(57)【要約】【課題】現像剤担持体を小径化することで現像装置全体の小型化を図ることができる現像装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像装置３では、マグネットローラ３４ｂが有する磁極のうち現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、現像スリーブ３４ａと感光体１とが対向する現像領域Ａに磁界を発生させるための現像磁極であるＳ１極と、供給された現像剤３２を現像領域Ａへ搬送する磁界を発生させる現像前磁極であるＮ２極と、現像領域Ａを通過した後の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面から離脱させるために現像前磁極であるＮ２極との間で現像剤３２を離脱させるように磁界を発生させる現像後磁極であるＮ１極との３つの磁極のみとなるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部とを有する現像装置において、
上記磁界発生手段が有する磁極のうち上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、
該現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、
上記現像剤収納部から供給された現像剤を該現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、
該現像領域を通過した後の現像剤を該現像剤担持体表面から離脱させるために該現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極との３つの磁極のみであり、
該現像前磁極が発生させる磁界によって該現像剤担持体の表面上への現像剤の汲み上げを行い、
該現像前磁極及び該現像磁極が発生させる磁界によって該現像剤収納部から現像剤が供給される位置から現像領域までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行い、
該現像磁極及び該現像後磁極が発生させる磁界によって該現像領域から該現像剤担持体の表面の現像剤を離脱させる位置までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行うように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる上記現像剤担持極とは、上記現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値が１０［ｍＴ］以上となる磁極であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体の回転軸に直交する仮想平面で、
３つの該現像剤担持極のそれぞれによって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる３つの法線方向磁束密度ピーク位置のうち、
上記現像磁極と上記現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該現像剤担持体の回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、
該現像磁極と上記現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、
該現像後磁極と該現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ３としたときに、
θ３≧１８０°
の関係を満たすように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から上記現像剤担持体への現像剤の供給に重力が作用するように該現像剤収納部及び該現像剤担持体を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向下流側であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であり、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持極のうち上記現像剤収納部から上記現像剤担持体に向けて供給された現像剤を該現像剤担持体の表面上に汲み上げて担持する工程に寄与する汲み上げ磁極としての機能を有する上記現像前磁極よって発生される磁界で該現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値を４０［ｍＴ］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２としたときに、
Ｂｒ１＞Ｂｒ２の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲の該現像剤担持体の表面上に該現像剤担持体の表面に対する接線方向の磁束密度が実質的に０［ｍＴ］となる接線方向磁力無し領域が存在し、
該接線方向磁力無し領域内の任意の点と上記現像剤担持体の中心とを結ぶ直線と、水平線とが成す角度が、５０［°］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以上であることを特徴とした現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部材内の現像剤を上記現像剤担持体に供給する現像剤供給搬送部材を備え、
該現像剤供給搬送部材を設けた供給現像剤収納空間と、その下方であって上記現像剤担持体の表面上から回収される現像剤を収納する回収現像剤収納空間とを仕切る仕切り板と、
該現像剤供給搬送部材の下方に配置され該現像剤収納部の該回収現像剤収納空間に収納された現像剤を該現像剤担持体の回転軸方向に沿う方向に搬送する現像剤回収搬送部材とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１１の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍と下流側端部近傍との上記仕切り板に上記供給現像剤収納空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する連通開口部を設け、
上記現像剤回収搬送部材は現像剤を上記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１２の現像装置において、
上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部は、該仕切り部材における上記現像剤担持体から遠い側に開口していることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１３の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、
上記第一連通開口部の開口面積は該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４の現像装置において、
上記第一連通開口部が、上記現像剤担持体の回転軸方向についての長さが該現像剤担持体から遠い側ほど長くなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１３または１４の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、
上記第一連通開口部は、複数の開口部によって構成され、複数に分割された開口部の開口面積の総和が該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部を通って上記回収現像剤収納空間から上記供給現像剤収納空間へ単位時間当たりに搬送される現像剤の量は、
上記現像剤担持体に担持されて該現像剤担持体と上記潜像担持体とが対向する現像領域を単位時間当りに通過する現像剤の量以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記回収現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が遅いことを特徴とする現像装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記供給現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤供給搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が速いことを特徴とする現像装置。
【請求項２０】
請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記回収現像剤収納空間内の上記現像剤回収搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍は、搬送方向下流側の位置よりも現像剤搬送方向の分散能力が高いことを特徴とする現像装置。
【請求項２１】
請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該現像剤回収搬送部材の搬送方向の位置によって該現像剤回収搬送部材の回転軸に対する羽部のリード角が異なる場合、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど該リード角の角度が大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２２】
請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該羽部のピッチ間に該回転軸の軸方向に沿ったパドルが設けられており、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど軸方向の単位長さあたりの該パドルの軸方向の長さが長いことを特徴とする現像装置。
【請求項２３】
請求項１２乃至２２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、少なくとも該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部には切り欠きがあり、
該搬送方向上流側端部近傍よりも搬送方向下流側の位置の羽部に切り欠きがある場合は、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部の切り欠きが他の位置の羽部の切り欠きよりも切り欠きの面積が大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２４】
請求項１１乃至２３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する剤規制部材を有し、
該現像剤担持体、該剤規制部材、及び、上記現像剤供給搬送部材によって囲まれたスペースに現像剤を攪拌する為の攪拌部材を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２５】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がパドル形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２６】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がローラ形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２７】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がワイヤ形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２８】
請求項１１乃至２７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像後磁極によって発生される磁界での上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲となる該現像剤担持体の表面近傍に現像剤分離板を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２９】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、該現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３０】
請求項２９の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３１】
請求項３０の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３２】
請求項２９の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３３】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、上記回収現像剤収納空間と該供給現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３４】
請求項３３の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２つのシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３５】
請求項３４の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３６】
請求項３３の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３７】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部、及び、上記供給現像剤収納空間と該回収現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３８】
請求項３７の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３９】
請求項３８の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４０】
請求項３７の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項４１】
請求項１乃至４０のいずれか１項に記載の現像装置において、
該現像剤担持体の表面は、除去加工無し、または通常の切削のみで加工した表面であることを特徴とする現像装置。
【請求項４２】
請求項４１の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面性状として表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲となるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４３】
請求項１乃至４２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体が上記潜像担持体に対向する現像領域での該現像剤担持体の表面移動方向が、該潜像担持体の表面移動方向に対して逆方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項４４】
請求項１乃至４３のいずれか１項に記載の現像装置において、
該現像剤担持体と回転軸が同軸で該現像剤担持体に回転駆動を伝達する現像剤担持体駆動ギヤの外径を現像剤担持体の外径よりも小さくしたことを特徴とする現像装置。
【請求項４５】
請求項４４の現像装置において、
上記現像剤担持体駆動ギヤのモジュールを０．５［ｍｍ］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４６】
請求項１乃至４５のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、
該現像磁極の半値幅をθｈ１、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２、
該現像後磁極の半値幅をθｈ２、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像前磁極磁束密度ピーク値をＢｒ３、
該現像後磁極の半値幅をθｈ３、としたときに、
Ｂｒ１＞Ｂｒ２、Ｂｒ１＞Ｂｒ３、及び、Ｂｒ１・θｈ１＞Ｂｒ２・θｈ２＋Ｂｒ３・θｈ３の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
半値幅とは、各磁極によって発生される磁界での現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が各磁極の磁束密度ピーク値の半分となる現像剤担持体表面上の２つの位置と現像剤担持体の回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度である。
【請求項４７】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４８】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４９】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備え、
少なくとも現像手段と潜像担持体とを一体的に支持して装置本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備える画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジとして、請求項４７のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５０】
請求項４９の画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジを複数備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置、並びにこの現像装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真の分野において、一成分の現像剤を用いる一成分方式の現像装置に比べて、耐久性、画像特性に優れているなどの理由により、トナーと磁性キャリアからなる現像剤を用いる二成分方式の現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。二成分方式の現像装置としては、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包して現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブを有するものが知られている。
【０００３】
このような現像装置として、特許文献１には、磁界発生手段の磁極のうち、現像スリーブの表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極の数が５つである現像装置が記載されている。この現像装置では、５つの磁極として、汲み上げ磁極、現像前搬送磁極、現像磁極、剤離れ磁極、及び、現像後搬送磁極を有する。汲み上げ磁極は現像スリーブの表面上への現像剤の汲み上げに寄与し、現像前搬送磁極は汲み上げた現像剤を現像スリーブが潜像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤搬送に寄与する。また、現像磁極は現像領域での現像に寄与し、剤離れ磁極は現像領域を通過した現像剤が現像スリーブ表面から離脱する剤離れに寄与する。特許文献１の現像装置では現像磁極と剤離れ磁極との間に現像後搬送磁極を配置しており、現像後搬送磁極は現像領域を通過した後の現像剤を剤離れの位置まで良好に搬送することに寄与する。なお、特許文献１の現像装置では、汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との間の現像スリーブと対向する位置に剤規制部材を配置し、剤規制部材によって現像領域に搬送する現像剤の量を規制している。
このような磁極配置によって、現像スリーブ表面への汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、剤離れという各工程を良好に実行することが出来る。なお、従来の二成分方式の現像装置としては、汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との間の剤規制部材と対向する位置に剤規制磁極を設け、現像後搬送磁極を備えないものもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、画像形成装置の小型化の要請に伴い、現像装置の小型化が求められており、現像装置の小型化を実現するためには小径の現像スリーブを用いることが望ましい。
しかしながら、従来の現像装置では、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程を良好に実行しつつ、現像スリーブの小径化は困難であった。これは、各工程を良好に実行するには各磁極に対して各工程を良好に実行するために必要な強さの磁界を発生することが出来る磁石を配置する必要があるが、磁力が強いほど磁石は大きくなり、このような磁石を５つも内包する現像スリーブの小径化には限界があるためである。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像剤担持体を小径化することで現像装置全体の小型化を図ることができる現像装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部とを有する現像装置において、上記磁界発生手段が有する磁極のうち上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、該現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、上記現像剤収納部から供給された現像剤を該現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、該現像領域を通過した後の現像剤を該現像剤担持体表面から離脱させるために該現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極との３つの磁極のみであり、該現像前磁極が発生させる磁界によって該現像剤担持体の表面上への現像剤の汲み上げを行い、該現像前磁極及び該現像磁極が発生させる磁界によって該現像剤収納部から現像剤が供給される位置から現像領域までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行い、該現像磁極及び該現像後磁極が発生させる磁界によって該現像領域から該現像剤担持体の表面の現像剤を離脱させる位置までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行うように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる上記現像剤担持極とは、上記現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値が１０［ｍＴ］以上となる磁極であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体の回転軸に直交する仮想平面で、３つの該現像剤担持極のそれぞれによって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる３つの法線方向磁束密度ピーク位置のうち、上記現像磁極と上記現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該現像剤担持体の回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、該現像磁極と上記現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、該現像後磁極と該現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ３としたときに、θ３≧１８０°の関係を満たすように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤収納部から上記現像剤担持体への現像剤の供給に重力が作用するように該現像剤収納部及び該現像剤担持体を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の現像装置において、上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向下流側であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の現像装置において、上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であり、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持極のうち上記現像剤収納部から上記現像剤担持体に向けて供給された現像剤を該現像剤担持体の表面上に汲み上げて担持する工程に寄与する汲み上げ磁極としての機能を有する上記現像前磁極よって発生される磁界で該現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値を４０［ｍＴ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２としたときに、Ｂｒ１＞Ｂｒ２の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲の該現像剤担持体の表面上に該現像剤担持体の表面に対する接線方向の磁束密度が実質的に０［ｍＴ］となる接線方向磁力無し領域が存在し、該接線方向磁力無し領域内の任意の点と上記現像剤担持体の中心とを結ぶ直線と、水平線とが成す角度が、５０［°］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以上であることを特徴とした現像装置。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤収納部材内の現像剤を上記現像剤担持体に供給する現像剤供給搬送部材を備え、該現像剤供給搬送部材を設けた供給現像剤収納空間と、その下方であって上記現像剤担持体の表面上から回収される現像剤を収納する回収現像剤収納空間とを仕切る仕切り板と、該現像剤供給搬送部材の下方に配置され該現像剤収納部の該回収現像剤収納空間に収納された現像剤を該現像剤担持体の回転軸方向に沿う方向に搬送する現像剤回収搬送部材とを有することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１１の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍と下流側端部近傍との上記仕切り板に上記供給現像剤収納空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する連通開口部を設け、上記現像剤回収搬送部材は現像剤を上記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する構成であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の現像装置において、上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部は、該仕切り部材における上記現像剤担持体から遠い側に開口していることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、上記第一連通開口部の開口面積は該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１３または１４の現像装置において、上記第一連通開口部が、上記現像剤担持体の回転軸方向についての長さが該現像剤担持体から遠い側ほど長くなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１３または１４の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、上記第一連通開口部は、複数の開口部によって構成され、複数に分割された開口部の開口面積の総和が該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の現像装置において、上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部を通って上記回収現像剤収納空間から上記供給現像剤収納空間へ単位時間当たりに搬送される現像剤の量は、上記現像剤担持体に担持されて該現像剤担持体と上記潜像担持体とが対向する現像領域を単位時間当りに通過する現像剤の量以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の現像装置において、上記回収現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が遅いことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記供給現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤供給搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が速いことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の現像装置において、上記回収現像剤収納空間内の上記現像剤回収搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍は、搬送方向下流側の位置よりも現像剤搬送方向の分散能力が高いことを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該現像剤回収搬送部材の搬送方向の位置によって該現像剤回収搬送部材の回転軸に対する羽部のリード角が異なる場合、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど該リード角の角度が大きいことを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該羽部のピッチ間に該回転軸の軸方向に沿ったパドルが設けられており、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど軸方向の単位長さあたりの該パドルの軸方向の長さが長いことを特徴とするものである。
また、請求項２３の発明は、請求項１２乃至２２のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、少なくとも該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部には切り欠きがあり、該搬送方向上流側端部近傍よりも搬送方向下流側の位置の羽部に切り欠きがある場合は、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部の切り欠きが他の位置の羽部の切り欠きよりも切り欠きの面積が大きいことを特徴とするものである。
また、請求項２４の発明は、請求項１１乃至２３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する剤規制部材を有し、該現像剤担持体、該剤規制部材、及び、上記現像剤供給搬送部材によって囲まれたスペースに現像剤を攪拌する為の攪拌部材を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２５の発明は、請求項２４の現像装置において、上記攪拌部材がパドル形状であることを特徴とするものである。
また、請求項２６の発明は、請求項２４の現像装置において、上記攪拌部材がローラ形状であることを特徴とするものである。
また、請求項２７の発明は、請求項２４の現像装置において、上記攪拌部材がワイヤ形状であることを特徴とするものである。
