JP2004205561A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【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廉な要請を満たしながら、かぶりやトナークラウドの発生を抑制し、現像剤の寿命を延ばし、かつ、トナーブロッキングによる濃度低下や濃度ムラを有効に防止する。
【解決手段】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に隣接して現像剤Ｇを収容する現像剤収容部２と、この現像剤収容部２との間にトナー補給路４を有し、現像剤収容部２を介して前記現像剤担持体１と連通して設けられ且つ現像剤収容部２に対しトナーＴを供給可能に収容するトナー収容部３とを備え、前記トナー補給路４が少なくともトナー収容部３側から現像剤収容部２側に向かって下降配置されると共に、このトナー補給路４の下側若しくはトナー収容部３側の壁面が可動部５として構成される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形勢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。
【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、トナー及び磁性体粒子（キャリア）が含まれる二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、トナーのみが含まれる一成分現像剤を用いる一成分現像方式とに大別される。
【０００３】
ここで、一成分現像方式は、磁性粉を含有する磁性トナーを用いる磁性一成分現像方式と非磁性一成分現像方式とがあり、磁性トナーは磁性粉によって光を透過しないため主に黒トナーのみに用いられている。また、非磁性一成分現像方式はカラーに適するが、維持性が短いという問題があり、今のところ低速機を中心に用いられているに過ぎない。
これに対し、二成分現像方式は、磁性体粒子を媒介してトナーを取り扱うために磁気吸引力を用いることができ、非磁性トナーに関しても取り扱いが容易であると共に、特に維持性に優れていることから、フルカラー機や高速機を中心に広く用いられている。
【０００４】
従来この種の二成分現像装置としては、図１１に示すような装置が一般的に用いられている。
同図において、現像剤担持体２１２は内部に固定磁石ロール２１４を有すると共に外側に円筒形で回動自在なスリーブ２１３を有しており、その上にキャリアと呼ばれる磁性粒子とトナーと呼ばれる着色剤粒子とを混合攪拌した現像剤２０２を磁気吸引力により担持して搬送し、規制部材２０３によって量を規制して層を形成して潜像担持体２０１と対向させて着色剤粒子を潜像担持体２０１に現像させる。
現像が終了してトナーの一部を失った現像剤２０２は現像剤担持体２１２下部に搬送され、固定磁石ロール２１４の同極の固定磁石によってその中間に磁気吸引力の弱いまたはない部分を設け、重力の働きによって現像剤２０２を現像剤担持体２１２表面から落下させる。
【０００５】
落下した現像剤２０２は搬送部材２０４によってスクリューオーガ２０５に運ばれ、スクリューオーガ２０５の回転軸方向に運ばれて図示しない受け渡し部でスクリューオーガ２０６に渡され、そこで、例えば図１２に示すように、トナー送り機構２２０から新しいトナーが追加され、攪拌を受けながらスクリューオーガ２０５とは反対方向に送られて逆の受け渡し部でスクリューオーガ２０５に再び受け渡されて軸方向に運ばれると共に、徐々に搬送部材２０４によって現像剤担持体２１２付近に搬送され、磁気吸引力によって現像剤担持体２１２表面に付着し、再び搬送、層形成、現像される工程を繰り返す。
トナーの補給については、図１２に示すように、現像剤２０２中のトナー濃度変化を検知するセンサ２２１によってトナー濃度を電気信号に換え、この信号が制御装置２２２に送られ、ここで上記電気信号を基準値と比較してトナー濃度が不足と判断されると、トナー補給用モータ２２４に駆動信号が送られてトナーボックス２２３内のトナーがトナー送り機構２２０によって現像容器２１０内に送られる。尚、図１２中、符号２１５は現像バイアス電源である。
【０００６】
この種の二成分現像方式におけるトナーとキャリアとの吸着原理は、トナーとキャリアとを混合攪拌する際の摩擦帯電によってトナーとキャリアとの表面がそれぞれ逆極性に帯電する結果、静電的に吸着し合うことを利用している。
そのため、上記のようにトナーを補給した現像剤を搬送しながら混合攪拌することが必要となる。
現像部においては、現像剤２０２が潜像担持体２０１に程よく接触しかつ詰まり等を起こさないように現像剤搬送量を一定範囲内に制御する必要があり、そのため、規制部材２０３を設けて現像剤層を形成する。
【０００７】
