(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持して所定の方向に移動する像担持体に所定の現像領域において近接もしくは接触するように配置され、供給されたトナーおよび磁性キャリアからなる現像剤を表面に担持して前記現像領域を経由した搬送経路に沿って循環する現像剤担持ロール、
それぞれの回転軸が水平方向を向くように互いに並べて配置され、回転により現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌する一対のオーガと、現像剤を前記現像剤担持ロールに向けて落下させる現像剤供給口とを有する、前記現像剤担持ロールの上方に配置された現像剤攪拌部、
前記オーガよりも下方に配置された、現像剤を表面に担持して途中まで持ち上げた後、上方に位置する前記現像剤攪拌部に遠心力で投げ上げる現像剤運搬ロールを有する、前記現像剤担持ロールから前記現像領域を通過した後の現像剤を受け取って、受け取った現像剤を前記現像剤攪拌部に運搬する現像剤運搬手段、および
前記現像剤担持ロール、前記現像剤攪拌部、および前記現像剤運搬ロールを収容する筐体を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤運搬ロールが、表面に現像剤を担持して回転するスリーブと、該スリーブ内部の、該スリーブの回転方向に沿って、現像剤を受け取る受取位置と現像剤を上方に投げ上げる投上位置との間に複数の固定磁石とを有するものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤運搬ロールによって投げ上げられた現像剤を前記現像剤攪拌部に導くガイドを備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記オーガの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、前記現像剤担持ロールの前記現像領域への単位時間当たりの現像剤搬送量よりも小さく設定されおり、かつ
前記ガイドが、前記現像剤運搬ロールによって投げ上げられた現像剤を前記一対のオーガのうちの前記現像剤供給口に近い方のオーガに導くものであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記オーガの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、前記現像剤担持ロールの前記現像領域への単位時間当たりの現像剤搬送量よりも大きく設定されており、かつ
前記ガイドが、前記現像剤運搬ロールによって投げ上げられた現像剤を前記一対のオーガのうちの前記現像剤供給口から遠い方のオーガに導くものであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤攪拌部が、前記一対のオーガの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって２本のオーガ間での現像剤の相互移動を許容するものであって、かつ
前記ガイドが、前記現像剤運搬ロールによって投げ上げられた現像剤を、前記一対のオーガの中間に導くものであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項７】
前記筐体の一部が、前記ガイドを兼ねたものであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項８】
前記ガイドが、該ガイドの、前記現像剤運搬ロールによって投げ上げられた現像剤と接触する部位に緩衝部材を有するものであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼログラフィ方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体を一様に帯電し原稿画像部を光走査し静電潜像を形成し、着色樹脂であるトナーによって可視化するゼログラフィ方式の画像形成装置は、高速の画像形成が可能であることからディジタル方式のプリンタや複写機などに広く採用されている。
【０００３】
近年、特にカラー化に対する要求が高まり、ゼログラフィ方式の画像形成装置においても、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの４色のトナー像よりなるフルカラー画像形成装置が実現している。カラーゼログラフィは２つの方式に大別することができる。すなわち、１個の感光体により単色の現像を行い、得られたトナー像を転写部材に転写させた後、同じ感光体上に次色の画像を形成するプロセスを繰り返す「シングル方式」、およびトナーの色に対応した複数の感光体を用いて、転写部材の送りに同期させてカラー画像を形成し転写材上で色重ねを行う「タンデム方式」である。
【０００４】
シングル方式は、感光体が１個で済むなど、ゼログラフィープロセス部の一部を複数色共用とすることができるので装置を小型化できる利点がある。ただし、同一感光体周速度の白黒画像形成装置に比べて単位時間当たりの画像形成枚数が約４分の１に落ちてしまうという欠点がある。
一方、タンデム方式は、高速性に優れるという利点があるものの、複数色分のゼログラフィプロセス部を並べて配備しなければならないため、画像形成装置全体が大型化するという欠点がある。
【０００５】
図１５は、従来のタンデム方式の画像形成装置の概略構成図である。
