において、
現像剤退避部からトナー収容部へ流出した現像剤が再び現像剤収容部へ供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項２記載の現像装置において、
現像剤退避部から現像剤収容部へ流出する現像剤量が現像剤退避部からトナー収容部へ流出する現像剤量よりも多く配分されることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項２記載の現像装置において、
連通路は、トナー収容部から現像剤収容部へトナーを補給するトナー補給路より上方に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１又は２記載の現像装置において、
仕切り部材はトナー収容部側端が最下端である傾斜面を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１又は２記載の現像装置において、
仕切り部材の突出部の高さ寸法は現像剤担持体の磁界発生手段による磁界作用の軸方向ばらつき量を吸収可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれかに記載の現像装置を有す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で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、且つ、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、この静電潜像にて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。
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。
【０００４】
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。
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。
【０００５】
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。この現像装置は、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。
この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。
つまり、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ことである。
【０００６】
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層厚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。
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。
更に、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。
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。
更にまた、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、トナー濃度調整の安易化を図っている。
【０００７】
【特許文献１】特公平５−６７２３３号公報（第１−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平５−１１９６２５号公報（第１−５頁、図１）
【特許文献３】特開平９−２２１７８号公報（第３−７頁、図１）
【特許文献４】特開２０００−３５２８７７号公報（第３−６頁、図１）
【特許文献５】特開平９−１９７８３３号公報（第６−１０頁、図１）
【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、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、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。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起こる。
【０００９】
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。
更に、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課題が生じてしまう。
【００１０】
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、トナー濃度センサやトナー補給機構を必要としない小型で低コストの現像装置を前提とし、トナーの取り込みを均一にすることによって高密度画像の連続出力に確実に対応でき、現像剤の仕込み量を予め多く設定可能であることにより長寿命化を実現してランニングコストを抑え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ものである。
また、本発明の好ましい態様は、上述した技術的課題を解決することに加えて、更に、トナーの帯電立ち上がり特性を向上させ、しかも、磁性キャリア量が変化しても、安定したトナー濃度を保つと共にトナーの帯電不良による地汚れ、トナー飛散を有効に抑制できるように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ものである。
特に、本発明の方式は、現像剤担持体内の磁界発生手段による磁束密度や着磁位置について現像剤担持体の軸方向に沿って揺らぎが存在すると、これに起因して現像剤担持体の軸方向に沿って画像濃度斑が発生し易いことに鑑み、本発明は、現像剤担持体の軸方向に亘る磁束密度や着磁位置の公差を厳しく設定することなく、現像剤担持体の軸方向に沿った画像濃度斑の発生を有効に防止し、濃度ムラのない均一画像を得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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、内部に磁界発生手段１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２を搬送担持する現像剤担持体３と、現像剤担持体３に隣接して二成分現像剤２を収容する現像剤収容部４と、現像剤収容部４にトナー補給路６を介して連通し且つトナー補給路６を通じてトナーを供給可能に収容するトナー収容部５と、現像剤担持体３に隣接して現像剤収容部４に対し現像剤担持体３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４との間が仕切り部材１２にて仕切られ且つ現像剤収容部４に連通する迂回路８が形成される現像剤退避部７と、現像剤収容部４及び現像剤退避部７に対して現像剤担持体３の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤担持体３により担持搬送される二成分現像剤２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４又は現像剤退避部７に前記余剰現像剤を分離する現像剤分離手段９とを備え、前記仕切り部材１２としては現像剤担持体３から離間する方向に向かって斜め下方に傾斜し且つ現像剤退避部７内の退避現像剤２をトナー収容部５側へ向けて流動させる傾斜面１５を有し、この傾斜面１５の現像剤担持体３側には、現像剤分離手段９にて現像剤退避部７側に分離された余剰現像剤が乗り越え可能な範囲で、仕切り部材１２のうち現像剤担持体３との最近接点Ｐ０を通る水平面Ｈ０より上方に突出する突出部１６を現像剤担持体３の軸方向に沿って設けたことを特徴とするものである。尚、図１（ｂ）は仕切り部材１２の構造を示す要部説明図である。
特に、本発明の好ましい態様としては、図１（ａ）に示すように、現像剤退避部７に更にトナー収容部５に連通する連通路１３を形成する態様が好ましい。
【００１２】
このような技術的手段において、現像剤担持体３は、内部に磁界発生手段１を具備し、二成分現像剤２を搬送担持するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段１が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
ここで、磁界発生手段１は、複数の磁極１０を有しているものであればよく、例えば、磁極１０の構成例としては、現像に寄与するための現像磁極１０ａや、現像剤を捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極１０ｃや、現像剤を搬送する搬送磁極１０ｂ，１０ｄ等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく、適宜選定して差し支えない。また、トナーは、磁性キャリアに付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよい。
【００１３】
また、現像剤収容部４は現像剤担持体３に隣接して二成分現像剤２を収容するものであればよく、トナー収容部５はトナー補給路６を介して現像剤収容部４に連通していればよい。
このとき、現像剤収容部４は現像剤担持体３に隣接して設けられるが、トナー収容部５は現像剤担持体３との間に現像剤収容部４を介在しているため、現像剤担持体３に隣接することはなく、トナー収容部５からのトナーが現像剤担持体３上の現像剤層に直接接触することはない。
