JP2006058446A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補給される現像剤中のトナー量を安定化し、これによりトナー濃度の迅速な回復を可能とすると共に、トナー濃度を安定して維持す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。
【解決手段】 仕切部材３９の表面には、仕切部材３９上に流出した二成分現像剤Ｇを軸方向に略均等に振り分けると共に、この二成分現像剤Ｇをトナー収容部３５の軸方向両端部の領域に導くガイド部４５が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

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。

特開平０５−０６７２３３号公報 特開平０５−１１９６２５号公報 特開平０９−０２２１７８号公報 特開２０００−３５２８７７号公報 特開平０９−１９７８３３号公報

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。

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。

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。

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。

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１〜５参照）。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。

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。

さらに、現像装置が軸方向（長手方向）に傾斜して配置された場合には、軸方向におけるトナー濃度が不均一となり、画像ムラ等が発生するという問題を生じていた。

このような技術的課題を解決するために、本出願人は、図７に示されるような現像装置を既に提案している。

この特願２００４−１５４５０３号に係る現像装置１００は、図７に示されるように、二成分現像剤を磁力により担持搬送する現像剤担持体１３２と、二成分現像剤を収容する現像剤収容部１３３と、トナーを現像剤収容部１３３に供給可能に収容するトナー収容部１３５と、現像剤収容部１３３に隣接し現像剤収容部１３３と連通する現像剤退避部１３４と、現像剤担持体１３２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１３３又は現像剤退避部１３４に余剰現像剤を分離する現像剤分離手段と、現像剤分離手段により分離された余剰現像剤を現像剤収容部１３３又は現像剤退避部１３４に導入すると共に互いを仕切る現像剤仕切部材１３９と、現像剤を撹拌搬送する複数の現像剤撹拌搬送部材１３６ａ，１３６ｂとを備え、現像剤仕切部材１３９の下端の軸方向略１／３の中央部領域には、トナー補給路１３７に連通するトナー供給口が形成されていると共に、軸方向両端部は、現像剤退避部１３４に導入された二成分現像剤が、トナー収容部１３５からのトナーを取り込まずに現像剤収容部１３３に流入するように構成したものである。そして、これにより、トナー濃度に応じた二成分現像剤の流動性変化、嵩変化に加えて、磁気吸引力の変化を利用して、自律的な濃度制御を実現すると共に、中央部に形成されたトナー供給口からのみトナー収容部１３５のトナーを取り込み、両端部においては、現像剤収容部１３３とトナー収容部１３５とを遮蔽することにより、現像装置が軸方向に傾斜配置された場合の、二成分現像剤の偏りによる軸方向のトナー濃度の不均一化の防止を図ったものである。

しかしながら、上述のように構成した現像装置において、現像剤収容部１３３内のトナー濃度が低下して、仕切部材１３９上に低濃度現像剤が流出した際には、現像剤収容部１３３内の現像剤量の減少に伴って、トナー収容部１３５内のトナー撹拌部材１３８により掻き揚げられた高濃度現像剤がトナー補給路１３７から補給されるが、トナー撹拌部材１３８の羽根の位置関係によっては、仕切部材１３９上を経由して流出した、流量が不安定な低濃度現像剤の一部が直接補給路１３７に流れ込む場合が生じる。これは、補給される現像剤のトナー量がばらつく要因となり、例えば、高密度画像を印字した際にトナー濃度の回復が遅れて印字濃度が低下したり、逆に、これを補うために多量の現像剤がトナー補給路１３７から補給されるように設計すると、高濃度の現像剤だけが過剰に補給されてトナー濃度のオーバーシュートを起こし、かぶりやクラウドの原因となるという問題を生じていた。

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、補給される現像剤中のトナー量を安定化し、これによりトナー濃度の迅速な回復を可能とすると共に、トナー濃度を安定して維持す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ことを目的とする。

