JP4403842B2 - 現像装置 - Google Patents

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 特開昭６１−２１２８６４号公報 特開２００１−４２６１５号公報 特開２００１−４２６１６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難点を有している。

このような難点を回避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１２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１２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の場合には、初期の設置状態や保守交換もしくは設置場所の変更などにより、現像装置１００やそれを搭載した画像形成装置が水平方向に対して傾斜した状態で配置されるなど、何らかの原因で現像剤収容部１０３の長手方向に沿って現像剤分布に偏りが発生すると、当該現像剤分布の偏りに伴い、現像装置１００の長手方向に沿って現像濃度の変化が現れやすいという構造上の問題点を有していた。

すなわち、上記現像装置１００においては、図１２に示すように、攪拌部材１０４の軸方向に沿って現像剤分布が少ない部分に対してトナー供給が多く行われる傾向があることに加え、攪拌部材１０４の軸方向に沿って現像剤Ｇの移動や交換がほとんど行われない構成となっている。そのため、上記現像装置１００では、現像剤分布に偏りが起こると、攪拌部材１０４の軸方向に沿ってトナー濃度の差が生じ、当該トナー濃度の差を有する現像剤Ｇがそのままの状態で現像剤担持体１０３へと搬送されてしまい、結果として画像濃度の傾斜などの画像欠陥が発生するという問題点を有していた。

かかる問題点に対しては、現像装置内における現像剤分布を適正なものとして、トナー濃度分布を均一化させる技術としては、例えば、特開昭６１−２１２８６４号公報や、特開２００１−４２６１５号公報、あるいは特開２００１−４２６１６号公報等に開示された技術を適用することが考えられる。

上記特開昭６１−２１２８６４号公報に係る現像装置は、図１３に示すように、現像剤Ｇが連通する開口部１１０を有し、内外部に二重のオーガー１１１および１１２を設けた攪拌手段１１３を用いて現像剤Ｇを軸方向一端側に搬送することで、軸方向についても現像剤の循環をさせることによりトナー濃度差の低減を図ったものである。

また、上記特開２００１−４２６１５号公報及び特開２００１−４２６１６号公報に係る現像装置においては、図１４に示すように、攪拌部材１０４の内外部に互いに逆巻きのピッチを持つオーガー１２１および１２２をそれぞれ設け、互いに逆方向の現像剤移送をさせることで攪拌部材１０４自体で現像剤循環を行わせており、これにより現像剤Ｇの偏りやトナー濃度差の低減を図っている。

しかし、上記特開昭６１−２１２８６４号公報や、特開２００１−４２６１５号公報、あるいは特開２００１−４２６１６号公報に開示された現像装置の場合には、ある程度現像剤の偏りやトナー濃度差の低減を図ることが可能であるものの、形状や構造が複雑な攪拌手段を用いる必要があるため、構造が複雑であり、部品や製造のコストがかかりすぎる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、構造が簡単であって、部品や製造のコストがかからず、しかも、現像装置や当該現像装置が搭載された画像形成装置が、水平方向に対して傾斜して配置された場合であっても、現像剤分布の偏りを自律的に修正しトナー濃度の変動を抑えることで良好な画質を保つことが可能な現像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分離手段とを備え、
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またはトナー供給部へ流出するように構成した現像装置において、
前記現像剤攪拌部材が、前記現像剤担持体の軸方向に沿って平行に配置された複数の羽根部を有するとともに、前記羽根部の根元近傍であって、且つ現像剤攪拌部材内の中空部に連通する開口部を、当該現像剤攪拌部材の軸方向に沿った少なくとも両端部に設け、
前記現像剤攪拌部材の羽根部は、先端部が当該現像剤攪拌部材の回転方向に沿った下流側に位置し、根元部が該回転方向の上流側に位置するように傾斜角度を持って設置され、
現像剤中のトナーの濃度が低下して相対的に圧力が高くなった現像剤を、前記現像剤攪拌部材の回転に伴って開口部から流入させて、前記現像剤攪拌部材の他の開口部から現像剤収容部内に排出するように構成したことを特徴とする現像装置である。

さらに、請求項２に記載された発明は、前記現像剤攪拌部材の内部には、当該現像剤攪拌部材の内部に導入される現像剤をほぐす突起状部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。