また、請求項２８の発明は、請求項１１乃至２７のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像後磁極によって発生される磁界での上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲となる該現像剤担持体の表面近傍に現像剤分離板を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項２９の発明は、請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、該現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３０の発明は、請求項２９の現像装置において、上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３１の発明は、請求項３０の現像装置において、上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３２の発明は、請求項２９の現像装置において、上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３３の発明は、請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、上記回収現像剤収納空間と該供給現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３４の発明は、請求項３３の現像装置において、上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２つのシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３５の発明は、請求項３４の現像装置において、上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３６の発明は、請求項３３の現像装置において、上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３７の発明は、請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部、及び、上記供給現像剤収納空間と該回収現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３８の発明は、請求項３７の現像装置において、上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３９の発明は、請求項３８の現像装置において、上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４０の発明は、請求項３７の現像装置において、上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４１の発明は、請求項１乃至４０のいずれか１項に記載の現像装置において、該現像剤担持体の表面は、除去加工無し、または通常の切削のみで加工した表面であることを特徴とするものである。
また、請求項４２の発明は、請求項４１の現像装置において、上記現像剤担持体の表面性状として表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４３の発明は、請求項１乃至４２のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体が上記潜像担持体に対向する現像領域での該現像剤担持体の表面移動方向が、該潜像担持体の表面移動方向に対して逆方向であることを特徴とするものである。
また、請求項４４の発明は、請求項１乃至４３のいずれか１項に記載の現像装置において、該現像剤担持体と回転軸が同軸で該現像剤担持体に回転駆動を伝達する現像剤担持体駆動ギヤの外径を現像剤担持体の外径よりも小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項４５の発明は、請求項４４の現像装置において、上記現像剤担持体駆動ギヤのモジュールを０．５［ｍｍ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項４６の発明は、請求項１乃至４５のいずれか１項に記載の現像装置において、上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、該現像磁極の半値幅をθｈ１、上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２、該現像後磁極の半値幅をθｈ２、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像前磁極磁束密度ピーク値をＢｒ３、該現像後磁極の半値幅をθｈ３、としたときに、Ｂｒ１＞Ｂｒ２、Ｂｒ１＞Ｂｒ３、及び、Ｂｒ１・θｈ１＞Ｂｒ２・θｈ２＋Ｂｒ３・θｈ３の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項４７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４９の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備え、少なくとも現像手段と潜像担持体とを一体的に支持して装置本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備える画像形成装置において、上記プロセスカートリッジとして、請求項４７のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５０の発明は、請求項４９の画像形成装置において、上記プロセスカートリッジを複数備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極の数が３つであるため、従来の構成に比べて磁界発生手段の配置に要するスペースを小さくすることができるため、磁界発生手段を内包する現像剤担持体を小径化することができる。
また、現像剤担持体が同じ大きさであれば、現像剤担持極の数が３つの構成の方が、５つの現像剤担持極を備える構成に比べて、１つの現像剤担持極を形成するための磁界発生手段のスペースを広く確保することが出来る。このため、５つの現像剤担持極を備える構成では一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることができない程度に現像剤担持体を小径化しても、現像剤担持極の数が３つである本発明であれば、一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることが出来る。
さらに、本発明によれば、従来の汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との機能を１つの現像剤担持極である現像前磁極で実現し、従来の現像磁極、現像後搬送磁極、及び、剤離れ磁極の３つの磁極の機能を２つの現像剤担持極である現像磁極及び現像後磁極で実現している。したがって、各工程に必要な強さの磁界を発生させることができ、且つ、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程に寄与する現像剤担持極を備えているため、現像剤担持極の数を３つとした本発明でも、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程を良好に実施することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤担持体を小径化することができるので、これを備える現像装置全体の小型化を図ることができるという優れた効果がある
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の現像装置の概略構成図。
【図２】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図３】現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図。
【図４】実施例１の現像装置の断面図。
【図５】実施例１の現像装置の現像ローラの磁石の配置を説明する断面図。
【図６】従来の現像装置の現像ローラの磁石の配置を説明する断面図。
【図７】３極構成の法線磁束密度分布の一例を示すグラフ。
【図８】実施例１の現像装置の概略構成図に磁場波形を追記した説明図。
【図９】角度θ３を１８０［°］とした実施例１の磁場と剤離れとの説明図。
【図１０】角度θ３を１５０［°］とした比較例１の磁場と剤離れとの説明図。
【図１１】比較例２の現像装置の概略構成図。
【図１２】３極構成と５極構成とで剤離れ部近傍の位置における法線方向磁気力を比較したグラフ。
【図１３】Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値を変えたときの剤離れ部近傍の各位置での法線方向磁気吸引力を比較したグラフ。
【図１４】Ｂｒ１＞Ｂｒ２の関係を満たす場合と満たさない場合とで剤離れ部近傍の法線方向磁気吸引力を比較した結果を示すグラフ。
【図１５】１極の場合で、磁極の条件が異なる３つの例について現像スリーブ上の各位置の法線方向磁束密度分布を示すグラフ。
【図１６】反対極の磁束密度のピーク値も考慮した現像スリーブ周りの法線方向磁束密度分布。
【図１７】剤離れ角度と連れ回り量との関係を示すグラフ。
【図１８】現像スリーブ表面上の位置の角度と磁気力との関係を示すグラフ、（ａ）は角度と法線方向磁気力との関係、（ｂ）は角度と接線方向磁気力との関係。
【図１９】剤離れ部近傍での法線方向磁気吸引力はほぼ０で接線方向磁気力が０となる点の位置が異なる現像ローラの剤離れ角度と接線方向磁気力が０なる点の位置との関係を示すグラフ。
【図２０】現像ローラの法線方向磁束密度分布と磁気力ベクトルとの位置関係を示す説明図。
【図２１】比較例６の現像装置の概略説明図。
【図２２】現像装置内の回転軸方向の位置に対するトナー濃度の変化を示すグラフ、（ａ）は実施例１の場合、（ｂ）は比較例４の場合。
【図２３】スリーブの撓み量を比較したグラフ。
【図２４】スリーブトルクを比較するグラフ。
【図２５】現像前磁極の変えたときの荷重の変化を示すグラフ。
【図２６】実施例２の現像装置の概略説明図。
【図２７】実施例２の現像装置の概略構成図に磁場波形を追記した説明図。
【図２８】実施例２の現像装置の法線磁束密度分布の一例を示すグラフ。
【図２９】実施例３の現像装置の概略説明図。
【図３０】実施例３の現像装置の他の例の概略説明図。
【図３１】実施例４の現像装置の概略説明図。
【図３２】実施例４の現像装置の概略構成図に磁場波形を追記した説明図。
【図３３】実施例５の現像装置の概略説明図。
【図３４】実施例６の現像装置の概略説明図。
【図３５】実施例７の現像装置の概略説明図。
【図３６】変形例１の現像装置の概略説明図。
【図３７】剤規制ギャップの幅に対する剤規制ギャップを通過する現像剤量を示すグラフ、（ａ）は、Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値が１５［ｍＴ］の場合、（ａ）は、Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値が３０［ｍＴ］の場合。
【図３８】実施例の現像装置の現像剤搬送路内での現像剤の流れと現像剤の量の分布とを説明する模式図。
【図３９】スクリュ部材におけるリード角の説明図。
【図４０】スクリュ部材のリード角の角度と搬送速度との関係を示すグラフ
【図４１】循環搬送路内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤の流れの説明図。
【図４２】リード角の角度が小さいスクリュ部材の模式図。
【図４３】リード角の角度が大きいスクリュ部材の模式図。
【図４４】リード角の角度と持ち上げ部での上方への現像剤の搬送量との関係を示すグラフ。
【図４５】実施例９の現像装置の持ち上げ部の位置における断面説明図。
【図４６】比較例７の現像装置の持ち上げ部の位置における断面説明図。
【図４７】実施例９の現像装置の循環搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍を上方から見た模式図。
【図４８】図４７の模式図の持ち上げ口の開口形状が三角形の場合の説明図。
【図４９】図４７の模式図の持ち上げ口の開口形状が台形の場合の説明図。
【図５０】図４７の模式図の持ち上げ口の開口形状が丸みを帯びた形状の場合の説明図。
【図５１】実施例の現像装置の現像剤搬送路内での現像剤の流れと現像剤の量の分布とトナー補給位置とを説明する模式図。
【図５２】持ち上げ口を二つ設けた現像装置の循環搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍を上方から見た模式図。
【図５３】持ち上げ口を二つ設けた現像装置の循環搬送路の現像剤搬送方向下流側端部近傍を側方から見た模式図。
【図５４】持ち上げ口の開口形状と拡散係数の関係を示すグラフ。
【図５５】循環搬送路内の任意の領域における現像剤の流れの説明図。
【図５６】現像剤枯渇が発生した状態の現像剤搬送路の模式図。
【図５７】現像剤枯渇が発生しないための現像剤搬送条件の説明図。
【図５８】現像剤漏れが発生した状態の現像剤搬送路の模式図。
【図５９】リード角の角度と分散性との関係を示すグラフ。
【図６０】持ち上げ口の開口面積と持ち上げ口での現像剤搬送量との関係を示すグラフ。
【図６１】トナーの分散性を高めるための構成の説明図。
【図６２】循環スクリュにパドルを設けた構成の説明図。
【図６３】循環スクリュのスクリュ羽部の一部を切り取った構成の説明図。
【図６４】循環スクリュのスクリュ羽部の一部を切り取った構成の他の例の説明図。
【図６５】形状の異なるスクリュで現像剤の分散性を比較したグラフ。
【図６６】循環搬送路上流側端部近傍の現像装置の断面図。
【図６７】現像剤搬送路内の現像剤搬送速度を現像剤搬送方向の上流側端部から下流側端部まで同じ速度とした場合の各位置の現像剤量を示すグラフ。
【図６８】現像剤搬送路内の現像剤搬送速度を現像剤搬送方向の位置によって現像剤搬送速度を変えた場合の各位置の現像剤量を示すグラフ。
【図６９】実施例１１を適用可能なプロセスカートリッジである作像装置の断面図。
【図７０】攪拌部材としてパドル部材を備える現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）はパドル部材の斜視図。
【図７１】攪拌部材としてローラ部材を備える現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）はローラ部材の斜視図。
【図７２】攪拌部材としてワイヤ部材を備える現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）はワイヤ部材の斜視図。
【図７３】実施例１３の現像スリーブ及び現像ギヤと感光体との配置の模式図。
【図７４】従来の現像スリーブ及び現像ギヤと感光体との配置の模式図。
【図７５】現像装置内の現像剤の流れを示す軸方向に直交する断面図。
【図７６】図７５中の現像装置のＮ−Ｎ´断面の断面図。
【図７７】２つのシール部材を用いて供給搬送路と循環搬送路とで現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、２つのシール部材を各々引く構成の斜視図、（ｃ）は、２つのシール部材を同時に引く構成の斜視図。
【図７８】１つのシール部材を用いて供給搬送路と循環搬送路とで現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、横方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図、（ｃ）は、上方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図。
【図７９】２つのシール部材を用いて供給搬送路で現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、２つのシール部材を各々引く構成の斜視図、（ｃ）は、２つのシール部材を同時に引く構成の斜視図。
【図８０】１つのシール部材を用いて供給搬送路で現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、横方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図、（ｃ）は、上方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図。
【図８１】２つのシール部材を用いて循環搬送路で現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、２つのシール部材を各々引く構成の斜視図、（ｃ）は、２つのシール部材を同時に引く構成の斜視図。
【図８２】１つのシール部材を用いて循環搬送路で現像剤プリセットする現像装置の説明図、（ａ）は現像装置の断面図、（ｂ）は、横方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図、（ｃ）は、上方向からシール部材を引き抜く構成の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を画像形成装置としてのプリンタ（以下、プリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図２は、プリンタ１００の概略構成図である。プリンタ１００は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、ブラック、マゼンタ、イエロー、シアン（以下、Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃと記す）の各色トナー像を形成する作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃを備えている。これらの作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの下方には、下流側張架ローラ１８及び上流側張架ローラ１９に掛け回されて記録紙Ｐを表面に担持して搬送し、各作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの対向しながら表面移動する転写搬送ベルト１５が配設されている。転写搬送ベルト１５を挟んで各作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃと対向する転写バイアスローラ５Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃを備えている。
また、転写搬送ベルト１５による記録紙搬送方向について下流側張架ローラ１８よりも下流側には、転写搬送ベルト１５から分離した記録紙Ｐ上の未定着トナーを定着する定着装置２４を備えている。また、プリンタ１００の本体上部には、定着装置２４を通過しトナー像が定着した記録紙Ｐを積載するための排紙トレイ２５を備えている。
【００１１】
転写搬送ベルト１５の下方には、記録紙Ｐを収容する複数の給紙カセット２０、２１、２２を備えている。また、転写搬送ベルト１５と作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃとが対向する転写領域に各給紙カセット２０、２１、２２から記録紙Ｐを供給する記録紙供給手段としての給紙搬送装置２６と、各給紙カセット２０、２１、２２から搬送されてきた記録紙Ｐを作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ２３とを備えている。
【００１２】
なお、図２ではプリンタ１００が図２中の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト１５が斜め方向に配設され、矢印で示す記録紙Ｐの搬送方向が斜め方向となっている。これにより、プリンタ１００は、図２中の左右方向における筐体の幅が、Ａ３サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、プリンタ１００は、内部に記録紙を収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。
【００１３】
各作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃは、潜像担持体としてドラム状の感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃを有している。この感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの回転方向に関して順に、それぞれ帯電装置２Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ、現像装置３Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ、クリーニング装置６Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ、等を有している。また、帯電装置２Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃと現像装置３Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃとの間で書込み光Ｌを露光装置１６Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃから照射される周知の構成である。感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃはドラム状でなく、ベルト状としても良い。
【００１４】
このような構成のプリンタ１００では、画像形成スタートとともに、各作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃで各色トナー像が形成される。各作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃでは、感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃによって一様帯電された後、露光装置１６Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃより、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ上に形成された静電潜像は、現像装置３Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃにより現像され、各感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの表面上に各色トナー像が形成される。一方、給紙カセット（２０〜２２のうちの１つ）から給紙搬送された記録紙Ｐは、レジストローラ２３によって作像装置１７Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃによる作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト１５の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト１５に担持された記録紙Ｐは転写搬送ベルト１５の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。
【００１５】
各感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ上に形成されたトナー像は、感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃと転写搬送ベルト１５との対向部で転写バイアス手段である転写バイアスローラ５Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃによって転写搬送ベルト１５上に担持された記録紙Ｐに順次転写される。このようにしてＫ（黒）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）の順で各感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が記録紙Ｐ上に形成される。トナー像を転写された記録紙Ｐは、転写搬送ベルト１５から分離され、定着装置２４に搬送され、トナー像が定着されて機外の排紙トレイ２５に排出される。
一方、記録紙Ｐ上にトナー像を転写した後の感光体１Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃは、クリーニング装置６Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃによって転写残トナーの除去がなされ、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置２Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃで一様に帯電される動作を繰り返す。
【００１６】
次に、現像装置３について詳しく説明する。本実施形態のプリンタ１００の現像装置３Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃは、画像形成物質として、互いに異なる色（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃを省略し、現像装置３として説明する。
【００１７】
〔実施例１〕
図１は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の一つ目の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）の概略構成図である。
現像装置３は感光体１に対向配置され、感光体１は図１中矢印ａに示すように図１における時計回り方向に回転駆動する。
現像装置３のケーシングである現像容器３３内には磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーとからなる粉体状の二成分現像剤である現像剤３２が収容されている。現像装置３は、感光体１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域Ａまで現像容器３３内の現像剤３２を担持して、表面移動することによって搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ３４ａを備える。また、現像スリーブ３４ａの内部に現像装置３に対して固定された複数の磁石からなるマグネットローラ３４ｂを備え、現像スリーブ３４ａとマグネットローラ３４ｂとで現像ローラ３４を構成する。さらに、現像スリーブ３４ａ上に担持された現像剤の層厚規制する剤規制部材３５とを有している。
【００１８】
現像剤搬送手段である２つの搬送スクリュとして、供給スクリュ３９と循環スクリュ４０とが現像スリーブ３４ａの回転軸方向に対して略平行に設けられている。各搬送スクリュは、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に沿って一方向に現像剤３２を搬送する。現像容器３３の内部は現像容器３３の内壁及び仕切り板３６によって空間が仕切られ、現像剤搬送路として供給搬送路３７と循環搬送路３８とが仕切り板３６を挟んで上下に形成されている。また、仕切り板３６の図１中の手前側及び奥側の両端部には開口部がそれぞれ設けられており、供給搬送路３７と循環搬送路３８との間を２つの開口部によってそれぞれ連通している。
また、仕切り板３６は現像スリーブ３４ａ側の端部が供給スクリュ３９を囲むように立設され、当該立設部によって後述する障壁４３を形成している。
障壁４３の端部と、現像装置３の内壁とで現像スリーブ３４ａ側に開口が形成されており、当該開口から現像剤３２は現像スリーブ３４ａへと供給される。
当該開口は現像スリーブ３４ａの長手方向に延びており、現像幅に渡って、現像スリーブ３４ａへ現像剤３２が供給可能にされている。
なお、本実施例における現像装置３においては、後述するように供給搬送路３７中の現像剤３２の量が下流に行くほど少なくなる傾向があるため、その量の現象に従うように障壁４３の端部の高さが上流から下流に行くにしたがって低くなるように形成されている。
【００１９】
図１に示すように、供給搬送路３７及び循環搬送路３８にはそれぞれ供給スクリュ３９及び循環スクリュ４０が配置されており、現像容器３３内の現像剤３２は供給搬送路３７及び循環搬送路３８に収容されている。また、循環スクリュ４０は供給スクリュ３９に対して略平行に配置され、循環搬送路３８内の現像剤３２は循環スクリュ４０によって供給スクリュ３９の搬送方向とは逆方向に搬送される。
現像容器３３内の現像剤３２は、供給スクリュ３９と循環スクリュ４０との回転による搬送によって、仕切り板３６の両端に設けられた開口部を通じて供給搬送路３７と循環搬送路３８との間を循環する。
なお、供給スクリュ３９は図１における時計回りに回転し、循環スクリュ４０は現像スリーブ３４ａと同様に反時計回りに回転する。
【００２０】
現像容器３３内の現像剤３２のうち供給搬送路３７内の現像剤は、供給スクリュ３９が回転することによって搬送されながら、現像スリーブ３４ａの表面へと供給される。供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａへの現像剤３２の供給は、供給スクリュ３９と現像スリーブ３４ａとの間の障壁４３の端部を供給スクリュ３９の回転によって現像剤３２が乗り越えたり、現像スリーブ３４ａに内設されたマグネットローラ３４ｂの磁力によって現像剤３２が現像スリーブ３４ａに引き付けられたりすることによって行われる。
【００２１】
現像スリーブ３４ａに供給された現像剤３２は、現像スリーブ３４ａの回転と、内設されたマグネットローラ３４ｂの磁力とによって、現像スリーブ３４ａの表面に担持されつつ、図１中の矢印Ｂの方向に搬送される。すなわち、現像スリーブ３４ａに供給されて担持された現像剤３２のうちの一定量が、現像スリーブ３４ａに担持されつつ矢印Ｂで示すように剤規制部材３５との対向部を通過する。このとき、現像スリーブ３４ａの表面に担持された現像剤３２のうちの余分な現像剤３２は、図１中の矢印Ｂ１で示すように剤規制部材３５との対向部を通過するときに剤規制部材３５によって掻き取られる。
【００２２】
剤規制部材３５との対向部を通過した適正量の現像剤３２は、図１中矢印Ｂ２で示すように現像スリーブ３４ａと感光体１との間の現像領域Ａを通過したのち、現像スリーブ３４ａから離れ、現像容器３３の底部３３ｂへ流れて循環搬送路３８へと受け渡される。
すなわち、現像スリーブ３４ａ上に担持されて現像領域Ａに搬送され、現像領域Ａを通過した後、現像領域Ａにおいて感光体１の表面の供給されずに現像スリーブ３４ａ上に残った現像剤３２は、現像スリーブ３４ａの回転に伴って供給搬送路３７に再度回収されるのではなく、一度、循環搬送路３８に回収される。そして、回収された現像剤３２は循環搬送路３８中で詳細は後述する補給されたトナーと攪拌されつつ搬送され、再度、供給搬送路３７へ受け渡される。このために供給搬送路３７内には常に循環搬送路３８で十分攪拌された現像剤のみが存在する状態となる。
【００２３】
なお、供給搬送路３７の下流端に到達した現像剤３２と、現像領域Ａを通過して現像スリーブ３４ａの表面から離脱した現像剤とは循環搬送路３８によって搬送され供給搬送路３７の上流端に受け渡される。循環搬送路３８内の現像剤３２は現像領域Ａを通過してトナー濃度が低下した現像剤３２を含むため、トナーを補給する必要がある。よって、潜像の画像情報から求めるトナー消費量に応じて、または、循環搬送路３８内の現像剤のトナー濃度の測定結果に応じて、循環搬送路３８内の現像剤３２にトナーを補給することによって、適正なトナー濃度の現像剤３２を供給搬送路３７に受け渡すことが出来る。
【００２４】
図３は、現像装置３を図１の矢印Ｃ方向から見た、現像容器３３中の現像剤３２の流れを説明する模式図である。また、図４は、現像装置３を図１の矢印Ｃ方向からみた供給スクリュ３９の回転軸近傍の断面説明図である。図３及び図４中の矢印が現像容器３３中の現像剤３２の流れを示している。
図１、図３、及び図４に示すように、現像装置３では、供給搬送路３７と循環搬送路３８との位置関係が上下に並ぶように構成されている。このため、仕切り板３６の両端に設けられた開口部のうち図３及び図４中右側の開口部である落下口４２では供給搬送路３７の下流端から循環搬送路３８の上流端へと現像剤３２は上から下へと移動する。一方、仕切り板３６の両端に設けられた開口部のうち図３及び図４中左側の開口部である持ち上げ口４１では循環搬送路３８の下流端から供給搬送路３７の上流端へと現像剤３２は下から上へと移動する。持ち上げ口４１での循環搬送路３８から供給搬送路３７への現像剤の移動は、循環搬送路３８内の搬送方向下流端に溜まった現像剤３２の圧力により下から上と押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。
また、現像装置３は、図３及び図４中の矢印Ｔで示すように、トナー補給口４５から循環搬送路３８の上流側にトナー補給がなされる。このトナー補給によって現像容器３３内に補給されたトナーが落下口４２から循環搬送路３８の搬送方向上流側端部に落下して循環搬送路３８内の現像剤３２にトナーを補給することができる。
【００２５】
現像装置３では、循環搬送路３８から供給搬送路３７へと受け渡された現像剤３２のすべてが供給搬送路３７内の供給スクリュ３９の搬送方向下流端に到達するわけではない。図３中の矢印Ｂで示すように、供給搬送路３７内を搬送される途中で現像スリーブ３４ａの表面に供給され、現像領域Ａを通過した後、循環搬送路３８に回収される成分が存在する。このような現像スリーブ３４ａの表面への現像剤３２の受渡しは、現像スリーブ３４ａの回転軸方向の幅の略全域に渡ってなされる。
このため、供給搬送路３７内で供給スクリュ３９によって搬送力が付与されて搬送される現像剤３２の量は、上述したように現像剤３２が現像スリーブ３４ａ表面から循環搬送路３８に回収されることにより、供給搬送路３７内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少する傾向がある。
一方、循環搬送路３８内で循環スクリュ４０によって搬送力が付与されて搬送される現像剤３２の量は、循環搬送路３８内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置３内の現像剤３２の量の分布には片寄りが存在する。
【００２６】
