JP2005274854A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤収容部内のトナー濃度が低下した場合には、当該現像剤収容部に確実にトナーを補給することができ、しかも現像剤収容部内のトナーが消費されず、トナー濃度が高い場合には、現像剤収容部に過剰にトナーが供給されることがなく、常に安定した現像特性を得ることが可能な現像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 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規制部材とを備えた現像装置において、傾斜板上を流動した二成分現像剤が還流する現像剤通路と、前記トナー収容部からトナーが供給されるトナー通路とを、別個に独立して設けるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置で用いられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に係り、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することが可能な現像装置の改良に関する。

特公平５−６７２３３号公報 特開平５- １１９６２５号公報 特開平９- ２２１７８号公報 特開２０００−３５２８７７号公報 特開平９−１９７８３３号公報

従来、この種の電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機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。かかる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攪拌したものを用いる二成分現像方式とに大別される。

上記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力によって搬送しつつ現像する磁気ブラシ現像方式が広く採用されている。この磁気ブラシ現像方式では、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、像担持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式においては、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する一方、トナー濃度が低下した場合には、濃度斑や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。

そこで、従来の磁気ブラシ現像方式では、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うように構成されている。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式にあっては、トナー濃度センサや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など、トナー濃度の検知システムが面倒であるという不具合を有している。

このような不具合を解決する先行技術としては、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ように構成したものである。

この自律的なトナー濃度の制御方法は、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。

上記現像装置の例として、特公平５−６７２３３号公報に開示された技術では、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、特開平５−１１９６２５号公報に開示された技術では、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、特開平９−２２１７８号公報に開示された技術では、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、特開２０００−３５２８７７号公報に開示された技術では、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、特開平９−１９７８３３号公報に開示された技術では、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

しかし、上記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。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、現像剤密度が高いため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現像剤担持体上へのトナーの供給が十分に行われず、所望の濃度が得られない。

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。

そこで、本出願人は、上記の問題点を解決するため、図１４に示すような現像装置を既に提案している（特願２００３−２８０３５４号公報）。

この特願２００３−２８０３５４号公報に係る現像装置１００は、図１４に示すように、内部に磁界発生手段１０２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１０１と、前記現像剤担持体１０１に隣接して二成分現像剤Ｇを収容する現像剤収容部１０３と、前記現像剤収容部１０３内のうち現像剤担持体１０１に近接した部位に配備した現像剤攪拌部材１０４と、前記現像剤収容部１０３を介して現像剤担持体１０１と連通して設けられトナーを供給可能に収容するトナー収容部１０５と、前記現像剤担持体１０１に隣接して現像剤収容部１０３に対し現像剤担持体１０１の現像剤搬送方向下流側に設けられると共に前記現像剤収容部１０３と連通する現像剤退避部１０６と、前記現像剤収容部１０３及び現像剤退避部１０６に対して現像剤担持体１０１の現像剤搬送方向下流側に設けられ、現像剤担持体１０１により担持搬送される二成分現像剤Ｇ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１０３又は現像剤退避部１０６に前記余剰現像剤を分離する現像剤分離手段１０７とを備え、該現像剤退避部１０６へ分離された二成分現像剤Ｇが前記現像剤収容部１０３へ流出するように構成したものであ。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特願２００３−２８０３５４号公報に係る現像装置１００においては、トナー濃度が低下した場合、現像剤担持体の磁界発生手段１０２の磁気吸引力によって、当該現像剤担持体の表面に担持搬送される二成分現像剤の量が増加するため、現像剤分離手段によって分離されて傾斜板上部に流動し、現像剤収容部内の二成分現像剤の体積が減少する。そのため、上記現像装置では、現像剤収容部内の二成分現像剤の体積が減少すると、トナー供給路を介してトナー供給路上部に位置する二成分現像剤あるいはトナー（以下、両者をまとめて「現像剤」という）が補給されるが、この現像剤収容部内に取り込まれるトナーの量は、トナー供給路上部に存在する現像剤中に含まれるトナー量によって決定される。

