JP4292899B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ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可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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と着色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。
【０００３】
従来、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、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。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ものである。
この自律的制御の方法は、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。
【０００６】
上記現像装置の例として、特許文献１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、特許文献２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、特許文献３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、特許文献４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。
更にまた、特許文献５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。
【０００７】
【特許文献１】
特公平５−６７２３３号公報（第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平５−１１９６２５号公報（第１−５頁、図１）
【特許文献３】
特開平９−２２１７８号公報（第３−７頁、図１）
【特許文献４】
特開２０００−３５２８７７号公報（第３−６頁、図１）
【特許文献５】
特開平９−１９７８３３号公報（第６−１０頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。更に、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。結果、十分なトナー帯電が施されず地汚れやトナー飛散が起こる。
【０００９】
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、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所望の濃度が維持できない。
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。
【００１０】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、トナー濃度センサやトナー補給機構を必要としない小型で低コストの現像装置を前提とし、トナーの補給性を安定させながら、トナーの取り込みを均一にすることによって高密度画像の連続出力に確実に対応でき、また、磁性キャリアの量が変化しても、安定したトナー濃度を保つと共にトナーの帯電不良による地汚れ、トナー飛散を有効に抑制でき、更に、現像剤の仕込み量を予め多く設定可能であることにより長寿命化を実現してランニングコストを抑え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ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、内部に複数の磁極１０が配列された磁界発生手段１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２を搬送担持する現像剤担持体３と、現像剤担持体３の現像剤搬送方向が下から上に向かう側に隣接して二成分現像剤２を収容する現像剤収容部４と、現像剤収容部４を介して現像剤担持体３と連通して設けられ且つトナーを供給可能に収容するトナー収容部５と、現像剤収容部４とトナー収容部５との間に設けられ且つトナー収容部５側開口が現像剤収容部４側開口より上方に位置してトナーが補給されるトナー補給路６と、現像剤担持体３に隣接して現像剤収容部４の上方に設けられ、現像剤収容部４内の現像剤を一時退避させ且つ退避された現像剤を現像剤収容部４に流出させるように、現像剤収容部４との間が現像剤担持体３から離間する仕切り部１２にて隔てられると共に前記仕切り部１２の一部が前記トナー補給路６を介して現像剤収容部４に連通し且つトナー補給路６のトナー収容部５側開口を介してトナー収容部５に連通する現像剤退避部７と、現像剤担持体３の周方向における位置関係が前記仕切り部１２よりも現像剤搬送方向側で前記仕切り部１２と現像剤担持体３との間隙よりも狭い間隙をもって現像剤担持体３に対向配置され且つ現像剤担持体３により担持搬送される二成分現像剤２の一部が余剰現像剤としてせき止められるせき止め部１１を有し、現像剤担持体３の周方向における位置関係として前記せき止め部１１と前記仕切り部１２との間に前記磁界発生手段１の磁極１０（例えば１０ｂ）を配置すると共に、磁性キャリアに対するトナー比率としてのトナー濃度に応じて現像剤収容部４又は現像剤退避部７に前記せき止め部１１でせき止められた余剰現像剤を分離する現像剤分離手段９と、前記現像剤退避部７内に配設され、前記現像剤退避部７へ分離された二成分現像剤２に対し搬送力を与えて現像剤収容部４及びトナー収容部５の両方に向けて前記二成分現像剤２を強制的に流出させる補助搬送部材１５とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような技術的手段において、現像剤担持体３は、内部に磁界発生手段１を具備し、二成分現像剤２を搬送担持するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段１が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
ここで、磁界発生手段１は、複数の磁極１０を有しているものであればよく、例えば、磁極１０の構成例としては、現像に寄与するための現像磁極１０ａや、現像剤２を捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極１０ｃや、現像剤２を搬送する搬送磁極１０ｂ，１０ｄ等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく、適宜選定して差し支えない。また、トナーは、磁性キャリアに付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよい。
【００１３】
また、現像剤収容部４は現像剤担持体３に隣接して二成分現像剤２を収容するものであればよく、現像剤収容部４には必要に応じて撹拌部材１４を設けるようにしてもよい。この場合、撹拌部材１４としては、パドル状、クランク状を始め、ロール状など適宜選定して差し支えなく、この撹拌部材１４にて現像剤２のトナーの帯電性を向上させることが可能になる。
更に、トナー収容部５はトナー補給路６を介して現像剤収容部４に連通していればよい。このとき、現像剤収容部４は現像剤担持体３に隣接して設けられるが、トナー収容部５は現像剤担持体３との間に現像剤収容部４を介在しているため、現像剤担持体３に隣接することはなく、トナー収容部５からのトナーが現像剤担持体３上の現像剤層に直接接触することはない。
そして、トナー収容部５は、トナー補給路６を通じてトナーを供給可能であればよく、内部にトナー供給部材５ａを設ける態様に限らず、例えばトナー収容部５を現像剤収容部４よりも上方に配置し、自重によりトナーを下方へ移動させる態様を含む。また、トナー収容部５は初期段階において、内部にトナーのみを収容する態様に限らず、キャリアが一部含まれる高トナー濃度の現像剤を収容するようにしてもよい。
【００１４】
更にまた、現像剤退避部７としては、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が一時的に退避せしめられる迂回路８を備え、この迂回路８に現像剤２を一時的に退避させる態様であればよい。このような態様によれば、現像剤収容部４における二成分現像剤２を一時的に不足または流動させることが可能になり、トナー収容部５からのトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤を現像剤収容部４に導くことができる。すなわち、この態様により、現像剤収容部４内の循環性が良くなり、現像剤退避部７に現像剤を退避させることでできる現像剤収容部４内のスペースまたは二成分現像剤流動部分に、トナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤２を補給することができ、現像剤収容部４内の現像剤全体の濃度を上げることができる。ここで、非常に高いトナー濃度の二成分現像剤２とは、現像剤退避部７からトナー収容部５に流出した二成分現像剤が該トナー収容部５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非常に高い二成分現像剤のことである。
【００１５】
更に、迂回路８は、一例として、現像剤収容部４と現像剤退避部７とを少なくとも二箇所で連通していることにより、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が現像剤担持体３近傍から現像剤退避部７に進入し、再び現像剤収容部４へ戻る通路であればよい。
特に、本発明においては、現像剤退避部７は、現像剤収容部４との間が現像剤担持体３から離間する仕切り部１２にて隔てられると共に前記仕切り部１２の一部がトナー補給路６を介して現像剤収容部４に連通し且つトナー補給路６のトナー収容部５側開口である連通口１３を介してトナー収容部５に連通するものである。つまり、現像剤退避部７は連通口１３を介してトナー収容部５に連通しているため、迂回路８における現像剤流れ方向に対して上流側は現像剤収容部４と連通し、下流側は現像剤収容部４及びトナー収容部５と連通していることが必要である。このような態様であれば、現像剤収容部４からの二成分現像剤２が現像剤担持体３近傍から現像剤退避部７に進入すると、現像剤退避部７に進入した二成分現像剤２は現像剤収容部４に限らず、トナー収容部５にも流出する。尚、迂回路８の位置及び大きさ等は適宜選定して差し支えない。
