JP4758212B2 - 現像装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタなどの電子写真方式を用いる画像形成装置においては、静電潜像担持体に形成された静電潜像に現像装置からトナーを供給して現像が行なわれている。このような現像装置としては、現像剤にトナーだけを使用した一成分現像方式の現像装置、またトナーとキャリアとを含む現像剤を使用した二成分現像方式の現像装置が知られている。

図１０はトナーとキャリアとを含む現像剤を用いる二成分現像方式の従来の現像装置１の構成を簡略化して示す側面から見た断面図であり、図１１は図１０に示す従来の現像装置１の構成を簡略化して示す上面図である。なお図１１では、内部構成を判りやすくするために現像剤容器３の天板を除いて示す。

従来の現像装置１は、大略、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤２を収容する現像剤容器３と、現像剤容器３に収容される現像剤２を担持して搬送する現像剤担持体４と、現像剤容器３に収容される現像剤２を撹拌し、現像剤担持体４に供給する２つの第１および第２撹拌搬送部材５，６と、現像剤担持体４が搬送する現像剤量を規制する現像剤量規制部材７とを含んで構成される。

２成分現像剤が用いられる現像装置１に設けられる現像剤担持体４は、非磁性素材からなるスリーブ１１と、スリーブ１１に内包されるようにして設けられる複数の磁極を有する磁石部材１２とを含む。現像剤担持体４は、画像形成装置に設けられて静電潜像を担持する静電潜像担持体８に対向し、静電潜像担持体８の回転軸線とその回転軸線が平行になるようにして、スリーブ１１が回転自在に、磁石部材１２が回転することなく固定的に現像剤容器３に設けられる。

現像剤容器３は、たとえば硬質樹脂などからなる容器部材であり、現像剤担持体４の回転軸線方向に細長く延びるように形成され、現像剤２を内部空間に収容するとともに、現像剤担持体４、第１および第２撹拌搬送部材５，６、現像剤量規制部材７が装着される。現像剤容器３は、現像剤担持体４に対向するように位置する現像領域部１３と、現像剤担持体４の回転軸方向に現像領域部４に隣接し、現像剤担持体４の長さを超える位置に設けられる延出領域部１４とを含む。

第１撹拌搬送部材５は、棒状の第１回転軸部材１５の周囲に楕円板状の羽根部材１６を装着したものであり、現像剤担持体４を臨み、その回転軸が現像剤担持体４の回転軸と平行になるようにして、かつ現像剤容器３の現像領域部１３から延出領域部１４にわたって、現像剤容器３に回転自在に装着される。この第１撹拌搬送部材５は、現像剤容器３内において、現像剤２を回転軸方向に平行な１方向である矢符Ｘ方向に撹拌搬送し、撹拌搬送の過程において現像剤担持体４に対して現像剤２を供給する。

第２撹拌搬送部材６は、第１撹拌搬送部材５と同様に、棒状の第２回転軸部材１７の周囲に楕円板状の羽根部材１８を装着したものであり、第１撹拌搬送部材５を臨み、その回転軸が現像剤担持体４の回転軸と平行になるようにして、かつ現像剤容器３の現像領域部１３から延出領域部１４にわたって、現像剤容器３に回転自在に装着される。この第２撹拌搬送部材６は、現像剤容器３内において、現像剤２を回転軸方向に平行な方向であって上記Ｘ方向と反対の矢符Ｙ方向に撹拌搬送する。

第１撹拌搬送部材５と第２撹拌搬送部材６との間には、現像剤容器３の底板から立上がり、回転軸方向に平行に現像領域部１３から延出領域部１４まで延びて仕切板１９が形成され、仕切板１９によって、現像領域部１３と延出領域部１４とが、第１撹拌搬送部２１と第２撹拌搬送部２２とに区分される。仕切板１９は、長手方向の長さが、現像剤容器３の細長く延びる方向の内寸法よりも短くなるように形成され、その両端部において、第１撹拌搬送部２１と第２撹拌搬送部２２とを連通させる連通部２３ａ，２３ｂがそれぞれ形成される。

この連通部２３ａを通して、第１撹拌搬送部２１から第２撹拌搬送部２２へと、矢符Ｘ１方向に現像剤２が送給され、連通部２３ｂを通して、第２撹拌搬送部２２から第１撹拌搬送部２１へと、矢符Ｙ１方向に現像剤２が送給されるので、現像剤容器３内に収容される現像剤２は、矢符Ｘ，Ｘ１，Ｙ，Ｙ１方向へと循環される。

なお、連通部２３ａにおいて、現像剤２が矢符Ｘ１方向へ搬送され易くするために、第１撹拌搬送部材５では、羽根部材１６とは逆向きに２枚の羽根部材１６ａが第１回転軸部材１５に装着され、同様に連通部２３ｂにおいて、現像剤２が矢符Ｙ１方向へ搬送され易くするために、第２撹拌搬送部材６では、羽根部材１８とは逆向きに２枚の羽根部材１８ａが第２回転軸部材１７に装着される。

現像装置１では、第１および第２撹拌搬送部２１，２２に設けられる第１および第２撹拌搬送部材５，６を回転させて現像剤２を混合撹拌しながら、上記の矢符Ｘ，Ｘ１，Ｙ，Ｙ１方向へと循環させるとともに、第１撹拌搬送部２１において現像剤２を現像剤担持体４へ供給する。現像剤担持体４は、スリーブ１１を回転させて磁石部材１２の磁力によって保持される現像剤２を搬送するとともに、搬送される現像剤２の量を現像剤量規制部材７によって規制し、スリーブ１１で所定量の現像剤２を静電潜像担持体８と対向するトナー供給領域に導き、現像剤２のトナーを静電潜像担持体８に形成された静電潜像に供給して現像を行う。

また、現像剤２のトナーを静電潜像に供給して現像を行うと、現像剤容器３に収容される現像剤２中のトナーの濃度が次第に低下するので、トナー濃度が所定の濃度以下になると、現像剤容器３に収容される現像剤２に新たなトナーが、不図示のトナー補給手段から補給される。

現像剤容器３に収容される現像剤２にトナーを補給するに際しては、通常、第１撹拌搬送部２１の延出領域部１４にトナーが補給される。第１撹拌搬送部２１の延出領域部１４にトナーを補給することによって、トナーの補給された現像剤２が、第１撹拌搬送部２１の延出領域部１４において矢符Ｘ方向に搬送され、仕切板１９の一方の端部に形成される連通部２３ａを通って第２撹拌搬送部２２の延出領域部１４に搬送され、混合撹拌されながら第２撹拌搬送部２２をＹ方向に搬送され、仕切板１９の他方の端部に形成される連通部２３ｂを通って、第２撹拌搬送部２２から第１撹拌搬送部２１に送られ、第１撹拌搬送部２１において混合撹拌されながら搬送されるとともに、現像剤担持体４に供給されて現像に使用される。

しかしながら、上記のように、第１撹拌搬送部２１の延出領域部１４にトナーを補給し、トナーが補給された現像剤２を第２撹拌搬送部２２および第１撹拌搬送部２１に導いて搬送するようにした場合、トナーが補給された第１撹拌搬送部２１の延出領域部１４における現像剤２のトナー濃度だけが極端に高くなり、現像剤容器３内の現像剤２全体に補給トナーが分散されるのに長時間を要するので、現像剤容器３内における現像剤２のトナー濃度にバラツキが生じるという問題がある。

また、トナーが補給された状態のように現像剤２のトナー濃度が高いと、現像剤２のトナーが第２撹拌搬送部２２において充分に混合撹拌されず、トナーが充分に帯電されていない状態で第１撹拌搬送部２１に送られるので、この現像剤２が現像剤担持体４に供給されて現像に使用されると、帯電不良のトナーに起因して、形成される画像に地肌かぶりが生じたり、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内が汚れたりするという問題がある。