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と共に、該二成分現像剤を撹拌搬送する複数の現像剤撹拌搬送部材を有する現像剤収容部と、現像剤収容部に隣接し、軸方向略中央部に設けられたトナー補給路を通じて現像剤収容部に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、前記仕切部材の表面には、仕切部材上に流出した二成分現像剤を軸方向に略均等に振り分けると共に、該二成分現像剤をトナー収容部の軸方向両端部の領域に導くガイド部が形成されていることを特徴とする。

ここで、軸方向とは、現像剤担持体の回転軸方向に沿った方向をいうものとする。

現像装置をこのように構成することによって、仕切部材上に流出した流量が不安定な低濃度二成分現像剤が、直接現像剤収容部内に流入することを防止し、これによりトナー収容部内の高濃度二成分現像剤が常に現像剤収容部内に供給されることとなり、補給されるトナー量が安定化すると共に、トナー濃度の迅速な回復を実現し、高密度画像を印字した際にも追従性が良好な現像装置を提供することができる。

また、前記ガイド部は、仕切部材の上端の軸方向中央部から下端の軸方向両端部に向かう突起部として形成され、仕切部材の表面と略直交するように立設された板状のリブ部材であってもよい。

この場合は、ガイド部をリブ部材で簡易に構成すると共に、仕切部材の軽量化を図ることができる。

また、前記ガイド部は、仕切部材の上端の軸方向中央部から下端の軸方向両端部に向かう突起部として形成されたブロック状部材であってもよい。

この場合は、ガイド部をブロック状部材で簡易に構成すると共に、仕切部材の剛性の向上を図ることができる。

以上において、前記トナー収容部の底部は、軸方向の両端部領域から中央部領域に向かって軸方向斜め下方に傾斜する傾斜面を有するように形成されていてもよい。

この場合は、トナー収容部の底部が、軸方向の両端部領域から中央部領域に向かって軸方向斜め下方に傾斜する傾斜面を有するように形成されているので、現像剤収容部の端部に流入した低濃度現像剤は、端部領域に留まることなく中央部領域に移動しつつトナーと撹拌混合される。これにより、中央部領域に対応したトナー供給口には所定の高濃度現像剤が供給されることとなり、トナー濃度の安定化を促進することができる。

また、前記トナー収容部には、トナーを撹拌するアジテータが設けられ、該アジテータには、撹拌用の羽根が軸方向中央部のみに取り付けられていてもよい。

この場合は、トナーを撹拌するアジテータの羽根が軸方向中央部のみに取り付けられているので、中央部領域の高濃度現像剤を確実にトナー供給口に供給することができると共に、トナー撹拌搬送部材を簡易に構成することができる。

また、前記トナー収容部には、トナーを撹拌するアジテータが設けられ、該アジテータには、撹拌用の羽根が軸方向中央部及び両端部に取り付けられており、この中央部の羽根と両端部の羽根とでは、両端部の羽根が中央部の羽根に対して位相が遅れて回転するように、回転軸に対する両者の取り付け角度が異なってもよい。

この場合は、トナーを撹拌するアジテータの軸方向中央部の羽根と両端部の羽根とでは、両端部の羽根が中央部の羽根に対して位相が遅れて回転するように、回転軸に対する両者の取り付け角度が異なるので、中央部領域に集約された高濃度現像剤は、中央部の羽根により確実にトナー供給口に供給される。一方、端部領域に導入された低濃度現像剤は、中央部の羽根に対して位相が遅れて回転する両端部の羽根により、トナー供給口への供給が回避されると共に、トナーとの撹拌混合が促進される。

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。

本発明によれば、仕切部材上を流動する流量が不安定な低濃度現像剤がトナー供給口に供給されることを防止し、補給される現像剤のトナー濃度を安定化すると共に、トナー濃度の迅速な回復や、トナー濃度のオーバーシュートを防止して、現像剤のトナー濃度を安定して維持す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ことができる。