また、現像部においては、潜像担持体２０１と現像剤担持体２１２及び現像剤２０２の間に形成される電界によってトナーが現像されるが、画像部にトナーを現像し非画像部に現像しないよう区分けするために、現像剤担持体２１２には一般的に少なくとも平均電圧が画像部と非画像部の中間電位となる現像バイアス電圧が印加される。その時に現像されるトナー量は画像濃度を決定するため、画質に関わる諸特性の中でも最も重要である。
現像トナー量は、上記現像部の電界をトナーの電荷によって中和することによって決定されるため、トナーの電荷を一定に保つことが非常に重要である。
二成分現像方式においては、図１３に示すように、現像剤中のトナー濃度とトナー電荷量との間に反比例関係があるので、トナー消費量に合わせてトナー補給量を調節することによってトナー濃度を制御し、トナー電荷量を略一定にすることができる。
【０００８】
このように、トナー消費量に合わせて補給量を調節するため、現像剤中のトナー濃度や現像トナー量を検知し、その検知信号に応じてトナー補給用モータを動かすことによりトナーを補給する方法においては、検知するためのセンサやトナ補給用モータなどのコストが二成分現像装置の中で比較的大きな割合を占めている。
特に、４色を用いるカラー機では、これらのコストが４倍になることもあってコストアップの原因となっている。
【０００９】
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（例えば特許文献１〜３参照）。
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（現像剤が収容）を設けると共に、この現像剤収容部にはトナー補給路を介してトナー収容部（トナーが収容）を連通させた構造になっている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６１−８０１８１号公報（実施例，第１図）
【特許文献２】
特開昭６３−２２５２６６号公報（実施例，第１図）
【特許文献３】
特開２０００−２８４５９５号公報（発明の実施の形態，図１）
【特許文献４】
特開平８−１８５０５２号公報（実施例，図１）
【特許文献５】
特開２０００−６６４９７号公報（発明の実施の形態，図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの特許文献１〜３所載の先行技術にあっては、トナーとキャリアとの攪拌機構を簡略化しているため、トナーの帯電が不十分になり易く、その分、逆極性トナーが多く、背景かぶりが発生し易い。
更に、トナークラウドも多いために、磁気的な力でトナークラウドを抑制できる磁性トナーにしか使用できず、カラーへの適用が困難であるという不具合を有していた。
【００１２】
そこで、現像剤が滞留している現像剤収容部（現像剤滞留部）内に攪拌機構を配設した技術が提案されている（例えば特許文献４参照）。
ところが、この態様にあっては、狭い現像剤収容部に攪拌機構を配設しているため、現像剤の量を多く設定することができず、現像剤の寿命が短くなってしまう懸念がある。
このような不具合を解消し、現像剤の量を多くする確保するには、現像剤担持体の側方に現像剤収容部を設け、現像剤担持体と略同じ位置か、あるいは、低い位置に攪拌部材を設け、この攪拌部材の周囲にも現像剤を充填し、この攪拌部材により現像剤担持体と現像剤をやり取りする技術が提案されている（例えば特許文献５参照）。
【００１３】
しかしながら、この先行技術にあっては、トナー補給が頻繁に行われている場合はよいが、トナー補給がしばらく行われないとトナー補給路にトナーがブロッキングしてしまう虞れがある。
このとき、トナー補給路のブロッキングに起因し、トナーが補給されなくなり、トナー濃度の低下、引き続き画像濃度低下が引き起こされる。
これは、特に粒径に小さいトナーで、しかも、高温多湿環境下でより起こりやすく、部分的に発生すると濃度ムラの原因にもなってしまう。
また、このような不具合は、トナー補給路が垂直方向に延びる態様であっても、しばらく補給がなければトナー補給路のブロッキングが起こり易い。
【００１４】
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廉な要請を満たしながら、かぶりやトナークラウドの発生を抑制し、現像剤の寿命を延ばし、かつ、トナーブロッキングによる濃度低下や濃度ムラを有効に防止す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。
【００１５】
【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に隣接して現像剤Ｇを収容する現像剤収容部２と、この現像剤収容部２との間にトナー補給路４を有し、現像剤収容部２を介して前記現像剤担持体１と連通して設けられ且つ現像剤収容部２に対しトナーＴを供給可能に収容するトナー収容部３とを備え、前記トナー補給路４が少なくともトナー収容部３側から現像剤収容部２側に向かって下降配置されると共に、このトナー補給路４の下側若しくはトナー収容部３側の壁面が可動部５として構成されることを特徴とする。