新たに補給されたトナーが充分に帯電されるようにするため、第１および第２撹拌搬送部２１，２２における第１および第２撹拌搬送部材５，６の混合撹拌する条件を強くすることが考えられる。しかしながら、現像剤２を混合撹拌させる条件を強くすると、現像剤２に対して負荷されるストレスが増大して現像剤２が劣化するという問題がある。また現像剤２を混合撹拌する条件を強くするため、第１および第２撹拌搬送部材５，６をバケットローラ等に変更することが考えられるけれども、このような変更を行うと、現像装置が大型化する等の問題がある。

このような問題に対処する従来技術として、現像剤容器の現像領域部と延出領域部とを区分する現像剤せき止め部材として現像剤せき止め板を設ける現像装置がある。図１２は、現像剤容器に現像剤せき止め板が設けられる現像装置３０の構成を簡略化して示す上面図である。この現像装置３０は、図１０および図１１に示す従来の現像装置１に類似するので、共通部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

もう一つの従来技術である現像装置３０は、現像剤容器３の現像領域部１３と延出領域部１４とを区分する現像剤せき止め板３１が設けられることを特徴とする。現像剤せき止め板３１が設けられることによって、仕切板が長手方向に２分され、現像領域部１３に形成される第１仕切板３２によって、現像領域部１３が、第１撹拌搬送部３４と第２撹拌搬送部３５とに区分され、延出領域部１４に形成される第２仕切板３３によって、延出領域部１４が、第１延出部３６と第２延出部３７とに区分される。

第１仕切板３２は、その長手方向において、現像剤せき止め板３１との間に間隙を有する寸法に形成され、上記間隙では、第１撹拌搬送部３４と第２撹拌搬送部３５とが連通される連通部３８が形成され、連通部３８において、第１撹拌搬送部３４から第２撹拌搬送部３５へと現像剤を撹拌搬送することが可能である。

第２仕切板３３は、その長手方向において、現像剤せき止め板３１との間に間隙を有する寸法に形成され、上記間隙では、第１延出部３６と第２延出部３７とが連通される連通部３９が形成され、連通部３９において、第２延出部３７から第１延出部３６へと現像剤を撹拌搬送することが可能である。

図１３は、現像剤せき止め板３１が装着される状態を現像剤容器３内における現像剤２の搬送方向から見た図である。現像剤せき止め板３１は、第１および第２撹拌搬送部材５，６の羽根部材の１６，１８の現像剤せき止め板３１に平行な仮想平面に対する投影形状が円となる部分の約半分を遮蔽するようにして設けられる。すなわち、隣接して設けられる第１および第２撹拌搬送部材５，６が相対向する部分の羽根部材１６，１８の約半分を遮蔽するように現像剤せき止め板３１が設けられる。

現像剤せき止め板３１は、第１および第２回転軸部材１５，１７に対応する部位に半円形状の切欠部４１，４２が形成され、水平方向の両端部４３，４４が、いずれも羽根部材１６，１８の上記投影形状の外周よりも第１および第２回転軸部材１５，１７の方向にくい込んだ位置になるように設けられる。現像剤せき止め板３１の水平方向の両端部４３，４４と、現像剤容器３の現像剤２の搬送方向と平行な各側壁３ａ，３ｂとの間にはそれぞれ開口部が形成され、第１撹拌搬送部３４と第１延出部３６、また第２撹拌搬送部３５と第２延出部３７とが、上記開口部を介してそれぞれ連通される。

このことによって、矢符Ｘ，Ｘ２，Ｙ，Ｙ１にて示す現像剤容器３内全体における現像剤２の循環流れと、矢符Ｘ，Ｘ１，Ｙ，Ｙ１にて示す現像領域部１３内における現像剤２の循環流れと、矢符Ｘ，Ｘ２，Ｙ，Ｙ２にて示す延出領域部１４内における現像剤２の循環流れとが形成される。

このように現像剤せき止め板３１を設けることによって、第１撹拌搬送部材５で第１撹拌搬送部３４を搬送される現像剤２、また第２撹拌搬送部材６で第２延出部３７を搬送される現像剤２は、現像剤せき止め板３１まで搬送されてきた際、現像剤せき止め板３１に衝突するので、現像剤２を一旦せき止めて撹拌する効果を得ることができる。このように搬送される現像剤２は、現像剤せき止め板３１に衝突することによって、その部分で一旦せき止められて撹拌されるので、現像剤２の混合および撹拌効果が向上する。

現像装置３０において、トナーが延出領域部１４の第１延出部３６に補給されると、延出領域部１４内で形成される現像剤２の循環流れによってすばやく混合撹拌されて均一化し、現像剤せき止め板３１と現像剤容器３の側壁３ｂとの間に形成される開口部を通って、第２延出部３７から現像領域部１３の第２撹拌搬送部３５へ送給される現像剤２は、第２撹拌搬送部材６によってさらに混合撹拌された上で第１撹拌搬送部３４へ送給されるので、トナー濃度の均一化された現像剤２を現像剤担持体４へ供給することができる。

なお、現像装置３０では、第２撹拌搬送部３５の現像剤搬送方向のほぼ中央部４０において、その下方にあたる現像剤容器３の底板に、第２撹拌搬送部材６を臨むようにしてトナー濃度センサが設けられ、現像剤容器３全体の平均的なトナー濃度を検知する。

また、現像に使用された後現像剤担持体４から離脱する現像剤は、現像剤せき止め板３１と現像剤容器３の側壁３ａとの間に形成される開口部を通って、現像領域部１３の第１撹拌搬送部３４から延出領域部１４の第１延出部３６へ送給され、延出領域部１４内で形成される現像剤２の循環流れによって補給トナーとすばやく混合撹拌され、適正トナー濃度の現像剤２となり、現像剤容器３内全体における現像剤２の循環流れで撹拌搬送されて再び現像に使用される。

このような現像装置３０において、現像剤２に新たなトナーを補給した場合、補給されたトナーが速やかに現像剤容器３内の現像剤２中に均一に分散される。したがって、現像剤を混合攪拌する条件を強くしなくても、補給されたトナーを充分に混合撹拌し、適切に帯電された状態で現像に用いることができるので、現像される画像に地肌かぶりを生じたり、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内を汚染するということがなく、良好な現像を安定して行うことが可能になる。さらに、現像装置３０は、延出領域部１４における予備撹拌機能を有するので、撹拌搬送部材５，６の回転速度を低下させることができ、回転速度の低下によって現像剤２の劣化が抑制され、現像剤２の長寿命化が可能になる。

しかしながら、現像装置３０には以下のような問題がある。現像剤担持体４と静電潜像担持体８との間で形成されるトナー供給領域（静電潜像を現像する領域）において現像に使用された現像剤が、現像剤担持体４から離脱して第１撹拌搬送部３４に回収されると、第１撹拌搬送部３４に存在する現像剤２と混合されて再び現像剤担持体４に再混合現像剤が供給されることが生じ得るけれども、現像剤２の劣化を抑制するために、第１撹拌搬送部３４における第１撹拌搬送部材５の撹拌能力を低くしているので、現像剤担持体４が１回転する間に、回収現像剤と、現像剤容器３内にもとから在る現像剤とを再混合することが難しい。

第１撹拌搬送部材５の回転速度を上げることによって再混合能力を向上することができるけれども、無制限に回転速度を上げることはできず、おのずとその上限があるので充分な再混合能力を発揮する回転速度まで上げることは困難である。また、回転速度を上げることによって、現像剤の劣化を抑制して長寿命化するという利点が失われることになる。

さらに、現像剤担持体４の回転速度が速くなる高速印字機では、現像剤担持体４が１回転し、その次の回転の際に回収現像剤が既存の現像剤と混合されて現像に再使用されるという現象が起こりやすくなる。このようなとき、ベタ画像を現像すると、ベタ画像のスラスト方向にて画像濃度ムラおよび濃度差が発生するという問題がある。また、静電潜像を現像する領域にて使用された使用済み現像剤が、現像剤担持体４から円滑に離脱することなく、現像剤担持体４に付着したまま回転し、次の現像を行うことによって、静電潜像担持体８上で現像された前の画像が、現像剤担持体４の１回転後に発生する現像メモリという問題もある。