＜実施の形態１＞

以下に、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。

まず、本発明の実施の形態１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。

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。

次に、本実施の形態に係る現像装置の詳細について、図２及び図３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り、図３はトナー補給路開口付近をトナー収容部側から見た図である。

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収容された二成分現像剤Ｇを撹拌搬送する複数の現像剤撹拌搬送部材３６ａ，３６ｂを有する現像剤収容部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とを備えている。また、トナー収容部３５には、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をトナー収容部３５の底壁面に沿って掃き出すように撹拌搬送するトナー撹拌搬送部材３８が設けられている。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と、この回転スリーブ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。そして、例えば、層厚規制部材４１と現像剤担持体３２の磁極とにより、トナー濃度に応じて二成分現像剤Ｇを現像剤収容部３３又は現像剤退避部に分離することが可能となっている。なお、本実施の形態では、層厚規制部材４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、後述する仕切部材３９と現像剤担持体３２との間隙は、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。

さらに、この層厚規制部材４１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３３とトナー収容部３５との間には、層厚規制部材４１により堰き止められた余剰現像剤を現像剤退避部３４側又は現像剤収容部３３側に導入すると共に互いを仕切り、さらに、現像剤退避部３４側に導入された二成分現像剤をトナー収容部３５側に導入する仕切部材３９が配設されている。

また、トナー収容部３５と現像剤収容部３３とは、トナー収容部３５から現像剤収容部３３へのトナー補給を可能とするトナー補給路３７で連通されており、このトナー補給路３７のトナー収容部３５側の開口３７ａは、図３に最も良く示されるように、仕切部材３９の下端部３９ｅの軸方向略中央部分に形成されている。一方、仕切部材３９の下端部３９ｅの軸方向両端部領域においては、連接部材４６によって仕切部材３９の下端部３９ｅとトナー収容部３５の端部壁面とが連接されており、この領域におけるトナー収容部３５と現像剤収容部３３とを遮蔽している。

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。

また、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に近接した位置に第一の現像剤撹拌搬送部材３６ａ（以下、サプライオーガーともいう）が配設され、この第一の現像剤撹拌搬送部材３６ａと略水平な位置に第二の現像剤撹拌搬送部材３６ｂ（以下、アドミックスオーガーともいう）が配設されている。そして、これらの現像剤撹拌搬送部材３６ａ，３６ｂは、略同一の外径を有し、互いに逆方向に回転（例えば３６ａが反時計回り、３６ｂが時計回り）するように構成されている。さらに、サプライオーガー３６ａとアドミックスオーガー３６ｂとの間には、それぞれのオーガー回りの二成分現像剤Ｇの断面方向（軸方向と直交する方向）の入れ替わりを不能とする隔壁Ｗが形成されており、これにより、オーガー回りの二成分現像剤Ｇは、それぞれの軸方向の端部において互いに連通している折り返し領域を通じて、軸方向に循環するようになっている。

なお、この隔壁Ｗは、必要に応じて、両オーガー３６ａ，３６ｂ間の断面方向の二成分現像剤Ｇの流れを完全には隔てないように構成してもよい。すなわち、隔壁Ｗの高さを低減して、それぞれのオーガー回りの二成分現像剤Ｇの入れ替わりを可能とする隙間を両オーガー３６ａ，３６ｂ間に設定してもよく、この場合は、サプライオーガー３６ａとアドミックスオーガー３６ｂの軸方向端部から端部へと現像剤が往復循環するような流れと、サプライオーガー３６ａ、アドミックスオーガー３６ｂ回りのそれぞれの現像剤が断面方向に互いに入れ替わるような流れとが形成可能となる。

ここで、各現像剤撹拌搬送部材３６ａ，３６ｂは、シャフト部と、このシャフト部の表面にらせん状に形成された羽部とを有する、いわゆるスパイラル状のオーガーで構成されている。このようなスパイラル状のオーガーを現像剤撹拌搬送部材として用いることにより、現像剤の周方向の撹拌と軸方向の搬送とをより効率的に行うことができる。