そして、トナー収容部５は、トナー補給路６を通じてトナーを供給可能であればよく、内部にトナー供給部材５ａを設ける態様に限らず、例えばトナー収容部５を現像剤収容部４よりも上方に配置し、自重によりトナーを下方へ移動させる態様を含む。また、トナー収容部５は初期段階において、内部にトナーのみを収容する態様に限らず、磁性キャリアが一部含まれる高トナー濃度の現像剤を収容するようにしてもよい。更に、現像剤収容部４において、二成分現像剤２に対しトナーを均一に取り込ませるためには、現像剤収容部４内に撹拌部材１４等を設けることが好ましい。
【００１４】
更にまた、現像剤退避部７としては、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が一時的に退避せしめられる迂回路８を備え、この迂回路８に現像剤２を一時的に退避させる態様であればよい。このような態様によれば、現像剤収容部４における二成分現像剤２を一時的に不足または流動させることが可能になり、トナー収容部５からのトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤を現像剤収容部４に導くことができる。すなわち、この態様により、現像剤収容部４内の循環性が良くなり、現像剤退避部７に現像剤２を退避させることでできる現像剤収容部４内のスペースまたは二成分現像剤流動部分に、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ことができ、現像剤収容部４内の現像剤全体の濃度を上げることができる。
更に、迂回路８は、一例として、現像剤収容部４と現像剤退避部７とを少なくとも二箇所で連通していることにより、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が現像剤担持体３近傍から現像剤退避部７に進入し、再び現像剤収容部４に戻る通路であればよい。
【００１５】
また、現像剤退避部７は現像剤収容部４に連通する迂回路８を有するが、この迂回路８を確保するために、現像剤退避部７は現像剤収容部４との間を隔てる仕切り部材１２を備えている。
ここで、本発明における仕切り部材１２は以下のような特徴点を有している。
すなわち、仕切り部材１２は、現像剤退避部７内の退避現像剤２をトナー収容部５側へ向けて流動させるように傾斜していることが必要である。
この仕切り部材１２の傾斜面１５は、図１（ｂ）に示すように、現像剤担持体３から離間する方向に斜め下方に傾斜していることが必要であり、その傾斜角度を調整することにより、退避現像剤２の戻り挙動を調整することができる。また、傾斜面１５は単一の傾斜角度である必要はなく、複数の傾斜角度の面を備えたものも含む。更に、この仕切り部材１２は、退避現像剤２の誘導作用を効果的に実現させるという観点からすれば、トナー収容部５側端が最下端である傾斜面１５を備えている態様が好ましいが、この態様に限らず、仕切り部材１２の略中央部分を低く設定し、この部分に現像剤収容部４又はトナー収容部５へ通じる迂回路８を設ける等、適宜選定して差し支えない。
【００１６】
また、仕切り部材１２の傾斜面１５の現像剤担持体３側には、図１（ｂ）に示すように、突出部１６が現像剤担持体３の軸方向に沿って設けられている。
この突出部１６としては、現像剤分離手段９にて現像剤退避部７側に分離された余剰現像剤が乗り越え可能な範囲で、仕切り部材１２のうち現像剤担持体３との最近接点Ｐ０を通る水平面Ｈ０より上方に突出配置されていることが必要である。
このとき、突出部１６の高さ寸法は、現像剤担持体３の磁界発生手段１による磁界作用の軸方向ばらつき量を吸収可能であることが好ましい。
ここでいう「磁界発生手段１による磁界作用の軸方向ばらつき量」とは、磁極１０による磁束密度や着磁位置のばらつきに伴う磁界作用のばらつき量を指し、これを吸収することにより、前記ばらつきに伴う退避現像剤２が現像剤担持体３の軸方向でのばらつきをなくし、退避すべき現像剤２を所望のトナー濃度を境に二値的（ＯＮ／ＯＦＦ）に切り分けることができる。
このため、この突出部１６は、現像剤退避部７内に余剰現像剤を引き込む際に、余剰現像剤に流動抵抗を与え、現像剤担持体３の軸方向に対する余剰現像剤の引き込み量をならす作用を与える。
【００１７】
すなわち、現像剤退避部７の入口付近では、現像剤分離手段９で分離された二成分現像剤２が現像剤退避部７へ退避するか否かのＯＮ／ＯＦＦを明確にする必要があるが、現像剤収容部４内の二成分現像剤２のトナー濃度がＯＮ／ＯＦＦ境界値以上であるにも拘わらず、現像剤担持体３内の磁界発生手段１の磁束密度や着磁位置の公差内程度の揺らぎによって容易に現像剤退避部７に侵入する懸念がある。
本発明は、これを阻止するために、該仕切り部材１２の重力方向上側の先端部において該現像剤担持体３との最近接点Ｐ０を通過する水平面Ｈ０よりも重力方向上側に突出部１６を設けたものである。
こうすることで、現像剤担持体３内の磁界発生手段１による磁束密度や着磁位置の若干の揺らぎによって、現像剤分離手段９から現像剤退避部７へ押し出されようとする二成分現像剤２を該突出部１６によって抑制することができる。
【００１８】
ここで、突出部１６により二成分現像剤２が押し出されるのを抑制する要因としては、現像剤分離手段９にて分離滞留している二成分現像剤２が重力により落下するのを支える作用と、これにより分離滞留する二成分現像剤２の量が増加し二成分現像剤２に影響する磁界発生手段１による磁気拘束力が大きくなる作用とが挙げられる。よって、現像剤分離手段９にて分離滞留している二成分現像剤２が現像剤退避部７へ退避するか否かのＯＮ／ＯＦＦを明確にするためには、磁界発生手段１による二成分現像剤２に作用する搬送力と前記磁気拘束力、突出部１６による二成分現像剤２への支持力とのバランスを保つことが重要である。
つまり、磁界発生手段１の着磁パターンや現像剤の種類等、各パラメータが変化した場合、該突出部１６の高さや形状を調整して前記バランスを維持することで、磁束密度や着磁位置の若干の揺らぎによってせき止め部材１１から現像剤退避部７へ押し出されようとする二成分現像剤２を抑制する作用が得られる。この結果、現像剤分離手段９にて分離滞留している二成分現像剤２のうち、突出部１６で抑制される分が遮断され、突出部１６で抑制されている分を除いた残りの部分が突出部１６を乗り越えて現像剤退避部７に退避することになる。このため、現像剤退避部７に退避する二成分現像剤２のうち、現像剤担持体３の軸方向の磁界作用のばらつきに対応する部分を前記突出部１６にて抑制するようにすれば、現像剤退避部７に退避する二成分現像剤２は現像剤担持体３の軸方向に対し略均一にならされる。
【００１９】
また、現像剤分離手段９は、現像剤担持体３により搬送される二成分現像剤２を、トナー濃度（磁性キャリアに対するトナー比率）に応じて分離するものであればよい。このとき、現像剤分離手段９は、トナー濃度に応じて二成分現像剤２の経路を異ならせる態様であるが、通常は、前記余剰現像剤のうち、低トナー濃度の二成分現像剤２を現像剤退避部７へ、高トナー濃度の二成分現像剤２を現像剤収容部４へ分離する態様が採用されている。尚、余剰現像剤は、現像剤担持体３により担持搬送された二成分現像剤２のうち、像担持体１７との間の現像部位へ搬送されない二成分現像剤２を意味する。
【００２０】
更にまた、現像剤分離手段９は現像剤担持体３により搬送担持された二成分現像剤２のうち余剰現像剤をせき止め、この余剰現像剤が現像部位へ搬送されないようにするには、例えば、現像剤分離手段９には、現像剤担持体３に対向配置されて余剰現像剤がせき止められるせき止め部材１１を具備させることが好ましい。更に、現像剤分離手段９には、現像剤担持体３に設けられた磁界発生手段１である磁極１０（例えば搬送磁極１０ｂ）を含むことが好ましい。この場合、トナー濃度が低い二成分現像剤２では、現像剤中のトナー量が少ないため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が高く、外部磁界から受ける磁気吸引力は大きいが、一方、トナー濃度が高い二成分現像剤２では、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さくなって現像剤の磁化が低下し、外部から受ける磁気吸引力は小さくなるという性質を利用しているものである。
【００２１】
特に、せき止め部材１１と磁極１０（例えば搬送磁極１０ｂ）とを組み合わせてなる現像剤分離手段９にあっては、現像剤担持体３上における二成分現像剤２の穂立ち状態を多く形成し、二成分現像剤２をせき止め部材１１でせき止めることが可能になる。この態様において、せき止め部材１１によるせき止め効果を実効あるようにするには、現像剤分離手段９は、現像剤担持体３の現像剤搬送方向に対して搬送磁極１０ｂの下流側に隣接配置されるせき止め部材１１を有することが好ましい。
上述したように、せき止め部材１１と磁極１０とを組み合せてなる現像剤分離手段９によれば、現像剤担持体３によって搬送された二成分現像剤２が低トナー濃度である場合、現像剤担持体３内部に引き付けられる磁気吸引力が大きいために現像剤担持体３の回転による二成分現像剤２に対する搬送力が強くなり、せき止め部材１１のせき止め力と搬送磁極１０ｂの磁気的拘束力によって滞留している二成分現像剤（低トナー濃度）２を押し出し、この押し出された低トナー濃度の二成分現像剤２は、現像剤退避部７へ移動する。
一方、現像剤担持体３によって搬送された二成分現像剤２が高トナー濃度である場合、現像剤担持体３内部に引き付けられる磁気吸引力が小さいために現像剤担持体３の回転による二成分現像剤２に対する搬送力が弱く、せき止め部材１１に滞留している二成分現像剤２を押し出せない。よって、せき止め部材１１によって滞留している二成分現像剤２まで到達することなく途中で落下し、現像剤収容部４へ戻る。この作動は、上述したトナー濃度の違いによる性質を利用したものである。
【００２２】
また、現像剤担持体３に対する二成分現像剤２の供給量を確保するという観点からすれば、現像剤分離手段９のせき止め部材１１付近に充分な現像剤２を供給することが必要であり、仕切り部材１２と現像剤担持体３との間隙ｇ０がせき止め部材１１と現像剤担持体３との間隙ｇ１よりも大きく設定されていることが好ましい。