ここで、トナー収容部５は、現像剤退避部７より流出する二成分現像剤２を収容することが要件であるため、その底面が現像剤退避部７との連通口１３よりも重力方向で下の位置関係にあることが好ましい。
【００１６】
また、現像剤分離手段９は、現像剤担持体３により搬送される二成分現像剤２の余剰現像剤を、トナー濃度（磁性キャリアに対するトナー比率）に応じて分離するものであればよい。このとき、現像剤分離手段９は、トナー濃度に応じて二成分現像剤２の経路を異ならせる態様であるが、通常は、前記余剰現像剤のうち、低トナー濃度の二成分現像剤２を現像剤退避部７へ、高トナー濃度の二成分現像剤２を現像剤収容部４へ分離する態様が採用されている。尚、余剰現像剤は、現像剤担持体３により担持搬送された二成分現像剤２のうち、像担持体１７との間の現像部位へ搬送されない二成分現像剤２を意味する。
【００１７】
更にまた、現像剤分離手段９は現像剤担持体３により搬送担持された二成分現像剤２のうち余剰現像剤をせき止め、この余剰現像剤が現像部位へ搬送されないようにするには、例えば、現像剤分離手段９には、現像剤担持体３に対向配置されて余剰現像剤がせき止められるせき止め部１１を具備させることが必要である。更に、現像剤分離手段９には、現像剤担持体３に設けられた磁界発生手段１である磁極１０（例えば搬送磁極１０ｂ）を含むことが必要である。この場合、トナー濃度が低い二成分現像剤２では、現像剤中のトナー量が少ないため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が高く、外部磁界から受ける磁気吸引力は大きいが、一方、トナー濃度が高い二成分現像剤２では、磁性キャリアの表面を覆うトナー量が多いため、単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さくなって現像剤の磁化が低下し、外部から受ける磁気吸引力は小さくなるという性質を利用しているものである。
【００１８】
特に、せき止め部１１と磁極１０（例えば搬送磁極１０ｂ）とを組み合わせてなる現像剤分離手段９にあっては、現像剤担持体３上における二成分現像剤２の穂立ち状態を多く形成し、二成分現像剤２をせき止め部１１でせき止めることが可能になる。この態様において、せき止め部１１によるせき止め効果を実効あるようにするには、現像剤分離手段９は、現像剤担持体３の現像剤搬送方向に対して搬送磁極１０ｂの下流側に隣接配置されるせき止め部１１を有することが必要である。
上述したように、せき止め部１１と磁極１０とを組み合せてなる現像剤分離手段９によれば、現像剤担持体３によって搬送された二成分現像剤２が低トナー濃度である場合、現像剤担持体３内部に引き付けられる磁気吸引力が大きいために現像剤担持体３の回転による二成分現像剤２に対する搬送力が強くなり、せき止め部１１のせき止め力と搬送磁極１０ｂの磁気的拘束力によって滞留している二成分現像剤（低トナー濃度）２を押し出し、この押し出された低トナー濃度の二成分現像剤２は、現像剤退避部７へ移動する。
一方、現像剤担持体３によって搬送された二成分現像剤２が高トナー濃度である場合、現像剤担持体３内部に引き付けられる磁気吸引力が小さいために現像剤担持体３の回転による二成分現像剤２に対する搬送力が弱く、せき止め部１１に滞留している二成分現像剤２を押し出せない。よって、せき止め部１１によって滞留している二成分現像剤２まで到達することなく途中で落下し、現像剤収容部４へ戻る。この作動は、上述したトナー濃度の違いによる性質を利用したものである。
【００１９】
また、現像剤担持体３により搬送される二成分現像剤２の量を規制する規制部材を別に設けることなく、二成分現像剤２の層厚を規制するという観点から、せき止め部１１は、現像剤担持体３に担持される現像剤層が規制せしめられる規制部材を兼用することが好ましい。
更に、現像剤分離手段９により分離される現像剤のトナー濃度の程度を調整する場合には、現像剤分離手段９として、現像剤担持体３における磁界発生手段１である磁極１０の配設位置や磁界強度を変化させるようにすればよく、このようにすれば、現像剤収容部４又は現像剤退避部７へ分離される二成分現像剤２について、分離すべきトナー濃度の程度を可変設定することができる。
【００２０】
また、現像剤退避部７における低トナー濃度の二成分現像剤２を、容易に現像剤収容部４又はトナー収容部５へ誘導させるという観点からすれば、現像剤退避部７には現像剤収容部４との間を隔てる仕切り部１２を具備させ、この仕切り部１２としては、現像剤退避部７内の二成分現像剤２を現像剤収容部４又はトナー収容部５へと導くように傾斜していることが好ましい。
更に、現像剤担持体３に対する二成分現像剤２の供給量を確保するという観点から、現像剤退避部７には現像剤収容部４との間を隔てる仕切り部１２を具備させ、この仕切り部１２と現像剤担持体３との間隙がせき止め部１１と現像剤担持体３との間隙よりも大きく設定されていることが必要である。
【００２１】
また、現像剤退避部７の連通口１３からトナー収容部５に二成分現像剤２が流出されるが、この二成分現像剤２はトナー収容部５を経て再び現像剤収容部４へと循環搬送され、この搬送過程においてトナー帯電がなされる。
更に、現像剤退避部７に退避された二成分現像剤２は現像剤収容部４及びトナー収容部５の双方に流出されるが、その戻り現像剤量比については任意である。
但し、トナーの補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性の向上を両立させるという観点からすれば、現像剤退避部７から現像剤収容部４に流出する現像剤量が現像剤退避部７からトナー収容部５に流出する現像剤よりも多く配分されていることが好ましい。
【００２２】
更にまた、現像剤退避部７とトナー収容部５とを連通する連通口１３の好ましい態様としては、連通口１３はトナー収容部５から現像剤収容部４へトナーを補給するトナー補給路６より上方に配置されていることが好ましい。この場合、連通口１３を通じた現像剤のトナー収容部５への供給動作と、トナー収容部５からのトナーの補給動作とが干渉するのを防止する上で好ましい。また、連通口１３とトナー補給路６とは分離形成されていてもよいが、相互に連通状態でも差し支えなく、機能的に両者が分かれていればよい。
【００２３】
特に、本発明にあっては、補助搬送部材１５は、現像剤退避部７に退避した現像剤２を現像剤収容部４及びトナー収容部５に向けて強制的に流出させるものであればよく、パドル状、クランク状、ロール状など適宜選定して差し支えない。
このような補助搬送部材１５を設置すると、トナー収容部５から現像剤退避部７にトナーや現像剤が逆流したしても、補助搬送部材１５による現像剤２の補助搬送力により、前記トナー等の逆流は直ちに解消される。
特に、例えばジャム処理等でＣＲＵ（Customer Replaceable Unit）の脱着操作後にトナー収容部５内のトナー等が偏ったとしても、前記補助搬送部材１５の搬送作用により、現像剤退避部７での現像剤詰まりは直ちに解消され、トナーの補給動作は有効に維持される。
【００２４】
また、補助搬送部材１５の代表的態様としては、現像剤退避部７内の現像剤２に搬送作用が与えられる回転部材（パドル、クランクアーム等）であるものが挙げられる。この回転部材の周速としては適宜選定して差し支えなく、現像剤退避部７内の現像剤２が搬送可能であれば、現像剤担持体３の周速よりも遅い周速であっても差し支えない。
更にまた、補助搬送部材１５の好ましい態様としては、現像剤退避部７が現像剤収容部４との間を隔てる仕切り部１２を有している態様において、補助搬送部材１５が仕切り部１２に対し非接触配置されることがよい。本態様によれば、現像剤２へのストレスを最小限に抑えながら、補助搬送部材１５による現像剤２の搬送性を維持する上で好ましい。
【００２５】
また、本発明の別の態様としては、図１に示すように、上述した現像剤担持体３、現像剤収容部４、トナー収容部５、トナー補給路６、現像剤退避部７及び現像剤分離手段９を備え、更に、前記トナー補給路６のうちトナー収容部５側開口縁に設けられ、トナー収容部５から現像剤退避部７へ向かって逆流するトナー又は現像剤２が規制せしめられる逆流規制部材１６（図１中仮想線で示す）を付加したものである。
この態様は、上述した補助搬送部材１５を用いない態様を含むものであるが、トナー補給性をより良好に確保するという観点からすれば、上述した補助搬送部材１５と逆流規制部材１６とを併用する態様が好ましい。
【００２６】
本態様において、逆流規制部材１６はトナー収容部５からのトナー又は現像剤２が現像剤退避部７に逆流するのを規制するものであれば適宜選定して差し支えない。この逆流規制部材１６により、トナー又は現像剤２の逆流を防止し、現像剤退避部７での現像剤詰まりを有効に回避することができる。
ここで、逆流規制部材１６としては、トナー収容部５内に設置することも可能であるが、逆流規制をより確実に行うという観点からすれば、現像剤退避部７の連通路１３に面した部位に設けることが好ましい。
また、逆流規制部材１６のレイアウトについては、トナー補給路６のトナー収容部５端位置よりも現像剤担持体３側に偏位して設けられていることが好ましい。本態様によれば、トナー補給路６へのトナーの補給性能を保ちながら、現像剤退避部７への逆流を有効に規制することができる。
更に、逆流規制部材１６の構成については必ずしも単一部材である必要はなく、例えばトナー補給路６へのトナー又は現像剤２の過剰供給が規制される補助規制部材を備えていてもよい。本態様の場合、補助規制部材はトナー補給路６へのトナー等の過剰供給を規制することにより、現像剤退避部７への溢れ現象を間接的に抑制することできる。
【００２７】
また、本件は上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用し、像担持体１７上の静電潜像を可視像化するようにした画像形成装置をも対象とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像担持体であり、この静電潜像担持体２１はスコロトロンなどの帯電装置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（現像ロール）３２に前記二成分現像剤を担持させ、この現像ロール３２に現像バイアス電源２５からの現像バイアスを印加することで、現像ロール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、転写バイアス電源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することで、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。また、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。