さらに、現像剤収容部３３の底部形状は、現像剤担持体３２、現像剤撹拌搬送部材３６ａ，３６ｂに沿った湾曲形状に形成されていると共に、現像剤担持体３２、現像剤撹拌搬送部材３６ａの間に所定間隔の現像剤搬送路が確保されている。

ここで、本実施形態においては、現像剤撹拌搬送部材として、２個のオーガー３６ａ，３６ｂを用いているが、配設数については２個に限定されるものではなく、外径についても必ずしも同一である必要はない。

次に、本実施の形態における前述した仕切部材３９の詳細について、図２〜図５を参照してさらに説明する。

図２に示されるように、この仕切部材３９は、現像剤担持体３２と同程度の軸方向の幅で形成され、現像剤担持体３２から斜め下方に向かって傾斜配置されたベースプレート３９ａを有し、このベースプレート３９ａの傾斜部長さは傾斜部上を流れる二成分現像剤Ｇがトナー収容部３５に流れ込むような長さに設定されている。

そして、ベースプレート３９ａのうち、現像剤担持体３２側に位置する上端部３９ｄは、現像剤担持体３２内の搬送磁極の近傍において、現像剤担持体３２の表面と数百μｍ〜数ｍｍの位置で対向配置されている。

また、上端部３９ｄの反対側である下端部３９ｅには、図２及び図３に示されるように、トナー収容部３５側の側縁の軸方向略中央部の領域において、トナー収容部３５から現像剤収容部３３へのトナー供給を可能とするトナー補給路３７に連通しているトナー供給口３７ａが形成されている。一方、下端部３９ｅのトナー供給口３７ａの開口幅領域を除いた両端部領域においては、図３に示されるように、連接部材４６により、仕切部材３９の下端部３９ｅとトナー収容部３５の端部壁面とが連接されており、トナー収容部３５と現像剤収容部３３との間の二成分現像剤Ｇの流通を遮断している。また、下端部３９ｅの下面においては、第二の現像剤撹拌搬送部材３６ｂの外周面に倣って、この外周面と対向している対向面が、撹拌搬送部材３６ｂの外周面と約１．５ｍｍ〜２ｍｍの距離を隔てて形成されている。

さらに、仕切部材３９の上表面には、図３及び図４に示されるように、上端部３９ｄの軸方向略中央部から下端部３９ｅのトナー供給口３７ａの開口幅の軸方向両端部に向かって、ガイド部である板状のリブ部材４５が、ベースプレート３９ａの表面と直交するように立設されている。ここで、リブ部材４５の開き角度θは、角度が小さいほどベースプレート３９ａ上の二成分現像剤Ｇの流れをスムーズにするが、トナー供給口３７ａへの直接の流入を防止するために、下端部３９ｅにおいてトナー供給口３７ａを覆うように、トナー供給口３７ａの開口幅と略同等の開き幅を有するような開き角度であることが好ましい。

このような所定の開き角度を有する板状のリブ部材を用いることにより、仕切部材３９上に流出した低濃度現像剤がトナー供給口３７ａに流入することを防止して、トナー収容部３５内へ全て還流させるガイド部を、簡易により軽量化して実現することができる。

なお、このガイド部は、例えば、図５に示されるように、上端部３９ｄの軸方向略中央部から下端部３９ｅに向かう突起部として形成された、先のリブ部材４５と同様な開き角度θを有する略三角形状のブロック状部材としても良い。

この場合は、ガイド部付の仕切部材を簡易に構成すると共に、その剛性を向上させることができる。

次に、本実施の形態に係るトナー収容部３５及びトナー撹拌搬送部材３８の詳細について、図３及び図６を参照してさらに説明する。

まず、トナー収容部３５の底部は、図６に最も良く示されるように、トナー供給口３７ａの開口幅に対応する底面３５ａと、この底面３５ａの軸方向両端部に向かって、トナー収容部３５の軸方向両端部領域から斜め下方に傾斜した傾斜面３５ｂとから形成されている。