【００１６】
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磁石ロール態様が多く用いられる。
また、この種の現像装置にあっては、現像剤担持体１上の現像剤量を規制することが必要であるが、規制部材６としては、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。
【００１７】
更に、現像剤収容部２とトナー収容部３とは連通していればどのような位置関係にあってもよい。
但し、トナー収容部３は「トナーを供給可能」であることを要件としており、内部にトナー供給部材を設ける態様に限らず、例えばトナー収容部を現像剤収容部より上方に配置し、自重によりトナーを下方へ移動させる態様をも含む。
また、トナー収容部は内部にトナーのみを収容する態様に限られず、キャリアが一部含まれる高トナー濃度現像剤を収容してもよい。
【００１８】
また、「現像剤収容部２を介して前記現像剤担持体１と連通して設けられ」とは、トナー収容部３は現像剤担持体１と隣接しておらず、両者間に現像剤収容部２が介在していることを意味する。
これにより、トナー収容部３のトナーが直接現像剤担持体１上のごく近傍の現像剤Ｇに接触せず、あくまで、現像剤収容部２内の現像剤Ｇを介して現像剤担持体１側に供給される。
【００１９】
ここで、現像剤収容部２の好ましい態様としては、現像剤収容部２内に、現像剤担持体１に接触又は近接して回転し且つ現像剤収容部２内の現像剤Ｇに対し回転力を与えた状態でトナー収容部２からのトナーを現像剤収容部２に取り込む回転部材７が設けられる態様が好ましい。
ここで、回転部材７としては、近傍の現像剤Ｇを任意の回転方向に搬送するものであれば、ロール、ブラシ、パドル等適宜選定してよい。
本態様によれば、回転部材７の近傍の現像剤Ｇが回転搬送されると、この現像剤Ｇはトナー濃度に応じて流動挙動が変化し、この流動挙動の変化を利用して該現像剤Ｇと接触するトナーを取り込む。
【００２０】
また、トナー補給路４は現像剤収容部２側に向かって下方配置されていればよく、ここでいう下方配置には、略鉛直方向に向かって配置された態様は勿論、斜め下方に向かって傾斜配置される態様も含まれる。
このとき、トナー補給路４が下方配置である点は、トナーの供給性を考慮したものであるが、同時に、トナー補給路４下部にトナーＴが堆積し易く、ブロッキングが起こり易いという技術的課題につながるものである。
【００２１】
また、可動部５としては、トナー補給路４の壁面が可動であれば、弾性体を備えた態様は勿論、ピエゾ素子などの電歪素子を付加するなど適宜選定して差し支えない。
更に、可動部５が、トナー補給路４の下側若しくはトナー収容部３側である点は、トナー補給路４の全体を動かせる上で必要である。
例えば現像剤収容部２側に可動部５を設けたとしても、トナー補給路４の現像剤収容部２側の一部しか動かせないから、好ましくない。
つまり、図１では、可動部５はトナー補給路４のトナー収容部３側壁面に設けた態様が示されているが、これに限られるものではなく、図１中仮想線で示すように、トナー補給路４の下側に設けられてもよいし、あるいは、両方に跨って設けられてもよい。
【００２２】
また、本件において、トナー補給路４のレイアウトとしては、現像剤担持体１内の磁界発生手段に基づく直接的な磁界が作用する領域外に設けられることが好ましい。
このとき、磁界発生手段に基づく直接的な磁界が及ぶ範囲では、磁気的な力で現像剤が移動するため、トナーのブロッキングは発生し難いが、上述した態様は、磁気的な力が及ばないことから、ブロッキングが起こり易い態様と言え、その意味で、特に本発明が有効である。
尚、本発明にあっては、現像剤の磁性粉量が少ないか、あるいは、非磁性トナーを用いる場合であっても有効である。
【００２３】
更に、トナー補給路４の好ましい態様としては、トナー収容部３側の補給口下端が現像剤収容部２側の補給口上端よりも上方にあるものが挙げられる。
本態様によれば、トナー補給路４において、現像剤収容部２側からの現像剤Ｇの逆流を防止することができる点で好ましい。
【００２４】
更にまた、補給トナーの均質性を確保する上で好ましい態様としては、トナー補給路４は現像剤担持体１の軸方向略全域に亘って設けられていることが好ましい。
本態様によれば、トナー補給路４からのトナー補給が現像剤担持体１の軸方向に亘って均一に行われる。
尚、トナー補給路４を現像剤担持体１の軸方向の一部あるいは分散して設けても差し支えないが、このような場合には、補給トナーの均質性を確保するという現像剤担持体の軸方向に沿って攪拌する攪拌手段を設けることが好ましい。
【００２５】
また、可動部５の代表的態様としては、トナー補給路４に面した可動部５が弾性体を備えている態様が挙げられ、この弾性体による弾性変形を利用し、可動部５による動きを与えるようにしたものである。
本態様においては、その弾性体の内壁面を保護部材で被覆するものが好ましい。