更に説明すると、上記特願２００３−２８０３５４号公報に係る現像装置１００の場合には、連続的に印字を行うと、図１５に示すように、現像剤収容部内のトナー濃度が低下して、傾斜板から継続的に現像剤が流動してくるため、主に、当該傾斜板上を流動してくるトナー濃度の低い現像剤が、そのまま現像剤収容部内に取り込まれてしまい、現像剤収容部内に供給されるトナー量は少ない。一方、上記現像装置の場合には、印字動作が停止していると、図１６に示すように、現像剤収容部内のトナー濃度が低下せず、傾斜板上を流動する現像剤がなくなるため、アジテータによってトナー供給路上部に積み上げられたトナーが、次の現像工程によるトナー濃度の低下に伴って、主に現像剤収容部に供給されるため、現像剤収容部内に取り込まれるトナー量は多くなる。

その結果、上記特願２００３−２８０３５４号公報に係る現像装置１００において、前者の場合には、トナー濃度の回復が遅く、ベタ画像を連続して印字した場合など、濃度低下が激しくベタ画像の追従性が悪くなったり、後者の場合には、過剰なトナーが現像剤収容部に取り込まれ、トナー濃度がオーバーシュートして高くなり過ぎ、現像剤収容部内ひいては現像剤担持体上のトナー濃度が安定しないという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像剤収容部内のトナー濃度が低下した場合には、当該現像剤収容部に確実にトナーを補給することができ、しかも現像剤収容部内のトナーが消費されず、トナー濃度が高い場合には、現像剤収容部に過剰にトナーが供給されることがなく、常に安定した現像特性を得ること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にある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、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、前記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、前記現像剤収容部内のうち現像剤担持体に近接した部位に配備した現像剤攪拌部材と、前記現像剤収容部を介して現像剤担持体と連通して設けられトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、前記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、前記現像剤収容部との間が傾斜した状態で配置された傾斜板によて仕切られ且つ現像剤収容部に連通する現像剤退避部と、前記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規制部材とを備えた現像装置において、
前記傾斜板上を流動した二成分現像剤が還流する現像剤通路と、前記トナー収容部からトナーが供給されるトナー通路とを、別個に独立して設けるように構成したものである。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の現像装置において、上記現像剤通路とトナー通路が、トナー供給路の上部で合流するように構成したものである。

さらに、請求項３に記載された発明は、請求項２に記載の現像装置において、上記トナー供給路に、第２の現像剤攪拌部材を配置するように構成したものである。

又、請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３の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である。

この発明によれば、現像剤収容部内のトナー濃度が低下した場合には、当該現像剤収容部に確実にトナーを補給することができ、しかも現像剤収容部内のトナーが消費されず、トナー濃度が高い場合には、現像剤収容部に過剰にトナーが供給されることがなく、常に安定した現像特性を得ること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。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置を示すものである。

図２において、符号２１は、矢印方向に沿って所定の回転速度で回転駆動されるＯＰＣ感光体などからなる静電潜像担持体を示すものであり、この静電潜像担持体２１の表面は、スコロトロンや帯電ロールなどの帯電装置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、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及び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。なお、図２では、便宜上、静電潜像担持体２１として相対的に直径の大幅に大きなものが、現像剤担持体３２として相対的に直径の小さなものが図示されているが、これはあくまで模式的なものであり、装置の小型化、特に現像装置２４を静電潜像担持体２１等と一体的にＣＲＵとしてユニット化した場合など、直径の小さな現像剤担持体３２を用いるのが望ましい。

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。なお、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。

また、上記静電潜像担持体２１からトナー像が転写された記録材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。

図１はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示すものである。

この現像装置は、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、前記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、前記現像剤収容部内のうち現像剤担持体に近接した部位に配備した現像剤攪拌部材と、前記現像剤収容部を介して現像剤担持体と連通して設けられトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、前記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、前記現像剤収容部との間が傾斜した状態で配置された傾斜板によて仕切られ且つ現像剤収容部に連通する現像剤退避部と、前記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規制部材とを備え、該現像剤退避部へ分離された二成分現像剤が前記現像剤収容部へ流出するように構成されている。

すなわち、上記現像装置２４は、図１に示すように、静電潜像担持体２１と対向した位置に開口部３１１を有する現像ハウジング３１を備えており、この現像ハウジング３１の開口部３１１に面して現像剤担持体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を収容するトナー収容部３５とを形成したものである。

