JP2011141354A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方式において、トナー担持体から現像剤担持体へのトナー回収性を安定して向上させ、トナー担持体のトナー消費の違いによる現像履歴（ゴースト）の発生を抑制し、高品質の画像を長期に渡って提供できる現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー供給領域の手前でトナー担持体と現像剤の接触性を高め、安定化する可動式の部材を設けることで、トナー担持体と現像剤の接触面積や粉圧を適正に保ち、トナー担持体から現像剤担持体へのトナーの回収性を安定して向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面にトナーを担持搬送し、像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体と、表面に現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体とを有する現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。

一般的に、一成分現像方式では、トナーをトナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。

一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナーへの電荷付与部材である規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下する。そのため、トナー帯電量がより低下し、かぶり等の問題を引き起こすなど、現像装置の寿命が短い。

比較すると、二成分現像方式では、トナーをキャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するためストレスが小さく、さらに、キャリア表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命に有利である。

しかしながら、二成分現像方式では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤により形成される磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、現像像に磁気ブラシ痕が発生するという課題を有している。さらに、像担持体にキャリアが付着しやすく、画像欠陥となる課題を有している。

二成分現像方式の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し、この二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、ハイブリッド現像方式が一般的に抱える課題として、トナー担持体上の現像に使用されなかった現像残トナーが、次の現像工程において現像履歴（ゴースト）として画像上に現れる現象がある。

ハイブリッド現像方式では、現像剤担持体とトナー担持体の対向部（トナー供給領域）において、トナーをトナー担持体に供給するためのバイアスを印加して、トナー担持体にトナーを供給している。

現像領域を通過後のトナー担持体上のトナー層には、現像にトナーが使用され、現像残トナーが無いかあるいは少なくなった部分と、トナーが現像に使用されなかった部分とが生じる。この現像残トナー層で発生する両者のトナー量の差は、次の供給領域での１回のトナー供給では埋めきることができない。

そのため、トナー消費が行われなかった部分と現像でトナー消費が行われた部分とでは次の現像時にトナー量に差が生じてしまう。現像履歴（ゴースト）とはそのトナー量の差が現像工程に影響し、画像上に濃度のコントラストとして現れてしまう問題である。

図３に、ゴーストの画像の発生状況を示す。

図３（ａ）は、原稿画像であり、白地部５１にベタ画像領域５２とその後にハーフトーン画像領域５３が配置されている。このような画像を図に示した用紙の印刷方向にプリントすると、図３（ｂ）のように、ベタ領域５２を印字した後のトナー担持体１回転周期後のハーフトーン画像領域５３内にベタ領域５２のゴーストの画像５４が発生する。

画像濃度を図の画像濃度測定位置で測定すると、ゴーストの画像５４の部分が、その周辺のハーフトーン画像領域５３よりも濃度が薄くなっている。これは現像領域でベタ領域５２を現像した後に、供給領域でトナー供給を行っても、１回の供給領域を通過するだけでは、十分なトナー供給がされていないためである。

このようなトナー担持体上のトナー付着量の変化に伴って画像濃度が変化する問題に対して、像間（複数枚コピー時の用紙と用紙の間）や画像形成動作の開始前、終了後などの非画像形成時に、トナー担持体上の現像後の残トナーの回収を行う方法が提案されてきた。

また、顕像化したトナー像の濃度検知を行ってトナー供給バイアスの補正を行う方策や、トナー担持体に残トナー回収用部材を設け、トナー供給部でトナー供給する前にトナー担持体上の残トナーを除去する方法などが提案されてきた。

しかしながら、非画像形成時にトナー担持体上の残トナー回収を行ったり、濃度検知を行ってバイアス補正を行ったりする方策では、画像形成中のトナー担持体の１周の長さに対応する現像履歴や、トナー担持体の軸方向のトナー消費の違いに対応した現像履歴には原理的に対応できない。また残トナー回収用部材を設けた場合、回収部材へのトナー蓄積による回収機能の不安定や、現像装置の大型化やコストの大幅増が避けられない。