これにより、仕切部材３９のガイド部４５，４５Ａにより、トナー収容部３５の端部領域に導入された低濃度現像剤は、端部領域に留まることなく中央部領域に移動しつつトナーと撹拌混合され、中央部領域に対応したトナー供給口３７ａには所定の高濃度現像剤が常に供給されてトナー濃度の安定化を促進することができる。

さらに、このトナー収容部３５には、図３及び図６に示されるように、トナー供給口３７ａに対応したトナー撹拌搬送部材であるアジテータ３８が配設されている。すなわち、このアジテータ３８には、トナー供給口３７ａの軸方向幅及び底面３５ａに対応する軸方向略中央部の領域において、トナー及び／又は高濃度現像剤（以下、トナー等ともいう）をトナー補給路３７側に搬送する搬送羽根３８ａが支持部材３８ｃに取り付けられている。一方、軸方向両端部の領域においては、トナー収容部３５の端部領域におけるトナー等を撹拌する撹拌羽根３８ｂが支持部材３８ｃに取り付けられている。そして、搬送羽根３８ａと撹拌羽根３８ｂとは、回転軸に対する取り付け角度の位相が異なるように設定されている。具体的には、搬送羽根３８ａは、撹拌羽根３８ｂに対して回転方向に沿って、約５°〜９０°取り付け位相（角度）が進んでいるように、支持部材３８ｃに取り付けられている。このように撹拌羽根３８ｂが、搬送羽根３８ａに対して位相が遅れて回転するように、両者の取り付け角度を異ならせて支持部材３８ｃに取り付けることにより、中央部領域に集約された高濃度現像剤は、中央部の搬送羽根３８ａにより確実にトナー供給口３７ａに供給される。また、搬送羽根３８ａの端部より零れた高濃度現像剤は、搬送羽根３８ａに対して遅れて回転する両端部の撹拌羽根３８ｂにより掬われて、端部領域の低濃度現像剤との撹拌が促進される。さらに説明すると、中央部の搬送羽根３８ａが両端部の撹拌羽根３８ｂよりも遅れて回転するように設定された場合には、撹拌羽根３８ｂより零れた低濃度現像剤が、搬送羽根３８ａに掬われて、トナー供給口３７ａに供給されてしまう虞が生じるが、撹拌羽根３８ｂが搬送羽根３８ａよりも遅れて回転するように設定されているので、低濃度現像剤のトナー供給口３７ａへの直接の供給を回避すると共に、中央部の高濃度現像剤のみトナー供給口３７ａに安定して供給することができる。

なお、このアジテータ３８は、端部領域の羽根３８ｂを省略して、中央部領域の羽根３８ａのみを取り付けた、より簡易な構成としても良いし、端部羽根３８ｂを掻き寄せフィンやコイルオーガー形状としてもよい。

このようにトナー収容部３５内のトナー等が、トナー供給口３７ａの幅に対応する軸方向中央部領域に集約するようにトナー収容部３５の底部形状が形成されていると共に、アジテータ３８の撹拌羽根３８ｂが搬送羽根３８ａよりも遅れて回転するように、両者に位相差が設けられているので、端部領域の低濃度現像剤がトナー供給口３７ａに供給されることを回避しつつ、十分に撹拌混合されたトナー等を中央領域のトナー補給路３７へ速やかに供給することができる。

次に、本実施の形態に係る現像装置２４の作動の概要について、図２を参照して説明する。

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、現像剤撹拌搬送部材３６によって撹拌された後、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）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。