上記二成分現像剤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としては、例えば、非磁性トナーが用いられるが、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良い。

また、上記現像剤担持体３２は、外周に配置される回転可能な回転スリーブ３２１と、当該回転スリーブ３２１の内部に固定した状態で配設された磁極ロール３２２とから構成されている。上記回転スリーブ３２１は、非磁性ステンレス等によって薄肉円筒状に形成されている。また、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）から下流側へ略３０°間隔で搬送磁極（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）から上流側へ略３０°間隔でピックアップ磁極（本例ではＮｌ）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、上記現像磁極（Ｓ１）は、図１に示すように、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、矢印方向に沿って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。

また、上記現像剤収容部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）した部位に現像剤攪拌部材３６が時計周り方向に沿って回転自在に配設されている。さらに、現像剤収容部３３の底部形状は、現像剤担持体３２及び現像剤攪拌部材３６に沿った湾曲形状をしており、現像剤担持体３２、現像剤攪拌部材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、上記現像剤攪拌部材３６としては、図３に示すように、例えば、回転軸３６１の外周に、板状の部材３６２を十字状に固定して配置したものや、スパイラルオーガ状に形成されたものなどが用いられる。この現像剤攪拌部材３６では、後述するように、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇと、トナー収容部３５から供給されたトナーＴとが、混合攪拌されて、トナーＴが摩擦帯電され、当該現像剤攪拌部材３６によって攪拌された二成分現像剤Ｇは、現像剤担持体３２のピックアップ磁極（Ｎ１）近傍で捕獲され、現像剤担持体３２の回転スリーブ３２１の回転により担持搬送されるようになっている。

更に、上記トナー収容部３５には、図１に示すように、収容されるトナーＴを攪拌搬送して現像剤収容部３３に供給するトナー供給部材３５１を有しており、このトナー供給部材３５１は、例えば、回転体３５２に弾性フィルム３５３を固着したもので、トナー収容部３５の底壁面に沿ってトナーＴを掃き出すようにしたものである。また、このトナー収容部３５の底部形状は、トナー供給部材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、これら現像剤収容部３３とトナー収容部３５とを仕切るように、現像ハウジング３１の底部から上方に突出した突出部３８が設けられている。

また、この実施の形態では、現像剤収容部３３と現像剤退避部３４との間が、現像剤分離部材としての傾斜板３９によって隔てられている。この傾斜板３９は、例えば、図４に示すように、現像剤担持体３２と略同程度の幅で形成された板状部材からなり、この傾斜板３９は、現像剤担持体３２側が上方で、その反対側が下方となるように斜め下方に向かって傾斜した状態で配置されている。また、上記傾斜板３９は、所定の角度γ（例えば、４５°）で傾斜した状態で配置された傾斜部３９１と、当該傾斜部３９１の下端部に鉛直方向下方に向けて一体的に形成された下端部３９２とを備えている。そして、傾斜板３９のうち、現像剤担持体３２側に位置する上端３９３は、図５に示すように、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、上端３９３の反対側である下端３９４は、前述した突出部３８近傍において、鉛直方向下方に向けて突設されている。なお、上記傾斜部３９１の傾斜角度は任意に設定して差し支えない。また、上記傾斜板３９の上端３９３の端面は、水平方向Ｈ０に沿った端面を有するように形成されているとともに、その下端３９４の端面は、突出部３８の左側面と略平行に傾斜した端面を有するように形成されている。

また、上記傾斜板３９の下端部３９２と突出部３８との間及び、傾斜板３９の上端３９３と現像剤担持体３２との間には、現像剤退避部３４と現像剤収容部３３とを連通している循環路４０が形成されている。この循環路４０は、例えば、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが傾斜部３９１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が下端部３９２側から現像剤収容部３３に流出する経路になっている。

更に、この実施の形態では、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と対向するように現像剤規制部材４１が配設されている。この現像剤規制部材４１は、現像剤担持体３２と略同程度の幅を有し、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、本実施の形態では、現像剤規制部材４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、前記傾斜板３９の上端部３９ｂと現像剤担持体３２との間隙は、現像剤規制部材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。