このような問題を解決する従来技術として、現像剤担持体から離脱する使用済み現像剤を回収するとともに、該使用済み現像剤と補給トナーとを混合搬送する第１の撹拌搬送部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２の撹拌搬送部材との間に仕切板を設け、回収された使用済み現像剤が、いきなり現像に使用されることがないようにする現像装置が提案される（特許文献１参照）。特許文献１の現像装置によれば、回収された使用済み現像剤がいきなり現像に再使用されることがないので、画像濃度低下、画像濃度ムラの発生が防止されるとする。

特許文献１には、上記構成に加え、第１撹拌搬送部材から現像剤の送給を受け、現像剤を第２撹拌搬送部材へ送給する第３撹拌搬送部材を有し、第３撹拌搬送部材と第２撹拌搬送部材との間に仕切板が設けられる構成が開示される。特許文献１の現像装置では、回転軸方向の全長にわたって第１撹拌搬送部材から第３撹拌搬送部材へ回収現像剤が送給され、トナーの補給は、第１撹拌搬送部材の一方の端部側でしか行われない。したがって、充分に補給トナーの混合されていない回収現像剤が第１撹拌搬送部材から第３撹拌搬送部材へ送給され、第３撹拌搬送部材から仕切板を回って第２撹拌搬送部材に送られると即座に現像剤担持体へ供給されて現像に供せられることが起こり得る。すなわち、回収現像剤が補給トナーおよび既存現像剤と充分に混合撹拌されないうちに現像に供せられるというおそれがある。また、現像メモリの発生を防止するために、現像剤担持体から使用済み現像剤を円滑に離脱させて回収することについては全く言及していない。

特開平９−１４６３５５号公報

本発明の目的は、現像剤担持体から使用済み現像剤を円滑に離脱させて回収し、回収された使用済み現像剤を、現像剤容器内の既存の現像剤と充分に混合撹拌して適切なトナー濃度にした状態で現像に用いることができる現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。

本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容し、現像剤担持体と対向する現像領域部と現像剤担持体の回転軸方向に現像領域部に隣接して設けられる延出領域部と現像領域部と延出領域部とを区分する現像剤せき止め部材とを有する現像剤容器と、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を混合撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材とを備える現像装置であって、
画像形成装置に設けられて静電潜像を担持する静電潜像担持体に対して現像剤のトナーを供給した後、現像剤担持体から離脱する現像剤を回収する現像剤回収手段と、現像剤容器にトナーを補給するトナー補給手段とを含み、
現像剤担持体は、
現像剤担持体から静電潜像担持体に対してトナーを供給するトナー供給領域よりも現像剤担持体の回転方向下流側に、磁界を発生する第１磁界発生手段と、第１磁界発生手段よりも前記回転方向下流側で第１磁界発生手段に隣合って配置され第１磁界発生手段と同極の磁界を発生する第２磁界発生手段とを備え、現像剤担持体の表面において第１磁界発生手段と第２磁界発生手段との間で磁界の強さが１０ｍＴ以下の低磁界域が形成され、
現像領域部は、第１仕切板によって区分される第１撹拌搬送部と第２撹拌搬送部とを有し、
延出領域部は、第２仕切板によって区分され、第１撹拌搬送部に隣接して設けられる第１延出部と第２撹拌搬送部に隣接して設けられる第２延出部とを有し、
第１撹拌搬送部では、現像剤を現像剤担持体へ供給するべく撹拌搬送し、また現像剤を第１延出部と第２撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
第２撹拌搬送部では、現像剤を第１撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
第１延出部では、現像剤を第２延出部へと送給するべく撹拌搬送し、
第２延出部では、現像剤を第１延出部および第２撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
現像剤回収手段は、低磁界域で現像剤担持体から離脱する現像剤を回収し、回収した現像剤を、現像領域部の現像剤せき止め部材よりも現像剤担持体寄りの位置であって、第１撹拌搬送部で第１延出部と第２撹拌搬送部とに向けて現像剤を撹拌搬送する位置へ供給し、
トナー補給手段は、第１延出部にトナーを補給し、
現像剤せき止め部材と撹拌搬送部材とによって、現像領域部内で現像剤が撹拌搬送される循環流と、延出領域部内で現像剤が撹拌搬送される循環流とが形成されることを特徴とする現像装置である。

また本発明は、現像剤回収手段と第１撹拌搬送部とを仕切るもう一つの仕切板を含み、もう一つの仕切板は、磁性を有する素材を含んでなることを特徴とする。

また本発明は、もう一つの仕切板は一方の先端部が現像剤担持体を臨むようにして設けられ、現像剤担持体と現像剤担持体を臨むもう一つの仕切板の一方の先端部との間隔が、３ｍｍ以下になるように設定され、
第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、第２磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向上流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度をαとし、
第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、もう一つの仕切板の現像剤担持体を臨む一方の先端部と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度をβとするとき、
角度αと角度βとの間に、０度＜β＜αの関係が成立つように設定されることを特徴とする。

また本発明は、現像剤容器内に収容される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を含み、トナー濃度検知手段は、現像剤回収手段が回収した現像剤を現像領域部へ供給する位置に設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記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である。

本発明によれば、現像剤担持体には、その表面に第１磁界発生手段と第２磁界発生手段との間で磁界の強さが１０ｍＴ以下の低磁界域が形成されるので、現像に使用された後の現像剤を現像剤担持体から容易かつ確実に離脱させることができる。また、現像剤回収手段は、低磁界域で現像剤担持体から離脱する現像剤を回収し、回収した現像剤を、現像領域部の現像剤せき止め部材よりも現像剤担持体寄りの位置であって、第１撹拌搬送部が第１延出部と第２撹拌搬送部とに向けて現像剤を撹拌搬送する位置へ供給するので、現像剤容器内のもとから在る（既存の）現像剤と充分に混合撹拌して適切なトナー濃度にした状態で現像に用いることができる。
また、本発明の現像装置は、現像剤容器にトナーを補給するトナー補給手段を含み、トナー補給手段は第１延出部にトナーを補給するので、補給されたトナーを速やかに現像剤中に均一に分散し、充分に混合撹拌して適切に帯電された状態で現像に用いることができる。

また本発明によれば、現像剤回収手段と第１撹拌搬送部とを仕切るもう一つの仕切板を含み、もう一つの仕切板は磁性を有する素材を含んでなる。現像剤回収手段と第１撹拌搬送部とを磁性を有するもう一つの仕切板で仕切ることによって、磁界発生手段である磁石部材を内蔵する現像剤担持体からもう一つの仕切板に対して磁界が発生し、現像剤担持体上の搬送現像剤の一部が、磁性を有するもう一つの仕切板に磁界キャリアカーテンを形成する。磁界キャリアカーテンが形成されることによって、現像剤回収手段に回収される現像剤が第1撹拌搬送部にこぼれ出ることを防止することができ、また使用済み現像剤が充分に離脱して現像剤担持体に付着したまま次の現像に使用されることがなくなるので、先に静電潜像担持体で現像された画像が現像剤担持体の１回転後に現像メモリとして現れることが防止される。

また本発明によれば、現像剤担持体と現像剤担持体を臨むもう一つの仕切板の先端部との間隔が３ｍｍ以下に設定され、第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、第２磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向上流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度αと、第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、もう一つの仕切板の現像剤担持体を臨む先端部と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度βとの間に、０度＜β＜αの関係が成立つように設定される。このことによって、上記磁界キャリアカーテンの作用をさらに積極的に利用することが可能となる。