実施例１の現像装置３では、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに供給され現像領域Ａを通過してトナー濃度が低下した現像剤は循環搬送路３８と対向する位置で現像スリーブ３４ａの表面から離脱し、循環搬送路３８内に回収される。また、循環搬送路３８内に回収された現像剤は循環搬送路３８内の搬送方向上流側端部に補給されるトナーと循環搬送路３８内で攪拌され、所望のトナー濃度となった状態で供給搬送路３７に供給される。このように実施例１の現像装置３では、現像領域Ａを通過してトナー濃度が低下した現像剤は供給搬送路３７では回収されないため供給スクリュ３９による搬送方向の上流側と下流側とで供給搬送路３７内での現像剤３２のトナー濃度が変化しない。
〔現像ローラの基本構成〕
【００２７】
次に、現像装置３の現像ローラ３４についてより詳しく説明する。
図１に示すように、現像ローラ３４を構成するマグネットローラ３４ｂは、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極である現像剤担持極は、２つのＮ極（Ｎ１、Ｎ２）と１つのＳ極（Ｓ１）との３つの磁極である。
図５は、現像スリーブ３４ａ内のマグネットローラ３４ｂの磁石の配置の断面説明図である。
実施例１の現像装置３が備えるマグネットローラ３４ｂは現像磁極であるＳ１極を構成する磁石として断面が３［ｍｍ］×２［ｍｍ］の大きさのものを用いる。また、他の磁極であるＮ１極及びＮ２極を構成する磁石には断面が２［ｍｍ］×２［ｍｍ］の大きさのものを用いる。
図５に示すように現像ローラ３４は、現像スリーブ３４ａの回転中心に現像ローラ軸３４ｃを配置し、その周りに３つの磁石を配置している。なお、マグネットローラ３４ｂを構成する各磁石の断面の一辺を小さくしすぎると加工精度が低下するため、磁石は断面の一辺が２［ｍｍ］以上であることが望ましい。そして、現像ローラ軸３４ｃの径を３［ｍｍ］とした場合、スリーブ厚さ０．５［ｍｍ］でスリーブ径９［ｍｍ］の現像スリーブ３４ａの内部に配置することができた。
図６は、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を形成する磁極が５極の場合に、磁石やスリーブとして図５の現像ローラ３４と同じ大きさのものを用いようとした場合の説明図である。現像磁極３４ｓを構成する磁石として断面が３［ｍｍ］×２［ｍｍ］の大きさのものを用い、他の４つの磁極を構成する磁石には断面が２［ｍｍ］×２［ｍｍ］の大きさのもの用いる５極構成を、Φ３［ｍｍ］の現像ローラ軸３４ｃと厚さ０．５［ｍｍ］でΦ９［ｍｍ］の現像スリーブ３４ａとの間に配置しようとすると、図６に示すように磁石同士が重なる構成となってしまい、実際には配置することができない。
このように、磁石の数を３つとして、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極を３極とすることで、小径の現像スリーブ３４ａ内に配置することができ、現像ローラ３４を小径にすることができる。
なお、現像スリーブ３４ａ内に配置する磁界発生手段としては、上述のマグネットローラ３４ｂのように磁石を埋め込む方式の他に、樹脂に磁性粉を混合してなる円柱状の部材に対し、その周面に着磁ヨークを対向させて着磁処理を施し、上述のマグネットローラ３４ｂと同様の磁極を形成する方法も可能である。この場合も着磁ヨークを周囲に配設するスペースが狭くなってしまう可能性があるが、３極であればその余裕度が増す。
〔剤離れについて〕
【００２８】
実施例１の現像装置３の感光体１と対向する位置に現像磁極であるＳ１極を配置している。また、現像磁極であるＳ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側に汲み上げ磁極及び現像前搬送磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極を配置し、表面移動方向下流側に現像後搬送磁極及び剤離れ磁極として機能する現像後磁極であるＮ１極を配置している。このように、３極構成では、現像磁極を中心として上流側に隣接する磁極が汲み上げ磁極及び現像前搬送磁極として機能する現像前磁極であり、下流側に隣接する磁極が現像後搬送磁極及び剤離れ磁極として機能する現像後磁極である。また、現像前磁極であるＮ２極は、現像スリーブ３４ａと剤規制部材３５とが対向する剤規制領域に磁界を発生させる剤規制磁極としての機能も備える。
一方、従来の５極構成では図６に示すように、現像磁極３４ｓの上流側には汲み上げ磁極３４ｒとの間に他の磁極があり、現像磁極３４ｓの下流側にも剤離れ磁極３４ｕとの間に他の磁極がある。このため、５極構成で現像ローラ３４を小径にすると、剤離れ磁極３４ｕに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側での剤離れ磁極３４ｕと汲み上げ磁極３４ｒとの現像スリーブ３４ａ上の間隔が狭くなり、剤離れを良好に行うことができないという不具合があった。
３極構成であれば、上述したように現像磁極に対して汲み上げ磁極として機能する現像前磁極と剤離れ磁極として機能する現像後磁極とが隣接しているため、現像ローラ３４を小径としても図５に示すように剤離れ磁極として機能するＮ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側での剤離れ磁極として機能するＮ１極と汲み上げ磁極として機能するＮ２極との現像スリーブ３４ａ上の間隔を広くすることができる。
【００２９】
次に、実施例１の現像装置３における剤離れについて説明する。
上述したように現像領域Ａを通過した現像剤３２は、現像スリーブ３４ａ上の循環搬送路３８との対向部へと搬送される。その後、剤離れ部４６近傍にて現像スリーブ３４ａから離脱する。このとき、現像剤３２が現像スリーブ３４ａから離れない、もしくは、一度は現像スリーブ３４ａから離れた現像剤３２が循環搬送路３８内から再度汲み上げされてしまうと、現像領域Ａを通過してトナー濃度が低くなった現像剤３２が再び現像領域Ａへと搬送されてしまい、画像濃度低下してしまうため望ましくない。このため、剤離れ部４６近傍にて良好に剤離れが行われることが重要である。
【００３０】
現像装置３の剤離れのメカニズムについて説明する。
現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２は、現像スリーブ３４ａ表面と現像剤３２との間に働く摩擦力により搬送される。この摩擦力は、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２に負荷される垂直抗力に比例するため、現像スリーブ３４ａ表面上の現像剤３２に働く法線方向に働く磁気力が吸引側に大きければ摩擦力も大きくなり、現像剤３２を搬送する能力も高くなる。
ここでは、現像スリーブ３４ａに内包されるマグネットローラ３４ｂが発生する磁気力のうち、現像スリーブ３４ａの表面に対して法線方向に働く力を法線方向磁気力、接線方向に働く力を接線方向磁気力と呼ぶ。また、法線方向磁気力が現像スリーブ３４ａの回転中心３４ｐに向う方向に働く場合は法線方向磁気吸引力、現像スリーブ３４ａの回転中心３４ｐから遠ざかる方向に働く場合は、法線方向磁気反発力と呼ぶ。
つまり、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２は、法線方向磁気吸引力が大きければ、現像スリーブ３４ａから搬送力をもらい、現像スリーブ３４ａの駆動に伴い搬送されることが可能となる。逆に、法線方向磁気吸引力が小さくなれば、現像スリーブ３４ａとの間に働く摩擦力も弱くなるため、現像スリーブ３４ａの表面で駆動力がなくなり（滑りやすくなり）、現像スリーブ３４ａ表面に現像剤３２が吸着していたとしても現像剤３２は搬送されなくなる。
【００３１】
さらに、法線方向磁気吸引力が現像剤３２の自重よりも小さくなる、もしくは、法線方向磁気力が現像スリーブ３４ａから離れる方向に働く（法線方向磁気反発力が働く）と現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２は、現像スリーブ３４ａの表面より離脱する。
また、法線方向磁気吸引力が大きい場合は、現像スリーブ３４ａと現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２との間に働く摩擦力も大きいため、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２は現像スリーブ３４ａの表面移動速度とほぼ同速度で搬送することが可能となる。つまり、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２も現像スリーブ３４ａと同様に高速で回転駆動しているため現像剤３２には慣性力が働いている。
よって、現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離したい部位（以下、剤離れ部４６と呼ぶ）において、法線方向磁気吸引力を小さくしておけば、現像剤３２は、現像剤３２の自重のみではなく、上述した慣性力を利用して現像剤３２を現像スリーブ３４ａから離すことが可能となる。
つまり、現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離すためには、上述したように剤離れ部４６の法線方向磁気吸引力を非常に小さくし、現像剤３２の自重もしくは慣性力を利用して現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離すか、法線方向磁気反発力を発生して、磁気的な力により現像剤３２を現像スリーブ３４ａから離す必要がある。
〔磁極間における剤離れ〕
【００３２】
図７は、３極構成の法線磁束密度分布の一例を示すグラフである。
ここで、図７に示すように３つの磁極によって発生されるそれぞれの磁界での現像ローラ３４の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置を、現像前磁極中心Ｍ１、現像磁極中心Ｍ２、及び、現像後磁極中心Ｍ３とし、これら３つの法線方向磁束密度ピーク位置と現像スリーブ３４ａの回転中心３４ｐとを結んだ３つの直線を、現像前磁極中心線Ｌ１、現像磁極中心線Ｌ２、及び、現像後磁極中心線Ｌ３とする。
図７では、現像磁極と現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図７中の破線Ｌ１及びＬ２）で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、現像磁極と現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図７中の破線Ｌ２及びＬ３）で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、現像後磁極と現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図７中の破線Ｌ３及びＬ１）で結んで形成される中心角の開き角度をθ３とする。
このとき、現像後磁極中心線Ｌ３と現像前磁極中心線Ｌ１とが成す中心角の角度θ３が１８０［°］以上となるように剤離れ磁極として機能する現像後磁極（Ｎ１極）と汲み上げ磁極として機能する現像前磁極（Ｎ２極）とを配置することにより、剤離れ磁極として機能する磁極の磁束が現像磁極に流れやすくなるため、剤離れ磁極として機能する磁極と汲み上げ磁極として機能する磁極との極間に発生する磁場を小さくすることができ、剤離れをさらに良好に行うことが出来る。
【００３３】
図８は、図１に示す実施例１の現像装置３の概略構成図に現像ローラ３４周りの磁場波形を追記した説明図である。
図１及び図８に示す実施例１の現像装置３のように、３極構成で、供給搬送路３７内の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に上方から掛け流すように供給する一方向循環方式の構成をとることにより、良好な汲み上げ性と連れ回り性を実現することができる。つまり、一方向循環方式の現像装置では、現像スリーブ３４ａから離脱した現像剤３２を回収する現像剤搬送路（循環搬送路３８）と現像スリーブ３４ａに現像剤３２を供給する現像剤搬送路（供給搬送路３７）とが異なるため、剤離れ部４６と汲み上げ部４７の間隔を離すことができる。
特に、現像前磁極であるＮ２極と現像後磁極であるＮ１極との２つ法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線で結んで形成される中心角の開き角度θ３をθ３≧１８０［°］にすることで剤離れ部４６の現像スリーブ３４ａ表面の法線方向磁気吸引力を低減でき良好な剤離れ性を得ることが可能となる。
【００３４】
図９は、現像後磁極中心線Ｌ３と現像前磁極中心線Ｌ１とが成す中心角の角度θ３を１８０［°］としたときの磁場と剤離れとの説明図である。図９（ａ）は、角度θ３を１８０［°］としたときの現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度の大きさを示す磁場波形である。図９（ｂ）は図９（ａ）の磁場波形を用いた場合の現像剤の動きを計算によって推定した結果を示す図である。この計算は、現像スリーブ３４ａの条件として、スリーブ径を１０［ｍｍ］、スリーブの表面移動速度を２００［ｍｍ／ｓｅｃ］と設定し、粒子の条件として、磁気モーメントを７５［ｅｍｕ／ｇ］、粒子径を４０［μｍ］に設定して行った。
角度θ３を１８０［°］とすると、図９（ａ）に示すように、剤離れ磁極として機能する現像後磁極と汲み上げ磁極として機能する現像前磁極との極間の法線磁束密度の最大値は５［ｍＴ］程度であり、各磁石によって発生される磁界は、現像後磁極と現像前磁極との極間での現像スリーブ３４ａ表面上で現像剤３２を保持することはできない。また、図９（ｂ）に示すように、感光体１と対向する位置を通過した剤は循環スクリュ４０と対向する位置で離脱し、剤離れが良好に行われていることがわかる。
【００３５】
図１０は、比較例１として現像後磁極中心線Ｌ３と現像前磁極中心線Ｌ１とが成す中心角の角度θ３を１５０［°］としたときの磁場と剤離れとの説明図である。図１０（ａ）は、角度θ３を１５０［°］としたときの磁場波形である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の磁場波形を用いた場合の現像剤の動きを計算によって推定した結果を示す図である。なお、角度θ３の値以外の計算に用いた各条件は図９（ａ）と同じ条件である。
角度θ３を１５０［°］とした比較例１では、図１０（ａ）に示すように、現像後磁極と現像前磁極との極間の法線磁束密度は１２［ｍＴ］であった。また、図１０（ｂ）に示すように、比較例１では感光体１と対向する位置を通過した剤は循環スクリュ４０と対向する位置で離脱しきれず、供給スクリュ３９と対向する位置まで現像スリーブ３４ａの表面移動に連れ回りしており、剤離れ不良を起こしていることがわかる。
【００３６】
次に、現像スリーブ３４ａとして小径のスリーブを用いた場合で、マグネットローラ３４ｂが５極構成である場合と、３極構成である場合との比較を説明する。
通常、現像スリーブ３４ａ内に現像剤担持極を５極以上配置した場合においては、現像スリーブ３４ａの表面に対して法線方向に現像剤３２を現像スリーブ３４ａから離すことが可能な程度の大きさの法線方向磁気反発力を発生することが可能であるが、３極構成である場合、法線方向磁気反発力を発生することが困難である。
現像スリーブ３４ａの径が比較的大きい構成においては、現像スリーブ３４ａ内にマグネットローラ３４ｂとして複数個の磁石を配置した場合においても、各磁石の間にある程度のクリアランスを取ることができるため、現像スリーブ３４ａの径が大きくなるに従い、磁石配置の自由度が高くなる。
【００３７】
しかし、現像スリーブ３４ａの径に対し配置する磁石数が少なく、各磁石が形成する磁極の間隔が広くなりすぎると、磁極間に発生される磁束密度ベクトルに大きなムラが生じやすくなり、現像剤を上手く搬送できなくなる。
つまり、現像スリーブ３４ａの径に対して、磁石の数が多すぎると、各磁石間が狭くなり、互いの磁石が発生する磁界の影響を強く受けすぎ必要とされる磁束密度分布を形成し難くなり、逆に、磁石数が少なすぎると、磁極の間隔が広くなりすぎ、現像剤３２の搬送に支障をきたし易くなるため、現像スリーブ３４ａのスリーブ径に応じて、適切な磁石数（磁極の数）を選択する必要がある。
【００３８】
図１１は比較例２の現像装置３の概略構成図である。
比較例２の現像装置３は、現像ローラ３４が５極構成である点で図１及び図８に示す実施例１の現像装置３と異なる。
スリーブ径Φ６［ｍｍ］〜Φ１２［ｍｍ］程度の小径の現像スリーブ３４ａを使用した場合、比較例２のように５極構成であると、現像スリーブ３４ａが小径であるため、各磁石の配置間隔が狭くなり、各磁石が発生する磁力線の影響を互いに受けやすくなる。つまり、狙いの磁束密度分布を得るためには、高精度に磁石を配置する必要があり、狙いどおりの磁束密度分布を形成することが困難になる。
【００３９】
図１及び図８に示す実施例１の現像装置３のように３極構成の磁石配置にすると、図１１に示した５極構成の磁石配置と比べ磁石間の距離が離れているため、互いの磁石が発生する磁力線が他の磁石に与える影響が少なくなるため、形成できる磁束密度分布の自由度は高くなる。
つまり、スリーブ径Φ６［ｍｍ］〜Φ１２［ｍｍ］程度の小径の現像スリーブ３４ａにおいては、３極構成の場合であっても、互いの磁極間が十分に近いため、現像剤３２の搬送を良好に行うことができ、さらに、磁束密度分布形成の自由度が高くなるため、現像ローラ３４は５極構成よりも３極構成の方が望ましい。
【００４０】
キャリアに働く磁気力Ｆ［Ｎ］は、磁束密度をＢ［Ｔ］、真空の透磁率をμ０［Ｈ／ｍ］、キャリアの比透磁率をμ、キャリアの粒径をａ［ｍ］とすると、以下の数１で表すことができる。
【数１】
2010204639.tif 000003
以下のグラフは一例として、キャリアの粒径を３５［μｍ］、キャリアの比透磁率を８としたときの磁気力をプロットしたものである。
【００４１】
図１２は、図８で示した３極構成の現像装置３と図１１で示した５極構成の現像装置３とで現像スリーブ３４ａ表面上の剤離れ部４６近傍の位置における法線方向磁気力を比較したグラフである。図１２中の「○」で示すものが３極構成の場合のプロットであり、「×」で示すものが５極構成のプロットである。なお、図１２に示すプロットは実測した結果である。
なお、図１２のグラフで、法線方向磁気力の値が０［Ｎ］に近いほど現像スリーブ３４ａの表面に磁気的に現像剤３２をひきつける力が無くなるので、現像スリーブ３４ａの表面の現像剤３２は重力によって現像スリーブ３４ａから離脱する。一方、法線方向磁気力の値が図１２のグラフでマイナス側に大きいほど現像スリーブ３４ａの表面に磁気的に現像剤３２をひきつける力が大きくなり、現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面から離れ難くなり、剤離れ性が悪化する。
図１２の横軸の角度は図８で示すように回転中心３４ｐから水平方向に感光体１は逆方向に引いた線である水平軸３４ｈと現像スリーブ３４ａの表面とが交わる位置の角度を０［°］として、この位置から図８中の矢印Ｄ方向の角度をプラス方向としたものである。なお、本実施形態において、特に説明がない限り「角度」という場合は、現像スリーブ３４ａ表面上のある位置と回転中心３４ｐとを結んだ直線と回転中心３４ｐを通る水平軸とによって形成される中心角の角度である。
また、図１２で示すグラフの縦軸である法線方向磁気力がプラス側のときが法線磁気反発力になり、マイナス側のときが法線磁気吸引力となる。つまりマイナス側に法線方向磁気力が大きい方が、現像スリーブ３４ａの表面から現像剤３２が離れ難く、かつ、現像スリーブ３４ａの表面と現像剤３２との間に働く摩擦力が大きくなり、剤離れ部４６でも現像スリーブ３４ａの表面の磁気力が法線磁気吸引力となって場合は、現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面から離れず、連れ回りなどの不具合を引き起こすため望ましくない。
【００４２】
図１、図８及び図１１に示した構成の現像装置３では、剤離れ部４６が−４０［°］〜０［°］の間となるように設定している。スリーブ径Φ１０［ｍｍ］の現像スリーブ３４ａを用いて、図１１の比較例２の現像装置３のように、５極構成の現像ローラ３４を作成して検証を行ったところ、５極構成の現像ローラ３４には剤離れ部４６近傍の法線方向磁気力ＦｒがおおよそＦｒ≦−１×１０−１０［Ｎ］となっており、現像スリーブ３４ａから現像剤３２が離れない連れ回りが発生した。
このときのキャリアの磁化は３０〜１２０［ｅｍｕ／ｇ］、キャリアの粒径は２０〜８０［μｍ］、キャリアの密度は３〜８［ｇ／ｃｍ３］の範囲である。
【００４３】
通常、５極構成の現像装置３における現像スリーブ３４ａ上からの剤離れは、剤離れ部４６に法線方向磁気反発力を発生し、磁気反発力を利用して剤離れを行うことが可能である。しかし、スリーブ径Φ６［ｍｍ］〜Φ１２［ｍｍ］程度の小径の現像スリーブ３４ａを使用した場合においては、互いの磁石間の間隔が非常に狭くなり、互いの磁石が発生する磁力線の影響を非常に受けやすくなるため、狙い通りの法線方向磁気反発力を発生することが困難になる。
〔汲み上げ部と剤離れについて〕
【００４４】
３極構成の現像装置３では、汲み上げ部４７の磁束密度を低減することによって剤離れ部４６での剤離れ性が向上する。実施例１の現像装置３で実験を行ったところ現像前磁極であるＮ２極の法線磁束密度ピーク位置である現像前磁極中心Ｍ１での法線方向の磁束密度（Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値）が３０［ｍＴ］以下となるように構成することで良好な剤離れ性を得ることができた。
現像後磁極であるＮ１極から出た磁力線の一部は現像磁極であるＳ１極へと流れ込み、残りの磁力線は、剤離れ部４６近傍を通過して再びＮ１極へと戻る。同じように、現像前磁極であるＮ２極から出た磁力線の一部は現像磁極であるＳ１極へと流れ込み、残りの磁力線は、剤離れ部４６近傍を通過して再びＮ２極へと戻る。
剤離れ部４６近傍の磁気力ベクトルは、現像後磁極であるＮ１極から出て再びＮ１極に戻る磁力線と、現像前磁極であるＮ２極から出て再びＮ２極に戻る磁力線のバランスにより決まる。このとき、現像前磁極であるＮ２極の磁束密度を低減すれば、相対的にＮ２極から現像磁極であるＳ１極へ流れ込む磁力線が増え、剤離れ部４６近傍を通過する磁力線の数を減らすことができるため、結果として、剤離れ部４６での法線方向磁気吸引力を低減することが可能となる。
【００４５】
図１３は、図１及び図８に示した実施例１の現像装置３で、現像前磁極であるＮ２極の法線方向の磁束密度のピーク値が３０［ｍＴ］となるように設定した場合と６０［ｍＴ］となるように設定にした場合とにおいて、剤離れ部４６近傍の各位置での法線方向磁気吸引力を比較したグラフである。また、図１３に示すグラフは実測した結果である。なお、実施例１の現像装置３では、図８中の矢印Ｄ方向の角度で−４０［°］〜０［°］の間を剤離れ部４６に設定している。そして、図１３に示すように、Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値を半分にすることで、剤離れ部４６での法線方向磁気吸引力をほぼ０に低減することができ、良好な剤離れ性を得ることができた。
〔現像極及び剤離れ極の磁束密度の大きさと剤離れとについて〕
【００４６】
現像磁極であるＳ１極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ１、現像後磁極であるＮ１極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ２、現像前磁極であるＮ２極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ３としたとき、Ｂｒ１＞Ｂｒ２という関係を満たすように構成することで剤離れ部４６の法線方向磁気吸引力を低減することできる。
また、図１４は、後述する図２６に示した実施例２の現像装置３で、Ｂｒ１とＢｒ２とを略同じ値とした場合と、Ｂｒ１＞Ｂｒ２の関係を満たした場合とで、剤離れ部４６近傍の法線方向磁気吸引力を比較した結果を示すグラフである。また図１４に示すグラフは実測した結果である。なお、実施例１の現像装置３では、図８中の水平軸３４ｈを０［°］とした場合の矢印Ｄ方向の角度で−２０［°］〜５０［°］の間を剤離れ部４６に設定している。
現像後磁極であるＮ１極から出た磁力線の一部は現像磁極であるＳ１極へと流れ込み、残りの磁力線は、剤離れ部４６近傍を通過して再びＮ１極へと戻る。このとき、Ｎ１極の法線方向の磁束密度のピーク値をＳ１極の法線方向の磁束密度のピーク値よりも低減することで、現像後磁極であるＮ１から現像磁極であるＳ１極へと流れ込む磁力線の量が多くなり、相対的に現像後磁極であるＮ１極から剤離れ部４６近傍を通過する磁力線の数を減らすことができるため、結果として剤離れ部４６の法線磁気吸引力を低減することが可能となる。
なお、上述の記載より、Ｂｒ１＞Ｂｒ２、Ｂｒ１＞Ｂｒ３の関係が満たされることで剤離れ部４６の法線方向磁気吸引力をより低減させることができることが理解できる。
ついで、Ｂｒ２と、Ｂｒ３の関係について述べる。
ここで、現像後磁極のＮ１極には現像に利用された後の現像剤を搬送する機能が必要である。また、現像領域Ａにおいて、感光体１に付着したキャリアを再度現像スリーブ３４ａに吸着させる機能をもたせている。
よって、Ｂｒ２には現像後の現像剤搬送能力や、キャリア吸着力をもつだけの大きさが必要となってくる。
Ｂｒ３、Ｂｒ２の磁力に関しても現像スリーブ３４ａの表面上における磁力のバランスを保つためにはいずれかを大きくする場合には他方を小さくする必要がある。
これは、両方の磁力を大きくしてしまうと、それだけ磁力が大きくなるため、剤離れに不利となる。よって、本実施例では、Ｂｒ２に上述した機能を持たせるためにＢｒ２＞Ｂｒ３の関係を持たせている。
つまりＢｒ１＞Ｂｒ２＞Ｂｒ３となる。
【００４７】
次に、現像スリーブ上の現像剤を保持し得る強さの磁界を形成する磁極が、仮に１極である場合について説明する。
図１５は、１極の場合で、磁極の条件が異なる３つの例について、法線方向磁束密度ピーク位置を１８０［°］としたときの現像スリーブ上の各位置の法線方向磁束密度分布を示すグラフである。図１５中のｄＤＥＧ（ｄＤＥＧ１及びｄＤＥＧ２）は、現像スリーブ上の法線方向磁束密度が０［ｍＴ］となる周方向の２つの位置と現像スリーブの回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度のうち、法線方向磁束密度ピーク位置を含む領域の角度である。図１５の条件１〜３で示す磁極の条件を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2010204639.tif 000004
【００４９】
図１５及び表１におけるΔＺ（６０）は、現像スリーブの周面上の６０［°］の位置における法線方向磁束密度の値である。図１５に示すように、何れの条件においても、法線方向磁束密度ピーク位置の近傍では磁束の変動が大きいが、現像スリーブの周面上の６０［°］の位置近傍で磁束の変動が落ち着いている。また、現像スリーブの周面上の６０［°］の位置は、図１５に示すグラフで正になっている磁束密度の平均の値となる磁束密度を示すおおよその位置をとったものである。
【００５０】
１極構成の場合、法線方向磁束密度ピーク位置における極性をＮ極とした場合（図１５中のマイナス方向）、ピーク位置と同極性の磁場となる領域（図１５中のｄＤＥＧ１及びｄＤＥＧ２を形成する領域）以外の現像スリーブの周面上には反対極であるＳ極（図１５中のプラス方向）の磁場が形成される。
このとき、現像スリーブの周面上のＮ極となる領域の法線方向磁束密度を積算した値と、Ｓ極となる領域の法線方向磁束密度を積算した値とはほぼ同じ値となる。
ピーク位置と同極性となる領域の法線方向磁束密度を積算した値は、その磁極の磁束密度のピーク値Ｂｒと、半値幅θｈとの積の値で近似表現できる。以下、ピーク値Ｂｒと半値幅θｈとの積で求まる値を磁束密度積算値Ｘとする。ここで、半値幅θｈとは、一つの磁極によって発生される磁界での現像スリーブの表面上の法線方向の磁束密度がその磁極の磁束密度のピーク値Ｂｒの半分となる現像スリーブ表面上の２つの位置と現像スリーブの回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度のうち、法線方向磁束密度ピーク位置を含む領域の角度である。
【００５１】
また、ピーク位置と同極性の磁場となるの法線方向磁束密度を積算した値と、反対極となる領域の法線方向磁束密度を積算した値とはほぼ同等の値となるため、反対極の法線方向磁束密度の平均値は、磁束密度積算値Ｘを、反対極を構成する領域の中心角の開き角度（３６０−ｄＤＥＧ）で割ったものとほぼ等しい値となる。
また、表１に示すように、何れの条件においても「Ｘ値／（３６０−ｄＤＥＧ）」の値はΔＺ（６０）と同等の値となっており、ピーク位置と異極性となる領域の法線方向磁束密度を積算した値がピーク値Ｂｒと半値幅θｈとの積の値で近似表現することが妥当であることが分かる。
【００５２】
表１に示すように、条件１の磁極は、ピーク値が−２３［ｍＴ］、半値幅が３０.５［°］である。そして、これらの積であるＸ値は、６４０.５となり、反対極の法線方向磁束密度の平均値は、２．１［ｍＴ］となる。条件２では、同様にＸ値は１３１３.５となり、反対極の法線方向磁束密度の平均値は、４．１［ｍＴ］となる。条件２は条件１に対して、Ｘ値が約２.０５倍、反対極の法線方向磁束密度の平均値が約１．９５倍となっている。このように、ｄＤＥＧの値が同じである条件１と条件２では、反対極の法線方向磁束密度の平均値の大きさは、Ｘ値に略比例している。またｄＤＥＧが異なる条件である条件３においても、同様の関係が示されている。
【００５３】
上述した説明では、１極構成の場合について説明したが、複数極構成の場合でも、基本的には、１極構成の場合の法線方向磁束密度分布を足し合わせた考えでできる。厳密には、現像スリーブの内部での磁気回路が形成され、表面に磁場が漏れない場合があるため、単純ではないが、本実施例のように磁極の数がすくない場合は、このような１極の構成を足し合わせることで、およその法線方向磁束密度分布のグラフを作成できる。すなわち、現像ローラの周面上において、極性がＳ極となる法線方向磁束密度の積算値と、極性がＮ極となる法線方向磁束密度の積算値とは略同一の値となる。
【００５４】
また、図１５の条件２及び条件３のように、磁束密度のピーク値が大きいと、現像スリーブの周面上で法線方向磁束密度が反転する位置近傍で生じるの反対極の磁束密度のピーク値も大きくなる。このような反対極の磁束密度のピーク値も考慮した、現像スリーブ３４ａ周りの法線方向磁束密度分布の一例を図１６に示す。また、図１６に示す現像スリーブ３４ａ内に配置された各磁極のピーク値、半値幅、及びＸの値を表２に示す。
【表２】
2010204639.tif 000005
【００５５】
本実施例ではＮ１極の磁束密度のピーク値が大きく設定されているため、図１６に示すように、Ｎ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側にＮ１極の反対極であるＳ２極が形成される。Ｎ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側にもＮ１極の反対極であるＳ極が形成されるが、この反対極よりも磁束密度のピーク値が十分に大きいＳ１極があるため、Ｎ１極の上流側の反対極の法線方向磁束密度分布は、Ｓ１極の法線方向磁束密度分布に含まれた状態となる。また、Ｓ１極の磁束密度のピーク値も大きく設定されているが、その反対極よりも磁束密度のピーク値が十分に大きいＮ１極及びＮ２極で挟まれているため、Ｓ１極の反対極の法線方向磁束密度分布は、Ｎ１極及びＮ２極の法線方向磁束密度分布に含まれた状態となる。
【００５６】
ここで、図１６に示すように、Ｎ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側にＮ１極の反対極であるＳ２極が形成されると、Ｎ１極と対向する位置を通過した現像剤３２に対して、Ｓ２極が搬送磁極として作用し、剤離れ性が低下するおそれがある。このため、Ｓ２極の作用を抑制する構成が求められる。
本実施例では、Ｓ２極の作用を抑制するため、Ｓ１極の磁束密度のピーク値と半値幅との積が、Ｎ１極の磁束密度のピーク値と半値幅との積にＮ２の磁束密度のピーク値と半値幅との積を加えた値よりも大きくなるように設定することが望ましい。
以下、この設定について説明する。
【００５７】
本実施例の現像磁極であるＳ１極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ１、Ｓ１極の半値幅をθｈ１、Ｓ１極の磁束密度積算値Ｘ１とする。また、同極性のＮ１極及びＮ２極のうち、法線方向の磁束密度のピーク値が高い方となり現像後磁極であるＮ１極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ２、Ｎ１極の半値幅をθｈ２、Ｎ１極の磁束密度積算値Ｘ２とする。さらに、同極性のＮ１極及びＮ２極のうち、法線方向の磁束密度のピーク値が低い方となり現像前磁極であるＮ２極の法線方向の磁束密度のピーク値をＢｒ３、Ｎ２極の半値幅をθｈ３、Ｎ２極の磁束密度積算値Ｘ３とする。
【００５８】
このとき、Ｂｒ１＞Ｂｒ２＞Ｂｒ３、かつ、Ｂｒ１・θｈ１＞Ｂｒ２・θｈ２＋Ｂｒ３・θｈ３の関係を満たす現像ローラ３４であれば、図１６中の領域εにおける法線方向磁束密度の平均値の極性は、Ｘ１−（Ｘ２+Ｘ３）の値で決まる。領域εは、現像後磁極としてのＮ１極に対して表面移動方向下流側の法線方向の磁束密度が０［ｍＴ］となる位置から、現像前磁極としてのＮ２極に対して表面移動方向上流側の法線方向の磁束密度が０［ｍＴ］となる位置までの領域である。Ｘ１−（Ｘ２+Ｘ３）の値が負であれば、図１６中の領域εにおける極性はＳとなる。
そして、領域εにおける表面移動方向下流側端部で、現像ローラの表面上の法線方向の磁極が反転し、極性がＮに変化する。
【００５９】