ここで、保護部材としては、劣化し難い樹脂製コート層や剛体からなる板材が用いられ、この保護部材により弾性体の劣化を防止することが可能である。
【００２６】
また、弾性体からなる可動部５を可動させる代表的態様としては、トナー収容部３にはトナーを供給するための供給部材（図示せず）が設けられ、この供給部材が可動部５に摺擦する態様を挙げることができる。
【００２７】
更に、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にも適用可能である。
この場合、本発明は、図１に示すように、像担持体８と、この像担持体８上に形成された静電潜像Ｚをトナーにて可視像化する上述した現像装置９とを備えたものであればよい。
【００２８】
【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及び図３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。
【００２９】
本実施の形態において、現像装置３０は、図２及び図３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を介して前記現像ロール３２に連通し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のトナーは例えば非磁性トナーを用いるが、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。
【００３０】
本実施の形態において、現像ロール３２は、図３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５極：Ｓ1（現像極），Ｓ2（搬送極），Ｓ3（ピックアップ極），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、本例では、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いるが、これに限られるものではない。
更に、スリーブ３２１には所定の現像バイアスを印加するためのバイアス電源（図示せずが接続されている。
【００３１】
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（例えば１００〜８００μｍ）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。
【００３２】
また、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（又は接触）した部位に磁性ロール４０が回転自在に配設されている。
そして、本実施の形態では、現像剤収容部３４の底部形状は現像ロール３２及び磁性ロール４０に沿った湾曲形状を有しており、現像ロール３２、磁性ロール４０との間に所定間隔の現像剤搬送路を確保している。
【００３３】
特に、本実施の形態では、磁性ロール４０は軟磁性体（例えばＳＵＭ，ＳＵＳ３４０等）を用いたロールからなり、その表面粗さを例えばＲｚ３〜３０μｍ程度に粗面化したものになっている。
そして、この磁性ロール４０は、現像ロール３２の現像極Ｓ1の略反対側に位置するピックアップ極Ｓ3に対向した部位に所定のギャップ（例えば０．５〜１．２ｍｍ）だけ離間して配設されており、この磁性ロール４０の回転移動方向は、現像ロール３２（正確にはスリーブ３２１）の対向部にて現像ロール３２の回転移動方向と同一方向に設定されている。
尚、この磁性ロール４０には、必要に応じて層厚規制部材を設けたり、あるいは、所定のバイアスを印加し、トナーを現像ロール３２側に転移させるような電界を形成するようにしてもよい。
【００３４】
更に、磁性ロール４０には必要に応じて所定のバイアスを印加するためのバイアス電源（図示せず）が接続される。ここでいうバイアス電源とはトナーを現像ロール３２側に転移させるような電界が形成されるようなバイアスを意味する。
【００３５】
更に、トナー収容部３５には収容トナーが攪拌搬送せしめられるアジテータ３５１を有しており、このアジテータ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の底部形状はアジテータ３５１の移動回転軌跡に沿う湾曲形状を有しており、現像剤収容部３４とトナー収容部３５との間の連結部にはトナー補給路３６が設けられて、このトナー補給路３６は、現像ロール３２の磁極ロール３２２に基づく直接的な磁界が作用する領域外に設けられている。
【００３６】
特に、本実施の形態において、トナー補給路３６は略延長下方に延びる形状を有しており、このトナー補給路３６のトナー収容部３５側の補給入口３６１下端がトナー補給路３６の現像剤収容部３４側の補給出口３６２上端より高い位置に配置されている。