【００２９】
また、本実施の形態において、静電潜像担持体２１上のトナー像を転写された記録材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。
【００３０】
本実施の形態において、現像装置２４としては、例えば図３（ａ）（ｂ）に示す態様のものが用いられる。
同図（ａ）において、現像装置２４は、静電潜像担持体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、前記現像ハウジング３１のうち、現像ロール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、現像ロール３２に隣接し、現像剤収容部３３に対して現像ロール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を介して現像ロール３２に連通し且つトナー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とを形成したものである。尚、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。
【００３１】
また、本実施の形態において、現像ロール３２は、図３及び図４に示すように、回転可能な回転スリーブ３２１と、この回転スリーブ３２１の内部に固定的に配設された磁極ロール３２２とを備えている。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）から下流側へ所定角度（例えば３０°）間隔でトリミング磁極として作用する搬送磁極（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）から上流側へ所定角度（例えば３０°）間隔でピックアップ磁極（本例ではＮ１）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。尚、本実施の形態において、現像磁極（Ｓ１）は、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。尚、図４中、符号２５は現像ロール３２の回転スリーブ３２１に現像バイアスＶ_Ｂを印加する現像バイアス電源である。
【００３２】
また、本実施の形態において、図４及び図６に示すように、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内のうち現像ロール３２に接触又は近接した部位に現像剤撹拌部材３６が回転自在に配設されている。
本実施の形態において、現像剤撹拌部材３６としては、現像剤を撹拌するパドル等を始め適宜選定して差し支えない。この場合において、現像剤撹拌部材３６を磁性体で構成するようにすれば、現像ロール３２からの磁気力により磁化され、現像剤Ｇの搬送性が向上する一方、現像剤撹拌部材３６を導電性とし、必要に応じて帯電バイアス電源４６を接続するようにすれば、搬送する現像剤Ｇの帯電性をより向上させることができる。
【００３３】
ここで、トナーの帯電性をより良好に保つという観点からすれば、現像剤撹拌部材３６として弾性撹拌ロールを使用することが好ましい。この弾性撹拌ロールとしては、現像ロール３２との対向部で当該現像ロール３２の回転方向と逆方向（反時計回り方向）に回転するようになっており、例えば図６に示すように、ＳＵＭ材等の磁性体からなる金属製芯金３６１の表面をウレタン発泡樹脂等の発泡部材からなる弾性被覆材３６２で被覆した構成を備えている。そして、本態様では、金属製芯金３６１の表面は現像ロール３２の表面に対し所定のギャップｇ１（例えば２ｍｍ以下）を有して配置されている。更に、前記弾性被覆材３６２には導電性のカーボンブラック等の導電性フィラーを含浸させてもよく、金属製芯金３６１には必要に応じて帯電バイアス電源４６を接続するようにしてもよい。このとき、帯電バイアスとしては現像ロール３２への現像バイアスＶ_Ｂと同極性であればよく、また、現像バイアス電源２５を共用するようにしてもよい。
更に、現像剤収容部３３の底部形状は、現像ロール３２及び現像剤撹拌部材３６に沿った湾曲形状をしており、現像ロール３２、現像剤撹拌部材３６との間に所定間隔の現像剤搬送路を確保している。
【００３４】
また、本実施の形態において、トナー収容部３５には、収容されるトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇが撹拌搬送せしめられるアジテータ３５１を有しており、このアジテータ３５１は、例えば回転体に弾性フィルムを付けたもので、トナー収容部３５の底壁面に沿ってトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇを掃き出すようにしたものである。
そして、このトナー収容部３５の底部形状は、アジテータ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、トナー補給路３７が設けられている。
特に、本実施の形態では、トナー補給路３７のトナー収容部３５側開口下縁は前記アジテータ３５１の回転中心位置より僅かに高く設定されており、アジテータ３５１にて掻き上げられたトナーＴ又は現像剤Ｇが過剰にトナー補給路３７に供給されないようになっている。
【００３５】
また、本実施の形態において、現像剤退避部３４は、現像剤収容部３３との間が隔てられる仕切り部３９を備えている。この仕切り部３９は、例えば図３（ａ）（ｂ）に示すように、現像ロール３２と同程度の幅で形成されたベースプレート３９ａを有し、このベースプレート３９ａは、現像ロール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。該ベースプレート３９ａの傾斜部長さは傾斜部上を流れる現像剤Ｇが現像剤収容部３３に流れ込むような値に設定されている。そして、ベースプレート３９ａのうち、現像ロール３２側に位置する先端部３９ｂは、現像ロール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、現像ロール３２の表面と数百μｍ〜数ｍｍの位置で対向している。
一方、先端部３９ｂの反対側である他端部３９ｃは、前述したトナー補給路３７の上側壁面を形成するような形状となっている。尚、ベースプレート３９ａの傾斜角度は任意に設定して差し支えない。
【００３６】
また、本実施の形態において、仕切り部３９の先端部３９ｂと現像ロール３２との間、及び、トナー補給路３７について、現像剤退避部３４と現像剤収容部３３とを連通している迂回路４０が形成されている。そして、この迂回路４０のうち、トナー補給路３７の上方部位にはトナー収容部３５に連通する連通口４５が形成されている。
上記迂回路４０は、例えば、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが先端部３９ｂ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が他端部３９ｃ側からトナー補給路３７を介し、現像剤収容部３３に流出する経路になっている。このとき、他端部３９ｃ側から流出する二成分現像剤Ｇは全てがトナー補給路３７を介し現像剤収容部３３に流出するのではなく、過剰分は前記連通口４５を介してトナー収容部３５へ流出するようになっている。
ここで、現像剤退避部３４から現像剤収容部３３又はトナー収容部３５に流出する現像剤量比については適宜選定されるが、本例では、現像剤収容部３３に流出する現像剤量がトナー収容部３５に流出する現像剤量よりも多く配分されるようになっており、現像剤収容部３３に流出する現像剤Ｇがトナー収容部３５からのトナーの取り込みを促進するように働く。
【００３７】
更に、本実施の形態では、現像ロール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、現像ロール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、現像ロール３２と同程度の幅を有し、一端を現像ハウジング３１により支持され、先端部を数十ｍｍ〜数百μｍ程度の間隙で現像ロール３２に近接させている。尚、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、前記仕切り部３９の先端部３９ｂと現像ロール３２との間隙は、せき止め部４１と現像ロール３２との間隙よりも広く設定されている。
また、本実施の形態では、せき止め部４１は、現像ロール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（Ｓ１）との間に層厚規制部材４２を設ける態様が挙げられる。
【００３８】
更に、本実施の形態において、現像剤退避部３４内には補助搬送部材４８が配設されている。
この補助搬送部材４８は、図３及び図４に示すように、迂回路４０のうち、トナー補給路３７及び連通口４５に至る直前に配設されている。この種の補助搬送部材４８としては、図５（ａ）に示すように、例えばアルミニウム製のパドル芯体４８１の周囲に複数のパドル羽材４８２を所定間隔毎に径方向に突出配置した態様や、図５（ｂ）に示すように、ＳＵＳ３０４等のバネ材からなるワイヤ芯材４８３に対しクランクアーム４８４を径方向に突出形成した態様が挙げられ、これらの補助搬送部材４８は現像剤Ｇをトナー補給路３７側又は連通口４５側に流出させるように反時計回り方向に回転する。
そして、この補助搬送部材４８は仕切り部３９に対し例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの間隔を置いて非接触配置されており、現像剤退避部３４内の現像剤Ｇにストレスを与えることなく、現像剤Ｇを搬送するようになっている。
【００３９】
更に、現像ロール３２、補助搬送部材４８及びアジテータ３５１並びに現像剤撹拌部材３６の駆動系については適宜選定して差し支えないが、例えば図７に示すように、現像ロール３２、補助搬送部材４８及びアジテータ３５１は、第１の駆動モータ６１及び第１の駆動伝達系（伝達ベルト、プーリ、ギアなど）６２にて連動駆動されており、一方、現像剤撹拌部材３６は、第２の駆動モータ６３及び第２の駆動伝達系（伝達ベルト、プーリ、ギアなど）６４にて駆動されている。