更に、現像剤担持体３により搬送される二成分現像剤２の量を規制する規制部材を別に設けることなく、二成分現像剤２の層厚を規制するという観点から、せき止め部材１１は、現像剤担持体３に担持される現像剤層が規制せしめられる規制部材を兼用することが好ましい。
更にまた、現像剤分離手段９により分離される現像剤２のトナー濃度の程度を調整する場合には、現像剤分離手段９として、現像剤担持体３における磁界発生手段１である磁極１０の配設位置や磁界強度を変化させるようにすればよく、このようにすれば、現像剤収容部４又は現像剤退避部７へ分離される二成分現像剤２について、分離すべきトナー濃度の程度を可変設定することができる。
【００２３】
このような発明において、特に、現像剤退避部７には更にトナー収容部５に連通する連通路１３を形成する態様が好ましく、本態様にあっては、迂回路８における現像剤流れ方向に対して上流側は現像剤収容部４と連通し、下流側は現像剤収容部４及びトナー収容部５と連通していることが必要である。
このような態様であれば、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が現像剤担持体３近傍から現像剤退避部７に進入すると、現像剤退避部７に進入した二成分現像剤２は現像剤収容部４に限らず、トナー収容部５にも流出する。ここで、トナー収容部５は、現像剤退避部７より流出する二成分現像剤２を収容することが要件であるため、その底面が現像剤退避部７との連通路１３よりも重力方向で下の位置関係にあることが好ましい。尚、迂回路８の位置及び大きさ等は適宜選定して差し支えない。
本態様によれば、現像剤退避部７からトナー収容部５に流出した二成分現像剤が該トナー収容部５内のトナーと予め撹拌混合されるため、トナー収容部５内に存在する二成分現像剤は磁性キャリアに対するトナー比率が非常に高い二成分現像剤になる。
【００２４】
また、本態様は、現像剤退避部７の連通路１３からトナー収容部５に二成分現像剤２が流出されるが、この二成分現像剤２はトナー収容部５を経て再び現像剤収容部４へと循環搬送され、この搬送過程においてトナー帯電がなされる。
更に、現像剤退避部７に退避された二成分現像剤２は現像剤収容部４、トナー収容部５の双方に流出されるが、その戻り現像剤量比については任意である。
但し、トナーの補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性の向上を両立させるという観点からすれば、現像剤退避部７から現像剤収容部４に流出する現像剤量が現像剤退避部７からトナー収容部５に流出する現像剤よりも多く配分されていることが好ましい。
【００２５】
更にまた、現像剤退避部７とトナー収容部５とを連通する連通路１３の好ましい態様としては、連通路１３はトナー収容部５から現像剤収容部４へトナーを補給するトナー補給路６より上方に配置されていることが好ましい。この場合、連通路１３を通じた現像剤２のトナー収容部５への供給動作と、トナー収容部５からのトナーの補給動作とが干渉するのを防止する上で好ましい。また、連通路１３とトナー補給路６とは分離形成されていてもよいが、相互に連通状態でも差し支えなく、機能的に両者が分かれていればよい。
また、本件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使用し、像担持体１７上の静電潜像を可視像化するようにした画像形成装置をも対象とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明してきたように、本発明によれば、現像剤担持体によって搬送された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ようにしたため、低トナー濃度の時には、二成分現像剤は現像剤退避部へ一時的に誘導されることによって現像剤収容部に戻される。このため、現像剤収容部内の二成分現像剤の嵩変化及び流動性が強調されることになり、その分、トナー収容部内のトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤を現像剤収容部にすばやく且つ均一に取り込むことができる。
よって、トナーの取り込みスピードが格段に上がり、高密度画像の連続出力に対応することができる。
また、本発明にあっては、余剰現像剤を現像剤退避部に一時的に退避させ、現像剤収容部内におけるトナー濃度に応じた二成分現像剤の嵩変化を顕著にしたので、現像剤収容部内の現像剤密度を高める必要もなく且つ現像剤の仕込み量を増やすことが可能になり、現像剤に対するストレスが軽減し、低ランニングコストを低減することができる。
【００２７】
更に、本発明にあっては、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方式を採用しているため、現像剤担持体内の磁界発生手段による磁束密度や着磁位置が現像剤担持体の軸方向に亘り多少揺らいでいる場合には、現像剤担持体の磁界作用のばらつきに伴って退避現像剤が現像剤担持体の軸方向に沿ってばらつく懸念がある。ところが、本発明にあっては、現像剤退避部の構成要素である仕切り部材の構成として、退避現像剤の戻り動作を確保する傾斜面と、退避現像剤に対し傾斜面の入口部で流動抵抗を与える突出部とを具備させるようにしたので、現像剤担持体内の磁界発生手段による磁束密度や着磁位置が現像剤担持体の軸方向に亘り多少揺らいでいる場合でも、前記突出部にて前記退避現像剤のばらつきを抑制することが可能である。このため、所望のトナー濃度を境に現像剤退避部に現像剤を退避させる（ＯＮ状態）か、現像剤退避部に現像剤を退避させない（ＯＦＦ状態）かを明確に制御することが可能になり、現像剤担持体の磁束密度や着磁位置による磁界作用の軸方向に亘る振れ公差を狭めることなく、低コストで現像剤担持体の軸方向に沿う画像濃度斑のない均一画像を得ることができる。
【００２８】
また、本発明の好ましい態様として、現像剤退避部にトナー収容部への連通路を具備させ、前記現像剤退避部へ分離された二成分現像剤を現像剤収容部及びトナー収容部の両方に流出させるようにすれば、トナー収容部内でも予めトナーを帯電させることが可能になり、その分、トナーの帯電立ち上がり特性を向上させることができ、トナーの帯電性を安定させることができる。
そして、本態様においては、現像剤担持体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、二成分現像剤の嵩に依存しないので、経時で現像装置内の磁性キャリアの量が減少しても該飽和トナー濃度は安定した値に保たれるほか、トナーの帯電性が安定することから、トナーの帯電不良に伴う地汚れ、トナー飛散を有効に抑制することができ、現像性能を良好に保つことができる。
更に、本態様においては、磁性キャリアが現像剤収容部及び現像剤退避部からトナー収容部へ流出しても構わない構成であることから、二成分現像剤の嵩変化及び流動性がより強調される。このため、現像剤退避部としてトナー収容部への連通路を備えていない態様に比べて、現像剤収容部内の現像剤密度を高めることなく、現像剤の仕込み量を更に増やすことが可能である。このため、現像剤に対するストレスが軽減し、長寿命化、低ランニングコスト化を実現することができる。
【００２９】
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、画像品質を良好に保ちながら、高密度画像の連続出力に容易に対応可能な画像形成装置を簡単に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す。同図において、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。更に、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。
【００３１】
また、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。
【００３２】
本実施の形態において、現像装置２４としては、例えば図３に示す態様のものが用いられる。
同図において、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（現像ロール）３２を配設し、前記現像ハウジング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及び高トナー濃度の二成分現像剤Ｇを収容するトナー収容部３５とを形成したものである。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】
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Ｓ２）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（Ｓ２）から下流側へ所定角度（例えば３０°）間隔でトリミング磁極として作用する搬送磁極（本例ではＮ２）と、現像磁極（本例ではＳ１）とを配設する一方、搬送磁極（Ｓ２）から上流側へ所定角度（例えば３０°）間隔でピックアップ磁極（本例ではＮ１）と、搬送磁極（本例ではＳ３）と、搬送磁極（本例ではＮ３）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（Ｎ１）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が、夫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。
【００３４】
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（時計回り又は反時計回り）に配設されている。
更に、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。
また、本実施の形態において、上記現像剤撹拌部材３６は、例えば磁性あるいは非磁性のロールからなるが、スパイラル状のオーガでもよく、あるいは、内部に固定磁極を備えた回転自在なスリーブ等適宜選定して差し支えなく、配設数についても、単一のみならず複数配設しても差し支えない。