また本発明によれば、現像剤容器内に収容される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を含み、トナー濃度検知手段は、現像剤回収手段が回収した現像剤を現像領域部へ供給する位置に設けられる。このことによって、現像される画像の印字率に応じたトナー補給制御を行うことができるので、常に安定したトナー濃度の現像剤を現像剤担持体に供給することが可能になる。

一般的な現像領域部の第１または第２撹拌搬送部材の下方にトナー濃度検知手段を設けるような構成では、使用済み現像剤のトナー濃度を検知するのでなく、現像剤容器に収容されるトナー全体の平均的な濃度を検知することになる。平均的なトナー濃度の検知では、実際に現像している画像の印字率に応じてリニアにレスポンス良く使用済み現像剤のトナー濃度を検知することができないので、画質に悪影響を与えることが起こり得る。たとえば、高印字率の画像を現像するとき、現像剤担持体の周辺ではトナー濃度が低くなるが、現像剤容器全体の平均的なトナー濃度の検知によれば、トナー濃度を検知している周辺では、所定のトナー濃度に維持されている状態にあるので、トナー補給タイミングが遅れてしまう。このような状態で、さらに高印字率の画像の現像が続くと、現像剤担持体上のトナー濃度が低くなり過ぎてベタ画像現像の追随性が悪くなる。逆に、高印字率の画像の現像が続く状態で、トナー濃度検知手段がトナー濃度の低下を検知すると、現像剤容器全体のトナー濃度を一定に保つため、連続してトナー補給が行われるので、急に低印字率の画像の現像に切換わると、トナー濃度検知が追随できず、現像した画像の濃度が高くなり過ぎたり、形成した画像へトナーがかぶったり、トナーが飛散する不具合が発生する。

しかしながら、本発明のようにトナー濃度検知手段を設けて使用済み現像剤が回収される位置でトナー濃度を検知することによって、使用済み現像剤のトナー濃度を直接検知することができるので、印字率に応じたトナー補給制御をすることができ、常に安定した画像を現像することが可能となる。

また本発明によれば、画像形成装置は、本発明の前記いずれかの現像装置を備えるので、現像剤担持体から使用済み現像剤を円滑に離脱させて回収することができ、現像メモリの発生を防止して良質な画像を形成することができる。また、回収された使用済み現像剤を、現像剤容器内の既存の現像剤と充分に混合撹拌して適切なトナー濃度にした状態で現像に用いることができるので、常に安定した濃度で画像を形成することのできる画像形成装置が実現される。

図１は本発明の実施の第１形態である現像装置５０の構成を簡略化して示す側面から見た断面図であり、図２は図１に示す現像装置５０の構成を簡略化して示す上面図である。なお、図２では、内部構成を判りやすくするために現像剤容器５２の天板を除いて示す。本実施形態の現像装置５０は、前述の図１２に示す従来の現像装置３０に類似し、現像装置３０と共通する部分については同一の参照符号を付して説明を省略するか、または説明を簡略にする。

現像装置５０は、非磁性トナーと磁性粒子であるキャリアとを含む現像剤２を担持する現像剤担持体５１と、現像剤２を収容し、現像剤担持体５１と対向する現像領域部１３と現像剤担持体５１の回転軸方向に現像領域部１３に隣接して設けられる延出領域部１４と現像領域部１３と延出領域部１４とを区分する現像剤せき止め部材である現像剤せき止め板３１とを有する現像剤容器５２と、現像剤担持体５１の回転軸方向に現像剤２を混合撹拌しながら搬送する第１および第２撹拌搬送部材５３，５４と、画像形成装置に設けられて静電潜像を担持する静電潜像担持体８（以後、感光体８と呼ぶ）に対して現像剤２のトナーを供給した後、現像剤担持体５１から離脱する現像剤を回収する現像剤回収手段５５と、現像剤回収手段５５と現像領域部１３の第１撹拌搬送部３４とを仕切るもう一つの仕切板５６（この仕切板を以後第３仕切板５６と呼ぶ）と、現像剤容器５２にトナーを補給するトナー補給手段５７と、現像剤２中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段５８とを含む。

２成分現像剤２は、特に限定されるものではないけれども、１例を示すと、トナーとしては、平均粒径（重量平均粒径）６．５μｍのネガ帯電トナーが挙げられ、キャリアとしては、飽和磁化が１５０ｅｍｕ／ｃｍ³、平均粒径（体積平均粒径）４０μｍの磁性キャリアが挙げられる。

本実施形態における現像剤容器５２には、現像剤担持体５１の下方に膨らんで現像剤回収手段５５を収容する現像剤回収室５９が形成される。現像剤回収手段５５の詳細については後述する。現像剤担持体５１の軸方向における現像剤容器５２の長さを例示すると、たとえば現像領域部１３が３５０ｍｍであり、延出領域部１４が５０ｍｍである。

現像剤担持体５１は、非磁性素材からなるスリーブ１１と、スリーブ１１に内包される磁界発生手段である磁石部材６１とを含んで構成される、いわゆるマグネットローラである。以後、現像剤担持体５１を現像ローラ５１と呼ぶ。

図３は、現像ローラ５１付近を拡大して示す図である。現像ローラ５１のスリーブ１１は、非磁性素材であれば良く、特に限定されるものではないけれども、アルミニウム、アルミニウム合金、またはＪＩＳ−Ｇ４３０５に規定されるステンレス鋼であるＳＵＳ３０４などが好適に用いられる。本実施形態では、スリーブ１１として外径２５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の管が用いられる。現像剤２の担持および搬送を良好に行うため、スリーブ１１の表面には適度な凹凸が形成されることが好ましく、本実施形態では表面粗さ：Ｒｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：十点平均粗さ）が、５〜１０μｍ程度になるようにブラスト処理している。

本実施形態では、現像ローラ５１の磁石部材６１は、３つのＮ磁極と、２つのＳ磁極とを有し、Ｎ磁極とＳ磁極とが、周方向に略交互に配置される。現像ローラ５１には、現像磁極であるＳ１磁極６２が配せられる位置の現像ローラ５１の外周面上に、現像ローラ５１から感光体８に対してトナーを供給するトナー供給領域６３（感光体８表面の静電潜像を現像する領域）が形成される。磁石部材６１を構成する上記５つの磁極は、トナー供給領域６３よりも現像ローラ５１の回転方向６４下流側に磁界を発生する第１磁界発生手段としてＮ１磁極６５が配置され、Ｎ１磁極６５よりも前記回転方向６４下流側でＮ１磁極６５に隣合って配置されＮ１磁極６５と同極の磁界を発生する第２磁界発生手段としてＮ２磁極６６が配置される。現像ローラ５１の表面である外周面においてＮ１磁極６５とＮ２磁極６６との間で磁界の強さが１０ｍＴ以下の低磁界域６７（この低磁界域を反発極と呼ぶことがある）が形成される。このような現像ローラ５１の外周面における磁界の強さは、たとえば測定器ＳＩ−２００２Ｈ（中部電気株式会社製）などによって求めることができる。

Ｎ１磁極６５とＮ２磁極６６との現像ローラ５１の円周方向の配置については、特定の条件を満足することが好ましいけれども、その条件については、第３仕切板５６の配置条件も含めて後述する。

現像ローラ５１は、磁石部材６１の磁力によってトナーを担持したキャリアを保持し搬送することができる。現像ローラ５１には、現像剤量規制部材７（現像ローラ５１の外周面上に形成される現像剤層の層厚を規制することによって現像剤量を規制する）としてのドクターブレード７が所定間隙を有して対向配置されるので、現像ローラ５１の矢符６４方向の回転に伴って、現像剤の薄層が形成される。現像ローラ５１に形成された現像剤薄層が、スリーブ１１の回転に伴ってトナー供給領域６３まで搬送されると、現像剤中のトナーが感光体８上の静電潜像へ移行してトナー像を形成する。