又、請求項３に記載された発明は、前記現像剤攪拌部材に設けられる突起状部材は、円柱形状もしくは円錐形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置である。

更に、請求項４に記載された発明は、前記突起状部材は、現像剤攪拌部材の周方向に沿って点在するように設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置である。

また、請求項５に記載された発明は、前記現像剤攪拌部材が回転する際に、当該現像剤攪拌部材の羽根部と突起状部材とが相対的な速度差を持つことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の現像装置である。

さらに、請求項６に記載された発明は、前記現像剤攪拌部材の羽根部には、当該現像剤攪拌部材の軸方向に直交する仕切り部材を、現像剤攪拌部材の軸方向に沿って複数設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置である。

この発明によれば、構造が簡単であって、部品や製造のコストがかからず、しかも、現像装置や当該現像装置が搭載された画像形成装置が、水平方向に対して傾斜して配置された場合であっても、現像剤分布の偏りを自律的に修正しトナー濃度の変動を抑えることで良好な画質を保つことが可能な現像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。

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分離手段とを備え、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またはトナー供給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、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、後述するように、特殊な構成のものが用いられる。この現像剤攪拌部材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が攪拌搬送せしめられるトナー攪拌部材３５１を有しており、このトナー攪拌部材３５１は、例えば、回転体３５２に弾性フィルム３５３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、トナー攪拌部材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、トナー供給口３７が設けられ、このトナー供給口３７の下端縁部は、トナー攪拌部材３５１の中心位置よりも僅かに高く設定されている。一方、前記トナー供給口３７の上端縁部には、この上端縁部から現像剤攪拌部材３６へ向かって突出形成される突出部３８が配設され、この突出部３８は、トナー収容部３５からのトナーＴを現像剤収容部３３へ誘導する通路を形成している。

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３９によって隔てられている。この現像剤分離部材３９は、例えば、図３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、この現像剤分離部材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配置されている。また、上記現像剤分離部材３９は、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、現像剤分離部材３９のうち、現像剤担持体３２側に位置する上端３９３は、図４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、上記現像剤分離部材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、上記現像剤分離部材３９の下端部３９２と突出部３８との間及び、現像剤分離部材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と対向するようにせき止め部４１が配設されている。このせき止め部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、せき止め部４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、前記現像剤分離部材３９の上端部３９ｂと現像剤担持体３２との間隙は、せき止め部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、せき止め部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４１と現像磁極（Ｓｌ）との間に層厚規制部材42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、前記現像剤攪拌部材が、前記現像剤担持体の軸方向に沿って平行に配置された複数の羽根部を有するとともに、前記羽根部の根元近傍であって、且つ現像剤攪拌部材内の中空部に連通する開口部を、当該現像剤攪拌部材の軸方向に沿った少なくとも両端部に設けるように構成されている。

すなわち、この実施の形態に係る現像装置では、図１に示すように、現像剤収容部３３の内部に配設される現像剤攪拌部材３６が、図５及び図６に示すように、現像剤担持体３２の軸方向に沿って平行に配置された複数（図示例では、６枚）の羽根部３６１を有するように構成されている。上記複数の羽根部３６１は、図６に示すように、薄い平板状に形成されており、当該現像剤攪拌部材３６の回転軸３６２に同芯円状に設定された円弧に対して、現像剤攪拌部材３６の回転方向に沿った上流側が内周に位置し、下流側が外周に位置するように、すべての同一の傾斜角度θを持って傾斜した状態で設置されている。また、上記複数の羽根部３６１は、現像剤攪拌部材３６の周方向に沿って、等しい角度で配置されているとともに、羽根部３６１の内周端３６１ａが隣接する羽根部の中間近傍に当接し、両者の間に隙間が生じないように配設されている。さらに、上記複数の羽根部３６１の軸方向両端部には、当該複数の羽根部を固定した状態で取り付けるための六角形状の取付板３６３が配置されているとともに、当該取付板３６３は、回転軸３６２に固定されており、現像剤攪拌部材３６の内部３６４は、中空状となっている。