【００３５】
更に、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。
そして、このトナー収容部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との間の連結部には、トナー補給路３７が設けられている。
【００３６】
また、本実施の形態において、現像剤退避部３４は現像剤収容部３３との間が仕切られる仕切り部材３９を有し、現像剤収容部３３に連通する迂回路４０を形成するものである。
この仕切り部材３９は、例えば図３及び図４（ａ）に示すように、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にて構成され、現像剤担持体３２側が上方でその反対側（トナー収容部３５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。この仕切り部材３９は水平面に対し所定角度傾斜した傾斜面３９ａを有し、この傾斜面３９ａの傾斜角度θ及び傾斜長さを適宜設定することにより、傾斜面３９ａ上を流れる現像剤Ｇの流動動作を調整可能としたものである。
そして、仕切り部材３９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（Ｎ２）の直上、あるいは搬送磁極（Ｎ２）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。
一方、仕切り部材３９の先端部３９ｂの反対側である他端部３９ｃは、前述したトナー補給路３７の上側壁面を形成するような形状となっている。
従って、現像剤退避部３４の迂回路４０は、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが仕切り部材３９の先端部３９ｂ側から現像剤退避部３４に流入し、この流入した二成分現像剤Ｇが仕切り部材３９の他端部３９ｃ側からトナー補給路３７を介し、現像剤収容部３３に流出する経路になっている。
【００３７】
また、本実施の形態では、現像剤退避部３４に対し現像剤担持体３２の下流側には、後述するせき止め部材４１が配設されている。このせき止め部材４１は現像剤担持体３２により担持搬送される現像剤Ｇのうち余剰現像剤をせき止め、トナー濃度に応じて現像剤収容部３３又は現像剤退避部３４のいずれかに分離するものである。
このため、現像剤退避部３４としては、せき止め部材４１にて分離滞留している二成分現像剤Ｇが現像剤退避部３４へ退避するか否かのＯＮ／ＯＦＦを明確にする必要がある。つまり、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇのトナー濃度が所定レベル（ＯＮ／ＯＦＦ境界値）以上であるにも拘わらず、現像剤担持体３２内の磁極ロール３２２の磁束密度や着磁位置の公差内程度の揺らぎによって容易に現像剤退避部３４に侵入する事態を阻止することが必要である。このため、本実施の形態では、仕切り部材３９の先端部３９ｂにおいて現像剤担持体３２との最近接点Ｐ０を通過する水平面Ｈ０よりも重力方向上側に突出する突出部３９ｄが設けられている。
【００３８】
この突出部３９ｄは、例えば図４（ａ）に示すように、仕切り部材３９の先端部３９ｂ側の切断面を水平面Ｈ０よりも重力方向上側に切り立たせることにより簡単に形成可能であるが、特に、この態様に限定されるものではなく、例えば図４（ｂ）に示すように、仕切り部材３９の先端部３９ｂの形状として、水平面部の一部に凸部を一体的に形成するようにしてもよく、適宜選定して差し支えない。更に、突出部３９ｄは仕切り部材３９と一体的に形成してもよいし、別体のものを後付で固着するようにしてもよい。
更に、この突出部３９ｄの高さ寸法ｈは適宜選定して差し支えないが、少なくとも現像剤退避部３４へ退避すべき現像剤Ｇが乗り越え可能であることが必要である。
特に、この突出部３９ｄの高さ寸法ｈとしては、現像剤担持体３２の磁極による磁界作用の軸方向ばらつき量を吸収可能な範囲で設定することが好ましい。
こうすることで、磁束密度や着磁位置の若干の揺らぎによって、せき止め部材４１から現像剤退避部３４へ押し出されようとする二成分現像剤Ｇを突出部３９ｄによって抑制することが可能になる。
【００３９】
更に、本実施の形態では、前記迂回路４０のうち、トナー補給路３７の上方部位にはトナー収容部３５に連通する連通路４５が形成されている。
このため、仕切り部材３９の他端部３９ｃ側から流出する二成分現像剤Ｇは全てがトナー補給路３７を介して現像剤収容部３３に流出するのではなく、過剰分は前記連通路４５を介してトナー収容部３５へ流出するようになっている。
ここで、現像剤退避部３４から現像剤収容部３３又はトナー収容部３５に流出する現像剤量比については適宜選定されるが、本例では、現像剤収容部３３に流出する現像剤量がトナー収容部３５に流出する現像剤量よりも多く配分されるようになっており、現像剤収容部３３に流出する現像剤がトナー収容部３５からのトナーの取り込みを促進するように働く。
そして、前記流出する現像剤量比の調整については、例えば仕切り部材３９の傾斜面３９ａの角度θや長さを適宜選定すればよく、例えば前記傾斜面３９ａの長さをトナー収容部３５まで伸ばすようにすれば、傾斜面３９ａ上の現像剤全てをトナー収容部３５へ流出させることが可能になる。尚、前記流出する現像剤量比の調整因子としては、上述した因子に限られるものではなく、現像剤収容部３３へのトナー等の引き込み量の加減を調整する各種因子（現像剤撹拌部材３６の形状や回転速度、ピックアップ磁極（Ｎ１）の強度等）も挙げられる。
【００４０】
更に、本実施の形態では、現像剤担持体３２内の搬送磁極（Ｎ２）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（Ｎ２）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材４１が配設されている。このせき止め部材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ｍｍ〜数百μｍ程度の間隙ｇ１で現像剤担持体３２に近接させている。
また、本実施の形態では、せき止め部材４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、前記仕切り部材３９の先端部３９ｂと現像剤担持体３２との間隙ｇ０は、せき止め部材４１と現像剤担持体３２との間隙ｇ１よりも広く設定されている。
そしてまた、本実施の形態では、せき止め部材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、せき止め部材４１と現像磁極（Ｓ１）との間に層厚規制部材４２を設ける態様が挙げられる。
【００４１】
更に、現像剤担持体３２、現像剤撹拌部材３６及びトナー撹拌部材３５１の駆動系については適宜選定して差し支えないが、例えば図５に示すように、現像剤担持体３２及びトナー撹拌部材３５１は、第１の駆動モータ６１及び駆動伝達系（伝達ベルト、プーリ、ギアなど）６２にて連動駆動されており、一方、現像剤撹拌部材３６は、第２の駆動モータ６３及び駆動伝達系（伝達ベルト、プーリ、ギアなど）６４にて駆動されている。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、現像装置を中心に説明する。
図３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（Ｎ１）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（Ｎ１）及び搬送磁極（Ｓ２）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（Ｎ２）により穂立ちを形成する。更に、この二成分現像剤Ｇの穂立ちは、せき止め部材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、現像領域に搬送される。そして更に、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。
【００４３】
また、せき止め部材４１付近における二成分現像剤Ｇの挙動について説明する。
まず、図６において、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が低い場合を想定する。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Ｎ２）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、せき止め部材４１近傍まで確実に搬送される。このせき止め部材４１まで確実に搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部材４１のせき止め力と搬送磁極（Ｎ２）の磁気拘束力によって、せき止め部材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、図７に示すように、現像剤退避部３４を経て、その後、現像剤収容部３３又はトナー収容部３５へ流れ込む。
【００４４】
このとき、現像剤担持体３２内の磁極ロール３２２による磁束密度や着磁位置が現像剤担持体３２の軸方向に亘り多少揺らいでいる場合には、現像剤担持体３２の磁界作用のばらつきに伴って退避現像剤Ｇが現像剤担持体３２の軸方向に沿ってばらつく懸念がある。
ところが、本実施の形態では、仕切り部材３９はその先端部３９ｂに突出部３９ｄを備えているため、この突出部３９ｄは、現像剤担持体３２内の磁極ロール３２２による磁束密度や着磁位置の若干の揺らぎによって、せき止め部材４１にてせき止められて現像剤退避部３４へ押し出されようとする二成分現像剤Ｇを抑制する。このため、所望のトナー濃度を境に現像剤退避部３４に現像剤Ｇを退避させる（ＯＮ状態）か、現像剤退避部３４に現像剤Ｇを退避させない（ＯＦＦ状態）かを明確に制御することが可能になり、退避現像剤Ｇの現像剤担持体３２の軸方向に沿ったばらつきは最小限に抑えられる。