図１および図２に戻って、現像に使用された後の使用済み現像剤は、スリーブ１１の回転に伴って低磁界域６７まで搬送され、低磁界域６７の磁界が低いことによって現像ローラ５１の表面から離脱し、現像剤回収手段５５に回収される。現像に用いられる新たな現像剤は、Ｎ２磁極６６によって汲上げられ、ドクターブレード７によって層厚が規制されてトナー供給領域６３で現像に供される。

現像剤容器５２の現像剤回収室５９は、現像ローラ５１の下方において、現像ローラ５１の回転軸線方向に延び、現像領域部１３の第１撹拌搬送部３４に隣接し、現像領域部１３とほぼ同じ長さに形成される。

現像剤回収室５９内に収容される現像剤回収手段５５は、棒状の回収軸部材７１と、回収軸部材７１の外周に装着される回収スクリュー部材７２とを含む。回収軸部材７１は現像剤回収室５９に回転自在に設けられ、回収スクリュー部材７２は回転軸部材７１とともに回転する。現像剤回収手段５５は、矢符７５方向にたとえば１５０ｒｐｍの回転速度で回転することによって、現像ローラ５１から離脱して現像剤回収室５９へ落下した使用済み現像剤を、矢符７３で示す方向、すなわち第１撹拌搬送部３４における現像剤の搬送方向であるＸ方向と同じ方向へ搬送する。

前述の現像装置３０と同様に、本実施形態の現像装置５０においても、第１撹拌搬送部３４では、第１撹拌搬送部材５３によって、現像剤２を現像ローラ５１へ供給するべくＸ方向へ撹拌搬送し、また現像剤２を第１延出部３６と第２撹拌搬送部３５へと送給するべくＸ方向へ撹拌搬送する。第１撹拌搬送部３４でＸ方向に搬送される現像剤２は、現像領域部１３と延出領域部１４とを区分する現像剤せき止め板３１までくると、現像剤せき止め板３１によって現像剤２の流れが一旦せき止められ、その一部が第１仕切板３２と現像剤せき止め板３１とで形成される連通部３８を通ってＸ１方向に搬送されて第２撹拌搬送部３５へと送給され、残部が現像剤せき止め板３１と現像剤容器５２の側壁とで形成される開口部を通って第１延出部３６へと送給される。

この第１撹拌搬送部３４において、搬送される現像剤２が、現像剤せき止め板３１で一旦せき止められ、第２撹拌搬送部３５と第１延出部３６とへ分かれて送給される基点部分となる領域７４（図２中の２点鎖線で囲む領域）を、ここでは便宜上現像剤分岐領域７４と呼ぶ。

また、第２撹拌搬送部３５では、第２撹拌搬送部材５４によって、現像剤２をＹ方向へ搬送し、連通部２３ｂを通って第１撹拌搬送部３４へとＹ１方向に送給するべく撹拌搬送する。延出領域部１４において、第１延出部３６では、第１撹拌搬送部材５３によって、現像剤２を第２延出部３７へと送給するべく連通部２３ａを通ってＸ２方向へ撹拌搬送し、第２延出部３７では、第２撹拌搬送部材５４によって、現像剤２をＹ方向へ搬送し、連通部３９を通って第１延出部３６へとＹ２方向に送給するべく撹拌搬送するとともに、現像剤せき止め板３１と現像剤容器５２の側壁との開口部を通って第２撹拌搬送部３５へと送給するべく撹拌搬送する。

現像剤容器５２の中で上記のような現像剤２の循環流れが形成されている状態で、現像剤回収手段５５は、低磁界域６７で現像ローラ５１から離脱する使用済み現像剤を回収し、回収した現像剤を、現像剤回収室５９の延出領域部１４寄りの端部において、現像剤回収室５９から第１撹拌搬送部３４へ向う矢符７６方向へ搬送し、現像領域部１３の現像剤せき止め板３１よりも現像ローラ５１寄りの位置であって、第１撹拌搬送部３４で第１延出部３６と第２撹拌搬送部３５とに向けて撹拌搬送する位置、すなわち上記現像剤分岐領域７４へ供給する。

第３仕切板５６は、このような現像剤回収手段５５を収容する現像剤回収室５９と、第１撹拌搬送部３４とを区分するように設けられる。第３仕切板５６は、磁性を有する素材、たとえばＪＩＳ−Ｇ４３０５に規定されるステンレス鋼ＳＵＳ４３０などからなる厚みが１ｍｍ程度の平板状部材である。なお、第３仕切板５６の素材は、磁性ステンレス鋼に限定されるものではなく、他の磁性を有するニッケルプレートであってもよく、また硬質樹脂にたとえば粉末の磁性体を混合したものであってもよい。

図３を参照し、第３仕切板５６は、平面形状が長方形であり、その長手方向の長さが、ほぼ現像ローラ５１の回転軸方向の長さに等しく、短手方向の長さは、長手方向の一辺で現像剤容器５２に装着されるとき、現像ローラ５１を臨む側の一方の先端部５６ａと、現像ローラ５１の外周面との間隔δ（図３に示す間隔δ）が、３ｍｍ以下になるように定められる。

さらに、Ｎ１磁極６５によって現像ローラ５１の表面で穂立ちする現像剤２ａの現像ローラ５１の回転方向６４下流側での境界位置と現像ローラ５１の回転中心とを結ぶ線分７７と、第３仕切板５６の現像ローラ５１を臨む先端部５６ａと現像ローラの回転中心とを結ぶ線分７８とがなす角度をβとし、上記線分７７と、Ｎ２磁極６６によって現像ローラ５１の表面で穂立ちする現像剤２ｂの現像ローラ５１の回転方向６４上流側での境界位置と現像ローラ５１の回転中心とを結ぶ線分７９とがなす角度をαとするとき、角度αと角度βとの間に、角度αが角度βよりも大きく、角度βが０度よりも大きいという関係（０度＜β＜α）が成立つように、現像ローラ５１の磁石部材６１の配置および第３仕切板５６の配置が設定される。角度α、βおよび間隔δについて、好適な１例を挙げると、たとえばα＝５０度、β＝３０度、δ＝２ｍｍである。

このように、現像剤回収手段５５と第１撹拌搬送部３４とを磁性を有する第３仕切板５６で仕切ることによって、磁界発生手段である磁石部材６１を内蔵する現像ローラ５１から第３仕切板５６に対して磁界が発生し、現像ローラ５１上の搬送現像剤の一部が、磁性を有する第３仕切板５６に磁界キャリアカーテンを形成する。磁界キャリアカーテンが形成されることによって、現像剤回収手段５５に回収される現像剤が第1撹拌搬送部３４にこぼれ出ることを防止することができ、また使用済み現像剤が充分に離脱して現像ローラ５１に付着したまま次の現像に使用されることがなくなるので、先に感光体８で現像された画像が現像ローラ５１の１回転後に現像メモリとして現れることが防止される。

再び図１および図２に戻って、第１撹拌搬送部３４から第１延出部３６まで延在して第１撹拌搬送部材５３が設けられ、第２撹拌搬送部３５から第２延出部３７まで延在して第２撹拌搬送部材５４が設けられる。第１および第２撹拌搬送部材５３，５４は、前述の第１および第２撹拌搬送部材５，６に類似するけれども、第１および第２撹拌搬送部材５，６では回転軸部材１５，１７の周囲に楕円形の羽根部材１６，１８が設けられていたのに対して、羽根部材１６，１８の代わりに第１および第２スクリュー部材８３，８４がそれぞれ設けられる点が異なる。本実施形態では、第１および第２スクリュー部材８３，８４は、回転軸部材１５，１７の軸線に対して垂直な仮想平面に投影したときの寸法が、直径２０ｍｍの円になるような大きさに形成され、ピッチ２５ｍｍで左巻きのスクリューを使用している。このような、第１および第２撹拌搬送部材５３，５４は、たとえば２５０ｒｐｍの回転速度で回転されて、現像剤容器５２中の現像剤を、ＸおよびＹ方向へそれぞれ撹拌搬送する。