そこで、解決策として現像剤担持体上の現像剤とトナー担持体の接触面積を上げるための部材を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載の技術によれば、現像剤担持体とトナー担持体が対向部で逆方向に移動する現像装置において、対向した最近接部を通過後に、現像剤担持体上の磁気ブラシを一時的に現像剤担持体から引き離して現像剤をトナー担持体に接触させる引き離し部材を設けている。

特開平５−１５０６３６号公報 特開２００１−２６５１１８号公報

特許文献２に記載の技術のように、現像剤との接触面積が上がれば、トナー担持体上の残トナーは現像剤担持体側へ回収されやすくなるため、別途回収部材を設けずとも現像履歴（ゴースト）の問題を解消することが可能になる。

しかしながら本発明者らが検討した結果、単に部材を設けるだけでは現像剤の接触面積を適正に安定して保つことができず、現像剤搬送量変動による残トナー回収性の低下や、現像剤の詰まりやあふれ等が発生することがわかった。

本発明は、上記の技術的課題に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、ハイブリッド現像方式において、トナー担持体から現像剤担持体へのトナー回収性を安定して向上させ、トナー担持体のトナー消費の違いによる現像履歴（ゴースト）の発生を抑制し、高品質の画像を長期に渡って提供できる現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１．表面にトナーを担持搬送し、像担持体上に形成された潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
表面にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体に前記現像剤を接触させ前記トナーを供給する現像剤担持体と、を有する現像装置であって、
前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナー供給領域のトナー担持体回転方向上流側に配置され、前記現像剤の滞留状態を形成する可動式の現像剤流調整部材を有し、
前記現像剤流調整部材は、滞留状態にある前記現像剤の前記トナー担持体との接触面積を安定化させるように動く
ことを特徴とする現像装置。

２．前記現像剤流調整部材は、前記現像剤の滞留状態に応じて前記現像剤から受ける力が変化することにより動く
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。

３．前記現像剤流調整部材による前記現像剤の滞留状態を所定の状態に調整するために、前記現像剤流調整部材の動きを制御する制御手段を有する
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。

４．前記現像剤流調整部材による前記現像剤の滞留状態を直接的に、あるいは間接的に検知するための検知手段を有し、
前記制御手段は、前記検知手段による検知状態を所定の状態に保つように、前記現像剤流調整部材の動きを制御する
ことを特徴とする前記３に記載の現像装置。

５．前記検知手段は、
前記現像剤の滞留状態として、量、速度、または圧力に関する状態を検知し、
前記制御手段は、
前記現像剤流調整部材の位置、形状、または運動状態が変化する動きを制御する
ことを特徴とする前記４に記載の現像装置。

６．前記検知手段は、
前記現像剤の滞留状態として、前記現像剤の滞留量の増加に起因する異常状態を検知し、
前記制御手段は、
前記現像剤流調整部材の位置、形状、または運動状態が変化する動きを制御する
ことを特徴とする前記４に記載の現像装置。

７．像担持体と、
前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は、前記１から６の何れか１項に記載の現像装置である
ことを特徴とする画像形成装置。

本発明に係る現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置によれば、ハイブリッド現像装置において、トナー供給領域の手前でトナー担持体と現像剤の接触性を高め、安定化する可動式の部材を設けることで、トナー担持体と現像剤の接触面積や粉圧を適正に保つことができ、トナー担持体から現像剤担持体へのトナーの回収性を安定して向上させることができる。

これにより、大幅な装置の大型化やコスト増を伴うことなしに、トナー担持体のトナー消費の違いによる現像履歴（ゴースト）の発生を抑制し、高品質の画像を長期に渡って提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の構成例を示す構成図である。 代表的なゴースト画像の例と、ゴーストの発生を測定する位置の例を示す図である。 現像剤流調整部材の位置、形状を変化させ、現像剤溜まり量を調整する構成例を示す図である。 現像剤流調整部材の位置、形状を変化させ、現像剤溜まり量を調整する構成例を示す図である。 現像剤流調整部材の運動状態を変化させ、現像剤溜まり量を調整する構成例を示す図である。 現像剤流調整部材を制御手段により動作させ、現像剤溜まり量を調整する構成例を示す図である。 検知手段により検知した状態に基づき、現像剤溜まり量を調整する構成例を示す図である。