また、この実施の形態では、現像剤規制部材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、眉厚規制機能とは別にしてもよい。この場合、例えば、現像剤規制部材４１と現像磁極（Ｓｌ）との間に層厚規制部材を設ける態様が挙げられる。

ところで、この実施の形態では、傾斜板上を流動した二成分現像剤が還流する現像剤通路と、前記トナー収容部からトナーが供給されるトナー通路とを、別個に独立して設けるように構成されている。

また、この実施の形態では、上記現像剤通路とトナー通路が、トナー供給路の上部で合流するように構成されている。

ここで、「トナー供給路」とは、現像剤収容部に収容された二成分現像剤が、傾斜板上を流動しない状態、つまり現像剤収容部内の二成分現像剤のトナー濃度が所定の濃度に近い状態であって、現像剤攪拌部材が現像剤収容部内の二成分現像剤を単に攪拌している際には、現像剤の動きがなく、かつ、現像剤収容部内に収容された二成分現像剤のトナーが現像によって消費され、当該二成分現像剤の剤嵩が減少し、二成分現像剤が傾斜板上を流動して還流するとともに、トナー収容部からトナーが供給される際には、当該二成分現像剤とトナーが通過する領域をいう。ただし、上記トナー供給路は、必ずしも存在しなくともよく、現像剤通路とトナー通路が、現像剤攪拌部材の近傍まで直結するように構成されていても良い。この場合には、トナー供給路は殆ど存在しないことになるが、現像剤攪拌部材の外周には、二成分現像剤とトナーが攪拌混合される領域が存在するため、この二成分現像剤とトナーが攪拌混合される領域を、トナー供給路とみなしても良い。

すなわち、上記現像剤収容部３３とトナー収容部３５との間の連結部には、上述したように、これら現像剤収容部３３とトナー収容部３５とを仕切るように、現像ハウジング３１の底部から上方に突出した突出部３８が設けられている。

上記突出部３８は、図４に示すように、現像剤収容部３３の内面と一体的に形成され、所定の傾斜角度αをなす平面状の第１の傾斜面３８１と、トナー収容部３５の内面と一体的に形成され、所定の傾斜角度βをなす平面状の第２の傾斜面３８２とから、断面略三角形状に形成されている。また、上記突出部３８の上端部３８３は、第１の傾斜面３８１の上端部から鉛直方向上方に向けて垂直に形成された第１の垂直面３８４と、第１の傾斜面３８１の上端部よりも高い位置に設定された第２の傾斜面３８２の上端部から鉛直方向上方に向けて垂直に形成された第２の垂直面３８５とから、垂直に起立した平板状に形成されており、当該上端部３８３の上端面３８６は、水平な平坦面に形成されている。

また、上記突出部３８の上端部３８３と、傾斜板３９の下端部３９１との間には、当該傾斜板３９によって分離された二成分現像剤Ｇが還流する現像剤通路４２と、トナー収容部からトナーＴが供給されるトナー通路４３とが、別個に独立して形成されている。そのため、上記突出部３８の上端部３８３と、現像剤分離部材３９の下端部との間には、これら突出部３８の上端部３８３と、傾斜板３９の下端部とによって区画され、鉛直方向の上下方向に沿って延びた通路４４が形成されており、この通路は、現像ハウジング３１の天井部から下方に向けて突出するように垂下された平板状の分割部材４５によって、現像剤通路４２とトナー通路４３とに分割されている。

図示の実施例では、上記分割部材４５が途中で屈曲しており、現像剤通路４２の幅Ｗ１とトナー通路４３の幅Ｗ２が等しくなるように設定されている。なお、上記現像剤通路４２の幅Ｗ１とトナー通路４３の幅Ｗ２は、必ずしも等しく設定する必要はなく、いずれか一方の幅、例えば、現像剤通路４２の幅Ｗ１又はトナー通路４３の幅Ｗ２を、他方に比べて広く形成するように設定しても良い。上記現像剤通路４２の幅Ｗ１とトナー通路４３の幅Ｗ２は、傾斜板３９によって分離された二成分現像剤Ｇと、トナー収容部３５から供給されるトナーＴとの混合割合を決定するものであり、重要な技術的意義を有している。