ここで、第１の駆動伝達系６２は、図７及び図８に示すように、張架プーリ８１〜８３に伝達ベルト８０を張架し、例えば張架プーリ８３と同軸に現像ロール３２を支承する一方、例えば張架プーリ８２と同軸に駆動伝達ギア８４を固定すると共に、この駆動伝達ギア８４には所定の伝達ギア列８５〜８７を介してアジテータ３５１を駆動し、更に、伝達ギア８７に噛合する伝達ギア８８を介して前記補助搬送部材４８を回転駆動するようになっている。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、現像装置を中心に説明する。
図３（ａ）において、現像剤収容部３３における二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材３６により撹拌され、現像ロール３２内のピックアップ磁極（Ｎ１）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ロール３２表面との摩擦力により、現像ロール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（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ロール３２上に形成され、この現像剤層は、現像領域に搬送される。そして更に、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と現像ロール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。
【００４１】
また、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９において、現像ロール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、現像剤中の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、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、落下現像剤となって仕切り部３９上に落下し、図１０に示すように、現像剤退避部３４を経て、その後、現像剤収容部３３又はトナー収容部３５へ流れ込む。
【００４２】
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に導かれた場合、図１０に示すように、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、トナー収容部３５から現像剤収容部３３に至るまでのトナー補給路３７にあった二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材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、トナー補給路３７付近の二成分現像剤Ｇが流動する。
特に、本実施の形態では、現像剤退避部３４内には補助搬送部材４８が配設されているため、仕切り部３９上の現像剤Ｇは補助搬送部材４８にてトナー補給路３７に向かって強制的に搬送される。ここで、トナー収容部３５ではアジテータ３５１がトナーＴ及び現像剤Ｇを撹拌しながら搬送し、トナー補給路３７を通じて現像剤収容部３３へ流入せしめる。すると、トナー補給路３７に流入されたトナーＴ等は現像剤退避部３４から現像剤収容部３３へと戻るトナー濃度の低い現像剤Ｇと共に現像剤収容部３３へと強制的に搬送されることになる。これにより、トナー補給路３７は、トナー収容部３５からのトナーＴ及び高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇを受け入れ、このトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇは、トナー補給路３７を経て現像剤収容部３３へと速やかに供給される。
また、現像剤退避部３４の現像剤Ｇの一部は補助搬送部材４８にて連通口４５を通じてトナー収容部３５へと流出される。すると、トナー収容部３５に流出した現像剤Ｇはトナー収容部３５のアジテータ３５１にて撹拌されるため、トナー収容部３５にて予め帯電された後に、トナー補給路３７を通じて現像剤収容部３３へと供給される。
【００４３】
このように、トナー補給路３７を経てトナーＴが現像剤収容部３３に取り込まれると、現像剤収容部３３内の現像剤Ｇは現像剤撹拌部材３６にて適宜撹拌された後現像ロール３２へと供給されることになり、現像ロール３２に磁気的に担持された現像剤Ｇは層厚規制された後、現像領域に到達して現像に供される。
このとき、トナーＴの消費が急激に行われたとしても、上述したように、トナー収容部３５からのトナーＴ又は高濃度の現像剤Ｇがトナー補給路３７を通じて現像剤収容部３３に大量に補充されるが、このトナーＴ等は現像剤退避部３４からの現像剤Ｇと共に補給されるため、低濃度の現像剤Ｇには早急にトナーＴが補充され、かつ、充分に帯電される。このため、現像領域に到達する現像剤ＧのトナーＴの帯電特性は良好に保たれ、かぶりのない高画質の画像を得ることができる。
一方、トナー収容部３５内のトナー残量が多いと、アジテータ３５１によるトナーＴ（又は現像剤Ｇ）の吐き出しが過剰になるが、補助搬送部材４８が現像剤Ｇをトナー補給路３７側に強制的に搬送するため、トナー収容部３５からのトナーＴ等が現像剤退避部３４側に逆流することはなく、現像剤退避部３４からの現像剤Ｇと共に現像剤収容部３３へと確実に送り込まれる。
つまり、トナーＴが過剰に消費され、現像剤退避部３４に低トナー濃度の現像剤Ｇが退避された状況下で、トナー収容部３５からトナーＴ又は現像剤Ｇが過剰に供給されたとしても、当該過剰に供給されたトナーＴ等が現像剤退避部３４にてブロッキングを起こすことはない。このため、現像剤退避部３４での現像剤Ｇの退避動作がスムーズに行われ、結果として、トナーＴの取り込み動作（補給動作）を阻害するという懸念はなく、トナー濃度の低下現象は生じない。
【００４４】
また、本実施の形態において、ジャム処理などでＣＲＵ（Customer Replaceable Unit）の脱着操作を行う場合には、現像装置２４のトナー収容部３５内のトナーＴ又は現像剤Ｇに偏りが生じ、トナー収容部３５内のトナーＴ等が現像剤退避部３４側に詰め込まれる事態を生じ得る。しかしながら、本実施の形態にあっては、ＣＲＵ装着後に、現像装置２４を作動させると、現像装置２４内の補助搬送部材４８が回転するため、現像剤退避部３４に詰まっていた現像剤Ｇは連通口４５を通じてトナー収容部３５側に戻され、トナーＴ等の偏りは早急に解消される。
現に、ＣＲＵの脱着操作時に、現像装置２４の現像ロール３２側が鉛直下方位置にくるような姿勢に保った後に、ＣＲＵを装着した状況下であっても、現像剤退避部３４において現像剤Ｇのブロッキングはなく、トナー濃度の低下現象の発生は見られない。
【００４５】
一方、現像ロール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ー量が多いことから、比較的単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さい。つまり、図１１に示すように外部磁界（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、現像ロール３２の回転方向に対して仕切り部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、仕切り部３９上に落下しない。このため、図１２に示すように、この二成分現像剤Ｇは、仕切り部３９上に落下することなく、現像ロール３２の回転方向に対して仕切り部３９の先端部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によりふさがれている状態となり、トナー収容部３５からトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇ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。
【００４６】
すなわち、本実施の形態では、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の嵩変化及び流動性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及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤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。
更に、前述のようなメカニズムにより、現像ロール３２上の飽和トナー濃度は二成分現像剤Ｇに働く磁気吸引力に依存するものであり、二成分現像剤Ｇの体積に依存しないので、経時で現像装置２４内の磁性キャリアの量が減少しても該飽和トナー濃度は安定した値に保たれる。そして、トナー収容部３５からトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇを供給する場合、二成分現像剤Ｇが現像剤退避部３４を経由するため、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇの循環が非常に活発になり、トナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇの取り込みが均一に行なわれる。また、二成分現像剤Ｇの嵩変化及び流動性が強調されること、磁性キャリアが現像剤収容部３３及び現像剤退避部３４からトナー収容部３５へ流出しても構わない構成であることから、現像剤収容部３３内の現像剤密度を高める必要がなく且つ現像剤Ｇの仕込み量も増やすことが可能である。このため、現像剤に対するストレスが軽減し、現像剤の長寿命化、低ランニングコストを実現することができる。
尚、仕切り部３９上に落下し、現像剤退避部３４へ導かれる二成分現像剤Ｇのトナー濃度の範囲は、実施例において詳述する。
【００４７】
また、本実施の形態において、現像剤撹拌部材３６として弾性撹拌ロールを使用した態様にあっては、以下のような挙動が起こり、トナーＴの帯電性がより良好に行われる。
すなわち、低トナー濃度の現像剤Ｇ中にトナーＴが補給されると、当該トナーＴは磁性キャリアの表面部の周囲に静電的に付着し、磁性キャリア表面には第１層目トナーＴが略隙間無く覆われ、更に、第２層目トナーＴが弱く静電的に付着し、トナーＴは弾性撹拌ロール３６に沿って現像ロール３２とのニップ域に搬送される。