本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。

（画像形成装置の構成と動作）
図１に、本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。

この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンターである。

この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周辺には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置２、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。

像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、図中のＥ点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置６により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。

画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置６、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。

現像装置２は、キャリアとトナーを含む現像剤２３とそれを収容する現像剤槽１７、該現像剤槽１７から供給された現像剤２３を表面に担持して搬送する現像剤担持体１３、現像剤担持体１３からトナーのみが供給され、前記像担持体１上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体２４を備えている。

またトナー供給領域の手前の位置に、現像剤担持体１３に対向して、現像剤の流れを制御してトナー担持体と現像剤の接触性を高めるための現像剤流調整部材４１を備える。

現像装置２は、トナー担持体２４に現像バイアス電圧Ｖｂ２を供給するトナー担持体用バイアス電源３１、現像剤担持体１３にトナー供給バイアス電圧Ｖｂ１を供給する現像剤担持体用バイアス電源３２を備える。

現像装置２の詳細な構成と動作については、後述する。

（現像剤の構成）
本実施形態において使用する現像剤２３はトナーと該トナーを帯電するためのキャリアを含んでなるものである。

＜トナー＞
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。

このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができる。例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。

トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。

また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して２〜２０質量部の割合で用いることが好ましい。

また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。

また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。

また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００質量部に対して０．１〜５質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する逆極性粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。

例えば、トナーがキャリアによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリアによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によりキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。

トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させる、あるいは含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。

上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。

一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させる、あるいは含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。

また、逆極性粒子の帯電性及び疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。

逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。トナー１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で添加させて用いるようにする。

＜キャリア＞
キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。

バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けたりすることもできる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。

バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。

バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状の何れであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。

バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。

バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。

帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。

一方、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。

トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されればよく、トナー混合比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。

（現像装置の構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る現像装置の構成例を示す構成図である。

図１及び図２を参照して、本実施形態において用いられる現像装置の構成例と動作例について説明する。

現像剤槽１７は、ケーシング２０により形成されており、通常は内部に現像剤を混合・撹拌し、現像剤担持体１３へ現像剤を供給する混合撹拌部材１８、１９を収納している。

ケーシング２０の混合撹拌部材１９に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２１が配設されている。

現像装置２は通常、像担持体１へと消費される分のトナーを現像剤槽１７内に補給するための補給部１５を有している。補給部１５において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナー２２が現像剤槽１７内へ補給される。

現像装置２はまた、現像剤担持体１３上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材１６を有している。

現像剤担持体１３は通常、固定配置された磁石ローラ２６と、これを内包する回転自在なスリーブローラ２７とから構成され、画像形成時にはトナー担持体２４へとトナーを供給するためのトナー供給バイアスＶｂ１が、現像剤担持体用バイアス電源３２により印加される。

スリーブローラ２７は、その表面に種々のコーティングを施してあっても構わない。また磁石ローラ２６は複数の磁極を有する。一例として５極を有する構成を図２に示した。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１はトナー担持体２４と対向するトナー供給領域８の位置に配されている。

また、スリーブローラ２７上の現像剤２３を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｓ２、Ｓ３が現像剤槽１７内部に対向した位置１４に配置されている。

＜トナー担持体の構成＞
トナー担持体２４は現像剤担持体１３及び像担持体１のそれぞれに対向するように配され、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアスＶｂ２がトナー担持体用バイアス電源３１により印加されている。

トナー担持体２４は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよい。例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としてはこれらに限定されるものではない。

さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであってもかまわない。

＜現像装置の動作＞
図２に示す現像装置２の動作について詳しく説明する。

現像剤槽１７内の現像剤２３は、混合撹拌部材１８、１９の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽１７内で循環搬送され、現像剤担持体１３表面のスリーブローラ２７へと供給される。

現像剤２３は、現像剤担持体１３内部の磁石ローラ２６の磁力によってスリーブローラ２７の表面側に保持され、スリーブローラ２７とともに回転移動して、現像剤担持体１３に対向して設けられた規制部材１６で通過量を規制される。

その後、現像剤２３はトナー担持体２４と対向するトナー供給領域８へと搬送される。

トナー供給領域８では磁石ローラ２６の主磁極Ｎ１の磁力によって現像剤穂立ちが形成される。トナー担持体２４に印加された現像バイアス電圧Ｖｂ２と現像剤担持体１３に印加されたトナー供給バイアス電圧Ｖｂ１の電位差に基づき形成されたトナー供給電界がトナーに与える力により、現像剤２３中のトナーがトナー担持体２４側へ供給される。

少なくともトナー担持体２４には直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスＶｂ２が印加され、現像剤担持体１３には直流電圧もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したトナー供給バイアスＶｂ１が印加され、トナー供給領域８には直流電界に交番電界が重畳された電界が形成されている。

トナー担持体２４に供給されたトナー層は、トナー担持体２４の回転に伴って現像領域７へと搬送され、現像バイアスＶｂ２と像担持体１上の潜像電位とによって形成される現像電界により潜像が顕像へと現像される。

現像バイアスＶｂ２としては公知の種々のバイアスが適用可能であるが、通常は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。

現像装置２には、トナー担持体２４上のトナー層の量を検出し、その結果をトナー供給部のトナー供給条件や現像部の現像条件にフィードバックするために、トナー層検知手段１２を設けてもよい。

トナー層検知手段１２としては、例えばトナー層の反射濃度を光学的に検出するための反射濃度センサやトナー層表面の表面電位を検出するための表面電位センサなどが考えられる。あるいはトナー層検知手段をトナー担持体２４に対向して設けるのではなく、トナー担持体２４上のトナーを像担持体１上に一旦完全に現像し、像担持体１上で検出するように構成してもよい。

現像領域７でトナーを消費したトナー層（現像残トナー）は、さらにトナー担持体２４の回転によって、現像剤担持体１３と対向するトナー供給領域８へと搬送される。

トナー供給領域８では、前述のとおりトナー担持体２４と現像剤担持体１３の間のトナー供給電界により、現像剤中のトナーがトナー担持体２４へ供給されるが、同時に、現像剤担持体１３上の穂立ちした現像剤によってトナー担持体２４上の現像残トナーが機械的に掻き取られ、現像残トナーが回収される。

本実施形態ではさらに、トナー供給領域８よりトナー担持体２４回転方向上流側に現像剤流調整部材４１を備えており、現像残トナーの回収がより確実なものとなる。現像剤流調整部材の詳細については後述する。

図２では現像剤担持体１３とトナー担持体２４の回転方向を同方向に設定しているが、逆回転に設定することもできる。

図２のように同方向に回転させた場合は、現像剤担持体１３とトナー担持体２４の対向部ではそれぞれの表面が互いに逆方向に回転する。ハイブリッド現像方式では現像残トナーをできる限り回収し、トナーを現像した部分と現像しなかった部分のトナー量差をできるだけ小さくした上で次のトナー供給を行うことが、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制する上で重要である。

そのためには、現像剤担持体１３表面とトナー担持体２４表面の対向部での動きが逆方向である方が、相対速度が大きくなり、機械的回収力がより高くなるので、現像残トナーの回収の観点で有利である。従って、現像剤担持体１３とトナー担持体２４の回転方向を同方向に設定した方が、現像履歴（ゴースト）の抑制に繋がり、望ましい。