さらに、上記現像剤攪拌部材３６には、図５及び図６に示すように、各羽根部３６１の根元（内周端）近傍であって、且つ現像剤攪拌部材３６内の中空部３６４に連通する開口部３６５が、当該現像剤攪拌部材３６の軸方向に沿った両端部に、所定の長さにわたって設けられている。上記各羽根部３６１の根元近傍に設けられる開口部３６５は、現像装置２４が傾斜した状態で配置され、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇに、現像装置２４の長手方向に沿った偏りが発生した場合に、当該現像装置２４の低い側、つまり現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇの量が多くなった側と、現像装置２４の高い側、つまり現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇの量が少なくなった側との二成分現像剤Ｇの圧力差によって、この二成分現像剤Ｇを、二成分現像剤Ｇの量が多く圧力が高くなった側から、二成分現像剤Ｇの量が少なく圧力が低くなった側に向けて搬送する搬送力を発生させるためのものである。

なお、上記現像剤攪拌部材３６の開口部３６５の長さや開口幅は、現像剤Ｇの搬送作用を効果的に発生するように適宜設定される。

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、構造が簡単であって、部品や製造のコストがかからず、しかも、現像装置や当該現像装置が搭載された画像形成装置が、水平方向に対して傾斜して配置された場合であっても、現像剤分布の偏りを自律的に修正しトナー濃度の変動を抑えることで良好な画質を保つ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内に収容された二成分現像剤Ｇが現像剤攪拌部材３６によって攪拌され、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、せき止め部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、せき止め部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。

次に、せき止め部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、比較的磁性キャリアの表面が多く露出している。

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４１近傍まで確実に搬送される。このせき止め部４１まで確実に搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部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現像剤分離部材３９上に落下し、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、トナー供給口３７から現像剤収容部３３に至るまでのトナー供給路４３にあった二成分現像剤Ｇは、現像剤攪拌部材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、トナー供給口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、トナー供給路４３を経て現像剤収容部３３へと速やかに供給される。

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、比較的磁性キャリアの表面露出が少ない。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、現像剤担持体３２の回転方向に対して現像剤分離部材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、この二成分現像剤Ｇは、せき止め部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、現像剤分離部材３９上に落下しない。

このため、この二成分現像剤Ｇは、現像剤分離部材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現像剤分離部材３９の上端部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、トナー供給口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が供給されない。

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。

ところで、この実施の形態に係る現像装置２４は、当該現像装置２４が搭載された画像形成装置が、水平方向に対して現像装置２４の長手方向に沿って傾斜した状態で配置されて使用される場合がある。すると、上記現像装置２４内の二成分現像剤Ｇも、画像形成装置の傾斜に伴って傾斜した状態で、現像剤収容部３３の内部に収容される。

いま、図１において、上記現像装置２４の手前側が高く、当該現像装置２４の奥側が低く設置された場合を考える。上記現像剤収容部３３内のトナー濃度が低下すると、二成分現像剤Ｇが現像剤分離部材３９上を流れて、現像剤収容部３３内に落下する。この場合、上記現像剤分離部材３９上を流れる二成分現像剤Ｇには、現像装置２４の相対的に低い奥側への偏りが生じる。

その際、上記現像装置２４の現像剤収容部の内部には、図１に示すように、現像剤攪拌部材が回転可能に配設されており、当該現像剤収容部の内部に収容された二成分現像剤Ｇは、現像剤攪拌部材によって攪拌されつつ、現像剤担持体へと搬送されて、現像工程に使用される。

上記現像剤攪拌部材は、現像装置が水平に設置された状態では、当該現像剤攪拌部材の回転に伴って二成分現像剤Ｇが攪拌されるが、この二成分現像剤Ｇの攪拌作用は、現像剤攪拌部材の周方向に沿ってのみ生じ、現像剤攪拌部材の軸方向に沿った攪拌搬送作用は生じない。

これに対して、上記現像剤攪拌部材は、現像装置が水平方向に対して、当該現像装置の長手方向に沿って傾斜して設置された状態では、当該現像剤攪拌部材の回転に伴って攪拌される二成分現像剤Ｇが、当該二成分現像剤Ｇの量が多く圧力が高くなった側から、二成分現像剤Ｇの量が少なく圧力が低くなった側に向けて搬送されることになる。