【００４５】
また、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、図７に示すように、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。その結果、トナー収容部３５から現像剤収容部３３に至るまでのトナー補給路３７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、トナー補給路３７付近の二成分現像剤Ｇが流動する。これにより、トナー補給路３７は、トナー収容部３５からのトナーＴ及び高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇを受け入れ、このトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇは、トナー補給路３７を経て現像剤収容部３３へと速やかに供給される。
また、本実施の形態では、現像剤退避部３４に導かれた退避現像剤Ｇの一部は連通路４５を経てトナー収容部３５へと戻されるため、トナー収容部３５内のトナーＴは二成分現像剤Ｇと撹拌混合されることにより予め帯電され、予め帯電されたトナーＴがトナー補給路３７を通じて現像剤収容部３３へと補給される。
【００４６】
一方、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が高い場合を想定すると、この二成分現像剤Ｇは、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いことから、比較的単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さい。つまり、図８に示すように外部磁界（本例ではＮ２）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の先端部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、せき止め部材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。このため、図９に示すように、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、前記トナー濃度が低い場合と異なり、現像剤収容部３３内にスペースが作られず、トナー補給路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り、トナー収容部３５からトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇは供給されない。
このように、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、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。
【００４７】
すなわち、本実施の形態によれば、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、トナー収容部３５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Ｇ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。
特に、本実施の形態では、現像剤担持体３２の磁極ロール３２２による磁束密度や着磁位置が軸方向において多少揺らいでいたとしても、退避現像剤Ｇのうち前記磁界作用のばらつきに伴う部分は仕切り部材３９の突出部３９ｄにて抑制されるため、この突出部３９ｄを乗り越える退避現像剤Ｇは現像剤担持体３２の軸方向に沿って略均一になる。このため、現像剤担持体３２の磁束密度や着磁位置による磁界作用の軸方向に亘る振れ公差を狭めることなく、低コストで均一画像が得られる。
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Ｇに働く磁気吸引力に依存するものであり、二成分現像剤Ｇの体積に依存しないので、経時で現像装置２４内の磁性キャリアの量が減少しても該飽和トナー濃度は安定した値に保たれる。そして、トナー収容部３５からトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇを供給する場合、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るためトナーＴ及び非常に高い濃度の二成分現像剤Ｇの取り込みが均一に行われる。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、現像剤収容部３３内の現像剤密度を高める必要がなく且つ現像剤の仕込み量も増やすことが可能である。このため、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。
【００４８】
◎実施の形態２
図１０（ａ）（ｂ）は本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示す。
同図において、本実施の形態において、現像装置２４は、例えば実施の形態１と同様な画像形成装置に組み込まれ、この現像装置２４の基本的構成は実施の形態１と略同様であるが、現像剤退避部３４の構成が実施の形態１と異なる。
本実施の形態において、現像剤退避部３４は、実施の形態１と同様に、現像剤収容部３３との間が仕切られる仕切り部材３９（傾斜面３９ａ，突出部３９ｄを具備）を有し、この仕切り部材３９にて現像剤収容部３３に連通する迂回路４０を形成したものであるが、実施の形態１と異なり、トナー収容部３５に連通する連通路４５（図３参照）を設けないようにしたものである。尚、図中、符号４６は迂回路４０及びトナー補給路３７を区画形成する区画壁である。また、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。
【００４９】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について説明する。
本実施の形態に係る現像装置２４の基本的作動は実施の形態１と同様であるが、現像剤退避部３４の連通路４５がない分、現像剤退避部３４内の二成分現像剤Ｇの挙動の一部が実施の形態１と相違する。
すなわち、まず、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が低い場合を想定すると、例えば図６に示すように、この二成分現像剤Ｇは、現像剤中のトナー量が少ないため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が高いため、外部磁界（本例ではＮ２）から二成分現像剤Ｇが受ける磁気吸引力は大きく、トナー濃度の低い二成分現像剤Ｇは、せき止め部材４１近傍まで確実に搬送される。この結果、せき止め部材４１まで確実に搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部材４１のせき止め力と搬送磁極（Ｎ２）の磁気拘束力によって、せき止め部材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、図１１に示すように、現像剤退避部３４を経て、その後、再び現像剤収容部３３へ戻る。
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に導びかれた場合、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。その結果、トナー補給路３７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る。これにより、トナー補給路３７はトナー収容部３５からのトナーＴを受け入れ、このトナーＴはトナー補給路３７を経て現像剤収容部３３へと速やかに供給される。
【００５０】
一方、現像剤担持体３２により担持搬送される二成分現像剤Ｇのトナー濃度が高い場合を想定すると、例えば図８に示すように、この二成分現像剤Ｇは、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さくなる。つまり、外部磁界（本例ではＮ２）から二成分現像剤Ｇが受ける磁気吸引力は小さいために現像剤担持体３２の回転による二成分現像剤Ｇに対する搬送力が弱く、せき止め部材４１に滞留している二成分現像剤Ｇを押し出せない。よって、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の先端部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、せき止め部材４１近傍に滞留している滞留現像剤まで到達することはない。このため、図１２に示すように、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、前記トナー濃度が低い場合と異なり、現像剤収容部３３内にスペースが作られることなく、トナー補給路３７は、二成分現像剤Ｇによりふさがれている状態となっているため、トナー収容部３５からトナーＴを供給されない。
【００５１】
特に、本実施の形態では、現像剤退避部３４に退避された現像剤Ｇは全て現像剤収容部３３に戻る方式であるため、実施の形態１に比べて、トナー収容部３５側でトナーＴが予め帯電されることは少ない。このため、本実施の形態では、現像剤撹拌部材３６を工夫することにより、現像剤収容部３３に受け入れられたトナーＴに対する帯電性をより向上させることが好ましい。
例えば現像剤撹拌部材３６を弾性撹拌ロールで構成すると共に、現像剤担持体３２に前記弾性撹拌ロールを接触若しくは近接配置し、現像剤担持体３２と弾性撹拌ロールとの間のニップ域にて現像剤に剪断力を与えながら摩擦帯電する態様がある。
【実施例１】
【００５２】