一方、トナー供給領域８を通過した現像剤担持体１３上の現像剤２３は、スリーブの回転とともに現像剤槽１７に向けて搬送され、磁石ローラ２６の現像剤回収領域１４に対応する位置に設けられた反発磁界を発生させる同極部Ｓ２、Ｓ３によって現像剤担持体１３上から剥離され、現像剤槽１７内へと回収される。

補給部１５に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２１の出力値から現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、不図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー２２がトナー補給部１５を介して現像剤槽１７内へ供給される。

（現像剤流調整部材の構成と動作）
次に現像剤流調整部材４１について詳細に説明する。

現像剤流調整部材４１はトナー担持体２４上の現像残トナーの回収性を向上させることを目的として設置している。

現像剤流調整部材４１は、トナー供給領域８よりトナー担持体回転方向上流側にあり、現像剤担持体１３の軸方向に沿って設けたものである。

現像剤流調整部材４１は、現像剤担持体１３の表面に接触しない位置に、また現像剤流調整部材４１よりも現像剤担持体１３の回転方向上流側で、現像剤がトナー担持体２４表面に接触する面積を増大させるような状態で設けてある。

また現像剤流調整部材４１は、その位置もしくは形状または運動状態などが可変である構成を持つ。

これによって、現像剤担持体１３がトナー担持体２４に対してトナーを供給してトナー薄層を形成する前に、トナー担持体２４と現像剤の接触面積を増大させ、かつその状態を、現像剤流調整部材４１を動作させる、すなわち位置もしくは形状または運動状態などを変えることにより、安定に保つことができる。

そのため、トナー担持体２４上の現像残トナーを機械的に掻き取って現像履歴を解消する効果を安定して発揮することができる。

現像剤流調整部材４１がどのような構成を採り、どのように動作して現像剤流の状態を調整するか、以下に構成例を説明する。

＜位置、形状を変化させ、現像剤溜まり量を調整する事例＞
図４、図５は、現像剤流調整部材４１が現像剤担持体１３との間のギャップを変えることができる間隔調整部材として動作する例を示す。

現像剤流調整部材４１と現像剤担持体１３の間隔が狭いときは、トナー供給領域８から現像剤流調整部材４１までの間に保持される現像剤量が増し、トナー担持体２４上の現像残トナーの回収性を確保することができる。

一方、トナー供給領域８から現像剤流調整部材４１までの間に保持される現像剤量が増えすぎると、トナー供給領域８付近で現像剤が詰まったり、現像剤流調整部材４１の両端から現像剤があふれたりするなどのエラーが発生する。

この場合、溜まった現像剤量が増えてくると現像剤流調整部材４１と現像剤担持体１３の間隔が広くなるよう動作し、現像剤担持体１３の回転方向下流側へ搬送される現像剤量が増えるためエラーを回避することができる。

図４の例では、現像剤流調整部材４１が現像剤担持体１３の回転方向上流側の現像剤の量や粉圧、流速などに応じてその位置や形状を変えることで、現像剤担持体１３との間隔を調整している。

図４（ａ）は、現像剤流調整部材４１が弾性部材からなる構成の例を示す。図４（ｂ）は、現像剤流調整部材４１が弾性部材で支持された構成の一例を示す。図４（ｃ）は現像剤流調整部材４１が偏心した位置で支持された部材からなる構成の一例を示す。

また図５のように、現像剤流調整部材４１に対して現像剤担持体１３の回転方向上流側の現像剤の量や粉圧による浮力を利用して動作させるようにしてもよい。

図５（ａ）は、現像剤流調整部材４１にはたらく重力Ｇと現像剤の量や粉圧による浮力の釣り合いを利用する構成の一例を示す。図５（ｂ）は、現像剤流調整部材４１が磁性部材からなる構成例であり、現像剤流調整部材４１と現像剤担持体の磁性ローラ２５の磁極との間にはたらく磁気吸引力との釣り合いを利用する構成の一例を示す。