すなわち、トナー補給路３６の現像剤収容部３４側を区画形成する区画部材は、前記補給入口３６１に対向する対向壁３６０を有しているが、この対向壁３６０は前記補給入口３６１の下端位置よりも下方のｂ位置まで延びている。
ここで、トナー補給路３６を区画する区画部材としては、現像ハウジング３１の一要素を用いてもよいし、別部材を取り付けるようにする等適宜選定して差し支えない。
このような対向壁３６０は、現像剤収容部３４内に収容される現像剤Ｇが補給入口３６１に直接流れ込むことを阻止するように働くため、現像剤収容部３４内の現像剤Ｇがトナー収容部３５に逆流する事態は有効に回避される。
【００３７】
更に、本実施の形態では、上記トナー補給路３６のトナー収容部３５側壁面が可動部５０として構成されている。
本例では、可動部５０は、例えば断面が略直角三角形状で且つトナー収容部３５に面した壁面がアジテータ３５１の回転移動軌跡に沿った曲面状に形成された弾性体５１を有し、この弾性体５１の周面を保護コート膜５２で覆うようにしたものである。
ここで、弾性体５１としては、アジテータ３５１よりも弾性係数の高い（弾性変形し易い）ウレタンゴムなどの弾性材料であれば適宜選定して差し支えない。
また、保護コート膜５２はトナーＴや現像剤Ｇとの接触により弾性体５１が劣化するのを防止するためのものであるから、必ずしも弾性体５１の周面全体を被覆する必要はなく、少なくとも現像ハウジング３１の内壁面に露呈する箇所、言い換えれば、トナーＴや現像剤Ｇに接触する箇所に対して被覆するようにすればよい。
尚、弾性体５１自体がトナーＴ等に対して劣化しない素材で構成されている場合には、必ずしも保護コート膜５２を設ける必要はない。
この可動部５０は、例えばアジテータ３５１の回転に伴ってアジテータ３５１が摺擦する際に弾性的に振動するようになっている。
【００３８】
また、現像ロール３２、磁性ロール４０及びアジテータ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４に示すように、現像ロール３２及びアジテータ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、磁性ロール４０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。
【００３９】
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。
今、現像ロール３２上の現像剤層のトナー濃度が充分に高い場合を想定すると、現像ロール３２の回転に伴って現像剤Ｇが再び現像ハウジング３１に戻った場合、現像剤収容部３４中の現像剤Ｇはトナー濃度が高いから、透磁率が低くなる。
このとき、磁性ロール４０は現像ロール３２内の磁極ロール３２２による磁界にて磁化され、その表面に現像剤Ｇが磁気的に吸着し、磁性ロール４０の回転方向に現像剤Ｇが搬送される。
このため、磁性ロール４０の近傍に位置する現像剤Ｇが流動層として流動するが、その外側の多くの現像剤層が不動層として移動せず、現像剤溜まりが形成される。
それゆえ、トナー収容部３５からのトナーは現像剤Ｇ中に取り込まれることなく、トナー補給路３６の現像剤溜まりのところに滞留している。
【００４０】
一方、トナーが急激に消費される場合を想定すると、現像ロール３２上の現像剤層のトナー濃度が低くなるため、現像ロール３２の回転に伴って現像剤Ｇが再び現像ハウジング３１に戻った場合、現像剤収容部３４中の現像剤Ｇはトナー濃度が低いから、透磁率が高くなる。
このとき、磁性ロール４０は現像ロール３２内の磁極ロール３２２による磁界にて磁化され、その表面に現像剤Ｇが磁気的に吸着し、磁性ロール４０の回転方向に現像剤Ｇが搬送される。
このため、磁性ロール４０から離れた部分までの多くの現像剤層が流動層として流動するため、その外側に不動層が形成されない。
それゆえ、磁性ロール４０の周囲には現像剤Ｇに大きな回転搬送力が作用するため、トナー収容部３５からのトナーは回転搬送挙動の現像剤Ｇ中に逐次取り込まれることになり、磁性ロール４０の回転により搬送される現像剤Ｇ中のトナー濃度が直ちに上昇する。
また、同時にトナー濃度の低い現像剤Ｇの体積は小さくなり、トナー補給部３６付近のトナーＴがアジテータ３５１の圧力によってトナー収容部３５から現像剤収容部３４側にせり出してくるので、トナーＴが現像剤Ｇの流動層に引き込まれやすい。
【００４１】
このようにトナーが取り込まれた現像剤Ｇは磁性ロール４０の回転に伴って強制的に移動せしめられるが、このような回転搬送挙動の現像剤Ｇの中にトナーＴが順次拡散していき、キャリアチェーンの移動と共に充分に帯電され、現像ロール３２側へと搬送される。
それゆえ、トナー収容部３５から供給されたトナーＴは直ちに現像ロール３２側に搬送されるのではなく、充分に帯電されながら現像ロール３２側に移動していく。
よって、現像ロール３２上の現像剤層のトナー濃度は直ちに自律的に制御される。
【００４２】