本実施例は、実施の形態２に係る現像装置（図１０（ａ）（ｂ）参照）を用いて、磁極ロール３２２の搬送磁極（Ｎ２又はＳ２）を変化させたとき、仕切り部材３９上に落下する二成分現像剤Ｇの流量とトナーＴの濃度範囲の関係を測定したものである。本実施例において、現像装置２４を除いた画像形成装置の条件は次の通りである（図２参照）。
・静電潜像担持体２１：φ８４の有機感光体を使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、画像部電位を−１５０Ｖ、非画像部電位を−６５０Ｖに設定した。
・帯電装置２２：スコロトロンを使用し、スコロトロンワイヤを−４ｋＶ、グリット電圧を−６５０Ｖに設定した。
・露光装置２３：６００ｄｐｉの密度で書き込み可能なＬＥＤアレイを使用した。
・転写装置２６：φ１２の転写ロール（金属ロール上に導電性ゴム層を形成したもの）を使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、バイアス電源２７を１．２ｋＶの直流に設定した。
・クリーニング装置２９：弾性ゴムブレードを使用し、突き当て圧力を１．５ｇ／ｍｍに設定した。
・定着装置５０：加熱ロール５１としてφ２５の弾性ロール（電源ヒータを装備）と、加圧ロール５２としてφ２５の金属ロールを使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、定着温度を１８０℃に設定した。
【００５３】
また、本実施例における現像装置の条件は次の通りである（図３参照）。
・二成分現像剤Ｇ：磁性キャリアとしては、平均３５μｍの半導電性粒径を使用し、トナーＴとしては、磁性体１５重量％含有し、粒径が平均６．５μｍの粒子を使用した。また、イニシャルの二成分現像剤仕込み量を１００ｇとした。
・現像剤撹拌部材３６：φ７の円柱状磁性体を使用し、周速を８５ｍｍ／ｓ（時計回り方向に回転）に設定した。
・仕切り部材３９：先端部３９ｂが搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向上流の位置で現像剤担持体３２表面と３ｍｍの間隙になるように設定した。
・せき止め部材４１：搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向下流側で現像剤担持体３２表面と４００μｍの間隙になるように設定した。
・現像剤担持体３２：現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ２、静電潜像担持体２１とのギャップを２５０μｍ、−５００Ｖの直流成分に１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させた現像バイアス、周速を３４０ｍｍ／ｓに設定した。
・回転スリーブ３２１：φ１８の金属スリーブを使用し、表面の十点平均表面粗さＲｚ＝７μｍに設定した。
・磁極ロール３２２：現像磁極（Ｓ１）を１２０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ３）を８０ｍＴに夫々設定し、搬送磁極（Ｓ２）と搬送磁極（Ｎ２）とを変化させた。
【００５４】
上記の条件で、搬送磁極（Ｎ２）を４０ｍＴに固定し、搬送磁極（Ｓ２）を変化（０〜３０ｍＴ）させたところ、図１３に示すような測定結果が得られた。
同図によれば、搬送磁極（Ｓ２）の磁力を強くすると、高いトナー濃度の現像剤でも仕切り部材３９上に落下し、現像剤退避部３４へ導かれることが理解される。つまり、仕切り部材３９上に落下する現像剤流量がゼロになるときのトナー濃度を高濃度に設定するためには、搬送磁極（Ｓ２）の磁力を強く設定すればよいことが分かる。
一方、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴに固定し、搬送磁極（Ｎ２）を変化（２０〜４０ｍＴ）させたところ、図１４に示すような測定結果が得られた。同図によれば、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仕切り部材３９上に落下することが理解される。つまり、仕切り部材３９上に落下する現像剤流量がゼロになるときのトナー濃度を高濃度に設定するためには、搬送磁極（Ｎ２）の磁力を強く設定すればよいことが分かる。以上の測定結果より、せき止め部材４１近傍の磁極（本実施例ではＮ２）に限らず、搬送磁極（Ｎ２）よりも現像剤担持体３２の現像剤搬送方向上流側における磁極（本実施例ではＳ２）の強さを設定することにより、仕切り部材３９上に落下するトナー濃度の範囲を制御できることが理解される。
【実施例２】
【００５５】
本実施例は、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Ａ）を比較例とし、この比較例と実施の形態２に係る現像装置２４（現像装置Ｂ）を具現化したものとを用いて高密度画像出力追従テストを行い、このときの画像濃度変化について測定したものである。なお、現像装置を除いた画像形成装置は、実施例１で使用したものを共通に使用した（図２参照）。また、絵出しチャートは、１００％ベタ画像とした。
まず、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Ａ）について説明する（図１５参照）。上記現像装置Ａ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６１０を有し、この現像ハウジング６１０の開口に面して現像剤担持体６２０を配設し、現像ハウジング６１０の開口上縁には現像剤担持体６２０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６３０を設け、前記現像ハウジング６１０のうち、現像剤担持体６２０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６４０と、この現像剤収容部６４０を介して前記現像剤担持体６２０に連通し且つトナーＴが収容されるトナー収容部６５０とを形成したものである。
【００５６】
また、上記現像剤担持体６２０は、回転可能なスリーブ６２１と、このスリーブ６２１の内部に固定的に配設された磁極ロール６２２とを備えている。そして、磁極ロール６２２にはロール本体の周囲に所定角度間隔で４極の磁極（現像磁極（Ｓ１）、搬送磁極（Ｓ２）、搬送磁極（Ｎ１）、搬送磁極（Ｎ２））が配設されており、トナーＴ及び磁性キャリアが含まれる二成分現像剤Ｇが現像剤担持体６２０の外周に磁気的に付着するようになっている。更に、トナー収容部６５０には収容トナーＴが撹拌搬送せしめられる撹拌部材６５１を有している。
この現像装置Ａにおいて、現像によりトナー消費されると現像剤収容部６４０内の二成分現像剤Ｇの占める体積が減少するため、現像剤収容部６４０内に空隙ができる。この空隙にトナー収容部６５０内のトナーＴが撹拌部材６５１の回転により補給され、トナー濃度制御が行われている。
【００５７】
次に、現像装置Ａの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：磁性キャリアとしては、平均３５μｍの半導電性粒径を使用し、トナーＴとしては、磁性体１５重量％含有し、粒径が平均６．５μｍの粒子を使用した。また、イニシャルの二成分現像剤仕込み量を４０ｇとした。
・現像剤担持体６２０：現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ２、静電潜像担持体２１とのギャップを２５０μｍ、−５００Ｖの直流成分に１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させた現像バイアス、周速を８５ｍｍ／ｓに設定した。
・スリーブ６２１：φ１８の金属スリーブを使用し、表面の十点平均表面粗さＲｚ＝７μｍに設定した。
・磁極ロール６２２：現像磁極（Ｓ１）を１２０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ２）を９０ｍＴに夫々設定した。
一方、現像装置Ｂについては、実施の形態２で使用した現像装置２４を具現化したものであるため、詳細については省略し、夫々の条件は、現像剤担持体３２の周速を８５ｍｍ／ｓに変更した以外は実施例１と同様にする。なお、現像装置Ａ及びＢで使用される二成分現像剤Ｇは、実施例１と同様のものを使用する。
【００５８】
上記のような条件で、比較例に係る現像装置Ａ及び実施例に係る現像装置Ｂを動作させることにより、図１６に示すような測定結果が得られた。具体的には、１００％黒ベタ画像を現像装置Ａ及びＢの夫々で１０枚出力し、その画質について反射濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４による濃度測定と目視により評価したものである。
同図によれば、現像装置Ａの場合、出力枚数１枚目と１０枚目との間において、Solid Area Density（ベタ画像濃度）が初期値の１．３５から０．０５ポイント程低下した。更に、出力枚数８枚目以降では、目視により白抜けが観測された（図中破線部分）。
一方、現像装置Ｂの場合、出力枚数１０枚目まで初期値１．３５を保っており、目視においても白抜け等の画質欠陥は見られなかった。
【００５９】
次に、トナー濃度の初期値を５重量％に設定し、各現像装置Ａ及びＢのから回しを行ったときにおけるトナー濃度の復帰特性を測定したところ、図１７（ａ）（ｂ）に示す結果が得られた。同図によれば、現像装置Ａの場合、トナー濃度が１５重量％に復帰するまで約６０ｓ要したことが理解される。
一方、現像装置Ｂの場合、約１０ｓ程で１５重量％まで復帰した（図１７（ｂ）参照）。以上の結果から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Ａよりも実施例の現像装置Ｂの方が、トナー取り込み性能が早いため、高密度画像の出力に対する追従性能が優れていることが理解される。
【実施例３】
【００６０】
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、ハーフトーン２０％画像を５ｋＰＶプリントし、この時のトナー帯電量を測定したものである。