なお、連通部２３ａにおいて、現像剤２が矢符Ｘ２方向へ搬送され易くするために、第１撹拌搬送部材５３では、第１スクリュー部材８３とは逆向きに螺旋送給する第１逆スクリュー部材８３ａが第１回転軸部材１５に装着され、同様に連通部２３ｂにおいて、現像剤２が矢符Ｙ１方向へ搬送され易くするために、第２撹拌搬送部材５４では、第２スクリュー部材８４とは逆向きに第２逆スクリュー部材８４ａが第２回転軸部材１７に装着される。

現像装置５０においても、先の現像装置３０と同様、第１および第２撹拌搬送部材５３，５４によって、現像領域部１３と延出領域部１４とにわたって撹拌搬送される現像剤２の流れをせき止めて分岐させるために、現像領域部１３と延出領域部１４とを区分する現像剤せき止め板３１が設けられる。現像剤せき止め板３１は、特にその素材が限定されるものではないけれども、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが好適に用いられる。本実施形態では、現像剤せき止め板３１として、ポリスチレン（ＰＳ）をモールド成型した板形状のモールド部材が用いられる。

トナー補給手段５７は、トナー８５をその内部空間に収容する容器であるトナーホッパ８６と、トナーホッパ８６に連なって設けられトナーホッパ８６から現像剤容器５２へ補給されるトナー８５の補給通路となるトナー補給管８７とを含む。トナー補給管８７のトナーホッパ８６に接続される側と反対側は、現像剤容器５２の第１延出部３６の上方に該当する位置の天板を貫通して形成されるトナー補給口８８に接続される。

トナー補給手段５７は、後述するトナー濃度検知手段５８による検知結果に応答し、不図示の制御部を介してトナーホッパ８６内に設けられるたとえばトナー補給ローラを回転駆動させて、トナーホッパ８６から現像剤容器５２の第１延出部３６へとトナーを補給する。第１延出部３６に補給されたトナーは、延出領域部１４内で形成される現像剤２の循環流れによって、現像剤容器５２内の既存の現像剤および現像剤回収手段５５で回収され現像剤分岐領域７４に供給されて第１延出部３６に送給されてくる現像剤と、迅速に混合撹拌されるので、速やかに現像剤中に均一に分散され、充分に混合撹拌されて適切に帯電された状態で現像に用いられる。このことによって、画像濃度ムラ、かぶりなどの発生を防止するとともに、トナー飛散を防止することができる。

トナー濃度検知手段５８は、トナーが非磁性で、キャリアが磁性を有することを利用して、たとえば現像剤の透磁率を検知することによって現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度センサである。現像装置５０においては、トナー濃度センサ５８は、第１撹拌搬送部３４の現像剤分岐領域７４下方にあたる位置の現像剤容器５２の底板に、第１撹拌搬送部材５３を臨むようにして設けられる。

現像剤分岐領域７４下方にトナー濃度センサ５８を設けることによって、現像に使用後回収された直後の現像剤のトナー濃度を検知することができるので、該検知結果をもとにして現に形成されている画像の印字率に応じたトナー補給制御をすることができ、常に安定した画像を現像することが可能となる。

以下、現像装置５０による現像動作について簡単に説明する。まず、現像剤容器５２には、２成分現像剤２が、第１および第２撹拌搬送部材５３，５４のスクリュー部材８３，８４の径が７０％程度隠れるように、たとえば４５０ｇ充填される。

現像剤容器５２内の現像剤２は、現像領域部１３の第１撹拌搬送部材５３によって現像ローラ５１へ供給される。現像ローラ５１は、その磁石部材６１の磁力によってトナーを担持するキャリアを保持し、スリーブ１１の回転によって現像剤を矢符６４方向に搬送する。この搬送の過程において、ドクターブレード７によって現像ローラ５１上の現像剤の量が規制される。さらにスリーブ１１で搬送される現像剤がトナー供給領域６３に達するとき、たとえば現像バイアスが印加されて現像剤中のトナーが感光体８の表面の静電潜像へ移行し、現像が実行される。

現像に使用された後の使用済み現像剤は、そのままスリーブ１１で矢符６４方向に搬送され、低磁界域６７に達すると、その低磁界のために現像ローラ５１から離脱し、現像剤回収室５９へ落下する。現像剤回収室５９に落下した現像剤は、現像剤回収手段５５によって回収され、矢符７３方向に搬送されて、第１撹拌搬送部３４の現像剤分岐領域７４へと供給される。このとき、現像剤回収手段５５と第１撹拌搬送部３４とは、第３仕切板５６で仕切られているので、回収された現像剤が第１撹拌搬送部３４によって現像ローラ５１へ供給されることが防止される。

現像剤分岐領域７４へ供給された現像剤の一部は、連通部３８を通って第２撹拌搬送部３５に送給されるので、第２撹拌搬送部３５で既存の現像剤と充分に撹拌された後、第１撹拌搬送部３４から現像ローラ５１に供給される。

一方、現像剤分岐領域７４から第１延出部３６へ送給される残部の使用済み現像剤は、延出領域部１４内で既存の現像剤と撹拌混合されるとともに、トナー濃度センサ５８の検知結果に応じてトナー補給手段５７から第１延出部３６に補給されるトナーとも撹拌混合され、その後現像剤せき止め板３１と現像剤容器５２の側壁とで形成される開口部を通って第２撹拌搬送部３５に送給され、さらに第２撹拌搬送部３５で撹拌搬送され、第１撹拌搬送部３４から現像ローラ５１に供給される。

図４は、本発明の実施の第２形態である現像装置９０の構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。本実施形態の現像装置９０は、実施の第１形態の現像装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

現像装置９０においては、現像剤量規制部材であるドクターブレード７が、現像ローラ５１の下方に配置され、現像剤回収室５９および現像剤回収室５９に収容される現像剤回収手段５５が、現像領域部の第１撹拌搬送部３４の上方に形成され、トナー補給手段５７が延出領域部の第２延出部に接続されて、トナー８５を第２延出部に補給することを特徴とする。

現像剤回収手段５５が、第１撹拌搬送部３４の上方に配置されるので、第３仕切板５６は、裏Ｌ字状に形成される板状部材によって構成される。裏Ｌ字状の第３仕切板５６で現像剤回収手段５５を覆い、第１撹拌搬送部３４との間を仕切ることによって、現像ローラ５１の低磁界域６７で離脱する使用済み現像剤を第１撹拌搬送部３４へこぼすことなく、確実に現像剤回収室５９内へ回収し、現像剤分岐領域７４へと送給する。

トナー補給手段５７によってトナー８５が第２延出部３７へ補給されるけれども、第１延出部３６へ送給される使用済み現像剤は、そのまま第２延出部３７へ搬送され、第２延出部３７において補給トナーと混合撹拌されるので、第１延出部３６へトナーが補給される場合と同等の撹拌混合効果を得ることができる。

したがって、各部の配置がこのように構成される現像装置９０も、実施の第１形態の現像装置５０と同様の効果を奏することができる。

図５は、本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置１００の構成を簡略化して示す系統図である。画像形成装置１００は、たとえばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラなどの外部機器から伝達される画像情報、または画像読取装置によって読取られて伝達される画像情報などに応じて、記録紙などの記録媒体上に単色の画像として記録出力するものであり、本発明の現像装置５０を備えることを特徴とする。

画像形成装置１００は、大略、画像形成部１０１と、記録媒体である記録紙を供給する記録紙供給部１０２と、画像定着部１０３と、不図示の制御部とを含んで構成される。

画像形成部１０１は、感光体８と、感光体８の外周に沿い感光体８の回転方向９の上流側から下流側に向って順次配置される帯電手段１０６、露光手段１０７、現像装置５０、転写手段１０８、クリーニングユニット１０９を含む。