一方、Ｘ１−（Ｘ２+Ｘ３）の値が正であれば、図１６中の領域εにおける極性はＮとなる。すなわち、Ｘ１＞Ｘ２＋Ｘ３  を満たすことで、剤離れ磁極から汲み上げ磁極までの間の領域εの磁場の全体的な極性を、現像後磁極であるＮ１の異極（Ｓ）ではなく同極（Ｎ）に形成することができる。
剤離れ磁極から汲み上げ磁極までの間の磁場の極性を剤離れ磁極と同極性となるように構成することにより、現像領域Ａを通過した現像剤３２の現像スリーブ３４ａからの剤離れ性を高めることができる。
【００６０】
図１６中のＮ１のピーク値が高いため、Ｓ２極というＳ極の磁極が形成されるが、Ｘ１＞Ｘ２＋Ｘ３  を満たす構成により、Ｓ２極による現像ローラ表面上での磁束密度は小さくなり、Ｓ２極による極性がＳとなる磁場が形成されても、現像スリーブ３２ａの表面移動方向下流側ですぐに、磁場の極性がＮ極に反転している。このため、Ｓ２極の作用を抑制することができ、Ｎ１極からＮ２極までの間の法線方向磁束密度の変化量をなだらかにすることが可能になり、現像領域Ａを通過した現像剤３２の現像スリーブ３４ａからの剤離れ性を高めることができる。
また、Ｓ２極によって形成される極性がＳとなる磁場が、Ｎ極に変化する点は、主に、汲み上げ極であるＮ２極の半値幅で調整することができる。
〔剤離れ部の角度〕
【００６１】
実施例１の現像装置３のように現像スリーブ３４ａが反時計回り方向に回転する構成で、図７に示すように水平軸を０［°］としたときに、剤離れ角度と連れ回り量との関係は図１７のグラフで示すようになった。図１７のグラフでは縦軸が連れ回り量の変化を示している。
なお、剤離れ角度が変更する条件は２つあり、１つは現像ローラの磁気力が変更された場合であり、もう１つは循環搬送路３８内の現像剤３２の容量（嵩）が変動した場合である。本実施例では、現像ローラ３４内に内包された磁石を固定する冶具を回転させることで擬似的に剤離れ角度を振るとともに、現像容器３３内の現像剤の容量を振って擬似的に循環搬送路３８内の現像剤の容量（嵩）を変動させて実際の剤離れ角度を測定し、図１７に示すグラフのようなデータを取得した。
【００６２】
図１８（ａ）は、現像ローラ３４として剤離れ部４６近傍の磁気力のみを異ならせた２種類の現像ローラを用いて剤離れ部４６付近の法線方向磁気力を比較したグラフであり、図１８（ｂ）は、接線方向磁気力を比較したグラフである。なお、図１８（ａ）、（ｂ）に示すグラフは実測した結果である。
図１８（ａ）、（ｂ）で示されるような２種類の現像ローラを用いて画像出力を行ったところ、図１８中の「〇」で示す現像ローラを用いて画像を出力した際には連れ回り画像が発生せず、「×」で示す現像ローラを用いて画像を出力した際には連れ回り画像が発生した。
図１８（ａ）に示すように剤離れ部４６付近での磁気吸引力を比較すると図１８（ａ）中の「〇」の現像ローラでは−３０［°］〜８０［°］付近の法線方向磁気吸引力がほぼ０になっており、図１８（ａ）中の「×」の現像ローラでは１０［°］〜１１０［°］付近の法線方向磁気吸引力がほぼ０になっている。
本実施例では、−２０［°］〜５０［°］の間を剤離れ部４６と設定しているが、剤離れ部４６近傍の法線方向磁気吸引力は図１８（ａ）で示されたどちらの現像ローラにおいてもほぼ０となっているが、「〇」で示す現像ローラは連れ回り画像が発生せず、「×」で示す現像ローラは連れ回り画像が発生しており、剤離れ性に差異があることがわかった。
このとき、剤離れ部４６近傍での法線方向磁気吸引力はほぼ０で接線方向磁気力が０になる領域が異なる現像ローラを用いて、剤離れ角度と接線方向磁気力の０になる領域の関係を調べると、図１９で示すグラフのようになった。図１９の横軸の接線磁気力が０になる位置の角度とは、接線方向磁気力の０になる領域における現像スリーブ３４ａの回転方向上流側端部となる現像スリーブ３４ａ表面の位置の角度である。図１９のグラフより、剤離れ部４６付近の現像剤３２は、接線方向磁気力が０になる位置の近傍まで搬送されていることがわかった。
なお、ここでの剤離れ角度とは、観察を行ったときに、現像スリーブ３４ａ上で現像剤３２が離脱し始める位置の角度である。
【００６３】
また、上述のつれ回り画像とは、循環搬送路３８中の現像剤３２が現像スリーブ３４ａによって搬送されて引き起こされる画像の総称である。具体的には、例えば循環搬送路３８中の現像剤３２は基本的には現像に利用された後の現像剤であるため、トナー濃度が低い。よって、この状態の現像剤３２が連れまわって、再び現像に利用されると画像が薄くなる。また、逆に、循環搬送路３８中にトナーが補給された直後であったりした場合にはトナー濃度が濃い場合もあり、その場合には画像が濃くなるといった現象も生じる。このように、単に薄い画像か濃い画像かだけであると、つれ回りが原因なのかそれ以外の要因が存在するのかを判断することは困難である。しかし、つれ回り画像として特徴的なものは循環搬送路３８中の現像剤３２の状態が画像に反映されることに有り、例えば、循環搬送路３８内に配置された循環スクリュ４０のピッチと一致する濃度ムラ等が上述したような薄い画像、濃い画像中に現れることがあり、この現象はつれ回り特有の物と考えられる。なお、濃度の濃淡のみでは他の要因も考えられるが、循環搬送路３８における環境が画像に現れることでつれ回りによる画像異常であることが強く推測されるものとなる。
【００６４】
現像スリーブ３４ａが内包するマグネットローラ３４ｂの磁石が発生する磁界は大きさと向きを持っており、この磁界によって作り出される磁気力も大きさと向きを持っている。
上述したように剤離れ部４６では、法線方向磁気吸引力が小さくなるとともに、磁気力ベクトルが現像スリーブ３４ａの表面に対して垂直になる位置、つまりは、図１９で示すように接線方向磁気力が０になる位置の近傍まで現像剤３２が搬送されていることがわかった。
図２０は、現像ローラ３４の周り法線方向磁束密度分布と磁気力ベクトルとの位置関係を示す説明図である。
現像剤３２は、現像スリーブ３４ａが内包するマグネットローラ３４ｂの磁石が発生する磁気力ベクトルに沿って磁気的な力を受けるが、剤離れ部４６では法線方向磁気吸引力も小さく、接線方向磁気力の向きが変化する領域４８を乗り越えるための搬送力が現像剤に与えられないため、この磁気力ベクトルが変化する領域４８までしか現像剤は搬送されないことになる。なお、ここでの接線方向磁気力の向きが変化する領域４８は接線方向磁気力がほぼ０になる領域である。
【００６５】
図１７に示すグラフは、上述の剤離れ角度が異なる現像ローラを用いて、剤離れ角度連れ回り量を測定した実験結果であるが、法線方向磁気吸引力が非常に小さい場合であっても、剤離れ角度が５０［°］〜６０［°］程度になると急激に連れ回りが悪化していることがわかる。
これは、単純に磁気力がまったくない状態であっても現像スリーブ３４ａの上部まで現像剤が存在した場合、現像剤３２の自重によって現像スリーブ３４ａから受ける垂直抗力が増加し、現像スリーブ３４ａと現像スリーブ３４ａ表面にある現像剤３２の摩擦力が増加し、その結果、現像剤３２を搬送する力も増加し、連れ回る現像剤３２の量が増加するためである。
図１７及び図１９に示す結果から、接線方向磁気力が０になる領域（図２０中の領域４８）を、現像スリーブ３４ａ上の位置で角度が５０［°］以下となる位置に設けることにより、良好な剤離れ性を確保することが可能であることが確認された。
〔一方向循環方式〕
【００６６】
図１に示す実施例１の現像装置３は、供給搬送路３７から現像ローラ３４の表面に供給されて現像領域Ａを通過した現像剤３２は供給搬送路３７ではなく、循環搬送路３８に受け渡されるいわゆる一方向循環方式の現像装置である。
ここで、供給搬送路３７から現像ローラ３４の表面に供給されて現像領域Ａを通過した現像剤３２が供給搬送路３７に受け渡される非一方向循環方式の比較例３の現像装置について説明する。
【００６７】
図２１は、比較例３の現像装置３の概略説明図である。
比較例３の現像装置３は、実施例１の現像装置３と同様に仕切り板３６における供給スクリュ３９の搬送方向の上流側端部近傍の位置と下流側端部近傍の位置とに供給搬送路３７と循環搬送路３８とを連通する連通開口部を設け、循環スクリュ４０が現像剤３２を供給スクリュ３９とは逆方向に搬送する構成である。このような構成により、現像容器３３内の現像剤３２を供給搬送路３７と循環搬送路３８との間で循環させる構成となっている。しかし、比較例３の現像装置３は、供給搬送路３７から現像ローラ３４の表面に供給されて現像領域Ａを通過した現像剤３２が受け渡される現像剤搬送路が、循環搬送路３８ではなく供給搬送路３７であるで実施例１の現像装置３とは異なる。
比較例３の現像装置３のように、非一方向循環方式の現像装置においては、現像領域Ａを通過した後の現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２を回収する現像剤搬送路と現像スリーブ３４ａ上に現像剤を供給する現像剤搬送路が同じである。つまり、現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離脱させる剤離れ部４６と現像剤搬送路から現像剤３２を汲み上げる汲み上げ部４７が同一の現像剤搬送路内にあるため、特に小径の現像スリーブ３４ａのように、剤離れ部４６と汲み上げ部４７とが近接する場合には、連れ回りや汲み上げ不良などの不具合を発生しやすくなる。
【００６８】
また、図２１に示す比較例３のように、現像スリーブ３４ａの内のマグネットローラ３４ｂの磁石が発生する磁気力によって現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に汲み上げる構成の場合、汲み上げ部４７での磁気力が強ければ、現像剤３２を安定して現像スリーブ３４ａへと供給することができる。しかし、汲み上げ部４７に近接した位置にある剤離れ部４６でも磁気力が強くなってしまい、剤離れ部４６で磁気吸引力が大きくなり、連れ回りが発生しやすくなる。逆に、汲み上げ部４７の磁気力を低減すれば、同時に剤離れ部４６の磁気力も低減でき、連れ回りに対しては余裕度が向上するが、汲み上げ部４７では、安定して現像剤３２を汲み上げることができなくなってしまう。
つまり、剤離れ部４６と汲み上げ部４７との間隔を離し、互いの磁界同士が与える影響を小さくすることで、互いの機能を両立することが必要となる。
〔現像ローラとスクリュの位置について〕
【００６９】
次に、現像スリーブ３４ａと循環スクリュ４０との位置関係について説明する。
実施例１のように、一方向循環方式の現像装置３の場合、上述したように循環搬送路３８における循環スクリュ４０の搬送方向下流ほど現像剤の容量が増え、循環スクリュ４０の最上端部まで現像剤３２で埋まりやすくなる。
また、図１７で示したように、現像スリーブ３４ａの上部まで現像剤３２が存在すると連れ回りを誘発しやすくなるため望ましくない。そこで、循環スクリュ４０の最上端部が現像スリーブ３４ａ表面上の位置で角度が５０［°］となる位置より低い位置となるように現像ローラ３４と循環スクリュ４０とを配置することが望ましい。より好ましくは０[°]より低い位置が良い。
【００７０】
図２２は、供給搬送路３７、循環搬送路３８、及び、現像スリーブ３４ａ表面上における回転軸方向の位置（横軸）に対するトナー濃度（縦軸）の変化を示すグラフである。図２２（ａ）は、実施例１の現像装置３の場合のグラフであり、図２２（ｂ）は、比較例４の現像装置の場合のグラフである。なお、図２２に示すグラフは、Ａ３の用紙に全ベタ（単位面積当りのトナー付着量：０．４５［ｇ／ｃｍ２］）の作像条件で画像形成を行ったときの現像装置３内のトナー濃度を測定したものである。
ここでの比較例４の現像装置は、現像スリーブの回転軸方向に沿って現像剤を搬送する供給スクリュと、供給スクリュとは逆方向に現像剤を搬送する循環スクリュとを備え、供給スクリュが配置された供給搬送路と循環スクリュが配置された循環搬送路とで現像剤が循環する構成は実施例１の現像装置３と共通である。そして、比較例４の現像装置は、供給搬送路から現像スリーブ表面に供給された現像剤が現像領域を通過した後に供給搬送路に回収され、供給搬送路の現像剤搬送方向下流側端部に到達した現像剤のみが循環搬送路の搬送方向上流側端部に供給される点で実施例１の現像装置３とは構成が異なる。
また、図２２中の「スリーブ上」のグラフは、剤規制部材３５と対向する位置を通過直後の現像スリーブ３４ａ表面上の現像剤を採取して、トナー濃度の測定を行ったグラフである。また、横軸の位置は、数値が大きいほど供給スクリュ３９の搬送方向下流側で、循環スクリュ４０の搬送方向上流側である。
実施例１の現像装置３では、図２２（ａ）に示すようにスリーブ上のトナー濃度は供給スクリュ３９の搬送方向のどの位置であってもほとんど変化していないことがわかる。一方、比較例４の現像装置では図２２（ｂ）に示すように供給スクリュの搬送方向下流側ほどスリーブ上のトナー濃度が低下していることがわかる。
【００７１】
なお、小型化した現像装置の場合、現像剤収納部での現像剤容量が少なくなるため、現像によって同量のトナーを消費した場合であっても、小型化した現像装置の方が現像装置内の現像剤全体に対するトナーの占める割合の減少量は大きい。このため、比較例４の現像装置のように現像領域を通過した後の現像剤が供給搬送路に回収される構成であると、小型化して現像剤収納部での現像剤容量が少なくなった場合、供給スクリュの搬送方向下流側ほどスリーブ上のトナー濃度が低下する不具合がさらに顕著になる。
一方、実施例１の現像装置３のように、現像領域を通過した後の現像剤を供給搬送路とは異なる循環搬送路で回収する構成であると、小型化して現像剤収納部での現像剤容量が少なくなった場合であっても、スリーブ上のトナー濃度を所定の濃度に保つことができる。このため、実施例１の現像装置３であれば、小さくても安定した画質を維持することができる。
〔ストレス〕
【００７２】
さらに、実施例１の現像装置３のように、回転中心３４ｐよりも上方に供給スクリュ３９の回転軸が位置するように配置して、供給搬送路３７の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に上方から掛け流すように供給する構成をとると、障壁４３を乗り越えた現像剤３２が重力落下により現像スリーブ３４ａへと供給される。つまり、現像スリーブ３４ａに現像剤３２を供給する際に、汲み上げ部４７の磁束密度を低減しても安定した汲み上げ性を得ることができる。
この構成は上述したＢｒ１＞Ｂｒ２＞Ｂｒ３の関係をもたせる場合により効果的な構成である。つまり、３極構成のマグネットローラ３４ｂにおいて、上述した関係を持たせることで、Ｂｒ２をキャリアキャッチャ等に利用できるとともに、剤離れを良好にすることができる。そして、必然的に小さくなったＢｒ３の汲み上げ能力を上述したように、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに現像剤３２を掛け流す構成で補えるようになる。
また、汲み上げ部４７の磁束密度低減すると剤規制部材３５に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側で現像剤３２に対して負荷されるストレスが大幅に低減できるため現像剤３２の寿命が伸びる。また、剤規制部材３５の手前でのストレスが大幅に低減すれば、現像スリーブ３４ａに負荷されるストレスも低減するため、強度が低下する小径スリーブにおいても現像スリーブ３４ａがたわみ難くなる利点がある。
【００７３】
実施例１の現像装置３では、現像剤収納部から現像スリーブ３４ａへの現像剤３２の供給に重力が作用するように供給搬送路３７を形成する障壁４３及び現像スリーブ３４ａを配置している。供給搬送路３７内の現像剤３２は供給スクリュ３９の回転によって持ち上げられ、障壁４３を乗り越えて、現像スリーブ３４ａの表面に供給されるが、図１に示すように障壁４３の下方に現像スリーブ３４ａの表面が位置するように配置することで、重力を利用して現像剤３２の供給を行うことが出来る。実施例１の現像装置３では、供給搬送路３７内の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に上方から掛け流すように供給する。
実施例１の現像装置３のように、重力を利用して現像剤３２を現像スリーブ３４ａに供給する構成とすることにより、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極の磁束密度を小さくしても現像スリーブ３４ａ上での現像剤の循環を良好に行うことができる。そして、汲み上げ磁極として機能する磁極の磁束密度を小さくすることにより、剤規制部材３５との対向部である剤規制部での大幅な低ストレス化を実現することができる。特に、Ｎ２極の現像前磁極中心Ｍ１における法線方向の磁束密度を３０［ｍＴ］以下とすることで、現像スリーブ３４ａに対して働く荷重や現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２にかかるストレスを軽減することができる。
ここで現像スリーブ３４ａに現像剤３２が供給される箇所、並びに現像前磁極であるＮ２極の磁束密度の大きさの関係としては、現像剤３２が乗り越える障壁４３は現像スリーブ３４ａに供給された現像剤３２が現像スリーブ３４ａの摩擦力と、現像前磁極の磁力によって現像スリーブ３４ａの移動につれまわることが可能な状態となるように設定されるものである。
また、現像剤が落下させられる位置としては、上述のようにつれまわり可能な位置であると共に、Ｎ１極とＮ２極との間である。
【００７４】
現像スリーブ３４ａを小径化した場合、スリーブ強度は低下する。
図２３は、現像スリーブ３４ａとして、スリーブ径Φ１０のアルミニウム製（図２３中のＡｌ）またはステンレス鋼製（図２３中のＳＵＳ）のスリーブを用いた場合の撓み量を、スリーブ径Φ１８［ｍｍ］のアルミニウム製のスリーブを用いた場合の撓み量を比較したグラフである。
図２３中の横軸は、スリーブ径Φ１０のスリーブの肉厚ｔの値であり、縦軸は、スリーブ径Φ１８［ｍｍ］で肉厚ｔが０．８［ｍｍ］のアルミニウム製のスリーブ（以下、比較例５のスリーブとよぶ）の撓み量を１とした場合の撓み量の比率である。
なお、ここでの撓み量は両端支持梁に等分布荷重が加わっている場合の撓み量の最大値（中央部の撓み量）を算出する、以下の数２の式で算出されるδｍａｘの値を用いた。
【数２】
2010204639.tif 000006
なお、数２のｗは単位長さあたりの荷重、ｌはスリーブの長さ、Ｅはスリーブに用いる材料のヤング率、Ｉはスリーブの断面二次モーメントである。
ヤング率は、アルミニウムのヤング率を６９０９０［ＭＰａ］、普通鋼のヤング率を２０５８００［ＭＰａ］、ステンレス（ＳＵＳ）のヤング率を１９９９２０［ＭＰａ］で計算した。
また、スリーブの断面二次モーメントＩは、以下の数３で示す式で算出する。
【数３】
2010204639.tif 000007
なお、数３のｄはスリーブ径、ｄｉはスリーブの内径である。
【００７５】
スリーブ径Φ１０［ｍｍ］でスリーブの肉厚ｔが約０．７［ｍｍ］のアルミニウム製のスリーブの場合、図２３に示すように、たわみ量の比率は７であり、比較例５のスリーブの撓み量と比べて約７倍の撓み量となった。スリーブ径及び肉厚が同じでスリーブ材質をＳＵＳとした場合であっても、比較例５のスリーブの撓み量と比べて２倍以上の撓み量となった。
なお、現像スリーブ３４ａを撓ませるように作用する荷重は、剤規制部材３５と対向する位置の上流側で現像剤が溜まり、ケーシングと現像スリーブ３４ａとの間の現像剤がケーシングと現像スリーブ３４ａとの隙間を押し広げようとする作用と現像剤の重量とによって現像スリーブ３４ａを剤規制部材３５とは反対方向に押圧する荷重である。このような荷重によって現像スリーブ３４ａが撓むと、現像スリーブ３４ａ表面と剤規制部材３５との間隔である剤規制ギャップが撓み量の大きな現像スリーブ３４ａの回転軸方向の中央部ほど広くなる。これにより、現像スリーブ３４ａの回転軸方向両端部に比べて中央部の方が剤規制ギャップを通過する現像剤の量が多くなり、現像領域Ａに搬送される現像剤の量に回転軸方向の中央部と両端部とで偏りが生じた状態となる。さらに、現像剤の量に偏りがある状態の現像スリーブ３４ａの表面が現像領域Ａに到達すると、現像剤の量が多い中央部の現像剤が感光体１と現像スリーブ３４ａとの隙間を押し広げるように作用し、現像領域Ａでの感光体１表面と現像スリーブ３４ａ表面との間隙である現像ギャップの中央部が両端部と比較して広くなり現像ギャップについて回転軸方向の中央部と両端部とで偏りが生じた状態となる。このように、現像領域Ａに搬送される現像剤の量と現像ギャップとが回転軸方向の中央部と両端部とで偏りが生じた状態となると画像の濃度ムラが発生する。
【００７６】
実施例１の現像装置３では、汲み上げ磁極として機能するＮ２極の磁束密度を従来装置の汲み上げ磁極よりも小さくすることにより、剤規制部での荷重を低減することができるため、現像スリーブ３４ａを小径とした構成であっても撓みを抑制することができる。図２３を用いて説明したように、現像スリーブ３４ａを小径化すると、現像スリーブ３４ａの撓み量が増加して画像の濃度ムラの原因となるが、実施例１の現像装置３では剤規制部での荷重を低減することができるため、現像スリーブ３４ａを小径とすることに起因する画像の濃度ムラを抑制することが出来る。
【００７７】
図２４は、現像前磁極中心Ｍ１での法線方向の磁束密度を３０［ｍＴ］とした実施例と、現像前磁極中心Ｍ１での法線方向の磁束密度を従来機の汲み上げ磁極のように５７［ｍＴ］とした比較例６とのスリーブトルクを示すグラフである。図２４に示すように実施例の装置であれば、比較例６の装置と比較して荷重を２０［％］にすることができるため、小径のスリーブとしてアルミニウム製のスリーブを使用してもスリーブの撓みは従来の装置と同等程度とすることができた。
【００７８】
図２５は、図１及び図８に示す実施例１の現像装置３の構成で、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極を構成する磁石を変えて、現像前磁極中心Ｍ１での法線方向の磁束密度を変えた場合の磁気的吸引力から算出した荷重を求めた結果を示すグラフである。図２５に示すように、現像前磁極中心Ｍ１での法線方向の磁束密度を３０［ｍＴ］以下とすることで、荷重低減の効果が強くなることがわかる。
このように、実施例１の現像装置３の構成であれば、現像スリーブ３４ａを小径化してスリーブ強度が低下しても、スリーブにかかる荷重を低減できるため、撓みがなく、良好な画像を形成することができる。
〔汲み上げ部〕
【００７９】
〔実施例２〕
図２６は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の二つ目の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）の概略構成図である。
実施例２の現像装置３は以下の点で実施例１の現像装置３と相異して他の構成は共通するため、ここでは相異点についてのみ説明し、共通する構成については説明を省略する。
実施例１の現像装置３では現像磁極であるＳ１極が現像スリーブ３４ａの回転中心３４ｐとほぼ同じ高さの位置となるように磁石を配置しているが、実施例２の現像装置３ではＳ１極が回転中心３４ｐよりも低い位置となるように磁石を配置している。また、実施例１では、現像前磁極であるＮ２極を現像スリーブ３４ａの表面の最上端部と対向する位置となるように磁石を配置しているが、Ｎ２極が現像スリーブ３４ａの表面の最上端部よりも現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側の位置と対向する位置となるように磁石を配置している。さらに、障壁４３の形状が実施例１の現像装置３とは異なる。
図２７は、図２６に示す実施例２の現像装置３の概略構成図に現像ローラ３４周りの磁場波形を追記した説明図である。なお、実施例２の現像装置３の法線磁束密度分布は図２８のようになる。
【００８０】
〔実施例３〕
図２９は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の三つ目の実施例（以下、実施例３と呼ぶ）の概略構成図である。
実施例３の現像装置３は、分離板４９を備える点で実施例２の現像装置３と相異して他の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
実施例３の現像装置３のように、剤離れ部４６近傍に現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離す分離板４９を設けることにより、循環搬送路３８内の循環スクリュ４０の搬送方向下流側で現像剤３２の量が増加している場合ではあっても、剤離れ性を向上させることができる。このとき分離板４９の先端は、接線方向磁気力が０になる点を０［°］とした場合に、角度が−２０［°］〜＋５［°］となる現像スリーブ３４ａの表面の位置に近接して設けることが望ましい。
なお、離す分離板４９の配置としては、図３０に示す配置であってもよい。
【００８１】
〔実施例４〕
図３１は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の四つ目の実施例（以下、実施例４と呼ぶ）の概略構成図である。また、図３２は、図３１に示す実施例４の現像装置３の概略構成図に現像ローラ３４周りの磁場波形を追記した説明図である。
実施例４の現像装置３は、供給位置調整部材８１を備える点で実施例２の現像装置３と相異して他の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
なお、実施例４の現像装置３の法線磁束密度分布も図２８のようになる。また、実施例４においても感光体１と対向して設けられたＳ１極を現像磁極、Ｓ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側に設けたＮ１極を現像後磁極、Ｓ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側に設けたＮ２極を現像前磁極と定義する。さらに、図３１及び図３２で示すように、供給搬送路３７から溢れ落ちた現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面と接触する位置を汲み上げ部４７と呼ぶ。
【００８２】
通常、現像装置３内の現像剤３２は、現像スリーブ３４ａと剤規制部材３５との対向部である現像ドクタ部に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側で大きな圧力を受け、現像剤の劣化が進行する。つまり、現像スリーブ３４ａに供給される現像剤量に対し、現像ドクタ部を通過し、現像領域Ａへと搬送される現像剤量は非常に少ないため、現像ドクタ部に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側には現像剤が滞留し大きな圧力が負荷される。
また、循環スクリュ４０から現像スリーブ３４ａへと現像剤３２が供給される際、現像スリーブ３４ａに内包された磁石のうち、供給スクリュ３９と対向する位置の近傍に設けられた磁石によって形成される磁極であるＮ２極の磁気力により現像剤３２は現像スリーブ３４ａへと吸い上げられ現像スリーブ３４ａの表面に供給される。
このとき、供給スクリュ３９が現像スリーブ３４ａより下方側に設けられている場合、供給スクリュ３９によって搬送される供給搬送路３７内の現像剤３２は、現像剤３２の自重に逆らい現像スリーブ３４ａへと供給される状態となるため、汲み上げ磁極として機能するＮ２極の磁束密度をある程度強くしないと安定して現像スリーブ３４ａへと現像剤３２を供給することが出来ない。
【００８３】
現像スリーブ３４ａと供給スクリュ３９とが離れている程、もしくは、現像スリーブ３４ａに対し、供給スクリュ３９が下方に設けられている程、汲み上げ磁極として機能するＮ２極の磁束密度を大きく（磁力を強く）しなければ現像スリーブ３４ａに現像剤３２を安定的に供給できなくなる。しかし、汲み上げ磁極として機能するＮ２極の磁束密度を大きくすると現像スリーブ３４ａに現像剤３２を安定して供給することができるが、現像スリーブ３４ａに供給された後は、現像剤３２と現像スリーブ３４ａとの摩擦力が強くなるため現像剤３２が劣化しやすいという課題があった。
そこで、汲み上げ磁極として機能する磁極の磁力が弱くても安定して現像スリーブ３４ａへと現像剤３２を供給することができれば、現像スリーブ３４ａへ現像剤３２を安定に供給しつつ、現像剤３２の劣化を抑制することができる。
【００８４】
実施例１〜実施例３の現像装置３のように、供給スクリュ３９を現像スリーブ３４ａの上方に設けると、汲み上げ磁極として機能するＮ２極の磁束密度が弱くても、供給スクリュ３９の搬送によって供給搬送路３７から溢れ落ちた現像剤３２が重力落下を利用して、現像スリーブ３４ａへと供給することができるため、安定して一定量の現像剤３２を現像スリーブ３４ａへと供給することが可能となる。
【００８５】
さらに、実施例４の現像装置３では、汲み上げ部４７が、現像スリーブ３４ａの最上端部であるスリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側となるように供給位置調整部材８１を配置し、汲み上げ部４７近傍の磁束密度が小さい場合、重力落下により現像スリーブ３４ａ上に現像剤を供給することができても供給された現像剤３２を重力に反して保持する力が弱いため、剤汲み上げ部４７近傍の現像剤３２の一部が供給搬送路３７の下面を形成する仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面との間を通過して、循環搬送路３８へと落下してしまうというおそれを低減している。
実施例４の現像装置３では、障壁４３を乗り越えた現像剤３２は供給位置調整部材８１によって、スリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側に案内される。
すなわち、図２８で示すように水平軸３４ｈの位置を０［°］とした場合、汲み上げ部４７が、角度が９０［°］以上となる位置となるように構成することによって、供給搬送路３７から供給された現像剤３２は、循環搬送路３８へと落下することなく現像ドクタ部へと供給することができる。
【００８６】
このとき、汲み上げ部４７（ここでは、供給位置調整部材８１の下流側端部と現像スリーブ３４ａとが対向する位置）と現像ドクタ部との間隔を広げすぎると、剤規制部材３５と障壁４３との間のスペース（以下、バッファ部と呼ぶ）に存在する現像剤３２の量が増えてしまい望ましくない。つまり、バッファ部に存在する現像剤３２の量が多すぎると現像ドクタ部に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側で滞留する現像剤３２が増え、現像剤３２の劣化を促進してしまう。
またバッファ部に溜まった現像剤３２はその自重により現像スリーブ３４ａに押圧力を与えるため現像スリーブ３４ａの特に長手方向（回転軸方向）中心部付近で現像スリーブ３４ａが撓んでしまい望ましくない。
汲み上げ部４７の位置が変化するように、実施例４の現像装置３の供給位置調整部材８１を形状を変えて実験を行った結果では、現像スリーブ３４ａの表面上の剤規制部材３５と対向する位置と、汲み上げ部４７となる位置との間隔は、中心角が３０［°］以下となるように構成することが望ましいことがわかった。
【００８７】
〔実施例５〕
図３３は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の五つ目の実施例（以下、実施例５と呼ぶ）の概略構成図である。実施例５の現像装置３は、汲み上げ部４７がスリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側であるが、現像前磁極であるＮ２極が汲み上げ部４７の近傍となるように磁石を配置した点で実施例１の現像装置３と相異して他の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
汲み上げ部４７をスリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側に設けた場合でも、実施例５の現像装置３のように、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極の法線方向磁束密度ピーク位置が汲み上げ部４７近傍となるように磁石を配置することで安定して現像剤３２の供給を行うことができる。
Ｎ２極の法線方向の磁束密度のピーク値を変化させて実験を行ったところ、現像スリーブ３４ａ表面上の水平軸３４ｈに対して約８０［°］以下となる領域では法線方向磁束密度ピーク位置での法線方向磁束密度が１０［ｍＴ］以下になると、汲み上げ磁極として機能するＮ２極が発生する磁界の磁気力によって現像剤３２を拘束する力に比較して、現像剤３２の自重によって現像剤３２が落下してしまう力の方が大きくなり、循環搬送路３８へと落下する現像剤３２の量が増化してしまうことがわかった。このため、汲み上げ部４７での法線方向磁束密度は１０［ｍＴ］以上あることが望ましい。
このとき、Ｎ２極の法線方向磁束密度ピーク位置と汲み上げ部４７の位置とが同位置である必要はないが、法線方向磁束密度ピークが１０［ｍＴ］以下になると上述したように、汲み上げ磁極として機能するN２極の磁力で保持できない現像剤が生じてしまうため望ましくない。
【００８８】
〔実施例６〕
図３４は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の六つ目の実施例（以下、実施例６と呼ぶ）の概略構成図である。実施例６の現像装置３は、実施例５の現像装置３と比較して、現像ローラ３４に対する供給スクリュ３９及び循環スクリュ４０の位置が異なるが、符号が同一の部材は同一の機能を有する部材であり、供給スクリュ３９及び循環スクリュ４０の位置以外の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
図３４に示す実施例６のように汲み上げ部４７が角度が０［°］となる位置の付近となるように構成した場合は、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極の法線方向磁束密度ピーク位置と汲み上げ部４７の位置とが略同位置（−５〜＋１５［°］の範囲）となるように構成することで安定して現像スリーブ３４ａへと現像剤３２を供給することができ、かつ、現像スリーブ３４ａで保持しなかった現像剤３２は、供給搬送路３７内へと落下し、循環搬送路３８へと落下することはない。