図１８に示すように、現像装置Ａ（比較例）では、初期設定値５ｋＰＶプリント後のトナー帯電量は略５μＣ／ｇ以上落ち込んでいるのに対し、現像装置Ｂでは、トナー帯電量はほとんど落ち込まず、現像剤量の劣化の兆しは見られない。
よって、本実施例に係る現像装置Ｂは、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Ａよりもトナー取り込みが均一に行われ、現像剤に対するストレスも少ないことが理解される。
【実施例４】
【００６１】
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、白紙画像を１０ｋＰＶプリントした時の地汚れレベルを評価したものである。この評価では地汚れレベル２．０以下がスペック許容範囲である。
図１９に示すように、現像装置Ａ（比較例）では、６ｋＰＶプリント時において地汚れレベル２．０を超えてしまう結果となった。一方、現像装置Ｂでは１０ｋＰＶまで地汚れレベルは２．０以下であった。
よって、本実施例から、現像装置Ｂは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Ａよりも現像装置寿命が長いことが明らかとなった。
【実施例５】
【００６２】
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、イニシャルの現像剤仕込み量（現像装置Ａ：４０ｇ、現像装置Ｂ：１００ｇ）をそれぞれ１０％ずつ減らして、白紙画像を１ｋＰＶ出力しそのときの地汚れレベルを評価したものである。また、両現像装置ともイニシャルのトナー濃度は通常量現像剤仕込み時の飽和値１５％とした。
目視による評価の結果、現像装置Ａ（比較例）では１ｋＰＶ目の白紙画像では地汚れが顕著（地汚れレベル２．０以上）であったのに対し、現像装置Ｂでは１ｋＰＶまでの全ての白紙画像において地汚れは観測されなかった（地汚れレベル２．０未満）。
また、この時の現像剤担持体上における現像剤のトナー濃度変化を図２０に示す。現像装置Ａ（比較例）では、通常の現像剤量仕込み時の飽和トナー濃度が１５％程度であるのに対して、２０％以上の値で飽和しているのが分かる。一方、現像装置Ｂでは通常の現像剤量仕込み時の飽和トナー濃度と同じ１５％で安定していることが分かる。
【００６３】
ちなみに、現像剤仕込み量に対する飽和トナー濃度変動を図２１にまとめた。
同図によれば、現像装置Ａ（比較例）は現像剤仕込み量が減少すると飽和トナー濃度が発散する傾向が見られるのに対し、現像装置Ｂは１５％付近を維持している。以上から、本実施例に関わる現像装置Ｂは現像剤仕込み量変動に対しても安定な飽和トナー濃度特性を示すことが明らかとなった。
したがって、経時による磁性キャリア量の減少に対しても、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Ａよりも、地汚れやトナー飛散を起しにくく、安定した飽和トナー濃度特性を示すことが理解される。
【実施例６】
【００６４】
・実験方法
実施の形態１を具現化した現像装置Ｃ（図３参照）と実施の形態２を具現化した現像装置Ｂ（現像装置Ｃの構成要素のうち、現像剤退避部３４にトナー収容部３５への連通路を備えていない態様）とを用いて、以下のような実験を行った。
現像装置Ｃの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：トナーＴとして磁性粉１５％を含有した粒径６．５μｍのものを使用した。磁性キャリアは平均粒径３５μｍの半導電性のものを使用した。現像装置Ｃへの仕込みは現像剤収容部３３にトナー濃度が１０重量％の現像剤を１１０ｇ（一部はトナー収容部に存在）、トナー収容部３５に４０ｇのトナーを収容した。
・現像剤担持体３２：回転スリーブ３２１の径はφ１８で表面粗さＲｚ＝７μｍであり、周速は３４０ｍｍ／ｓとした。回転スリーブ３２１に内包される磁極ロール３２２のパターンは現像磁極（Ｓ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）、搬送磁極（Ｎ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴ、トリミング磁極（Ｎ２）を４０ｍＴと各々設定した。
・現像剤撹拌部材３６：φ７のパドル（非磁性）を用い、回転方向は時計周りで周速は１７０ｍｍ／ｓとした。
【００６５】
また、現像装置Ｂの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：トナーＴとして磁性粉１５％を含有した粒径６．５μｍのものを使用した。磁性キャリアは平均粒径３５μｍの半導電性のものを使用した。現像装置Ｂへの仕込みは現像剤収容部３３にトナー濃度が１０重量％の現像剤を７０ｇ、トナー収容部３５に４０ｇのトナーを収容した。
・現像剤担持体３２：回転スリーブ３２１の径はφ１８で表面粗さＲｚ＝７μｍであり、周速は３４０ｍｍ／ｓとした。回転スリーブ３２１に内包される磁極ロール３２２のパターンは現像磁極（Ｓ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）、搬送磁極（Ｎ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴ、トリミング磁極（Ｎ２）を４０ｍＴと各々設定した。
・現像剤撹拌部材３６：φ７のパドル（非磁性）を用い、回転方向は時計周りで周速は１７０ｍｍ／ｓとした。
【００６６】
以上の条件において現像装置Ｂ，Ｃを駆動させ、各駆動時間毎に現像剤担持体３２上の現像剤を採取してトナーの帯電量をブローオフ法により測定した。
ここで、ブローオフ法の詳細であるが、まず約１６μｍのメッシュを具備した金属ゲージに現像剤を約０．２ｇ入れて重量を測る。その後、メッシュを通して窒素ガスによりゲージ内の現像剤をブローすることによりトナーはメッシュを通過し、キャリアはゲージ内に残ることでトナーとキャリアを分離する。また、ゲージ内のキャリアはトナーと逆極性で等価の電荷量Ｑを保持しているので、エレクトロメータにより電荷量Ｑを測定することができる。さらに、トナー分離後のゲージ重量を測定前の重量から差し引くことでトナー量が明らかになる。以上から、単位重量当たりのトナー帯電量を求めている。
【００６７】
以下に結果を示す。
トナーの帯電はキャリアとの接触による摩擦で施されるため、キャリアとの接触度合にしたがって帯電が高くなる。したがって、一般にトナー濃度が高くなる程、キャリアとの接触機会が減少し低い帯電量で飽和する傾向がある。
今、図２２に注目すると、現像装置Ｂ、現像装置Ｃ共に駆動開始と共にトナー帯電量が落ちこんでいくことが分かる。これは図２３に示すように、トナー濃度が上昇するのに伴うものである。
但し、現像装置Ｃについてはトナー濃度の上昇に応じて、徐々に帯電が下がり飽和傾向を示しているのに対し、現像装置Ｂでは駆動開始直後に一旦急激に帯電量が落ち込んでから、徐々に帯電飽和レベルまで回復する特性を示している。
現像装置Ｃではキャリア量が多くトナー収容部３５側にもキャリアが存在し、超高濃度現像剤としてトナー収容部３５から現像剤収容部３３へ供給される。具体的には、トナーが現像剤収容部３３へ供給されるときにはある程度帯電された状態となっており、仕切り部材３９からの現像剤流れに巻き込まれるように入り込んでいくため、キャリアとの撹拌も促進される。結果的に、現像剤担持体３２上に到達した際には、その時のトナー濃度に対応した帯電飽和レベルに達しているので一時的な大幅帯電量減少は見られない。
【００６８】
一方、現像装置Ｂについては、トナー収容部３５にキャリアが存在しないために、現像剤収容部３３に供給される際にはほぼ帯電量がゼロの状態で供給される。また、仕切り部材３９上の現像剤流れによって、空いたスペースにトナーが入り込み、そこから初めて帯電が開始されるため、現像剤担持体３２上に到達するまでの帯電経路としては現像装置Ｂに比べて短い。すなわち、図２２に示すように、現像装置Ｃが駆動し始めてから（トナー供給開始から）数秒間は、仕切り部材３９上の現像剤流れが激しいためにトナー供給スピードが速く、その時点でのトナー濃度に対する帯電飽和レベルに達しないうちに現像剤担持体３２上に到達してしまう。その後、仕切り部材３９上の現像剤流れが緩やかになり、トナー供給量が落ち着いてくると、供給されてから現像剤担持体３２上に到達するまでの時間が十分（キャリアとの接触が十分）となり、徐々にその時点でのトナー濃度に対応した帯電飽和レベルに近づいていく傾向を示している。
以上から、現像装置Ｃの方が現像装置Ｂに比べてトナー帯電の立ち上がりについて有利であることが分かる。
【実施例７】
【００６９】
本実施例は、実施の形態１を具現化した現像装置Ｃ（図３参照）において、搬送極（Ｎ２）の磁力について軸方向で傾きをもった現像剤担持体３２を用い、該現像剤担持体３２上の現像剤のトナー濃度推移を軸方向にわたって測定したものである。尚、測定ポイントとしては、現像剤担持体３２の軸方向奥側から順にＩｎ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｏｕｔの３箇所を選定した。
ここで、実施の形態１の変形形態として、図４（ｂ）に示す突出部３９ｄが設けられている仕切り部材３９を組み込んだ態様の実施例を現像装置Ｄ、また、現像装置Ｃの仕切り部材３９に代えて、突出部３９ｄのない仕切り部材を組み込んだ態様の比較例を現像装置Ｅとして選定した。
尚、現像装置Ｃの仕切り部材３９の突出部３９ｄは水平面Ｈ０より重力方向上側に４５°の傾斜角度にて切り立つ三角形形状になっており、現像装置Ｅはこの突出部３９ｄがなく、切断面が水平面Ｈ０に一致したものになっている。また、現像装置Ｄの突出部３９ｄは直方体柱状に切削加工されている。
【００７０】
また、本実施例における上記以外の現像装置の条件は次の通りである。
・二成分現像剤Ｇ：磁性キャリアとしては、平均３５μｍの半導電性粒径を使用し、トナーＴとしては、磁性体１５重量％含有し、粒径が平均６．５μｍの粒子を使用した。また、現像剤収容部３３のイニシャルの二成分現像剤仕込み量を１００ｇ、トナー濃度を５％とした。トナー収容部３５のトナー仕込み量を４０ｇとした。