この現像ロール３２と弾性撹拌ロール３６とのニップ域では、現像ロール３２上の現像剤Ｇは弾性撹拌ロール３６表面に接触し、弾性撹拌ロール３６との接触部のトナーＴは正規な極性（本例では負極性）に帯電するほか、前記ニップ域では現像剤Ｇに剪断力が作用するため、第１層目トナーＴと他の現像剤粒子（キャリア）上のトナーＴあるいは遊離トナーＴとの入れ替わりが促進され、かつ、トナー−キャリア間で有効に摩擦帯電が行われる。このため、弾性撹拌ロール３６と現像ロール３２とのニップ域にて現像剤ＧのトナーＴは正規に且つ十分に帯電されることになり、現像ロール３２にて層厚規制域を経た後現像領域へと搬送される。この結果、現像ニップ域には逆極性トナーや帯電不良トナーの存在割合が少なくなり、かぶり等の少ない画像が得られる。
【００４８】
特に、本態様においては、弾性撹拌ロール３６は、現像ロール３２に近接した部位に金属製芯金３６１を有しているため、この金属製芯金３６１が現像ロール３２の磁極ロール３２２により磁化され、芯金３６１の周りに磁気的に吸引する力が作用する。この結果、弾性撹拌ロール３６の回転と共に、弾性撹拌ロール３６に磁気的に吸引された現像剤Ｇが搬送され、その分、現像剤Ｇの搬送性が向上するほか、ニップ域での現像剤Ｇの撹拌性がより確保される。
また、本態様では、弾性撹拌ロール３６は、現像ロール３２との対向部で現像ロール３２の回転方向に対し逆方向に回転するように設定されているため、現像ロール３２上の現像剤Ｇが剥離され、弾性撹拌ロール３６にて搬送される現像剤Ｇを現像ロール３２に供給することができる。よって、現像ロール３２の現像領域でトナー濃度が低下した現像剤が現像剤収容部３３の現像剤Ｇと入れ替わらずに再び現像領域に搬送される事態は有効に防止され、所謂現像ゴースト現象は効果的に低減される。
【００４９】
◎実施の形態２
図１３は本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示す。
同図において、現像装置２４の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、現像剤退避部３４内には補助搬送部材４８を配設しておらず、現像剤退避部３４の連通口４５に面した箇所に逆流規制板７０を設けたものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、逆流規制板７０は、現像剤退避部３４とトナー収容部３５とを隔てるように現像ハウジング３１の上壁部から鉛直下方に垂下されており、この逆流規制板７０の下端位置はアジテータ３５１の水平姿勢位置に略対応して設定されている。一方、トナー補給路３７のトナー収容部３５端に位置する開口部下縁には前記アジテータ３５１の回転中心より若干上方に突出する補助規制板７１が一体的に設けられ、この補助規制板７１はトナー収容部３５からトナー補給路３７へのトナーＴ若しくは現像剤Ｇの供給量を所定量に規制するように働く。
そして、本実施の形態においては、逆流規制板７０と前記補助規制板７１との間がトナー補給路３７の入口開口であると共に、連通口４５として機能するようになっている。特に、本実施の形態では、逆流規制板７０は、前記補助規制板７１より現像ロール３２側に偏位配置されている。
【００５０】
従って、本実施の形態によれば、トナーＴが急激に消費され、現像剤収容部３３内のトナー濃度が低下してくると、現像ロール３２にて搬送される現像剤Ｇはせき止め部４１にてせき止められ、現像剤退避部３４へと一時的に退避させられる。このとき、現像剤収容部３３には現像剤Ｇの退避分だけスペースができるため、現像剤退避部３４に退避された現像剤Ｇは仕切り部３９の傾斜面に沿って移動していき、現像剤Ｇの多くはトナー補給路３７を通じて現像剤収容部３３へ搬送され、現像剤Ｇの一部は連通口４５を通じてトナー収容部３５へと搬送される。
一方、トナー収容部３５ではアジテータ３５１が回動し、このアジテータ３５１よりトナー収容部３５内のトナーＴ又は現像剤（高濃度現像剤）Ｇが掃き寄せられてトナー補給路３７に供給される。
この状態において、トナー収容部３５内のトナーＴは現像剤退避部３４からの現像剤Ｇの存在により予めある程度撹拌されており、しかも、トナー収容部３５側からトナー補給路３７に供給されるトナーＴ等は、現像剤退避部３４側から搬送される現像剤Ｇの流れによって撹拌されながら移動し、現像剤収容部３３へと供給される。このため、現像剤収容部３３へ供給されるトナーＴはトナー収容部３５からトナー補給路３７を経て現像剤収容部３３に至る間に効果的に摩擦帯電されることになり、トナーＴの帯電性は良好に保たれる。
【００５１】
また、補助規制板７１によりトナー補給路３７へのトナー供給量はある程度規制されるが、トナーＴの消費が多い場合には、トナー収容部３５からトナーＴがトナー補給路３７の入口開口に過剰に供給される事態が起こり得る。このとき、逆流規制板７０がトナー補給路３７の入口開口に対し現像ロール３２側に偏位配置されているため、逆流規制板７０はトナー補給路３７の入口開口に供給された現像剤Ｇが現像剤退避部３４側に逆流するのをせき止め、トナー補給路３７側へ案内する働きをする。このため、アジテータ３５１により掃き寄せられた現像剤Ｇが現像剤退避部３４に溢れ出ることはなく、アジテータ３５１による掃き寄せ圧が現像剤退避部３４内の現像剤Ｇに作用しない。よって、現像剤退避部３４で現像剤Ｇがブロッキングする事態は有効に回避される。
【００５２】
このようにして現像剤収容部３３にトナーＴが補給されると、現像剤収容部３３内の現像剤Ｇは現像剤撹拌部材３６により撹拌されながら現像ロール３２へと受け渡され、現像ロール３２にて磁気拘束されながら層厚規制された後、現像領域へ搬送され、現像に供される。
このとき、現像剤撹拌部材３６として、例えば実施の形態１で示した弾性撹拌ロールを使用し、現像ロール３２とのニップ域での現像剤撹拌を行うようにすれば、現像剤ＧのトナーＴの帯電性がより良好に保たれる。
【００５３】
一方、現像剤収容部３３内の現像剤Ｇが高トナー濃度である場合には、せき止め部４１でせき止められる余剰現像剤Ｇは現像剤退避部３４に退避することなく、直ちに現像剤収容部３３へと戻される。このため、現像剤収容部３３内にスペースが形成されることはなく、トナー補給路３７には現像剤Ｇが充填された状態であるから、現像剤収容部３３からトナーＴ又は現像剤Ｇがトナー補給路３７に供給されることはない。
【００５４】
◎実施の形態３
図１４は実施の形態３に係る現像装置を示す説明図である。
同図において、本実施の形態に係る現像装置は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、補助搬送部材４８を配設することに加えて、現像ハウジング３１の上壁には現像剤退避部３４とトナー収容部３５とを隔てる逆流規制板７０を鉛直下方に垂下させたものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここでは詳細な説明を省略する。
ここで、逆流規制板７０は、その下端位置がアジテータ３５１の水平姿勢位置に略対応するように設けられており、トナー補給路３７のトナー収容部３５側側壁上端位置の略鉛直線上に配置されている。
従って、本実施の形態では、補助搬送部材４８による現像剤Ｇの搬送補助、並びに、逆流規制板７０による現像剤Ｇの逆流規制が行われるため、実施の形態１，２に比べて、トナーＴの補給動作がより安定し、しかも、現像剤退避部３４での現像剤Ｇのブロッキングは確実に防止される。
【００５５】
【実施例】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係る現像装置（図３参照）を用いて、磁極ロール３２２の搬送磁極（Ｎ２又はＳ２）を変化させたとき、仕切り部３９上に落下する二成分現像剤Ｇの流量とトナーＴの濃度範囲の関係を測定したものである。本実施例において、現像装置２４を除いた画像形成装置の条件は次の通りである（図２参照）。
・静電潜像担持体２１：φ８４の有機感光体を使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、画像部電位を−１５０Ｖ、非画像部電位を−６５０Ｖに設定した。
・帯電装置２２：スコロトロンを使用し、スコロトロンワイヤを−４ｋＶ、グリット電圧を−６５０Ｖに設定した。
・露光装置２３：６００ｄｐｉの密度で書き込み可能なＬＥＤアレイを使用した。
・転写装置２６：φ１２の転写ロール（金属ロール上に導電性ゴム層を形成したもの）を使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、転写バイアス電源２７を１．２ｋＶの直流に設定した。
・クリーニング装置２９：弾性ゴムブレードを使用し、突き当て圧力を１．５ｇ／ｍｍに設定した。
・定着装置５０：加熱ロール５１としてφ２５の弾性ロール（電源ヒータを装備）と、加圧ロール５２としてφ２５の金属ロールを使用し、周速を６５ｍｍ／ｓ、定着温度を１８０℃に設定した。
【００５６】
また、本実施例における現像装置の条件は次の通りである（図３参照）。
・二成分現像剤Ｇ：磁性キャリアとしては、平均３５μｍの半導電性粒径を使用し、トナーＴとしては、磁性体１５重量％含有し、粒径が平均６．５μｍの粒子を使用した。また、イニシャルの二成分現像剤仕込み量を１００ｇとした。
・現像剤撹拌部材３６：φ７の円柱状磁性体を使用し、周速を８５ｍｍ／ｓ（時計回り方向に回転）に設定した。
・仕切り部３９：仕切り部３９の先端部３９ｂが搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向上流の位置で現像ロール３２表面と３ｍｍの間隙になるように設定した。
・せき止め部４１：搬送磁極（Ｎ２）より現像剤搬送方向下流側で現像ロール３２表面と４００μｍの間隙になるように設定した。
・現像ロール３２：現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ^２、静電潜像担持体２１とのギャップを２５０μｍ、−５００Ｖの直流成分に１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させた現像バイアス、周速を３４０ｍｍ／ｓに設定した。
・回転スリーブ３２１：φ１８の金属スリーブを使用し、表面の十点平均表面粗さＲｚ＝７μｍに設定した。
・磁極ロール３２２：現像磁極（Ｓ１）を１２０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ３）を８０ｍＴに夫々設定し、搬送磁極（Ｓ２）と搬送磁極（Ｎ２）とを変化させた。
【００５７】
上記の条件で、搬送磁極（Ｎ２）を４０ｍＴに固定し、搬送磁極（Ｓ２）を変化（０〜３０ｍＴ）させたところ、図１５に示すような測定結果が得られた。