また、本実施の形態では、現像装置３０のトナー補給路３６が下方配置されているため、画像形成装置を暫く使用しない状況下にあっては、トナー補給路３６部分ではトナーが滞留しているため、トナーブロッキングが起こり易い。
ところが、本実施の形態では、定期的若しくは不定期的にアジテータ３５１を回転動作させると、このアジテータ３５１が可動部５０に摺擦するため、これに伴って、可動部５０である弾性体５１が振動し、トナー補給路３６のトナー滞留部がほぐされ、トナーブロッキングが解消される。
このため、現像剤中のトナー濃度が低下すると、トナー収容部３５内のトナーがトナー補給路３６を通じて現像剤収容部３４内に供給される。
このような可動部５０の性能評価については後述する実施例にて裏付けられる。
【００４３】
また、本実施の形態にあっては、トナー補給路３６中には何も設けていないが、例えば図５に示すように、トナー補給路３６中にパドルなどの攪拌部材７０を設けるようにしても差し支えない。
このような攪拌部材７０を設けた態様にあっても、攪拌部材７０の上部でトナーブロッキングが起こり得るため、本実施の形態のような可動部５０を設けることは必要である。
尚、攪拌部材７０の設置個所としては、トナー補給路３６の補給入口３６１にあまりに近いと、現像剤収容部３４内の現像剤Ｇをトナー収容部３５側に搬送してしまう懸念があるため、補給入口３６１からある程度離間して設置することが必要になる。このため、上述したように、攪拌部材７０の上部でトナーブロッキングが発生する可能性があるのである。
【００４４】
◎実施の形態２
図６は実施の形態２に係る現像装置の要部を示す。
同図において、現像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、トナー補給路３６が斜め下方に設けられており、このトナー補給路３６の下側傾斜部に面した箇所に可動部５０が設けられている。
本実施の形態において、可動部５０は、略断面二等辺三角形状で且つトナー収容部３５に面した壁面がアジテータ３５１の回転移動軌跡に沿った曲面状に形成された弾性体５３（本例では、アジテータ３５１よりも弾性変形し易い素材で構成）を有し、この弾性体５３の周面を保護コート膜５４で覆うようにしたものである。
更に、本実施の形態では、トナー補給路３６の補給入口３６１に対向した部位には、トナー補給路３６の区画部材として現像ハウジング３１部分に板状ブロック３６４（図中太点線で表示）が取付られ、トナー補給路３６の補給出口３６２の上端が前記補給入口３６１の下端よりも下方に位置するようになっている。
【００４５】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１と略同様な作動を奏する。
例えば画像形成装置を暫く使用していない状況下では、トナー補給路３６内にトナーが滞留し、トナーブロッキングが起こり得るが、定期的若しくは不定期的にアジテータ３５１を回転移動させることにより、可動部５０である弾性体５３を振動させ、トナー補給路３６中のトナーブロッキングをほぐすことができる。
【００４６】
◎実施の形態３
図７は実施の形態３に係る現像装置の要部を示す。
同図において、現像装置の基本的構成は、実施の形態２と略同様であるが、実施の形態２と異なる可動部５０を備えている。
この可動部５０は、実施の形態２と略同様な弾性体５３と、保護コート膜５４とを備えているが、トナー補給路３６のトナー収容部３５側壁面に面した弾性体５３部分に凹部を設け、この凹部内に可動剛体板５５を配設したものである。
【００４７】
このように、本実施の形態では、可動部５０は、一部に可動剛体板５５を備えているが、アジテータ３５１の定期的若しくは不定期的な回転動作に伴って可動部５０の弾性体５３が振動し、この振動が前記可動剛体板５５に伝達する。
このため、トナー補給路３６でトナーブロッキングが発生したとしても、前記可動部５０によりトナーブロッキングはほぐされ、トナー補給路３６でのトナーの補給性は良好に保たれる。
【００４８】
◎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３参照）を用いた。
ここで、トナーは、平均体積平均粒径約８．５μｍのトナーＡ、体積平均粒径約７μｍのトナーＢ、体積平均粒径約１０μｍのトナーＣを用い、表面は酸化シリカ系および酸化チタン系の外添処理をしている。キャリアはいずれも５０μｍのフェライトキャリアで帯電調節のために表面をコーティングしている。
また、可動部５０は、単発泡ウレタンフォームからなる弾性体５１の周囲を１００μｍ厚のＰＥＴからなる保護コート膜５４で被覆したものである。
【００４９】
そして、本実施例に係る現像装置を所定のプリンタに組み込み、高温高湿環境と低温低湿環境とでプリントテストを行った。
このプリントテストは、５００枚の白紙プリント後カバレッジ４０％の全面ハーフトーンを１０枚プリントアウトする動作を２回繰り返し、１昼夜放置後再び同じテストを行った。
結果を図１０に示す。
【００５０】
◎実施例２
本実施例は、実施の形態３に係る現像装置モデルを基本構成としたものである。