なお、実施例６の現像装置３は、供給搬送路３７内にある程度まで現像剤３２が溜まっていないと現像剤３２が供給搬送路３７を形成する障壁４３を乗り越えて現像スリーブ３４ａへと供給されないため、実施例１〜５の現像装置３に比べて剤枯渇に対しては不利になる。しかし、剤離れに関しては、現像剤３２の自重を利用して現像スリーブ３４ａから現像剤３２を離脱させることができるため剤離れ性は良好となり望ましい。
【００８９】
〔実施例７〕
図３５は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３の七つ目の実施例（以下、実施例７と呼ぶ）の概略構成図である。実施例７の現像装置３は、汲み上げ部４７に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側に埋め部材８２を備える点で実施例１の現像装置３と相異して他の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
汲み上げ部４７を現像スリーブの最上端部よりも（現像スリーブの回転方向に対して）上流側に設けた場合でも、実施例７の現像装置３のように供給搬送路３７を形成する仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面との間の隙間を狭くする埋め部材８２を仕切り板３６に設けることにより、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止することが出来る。
【００９０】
汲み上げ部４７が現像スリーブ３４ａの表面上の７０［°］〜８０［°］の位置となるように構成した場合には、埋め部材８２と現像スリーブ３４ａとの間隔が０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］程度となるように、埋め部材を設けることで、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止し、安定した現像剤３２の供給を行うことできる。このとき、埋め部材８２と現像スリーブ３４ａが接触すると現像スリーブ３４ａが磨耗するおそれがあるため、埋め部材８２としてはウレタンなどのやわらかい材料からなる部材を使用することが望ましい。
さらに、汲み上げ部４７が現像スリーブ３４ａの表面上の８０［°］〜９０［°］の位置となるように構成した場合には、埋め部材８２と現像スリーブ３４ａとの間隔が１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］程度であれば、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止し、安定した現像剤３２の供給を行うことでき、現像スリーブ３４ａを磨耗させることなく、安定した現像剤供給を行えるため望ましい。
【００９１】
なお、実施例７では、仕切り板３６に埋め部材８２を設けることにより、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止する構成であるが、仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面とのクリアランスを精度良く設定することができる場合は、仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面の間隔を狭くすることで、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止することができる。
そして、汲み上げ部４７が現像スリーブ３４ａの表面上の７０［°］〜８０［°］の位置となるように構成した場合には、仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面の間隔が０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］程度となるように設定することにより、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止し、安定した現像剤３２の供給を行うことできる。また、汲み上げ部４７が現像スリーブ３４ａの表面上の８０［°］〜９０［°］の位置となるように構成した場合には、仕切り板３６と現像スリーブ３４ａの表面の間隔が１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］程度であれば、循環搬送路３８への現像剤３２の落下を防止し、安定した現像剤３２の供給を行うことでき、現像スリーブ３４ａを磨耗させることなく、安定した現像剤供給を行えるため望ましい。
【００９２】
〔変形例１〕
図３６は、上述の実施形態のプリンタ１００とは感光体１の回転方向が異なる不図示のプリンタに適用可能な現像装置３の一つ目の変形例（以下、変形例１と呼ぶ）の概略構成図である。変形例１の現像装置３は現像ローラ３４が感光体１対向する現像領域Ａでの感光体１の表面移動方向と現像スリーブ３４ａの表面移動方向とが逆方向である点で実施例４の現像装置３と相異して他の構成は共通するため共通する構成については説明を省略する。
【００９３】
図３６に示す変形例１の現像装置３では、現像領域Ａにおける現像スリーブ３４ａの表面移動方向と感光体１の表面移動方向方向とが逆になるいわゆる逆現像方式の構成である。このような、従来、逆現像方式を用いると画像の先端が抜ける不良画像が発生しやすいという課題がある。これは以下の理由による。
すなわち、感光体１と現像スリーブ３４ａとが逆方向に表面移動しているため、現像領域Ａにて感光体１側に現像されたトナーは、現像ニップ中（現像スリーブ３４ａ表面上の現像剤３２と感光体１とが接触している範囲を現像ニップ、現像ニップ中で現像電界により現像が行われる領域を現像領域と呼ぶ）を通過して、現像ニップの外へと搬送させる。このとき、現像領域Ａの手前（現像領域Ａに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側）では、現像スリーブ３４ａ表面上の現像剤３２のキャリアによって形成される磁気ブラシの先端のトナーは、非画像部に印加されている電界により、現像スリーブ３４ａ側へと移動する。このとき、磁気ブラシの先端には、正電界（以下、カウンターチャージと呼ぶ）が残っているため、このカウンターチャージにより一度は感光体１の表面へと現像させたトナーを電気的に掻きとってしまい、画像の先端が抜けやすくなる。また、現像スリーブ３４ａと感光体１とが逆方向に表面移動しているため、一度は感光体１の表面へと現像させたトナーを機械的に掻きとってしまい、画像の先端が抜けやすくなる。
【００９４】
このような逆現像方式であっても、実施例１〜７と同様に現像スリーブ３４ａのスリーブ径を小径にすることによって、変形例１では逆現像方式の現像装置３であっても画像の先端が抜ける不具合を抑制することができる。
つまり、小径スリーブでは、現像スリーブ３４ａの曲率が大きくなるため以下の利点がある。
すなわち、小径スリーブでは、現像ニップの幅が非常に狭くなっている。ここで、現像スリーブのスリーブ径Φ１０［ｍｍ］、感光体１のドラム径Φ３０［ｍｍ］として、現像スリーブ３４ａの表面と感光体１表面との最近接部の間隙を０．３５［ｍｍ］、現像ドクタ部を通過した現像スリーブ３４ａ表面上の現像剤３２の量である汲み上げ量を５０［ｍｇ／ｃｍ２］としたとき、現像ニップの幅は１．５［ｍｍ］〜２．５［ｍｍ］程度となる。同条件で現像スリーブ３４ａのみスリーブ径Φ１８［ｍｍ］にすると現像ニップの幅は、４［ｍｍ］〜５［ｍｍ］となる。このように、小径スリーブを用いると、現像ニップの幅が非常に狭くなっているため、現像後に感光体１からすぐさま磁気ブラシを離すことができ、機械的なトナーの掻きとりを低減することができる。また、曲率が大きいため、現像スリーブ３４ａと感光体１の最近接部から離れた際の電界の低減率も大きくなるため、現像領域Ａ外での電界も小さくなり、電気的なトナーの掻きとりも低減することができる。
【００９５】
さらに、逆現像方式の場合、感光体１と現像剤３２との摺擦能力が高まるため、現像後の残像の影響を受け難く感光体１のクリーニング機構を設けずとも良好な画像を得られるという利点がある。
つまり、小径の現像スリーブ３４ａを用いた現像装置３を用いて、逆現像方式を用いること、従来の逆現像方式のデメリットであった画像の先端抜けといった不具合を抑制しつつ、現像装置３の小型化とクリーニング機構を用いない作像システムを構成できるため、より小型な作像システムを構築することが可能となる。
【００９６】
また、実施例１〜７及び変形例１のように、供給搬送路３７内の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に上方から掛け流すように供給する構成では、現像前磁極であるＮ２極の法線磁束密度を低減しているため、剤規制部材３５の材料が磁性であっても非磁性であっても同等の安定性を得ることができた。
図３７は、図３１を用いて説明した実施例４の現像装置３を用いて剤規制部材３５先端の現像スリーブ３４ａの表面に対する距離を変動させたときの、剤規制ギャップのギャップ幅Ｇｄの値に対する剤規制ギャップを通過する現像剤３２の量（以下、「ρ」と呼ぶ。）の値を示すグラフである。図３７（ａ）は、規制磁極として機能するＮ２極の法線方向の磁束密度のピーク値が１５［ｍＴ］となるように構成した場合のグラフであり、図３７（ｂ）は、規制磁極として機能するＮ２極の法線方向の磁束密度のピーク値が３０［ｍＴ］となるように構成した場合のグラフである。
図３７に示すように、剤規制部材３５の材料が磁性であっても非磁性であっても剤規制ギャップのギャップ幅Ｇｄと剤規制ギャップを通過する現像剤量ρとの関係を示すグラフの傾きが同じであるため、剤規制ギャップのギャップ幅Ｇｄの変動に対するρの変動量は同程度となる。
【００９７】
次に、実施例１〜７の現像装置３内で現像剤を搬送する構成について、より詳しく説明する。
図３８は、実施例１〜７の現像装置３の現像剤搬送路（供給搬送路３７及び循環搬送路３８）内での現像剤３２の流れと現像剤３２の量の分布とを説明する模式図である。
持ち上げ部４１ａは、循環搬送路３８から持ち上げ口４１を通って供給搬送路３７へ現像剤３２を運ぶ部分であり、現像剤３２を重力に逆らって搬送する部分である。そのため持ち上げ部４１ａの近傍には現像剤３２が溜まりやすい。
【００９８】
ここで、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側で生じるおそれがある、現像剤漏れ、現像剤連れ回りについて説明する。
図３８に示すように、循環搬送路３８から供給搬送路３７に現像剤３２を受け渡す部分である持ち上げ口４１は供給搬送路３７から落下口４２を通って循環搬送路３８に現像剤３２を受け渡す部分である落下部４２ａに比べて単位時間当りに通過する現像剤３２の量が多くなる。そのため持ち上げ部４１ａ付近には現像剤が溜まり易い。その結果、持ち上げ部４１ａ近傍だけでなく、循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａに対して循環スクリュ４０の現像剤搬送方向上流側にも現像剤３２が溜まり易い。
【００９９】
図３８は、循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａに対して循環スクリュ４０の現像剤搬送方向上流側にも現像剤３２が溜まった状態を示している。図３８に示す状態になると、図３８中の領域αの部分は現像スリーブ３４ａからの現像剤３２を循環搬送路３８に回収できなくなってしまう。この場合、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａへと受け渡されて現像領域Ａを通過した現像剤３２は、循環搬送路３８内に行き場が無くなっているため、ケーシングの隙間から現像装置３の外に漏れ出してしまう。この現象を剤漏れと呼ぶ。
【０１００】
さらに、図３８で示すように循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍に現像剤３２が溜まった状態となると、剤漏れ以外にも連れ回りという不具合が発生する。連れ回りは一度、現像領域Ａを通過した現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２が現像スリーブ３４ａと循環搬送路３８とが対向する位置で現像スリーブ３４ａの表面から離脱せずに、再度、現像領域Ａに運ばれる現象である。一度、現像領域Ａを通過した現像剤３２はトナー濃度が下がっている。そのトナー濃度が下がった現像剤３２が何度も現像領域Ａに運ばれるため、連れ回りが発生すると現像領域Ａで必要なトナー量が確保できずに画像濃度が下がってしまう。
【０１０１】
なお、剤漏れ及び連れ回りは共に循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量が多いことによって発生する。したがって、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量が少なくなれば（循環搬送路３８内の現像剤３２の高さが低くなれば）発生しない。
【０１０２】
次に、現像装置３に適用可能な剤漏れや連れ回りの発生を防止する構成について説明する。
循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を少なくする構成としては下記（ａ）または（ｂ）の構成を挙げることができる。
（ａ）循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤搬送力を大きくする。
（ｂ）持ち上げ口４１の開口面積及び開口位置を適切に設定する。
【０１０３】
〔実施例８〕
次に、実施例１〜７の現像装置３に適用可能な現像装置３内で現像剤を搬送する構成で上記（ａ）の構成を備えた実施例（以下、実施例８と呼ぶ）について説明する。
上記（ａ）の構成は、現像装置３ではスクリュ部材である循環スクリュ４０によって循環搬送路３８内の現像剤搬送を行っているため、循環スクリュ４０のリード角を適切に設定することが望ましい。
図３９は、循環スクリュ４０や供給スクリュ３９として用いることが出来るスクリュ部材８０におけるリード角の説明図である。リード角βはスクリュ軸部８０ａに固定された螺旋状のスクリュ羽部８０ｂの面とスクリュ軸部８０ａに直交する仮想平面８０ｃとが成す角である。そして、スクリュ軸部８０ａに対してスクリュ羽部８０ｂが垂直に近くなるほどリード角βの角度が小さくなる。
なおリード角βの角度θは、スクリュ径Ａ、スクリュピッチをＢとした場合、以下の数４の式で定義される。
【数４】
2010204639.tif 000008
【０１０４】
図４０は、スクリュ部材のリード角βの角度と搬送速度との関係を示すグラフである。図４０のグラフはスクリュ径が１４［ｍｍ］のスクリュ部材を８００［ｒｐｍ］で回転させたときのスクリュ軸方向の搬送速度を測定した結果である。
図４０に示すように、リード角βの角度を４５［°］近傍の値に設定することで搬送速度を速くできるため循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の循環スクリュ４０のリード角の角度は４５［°］に設定する。また、循環スクリュ４０の回転数を高くしても現像剤３２の搬送速度を速くすることができる。しかし、スクリュ部材の回転数を高くするとスクリュ部材と軸受けの部分との摩擦により熱が発生してしまう。その熱により現像剤中のトナーが凝集し、固化してしまうおそれがあるので、スクリュ部材の回転数は可能な限り小さくすることが望ましい。そのため現像装置３では循環スクリュ４０の循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍に位置する箇所のリード角の角度を４５［°］に設定した上で、必要なスクリュ回転数に設定する。本実施例８では循環スクリュ４０を８００［ｒｐｍ］の回転数で回転させている。
【０１０５】
さらに、循環搬送路３８内の持ち上げ口４１が設けられた位置では、現像剤３２に対して上向きの力を与える構成を循環スクリュ４０に設けたほうが良い。具体的には、循環搬送路３８内の持ち上げ口４１に位置する箇所では循環スクリュ４０のリード角の角度を６０［°］近傍の値(４５［°］〜７０［°］)に設定すると良い。
【０１０６】
ここで、循環スクリュ４０のリード角の角度を６０［°］近傍の値に設定することによって、現像剤３２に対して上向きの力を与える構成について説明する。
図４１は、現像装置３の循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤３２の流れの説明図である。
図４１では、現像剤搬送方向下流側端部近傍を、持ち上げ口４１の下方の領域である持ち上げ部４１ａと、持ち上げ部４１ａに対して現像剤搬送方向上流側の領域である持ち上げ手前部４１ｂとに分ける。図４１に示すように、循環搬送路３８内では持ち上げ手前部４１ｂまでは現像剤３２を図４１中の左側に向かって搬送するが、持ち上げ部４１ａでは現像剤３２を上向きに搬送する。このため、持ち上げ手前部４１ｂと持ち上げ部４１ａとでは循環スクリュ４０に求められる機能が異なる。
持ち上げ手前部４１ｂでは現像剤を横方向に効率よく運ぶ機能が求められるので、循環スクリュ４０の持ち上げ手前部４１ｂに位置する箇所ではリード角の角度が４５［°］近傍の値となるように設定する。
一方、持ち上げ部４１ａでは現像剤３２を上方に搬送するので、現像剤３２に対して、より上向きの力を加えられる機能が求められる。その構成として、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所では、傾斜したパドルを設ける、または、リード角の角度を４５［°］よりも大きくなるように設定すると良い。
【０１０７】
図４２はリード角の角度が小さいスクリュ部材８０の模式図であり、図４３はリード角の角度が大きいスクリュ部材８０の模式図である。図４２及び図４３の図中の矢印Ｅは、現像剤の搬送方向を示している。
スクリュ部材８０のスクリュ羽部８０ｂは現像剤３２に対してスクリュ羽部８０ｂの面に対して垂直な方向の力である垂直抗力（図中の矢印ｆで示す）を加える。つまりこの垂直抗力の向きはリード角の角度の大きさによって決まっている。リード角の角度が小さいときは図４２に示すように、垂直抗力はスクリュ部材８０の軸方向の成分（図中ｆ２）が多くなる。一方、リード角の角度を大きくするとスクリュ部材の軸方向の成分（図中ｆ２）は小さくなり、軸方向と直交する方向の成分（図中ｆ１）が大きくなる。
よって、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所ではリード角の角度を大きくすることにより、現像剤３２に対して上向きに加える力を大きくできる。しかし、リード角の角度が大きくなりすぎて垂直抗力の軸方向に直交する方向の成分が支配的になることも好ましくない。これは、垂直抗力の軸方向に直交する方向の成分が支配的になると、持ち上げ部４１ａに現像剤３２が入って来なくなるからである。すなわち、持ち上げ手前部４１ｂでは現像剤３２を循環スクリュ４０の軸方向送ろうとしても、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所に軸方向に送る力がないと、持ち上げ部４１ａと持ち上げ手前部４１ｂとの領域の境界近傍に現像剤が溜まってしまう。その結果、持ち上げ部４１ａに現像剤３２が入ってこなくなり、持ち上げ部４１ａでの上方への移送効率が低下してしまう。
【０１０８】
図４４は、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所のリード角の角度を変えた場合の、現像装置３内での現像剤の搬送が平衡状態になっている状態でのリード角の角度と持ち上げ部４１ａでの上方への現像剤の搬送量との関係を示すグラフである。
図４４に示すグラフから、リード角の角度が６０［°］近傍の値のときに持ち上げ部４１ａでの上方への現像剤搬送量がもっとも多くなっていることがわかる。
図４４に示す結果より、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所のリード角の角度は６０［°］近傍の値とすることで、持ち上げ部４１ａでの循環搬送路３８から供給搬送路３７への現像剤の受け渡しを効率良く行えることが分かる。なお、羽部のリード角を６０［°］とするものに限らず、循環スクリュ４０の持ち上げ部４１ａに位置する箇所にパドルを設け、このパドルのリード角の角度を６０［°］近傍の値に設定してもよい。
【０１０９】
実施例８現像装置３では、循環搬送路３８内を現像剤搬送方向に３等分した場合の搬送方向下流側１／３の領域を現像剤搬送方向下流側端部近傍の領域として、循環スクリュ４０の循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍に位置する箇所のリード角の角度を４５［°］に設定し、現像剤搬送方向下流側端部近傍よりも上流側に位置する箇所の循環スクリュ４０のリード角の角度を４５［°］よりも大きい角度に設定している。さらに、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍内でも持ち上げ部４１ａに位置する箇所の循環スクリュ４０のリード角の角度を６０［°］に設定している。
このような実施例８の現像装置３では、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤搬送力を大きくすることができ、さらに、持ち上げ部４１ａでの循環搬送路３８から供給搬送路３７への効率のよい現像剤３２の受け渡しができるため、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を少なくすることができ、剤漏れや連れ回りの発生を防止することが出来る。
【０１１０】
〔実施例９〕
次に、実施例１〜８の現像装置３に適用可能な現像装置３内で現像剤を搬送する構成で上記（ｂ）の構成を備えた実施例（以下、実施例９と呼ぶ）について説明する。
上記（ｂ）の構成について、持ち上げ口４１の位置での現像スリーブ３４ａの回転軸に直交する仮想平面における現像スリーブ３４ａに対する持ち上げ口４１の位置と、持ち上げ口４１の形状とが重要な項目である。
図４５は、現像スリーブ３４ａの回転軸方向の持ち上げ部４１ａの位置における現像スリーブ３４ａの回転軸に直交する仮想平面での実施例９の現像装置３の断面説明図である。なお、回転軸方向における持ち上げ口４１の位置では、現像スリーブ３４ａへの現像剤３２の供給、及び、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２の回収は行わない。このため、障壁４３の上方の供給スクリュ３９と現像スリーブ３４ａとの間は供給仕切り壁６５によって仕切られており、供給スクリュ３９と現像スリーブ３４ａとの間は循環仕切り壁６６によって仕切られている。
【０１１１】
図４５に示すように、実施例９の現像装置３では、この仮想平面上での持ち上げ口４１の位置がこの仮想平面上での現像スリーブ３４ａの位置に対して遠い側となるような仕切り板３６における位置に持ち上げ口４１を開口している。
【０１１２】
また、実施例９の現像装置３では、循環スクリュ４０が図４５中の反時計回り方向（矢印Ｊ方向）に回転している。これにより、循環スクリュ軸部４０ａを挟んで図４５中の右側の領域では循環スクリュ羽部４０ｂが下方から上方に移動し、循環スクリュ軸部４０ａ挟んで図４５中の左側の領域では循環スクリュ羽部４０ｂが上方から下方に移動する。このため、循環搬送路３８内では循環スクリュ軸部４０ａを挟んで図４５中の右側の領域の現像剤３２の剤面が高くなる。そして、実施例９の現像装置３では、循環搬送路３８の循環スクリュ軸部４０ａを挟んで図４５中の右側の上部に持ち上げ口４１を設けているため、現像剤３２の剤面が高い方から現像剤３２を供給搬送路３７へと持ち上げる構成となっている。循環搬送路３８から供給搬送路３７へと現像剤３２を持ち上げる場合は、実施例９の現像装置３のように、現像剤３２の剤面が高い方から持ち上げるように構成することで、持ち上げ部４１ａでの上方への移送効率が向上する。
【０１１３】
図４６は、上述の仮想平面上での持ち上げ口４１の位置を実施例９の現像装置３よりも現像スリーブ側の位置とした比較例７の現像装置３の断面説明図である。
図４５や図４６で示す現像装置３では、循環搬送路３８内の持ち上げ口４１の位置で現像剤３２が詰まった状態とならないと、図４６で示すように持ち上げ口４１に隙間ができ、矢印Ｋで示すように、一度は供給搬送路３７に持ち上がった現像剤３２が持ち上げ口４１の隙間から循環搬送路３８へ落下してしまう。また、比較例７の現像装置３の循環スクリュ４０の回転方向は実施例９の現像装置３と同じであるので、循環搬送路３８内での現像スリーブ３４ａから遠い側の方が現像スリーブ３４ａに近い側よりも現像剤３２の剤面が高くなっている。このため、比較例７の現像装置３では、実施例９の現像装置３よりも循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａの位置で現像剤３２の量が多く、循環搬送路３８内のが詰まっていないと、循環搬送路３８から現像剤３２を持ち上げて供給搬送路３７に受け渡すことができない。図４５と図４６とでは、現像剤３２の剤面をそろえて記載しているが、比較例７の構成で、図４６の状態では、矢印Ｋで示すように、持ち上げ口４１の現像スリーブ３４ａに近い側の隙間から供給搬送路３７内の現像剤３２が循環搬送路３８へ落下してしまう。そのため、比較例７の現像装置３では図４６に示す状態よりも更に現像スリーブ３４ａの近傍まで現像剤３２で埋まるように、循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａに現像剤３２を溜めないと現像剤３２を供給搬送路３７へ持ち上げることができない。そして、持ち上げ部４１ａに現像剤３２が溜まると、持ち上げ手前部４１ｂにも現像剤３２が溜まるので、結果的に連れ回りや剤漏れが発生し易くなる。
【０１１４】
一方、実施例９の現像装置３のように、持ち上げ口４１を現像スリーブ３４ａから離れた位置に設けることにより、持ち上げ部４１ａに溜める現像剤３２の量が比較例７の現像装置３よりも少ない状態で循環搬送路３８から現像剤３２を持ち上げて供給搬送路３７に受け渡すことができる。持ち上げ部４１ａの現像剤３２の量を少なくすることで、持ち上げ手前部４１ｂの現像剤３２の量も少なくすることができ、その結果、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。よって、現像スリーブ３４ａの回転軸に直交する仮想平面における持ち上げ口４１の位置がこの仮想平面における現像スリーブ３４ａの位置に対して遠い位置となるように配置することが望ましい。
【０１１５】
次に持ち上げ開口部の形状について説明する。
図４７は、実施例９の現像装置３の循環搬送路３８の現像剤搬送方向下流側端部近傍を上方から見た模式図である。
図４７中の領域γは循環搬送路３８内の現像剤３２が仕切り板３６の下面に接触している領域を示している。上述したように、循環搬送路３８内の持ち上げ口４１の位置で現像剤３２が詰まった状態とならないと、循環搬送路３８内の現像剤３２を供給搬送路３７に受け渡すことができないが、循環搬送路３８内の持ち上げ口４１の位置で現像剤３２が詰まった状態では循環搬送路３８内の現像剤が持ち上げ口４１の周りの仕切り板３６に接触した状態となる。すなわち、持ち上げ口４１は図４７中の領域γで示す循環搬送路３８内の現像剤３２が仕切り板３６の下面に接触している領域の内側になければならない。
【０１１６】
持ち上げ口４１の開口の形状としては、図４７に示すものに限らず、図４８のように三角形になっていても良いし、図４９のように台形になっていてもよい。さらに図５０のように丸みを帯びた形状でもよい。持ち上げ口４１の形状がどのような形状であっても、持ち上げ口４１の位置を仕切り板３６における現像スリーブ３４ａから遠い側とし、持ち上げ口４１の開口面積が循環スクリュ４０のスクリュ断面積よりも大きくなるように設定し、さらに、持ち上げ口４１の開口の現像スリーブ３４ａの回転軸方向についての長さが現像スリーブ３４ａから遠いほど長くなるような形状とすることが望ましい。
【０１１７】
次に、本実施例の現像装置３の補給トナーの分散性について説明する。
図５１は、図３８の模式図にトナーの補給位置（図中の位置Ｔ）を示した概略図である。トナーは循環搬送路３８上流側に補給している。補給したトナーは「循環搬送路３８」→「持ち上げ口４１」→「供給搬送路３７」→「現像スリーブ３４ａの表面」の順に撹拌されながら搬送される。
現像装置３に対して、トナーを補給するときは１回の補給動作によって、トナーが０．０５［ｇ］程度づつ補給され、消費したトナーの量と同じ量を目指して補給される。たとえば、トナーを０．３［ｇ］補給する場合は間欠動作で６回の補給動作によって補給されるようになっている。
一回の補給動作で補給されるトナー補給量は０．０５［ｇ］だが、このトナーが搬送中に長手方向（現像スリーブ３４ａの回転軸方向）に分散させる必要がある。
【０１１８】
循環搬送路３８での循環スクリュ４０によって現像剤を搬送しながら補給トナーを分散させる構成については後述する。
ここでは持ち上げ部４１ａで補給トナーを分散させる構成について説明する。
補給トナーを長手方向に分散する構成としては、持ち上げ部４１ａでの現像剤３２の搬送経路を分割する方法がある。例えば、図５２のように持ち上げ口４１を２分割して、第一持ち上げ口４１１と第二持ち上げ口４１２とを設ける方法である。このように分割すると図５３に示すように持ち上げ部４１ａでの現像剤３２の流れに２種類の搬送経路ができる。これにより、持ち上げ部４１ａに局所的にトナー濃度が濃い現像剤３２が入ってきても、２種類の搬送経路に分割されることで、持ち上げ部４１ａを通過した後の現像剤３２のトナー濃度を均すことができる。
なお、持ち上げ口４１を分割するときには、図５２に示すように循環搬送路３８の現像剤搬送方向上流側の第二持ち上げ口４１２の開口面積を第一持ち上げ口４１１の開口面積よりも小さくすることが望ましい。第二持ち上げ口４１２の方の開口面積を大きくすると、大部分の現像剤３２が第二持ち上げ口４１２を通過して持ち上がるため、分散効果が低下する。
【０１１９】
また、補給トナーの分散性を向上する意味では図４８や図４９のように、持ち上げ口４１の開口形状の条件が循環搬送路３８の現像剤搬送方向上流側ほど現像スリーブ３４ａの回転軸方向に直交する方向の開口幅が狭い条件でも分散性を向上することができる。この理由は、持ち上げ口４１を分割した場合と同じで、持ち上げ部４１ａにおける循環搬送路３８の現像剤搬送方向上流側から持ち上がる現像剤３２と搬送方向下流側から持ち上がる現像剤３２とで持ち上げに時間差ができるためである。
【０１２０】
図５４は持ち上げ口４１の開口形状と拡散係数の関係を示すグラフである。
なお拡散係数とは以下の数５の式で表す現像剤の移送拡散方程式にて用いる係数Ｄのことをさす。
【数５】
2010204639.tif 000009
上記数５の式で、Ｃはトナー濃度をあらわしており、左辺は時間当たりのトナー濃度の変化量を表す。右辺第一項は移送項と、第二項を拡散項と呼ぶ。第一項は現像剤の軸方向に移動に関わる項をあらわし、第二項は現像剤の周囲との分散を表す項である。拡散係数は上式のＤであり、分散性が良い、つまり長手方向でよく混ざる条件はＤが大きくなる。
なお、測定は補給直後と持ち上げ後のトナー濃度を求め、移動距離及び移動時間から係数ｕとＤを算出する。
この拡散係数算出結果が図５４に示すグラフである。図５４中の横軸の「長方形」は持ち上げ口４１の開口形状が図４７の形状のときの結果である。どうように、「三角形」は持ち上げ口４１の開口形状が図４８の形状のときの結果であり、「分割」は持ち上げ口４１の開口形状が図５２の形状のときの結果である。
このように、補給トナーの分散性を向上するためには、持ち上げ口４１の開口形状が図４７のような長方形の構成よりも図４８〜図５０、及び図５２で示した形状の方が良い。
【０１２１】
〔実施例１０〕
次に、実施例１〜９の現像装置３に適用可能な現像装置３内で現像剤を搬送する構成の実施例（以下、実施例１０と呼ぶ）について説明する。
まず、本実施例現像装置３内での現像剤３２の流れについて説明する。
図５１に示すように、本実施例の現像装置３内の現像剤３２は「循環搬送路上流側端部３８ａ」→「循環搬送路下流側端部３８ｂ」→「供給搬送路上流側端部３７ａ」→「供給搬送路下流側端部３７ｂ」→「循環搬送路上流側端部３８ａ」・・・・と循環し、還流を形成している(以下、この循環の還流を基本還流と呼ぶ)。また、現像装置３内では基本還流のほかに、「供給搬送路３７」→「現像スリーブ３４ａ表面」→「循環搬送路３８」という現像剤３２の流れが存在する（以下、この流れを分岐流と呼ぶ）。
現像装置３では、基本還流がどの場所も同じ現像剤搬送速度で還流している場合は、循環搬送路３８では現像剤搬送方向の下流側ほど現像剤量が多くなり、供給搬送路３７では現像剤搬送方向の上流側ほど現像剤量が多くなる。このため、現像剤３２の剤面３２ｆは図５１に示すように長手方向に対して斜めになっている。
【０１２２】
図５５は、図５１に示すの循環搬送路３８内の任意の領域Ζにおける現像剤３２の流れの説明図である。
循環搬送路３８の任意の領域Ζでは、領域Ζよりも現像剤搬送方向上流側から領域Ζ内に流れてくる現像剤３２の流れＭｕと、領域Ζから領域Ｚよりも現像剤搬送方向下流側に流れていく現像剤３２の流れＭｋと、現像スリーブ３４ａの表面から領域Ζ内に落下して領域Ｚ内に回収される現像剤３２の流れＭｓとの３種類の現像剤３２の流れが存在する。
現像装置３において、領域Ｚ（以下、循環搬送路セルと呼ぶ）内の現像剤量が平衡状態になれば、上記３種類の現像剤３２の流れの現像剤搬送量に対して下の式（１）が成り立つ。
Ｍｋ＝Ｍｕ＋Ｍｓ・・・・・（１）
つまり循環搬送路セルに入って来る現像剤３２の量と循環搬送路セルから出て行く現像剤３２の量が等しくなる。
【０１２３】
また、Ｍｕの現像剤量は、循環搬送路セルの現像剤搬送方向上流側端部（以下、上流側端部と呼ぶ）の現像剤３２の断面積Ｓｕと循環搬送路セルの上流側端部での現像剤搬送速度Ｖｕの積によって決まり、以下の式（２）が成り立つ。