その理由は、上記現像剤攪拌部材には、その軸方向の両端部に開口部が設けられているため、当該現像剤攪拌部材の軸方向の両端部近傍に位置する二成分現像剤Ｇは、開口部を介して中空状に形成された現像剤攪拌部材の内部に流れ込み、現像剤攪拌部材の内部が二成分現像剤Ｇで満たされた状態となる。

この状態で、上記現像剤攪拌部材を図６中反時計周り方向に回転駆動させると、当該現像剤攪拌部材の二成分現像剤Ｇの圧力が高くなった側からは、開口部から二成分現像剤Ｇが引き続き流入するが、現像剤攪拌部材の二成分現像剤Ｇの圧力が低くなった側からは、他端部との圧力差によって二成分現像剤Ｇがほとんど流入しない。その結果、現像装置の低くなった結果、二成分現像剤Ｇの圧力が高くなった側からは、現像剤攪拌部材内の中空部に引き続き二成分現像剤Ｇが流入し、この現像剤攪拌部材内の中空部に流入した二成分現像剤Ｇは、圧力が低い側との圧力差によって、徐々に圧力が低い側へと搬送され、当該圧力が低い側の開口部から現像剤収容部内に排出されることになる。

このように、上記実施の形態に係る現像装置２４では、当該現像装置２４が傾斜した状態で使用された場合であっても、図５及び図６に示すように構成された現像剤攪拌部材３６を使用するだけで、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが多く存在する側から、二成分現像剤Ｇが少ない側の端部に向けて二成分現像剤Ｇを攪拌しつつ搬送させることができ、構造が簡単であって、部品や製造のコストがかからず、しかも、現像装置が搭載された画像形成装置が、水平方向に対して傾斜して配置された場合であっても、現像剤分布の偏りを自律的に修正しトナー濃度の変動を抑えることで良好な画質を保つことが可能となっている。

実施の形態２
図８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、現像剤攪拌部材の内部には、当該現像剤攪拌部材の内部に導入される現像剤をほぐす突起状部材を設けるように構成したものである。

また、この実施の形態２では、前記現像剤攪拌部材に設けられる突起状部材が、円柱形状もしくは円錐形状に形成されているものである。

さらに、この実施の形態２では、前記突起状部材は、現像剤攪拌部材の周方向に沿って点在するように設けられているものである。

又、この実施の形態２では、前記現像剤攪拌部材が回転する際に、当該現像剤攪拌部材の羽根部と突起状部材とが相対的な速度差を持つように構成したものである。

すなわち、この実施の形態２では、図８に示すように、現像剤攪拌部材３６の内部に、当該現像剤攪拌部材３６の内部に導入される現像剤Ｇの塊をほぐす突起状部材４２が設けられている。この突起状部材４２は、先端部が鋭利な円錐形状に形成されており、中空軸４３の外周に半径方向外方を向けて、周方向に沿って一定の間隔で複数個設けられている。なお、上記突起状部材４２は、細い円柱形状に形成しても良い。また、上記突起状部材４２は、現像剤攪拌部材３６の開口部３６５に対応した位置に設けられており、当該開口部３６５から現像剤攪拌部材３６の内部に導入された現像剤Ｇの塊を粉砕するようになっている。上記突起状部材４２は、現像剤Ｇの搬送性に悪影響を及ぼすのでなければ、中空軸４３の全長にわたって設けても良い。さらに、上記突起状部材４２が形成された中空軸４３は、現像装置２４の現像ハウジング３１に固定した状態で配置されており、回転駆動される現像剤攪拌部材３６の羽根部３６１に対して相対的な速度差を持つように構成されている。

この実施の形態２によれば、現像剤収容部３３内の圧力によって、当該現像剤収容部３３内で凝集した二成分現像剤Ｇが、現像剤攪拌部材３６の開口部３６５から内部に導入された場合でも、現像剤攪拌部材３６の内部に設けられた複数の突起状部材４２によってほぐされ、流動性が高まった状態となる。

そのため、上記実施の形態１で説明したように、現像剤攪拌部材３６の搬送作用によって、二成分現像剤Ｇの量が多い側から少ない側に二成分現像剤Ｇが搬送され、現像剤分布の偏りを自律的に修正しトナー濃度の変動を抑えることで、良好な画質を保つことが可能となる。