同図によれば、搬送磁極（Ｓ２）の磁力を強くすると、高いトナー濃度の現像剤Ｇでも仕切り部３９上に落下し、現像剤退避部３４へ導かれることが理解される。つまり、仕切り部３９上に落下する現像剤流量がゼロになるときのトナー濃度を高濃度に設定するためには、搬送磁極（Ｓ２）の磁力を強く設定すればよいことが分かる。
一方、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴに固定し、搬送磁極（Ｎ２）を変化（２０〜４０ｍＴ）させたところ、図１６に示すような測定結果が得られた。
同図によれば、搬送磁極（Ｎ２）の磁力を強くすると、高いトナー濃度の現像剤Ｇでも仕切り部３９上に落下することが理解される。つまり、仕切り部３９上に落下する現像剤流量がゼロになるときのトナー濃度を高濃度に設定するためには、搬送磁極（Ｎ２）の磁力を強く設定すればよいことが分かる。以上の測定結果より、せき止め部４１近傍の磁極（本実施例ではＮ２）に限らず、搬送磁極（Ｎ２）よりも現像ロール３２の現像剤搬送方向上流側における磁極（本実施例ではＳ２）の強さを設定することにより、仕切り部３９上に落下するトナー濃度の範囲を制御できることが理解される。
【００５８】
◎実施例２
本実施例は、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置（現像装置Ａ）を比較例とし、この比較例と実施の形態１に係る現像装置２４（現像装置Ｂ）を具現化したものとを用いて高密度画像出力追従テストを行い、このときの画像濃度変化について測定したものである。尚、現像装置を除いた画像形成装置は、実施例１で使用したものを共通に使用した（図２参照）。また、絵出しチャートは、１００％ベタ画像とした。
まず、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置（現像装置Ａ）について説明する（図１７参照）。上記現像装置Ａは、静電潜像担持体２１に向かって開口する現像ハウジング６１０を有し、この現像ハウジング６１０の開口に面して現像ロール６２０を配設し、現像ハウジング６１０の開口上縁には現像ロール６２０上の二成分現像剤Ｇの層厚が規制せしめられる規制部材６３０を設け、前記現像ハウジング６１０のうち、現像ロール６２０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６４０と、この現像剤収容部６４０を介して前記現像ロール６２０に連通し且つトナーＴが収容されるトナー収容部６５０とを形成したものである。
【００５９】
また、上記現像ロール６２０は、回転可能なスリーブ６２１と、このスリーブ６２１の内部に固定的に配設された磁極ロール６２２とを備えている。そして、磁極ロール６２２にはロール本体の周囲に所定角度間隔で４極の磁極（現像磁極（Ｓ１）、搬送磁極（Ｓ２）、搬送磁極（Ｎ１）、搬送磁極（Ｎ２））が配設されており、トナーＴ及び磁性キャリアが含まれる二成分現像剤Ｇが現像ロール６２０の外周に磁気的に付着するようになっている。更に、トナー収容部６５０には収容トナーＴが撹拌搬送せしめられる撹拌部材（アジテータ）６５１を有している。
この現像装置Ａにおいて、現像によりトナー消費されると現像剤収容部６４０内の二成分現像剤Ｇの占める体積が減少するため、現像剤収容部６４０内に空隙ができる。この空隙にトナー収容部６５０内のトナーＴが撹拌部材６５１の回転により補給され、トナー濃度制御が行われている。
【００６０】
次に、現像装置Ａの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：磁性キャリアとしては、平均３５μｍの半導電性粒径を使用し、トナーＴとしては、磁性体１５重量％含有し、粒径が平均６．５μｍの粒子を使用した。また、イニシャルの二成分現像剤仕込み量を４０ｇとした。
・現像ロール６２０：現像剤搬送量を５８０ｇ／ｍ^２、静電潜像担持体２１とのギャップを２５０μｍ、−５００Ｖの直流成分に１．３ｋＶｐｐ、周波数３．５ｋＨｚの交流成分を重畳させた現像バイアス、周速を８５ｍｍ／ｓに設定した。
・スリーブ６２１：φ１８の金属スリーブを使用し、表面の十点平均表面粗さＲｚ＝７μｍに設定した。
・磁極ロール６２２：現像磁極（Ｓ１）を１２０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｎ２）を９０ｍＴに夫々設定した。
一方、現像装置Ｂについては、実施の形態１で使用した現像装置を具現化したものであるため、詳細については省略し、夫々の条件は、現像ロール３２の周速を８５ｍｍ／ｓに変更した以外は実施例１と同様にする（図４参照）。尚、現像装置Ａ及びＢで使用される二成分現像剤Ｇは、実施例１と同様のものを使用する。
【００６１】
上記のような条件で、比較例に係る現像装置Ａ及び実施例に係る現像装置Ｂを動作させることにより、図１８に示すような測定結果が得られた。具体的には、１００％黒ベタ画像を現像装置Ａ及びＢの夫々で１０枚出力し、その画質について反射濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４による濃度測定と目視により評価したものである。
同図によれば、現像装置Ａの場合、出力枚数１枚目と１０枚目との間において、Solid Area Density（ベタ画像濃度）が初期値の１．３５から０．０５ポイント程低下した。更に、出力枚数８枚目以降では、目視により白抜けが観測された（図中破線部分）。
一方、現像装置Ｂの場合、出力枚数１０枚目まで初期値１．３５を保っており、目視においても白抜け等の画質欠陥は見られなかった。
【００６２】
次に、トナー濃度の初期値を５重量％に設定し、各現像装置Ａ及びＢのから回しを行なったときにおけるトナー濃度の復帰特性を測定したところ、図１９（ａ）（ｂ）に示す結果が得られた。同図によれば、現像装置Ａの場合、トナー濃度が１５重量％に復帰するまで約６０ｓ要したことが理解される。
一方、現像装置Ｂの場合、約１０ｓ程で１５重量％まで復帰した（図１９（ｂ）参照）。以上の結果からトナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置Ａよりも実施例の現像装置Ｂの方が、トナー取り込み性能が早いため、高密度画像の出力に対する追従性能が優れていることが理解される。
【００６３】
◎実施例３
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、ハーフトーン２０％画像を５ｋＰＶプリントし、この時のトナー帯電量を測定したものである。
図２０に示すように、現像装置Ａ（比較例）では、初期設定値５ｋＰＶプリント後のトナー帯電量は略５μＣ／ｇ以上落ち込んでいるのに対し、現像装置Ｂでは、トナー帯電量はほとんど落ち込まず、現像剤量の劣化の兆しは見られない。
よって、本実施例に係る現像装置Ｂは、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置Ａよりもトナー取り込みが均一に行われ、現像剤に対するストレスも少ないことが理解される。
【００６４】
◎実施例４
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、白紙画像を１０ｋＰＶプリントした時の地汚れレベルを評価したものである。この評価では地汚れレベル２．０以下がスペック許容範囲である。
図２１に示すように、現像装置Ａ（比較例）では、６ｋＰＶプリント時において地汚れレベル２．０を超えてしまう結果となった。一方、現像装置Ｂでは１０ｋＰＶまで地汚れレベルは２．０以下であった。
よって、本実施例から、現像装置Ｂはトナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置Ａよりも現像装置寿命が長いことが明らかとなった。
【００６５】
◎実施例５
本実施例は、実施例２と同様の現像装置Ａ及びＢを用いて、イニシャルの現像剤仕込み量（現像装置Ａ：４０ｇ、現像装置Ｂ：１００ｇ）をそれぞれ１０％ずつ減らして、白紙画像を１ｋＰＶ出力しそのときの地汚れレベルを評価したものである。また、両現像装置ともイニシャルのトナー濃度は通常量現像剤仕込み時の飽和値１５％とした。
目視による評価の結果、現像装置Ａ（比較例）では１ｋＰＶ目の白紙画像では地汚れが顕著（地汚れレベル２．０以上）であったのに対し、現像装置Ｂでは１ｋＰＶまでの全ての白紙画像において地汚れは観測されなかった（地汚れレベル２．０未満）。
また、この時の現像ロール上における現像剤のトナー濃度変化を図２２に示す。現像装置Ａ（比較例）では、通常の現像剤量仕込み時の飽和トナー濃度が１５％程度であるのに対して、２０％以上の値で飽和しているのが分かる。一方、現像装置Ｂでは通常の現像剤量仕込み時の飽和トナー濃度と同じ１５％で安定していることが分かる。
【００６６】
ちなみに、現像剤仕込み量に対する飽和トナー濃度変動を図２３にまとめた。
同図によれば、現像装置Ａ（比較例）は現像剤仕込み量が減少すると飽和トナー濃度が発散する傾向が見られるのに対し、現像装置Ｂは１５％付近を維持している。以上から、本実施例に関わる現像装置Ｂは現像剤仕込み量変動に対しても安定な飽和トナー濃度特性を示すことが明らかとなった。
したがって、経時による磁性キャリア量の減少に対しても、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を具備しない従来公知の現像装置Ａよりも、地汚れやトナー飛散を起しにくく、安定した飽和トナー濃度特性を示すことが理解される。
【００６７】
◎実施例６
・実験方法
本実施例における現像装置Ｂ（図３参照）と比較例における現像装置Ｃ（現像装置Ｂの構成要素のうち、現像剤退避部３４にトナー収容部３５への連通口を備えていない態様）とを用いて、以下のような実験を行なった。
現像装置Ｂの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：トナーＴとして磁性粉１５％を含有した体積平均粒径６．５μｍのものを使用した。磁性キャリアは体積平均粒径３５μｍの半導電性のものを使用した。現像装置Ｂへの仕込みは現像剤収容部３３にトナー濃度が１０重量％の現像剤を１１０ｇ（一部はトナー収容部３５に存在）、トナー収容部３５に４０ｇのトナーを収容した。
・現像ロール３２：回転スリーブ３２１の径はφ１８で表面粗さＲｚ＝７μｍであり、周速は３４０ｍｍ／ｓとした。回転スリーブ３２１に内包される磁極ロール３２２のパターンは現像磁極（Ｓ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）、搬送磁極（Ｎ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴ、トリミング磁極（Ｎ２）を４０ｍＴと各々設定した。