本実施例において、現像剤の素材（トナー、キャリア）については実施例１と同様である。
また、可動部５０は、例えば図８に示すように、弾性体５３の一部に可動剛体板５５を組み込んだものであるが、本例では、例えば可動剛体板５５を現像ハウジング３１の壁面から突出させるように長く構成し、現像ハウジング３１の壁面に可動剛体板５５よりも大きな孔を開設し、この孔と可動剛体板５５との隙間をウレタンフォームからなる充填材５６にて塞ぎ、可動剛体板５５を図中Ｄ〜Ｇ（Ｄ：対向壁面方向，Ｅ：対向壁面逆方向，Ｆ，Ｇ：Ｄ，Ｅに夫々直角な方向）のいずれの方向にも移動可能とした。
本実施例のプリントテストは、５００枚の白紙プリント後カバレッジ４０％の全面ハーフトーンを１０枚プリントアウトする動作を２回繰り返し、１昼夜放置後再び同じテストを行った。
このとき、可動剛体板５５については、各方向Ｄ〜Ｇに夫々１０プリント毎に１回、約１ｍｍ移動させて戻す動作を行い、上記のテストを行った。
尚、本実施例でも、アジテータ３５１は現像装置駆動中に常時回転しているが、本実施例では、アジテータ３５１による弾性体５３の振動が可動剛体板５５に直接伝達せず、可動剛体板５５の移動によりトナー補給部３６の壁面を可動としたものである。
結果を図１０に示す。
【００５１】
◎実施例３
本実施例は、実施の形態２に係る現像装置モデルであり、現像剤のトナーとしてトナーＡを用い、高温高湿環境下において、実施例１と同様なプリントテストを行った。
結果を図１０に示す。
【００５２】
◎比較例１
比較例は、実施例１の可動部を非可動部としたものであり、実施例１と同様なプリントテストを行った。結果を図１０に示す。
◎比較例２
本比較例は、実施例２の動部を非可動部としたものであり、実施例１と同様なプリントテストを行った。結果を図１０に示す。
【００５３】
◎比較例３
本比較例は、図９に示す現像装置モデルを使用したものである。
同図において、トナー補給路３６は斜め下方に傾斜配置されており、このトナー補給路３６の現像剤収容部３４側の壁面に可動部５０’（本例では、弾性体５３’と可動剛体板５５’とを具備）を設けたものである。
本比較例においては、可動剛体板５５’については、実施例２と同様に移動自在に構成し、現像剤のトナーとしてトナーＡを用い、高温高湿環境下において、実施例２と同様なプリントテストを行った。
結果を図１０に示す。
【００５４】
図１０によれば、実施例１〜３では、濃淡ムラなどが全く見られず、極めて良好であった。
これに対し、比較例１〜３のいずれの場合にも、プリントテストの結果、一部に濃淡筋や全面に濃淡筋が見られた。
この結果、可動部５０がトナー補給路３６のトナー収容部３５側又は下側であれば、動かし方などによらず、トナー補給路３６の壁面を動かすことがトナーブロッキングを防止する効果を有することがわかる。
これは、壁面を動かすことによって、壁面上のトナーが周囲のトナーや現像剤を圧迫する反作用でブロックができかけても、崩されることによると考えられる。
【００５５】
この点、比較例３に示すように、トナー補給路３６の現像剤収容部３４側の対向壁面を動かしても効果がないのは、トナー補給路３６のトナー全体を動かすことができず、可動部５０’近傍のトナーのみほぐすことによると考えられる。
すなわち、トナー補給路３６のトナーの大部分を定期的又は不定期に動かす機構であれば、トナーブロッキングを防止することができることが理解される。
【００５６】
また、実施例１において、対向壁３６０の長さは補給入口３６１下端より下に位置（ｂ）するが、これを前記補給入口３６１下端よりも上に位置（ａ）する態様にすると、ａの態様はトナー濃度が高くなって現像剤の体積が増加したときに、現像剤の一部がトナー収容部３５側にこぼれてトナー濃度が安定せず、現像ロール３２軸方向の濃度斑も発生するという現象が観察されたが、ｂの態様（実施例１）ではトナー濃度が安定し、軸方向濃度斑も発生しなかった。
【００５７】
但し、ａの態様の場合でもトナーのブロッキングによる不具合は発生しなかった。
これは、実施例２の場合におけるトナー補給路３６の対向壁面（板状ブロック３６４）についても同様であるが、実施例２において、実線で示す部分だけで壁面を形成した場合には多少ブロッキングしていても濃淡筋などの問題は発生しなかったが、壁面を点線部のように延長した場合にはブロッキングによる濃淡筋が発生した。
しかし、実線で示す部分だけの場合にはトナー濃度が一定にならず、この現像装置の自律的にトナー濃度を一定化するという目的に合致しなかった。
このため、実施例２においても、板状ブロック３６４を設けることにより、例えば対向壁面を点線部まで延長することによって、自律的にトナー濃度が略一定となり、現像ロール３２軸方向の濃度斑も発生しなかった。
【００５８】