感光体８は、円筒状または円柱状の導電性支持体と、導電性支持体の表面に形成される感光層とを含むローラ部材であり、画像情報に応じた光で露光されることによって、その表面に静電潜像が形成される。感光体８は、画像形成装置１００の装置本体に回転自在に設けられ、不図示の駆動手段によって矢符９方向にたとえば周速度３００ｍｍ／ｓで回転される。

帯電手段１０６は、帯電ローラ、帯電チャージャなどの接触式または非接触式の帯電器によって構成され、感光体８の表面を一様な電位、たとえば−６００Ｖに帯電させる。露光手段１０７である露光ユニットは、たとえば、半導体レーザなどのレーザユニット１１０と、ポリゴンミラーなどの反射光学系１１１とを含んで構成され、制御部から伝達される画像情報に応じ、帯電手段１０６によって帯電された状態にある感光体８の表面に光を照射し、静電潜像を形成する。このとき、レーザ光で露光された露光部の電位は、たとえば−２００Ｖとされる。

現像装置５０は、本発明の現像装置であり、現像ローラ５１に、たとえばＤＣ成分が−４００Ｖ、ＡＣ成分が１８００Ｖの矩形波である現像バイアスを印加し、現像ローラ５１から現像剤中のトナーを感光体８に担持される静電潜像の露光部に反転現像を行い、可視像であるトナー像を形成する。

転写手段１０８は、たとえば、感光体８の外周面に圧接しかつ回転自在に設けられる転写ローラを有し、転写ローラ側から転写バイアス電圧を印加して記録紙を帯電させるとともに、転写ローラで記録紙を加圧することによって、感光体８の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する。

クリーニングユニット１０９は、たとえば、弾性材料からなり、感光体８の外周面に当接するように設けられる板状部材であるクリーニングブレード１０９ａを含んで構成され、トナー像を記録紙に転写した後、感光体８の表面に残留するトナー、紙粉などを除去する。

画像定着部１０３は、加熱ローラ１１２と、加圧ローラ１１３と、加熱ローラ１１２の温度を検知する不図示の温度センサと、温度センサの検知出力に応じて加熱ローラ１１２を所望の温度になるようにする不図示の制御電源とを含む。画像定着部１０３では、画像形成部１０１の転写手段１０８によってトナー像が転写された記録紙が、加熱ローラ１１２と加圧ローラ１１３との圧接部（定着ニップ部）に送給されて加熱加圧を受け、トナー像が記録紙に定着され、画像が形成される。画像定着部１０３によってトナー像が定着された記録紙は、画像形成装置１００外に排出される。

記録紙供給部１０２は、記録紙Ｐを収容する給紙カセット１１４と、給紙ローラ１１５と、レジストローラ１１６とを含んで構成される。給紙ローラ１１５は、給紙カセット１１４内の記録紙Ｐを１枚ずつ分離してレジストローラ１１６へ送給する。レジストローラ１１６は、露光ユニット１０７の露光によって感光体８の表面に形成される静電潜像の画像形成領域（特に、最下流側の形成開始位置）に同期して、記録紙Ｐを転写手段１０８の転写ニップ部に送給する。

以下、画像形成装置１００における画像形成動作について簡単に説明する。まず感光体８の表面を帯電手段１０６で規定電位に帯電した後、感光体８を露光手段１０７によって画像情報に応じた光で露光し、感光体８上に静電潜像を形成する。感光体８上に形成された静電潜像は、次いで現像装置５０により現像されてトナー像となる。

感光体８上に形成されたトナー像は、記録紙供給部１０２から画像形成にタイミングを同期させて供給される記録紙Ｐに、転写手段１０８によって転写される。その後、トナー像が転写された記録紙Ｐは、画像定着部１０３まで搬送され、ここで記録紙Ｐ上の未定着トナー像が熱および圧力によって記録紙Ｐに定着された後、画像形成装置外に排出される。

一方、転写後に感光体８上に残留する転写残トナーは、クリーニングブレード１０９ａを有するクリーニングユニット１０９によって除去清掃され、感光体８は上記の画像形成動作に繰り返し供される。

画像形成装置１００は、本発明の現像装置５０を備えるので、現像ローラ５１から使用済み現像剤を円滑に離脱させて回収することができ、現像メモリの発生を防止して良質な画像を形成することができる。また、現像装置５０を備える画像形成装置１００は、回収された使用済み現像剤を、現像剤容器５２内の既存の現像剤２と充分に混合撹拌して適切なトナー濃度にした状態で現像に用いることができるので、常に安定した濃度で画像を形成することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。
画像形成装置としてプリンタ（ＡＲ−４５０Ｍ改造型：シャープ株式会社製）を用い、各種の画像形成を行って、以下の３通りの試験１〜３を実施した。

（試験１）
試験１では、実施例として上記のプリンタに図１に示す現像装置５０を搭載し、比較例として図１２に示す従来の現像装置３０を搭載して画像形成を行い、現像ローラの軸線方向（スラスト方向）における画像濃度ムラ発生の有無を試験した。

表１に示す条件にて連続印字を行い、現像ローラの現像剤供給下流側の端部から５０ｍｍの位置をＡ点とし、現像剤供給上流側の端部から５０ｍｍの位置をＢ点とし、ＡおよびＢ点における画像濃度（略称ＩＤ）を測定装置：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８（キヤノンアイテックス株式会社製）によって測定した。現像剤容器に対するトナーの補給は、実施例および比較例ともに延出領域部の第１延出部に対して行った。

画像形成の印字枚数（プリント枚数）を重ねるごとに、ＡおよびＢ点のＩＤを測定し、濃度ムラの有無について評価した。図６は実施例のＩＤ測定結果を示す図であり、図７は比較例のＩＤ測定結果を示す図である。

図６に示す実施例では、プリント枚数を重ねてもＡ点およびＢ点における濃度低下を生じておらず、またＡ点とＢ点との濃度差もほとんど認められず、スラスト方向の濃度ムラがない。

一方図７に示す比較例では、現像剤搬送方向の下流側であるＡ点にて濃度低下が著しいことが判る。これは使用済み現像剤が現像ローラから離脱し、第１撹拌搬送部材にて攪拌搬送されるが、撹拌効果が充分ではないので、トナー濃度の低下した現像剤が現像ローラに再供給されることによる。比較例では、Ｂ点における濃度低下に比べてＡ点における濃度低下が著しいので、プリント枚数を重ねると、Ａ点とＢ点との濃度差が拡大し、スラスト方向に顕著な濃度ムラが発生した。

（試験２）
試験２では、上記のプリンタに図１に示す現像装置５０を搭載し、現像ローラと第３仕切板との間隔δ、およびＮ１磁極で保持される現像剤の穂と第３仕切板との成す角度βを、変動させて画像形成を行った。なお、Ｎ１磁極で保持される現像剤の穂とＮ２磁極で保持される現像剤の穂との成す角度αは、５０度一定とした。間隔δおよび角度βの変動値を表２に示す。

評価は、現像ローラによる現像剤の搬送量、Ａ４サイズの記録紙に形成したベタ画像の濃度均一性および現像メモリの発生状況について行った。現像剤搬送量は、３０ｇ／ｍ^２程度であれば、良好と評価した。ベタ画像の濃度均一性および現像メモリの発生状況は、形成された画像を目視観察し、良好：◎、やや良好：○、やや不良：△、不良：×の４段階にて評価した。

特性の総合評価は、次のようにして行った。現像剤搬送量、ベタ画像の濃度均一性および現像メモリ発生状況の評価指標すべての項目において、やや良好以上の評価が得られた場合に総合評価を良好（○）とし、上記３つの評価指標のうち、いずれか１つでもやや不良以下の評価が含まれる場合に総合評価を不良（×）とした。

なお、現像剤搬送量は、現像ローラの表面上の一定面積（たとえばマスク等によって決めることができる）に形成された現像剤の穂を、現像磁極よりも磁力が強い磁石部材で強制的に剥離してその重量を測定し、測定重量を上記一定面積で除することによって求めることができる。