・現像剤撹拌部材３６：φ７のパドル（非磁性）を用い、回転方向は時計周りで周速は１７０ｍｍ／ｓとした。
【００６８】
また、現像装置Ｃの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：トナーＴとして磁性粉１５％を含有した粒径６．５μｍのものを使用した。磁性キャリアは平均粒径３５μｍの半導電性のものを使用した。現像装置Ｃへの仕込みは現像剤収容部３３にトナー濃度が１０重量％の現像剤を７０ｇ、トナー収容部３５に４０ｇのトナーを収容した。
・現像ロール３２：回転スリーブ３２１の径はφ１８で表面粗さＲｚ＝７μｍであり、周速は３４０ｍｍ／ｓとした。回転スリーブ３２１に内包される磁極ロール３２２のパターンは現像磁極（Ｓ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）、搬送磁極（Ｎ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴ、トリミング磁極（Ｎ２）を４０ｍＴと各々設定した。
・現像剤撹拌部材３６：φ７のパドル（非磁性）を用い、回転方向は時計周りで周速は１７０ｍｍ／ｓとした。
【００６９】
以上の条件において現像装置Ｂ，Ｃを駆動させ、各駆動時間毎に現像ロール３２上の現像剤を採取してトナーの帯電量をブローオフ法により測定した。
ここで、ブローオフ法の詳細であるが、先ず約１６μｍのメッシュを具備した金属ゲージに現像剤を約０．２ｇ入れて重量を測る。その後、メッシュを通して窒素ガスによりゲージ内の現像剤をブローすることによりトナーはメッシュを通過し、キャリアはゲージ内に残ることでトナーとキャリアを分離する。また、ゲージ内のキャリアはトナーと逆極性で等価の電荷量Ｑを保持しているので、エレクトロメータにより電荷量Ｑを測定することができる。更に、トナー分離後のゲージ重量を測定前の重量から差し引くことでトナー量が明らかになる。以上から、単位重量当たりのトナー帯電量を求めている。
【００７０】
以下に結果を示す。
トナーの帯電はキャリアとの接触による摩擦で施されるため、キャリアとの接触度合にしたがって帯電が高くなる。したがって、一般にトナー濃度が高くなる程、キャリアとの接触機会が減少し低い帯電量で飽和する傾向がある。
今、図２４に注目すると、現像装置Ｂ、現像装置Ｃ共に駆動開始と共にトナー帯電量が落ちこんでいくことが分かる。これは図２５に示すように、トナー濃度が上昇するのに伴うものである。
但し、現像装置Ｂについてはトナー濃度の上昇に応じて、徐々に帯電が下がり飽和傾向を示しているのに対し、現像装置Ｃでは駆動開始直後に一旦急激に帯電量が落ち込んでから、徐々に帯電飽和レベルまで回復する特性を示している。
現像装置Ｂではキャリア量が多くトナー収容部３５側にもキャリアが存在し、超高濃度現像剤としてトナー収容部３５から現像剤収容部３３へ供給される。具体的には、トナーが現像剤収容部３３へ供給されるときにはある程度帯電された状態となっており、仕切り部３９からの現像剤流れに巻き込まれるように入り込んでいくため、キャリアとの撹拌も促進される。結果的に、現像ロール３２上に到達した際には、その時のトナー濃度に対応した帯電飽和レベルに達しているので一時的な大幅帯電量減少は見られない。
【００７１】
一方、現像装置Ｃについては、トナー収容部３５にキャリアが存在しないために、現像剤収容部３３に供給される際にはほぼ帯電量がゼロの状態で供給される。また、仕切り部３９上の現像剤流れによって、空いたスペースにトナーが入り込み、そこから初めて帯電が開始されるため、現像ロール３２上に到達するまでの帯電経路としては現像装置Ｂに比べて短い。すなわち、図２４に示すように、現像装置Ｃが駆動し始めてから（トナー供給開始から）数秒間は、仕切り部３９上の現像剤流れが激しいためにトナー供給スピードが速く、その時点でのトナー濃度に対する帯電飽和レベルに達しないうちに現像ロール３２上に到達してしまう。その後、仕切り部３９上の現像剤流れが緩やかになり、トナー供給量が落ち着いてくると、供給されてから現像ロール３２上に到達するまでの時間が十分（キャリアとの接触が十分）となり、徐々にその時点でのトナー濃度に対応した帯電飽和レベルに近づいていく傾向を示している。
【００７２】
以上から、現像装置Ｂの方が現像装置Ｃに比べてトナー帯電の立ち上がりについて有利であることが分かる。
【００７３】
◎実施例７
本実施の形態における現像装置Ｂ（図３参照）と比較の形態における現像装置Ｄ（現像装置Ｂの構成要素のうち、補助搬送部材４８を備えていない態様）とを用いて、以下のような条件下で、トナー濃度の経時変化について実験を行った。
現像装置Ｂの条件を以下に示す。
・二成分現像剤Ｇ：トナーＴとして磁性粉３０％を含有した体積平均粒径６．５μｍのもの（比重１．５５）を使用した。磁性キャリアは体積平均粒径３５μｍの半導電性のもの（比重５）を使用した。現像装置Ｂへの仕込みは現像剤収容部３３にトナー濃度５重量％の現像剤を１００ｇ充填し、トナー収容部３５に３０ｇのトナーを収容した状態で、現像装置を空回し現像剤担持体３２上の現像剤のトナー濃度を２２．５重量％に飽和させている。
・現像ロール３２：回転スリーブ３２１の径はφ１８で表面粗さＲｚ＝７μｍであり、周速は３４０ｍｍ／ｓとした。回転スリーブ３２１に内包される磁極ロール３２２のパターンは現像磁極（Ｓ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ３）、搬送磁極（Ｎ３）を６０ｍＴ、ピックアップ磁極（Ｎ１）を８０ｍＴ、搬送磁極（Ｓ２）を３０ｍＴ、トリミング磁極（Ｎ２）を４０ｍＴと各々設定した。
・現像剤撹拌部材３６：φ７のパドル（非磁性）を用い、回転方向は時計周りで周速は１７０ｍｍ／ｓとした。
・補助搬送部材４８：外径φ６ｍｍのアルミニウム製十字型パドルで、現像ロール３２の一回転に対し０．１９回にて回転し、仕切り部３９に対し０．５〜１．０ｍｍの間隔を持たせて配置されている。
尚、現像装置Ｄは、補助搬送部材４８を除いて現像装置Ｂと同様である。
【００７４】
このような条件下において、実施例７（現像装置Ｂ）及び比較例（現像装置Ｄ）を用い、画像密度５％の画像のような画像を作成しながら連続プリントを行い、かつ、１０００枚目、２０００枚目のプリント時に夫々３０ｇのトナーをトナー収容部３５に補給すると共に、３０００枚目のプリント時には６０ｇのトナーを前記トナー収容部３５に補給し、トナー濃度ＴＣの経時変化を調べたところ、図２６、図２７に示す結果が得られた。
同図によれば、比較例の場合（図２７参照）には、トナー補給量を増加させた後、トナー濃度ＴＣの低下が見られた。このトナー濃度ＴＣの低下要因を調べたところ、現像剤退避部３４で現像剤がブロッキングしている現象が見られ、これにより、トナーの補給動作がスムーズに行われなかったものと推測される。
これに対し、実施例７の場合（図２６参照）には、トナー補給量を増加させたとしても、現像剤退避部３４での現像剤Ｇのブロッキングは全くなく、トナー濃度ＴＣの低下は見られなかった。このように、本実施例によれば、トナー収容部３５のトナー残量に依存せず、安定した画像濃度を維持することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤担持体によって搬送された二成分現像剤の一部を余剰現像剤としてせき止め、磁性キャリアに対するトナー比率としてのトナー濃度に応じて現像剤収容部又は現像剤退避部に余剰現像剤を分離するようにしたため、低トナー濃度の時には、二成分現像剤は、現像剤退避部へ一時的に誘導されることによって現像剤収容部内の二成分現像剤の嵩変化及び流動性が強調されることになり、その分、現像剤収容部内の二成分現像剤は、トナー収容部内のトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤をすばやく取り込むことができる。このため、トナーの取り込みスピードが格段に上がり高密度画像の連続出力に対応することができる。
更に、本発明においては、現像剤退避部がトナー補給路を介して現像剤収容部及びトナー収容部の両方に連通し、前記現像剤退避部へ分離された二成分現像剤を現像剤収容部及びトナー収容部の両方に流出させるようにしたので、トナーの帯電立ち上がり特性を向上させることができ、その分、トナーの帯電性を安定させることができる。
【００７６】
特に、本発明においては、現像剤退避部内に補助搬送部材を配設し、この補助搬送部材により、現像剤退避部に分離された二成分現像剤を現像剤収容部及びトナー収容部の両方に向けて強制的に流出させるようにしたので、トナー収容部からトナー又は現像剤が逆流したとしても、補助搬送部材の搬送補助力により、前記トナー又は現像剤の逆流を迅速に解消することが可能になり、その分、現像剤退避部での現像剤詰まりを有効に回避でき、トナーの補給性を良好に保つことができる。
また、本発明の他の態様においては、トナー収容部から現像剤退避部へ向かって逆流するトナー又は現像剤が規制せしめられる逆流規制部材を設けるようにしたので、トナー収容部内のトナー等が偏って現像剤退避部へ逆流しようとしても、前記逆流規制部材にて前記逆流現象を有効に抑制することが可能になり、その分、現像剤退避部での現像剤詰まりを有効に回避でき、トナーの補給性を良好に保つことができる。
【００７７】
また、本発明においては、現像剤担持体上の飽和トナー濃度は二成分現像剤に働く磁気吸引力に依存するものであり、二成分現像剤の嵩に依存しないので、経時で現像装置内の磁性キャリアの量が減少しても該飽和トナー濃度は安定した値に保たれるほか、トナーの帯電性が安定することから、トナーの帯電不良に伴う地汚れ、トナー飛散を有効に抑制することができ、現像性能を良好に保つことができる。
更に、本発明においては、トナー収容部から現像剤収容部にトナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤を供給する場合、二成分現像剤が現像剤退避部を経由して戻されるため、現像剤収容部内の二成分現像剤の循環が非常に活発になり、その分、トナー及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤の取り込みが均一に行なわれる。
更にまた、二成分現像剤の嵩変化及び流動性が強調されること、磁性キャリアが現像剤収容部及び現像剤退避部からトナー収容部へ流出しても構わない構成であることから、現像剤収容部内の現像剤密度を高める必要がなく且つ現像剤の仕込み量も増やすことが可能である。このため、現像剤に対するストレスが軽減し、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。