Ｍｕ＝Ｓｕ×Ｖｕ・・・・（２）
同様に、Ｍｋの現像剤量は、循環搬送路セルの現像剤搬送方向下流側端部（以下、上流側端部と呼ぶ）の現像剤３２の断面積Ｓｋと循環搬送路セルの下流側端部での現像剤搬送速度Ｖｋの積によって決まり、以下の式（３）が成り立つ。
Ｍｋ＝Ｓｋ×Ｖｋ・・・・（３）
【０１２４】
ここで、ＶｕとＶｋとが同じ値である場合、現像スリーブ３４ａから循環搬送路セルに落下してくる現像剤３２の分だけ循環搬送路セルの下流側端部の現像剤断面積Ｓｋの方が上流側端部の現像剤の断面積Ｓｕよりも大きくなる。ここで、Ｖｋ＝Ｖｕ＝Ｖとすると下記式（４）のようになる。
Ｓｋ×Ｖ＝Ｓｕ×Ｖ＋Ｍｓ・・・・（４）
式（４）を変形すると下記式（５）のようになる。
Ｓｋ＝Ｓｕ＋Ｍｓ÷Ｖ・・・・（５）
すなわち、Ｓｋ(下流側端部の現像剤の断面積)はＳｕ(上流側端部の現像剤の断面積)に対して「Ｍｓ÷Ｖ」だけ大きくなる。
このような原理によって各実施例の現像装置３内では現像剤３２の剤面３２ｆが長手方向で斜めになる。
【０１２５】
また、上記式（１）〜（３）より下記式（６）を導くことができる。
Ｓｋ×Ｖｋ＝Ｓｕ×Ｖｕ＋Ｍｓ・・・（６）
仮にＳｋ＝Ｓｕ＝Ｓのように、循環搬送路セルの下流側端部の現像剤の断面積と上流側端部の現像剤の断面積とを同じ面積にしたい(現像剤の高さを一定にしたい)場合は、下記式（７）が成り立つように構成すれば現像剤３２の剤面３２ｆは斜めにならない。
Ｖｋ＝Ｖｕ＋Ｍｓ÷Ｓ・・・・（７）
上記式（７）は、各循環搬送路セルの下流側端部の現像剤搬送速度Ｖｋを、上流側端部の現像剤搬送速度Ｖｕに対して「Ｍｓ÷Ｓ」だけ大きくしてやればよいことを意味している。すなわち、循環搬送路３８の現像剤搬送方向下流側ほど現像剤搬送速度を速くしてやれば循環搬送路３８内の現像剤３２の剤面３２ｆは一定になる。
なお、上述の説明では循環搬送路３８の現像剤搬送速度について説明したが、供給搬送路３７でも同様の原理で現像剤搬送速度が決まる。
【０１２６】
次に、供給搬送路下流側端部３７ｂ近傍で発生するおそれのある現像剤枯渇の不具合について説明する。
供給搬送路３７内では現像剤３２の搬送速度が一定であると図５１に示すように現像剤搬送方向下流側ほど現像剤量が少なくなるため、供給搬送路下流側端部３７ｂ近傍では現像剤量が少なくなりやすい。供給搬送路下流側端部３７ｂ近傍で現像剤量が少なくなると、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに現像剤３２を供給することができなくなる。その結果、図５６中のように、現像スリーブ３４ａの右側の領域Ηに現像剤３２が供給できなくなる現像剤枯渇が発生する。
【０１２７】
現像装置３で現像剤枯渇が発生しないための現像剤搬送条件について図５７を用いて説明する。
図５７で示す「循環搬送路３８から供給搬送路３７への単位時間当りの現像剤搬送量Ｍｋｕ」と「現像スリーブ３４ａの表面から循環搬送路３８に単位時間当りに落下する現像剤３２の総量Ｍｚｓ」について、供給搬送路下流側端部３７ｂ近傍で現像剤枯渇が発生しないための最低限必要な条件と下記式（８）の条件がある。
Ｍｋｕ＞Ｍｚｓ・・・・（８）
すなわち、現像装置３内の現像剤の搬送状態が平衡状態となった場合においては、「循環搬送路３８から供給搬送路３７への単位時間当りの現像剤搬送量Ｍｋｕ」は、「現像スリーブ３４ａの表面から循環搬送路３８に単位時間当りに落下する現像剤３２の総量Ｍｚｓ」よりも多くなければならない。上記式（８）の条件が成り立っていない場合、供給搬送路３７内の供給搬送路上流側端部３７ａ近傍以外の現像剤搬送速度をどんなに速くしようとも現像剤枯渇が発生する。
【０１２８】
次に、回収室下流側で発生する現像剤漏れ、現像剤連れ周りについて説明する。
図５８は、現像剤漏れが発生した状態の現像剤搬送路の模式図である。図５８に示したとおり、循環搬送路３８から供給搬送路３７に現像剤３２を受け渡す部分である持ち上げ部４１ａは供給搬送路３７から循環搬送路３８に現像剤を受け渡す部分である落下部４２ａに比べて現像剤搬送量が多くなる。そのため持ち上げ部４１ａ付近には現像剤が溜まりやすく、図５８中の領域Λのような状態になると、現像スリーブ３４ａからの現像剤３２を循環搬送路３８に回収できなくなってしまう。この場合、「供給搬送路３７」→「現像スリーブ３４ａの表面」と循環した現像剤３２は循環搬送路３８に行き場がなくなるために現像装置３の外に落下してしまう。この現象を剤漏れと呼ぶ。
さらに、持ち上げ部４１ａ付近に現像剤３２が溜まると剤漏れ以外にも連れ周りという不具合が発生する。連れまわりは一度は現像領域Ａを通過した現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２が現像スリーブ３４ａと循環搬送路３８とが対向する位置で現像スリーブ３４ａの表面から離脱せずに、再度、現像領域Ａに運ばれる現象である。一度、現像領域Ａを通過した現像剤３２はトナー濃度が下がっている。そのため、連れ周りが発生すると現像領域Ａで必要なトナー量が確保できずに画像濃度が下がってしまう。
【０１２９】
なお、剤漏れ及び連れ回りは共に循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量が多いことによって発生する。したがって、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量が少なくなれば（循環搬送路３８内の現像剤３２の高さが低くなれば）発生しない。
【０１３０】
次に、現像装置３に適用可能な剤漏れや連れ回りの発生を防止する構成について説明する。
循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤量を少なくする構成としては下記（ａ）または（ｂ）の構成を挙げることができる。
（ａ）循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の現像剤搬送力を大きくする。
（ｂ）持ち上げ口４１の開口面積及び開口位置を適切に設定する。
【０１３１】
上記（ａ）の構成は、現像装置３ではスクリュ部材である循環スクリュ４０によって循環搬送路３８内の現像剤搬送を行っているため、循環スクリュ４０のリード角を適切に設定することが望ましい。
図３９を用いて説明したように、スクリュ軸部８０ａに対してスクリュ羽部８０ｂが垂直に近くなるほどリード角βの角度が小さくなる。
また、スクリュ部材のリード角βの角度と搬送速度との関係は図４０示すグラフのようになる。図４０のグラフはスクリュ径が１４［ｍｍ］のスクリュ部材を８００［ｒｐｍ］で回転させたときのスクリュ軸方向の搬送速度を測定した結果である。
図４０に示すように、リード角βの角度を４５［°］近傍の値に設定することで搬送速度を速くできるため循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍の循環スクリュ４０のリード角の角度は４５［°］に設定する。また、循環スクリュ４０の回転数を高くしても現像剤３２の搬送速度を速くすることができる。しかし、スクリュ部材の回転数を高くするとスクリュ部材と軸受けの部分との摩擦により熱が発生してしまう。その熱により現像剤中のトナーが凝集し、固化してしまうおそれがあるので、スクリュ部材の回転数は可能な限り小さくすることが望ましい。そのため現像装置３では循環スクリュ４０の循環搬送路３８内の現像剤搬送方向下流側端部近傍に位置する箇所のリード角の角度を４５［°］に設定した上で、必要なスクリュ回転数に設定する。上述の実施例８では循環スクリュ４０を８００［ｒｐｍ］の回転数で回転させている。
【０１３２】
図５９は、スクリュ部材のリード角βの角度と分散性との関係を示すグラフである。図５９より、リード角の角度が大きい方が分散性が大きくなっていることがわかる。なお、ここで言う分散性とはスクリュ部材の軸方向における単位距離あたり移動する間に現像剤が移動方向でどの程度分散するかを表している。
【０１３３】
上記（ｂ）の構成については、現像スリーブ３４ａの軸方向における持ち上げ口４１と現像スリーブ３４ａとの距離（図４１中の矢印Ｗ）を可能な限り広く設定し、持ち上げ口４１を現像スリーブ３４ａから可能な限り遠い位置に設定した方が良い。
持ち上げ口４１から現像剤３２を持上げるためには、循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａには現像剤が詰まってないと現像剤３２は持ち上がらずに、供給搬送路３７内の現像剤３２が持ち上げ口４１から落下して、循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａに戻ってしまう。よって、現像剤が持ち上がるためには少なくとも循環搬送路３８内の持ち上げ部４１ａに現像剤３２が溜まることになる。このため、持ち上げ口４１と現像スリーブ３４ａとの距離が大きければ持ち上げ部４１ａに溜まる現像剤３２が現像スリーブ３４ａにかかりにくくなり、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。
【０１３４】
しかしながら、現像装置３を小型化するためには、持ち上げ口４１を現像スリーブ３４ａの近傍に設ける必要があるため、持ち上げ口４１と現像スリーブ３４ａとの距離Ｗを設定するだけでは現像装置３を小型化しつつ、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することはできない。
現像装置３を小型化しつつ、剤漏れや連れ回りの発生を抑制するためには、持ち上げ口４１の開口面積を循環スクリュ４０のスクリュ断面積以上に設定する必要がある。
これは、上記式（２）及び（３）で示したように、現像剤搬送量は現像剤が移動可能な「断面積×搬送速度」で決まるためである。持ち上げ口４１の開口面積が循環スクリュ４０のスクリュ断面積よりも小さい場合は循環スクリュ４０によって現像剤３２に搬送力が付与される領域の現像剤搬送速度よりも速い搬送速度で持ち上げ口４１を通過する現像剤３２は移動しなければならなくなる。持ち上げ口４１を通過する現像剤３２の搬送速度が速い場合はその周りにかかる現像剤圧力も大きくなっており、その圧力は循環搬送路３８の持ち上げ部４１ａに伝播する。そのため循環搬送路下流側端部３８ｂ近傍（持ち上げ部４１ａや持ち上げ手前部４１ｂ）に現像剤３２が詰まりやすくなる。
【０１３５】
図６０は、持ち上げ口４１の開口面積と持ち上げ口４１での現像剤搬送量との関係を示すグラフである。
図６０中の「開口面積小」は、持ち上げ口４１の開口面積をスクリュ断面積の０．９倍としたときのグラフであり、「開口面積大」は持ち上げ口４１の開口面積をスクリュ断面積の２．２倍としたときのグラフである。
図６０に示すように、循環スクリュ４０の回転数が同じ（循環スクリュ４０の現像剤搬送力が同じ）値であったとしても、開口面積が広い方が持ち上げ口４１の現像剤搬送量は多くなっている。すなわち、持ち上げ部４１ａでの現像剤圧力が小さくても持ち上げ口４１の開口面積が広いと必要な現像剤搬送量が確保できる。そのため、持ち上げ部４１ａや持ち上げ手前部４１ｂでの現像剤詰まりを少なくすることができる。
【０１３６】
次に、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍での分散能力について説明する。
本実施例の現像装置３は小型の現像装置であるために現像容器３３に収納さている現像剤３２の量が、従来の現像装置に比べて少ない。このように現像剤３２が少ない場合にトナーの分散能力が必要になる。
時間当りの印刷枚数が同じで、現像容器内に収納する現像剤の総量が異なる現像装置Ａと現像装置Ｂとを比較したものを表３に示す。
【表３】
2010204639.tif 000010
現像容器内に収納する現像剤の総量は、現像装置Ａが９０［ｇ］で現像装置Ｂが２７０［ｇ］である。そして、単位時間当たりの印刷枚数が同じ場合、同じ画像の印刷に使われるトナー消費量は現像装置Ａ、現像装置Ｂ共に等しいが、現像容器内のトナーの総量に対するトナー消費量の割合は現像装置Ａと現像装置Ｂとでは異なる。例えば、全面画像(黒トナーなら真っ黒な画像)を出力した場合のトナー消費で比較すると、現像装置Ａでは現像容器内の総トナー量に対して全面画像出力時のトナー消費量の割合は６［％］使うのに対し、現像剤容量が大きい現像装置Ｂでは現像容器内の総トナー量に対して全面画像出力時のトナー消費量の割合は２［％］程度である。
そして、画像出力後は次の画像作成のために消費したトナー量と同じ量のトナーを現像容器内に補給する必要がある。これも現像装置Ａでは現像容器内トナー量の６［％］、現像装置Ｂでは２［％］相当のトナーを補給する。全体のトナー量に対して補給されるトナー量が多いため、現像装置Ａは現像装置Ｂに比べて補給したトナーを現像剤中に分散する能力を高くしなければならない。
【０１３７】
ここで、本実施例の現像装置３のように小型化した現像装置で補給したトナーを現像剤中に分散する能力を高くする構成について説明する。
本実施例の現像装置３のトナー補給位置Ｔは、図５１に示すように循環搬送路上流側端部３８ａである。トナー補給位置としては供給搬送路３７内の現像剤搬送方向下流側の現像スリーブ３４ａの端部に現像剤３２を受け渡す位置よりも現像剤搬送方向下流側の供給搬送路３７内であってもよい。
【０１３８】
補給したトナーを現像剤中に分散する能力を高めためには、下記（ｃ）〜（ｅ）の項目を満たすことが必要である。
（ｃ）補給したトナーを長手方向で分散する。
（ｄ）分散したトナーを現像剤中に取り込む。
（ｅ）取り込んだトナーをキャリアと接触させる(トナーを帯電させるため)。
【０１３９】
先ず、上記（ｃ）は、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍で行う必要がある。
上記（ｃ）の項目を、循環スクリュ４０による現像剤搬送中に行うためには、図６１中の矢印Ｇで示すように、循環スクリュ羽部４０ｂを乗り越えてトナーが移動しないと分散されない。なお、図６１では現像剤搬送方向（図６１中の矢印Ｅの方向）と逆方向に循環スクリュ羽部４０ｂを乗り越えるトナーの移動方向を記載しているが、現像剤搬送方向と逆方向に進むという意味ではなく、現像剤と同じ速度で搬送されるトナーと循環スクリュ羽部４０ｂのピッチを乗り越えて遅れるトナーとが存在するという意味で記載している。
また、循環スクリュ羽部４０ｂのピッチを乗り越えて遅れるのは補給したトナーだけではなく、現像剤も一緒に遅れる。そのため、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍の現像剤搬送速度は必然的に遅くなる。
【０１４０】
図６２は、補給トナーの分散性を高める構成の一例の説明図である。
循環スクリュ羽部４０ｂのピッチ間にパドル４０１がついている。パドル４０１は循環スクリュ４０によって軸方向に搬送されている現像剤３２を軸方向に直交する方向に跳ね飛ばす作用がある。パドル４０１によって跳ね飛ばされた現像剤３２は軸方向の速度がほぼ０になっており、跳ね飛ばされている間に循環スクリュ４０は回転する。そのため、跳ね飛ばされた現像剤３２が戻ってくると循環スクリュ羽部４０ｂのピッチを越えた遅れとなる。このような原理でパドル４０１をつけると補給トナーを長手方向に分散することができる。なおパドル４０１をつけることで軸方向の搬送速度も遅くなるため、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍に位置する循環スクリュ４０にパドル４０１を取り付けることで、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍の分散能力を上げつつ、この位置での現像剤搬送速度を遅くすることができる。
【０１４１】
補給トナーの分散性を高める構成としては図４３に示すスクリュ部材８０のようにリード角の角度を大きくしたスクリュを用いてもよい。
図４３に示すようにリード角の角度を大きくする（スクリュ羽部８０ｂを寝かせる）と、現像剤３２がスクリュ羽部８０ｂを乗り越えやすくなるので、トナーの長手方向の分散性を上げることができる。また、図４０からもわかるように、リード角の角度が４５［°］よりも大きい場合、リード角の角度が大きいほど搬送速度が遅くなる。
よって、本実施例の現像装置３の循環スクリュ４０では、循環搬送路上流側端部３８ａに位置する箇所のリード角の角度を６５［°］として、その位置から搬送方向下流側に位置する箇所ほどリード角の角度を小さくして、実施例８で説明した現像剤搬送方向下流側端部近傍の領域に位置する箇所ではリード角の角度が４５［°］となるように設定している。
【０１４２】
なお、補給トナーの分散性を高める構成としては図６３にスクリュ断面を示す循環スクリュ４０のように、循環スクリュ羽部４０ｂの一部を切り取って切り欠き４０ｄを形成したものでも良い。補給したトナーは現像剤３２の上方（剤面３２ｆ近傍）を移動するため、図６１を用いて説明したトナーの遅れを作る場合には、図６３に示すような構成の循環スクリュ４０でも達成できる。なお、図６３に示す構成よりもさらに現像剤３２の搬送速度を遅くしたい場合は、図６４に示すように循環スクリュ羽部４０ｂの中心部まで達する切り欠き４０ｄを形成する循環スクリュ４０としても良い。
このように、本実施例の現像装置３では、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍は現像剤の搬送速度を遅くしつつ、補給トナーを長手方向に分散できる機構を搭載する必要がある。
【０１４３】
図６５は、通常形状（ノーマル）のスクリュと、図６２に示したパドルを備えるスクリュ（パドル）と、図６３に示した羽部の一部を切り取ったスクリュ（切り欠き）との３種類の形状が異なるスクリュで分散性と搬送速度とを比較したグラフである。
図６５のグラフを得るのに用いた３種類のスクリュのすべてがリード角の角度が３５．５［°］であり、パドルや切り欠きを設けた点以外の構成（スクリュ径、ピッチ幅、回転数、等）は共通のスクリュ部材である。
図６５のグラフより、パドルをつけたり、切り欠きをつけたりすると搬送速度が遅くなり、分散性が向上することがわかる。なお、ここで言う分散性とはスクリュ部材の軸方向における単位距離あたり移動する間に現像剤が移動方向でどの程度分散するかを表している。
【０１４４】
次に、上記（ｄ）の分散したトナーを現像剤中に取り込む構成について説明する。
図６６は、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍の現像装置３内の現像剤３２と補給トナーＴとの状態を模式的に示した断面図である。
図６６中の矢印Ｑで示すように、本実施例の現像装置３では、現像スリーブ３４ａを離れた現像剤３２を循環搬送路３８で回収する。一方、補給トナーＴは循環搬送路３８内の現像剤３２の上方を移動しており、現像スリーブ３４ａを離れた現像剤３２が上方から降りかかってくる。このため、上から降ってきた現像剤３２によって補給トナーＴは循環搬送路３８内の現像剤３２中に取り込みやすい構成になっている。このように、循環搬送路３８内の現像剤３２の上方にある補給トナーＴに対して現像スリーブ３４ａから離れた現像剤３２が上から降ってくる構成になっており、補給トナーＴの現像剤３２への取り込みがしやすい。
【０１４５】
上記（ｅ）に記載のトナーとキャリアとの接触は持ち上げ部４１ａで行うことができる。上記（ｃ）及び（ｄ）について説明した構成により、現像容器３３内に補給されたトナーは循環搬送路３８内の現像剤３２中に分散されている。持ち上げ部４１ａでは現像剤３２を上方に持ち上げるため、現像剤圧力が大きくなっており、この現像剤圧力によりトナーとキャリアの接触回数を増やすことができる。このため、本実施例の現像装置３のようの構成であれば、小型化して現像容器３３に収容できる現像剤３２の量が少なくても、補給トナーを分散させて用いることができる。
【０１４６】
次に、循環搬送路３８の上流側及び供給搬送路３７の下流側の現像剤量を増やす構成について説明する。
現像剤搬送路内の任意の領域で、単位時間当りにこの領域に入ってくる現像剤量と、単位時間当りにこの領域から出て行く現像剤量が決まっている場合、この領域での現像剤の搬送速度を遅くすることでこの領域内の現像剤量を多くすることができ、現像剤の嵩を高くすることができる。
よって、循環搬送路３８の上流側及び供給搬送路３７の下流側で現像剤搬送速度を遅くすることにより、その部分の現像剤量を多く(現像剤の嵩を高く)できる
【０１４７】
このように、循環搬送路３８の上流側及び供給搬送路３７の下流側の現像剤量を増やすことによって、下記（ｆ）及び（ｇ）に示す効果を奏することができる。
（ｆ）現像装置内の現像剤の寿命向上
（ｇ）トナー消費及びトナー補給による現像装置内の現像剤のトナー濃度変動の低減
【０１４８】
上記（ｆ）の効果については、現像装置３を小型化しても剤規制部材３５近傍で現像剤３２に対して負荷されるストレスを小さくすることで現像剤３２の長寿命を達成できることは実施例１にて説明した。しかし、現像剤３２の寿命は現像装置３内の現像剤量にほぼ比例する。したがって現像容器３３内に収容できる現像剤の量を増やすことができればその分寿命を長くできる。
【０１４９】
図６７は、循環搬送路３８及び供給搬送路３７内の現像剤搬送速度を現像剤搬送方向の上流側端部から下流側端部まで同じ速度とした場合の現像装置の循環搬送路３８及び供給搬送路３７内の現像剤搬送方向の位置における現像剤量を示している。
詳しくは、循環スクリュ４０及び供給スクリュ３９ともにリード角の角度が４５［°］で一様なスクリュ部材にて構成した場合である。この場合は、現像装置３内の現像剤３２は、図５１に示すように剤面３２ｆ（現像剤の高さ）は斜めになる。
【０１５０】
図６８は、循環搬送路３８及び供給搬送路３７内の現像剤搬送速度を現像剤搬送方向の現像剤搬送方向の位置によって現像剤搬送速度を変えた場合の現像装置の循環搬送路３８及び供給搬送路３７内の現像剤搬送方向の位置における現像剤量を示している。
具体的には、循環搬送路下流側端部３８ｂ近傍に位置する箇所の循環スクリュ４０のリード角の角度を４５［°］として、そこから現像剤搬送方向上流側に位置する箇所ほどリード角の角度が徐々に大きくなるようにして、循環搬送路上流側端部３８ａ近傍に位置する箇所の循環スクリュ４０のリード角の角度が６５［°］となるように設定した。同様に、供給搬送路上流側端部３７ａ近傍に位置する箇所の供給スクリュ３９のリード角の角度を４５［°］として、そこから現像剤搬送方向下流側に位置する箇所ほどリード角の角度が徐々に大きくなるようにして、供給搬送路下流側端部３７ｂ近傍に位置する箇所の供給スクリュ３９のリード角の角度が６５［°］となるように設定した。
【０１５１】
図６７と図６８とを比較すると、図中のＲで示す循環搬送路下流側端部と供給搬送路上流側端部との現像剤量は等しくなっている。これは、現像剤漏れ、現像剤連れ周りを発生させないように現像剤３２を循環搬送路３８から供給搬送路３７へ現像剤３２を受け渡すために必要な条件によるものである。一方、循環搬送路３８上流側と供給搬送路３７下流側との現像剤量は図６８に示す場合のほうが多くなっている。
【０１５２】
本実施例の現像装置３で、図６７を用いて説明した構成から図６８を用いて説明した構成に変更することにより、現像容器３３内に収納できる現像剤量を７０［ｇ］から９０［ｇ］まで増やすことができ、現像剤３２の寿命も約１．３倍に延ばすことができた。また、同様に現像容器内トナー量に対するＡ４サイズ紙全面画像出力時のトナー消費量の割合は７．９［％］から６．１［％］まで低減することができた。これにより、トナー消費やトナー補給による現像装置３内の現像剤３２のトナー濃度の変動を抑制し、現像装置３を小型化した構成であっても画像濃度の変動を低減することができる。
【０１５３】
なお、実施例８〜１０で説明した現像装置３内の現像剤搬送路の構成は、実施例１〜７の現像装置３のようにマグネットローラ３４ｂを３極構成として現像スリーブ３４ａを小径とし、現像装置３を小型化した構成に好適に適用することができる。なお、実施例８〜１０で説明した現像剤搬送路の構成は、マグネットローラ３４ｂを３極構成とした現像装置に限るものではなく、図１１で示す比較例２のように５極構成とした現像装置のように、現像スリーブ上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極を４極以上備える現像装置であっても適用可能である。すなわち、現像剤を現像スリーブの回転軸方向に搬送しながら、現像剤を現像スリーブに供給する供給搬送路と、供給搬送路の下方に配置され、供給搬送路の搬送方向下流側端部まで到達した現像剤を受け渡されて、現像剤を現像スリーブの回転軸方向で供給搬送路とは逆方向に搬送しながら現像スリーブから現像剤を回収し、現像剤搬送方向下流側端部まで到達した現像剤を供給搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡す循環搬送路とを備える現像装置であれば実施例８〜１０で説明した現像剤を搬送する構成は適用可能である。
なお、上記実施例において、循環搬送路３８内に配置した循環スクリュ４０の駆動を停止した際に現像スリーブ３４ａが存在する範囲内においては、循環搬送路３８内の現像剤３２の剤面３２ｆが現像スリーブ３４ａの中心から水平に延ばした水平線よりも下側に位置するように現像剤量が設定されていることが望ましい。このように設定することで現像スリーブ３４ａとその重力によって循環搬送路３８内の現像剤３２がつれまわるおそれが低減する。
【０１５４】
〔実施例１１〕
次に、実施例１〜１０の現像装置３に適用可能な剤規制部材３５に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側の領域で現像剤３２を攪拌する構成（以下、実施例１１と呼ぶ）について説明する。
図６９は実施例１１を適用可能なプロセスカートリッジである作像装置１７の断面図である。図６９に示すように、感光体１の周囲には、現像装置３、帯電ローラ２ａを備える帯電装置２及びクリーニングブレード６ａを備えるクリーニング装置６が配置されており、現像装置３としては、実施例１〜１０で説明した現像装置３が適用可能である。
【０１５５】
本実施例の現像装置３は、現像スリーブ３４ａの上方から供給搬送路３７内の現像剤３２を重力を利用して現像スリーブ３４ａの表面に図６９中の矢印Ｉで示すように、供給搬送路３７から現像剤３２を掛け流すようにして現像剤供給する構成である。このため、剤規制及び汲み上げに寄与するＮ２極の磁力が弱くても良好な現像剤の汲み上げ、剤規制が可能である。そして、現像剤に対するストレスを軽減するために、Ｎ２極を構成する磁石として従来の剤規制磁極に比べて磁力の弱い磁石を用いている。このため、剤規制部材３５に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側の領域であるバッファ部５０内の現像剤３２に影響を与える磁界の磁力は弱く、現像剤３２はバッファ部で柔らかく抱え込まれている状態である。
【０１５６】
供給搬送路３７から供給スクリュ３９によって現像剤３２をバッファ部５０に向けて供給する場合、スクリュピッチで波打つように補給されることがあり、供給量にムラが生じることがある。従来の現像装置では剤規制磁極の磁力が強いため、バッファ部内の現像剤にはある程度の圧力がかかっており、この圧力によって現像剤が混ぜられ供給量のムラは均させる。
さらに、現像剤３２内にはトナーやキャリアが緩く凝集した緩凝集体が存在することがある。このような凝集体が現像ドクタ部の間隙に詰まると白スジなどの画像不良の原因となる。従来の現像装置ではバッファ部内の現像剤にかかる圧力によって緩凝集体が解され、これが現像ドクタ部の間隙に詰まることを防止することができた。
【０１５７】
一方、本実施例の現像装置３では、バッファ部５０内の現像剤３２に影響を与える磁界の磁力が弱いため、バッファ部５０内の現像剤３２にかかる圧力が小さく、磁力によって混ぜられる作用が小さい。このため、スクリュピッチによる供給量のピッチムラが生じると、このピッチムラが現像スリーブの担持量のムラとなり、画像濃度のムラが発生してしまう。さらに、バッファ部５０内の現像剤３２の中に緩凝集体が発生すると解され難く、これが現像ドクタ部の間隙に詰まることによって白スジなどの画像不良の原因となり易い。
【０１５８】
このような不具合を防止する構成として、本実施例の現像装置３は図７０（ａ）で示すように攪拌部材としてパドル部材５１を備えている。図７０（ｂ）はパドル部材５１の斜視図である。
実施例１１の現像装置３はパドル部材５１を備え、パドル回転軸５１ａを中心に回転、または、揺動させることによってバッファ部５０内の現像剤３２を攪拌することができ、供給量のピッチムラを解消することができるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。さらに、バッファ部５０内の現像剤３２の中に緩凝集体が発生しても、パドル部材５１によって解され、緩凝集体が現像ドクタ部の間隙に詰まることに起因する白スジなどの画像不良の発生を防止することができる。
なお、パドル部材５１として図７０（ａ）に示す形状に限るものではない。パドル羽部５１ｂの個数は４つに限るものではなく、パドル羽部５１ｂの形状としては図７０（ｂ）にしめすように長手方向に連続な形状であっても断片的な形状であってもよい。
【０１５９】
図７１は、実施例１１の現像装置３において、パドル部材５１の代わりに攪拌部材としてローラ部材５２を設けた構成の説明図である。図７１（ａ）は現像装置３の断面図、図７１（ｂ）はローラ部材５２の斜視図である。パドル部材５１の代わりにローラ部材５２を備える構成であっても、ローラ回転軸５２ａを中心に回転、または、揺動させることによってバッファ部５０内の現像剤３２を攪拌することができ、供給量のピッチムラを解消することができるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。さらに、バッファ部５０内の現像剤３２の中に緩凝集体が発生しても、ローラ部材５２によって解され、緩凝集体が現像ドクタ部の間隙に詰まることに起因する白スジなどの画像不良の発生を防止することができる。
なお、ローラ部材５２のローラ部５２ｂの材質は、どのようなものであってもよく、金属やスポンジのものを用いることができる。
【０１６０】
図７２は、実施例１１の現像装置３において、パドル部材５１の代わりに攪拌部材としてワイヤ部材５３を設けた構成の説明図である。図７２（ａ）は現像装置３の断面図、図７２（ｂ）はワイヤ部材５３の斜視図である。パドル部材５１の代わりにワイヤ部材５３を備える構成であっても、ワイヤ回転軸５３ａを中心に回転、または、揺動させることによってバッファ部５０内の現像剤３２を攪拌することができ、供給量のピッチムラを解消することができるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。さらに、バッファ部５０内の現像剤３２の中に緩凝集体が発生しても、ワイヤ部材５３によって解され、緩凝集体が現像ドクタ部の間隙に詰まることに起因する白スジなどの画像不良の発生を防止することができる。
【０１６１】
このような実施例１１の現像装置３では、供給スクリュ３９による現像剤３２の補給が不均一（長手方向での不均一も含む）であったとしても、上述した攪拌部材によってバッファ部５０（現像剤抱え込み部）内の現像剤をほぐす（均す）ことにより、現像ドクタ部の上流側で均一になり安定した汲み上げ量を確保することが出来る。これにより、濃度ムラやスクリュピッチムラのない良好な画像を得ることが出来る。また、上述の攪拌部材を設けることにより、緩凝集体が発生した場合でも崩すことが出来るので、白スジやトナー核付着のない良好な画像を得ることが出来る。
なお、実施例１１の現像装置３では、現像スリーブ３４ａの上方に剤規制部材３５を備えるいわゆる上ドクタの構成であったが、実施例１１のように攪拌部材を備える構成は、現像スリーブの下方に剤規制部材を備えるいわゆる下ドクタの構成にも適用可能である。
【０１６２】
〔実施例１２〕
次に、実施例１〜１１の現像装置３に適用可能な現像スリーブ３４ａの構成（以下、実施例１２と呼ぶ）について説明する。
従来の現像装置のように、下方にある現像剤を現像スリーブで汲み上げる構成の場合、現像スリーブ表面上にある程度の表面粗さがあって、機械的にも担持する構成が必要であった。このため、従来の現像装置に用いる現像スリーブに対してはブラスト加工などの表面加工が必要であった。
一方、本実施例の現像装置３は、図６９の矢印Ｉで示すように、現像スリーブ３４ａに対し現像剤３２を掛け流すタイプなので現像剤３２を汲み上げるための搬送力が不要である。
よって、現像スリーブ３４ａの表面性状に関しては表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］であっても問題ないため、本実施例の現像スリーブ３４ａとしては、その表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］のものを用いる。そして、表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］となる表面性状は、通常の旋盤加工で得られる表面性状であり、場合によってはアルミ押し出し加工の様に除去加工の無い加工で現像スリーブ３４ａを作成しても達成出来る表面性状の数値である。よって、従来の現像スリーブに施していたブラスト加工などの表面加工が不要となる。
【０１６３】
このような、表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲となる現像スリーブ３４ａを用いることで、現像スリーブ３４ａの表面加工に掛かるコストを低コストに出来る。特に、本実施例の現像装置３では３極構成で現像スリーブ３４ａを小径化しており、スリーブ径Φが１０［ｍｍ］の小径スリーブを現像スリーブ３４ａに用いることができる。しかし、スリーブ径Φが１０［ｍｍ］の小径スリーブで現像剤３２の汲み上げに適した表面性状となるように表面を加工することはコスト高に繋がる。これに対して、本実施例の現像装置３では現像スリーブ３４ａで現像剤３２を汲み上げる搬送力は不要であり、現像スリーブ３４ａの表面としては非常に小さな搬送力を備えた表面性状であれば問題がない。このため、汲み上げに適さない表面性状のスリーブを現像スリーブ３４ａに用いることができるので、低コスト化を図ることができる、本実施例の現像スリーブ３４ａ（表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲）を問題なく使用することができる。