評価結果を合わせて表３に示す。表３の結果から、間隔δを３ｍｍ以下とし、角度βを０度超え、５０度未満すなわち角度α未満とすることによって、現像剤搬送量、ベタ画像均一性および現像メモリ発生状況のすべてを、やや良好以上すなわち総合評価を良好とすることができた。

これは、間隔δを適正範囲に設定するとともに、磁石部材の磁極の配置を好適なものとすることによって、現像ローラから使用済み現像剤が離脱することを確実かつ容易にすることができ、また現像に使用する新たな現像剤の充分な量を搬送して現像に供給することができるので、良好な品質の画像を安定的に形成することが可能となるものである。また現像に使用された使用済み現像剤が現像ローラから確実かつ容易に離脱することによって、現像メモリの発生が防止されることが判る。

（試験３）
試験３では、実施例として上記のプリンタに図１に示す現像装置５０を搭載し、比較例として図１２に示す従来の現像装置３０を搭載して画像形成を行い、トナー濃度センサを設ける位置が、現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄで表す）と帯電量とに及ぼす影響を試験した。

画像形成は、次のようにして行った。Ａ４サイズの記録紙に１００％印字率の画像を３枚連続して形成する動作と、Ａ４サイズの記録紙に５％印字率の画像を３枚連続して形成する動作とを交互に繰返し実施した。この画像形成の際、現像ローラ上の上記Ａ点とＢ点とにおけるトナー濃度および帯電量の平均値をとり、その推移を求めた。

なお、トナー濃度およびトナーの帯電量は、吸引式の小型帯電量測定装置：Ｔｒｅｃ２１０ＨＳ−２Ａ（トレックジャパン株式会社製）によって、現像ローラ上の現像剤を吸引して測定した。

図８は実施例のＴ／Ｄと帯電量の測定結果を示す図であり、図９は比較例のＴ／Ｄと帯電量の測定結果を示す図である。図８では、黒丸印を連ねる折れ線１１７がトナー濃度（Ｔ／Ｄ）の測定結果であり、白三角を連ねる折れ線１１８が帯電量の測定結果である。図９では、黒丸印を連ねる折れ線１１９がＴ／Ｄの測定結果であり、白三角を連ねる折れ線１２０が帯電量の測定結果である。

図８および図９から判るように、実施例では現像ローラ上のＴ／Ｄおよび帯電量が、印字率に関わらずほぼ一定であるのに対して、比較例では現像ローラ上のＴ／Ｄおよび帯電量がともに印字率の変動に伴うバラツキが大きい。

この結果から、トナー濃度センサを、現像領域部の現像剤せき止め板よりも現像ローラ寄りの位置であって、第１撹拌搬送部で第１延出部と第２撹拌搬送部とに向けて現像剤を撹拌搬送する位置、すなわち現像剤分岐領域にトナー濃度センサを設けることによって、画像の印字率に応じたトナー補給制御が可能になり、常に安定したトナー濃度の現像剤を現像ローラに供給して安定した画像の形成が可能になることが判る。

本発明の実施の第１形態である現像装置５０の構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。 図１に示す現像装置５０の構成を簡略化して示す上面図である。 現像ローラ５１付近を拡大して示す図である。 本発明の実施の第２形態である現像装置９０の構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。 本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置１００の構成を簡略化して示す系統図である。 実施例のＩＤ測定結果を示す図である。 比較例のＩＤ測定結果を示す図である。 実施例のＴ／Ｄと帯電量の測定結果を示す図である。 比較例のＴ／Ｄと帯電量の測定結果を示す図である。 トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる二成分現像方式の従来の現像装置１の構成を簡略化して示す側面から見た断面図である。 図１０に示す従来の現像装置１の構成を簡略化して示す上面図である。 現像剤容器に現像剤せき止め板が設けられる現像装置３０の構成を簡略化して示す上面図である。 現像剤せき止め板３１が装着される状態を現像剤容器３内における現像剤２の搬送方向から見た図である。

符号の説明

２ 現像剤
７ 現像剤量規制部材
８ 感光体
１３ 現像領域部
１４ 延出領域部
３２ 第１仕切板
３３ 第２仕切板
５０，９０ 現像装置
５１ 現像ローラ
５２ 現像剤容器
５３，５４ 撹拌搬送部材
５５ 現像剤回収手段
５６ 第３仕切板
５７ トナー補給手段
５８ トナー濃度センサ
７４ 現像剤分岐領域
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容し、現像剤担持体と対向する現像領域部と現像剤担持体の回転軸方向に現像領域部に隣接して設けられる延出領域部と現像領域部と延出領域部とを区分する現像剤せき止め部材とを有する現像剤容器と、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を混合撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材とを備える現像装置であって、
   画像形成装置に設けられて静電潜像を担持する静電潜像担持体に対して現像剤のトナーを供給した後、現像剤担持体から離脱する現像剤を回収する現像剤回収手段と、現像剤容器にトナーを補給するトナー補給手段とを含み、
   現像剤担持体は、
   現像剤担持体から静電潜像担持体に対してトナーを供給するトナー供給領域よりも現像剤担持体の回転方向下流側に、磁界を発生する第１磁界発生手段と、第１磁界発生手段よりも前記回転方向下流側で第１磁界発生手段に隣合って配置され第１磁界発生手段と同極の磁界を発生する第２磁界発生手段とを備え、現像剤担持体の表面において第１磁界発生手段と第２磁界発生手段との間で磁界の強さが１０ｍＴ以下の低磁界域が形成され、
   現像領域部は、第１仕切板によって区分される第１撹拌搬送部と第２撹拌搬送部とを有し、
   延出領域部は、第２仕切板によって区分され、第１撹拌搬送部に隣接して設けられる第１延出部と第２撹拌搬送部に隣接して設けられる第２延出部とを有し、
   第１撹拌搬送部では、現像剤を現像剤担持体へ供給するべく撹拌搬送し、また現像剤を第１延出部と第２撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
   第２撹拌搬送部では、現像剤を第１撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
   第１延出部では、現像剤を第２延出部へと送給するべく撹拌搬送し、
   第２延出部では、現像剤を第１延出部および第２撹拌搬送部へと送給するべく撹拌搬送し、
   現像剤回収手段は、低磁界域で現像剤担持体から離脱する現像剤を回収し、回収した現像剤を、現像領域部の現像剤せき止め部材よりも現像剤担持体寄りの位置であって、第１撹拌搬送部で第１延出部と第２撹拌搬送部とに向けて現像剤を撹拌搬送する位置へ供給し、
   トナー補給手段は、第１延出部にトナーを補給し、
   現像剤せき止め部材と撹拌搬送部材とによって、現像領域部内で現像剤が撹拌搬送される循環流と、延出領域部内で現像剤が撹拌搬送される循環流とが形成されることを特徴とする現像装置。
2. 現像剤回収手段と第１撹拌搬送部とを仕切るもう一つの仕切板を含み、
   もう一つの仕切板は、磁性を有する素材を含んでなることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. もう一つの仕切板は一方の先端部が現像剤担持体を臨むようにして設けられ、現像剤担持体と現像剤担持体を臨むもう一つの仕切板の一方の先端部との間隔が、３ｍｍ以下になるように設定され、
   第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、第２磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向上流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度をαとし、
   第１磁界発生手段によって現像剤担持体表面で穂立ちする現像剤の現像剤担持体の回転方向下流側での境界位置と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分と、もう一つの仕切板の現像剤担持体を臨む一方の先端部と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度をβとするとき、
   角度αと角度βとの間に、０度＜β＜αの関係が成立つように設定されることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 現像剤容器内に収容される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を含み、
   トナー濃度検知手段は、現像剤回収手段が回収した現像剤を現像領域部へ供給する位置に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１つ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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