さらに、上記現像剤通路４２とトナー通路４３の下方には、現像剤収容部３３内に収容された二成分現像剤Ｇに、現像剤分離部材３９によって分離され還流する二成分現像剤Ｇとともに、トナー収容部３５からトナーＴを供給するトナー供給路３７が設けられている。このトナー供給路３７の形状は、分割部材４５の下端部４５ａの位置や、突出部３８の第１の斜面３８１の傾斜角度αや位置、更には傾斜板３９の下端部３９２の位置等によって決定される。上記トナー供給路３７の長さは、二成分現像剤ＧとトナーＴとの攪拌性を考慮した場合には、ある程度の長さを有しているのが望ましい。

そして、上記トナー供給路３７からは、突出部３８の第１の斜面３８２に沿って、トナー収容部３５から供給されるトナーＴと、現像剤分離部材３９によって分離され還流する二成分現像剤Ｇとが、一部混合されながらも層状に斜め下方に移動し、当該トナー供給通路３７の斜め下方に位置する現像剤攪拌部材３６によって、強制的に攪拌混合されて、現像剤担持体３２の表面へと供給されるようになっている。

以上の構成において、この実施の形態に係る現像装置では、次のようにして、現像剤収容部内のトナー濃度が低下した場合には、当該現像剤収容部に確実にトナーを補給することができ、しかも現像剤収容部内のトナーが消費されず、トナー濃度が高い場合には、現像剤収容部に過剰にトナーが供給されることがなく、常に安定した現像特性を得ることが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る現像装置２４は、図１に示すように、現像剤収容部３３内に予め収容された所定のトナー濃度（例えば、８〜１０％程度）の二成分現像剤Ｇが、現像剤攪拌部材３６によって撹絆され、二成分現像剤Ｇ中のトナーが摩擦帯電された後、現像剤担持体３２内のピックアップ磁極（Ｎｌ）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、現像剤規制部材４１の近傍に到達すると、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、現像剤規制部材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、静電潜像担持体２１と対向する現像領域に搬送される。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ことにより消費される。

次に、現像剤規制部材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１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、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、現像剤規制部材４１近傍まで確実に搬送される。この現像剤規制部材４１まで確実に搬送された二成分現像剤Ｇは、現像剤規制部材４１の規制力と搬送磁極（Ｎ２）の磁気拘束力によって現像剤規制部材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、図７に示すように、落下現像剤となって傾斜板３９上に落下し、現像剤退避部３４を経て、傾斜板３９上を斜め下方に流動し、現像剤通路４２及びトナー供給路３７を介して、再び現像剤収容部３３へ戻る。

このように、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、トナー供給路３７にあった低トナー濃度の二成分現像剤Ｇ及びトナーＴは、現像剤攪拌部材３６の搬送力と二成分現像剤Ｇ及びトナーの自重により、上記スペースに速やかに引き込まれ、現像剤収容部３３には適量のトナーが速やかに供給される。また、トナー供給路３７の上部には、図９に示すように、現像剤通路４２を介して二成分現像剤Ｇが、トナー通路４３を介してトナーＴが、それぞれ一定の比率で供給されることにより、常にトナー供給路３７中の二成分現像剤ＧとトナーＴの比率が一定に保たれる。

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一量が多いことから、比較的単位体積当たりの磁性キャリアの密度が小さい。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、トナー濃度の高い二成分現像剤Ｇの多くは、図８に示すように、現像剤担持体３２の回転方向に対して傾斜板３９の先端３９３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、現像剤規制部材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、傾斜板３９上に落下しない。

このため、この二成分現像剤Ｇは、傾斜板３９の上部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傾斜板３９の先端３９３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、トナー通路４３に存在するトナーＴは、現像剤収容部３３内に供給されない。

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。そして、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。

しかも、この実施の形態では、図１０に示すように、トナー供給路３７の上部で傾斜板３９を流動する二成分現像剤Ｇを導く現像剤通路４２と、トナー収容部３５からトナーＴが供給されるトナー通路４３が合流しており、傾斜板３９上への二成分現像剤Ｇの流動が始まり、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが減少すると、二成分現像剤ＧとトナーＴが略一定の割合でトナー供給路３７を通じて確実に現像剤収容部３３内に供給される。