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９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、前記現像剤攪拌部材の羽根部には、当該現像剤攪拌部材の軸方向に直交する仕切り部材を、現像剤攪拌部材の軸方向に沿って複数設けるように構成されている。

すなわち、この実施の形態３では、図９及び図１０に示すように、現像剤攪拌部材３６の羽根部３６１には、当該現像剤攪拌部材３６の軸方向に直交する複数の仕切り部材４４を設けるように構成したものであり、これら複数の仕切り部材４４は、現像剤攪拌部材３６と一体的に形成され、また、現像剤担持体３２の長手方向に対して直交するように設けられている。上記仕切り部材４４としては、図１０に示すように、三角形状に形成したものや、図１１に示すように、扇形状に形成したものなどが用いられる。二成分現像剤Ｇの移動を阻止する効果を考慮した場合には、仕切り部材４４として面積の大きい扇形状に形成したものの方が望ましいが、当該仕切り部材４４の形状や枚数、仕切り部材４４間のピッチは、任意に設定可能である。

このように、上記実施の形態３によれば、現像装置２４の手前側が高く、当該現像装置２４の奥側が低く設置された場合であっても、現像剤攪拌部材３６によって攪拌されつつ現像剤担持体３２に供給される二成分現像剤Ｇは、斜めに移動しようとするが、現像剤攪拌部材３６に設けられた仕切り部材４４によって塞き止められ、当該仕切り部材４４の間隔以上にわたって偏って移動することが阻止される。

よって、上記現像装置２４では、当該現像装置２４が長手方向に沿って傾斜した状態で配置された場合であっても、二成分現像剤Ｇが現像装置２４の一端側に偏って移動するのを抑制することができ、実施の形態１で述べた現像剤攪拌部材３６の搬送作用と相俟って、二成分現像剤Ｇ中のトナー濃度を、現像装置２４の長手方向に沿ってより一層一定に維持することが可能となる。

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は現像剤分離部材を示す斜視構成図である。 図４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５は現像剤攪拌部材を示す斜視構成図である。 図６は現像剤攪拌部材を示す断面構成図である。 図７はせき止め部近傍での現像剤の動きを示す概略図である。 図８はこの発明の実施の形態２に係る現像装置の現像剤攪拌部材を示す断面構成図である。 図９はこの発明の実施の形態３に係る現像装置を示す構成図である。 図１０は現像剤攪拌部材を示す斜視構成図である。 図１１は現像剤攪拌部材を示す斜視構成図である。 図１２は従来の現像装置を示す構成図である。 図１３は従来の他の現像装置を示す構成図である。 図１４は従来の現像剤攪拌部材を示す構成図である。

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、３６１：羽根部、３６５：開口部、３９：現像剤分離部材（現像剤分離手段）、４２：突起状部材、Ｇ：二成分現像剤。

Claims (6)

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分離手段とを備え、
   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またはトナー供給部へ流出するように構成した現像装置において、
   前記現像剤攪拌部材が、前記現像剤担持体の軸方向に沿って平行に配置された複数の羽根部を有するとともに、前記羽根部の根元近傍であって、且つ現像剤攪拌部材内の中空部に連通する開口部を、当該現像剤攪拌部材の軸方向に沿った少なくとも両端部に設け、
   前記現像剤攪拌部材の羽根部は、先端部が当該現像剤攪拌部材の回転方向に沿った下流側に位置し、根元部が該回転方向の上流側に位置するように傾斜角度を持って設置され、
   現像剤中のトナーの濃度が低下して相対的に圧力が高くなった現像剤を、前記現像剤攪拌部材の回転に伴って開口部から流入させて、前記現像剤攪拌部材の他の開口部から現像剤収容部内に排出するように構成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤攪拌部材の内部には、当該現像剤攪拌部材の内部に導入される現像剤をほぐす突起状部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤攪拌部材に設けられる突起状部材は、円柱形状もしくは円錐形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記突起状部材は、現像剤攪拌部材の周方向に沿って点在するように設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤攪拌部材が回転する際に、当該現像剤攪拌部材の羽根部と突起状部材とが相対的な速度差を持つことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像剤攪拌部材の羽根部には、当該現像剤攪拌部材の軸方向に直交する仕切り部材を、現像剤攪拌部材の軸方向に沿って複数設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置。

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