現像剤流を通過させる間隔調整の手段は、これらの構成例に制限されるものではなく、例えば磁性体と弾性部材を組み合わせたような手段であってもかまわない。

＜運動状態を変化させ、現像剤溜まり量を調整する事例＞
図６は現像剤流調整部材４１が回転体として動作する例を示す。

現像剤流調整部材４１がトナー担持体２４の回転方向下流側の現像剤の量や粉圧、流速などに応じて回転状態を変えることで、トナー供給領域８から現像剤流調整部材４１までの間に保持される現像剤量を適正に保つことができる。

図６（ａ）は、現像剤流調整部材４１が回転体である構成の一例を示し、図６（ｂ）は、現像剤流調整部材４１が磁性ローラからなる構成の一例を示す。

何れも、現像剤流調整部材４１が回転運動など運動状態を変えることにより、現像剤担持体１３との間での現像剤通過量を変えることができる通過規制部材として動作する。

またこれらは、前述の間隔調整手段や通過量規制手段と回転運動とを組み合わせた部材であってもかまわない。

またこれらの現像剤流調整部材４１に磁性を持たせたり、トナーをトナー担持体１３から引き離す方向の電界を印加したりすることで、より残トナー回収性を高める構成としてもかまわない。

このように、現像剤流調整部材４１を可動式とすることでトナー担持体２４と現像剤２３の接触面積や粉圧を適正に保つことが可能となり、長期に渡って安定してトナー担持体上の残トナーを回収することができる。

またトナー供給領域の手前で接触面積が増すため、キャリア付着が増加しても供給領域で回収され、キャリア付着による問題を悪化させない。

現像剤流調整部材４１が現像剤の状態と平衡を保つように変動するため、駆動源を新たに設けることなく安定して残トナー回収効果を得ることができる。

＜制御手段により動作させ、現像剤溜まり量を調整する事例＞
上述してきたような各構成例において、これらの現像剤流調整部材４１の状態を外部から制御してもかまわない。前述の構成はすべて外部制御手段による動作制御が可能である。

図７（ａ）は、制御手段４５により現像剤流調整部材４１を動作させることで、現像剤通過量を制御する構成の一例を示す。図７（ｂ）は、制御手段４５により現像剤流調整部材４１のスリット幅を制御することで通過する現像剤量を調整する構成の一例を示す。

また図６（ｃ）のように、現像剤流調整部材４１としての磁性ローラの回転数や方向を変更する制御手段４５を持たせた構成でもよい。また図６（ｄ）のように、現像剤流調整部材４１の位置を制御手段４５により変更する構成でもよい。

これらの制御手段４５により、例えば現像剤担持体２４の回転開始時は間隙を狭めたり回転数を上げてトナー担持体１３に接触する現像剤量を増やし、一定時間経過後は間隙を拡げたり回転数を下げたり逆回転させることで現像剤が過剰に滞留するのを防止することができる。

すなわち、制御手段を用いてアクティブに制御することで、駆動初期や長時間駆動時などに予想される現像剤の粉圧不足や詰まり・あふれなどのエラーを回避し、立ち上げ時から安定に適正な現像剤状態を保つことができる。

＜検知手段により検知した状態に基づき、現像剤溜まり量を調整する事例＞
次に、トナー層や現像剤担持体１３上の現像剤の状態を検知する手段を備え、検出結果をもとに現像剤流調整部材４１の状態を制御する構成について説明する。

図８（ａ）では、検知手段としてトナー層検知手段１２を利用する構成の一例を示す。

トナー層検知手段１２として、例えばＡＩＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサを持ち、トナー層の光学濃度から現像履歴の発生や濃度低下、現像剤こぼれによる濃度異常などを検出する。異常を検知すると制御手段４５により現像剤流調整部材４１を制御して適切な現像剤状態を保つことができる。

また現像剤流調整部材４１を制御して異常を検知しない程度まで現像剤の接触面積あるいは粉圧を低く抑えることも可能であり、その結果、現像剤２３やトナー担持体２４、現像剤担持体１３に過度なストレスを与えることを防止できる。