そして、上述のように構成された現像装置２４において、例えば、トナー濃度が低い二成分現像剤Ｇの場合は、相対的に単位体積当たりの磁性キャリア密度が大きいので、見掛けの透磁率が上昇し、現像剤担持体３２に対して現像剤単位体積あたりの磁気吸引力が大きくなる。このため現像剤担持体３２との摩擦力が大きくなり、搬送力が大きくなるため、現像剤担持体３２により、層厚規制部材４１まで確実に搬送され、層厚規制部材４１のせき止め力に打ち勝って、層厚規制部材４１近傍に滞留している滞留現像剤を押し出す。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部材３９上に落下し、仕切部材３９のガイド部４５により軸方向端部領域に寄せられて、トナー収容部３５へ流れ込む。

このように、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、現像剤収容部３３内にはその分だけスペースが作られるが、二成分現像剤Ｇはサプライオーガー３６ａとアドミックスオーガー３６ｂとを介して循環しているため、アドミックスオーガー３６ｂのトナー供給路３７が開口している部分にもスペースができ、トナー収容部３５からアドミックスオーガー３６ｂに至るまでのトナー補給路３７にあった高濃度現像剤は、アドミックスオーガー３６ｂの搬送力と高濃度現像剤の自重により、上記スペースに速やかに引き込まれて、アドミックスオーガー３６ｂとサプライオーガー３６ａとにより攪拌されながら現像剤収容部３３へと供給される。その結果、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇのトナー濃度は上昇する。ここで、高濃度現像剤とは、現像剤退避部３４からトナー収容部３５に流出した二成分現像剤が該トナー収容部３５内のトナーと撹拌混合され、磁性キャリアに対するトナー比率が高い二成分現像剤のことである。

一方、トナー濃度が高い二成分現像剤Ｇの場合は、相対的に単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さいので、見掛けの透磁率が低下し、現像剤担持体３２に対して現像剤単位体積あたりの磁気吸引力が小さくなる。このため現像剤担持体３２による搬送力が小さくなるため、現像剤担持体３２上の二成分現像剤Ｇの多くは、現像剤担持体３２の回転方向に対して仕切部材３９の先端よりも上流側の位置で落下してしまう。この結果、二成分現像剤Ｇは、層厚規制部材４１近傍に滞留している滞留現像剤を押し出すことなく、仕切部材３９の上端部３９ｄ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、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によりトナー補給路３７がふさがれている状態となり、トナー収容部３５から高濃度現像剤は供給されない。

以上のように、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。

このように構成した現像装置２４においては、現像剤収容部３３内に、トナー収容部３５内のトナー及びキャリアを高い濃度の二成分現像剤Ｇとしてすばやく取り込むことができるので、高密度画像の連続出力に対応することができると共に、現像剤に対するストレスが軽減され、現像剤の長寿命化、低ランニングコスト化を実現することができる。

また、トナー補給路３７の開口３７ａを仕切部材３９の下端部３９ｅの軸方向略中央部のみに設けると共に、現像剤収容部３３及びトナー収容部３５の端部領域が連接部材４６により、互いに遮蔽されていることにより、現像装置２４が軸方向に傾斜して配置された場合でも、傾斜配置に伴う現像剤収容部３３側からトナー収容部３５側への現像剤の逆流や、トナー収容部３５側から現像剤収容部３３側への過剰なトナーの流入を防止すると共に、傾斜に伴うトナー補給路３７の軸方向両端部における現像剤の高低差が低減され、傾斜配置に伴う軸方向のトナー濃度の変動を抑制することができる。

ここで、上述したように現像剤収容部３３内のトナー濃度が低下した際に、仕切部材３９上を流動する二成分現像剤Ｇは、トナー濃度に応じて流出量が変化するために、その流量は一定しない。そこで、本実施の形態においては、このような流量が不安定な二成分現像剤Ｇは、ベースプレート３９ａ上に形成されたガイド部４５，４５Ａ（図４、図５参照）により、軸方向略中央部に形成されたトナー供給口３７ａを避けて、軸方向両端側に導かれてトナー収容部３５の端部に全て還流する。そして、端部に還流した低濃度現像剤は、トナー収容部３５の底部に軸方向端部から中央底面３５ａに向かう傾斜面３５ｂが形成されていると共に、アジテータ３８の端部撹拌羽根３８ｂの作用により、トナー収容部３５の端部領域に留まることなくトナー収容部３５の中央部領域に流れ込み、トナー又は高濃度現像剤と十分に攪拌混合された現像剤が、トナー収容部３５内の中央部領域に集約されることとなる。