そのため、上記二成分現像剤Ｇのトナー濃度低下時に、傾斜板３９上を流動した低トナー濃度の二成分現像剤Ｇが、殆どすべて再度、トナー供給路３７から現像剤収容部３３へと供給されてしまい、トナーが供給されなかったり、停止又は低濃度画像の現像工程後に、高濃度の画像を現像した場合のように、トナー供給路３７に存在するトナーＴが一時期に多量に現像剤収容部３３へと供給されてしまい、トナーの飛散やかぶり等の問題が発生するのを確実に防止することができる。

実施の形態２
図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、トナー供給路に、第２の現像剤攪拌部材を配置するように構成されている。

すなわち、この実施の形態２では、図１１に示すように、トナー供給路３７に、第２の現像剤攪拌部材４６を配置するように構成されている。この第２の現像剤攪拌部材４６としては、図３に示すような攪拌部材を用いても勿論良いが、当該第２の現像剤攪拌部材４６が配置されるトナー供給路３７が狭いことを考慮すれば、図１２に示すように、細い回転軸４６１に、直径方向に沿ってピン４６２を突設させたものや、単に断面正方形状の回転軸４６１からなるものを用いても良い。

この実施の形態２によれば、図１１に示すように、トナー供給路３７に、第２の現像剤攪拌部材４６を配置することにより、トナー供給路３７で合流する二成分現像剤ＧとトナーＴとを強制的に攪拌した後に、トナー供給路３７に供給することができるので、トナー濃度の不均一な二成分現像剤Ｇが現像剤担持体３２上に供給されてしまい、濃度ムラ等が発生するのを確実に防止することができる。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３
図１３はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態３では、傾斜板や突出部の形状を適宜設定することにより、トナー供給路３７を斜めに傾斜した状態で配置するように構成されている。

この実施の形態２によれば、図１１に示すように、トナー供給路３７を斜めに長く形成することができるとともに、比重の大きな二成分現像剤Ｇが上方に位置するので、重力を利用した二成分現像剤ＧとトナーＴとの混合作用を期待することができる。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

図１はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。 図３は現像剤攪拌部材を示す斜視構成図である。 図４は現像剤分離部材を示す斜視構成図である。 図５は現像剤担持体と現像剤分離部材との近傍を示す拡大構成図である。 図６は現像剤分離部材と仕切り板を示す斜視構成図である。 図７は現像剤担持体と現像剤分離部材との近傍を示す拡大説明図である。 図８は現像剤担持体と現像剤分離部材との近傍を示す拡大説明図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の動作を示す説明図である。 図１０はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の現像剤の流れを示す説明図である。 図１１はこの発明の実施の形態２に係る現像装置を示す構成図である。 図１２は現像剤攪拌部材を示す斜視構成図である。 図１３はこの発明の実施の形態３に係る現像装置を示す要部構成図である。 図１４は従来の現像装置を示す構成図である。 図１５は従来の現像装置の現像剤の流れを示す説明図である。 図１６は従来の現像装置の現像剤の流れを示す説明図である。

符号の説明

２４：現像装置、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、３６：現像剤攪拌部材、３７：トナー供給路、３９：現像剤分離部材、４２：現像剤通路、４３：トナー通路、４５：分割部材、Ｇ：二成分現像剤。

Claims (4)

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、前記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、前記現像剤収容部内のうち現像剤担持体に近接した部位に配備した現像剤攪拌部材と、前記現像剤収容部を介して現像剤担持体と連通して設けられトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、前記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、前記現像剤収容部との間が傾斜した状態で配置された傾斜板によて仕切られ且つ現像剤収容部に連通する現像剤退避部と、前記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規制部材とを備えた現像装置において、
   前記傾斜板上を流動した二成分現像剤が還流する現像剤通路と、前記トナー収容部からトナーが供給されるトナー通路とを、別個に独立して設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、上記現像剤通路とトナー通路が、トナー供給路の上部で合流するように構成したことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、上記トナー供給路に、第２の現像剤攪拌部材を配置するように構成したことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３の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。

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