【００７８】
また、このような現像装置を用いた画像形成装置によれば、トナー濃度センサやトナー補給機構を必要としない小型で低コストの現像装置にて、現像性能を良好に保ちながら、大量のトナー消費にも迅速且つ確実に対応できるようにしたので、簡単な構成で、現像品質の良好な画像形成装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】 本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図３】 （ａ）は実施の形態１に係る現像装置を示す説明図、（ｂ）は仕切り部及びその周辺部の拡大図である。
【図４】 実施の形態１で用いられる現像装置の要部拡大図である。
【図５】 （ａ）は実施の形態１で用いられる補助搬送部材の一例を示す正面説明図及びその左側面説明図、（ｂ）は補助搬送部材の他の例を示す正面説明図及びその左側面説明図である。
【図６】 実施の形態１で用いられる現像剤撹拌部材を示す説明図である。
【図７】 実施の形態１で用いられる現像装置の駆動系を示す説明図である。
【図８】 図７中矢印ＶＩＩＩ方向から見た矢視図である。
【図９】 実施の形態１において、低トナー濃度の二成分現像剤が搬送担持されたときの説明図である。
【図１０】 実施の形態１において、低トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図１１】 実施の形態１において、高トナー濃度の二成分現像剤が搬送担持されたときの説明図である。
【図１２】 実施の形態１において、高トナー濃度の二成分現像剤とトナーの流れを示す説明図である。
【図１３】 実施の形態２に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図１４】 実施の形態３に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図１５】 実施例１で搬送磁極（Ｎ２）の強さを固定したときにおける現像剤流量とトナー濃度範囲との関係を示す説明図である。
【図１６】 実施例１で搬送磁極（Ｓ２）の強さを固定したときにおける現像剤流量とトナー濃度範囲との関係を示す説明図である。
【図１７】 比較例の現像装置Ａを示す説明図である。
【図１８】 実施例２における画像密度変化を示す説明図である。
【図１９】 （ａ）は実施例２におけるトナー濃度復帰特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）におけるトナー濃度復帰特性の詳細図である。
【図２０】 実施例３におけるトナー帯電量変化を示す説明図である。
【図２１】 実施例４における白紙画像地汚れレベルを示す説明図である。
【図２２】 実施例５におけるトナー濃度変化を示す説明図である。
【図２３】 実施例５における飽和トナー濃度変動を示す説明図である。
【図２４】 実施例６におけるトナー帯電量変化を示す説明図である。
【図２５】 実施例６におけるトナー濃度変化を示す説明図である。
【図２６】 実施例７における現像ロール上の現像剤のトナー帯電分布を示すグラフ図である。
【図２７】 比較例における現像ロール上の現像剤のトナー帯電分布を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…磁界発生手段，２…二成分現像剤，３…現像剤担持体，４…現像剤収容部，５…トナー収容部，５ａ…トナー供給部材，６…トナー補給路，７…現像剤退避部，８…迂回路，９…現像剤分離手段，１０…磁極，１０ａ…現像磁極，１０ｂ…搬送磁極，１０ｃ…ピックアップ磁極，１０ｄ…搬送磁極，１１…せき止め部，１２…仕切り部，１３…連通口，１４…撹拌部材，１５…補助搬送部材，１６…逆流規制部材，１７…像担持体

Claims (12)

1. 内部に複数の磁極が配列された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、
   現像剤担持体の現像剤搬送方向が下から上に向かう側に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
   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且つトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、
   現像剤収容部とトナー収容部との間に設けられ且つトナー収容部側開口が現像剤収容部側開口より上方に位置してトナーが補給されるトナー補給路と、
   現像剤担持体に隣接して現像剤収容部の上方に設けられ、現像剤収容部内の現像剤を一時退避させ且つ退避された現像剤を現像剤収容部に流出させるように、現像剤収容部との間が現像剤担持体から離間する仕切り部にて隔てられると共に前記仕切り部の一部が前記トナー補給路を介して現像剤収容部に連通し且つトナー補給路のトナー収容部側開口を介してトナー収容部に連通する現像剤退避部と、
   現像剤担持体の周方向における位置関係が前記仕切り部よりも現像剤搬送方向側で前記仕切り部と現像剤担持体との間隙よりも狭い間隙をもって現像剤担持体に対向配置され且つ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が余剰現像剤としてせき止められるせき止め部を有し、現像剤担持体の周方向における位置関係として前記せき止め部と前記仕切り部との間に前記磁界発生手段の磁極を配置すると共に、磁性キャリアに対するトナー比率としての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せき止め部でせき止められた余剰現像剤を分離する現像剤分離手段と、
   前記現像剤退避部内に配設され、前記現像剤退避部へ分離された二成分現像剤に対し搬送力を与えて現像剤収容部及びトナー収容部の両方に向けて前記二成分現像剤を強制的に流出させる補助搬送部材とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 内部に複数の磁極が配列された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、
   現像剤担持体の現像剤搬送方向が下から上に向かう側に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
   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且つトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、
   現像剤収容部とトナー収容部との間に設けられ且つトナー収容部側開口が現像剤収容部側開口より上方に位置してトナーが補給されるトナー補給路と、
   現像剤担持体に隣接して現像剤収容部の上方に設けられ、現像剤収容部内の現像剤を一時退避させ且つ退避された現像剤を現像剤収容部に流出させるように、現像剤収容部との間が現像剤担持体から離間する仕切り部にて隔てられると共に前記仕切り部の一部が前記トナー補給路を介して現像剤収容部に連通し且つトナー補給路のトナー収容部側開口を介してトナー収容部に連通する現像剤退避部と、
   現像剤担持体の周方向における位置関係が前記仕切り部よりも現像剤搬送方向側で前記仕切り部と現像剤担持体との間隙よりも狭い間隙をもって現像剤担持体に対向配置され且つ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が余剰現像剤としてせき止められるせき止め部を有し、現像剤担持体の周方向における位置関係として前記せき止め部と前記仕切り部との間に前記磁界発生手段の磁極を配置すると共に、磁性キャリアに対するトナー比率としての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せき止め部でせき止められた余剰現像剤を分離する現像剤分離手段と、
   前記トナー補給路のうちトナー収容部側開口縁に設けられ、前記トナー収容部から現像剤退避部へ向かって逆流するトナー又は現像剤が規制せしめられる逆流規制部材とを備えたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   更に、トナー収容部から現像剤退避部へ向かって逆流するトナー又は現像剤が規制せしめられる逆流規制部材を設けたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし３いずれかに記載の現像装置において、
   トナー収容部はトナー収容部内のトナー又は現像剤を撹拌搬送するトナー撹拌部材を備えていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１又は３記載の現像装置において、
   補助搬送部材は現像剤退避部内の現像剤に搬送作用が与えられる回転部材であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１又は３記載の現像装置において、
   補助搬送部材は仕切り部に対し非接触配置されることを特徴とする現像装置。
7. 請求項２又は３記載の現像装置において、
   逆流規制部材はトナー収容部への連通口に面して設けられることを特徴とする現像装置。
8. 請求項２又は３記載の現像装置において、
   逆流規制部材はトナー補給路のトナー収容部端位置よりも現像剤担持体側に偏位して設けられていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項２又は３記載の現像装置において、
   逆流規制部材はトナー補給路へのトナー又は現像剤の過剰供給が規制される補助規制部材を備えていることを特徴とする現像装置。
10. 請求項１ないし３いずれかに記載の現像装置において、
    現像剤退避部からトナー収容部へ流出した現像剤が再び現像剤収容部へ供給されることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１ないし３いずれかに記載の現像装置において、
    現像剤退避部から現像剤収容部へ流出する現像剤量が現像剤退避部からトナー収容部へ流出する現像剤量よりも多く配分されることを特徴とする現像装置。
12. 請求項１ないし１１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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