さらに、トナー収容部３５からトナー補給路３７に補給される高濃度現像剤はアジテータ３８の搬送羽根３８ａにより軸方向略中央部に設けられたトナー供給口３７ａに供給される。これにより、仕切部材３９上を流動する流量が不安定な低濃度現像剤が直接トナー補給路３７に補給されることがなく、かつ、常に所定の濃度に撹拌された高濃度の現像剤がトナー補給路３７に補給されるので、補給される現像剤のトナー濃度を安定して維持すると共に、迅速なトナー濃度の回復や、トナー濃度のオーバーシュートの防止を実現し、現像に寄与する現像剤のトナー濃度を安定して維持することができる現像装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る現像装置を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る仕切部材をトナー収容部側から見た図である。 本発明に係る仕切部材のガイド部の一実施の形態を示す図である。 本発明に係る仕切部材のガイド部の別の実施の形態を示す図である。 本発明に係るトナー収容部の構成を示す断面図である。 従来の現像装置の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

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：転写ロール、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、３５ａ：底面、３５ｂ：傾斜面、３６ａ：サプライオーガー、３６ｂ：アドミックスオーガー、３７：トナー補給路、３７ａ：トナー供給口、３８：アジテータ、３８ａ：搬送羽根、３８ｂ：撹拌羽根、３８ｃ：支持部材、３９：仕切部材、３９ａ：ベースプレート、３９ｄ：上端部、３９ｅ：下端部、４１：層厚規制部材、４５，４５Ａ：ガイド部、４６：連接部材、５０：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール、１００：現像装置、１３２：現像剤担持体、１３３：現像剤収容部、１３４：現像剤退避部、１３５：トナー収容部、１３６ａ，１３６ｂ：現像剤撹拌搬送部材、１３７：トナー補給路、１３８：トナー撹拌部材、１３９：現像剤仕切部材、Ｇ：二成分現像剤、Ｔ：トナー、Ｗ：隔壁、θ：開き角度

Claims (7)

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と共に、該二成分現像剤を撹拌搬送する複数の現像剤撹拌搬送部材を有する現像剤収容部と、現像剤収容部に隣接し、軸方向略中央部に設けられたトナー補給路を通じて現像剤収容部に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、
   前記仕切部材の表面には、仕切部材上に流出した二成分現像剤を軸方向に略均等に振り分けると共に、該二成分現像剤をトナー収容部の軸方向両端部の領域に導くガイド部が形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記ガイド部は、仕切部材の上端の軸方向中央部から下端の軸方向両端部に向かう突起部として形成され、仕切部材の表面と略直交するように立設された板状のリブ部材であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ガイド部は、仕切部材の上端の軸方向中央部から下端の軸方向両端部に向かう突起部として形成されたブロック状部材であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記トナー収容部の底部は、軸方向の両端部領域から中央部領域に向かって軸方向斜め下方に傾斜する傾斜面を有するように形成されている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。
5. 前記トナー収容部には、トナーを撹拌するアジテータが設けられ、該アジテータには、撹拌用の羽根が軸方向中央部のみに取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記トナー収容部には、トナーを撹拌するアジテータが設けられ、該アジテータには、撹拌用の羽根が軸方向中央部及び両端部に取り付けられており、この中央部の羽根と両端部の羽根とでは、両端部の羽根が中央部の羽根に対して位相が遅れて回転するように、回転軸に対する両者の取り付け角度が異なることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
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。

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