【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、トナー濃度センサやトナー補給機構を用いずに、自律的に混合粉体の状態（トナー濃度などの割合）を一定にすることができる態様の現像装置を前提とし、トナー補給路がトナー補給路側から現像剤収容部側に向かって下方配置され、かつ、トナー補給路の下側若しくはトナー収容部側壁面が可動部として構成されるため、自律的にトナーを補給する態様において、磁界の影響が及ばないトナー補給路におけるトナーのブロッキングを防止することが可能になり、その分、トナーのブロッキングによる弊害防止に対する信頼性を向上できる。
その結果、現像剤量を多くできることから、長寿命化に寄与するほか、使用範囲を磁性トナーから非磁性トナーに広げることができる。
【００５９】
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、トナー補給路でのトナーブロッキングを有効に防止可能な現像装置を用いて作像することができるので、現像性能の極めて良好な画像形成装置を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】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３】本実施の形態で用いられる現像装置のトナー補給路の周辺部を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る現像装置の駆動系を示す説明図である。
【図５】本実施の形態に係る現像装置の変形形態を示す説明図である。
【図６】実施の形態２に係る現像装置の要部を示す説明図である。
【図７】実施の形態３に係る現像装置の要部を示す説明図である。
【図８】実施例２に係る現像装置の要部を示す説明図である。
【図９】比較例３に係る現像装置の要部を示す説明図である。
【図１０】実施例１〜３及び比較例１〜３についての性能評価を示す説明図である。
【図１１】従来における現像装置の一例を示す説明図である。
【図１２】そのトナー補給システムの一例を示す説明図である。
【図１３】トナー濃度とトナー電荷量との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…現像剤担持体，２…現像剤収容部，３…トナー収容部，４…トナー補給路，５…可動部，６…規制部材，７…回転部材，８…像担持体，９…現像装置，Ｇ…現像剤，Ｔ…トナー，Ｚ…静電潜像

Claims (9)

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、
   この現像剤担持体に隣接して現像剤を収容する現像剤収容部と、
   この現像剤収容部との間にトナー補給路を有し、現像剤収容部を介して前記現像剤担持体と連通して設けられ且つ現像剤収容部に対しトナーを供給可能に収容するトナー収容部とを備え、
   前記トナー補給路が少なくともトナー収容部側から現像剤収容部側に向かって下降配置されると共に、このトナー補給路の下側若しくはトナー収容部側の壁面が可動部として構成されることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   トナー補給路は、現像剤担持体内の磁界発生手段に基づく直接的な磁界が作用する領域外に設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   トナー補給路は、トナー収容部側の補給口下端が現像剤収容部側の補給口上端よりも上方にあることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   トナー補給路は現像剤担持体の軸方向略全域に亘って設けられていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   トナー補給路に面した可動部は弾性体を備えていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５記載の現像装置において、
   トナー補給路に面した可動部は弾性体を備え、その弾性体の内壁面を保護部材で被覆するものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項５記載の現像装置において、
   トナー収容部にはトナーを供給するための供給部材が設けられ、この供給部材が可動部に摺擦することを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   更に、前記現像剤収容部内には、現像剤担持体に接触又は近接して回転し且つ現像剤収容部内の現像剤に対し回転力を与えた状態でトナー収容部からのトナーを現像剤収容部に取り込む回転部材が設けられることを特徴とする現像装置。
9. 像担持体と、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーにて可視像化する請求項１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。

Images