なお、表面性状に関しては、通常の旋盤加工であっても表面粗さＲｚ０．８［μｍ］程度の表面性状を出すことは可能であり、アルミ押し出し加工でも表面粗さＲｚ３．２［μｍ］程度の表面性状を出すことは可能である。
【０１６４】
また、実施例１２の現像スリーブ３４ａを備える現像装置３であれば、表面性状の凹凸が少ないため磨耗の影響も受け難く、現像スリーブ３４ａの寿命に関しても長寿命化が可能となる。さらに、従来の現像スリーブに溝加工を行った現像装置と異なり、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２の穂立ちが均一となるので現像効率が向上し、高画像を得ることが出来る。
【０１６５】
〔実施例１３〕
次に、実施例１〜１２の現像装置３に適用可能な現像スリーブ３４ａの駆動ギヤの実施例（以下、実施例１３と呼ぶ）について説明する。
図７３は、本実施例の現像装置３が備える現像スリーブ３４ａ及び現像スリーブ３４ａに回転駆動を伝達する現像ギヤ３４ｇと感光体１との配置を模式的に示す説明図である。
また、図７４は、従来の現像装置３が備える現像スリーブ３４ａ及び現像ギヤ３４ｇと感光体１との配置を模式的に示す説明図である。
【０１６６】
図７４に示す従来の現像装置の構成のように、現像ギヤ３４ｇのモジュールが大きい場合や歯数が多い場合は、現像ギヤ３４ｇの外径が現像スリーブ３４ａ外径より大きくなっていた。このため、現像ギヤ３４ｇを現像スリーブ３４ａに対向する感光体１の長手方向の領域内には配置することが出来ず、結果として現像装置３が大きくなってしまっていた。
一方、図７３に示す本実施例の現像装置であれば、現像ギヤ３４ｇの外径を現像スリーブ３４ａの外径よりも小さくすることによって、現像スリーブ３４ａに対向する感光体１の長手方向の領域に現像ギヤ３４ｇが入り込むように配置しても干渉されず、感光体１の長手方向の領域に配置できる分、現像装置３の小型化を図ることができる。
【０１６７】
本実施例の現像装置３では、現像装置の小型化、特に長手方向の小型化に制約を受けないように、現像ギヤ３４ｇが感光体１の長手方向の領域に入っても干渉しないように構成した。
本実施例の現像装置に用いる平歯車での実施例を以下に記載する。
平歯車の歯先円直径は、以下の式（９）で求めることができる。
ｄｋ＝ｄｏ＋２・ｍ  ・・・・（９）
（ｄｋ：歯先円直径  ｄｏ：ピッチ円直径（ｚ・ｍ）  ｍ：モジュール  ｚ：歯数）
そして、現像スリーブ外径：Φ１０［ｍｍ］、及び、切り下げ限界歯数：１７を考慮して歯車の歯先円直径をΦ１０［ｍｍ］以下にするには、上記（９）式より、
１０＝１７・ｍ＋２・ｍ
ｍ＝０．５３となり、
モジュールを０．５［ｍｍ］としなければならない。
【０１６８】
モジュールを小さくすることで歯数を稼ぎ、ギヤを小さくすることができるが、モジュールを小さくすると強度が低下し、現像スリーブ３４ａへの駆動伝達ができなくなるおそれがある。しかし、本実施例の現像装置３は剤規制部材３５との対向部である剤規制部での低ストレス化を実現し、現像スリーブ３４ａの回転トルクが小さいためモジュールが０．５［ｍｍ］と小さくても問題ない。
このように、現像ギヤ３４ｇを現像スリーブ３４ａの外径よりも小さくすることにより、感光体１との干渉を避けられるので、現像装置３を小型化することが出来る。
【０１６９】
〔実施例１４〕
次に、実施例１〜１３の現像装置３に適用可能なプリセットシールの実施例（以下、実施例１４と呼ぶ）について説明する。
現像装置３を現像ユニットとして出荷する際には、現像容器３３内に予め現像剤３２を入れておくことが望ましい。そして、本実施例の現像装置３では輸送中に現像容器３３内の現像剤３２が漏れないようにプリセットシールを備えている。
【０１７０】
図７５及び図７６は本実施例の現像装置３内の現像剤３２の流れを示す説明図であり、図７５が現像装置３の軸方向に直交する断面図、図７６が現像装置３を図７５中の矢印Ｃ方向から見たＮ−Ｎ´断面の断面図である。
図中のＩ１〜Ｉ７の矢印が現像剤３２の流れを示す。
現像装置３内の短手方向（現像スリーブ３４ａの軸方向に直交する方向）では、図７５に示すように、「供給搬送路３７」→「現像スリーブ３４ａの表面」→「循環搬送路３８」の順に現像剤が循環する。
一方、現像装置３内の長手方向（現像スリーブ３４ａの軸方向）では、「循環搬送路３８」→「持ち上げ口４１」→「供給搬送路３７」→「落下口４２」→「循環搬送路３８」の順に現像剤が循環する。
【０１７１】
図７７は、プリセットシールとして２つのシール部材６０（第１シール部材６０ａ、第２シール部材６０ｂ）によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給搬送路３７との連通部（矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、現像スリーブ３４ａを配置した空間と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ３の流れが通る連通部）のそれぞれを塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図７７（ａ）は現像装置３の断面図、図７７（ｂ）は、２つのシール部材６０を各々引く構成の現像装置３の斜視図であり、図７７（ｃ）は、２つのシール部材６０を同時に引き抜く構成の斜視図である。
この構成では、供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７２】
図７８は、プリセットシールとして１つのシール部材６０によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給搬送路３７との連通部（矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、現像スリーブ３４ａを配置した空間と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ３の流れが通る連通部）を塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図７８（ａ）は現像装置３の断面図、図７８（ｂ）は、現像装置３の横方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図であり、図７８（ｃ）は、現像装置３の上方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図である。
なお、図７８（ｃ）で示す構成の現像装置３では、シール部材６０は表面に付着した現像剤３２を落とす為にシール清掃部材６１の隙間を通して引き抜く。なお、シール清掃部材６１としては発泡ＰＵＲ等の柔軟性があるものが望ましい。このような構成であっても、図７７の構成と同様に供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７３】
図７９は、プリセットシールとして２つのシール部材６０（第１シール部材６０ａ、第２シール部材６０ｂ）によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給搬送路３７との連通部（矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、供給搬送路３７と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ５及び矢印Ｉ７の流れが通る連通部である、仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）のそれぞれを塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図７９（ａ）は現像装置３の断面図、図７９（ｂ）は、２つのシール部材６０を各々引く構成の現像装置３の斜視図であり、図７９（ｃ）は、２つのシール部材６０を同時に引き抜く構成の斜視図である。
この構成では、供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７４】
図８０は、プリセットシールとして１つのシール部材６０によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給搬送路３７との連通部（矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、供給搬送路３７と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ５及び矢印Ｉ７の流れが通る連通部である、仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）を塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図８０（ａ）は現像装置３の断面図、図８０（ｂ）は、現像装置３の横方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図であり、図８０（ｃ）は、現像装置３の上方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図である。
なお、図８０（ｃ）で示す構成の現像装置３では、シール部材６０は表面に付着した現像剤３２を落とす為にシール清掃部材６１の隙間を通して引き抜く。なお、シール清掃部材６１としては発泡ＰＵＲ等の柔軟性があるものが望ましい。このような構成であっても、図７９の構成と同様に供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７５】
図８１は、プリセットシールとして２つのシール部材６０（第１シール部材６０ａ、第２シール部材６０ｂ）によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ３の流れが通る連通部）、及び、供給搬送路３７と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ５及び矢印Ｉ７の流れが通る連通部である、仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）のそれぞれを塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図８１（ａ）は現像装置３の断面図、図８１（ｂ）は、２つのシール部材６０を各々引く構成の現像装置３の斜視図であり、図８１（ｃ）は、２つのシール部材６０を同時に引き抜く構成の斜視図である。
この構成では、循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７６】
図８２は、プリセットシールとして１つのシール部材６０によって、現像スリーブ３４ａを配置した空間と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ３の流れが通る連通部）、及び、供給搬送路３７と循環搬送路３８との連通部（矢印Ｉ５及び矢印Ｉ７の流れが通る連通部である、仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）を塞ぐ構成の現像装置３の説明図である。図８２（ａ）は現像装置３の断面図、図８２（ｂ）は、現像装置３の横方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図であり、図８２（ｃ）は、現像装置３の上方向からシール部材６０を引き抜く構成の現像装置３の斜視図である。
なお、図８２（ｃ）で示す構成の現像装置３では、シール部材６０は表面に付着した現像剤３２を落とす為にシール清掃部材６１の隙間を通して引き抜く。なお、シール清掃部材６１としては発泡ＰＵＲ等の柔軟性があるものが望ましい。このような構成であっても、図８１の構成と同様に循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットすることが可能となる。
【０１７７】
図７７〜図８２を用いて説明した構成では、現像装置３を用いて説明しているが、プロセスカートリッジとなっても同様の形態を取ることが可能である。
また、シール部材６０を上方向から引き抜く構成のみしかシール清掃部材６１を記載していないが、横方向から引き抜く場合に関しても同様にシール清掃部材を設置するのが望ましい。
【０１７８】
このように、現像剤３２のプリセットを可能とするために、現像スリーブ３４ａを配置した空間、供給搬送路３７、循環搬送路３８の連通部を塞ぐシール部材６０を設けることにより、現像装置３が新品の際の輸送時に現像剤漏れ等が発生せず、画像形成装置であるプリンタ１００の機内を汚すことが無い。またサービスパーツの際は梱包箱内を汚すことも無い。
よって、ユーザに汚れによる不快感を与えることが無く、また現像剤漏れによる異常画像の発生や機械の故障等を引き起こすことを防止することができる。
また、実施例１４で説明したシール部材６０は、塞ぐ対象の連通部の縁部を形成するケーシングに熱溶着されることによって、連通部を塞ぐ構成である。また、本実施例のシール部材６０は現像装置３に対して引き抜く方向の反対側で折り返して、折り返し部を挟んでケーシングに熱溶着されていない側の端部を引っ張ることで現像装置３から引き抜かれる構成となっている。折り返したシール部材６０を引き抜く構成により、シール部材６０のケーシングに対する溶着部分全体を一度に引き剥がすのではなく、引き抜く方向とは反対側の端部の溶着部分から順に引き剥がすことができるので、シール部材６０を引き抜くときに大きな力が不要となる。また、シール部材６０を引き抜くときに大きな力が不要であるため、シール部材６０に対して大きな力が働くことを防止し、引き抜き動作の途中でシール部材６０が破損して、シール部材６０が引き抜けなくなるおそれを低減できる。
なお、シール部材６０としては本実施例のように折り返すように溶着する構成に限らない。さらに、連通部を塞ぐ構成としては熱溶着に限るものではなく、現像装置３に対して引き抜くことができるシール部材６０によって所定の連通部を塞ぐことができればどのような構成であってもよい。
【０１７９】
なお、実施例１４で説明した現像装置３のように、使用前の現像装置３の連通部をシール部材６０によって塞いで、現像剤搬送経路内に現像剤３２をプリセットする構成は、実施例１〜７の現像装置３のようにマグネットローラ３４ｂを３極構成として現像スリーブ３４ａを小径とし、現像装置３を小型化した構成に好適に適用することができる。なお、実施例１４で説明した現像剤３２をプリセットする構成は、マグネットローラ３４ｂを３極構成とした現像装置に限るものではなく、図１１で示す比較例２のように５極構成とした現像装置のように、現像スリーブ上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極を４極以上備える現像装置であっても適用可能である。すなわち、現像剤を現像スリーブの回転軸方向に搬送しながら、現像剤を現像スリーブに供給する供給搬送路と、供給搬送路の下方に配置され、供給搬送路の搬送方向下流側端部まで到達した現像剤を受け渡されて、現像剤を現像スリーブの回転軸方向で供給搬送路とは逆方向に搬送しながら現像スリーブから現像剤を回収し、現像剤搬送方向下流側端部まで到達した現像剤を供給搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡す循環搬送路とを備える現像装置であれば実施例１４で説明した現像剤３２をプリセットする構成は適用可能である。
【０１８０】
本実施例の現像装置３のように、現像ローラ３４を３極構成とすることにより、現像スリーブ３４ａを小径にすることが出来る。また、３極構成として、３つの磁極に現像剤の汲み上げ、現像、剤離れの機能を持たせることで、従来の５つの磁極の構成と同様に現像スリーブ表面への汲み上げ、現像スリーブ表面上の現像剤の規制、現像、剤離れという各工程を良好に実行することが出来る。
また、３極構成であれば、ように現像後磁極であるＮ１極に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側での剤離れ磁極として機能するＮ１極と汲み上げ磁極として機能するＮ２極との現像スリーブ３４ａ上の間隔を広くすることができる。特に、現像後磁極中心線Ｌ３と現像前磁極中心線Ｌ１とが成す中心角の角度θ３が１８０［°］以上となるように構成することが可能であるため、小径の現像スリーブ３４ａを用いる構成であっても、良好な剤離れが可能になる。
また、剤離れ磁極として機能する磁極と汲み上げ磁極として機能する磁極との間の間隔を広くすることにより、現像スリーブ３４ａ上で現像領域Ａを通過した現像剤３２を供給搬送路３７とは異なる循環搬送路３８に回収することができる。現像剤３２の現像スリーブ３４ａへの供給と現像スリーブ３４ａからの回収を分離することが可能になり、現像装置３を小型化することによって現像剤収納部が小容量となったとしても画像濃度の変動を低減することができる。
また、供給搬送路３７を形成する障壁４３の下方に現像スリーブ３４ａの表面が位置するように配置することで、重力を利用して現像剤３２の供給を行うことが出来る。これにより重力によって、現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面に供給することが可能になり、従来の汲み上げ磁極と規制磁極とをそれぞれ備える構成に比べて、本実施例のように汲み上げ磁極および規制磁極として機能する磁極を１つ備え、磁極の数を低減した構成としても現像剤を良好に現像領域に供給することができる。
また、本実施例の現像装置３であれば、重力を用いて現像スリーブ３４ａの表面に現像剤を供給するため、汲み上げ磁極として機能する磁極（Ｎ２極）によって発生される磁界の現像スリーブ３４ａ表面上での法線方向の磁束密度の最大値が従来の現像装置の汲み上げ磁極の１／４程度となるような構成にしても良好な剤搬送が可能である。この場合、現像スリーブ３４ａに作用する荷重を従来の２０［％］〜３０［％］にまで低減できる。
このように、本実施例の現像装置３では、剤規制部での荷重を低減することができるため、現像スリーブ３４ａを小径とすることに起因して現像ギャップが一様でなくなることを抑制し、良好な現像を行うことができる。
【０１８１】
以上、本実施形態によれば、上述した各実施例の現像装置３は、複数の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットローラ３４ｂを内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤である現像剤３２を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の現像剤３２を搬送する円筒状の現像剤担持体である現像スリーブ３４ａと、現像スリーブ３４ａの表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部である現像容器３３とを有し、マグネットローラ３４ｂが有する磁極のうち現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、現像スリーブ３４ａと感光体１とが対向する現像領域Ａに磁界を発生させるための現像磁極であるＳ１極と、現像容器３３から供給された現像剤３２を現像領域Ａへ搬送する磁界を発生させる現像前磁極であるＮ２極と、現像領域Ａを通過した後の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面から離脱させるようにＮ２極との間で現像剤３２を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極であるＮ１極との３つの磁極のみである。このように、現像剤担持極となる磁極の数が３つであることにより、従来の５つの現像剤担持極を備える構成にくらべてマグネットローラ３４ｂの配置に要するスペースを小さくすることができるため、マグネットローラ３４ｂを内包する現像スリーブ３４ａの小径化を図ることができる。また、現像スリーブ３４ａが同じ大きさであれば、現像剤担持極の数が３つの構成の方が、５つの現像剤担持極を備える構成に比べて、１つの現像剤担持極を形成するためのマグネットローラ３４ｂのスペースを広く確保することが出来る。このため、５つの現像剤担持極を備える構成では一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることができない程度に現像スリーブ３４ａを小径化しても、現像剤担持極の数が３つである現像装置３であれば、一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることが出来る。さらに、現像装置３は、現像前磁極であるＮ２極が発生させる磁界によって現像スリーブ３４ａの表面上への現像剤３２の汲み上げを行い、現像前磁極であるＮ２極、及び、現像磁極であるＳ１極が発生させる磁界によって汲み上げ部４７から現像領域Ａまでの現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２の保持を行い、現像磁極であるＳ１極、及び、現像後磁極であるＮ１極が発生させる磁界によって現像領域Ａから現像スリーブ３４ａの表面の現像剤３２を離脱させる位置である剤離れ部４６までの現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２の保持を行うように構成している。このような構成より、従来の汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との機能を１つの現像剤担持極であるＮ２極で実現し、従来の現像磁極、現像後搬送磁極、および、剤離れ磁極の３つの磁極の機能を２つの現像剤担持極であるＳ１極とＮ１極とで実現している。したがって、各工程に必要な強さの磁界を発生させることができ、且つ、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程に寄与する現像剤担持極を備えているため、現像剤担持極の数を３つとした現像装置３でも、汲み上げ、現像領域Ａまでの現像剤３２の搬送、現像、および、剤離れの搬送の各工程を良好に実施することができる。
よって、本実施形態の現像装置３であれば、現像スリーブ３４ａを小径化することができるので、これを備える現像装置全体の小型化を図ることができる。
なお、現像スリーブ３４ａを小径化することで、それぞれの現像剤担持極（Ｓ１極、Ｎ１極、及び、Ｎ２極）が発生させる磁界での現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置（Ｍ１とＭ２、Ｍ２とＭ３）同士の間隔が狭まる。これにより、従来の汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との機能を１つの現像剤担持極であるＮ２極で実現することができ、従来の現像磁極、現像後搬送磁極、および、剤離れ磁極の３つの現像剤担持極の機能を２つの現像剤担持極であるＳ１極およびＮ１極で実現することができる。これにより、現像剤担持極の数を３つとして現像スリーブ３４ａを小径化しても、汲み上げ、現像領域Ａまでの現像剤３２の搬送、現像、および、剤離れの各工程を良好に実施することができる。
【０１８２】
また、実施例１の現像装置３では、現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極（Ｎ１極、Ｎ２極、Ｓ３極）は現像スリーブ３４ａの表面上での法線方向の磁束密度の最大値が１０［ｍＴ］以上となる磁極である。現像スリーブ３４ａの表面上での法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以上であればその磁界によって現像スリーブ３４ａの表面上に現像剤３２を担持することができる磁界の強さとなる。このため、これらの磁極は現像剤３２の現像スリーブ３４ａの表面上で現像剤を保持し得る磁界を発生させることができる。
【０１８３】
また、実施例１の現像装置３は現像スリーブ３４ａの回転軸に直交する仮想平面で、図７に示すように、３つの現像剤担持極のそれぞれによって発生される磁界での現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度が最大となる３つの法線方向磁束密度ピーク位置のうち現像前磁極と現像磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置（Ｍ１、Ｍ２）と回転中心３４ｐとを直線（Ｌ１、Ｌ２）で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、現像磁極と現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置（Ｍ２、Ｍ３）と回転中心３４ｐとを直線（Ｌ２、Ｌ３）で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、現像後磁極と現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置（Ｍ３、Ｍ１）と回転中心３４ｐとを直線（Ｌ３、Ｌ１）で結んで形成される中心角の開き角度をθ３としたときに、θ３≧１８０°の関係を満たすように構成することにより、剤離れ部４６の現像スリーブ３４ａ表面の法線方向磁気吸引力を低減でき良好な剤離れ性を得ることが可能となる。
【０１８４】
また、実施例１の現像装置３は、供給搬送路３７を形成する障壁４３の下方に現像スリーブ３４ａの表面が位置するように配置することで、現像容器３３の供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａの表面への現像剤３２の供給に重力を作用させることが出来る。重力によって現像剤３２を搬送することにより、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極であるＮ２極の現像前磁極中心Ｍ１における法線方向の磁束密度を低減することができ、現像剤に発生するストレスを低減することができる。さらに、現像前磁極中心Ｍ１における法線方向の磁束密度を低減することで、剤規制部で現像スリーブ３４ａにかかる荷重を低減することができ、小径化によって強度が低下した現像スリーブ３４ａの撓みを抑制することができる。
【０１８５】
また、実施例４の現像装置３のように、現像剤収納部である現像容器３３内の供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａへの現像剤３２の供給に重力が作用するように現像容器３３及び現像スリーブ３４ａを配置し、供給搬送路３７から供給された現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面に接触する位置である現像剤供給部である汲み上げ部４７が、現像スリーブ３４ａの表面の最上端部であるスリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側となるように構成することによって、供給搬送路３７から供給された現像剤３２を循環搬送路３８へと落下させることなく現像ドクタ部へと供給することができる。
【０１８６】
また、実施例５の現像装置３のように、現像剤収納部である現像容器３３内の供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａへの現像剤３２の供給に重力が作用するように現像容器３３及び現像スリーブ３４ａを配置し、供給搬送路３７から供給された現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面に接触する位置である現像剤供給部である汲み上げ部４７が、現像スリーブ３４ａの表面の最上端部であるスリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側であり、現像前磁極であるＮ２極によって発生される磁界での現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置である現像前磁極中心Ｍ１が、スリーブ上端部３４ｔに対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側となるように構成することにより、供給搬送路３７から供給された現像剤３２を循環搬送路３８へと落下させることなく安定して現像剤３２の供給を行うことができる。
【０１８７】
また、実施例１の現像装置３は、現像剤担持極（Ｓ１極、Ｎ１極、及び、Ｎ２極）のうち、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに向けて供給された現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面上に汲み上げて担持する工程に寄与する汲み上げ磁極として機能するＮ２極よって発生される磁界で現像スリーブ３４ａの表面上での法線方向の磁束密度の最大値、すなわち、現像前磁極中心Ｍ１における法線方向の磁束密度の値を４０［ｍＴ］以下としている。これにより、従来の現像ローラの汲み上げ磁極として機能する磁極による磁界の現像スリーブ上での磁束密度の最大値（５０［ｍＴ］〜７０［ｍＴ］）に比べて、汲み上げ磁極として機能する現像前磁極の現像前磁極中心Ｍ１における法線方向の磁束密度を低減しているため、剤規制部で現像スリーブ３４ａにかかる荷重を低減することができ、小径化によって強度が低下した現像スリーブ３４ａの撓みを抑制することができる。なお、実施例１の現像装置３では、現像スリーブ３４ａ表面への現像剤の供給に重力を作用させる構成であるため、汲み上げに寄与する磁極（Ｎ２極）による磁界の現像スリーブ３４ａ上での法線方向の磁束密度の最大値が従来に比べて小さくなるように構成しても、現像スリーブ３４ａ上での現像剤３２の搬送を良好に行うことができる。
【０１８８】
また、実施例１の現像装置３のように、現像磁極であるＳ１極の法線磁束密度ピーク位置である現像磁極中心Ｍ２における現像スリーブ３４ａの表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、現像後磁極であるＮ１極の法線磁束密度ピーク位置である現像後磁極中心Ｍ３における現像スリーブ３４ａの表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２としたときに、Ｂｒ１＞Ｂｒ２の関係を満たすように構成することで、剤離れ部４６の法線方向磁気吸引力を低減することでき、良好な剤離れ性を得ることが可能となる。
【０１８９】
また、実施例１の現像装置３では、現像後磁極であるＮ１極によって発生される磁界での現像スリーブ３４ａ表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置である現像後磁極中心Ｍ３に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側、且つ、現像前磁極であるＮ２極によって発生される磁界での現像スリーブ３４ａ表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置である現像前磁極中心Ｍ１に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側の範囲の現像スリーブ３４ａ表面上に現像スリーブ３４ａ表面に対する接線方向の磁束密度が実質的に０［ｍＴ］となる接線方向磁力無し領域（領域４８）が存在する。そして、図１７および図１９を用いて説明したように、領域４８内の任意の点と現像スリーブ３４ａの中心である回転中心３４ｐとを結ぶ直線と、水平線である水平軸３４ｈとが成す角度が、５０［°］以下となるように設定することにより、良好な剤離れ性を確保することができる。
【０１９０】
また、実施例５の現像装置３のように、現像前磁極であるＮ２極によって発生される磁界での現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置である現像前磁極中心Ｍ１における現像スリーブ３４ａの表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以上となるように設定することで、現像スリーブ３４ａ表面上に供給された現像剤３２が現像スリーブ３４ａの表面に担持される力よりも、その自重によって現像剤３２が落下してしまう力の方が大きくなることを防止し、循環搬送路３８へと現像剤３２が落下することを防止することができる。
【０１９１】
また、実施例１の現像装置３は、現像容器３３内の現像剤３２を現像スリーブ３４ａに供給する現像剤供給搬送部材である供給スクリュ３９を備え、現像容器３３内の供給スクリュ３９を設けた供給現像剤収納空間である供給搬送路３７と、その下方であって現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を回収する回収現像剤収納空間である循環搬送路３８とを仕切る仕切り板３６と、供給スクリュ３９の下方に配置され、現像容器３３の循環搬送路３８に収納された現像剤３２を現像スリーブ３４ａの回転軸の軸方向に沿う方向に搬送する現像剤回収搬送部材である循環スクリュ４０とを有する。このような構成により、現像領域Ａを通過してトナー濃度が低下した現像剤は供給搬送路３７では回収されないため供給スクリュ３９による搬送方向の上流側と下流側とで供給搬送路３７内での現像剤３２のトナー濃度が変化しない。よって、現像装置３の小型化によって、剤容量が低下したとき発生する現像剤が供給スクリュ３９の搬送方向下流側に進むにつれ、画像濃度が低下する不具合を解消し、良好な画像を得ることができる。