図８（ｂ）では、検知手段として現像剤担持体１３上の現像剤の状態を検知する手段４２を利用する構成の一例を示す。

現像剤状態検知手段４２としては、例えば圧電素子を用いて現像剤の粉圧を検知したり、位置検出手段を用いて現像剤の溜り量を検知したりする手段を用いることができる。

検知手段としてはこれらに限らず、例えば像担持体１上に現像された画像を元にエラー検知を行ってもよいし、リークや、現像剤担持体１３やトナー担持体２４のトルク増などによって検知を行ってもよい。

このように、別途ＡＩＤＣセンサなどで現像履歴の発生状況を検知したり、リーク、トルクアップなど現像剤詰まりに起因するエラーを検知したりすることで、粉圧や接触面積などを必要最小限に調整することが可能となり、過剰なストレスを回避しつつ、適正な現像剤状態を保つことができる。

上述してきたように、本実施形態に係る現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置によれば、ハイブリッド現像装置において、トナー供給領域の手前でトナー担持体と現像剤の接触性を高め、安定化する可動式の部材を設けることで、トナー担持体と現像剤の接触面積や粉圧を適正に保つことができ、トナー担持体から現像剤担持体へのトナーの回収性を安定して向上させることができる。

これにより、大幅な装置の大型化やコスト増を伴うことなしに、トナー担持体のトナー消費の違いによる現像履歴（ゴースト）の発生を抑制し、高品質の画像を長期に渡って提供することができる。

なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 像担持体
２ 現像装置
３ 帯電部材
４ 転写ローラ
５ クリーニングブレード
６ 露光装置
７ 現像領域
８ トナー供給領域
１２ トナー層検知手段（検知手段）
１３ 現像剤担持体
１４ 現像剤回収領域
１５ トナー補給部
１６ 規制部材
１７ 現像剤槽
１８、１９ 混合攪拌部材
２０ 現像器筐体
２１ ＡＴＤＣセンサ
２２ 補給トナー
２３ 現像剤
２４ トナー担持体
２６ 磁石ローラ
２７ スリーブローラ
３１ トナー担持体用バイアス電源
３２ 現像剤担持体用バイアス電源
４１ 現像剤流調整部材
４２ 現像剤状態検知手段（検知手段）
４５ 制御手段
５１ 白地部
５２ ベタ画像領域
５３ ハーフトーン画像領域
５４ ゴーストパターン

Claims (7)

1. 表面にトナーを担持搬送し、像担持体上に形成された潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
   表面にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体に前記現像剤を接触させ前記トナーを供給する現像剤担持体と、を有する現像装置であって、
   前記現像剤担持体から前記トナー担持体へのトナー供給領域のトナー担持体回転方向上流側に配置され、前記現像剤の滞留状態を形成する可動式の現像剤流調整部材を有し、
   前記現像剤流調整部材は、滞留状態にある前記現像剤の前記トナー担持体との接触面積を安定化させるように動く
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤流調整部材は、前記現像剤の滞留状態に応じて前記現像剤から受ける力が変化することにより動く
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤流調整部材による前記現像剤の滞留状態を所定の状態に調整するために、前記現像剤流調整部材の動きを制御する制御手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記現像剤流調整部材による前記現像剤の滞留状態を直接的に、あるいは間接的に検知するための検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記検知手段による検知状態を所定の状態に保つように、前記現像剤流調整部材の動きを制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記検知手段は、
   前記現像剤の滞留状態として、量、速度、または圧力に関する状態を検知し、
   前記制御手段は、
   前記現像剤流調整部材の位置、形状、または運動状態が変化する動きを制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記検知手段は、
   前記現像剤の滞留状態として、前記現像剤の滞留量の増加に起因する異常状態を検知し、
   前記制御手段は、
   前記現像剤流調整部材の位置、形状、または運動状態が変化する動きを制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
7. 像担持体と、
   前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置であって、
   前記現像装置は、請求項１から６の何れか１項に記載の現像装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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