・現像剤撹拌部材３６：φ７の円柱状磁性体を使用し、周速を８５ｍｍ／ｓ（時計回り方向に回転）に設定した。
・仕切り部材３９：仕切り部材３９の先端部３９ｂにおける最近接点Ｐ０が搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向上流の位置で現像剤担持体３２表面と３ｍｍの間隙になるように設定した。
・せき止め部材４１：搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向下流側で現像剤担持体３２表面と４００μｍの間隙になるように設定した。
・現像剤担持体３２：現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ２、静電潜像担持体２１とのギャップを２５０μｍ、−５００Ｖの直流成分に１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させた現像バイアス、周速を３４０ｍｍ／ｓに設定した。
・回転スリーブ３２１：φ１８の金属スリーブを使用し、表面の十点平均表面粗さＲｚ＝７μｍに設定した。
・磁極ロール３２２：現像磁極（Ｓ１）を１２０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ３）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴに夫々設定し、搬送磁極（Ｎ２）は、図２４に示すように、Ｃｅｎｔｅｒでの値が４２．５ｍＴで±２．５ｍＴの傾斜を現像剤担持体３２の軸方向に対して付けたものを用いた（Ｏｕｔ側４５．０ｍＴ、Ｉｎ側４０．０ｍＴ）。
上記の条件で、現像装置２４を作動させ現像剤担持体３２の軸方向それぞれの箇所（Ｉｎ側、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｏｕｔ側）における二成分現像剤のトナー濃度推移を測定した結果を図２５〜２７に示す。
【００７１】
同図によれば、比較例に係る現像装置Ｅ（仕切り部材３９として先端部３９ｂにおいて最近接点Ｐ０を通過する水平面Ｈ０よりも重力方向上側に突出部３９ｄを設けない態様）の場合、図２７に示すように、現像剤担持体３２上の現像剤の飽和トナー濃度がＩｎ側からＯｕｔ側に向かうにつれて高くなる傾向が見られ、寧ろ、Ｏｕｔ側においては現像剤トナー濃度が発散していく傾向を示している。
本実施例に係る現像装置Ｃ，Ｄの場合、図２５，図２６に示すように、現像剤のトナー濃度はＩｎ側からＯｕｔ側にかけて一定の値に飽和していることが分かる。ちなみに、測定終了後、各現像装置Ｃ〜Ｅに対して仕切り部材３９上の現像剤挙動を観察したところ、現像装置ＥにおいてはＣｅｎｔｅｒからＯｕｔ側にかけて仕切り部材３９上を現像剤が流れており、未だトナーを取り込む状況であった。これに対し、現像装置Ｃ及び現像装置ＤにおいてはＩｎ側からＯｕｔ側にかけて仕切り部材３９上で現像剤の動きはなく、トナーを取り込まない状況になっていることが分かった。
以上の結果から、実施例に係る現像装置Ｃ，Ｄは、現像剤担持体３２内の磁極ロール３２２として磁束密度に揺らぎのある磁極ロールを用いた場合においても、現像剤退避部３４への現像剤退避のＯＮ／ＯＦＦが均一に行え、軸方向に安定した飽和トナー濃度が得られることが理解される。
【実施例８】
【００７２】
本実施例は、実施例７終了後の実施例に係る現像装置Ｃ（突出部３９ｄ有り）、現像装置Ｄ（別形状の突出部３９ｄ有り）、及び、比較例に係る現像装置Ｅ（突出部３９ｄ無し）を用いて、２０％ハーフトーン画像を出力したときの画像濃度を現像剤担持体３２の軸方向にわたってＩｎ側、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｏｕｔ側の３点にて濃度測定したものである。
このとき、濃度測定は反射濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４を用いた。
図２８に示すように、比較例に係る現像装置Ｅでは、現像剤担持体３２の軸方向にわたって濃度勾配が現われてしまっているが、実施例に係る現像装置Ｃ及び現像装置Ｄでは軸方向にわたり均一な濃度が得られていることが分かる。
従って、実施例に係る現像装置Ｃ（突出部３９ｄ有り）及び現像装置Ｄ（別形状の突出部３９ｄ有り）では、現像剤担持体３２の磁極ロール３２２として磁界強度に揺らぎのある磁極ロールを用いた場合においても、現像剤担持体３２の軸方向にわたって均一な画像が得られることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は本発明に係る現像装置の概要を示す説明図、（ｂ）はその要部詳細図である。
【図２】本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る現像装置を示す説明図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１における現像装置の仕切り部材周辺の拡大図、（ｂ）はその変形形態を示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る現像装置の駆動系を示す説明図である。
【図６】実施の形態１において、低トナー濃度の二成分現像剤が搬送担持されたときの説明図である。
【図７】実施の形態１において、低トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図８】実施の形態１において、高トナー濃度の二成分現像剤が搬送担持されたときの説明図である。
【図９】実施の形態１において、高トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図１０】（ａ）は実施の形態２に係る現像装置を示す説明図、（ｂ）はその要部詳細図である。
【図１１】実施の形態２において、低トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図１２】実施の形態２において、高トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図１３】実施例１で搬送磁極（Ｎ２）の強さを固定したときにおける現像剤流量とトナー濃度範囲との関係を示す説明図である。
【図１４】実施例１で搬送磁極（Ｓ２）の強さを固定したときにおける現像剤流量とトナー濃度範囲との関係を示す説明図である。
【図１５】従来の現像装置Ａを示す説明図である。
【図１６】実施例２における画像密度変化を示す説明図である。
【図１７】（ａ）は実施例２におけるトナー濃度復帰特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）におけるトナー濃度復帰特性の詳細図である。
【図１８】実施例３におけるトナー帯電量変化を示す説明図である。
【図１９】実施例４における白紙画像地汚れレベルを示す説明図である。
【図２０】実施例５におけるトナー濃度変化を示す説明図である。
【図２１】実施例５における飽和トナー濃度変動を示す説明図である。
【図２２】実施例６におけるトナー帯電量変化を示す説明図である。
【図２３】実施例６におけるトナー濃度変化を示す説明図である。
【図２４】実施例７で使用した現像剤担持体における搬送磁極（Ｎ２）の軸方向に亘る磁束密度プロファイルである。
【図２５】実施例７の現像装置Ｃにおけるトナー濃度推移を示す説明図である。
【図２６】実施例７の現像装置Ｄにおけるトナー濃度推移を示す説明図である。
【図２７】比較例の現像装置Ｅにおけるトナー濃度推移を示す説明図である。
【図２８】実施例８おける２０％ハーフトーン濃度の測定結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…磁界発生手段，２…二成分現像剤，３…現像剤担持体，４…現像剤収容部，５…トナー収容部，５ａ…トナー供給部材，６…トナー補給路，７…現像剤退避部，８…迂回路，９…現像剤分離手段，１０…磁極，１０ａ…現像磁極，１０ｂ…搬送磁極，１０ｃ…ピックアップ磁極，１０ｄ…搬送磁極，１１…せき止め部材，１２…仕切り部材，１３…連通路，１４…撹拌部材，１５…傾斜面，１６…突出部，１７…像担持体，Ｈ０…水平面，Ｐ０…最近接点，ｇ０，ｇ１…間隙
【図１】
2005043827.tif 000003
【図２】
2005043827.tif 000004
【図３】
2005043827.tif 000005
【図４】
2005043827.tif 000006
【図５】
2005043827.tif 000007
【図６】
2005043827.tif 000008
【図７】
2005043827.tif 000009
【図８】
2005043827.tif 000010
【図９】
2005043827.tif 000011
【図１０】
2005043827.tif 000012
【図１１】
2005043827.tif 000013
【図１２】
2005043827.tif 000014
【図１３】
2005043827.tif 000015
【図１４】
2005043827.tif 000016
【図１５】
2005043827.tif 000017
【図１６】
2005043827.tif 000018
【図１７】
2005043827.tif 000019
【図１８】
2005043827.tif 000020
【図１９】
2005043827.tif 000021
【図２０】
2005043827.tif 000022
【図２１】
2005043827.tif 000023
【図２２】
2005043827.tif 000024
【図２３】
2005043827.tif 000025
【図２４】
2005043827.tif 000026
【図２５】
2005043827.tif 000027
【図２６】
2005043827.tif 000028
【図２７】
2005043827.tif 000029
【図２８】
2005043827.tif 000030