また、現像領域Ａを通過した現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を回収する循環搬送路３８が供給搬送路３７の下方となるように構成し、剤離れ磁極であるＮ１極と対向する位置から汲み上げ磁極として機能するＮ２極に対向する位置までの現像スリーブ３４ａの表面移動方向が鉛直上方になるように構成することで、剤離れ磁極として機能する磁極と汲み上げ磁極として機能する磁極との間での現像剤の離脱に重力を作用させることが出来る。
現像スリーブを小径化すると、現像スリーブ上での剤離れ磁極として機能する磁極の法線方向磁束密度ピーク位置と汲み上げ磁極として機能する磁極の法線方向磁束密度ピーク位置との距離が短くなり、剤離れ磁極として機能する磁極が作用する位置を通過した現像剤が汲み上げ磁極として機能する磁極に引き付けられて剤離れ不良となる不具合が生じ易い。これに対して、上述した各実施例の現像装置３のように剤離れ磁極として機能する磁極と汲み上げ磁極として機能する磁極との間での現像剤の離脱に重力を作用させる構成であれば、現像スリーブを小径化した構成であっても剤離れ不良を抑制することが出来る。
【０１９２】
また、実施例１の現像装置３は、仕切り板３６における供給スクリュ３９の搬送方向の上流側端部近傍の位置と下流側端部近傍の位置とに供給搬送路３７と循環搬送路３８とを連通する連通開口部である落下口４２と持ち上げ口４１とを設け、循環スクリュ４０は現像剤３２を供給スクリュ３９とは逆方向に搬送する構成であることにより、供給搬送路３７内で供給スクリュ３９の搬送方向の下流側端部に到達した現像剤３２は落下口４２から循環搬送路３８内の循環スクリュ４０の搬送方向の上流側端部に供給される。さらに、循環搬送路３８内の現像剤３２は循環スクリュ４０によって循環搬送路３８内で循環スクリュ４０の搬送方向の下流側端部まで搬送され、持ち上げ口４１から供給搬送路３７内の供給スクリュ３９の搬送方向の上流側端部に供給される。このような構成により、現像容器３３内の現像剤３２を供給搬送路３７と循環搬送路３８との間で循環させる構成を実現できる。
【０１９３】
また、実施例９の現像装置３のように、仕切り部材である仕切り板３６に設けられた連通開口部のうち現像剤供給搬送部材である供給スクリュ３９の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部である持ち上げ口４１は、仕切り板３６における現像スリーブ３４ａから遠い側に開口しているため、持ち上げ部４１ａの現像剤３２の量を少なくすることができ、これにより、持ち上げ手前部４１ｂの現像剤３２の量も少なくすることができ、その結果、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。
【０１９４】
また、実施例９及び実施例１０のように、現像装置３の持ち上げ口４１の開口面積が循環スクリュ４０のスクリュ断面積（スクリュの軸に対して直交する断面図において、羽部の外形によって形成される円の面積）よりも大きくなるように構成することにより、持ち上げ口４１を、循環スクリュ４０が一周するときに、循環スクリュ羽部４０ｂによって押し込まれる現像剤量が通過することができるだけの開口面積とすることができ、持ち上げ部４１ａや持ち上げ手前部４１ｂでの現像剤詰まりを少なくすることができ、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。また、現像剤詰まりを少なくすることで、現像剤３２に対するストレスも軽減することができる。
【０１９５】
また、実施例９のように、現像装置３の持ち上げ口４１の開口形状としては、図４８〜図５０に示すように、持ち上げ口４１の長手方向（現像スリーブ３４ａの回転軸方向）についての長さが現像スリーブ３４ａから遠い側ほど長くなるように構成することにより、循環搬送路３８内の現像スリーブ３４ａに近い側の現像剤３２の剤面が高くなることを抑制し、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。
【０１９６】
また、実施例９の図５２で示すように、持ち上げ口４１を２分割して、第一持ち上げ口４１１と第二持ち上げ口４１２とを設けることで、持ち上げ部４１ａに局所的にトナー濃度が濃い現像剤３２が入ってきても、２種類の搬送経路に分割されることで、持ち上げ部４１ａを通過した後の現像剤３２のトナー濃度を均すことができる。さらに、第一持ち上げ口４１１と第二持ち上げ口４１２との開口面積の総和が循環スクリュ４０のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成することにより、持ち上げ部４１ａや持ち上げ手前部４１ｂでの現像剤詰まりを少なくすることができ、剤漏れや連れ回りの発生を抑制することができる。
【０１９７】
また、実施例１０のように現像装置３は、仕切り部材である仕切り板３６に設けられた連通開口部のうち現像剤供給搬送部材である供給スクリュ３９の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部である持ち上げ口４１を通って回収現像剤収納空間である循環搬送路３８から供給現像剤収納空間である供給搬送路３７へ単位時間当たりに搬送される現像剤の量は、現像剤担持体である現像スリーブ３４ａに担持されて現像スリーブ３４ａと潜像担持体である感光体１とが対向する現像領域Ａを単位時間当りに通過する現像剤３２の量（図５７のＭｚｓ）以上である。このような構成により、現像剤枯渇の発生を防止するために必要な条件を満たすことができる。
【０１９８】
実施例１０のように現像装置３では、循環搬送路３８内の現像剤３２の搬送が、循環スクリュ４０の現像剤搬送方向上流側ほど搬送速度が遅くなるように、循環スクリュ４０を設定している。循環搬送路３８内の現像剤搬送速度を長手方向で一定にすると循環搬送路３８内の上流側ほど現像剤量が少なくなる。しかし、実施例１０のように、循環搬送路３８内の現像剤搬送方向上流側ほど搬送速度が遅くなるように設定することにより、循環搬送路３８内での現像剤３２の嵩を平らに近づけることができる。これにより、循環搬送路３８内の搬送方向上流側で収容できる現像剤量を多くすることができ、現像剤３２の寿命向上、及び、トナー消費及び補給時のトナー濃度変動を小さくすることができるため、画像濃度の変動を低減することができ、画質の向上を図ることができる。
【０１９９】
実施例１０のように現像装置３では、供給搬送路３７内の現像剤３２の搬送が、供給スクリュ３９の現像剤搬送方向上流側ほど搬送速度が速くなるように、供給スクリュ３９を設定している。供給搬送路３７内の現像剤搬送速度を長手方向で一定にすると供給搬送路３７内の下流側ほど現像剤量が少なくなる。しかし、実施例１０のように、供給搬送路３７内の現像剤搬送方向上流側ほど搬送速度が速くなるように設定することにより、供給搬送路３７内での現像剤３２の嵩を平らに近づけることができる。これにより、供給搬送路３７内の搬送方向下流側で収容できる現像剤量を多くすることができ、現像剤３２の寿命向上、及び、トナー消費及び補給時のトナー濃度変動を小さくすることができるため、画像濃度の変動を低減することができ、画質の向上を図ることができる。
【０２００】
実施例１０のように現像装置３では、循環搬送路３８内の循環スクリュ４０の搬送方向上流側端部近傍は、搬送方向下流側の位置よりも現像剤搬送方向の分散能力が高くなるように、循環スクリュ４０にパドル４０１や切り欠き４０ｄを設けることが望ましい。循環搬送路３８の搬送方向上流側端部近傍は補給したトナーＴが凝集した状態になっている。このトナーＴを搬送しながら撹拌するために、まずトナーＴの凝集を細かくしてやる必要がある。このため、循環搬送路３８の搬送方向上流側端部近傍は搬送方向下流側に比べて現像剤搬送方向の分散能力が高いことが求められる。実施例１０のように、循環搬送路３８内の搬送方向上流側端部近傍の分散能力が高くなるように構成するとにより、補給されたトナーＴを少ない現像剤３２でも効率よく分散することができる。これにより、トナー濃度変動を小さくすることができるため、画像濃度の変動を低減することができ、画質の向上を図ることができる。
【０２０１】
現像装置３では、実施例９及び１０のように、循環スクリュ４０の搬送方向の位置によって循環スクリュ軸部４０ａに対する循環スクリュ羽部４０ｂのリード角の角度が異なる場合、循環スクリュ４０の搬送方向上流側ほどリード角の角度が大きくなるように設定することが望ましい。これは、リード角の角度が４５［°］以上の場合、角度が大きいほど、現像剤搬送速度が遅くなり、現像剤３２の分散性は向上するためであり、循環搬送路３８内の上流側ほど現像剤搬送速度が遅くなることにより、循環搬送路３８内での現像剤３２の嵩を平らに近づけることができる。これにより、循環搬送路３８内の搬送方向上流側で収容できる現像剤量を多くすることができる。また、循環搬送路３８内の上流側ほど現像剤３２の分散性を向上することにより、補給されたトナーＴを少ない現像剤３２でも効率よく分散することができる。
【０２０２】
また、図６２を用いて説明した構成のように、現像装置３の現像剤回収搬送部材である循環スクリュ４０の循環スクリュ羽部４０ｂのピッチ間に循環スクリュ軸部４０ａの軸方向に沿ったパドル４０１が設けられ構成の場合、回転軸方向の単位長さあたりのパドル４０１の軸方向の長さが循環スクリュ４０の搬送方向上流側ほど長くなるように構成してもよい。図６２に示すパドル４０１を設けた箇所では、パドル４０１を設けない箇所に比して循環スクリュ４０による現像剤３２の搬送能力が低下し、現像剤３２の分散性が向上する。そして、このような現像剤３２の搬送能力の低下と分散性の向上とはパドル４０１が大きいほど顕著となるので、循環スクリュ４０の搬送方向上流側ほどパドル４０１が長くなるように設定することにより、循環搬送路３８内の搬送方向上流側ほど現像愛３２の分散能力を上げつつ、この位置での現像剤搬送速度を遅くすることができる。なお、回転軸方向の単位長さあたりのパドル４０１の軸方向の長さとしては、パドル４０１を配置した箇所の循環スクリュ羽部４０ｂのピッチが均等である場合は、各ピッチ間に設けたパドル４０１の一枚の軸方向の長さを循環スクリュ４０の搬送方向上流側ほど長くなるように設定する。また、循環スクリュ羽部４０ｂのピッチが均等ではない場合は、循環スクリュ４０の軸方向の任意の長さにおけるパドル４０１が配置された長さが循環スクリュ４０の搬送方向上流側ほど長くなるように設定する。
【０２０３】
実施例１０のように、循環スクリュ４０の搬送方向上流側端部近傍の循環スクリュ羽部４０ｂに切り欠き４０ｄを設ける構成で、搬送方向上流側端部近傍よりも搬送方向下流側の位置の循環スクリュ羽部４０ｂに切り欠きがある場合は、搬送方向上流側端部近傍の循環スクリュ羽部４０ｂに切り欠き４０ｄの面積が他の位置の循環スクリュ羽部４０ｂに切り欠きの面積よりも大きく設定することが望ましい。切り欠きの大きさは大きいほど、現像剤搬送速度が遅くなり、現像剤３２の分散性は向上するためであり、循環搬送路３８内の上流側ほど現像剤搬送速度が遅くなることにより、循環搬送路３８内での現像剤３２の嵩を平らに近づけることができる。これにより、循環搬送路３８内の搬送方向上流側で収容できる現像剤量を多くすることができる。また、循環搬送路３８内の上流側ほど現像剤３２の分散性を向上することにより、補給されたトナーＴを少ない現像剤３２でも効率よく分散することができる。
なお、循環スクリュ４０の搬送方向上流側端部近傍の循環スクリュ羽部４０ｂにのみ切り欠き４０ｄを設け、他の位置には切り欠き４０ｄを設けない構成であっても良い。
【０２０４】
実施例１１のように、現像スリーブ３４ａの表面に対して一定の間隙をもって配置され現像スリーブ３４ａ表面に担持される現像剤３２の層厚を規制する剤規制部材３５を有し、現像スリーブ３４ａ、剤規制部材３５、及び、供給スクリュ３９によって囲まれたスペースであるバッファ部５０に現像剤を攪拌するための攪拌部材を備えることことにより、攪拌部材によって、バッファ部５０内の現像剤３２を攪拌することができ、供給量のピッチムラを解消することができるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。さらに、バッファ部５０内の現像剤３２の中に緩凝集体が発生しても、攪拌部材によって解され、緩凝集体が現像ドクタ部の間隙に詰まることに起因する白スジなどの画像不良の発生を防止することができる。
【０２０５】
また、実施例１１の現像装置３の攪拌部材としては、図７０で示すパドル部材５１を用いることで、バッファ部５０内の現像剤３２を攪拌する構成を実現できる。
【０２０６】
また、実施例１１の現像装置３の攪拌部材としては、図７１で示すローラ部材５２を用いることで、バッファ部５０内の現像剤３２を攪拌する構成を実現できる。
【０２０７】
また、実施例１１の現像装置３の攪拌部材としては、図７１で示すワイヤ部材５３を用いることで、バッファ部５０内の現像剤３２を攪拌する構成を実現できる。
【０２０８】
また、実施例３の現像装置３のように、現像後磁極であるＮ１極の法線磁束密度ピーク位置である現像後磁極中心Ｍ３に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向下流側、且つ、現像前磁極であるＮ２極の法線磁束密度ピーク位置である現像前磁極中心Ｍ１に対して現像スリーブ３４ａの表面移動方向上流側の範囲となる現像スリーブ３４ａの表面に先端が近接するように現像剤分離板である分離板４９を配置してもよい。このような分離板４９を設けることにより、循環搬送路３８内の循環スクリュ４０の搬送方向下流側で現像剤３２の量が増加している場合ではあっても、剤離れ性を向上させることができる。
【０２０９】
実施例１４のように、現像剤３２のプリセットを可能とするために、現像スリーブ３４ａを配置した空間、供給搬送路３７、循環搬送路３８の連通部を塞ぐシール部材６０を設けることにより、現像装置３が新品の際の輸送時に現像剤漏れ等が発生せず、画像形成装置であるプリンタ１００の機内を汚すことが無い。またサービスパーツの際は梱包箱内を汚すことも無い。
よって、ユーザに汚れによる不快感を与えることが無く、また現像剤漏れによる異常画像の発生や機械の故障等を引き起こすことを防止することができる。
【０２１０】
実施例１４の図７７及び図７８に示す構成では、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給現像剤収納空間である供給搬送路３７とを連通する現像供給間連通部（図７５中の矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、現像スリーブ３４ａを配置した空間と回収現像剤収納空間である循環搬送路３８とを連通する現像回収間連通部（図７５中の矢印Ｉ３の流れが通る連通部）、の２つの連通部を現像剤３２が通過することを防ぐように２つの連通部を塞ぐシール部材６０を、現像装置３本体に対して離脱可能に設けることにより、供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットすることが可能となっている。
【０２１１】
特に、図７７に示す構成では、シール部材６０として、現像供給間連通部と現像回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材として、第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂを設けている。このような構成により、供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して２枚のシール部材を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２１２】
特に、図７７（ｃ）に示すように、２枚のシール部材（第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂ）で共通の把手部を持ってシール部材６０として引き抜くことで２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成することにより、供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットした状態から一回の引き抜き動作で現像装置３が使用可能となる。
【０２１３】
特に、図７８で示す構成では、シール部材６０として、現像供給間連通部と現像回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材６０を設けている。このような構成により、供給搬送路３７と循環搬送路３８とに現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して一枚のシール部材６０を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２１４】
実施例１４の図７９及び図８０に示す構成では、現像スリーブ３４ａを配置した空間と供給搬送路３７とを連通する現像供給間連通部（図７５中の矢印Ｉ１の流れが通る連通部）、及び、循環搬送路３８と供給搬送路３７とを連通する供給回収間連通部（仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）、の２つの連通部を現像剤３２が通過することを防ぐように２つの連通部を塞ぐシール部材６０を、現像装置３本体に対して離脱可能に設けることにより、供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットすることが可能となっている。
【０２１５】
特に、図７９に示す構成では、シール部材６０として、現像供給間連通部と供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材として、第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂを設けている。このような構成により、供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して２枚のシール部材を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２１６】
特に、図７９（ｃ）に示すように、２枚のシール部材（第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂ）で共通の把手部を持ってシール部材６０として引き抜くことで２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成することにより、供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットした状態から一回の引き抜き動作で現像装置３が使用可能となる。
【０２１７】
特に、図８０で示す構成では、シール部材６０として、現像供給間連通部と供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材６０を設けている。このような構成により、供給搬送路３７に現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して一枚のシール部材６０を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２１８】
実施例１４の図８１及び図８２に示す構成では、現像スリーブ３４ａを配置した空間と循環搬送路３８とを連通する現像回収間連通部（図７５中の矢印Ｉ３の流れが通る連通部）、及び、循環搬送路３８と供給搬送路３７とを連通する供給回収間連通部（仕切り板３６に設けた落下口４２及び持ち上げ口４１）、の２つの連通部を現像剤３２が通過することを防ぐように２つの連通部を塞ぐシール部材６０を、現像装置３本体に対して離脱可能に設けることにより、循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットすることが可能となっている。
【０２１９】
特に、図８１に示す構成では、シール部材６０として、現像回収間連通部と供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材として、第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂを設けている。このような構成により、循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して２枚のシール部材を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２２０】
特に、図８１（ｃ）に示すように、２枚のシール部材（第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂ）で共通の把手部を持ってシール部材６０として引き抜くことで２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成することにより、循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットした状態から一回の引き抜き動作で現像装置３が使用可能となる。
【０２２１】
特に、図８２で示す構成では、シール部材６０として、現像回収間連通部と供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材６０を設けている。このような構成により、循環搬送路３８に現像剤３２をプリセットすることができ、現像装置３に対して一枚のシール部材６０を引き抜くことで、現像装置３が使用可能となる。
【０２２２】
実施例１２のように、現像装置３の現像スリーブ３４ａとして、その表面を除去加工無し、または、通常の切削のみで加工したスリーブを用いることにより、現像スリーブ３４ａの加工コストの低減を図ることができ、現像装置３の低コスト化を図ることができる。なお、ここでの除去加工とは表面上の凹部を作るための加工であり実施例１２の現像スリーブ３４ａではこの加工が不要である。また、「通常の切削のみ」とは、ブラスト加工などを施さない加工であって、所定のスリーブ径を得るために行う切削加工のみである。
【０２２３】
また、実施例１２のように、除去加工無し、または、通常の切削のみで加工した表面の現像スリーブ３４ａでは、その表面性状としての表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲となり、機械的な担持力を備えない表面となるが、現像装置３では現像スリーブ３４ａに現像剤３２を汲み上げるための搬送力は不要であるため、問題なく使用することができる。さらに、表面性状の凹凸が少ないため磨耗の影響も受け難く、現像スリーブ３４ａの寿命に関しても長寿命化が可能となる。さらに、従来の現像スリーブに溝加工を行った現像装置と異なり、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２の穂立ちが均一となるので現像効率が向上し、高画像を得ることが出来る。
【０２２４】
また、変形例１の現像装置３のように、現像スリーブ３４ａが感光体１に対向する現像領域Ａでの現像スリーブ３４ａの表面移動方向が、感光体１の表面移動方向に対して逆方向となるいわゆる逆現像方式の現像装置であっても、実施例とどうように３極構成とすることによって、現像スリーブ３４ａを小径化することができるので、これを備える現像装置３全体の小型化を図ることができる。
【０２２５】
実施例１３のように、現像スリーブ３４ａと回転軸である現像ローラ軸３４ｃが同軸で現像スリーブ３４ａに回転駆動を伝達する現像剤担持体駆動ギヤである現像ギヤ３４ｇの外径を現像スリーブ３４ａの外径よりも小さくすることにより、感光体１との干渉を避けられるので、現像装置３を小型化することが出来る。
【０２２６】
特に、現像ギヤ３４ｇのモジュールを０．５［ｍｍ］以下とすることで、現像ギヤ３４ｇの外径を１０［ｍｍ］未満に設定することができる。これにより、スリーブ径Φ１０［ｍｍ］としたような小径の現像装置３であっても、現像ギヤ３４ｇの感光体１との干渉を避けられるので、現像装置３をさらに小型化することが出来る。
【０２２７】
また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１を帯電する帯電手段である帯電装置２と、感光体１に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置６と、感光体１上の潜像を現像する現像手段とを一体的に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジである作像装置１７を備え、作像装置１７が備える現像手段として、実施例１の現像装置３のように小型化した現像装置３を用いることにより、作像装置１７の小型化を図ることができる。
【０２２８】
また、現像磁極であるＳ１の極現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ１、Ｓ１極のの半値幅をθｈ１、現像後磁極であるＮ１極の現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ２、Ｎ１極の半値幅をθｈ２、現像前磁極であるＮ２極の現像前磁極磁束密度ピーク値をＢｒ３、Ｎ２極の半値幅をθｈ３、としたときに、Ｂｒ１＞Ｂｒ２、Ｂｒ１＞Ｂｒ３、及び、Ｂｒ１・θｈ１＞Ｂｒ２・θｈ２＋Ｂｒ３・θｈ３の関係を満たすことにより、現像領域Ａを通過した現像剤３２の現像スリーブ３４ａからの剤離れ性を高めることができる。
【０２２９】
また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１を帯電する帯電手段である帯電装置２と、感光体１上の潜像を現像する現像手段と、感光体１に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置６とを備える画像形成装置であり、プリンタ１００が備える現像手段として、実施例１の現像装置３のように小型化した現像装置３を用いることにより、プリンタ１００本体の小型化を図ることができる。
【０２３０】
また、本実施形態のプリンタ１００は、少なくとも現像手段と潜像担持体とを一体的に支持してプリンタ１００本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備える画像形成装置であり、プロセスカートリッジとして、小型化したプロセスカートリッジである作像装置１７を用いることにより、プリンタ１００本体の小型化を図ることができる。
【０２３１】
また、本実施形態のプリンタ１００は、小型化したプロセスカートリッジである作像装置１７を複数備えるカラープリンタであり、複数備えるプロセスカートリッジが小型のものであるので、プリンタ１００本体の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【０２３２】
１  感光体
２  帯電装置
３  現像装置
５  転写バイアスローラ
６  クリーニング装置
１５  転写搬送ベルト
１６  露光装置
１７  作像装置
１８  下流側張架ローラ
１９  上流側張架ローラ
２０、２１、２２  給紙カセット
２３  レジストローラ
２４  定着装置
２５  排紙トレイ
２６  給紙搬送装置
３２  現像剤
３２ｆ  剤面
３３  現像容器
３３ｂ  底部
３４  現像ローラ
３４ａ  現像スリーブ
３４ｂ  マグネットローラ
３４ｃ  現像ローラ軸
３４ｇ  現像ギヤ
３４ｈ  水平軸
３４ｐ  回転中心
３４ｒ  汲み上げ磁極
３４ｓ  現像磁極
３４ｔ  スリーブ上端部
３４ｕ  剤離れ磁極
３５  剤規制部材
３６  仕切り板
３７  供給搬送路
３７ａ  供給搬送路上流側端部
３７ｂ  供給搬送路下流側端部
３８  循環搬送路
３８ａ  循環搬送路上流側端部
３８ｂ  循環搬送路下流側端部
３９  供給スクリュ
４０  循環スクリュ
４０ａ  循環スクリュ軸部
４０ｂ  循環スクリュ羽部
４０ｄ  切り欠き
４１  持ち上げ口
４１ａ  持ち上げ部
４１ｂ  持ち上げ手前部
４２  落下口
４３  障壁
４５  トナー補給口
４６  剤離れ部
４７  汲み上げ部
４９  分離板
５０  バッファ部
５１  パドル部材
５１ａ  パドル回転軸
５１ｂ  パドル羽部
５２  ローラ部材
５２ａ  ローラ回転軸
５２ｂ  ローラ部
５３  ワイヤ部材
５３ａ  ワイヤ回転軸
６０  シール部材
６０ａ  第１シール部材
６０ｂ  第２シール部材
６５  供給仕切り壁
８０  スクリュ部材
８０ａ  スクリュ軸部
８０ｂ  スクリュ羽部
８０ｃ  仮想平面
８１  供給位置調整部材
８２  埋め部材
１００  プリンタ
４０１  パドル
４１１  第一持ち上げ口
４１２  第二持ち上げ口
Ａ  現像領域
Ｌ１  現像前磁極中心線
Ｌ２  現像磁極中心線
Ｌ３  現像後磁極中心線
Ｍ１  現像前磁極中心
Ｍ２  現像磁極中心
Ｍ３  現像後磁極中心
Ｐ  記録紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２３３】
【特許文献１】特開平１１−１８４２４９号公報
【図１】
2010204639.tif 000011
【図２】
2010204639.tif 000012
【図３】
2010204639.tif 000013
【図４】
2010204639.tif 000014
【図５】
2010204639.tif 000015
【図６】
2010204639.tif 000016
【図７】
2010204639.tif 000017
【図８】
2010204639.tif 000018
【図９】
2010204639.tif 000019
【図１０】
2010204639.tif 000020
【図１１】
2010204639.tif 000021
【図１２】
2010204639.tif 000022
【図１３】
2010204639.tif 000023
【図１４】
2010204639.tif 000024
【図１５】
2010204639.tif 000025
【図１６】
2010204639.tif 000026
【図１７】
2010204639.tif 000027
【図１８】
2010204639.tif 000028
【図１９】
2010204639.tif 000029
【図２０】
2010204639.tif 000030
【図２１】
2010204639.tif 000031
【図２２】
2010204639.tif 000032
【図２３】
2010204639.tif 000033
【図２４】
2010204639.tif 000034
【図２５】
2010204639.tif 000035
【図２６】
2010204639.tif 000036
【図２７】
2010204639.tif 000037
【図２８】
2010204639.tif 000038
【図２９】
2010204639.tif 000039
【図３０】
2010204639.tif 000040
【図３１】
2010204639.tif 000041
【図３２】
2010204639.tif 000042
【図３３】
2010204639.tif 000043
【図３４】
2010204639.tif 000044
【図３５】
2010204639.tif 000045
【図３６】
2010204639.tif 000046
【図３７】
2010204639.tif 000047
【図３８】
2010204639.tif 000048
【図３９】
2010204639.tif 000049
【図４０】
2010204639.tif 000050
【図４１】
2010204639.tif 000051
【図４２】
2010204639.tif 000052
【図４３】
2010204639.tif 000053
【図４４】
2010204639.tif 000054
【図４５】
2010204639.tif 000055
【図４６】
2010204639.tif 000056
【図４７】
2010204639.tif 000057
【図４８】
2010204639.tif 000058
【図４９】
2010204639.tif 000059
【図５０】
2010204639.tif 000060
【図５１】
2010204639.tif 000061
【図５２】
2010204639.tif 000062
【図５３】
2010204639.tif 000063
【図５４】
2010204639.tif 000064
【図５５】
2010204639.tif 000065
【図５６】
2010204639.tif 000066
【図５７】
2010204639.tif 000067
【図５８】
2010204639.tif 000068
【図５９】
2010204639.tif 000069
【図６０】
2010204639.tif 000070
【図６１】
2010204639.tif 000071
【図６２】
2010204639.tif 000072
【図６３】
2010204639.tif 000073
【図６４】
2010204639.tif 000074
【図６５】
2010204639.tif 000075
【図６６】
2010204639.tif 000076
【図６７】
2010204639.tif 000077
【図６８】
2010204639.tif 000078
【図６９】
2010204639.tif 000079
【図７０】
2010204639.tif 000080
【図７１】
2010204639.tif 000081
【図７２】
2010204639.tif 000082
【図７３】
2010204639.tif 000083
【図７４】
2010204639.tif 000084
【図７５】
2010204639.tif 000085
【図７６】
2010204639.tif 000086
【図７７】
2010204639.tif 000087
【図７８】
2010204639.tif 000088
【図７９】
2010204639.tif 000089
【図８０】
2010204639.tif 000090
【図８１】
2010204639.tif 000091
【図８２】
2010204639.tif 000092