図１５に示すように、この画像形成装置では、複数のゼログラフィプロセス部１００ａ，１００ｂ，・・・が被転写体搬送ベルト１０６に沿って一直線状に並べて配置されており、各ゼログラフィプロセス部には、像担持体ドラム１０１を中心にしてその周囲に露光装置１０２、現像装置１０３、転写装置１０４、およびクリーニング装置１０５が配備されている。図１５に示すように、従来のタンデム方式の画像形成装置では特に現像装置の横幅が大きく、例えばフルカラー画像形成装置の場合は、この横長の現像装置を４組並べて配置しなければならないため、画像形成装置は大型とならざるを得なかった。
【０００６】
このタンデム方式の画像形成装置の欠点を補うべく、感光体どうしの間隔を狭くして小型化した画像形成ユニットを配列した小型タンデム画像形成装置が提案されている。この方式では高速性を確保したまま画像形成装置を小型化することができる。
画像形成装置には、現像剤としてトナーのみを用いる１成分現像剤方式と、現像剤としてトナーおよびキャリアを用いる２成分現像剤方式とがあるが、一般にタンデム方式のカラー画像形成装置には磁性キャリアを用いる２成分現像剤方式を採用したものが多い。２成分現像剤方式では、現像ロールの現像領域でトナーのみが消費されるので、トナー濃度の低下した磁性キャリアは現像剤撹拌槽に還流され、現像剤撹拌槽でトナーが補給され撹拌されてトナー濃度が均一化された後、再び現像ロールに供給されるように構成されているものが多い。
【０００７】
しかし、上記の小型タンデム画像形成装置では、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極力小さくしなければならないため現像装置の形状は縦型とすることが有利である。すなわち、像担持体ドラムより上方に現像剤担持ロールを配置し、その現像剤担持ロールよりさらに上方に配置された現像剤収納部から現像剤を現像剤担持ロールに供給し、現像後の現像剤担持ロール上の現像剤を剥離して現像剤収納部に現像剤を還流する構成とすることが望ましい。
【０００８】
この方式の現像装置では、現像剤収納部から現像剤担持ロールへの現像剤供給は、重力による自然落下を利用することができるが、現像後の現像剤担持ロール上の現像剤を剥離して上方に向けて搬送するための現像剤の還流機構に特別な配慮を必要とする。
このような縦型現像装置における現像剤の剥離および上方への搬送の問題を解決するために、例えば、特公昭６３―５４１９１号公報には、現像剤汲上げ用の固定磁石を内蔵させた現像剤剥離搬送ロールを用いる現像装置が開示されている。この現像装置では、磁性現像剤を固定磁石で吸引しながら搬送するので重力に抗して現像剤を上方に搬送することができる。しかし、このような現像装置の場合、現像剤還流のための現像剤剥離搬送ロールが現像装置の横幅の大半を占めてしまい、現像剤攪拌部のための十分な幅を確保することができない。従って、現像剤攪拌部に収納できる現像剤量が少なくなり、現像剤の寿命も短くなるので頻繁に現像剤交換を行わなければならないという問題がある。
【０００９】
そこで、狭い幅を有効に利用して十分な攪拌を行う方式として、特開平８−２４８７７２号公報には、オーガを上下２段に配置した現像装置が開示されている。この方式では、下段に配置されたオーガから上段に配置されたオーガに現像剤を搬送するための複雑な機構が必要である。あるいは、下段のオーガの搬送力により現像剤を上段に押し上げる機構とした場合は、現像剤にかかるストレスが大きくなり現像剤寿命を短くしてしまうという欠点がある。
【００１０】
また、現像装置の幅を狭くするために、現像剤剥離搬送ロールを小径化する方法も考えられるが、この方法では、現像剤剥離搬送ロール一本当たりの持上げ高さが低くなり現像剤撹拌部まで現像剤を搬送するのに多数の現像剤剥離搬送ロールが必要になる。これは現像装置のコストを上げるばかりでなく、現像剤剥離搬送ロール径が小さいことによる現像剤搬送量の低下を補うために、現像剤剥離搬送ロールの回転数を増加させなければならず、現像剤剥離搬送ロールの回転数増加に伴う発熱により現像剤が劣化する恐れもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、小型タンデム方式の画像形成装置に用いられる、縦型現像装置においては、現像装置の横幅が狭い上に、現像剤還流のための搬送経路を確保するために現像剤攪拌部の形状が限定され、現像剤収納量も制約を受けるので、現像剤の寿命を長期にわたって維持することが困難である。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑み、長期間安定した画像品質が得られる小型タンデム画像形成装置に好適な小型の現像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の現像装置は、
静電潜像を担持して所定の方向に移動する像担持体に所定の現像領域において近接もしくは接触するように配置され、供給されたトナーおよび磁性キャリアからなる現像剤を表面に担持して上記現像領域を経由した搬送経路に沿って循環する現像剤担持ロール、
それぞれの回転軸が水平方向を向くように互いに並べて配置され、回転により現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌する一対のオーガと、現像剤を上記現像剤担持ロールに向けて落下させる現像剤供給口とを有する、上記現像剤担持ロールの上方に配置された現像剤攪拌部、
現像剤を表面に担持して途中まで持ち上げた後、上方に位置する上記現像剤攪拌部に遠心力で投げ上げる現像剤運搬ロールを有する、上記現像剤担持ロールから上記現像領域を通過した後の現像剤を受け取って、受け取った現像剤を上記現像剤攪拌部に運搬する現像剤運搬手段、および
上記現像剤担持ロール、上記現像剤攪拌部、および上記現像剤運搬ロールを収容する筐体を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の現像装置を用いた小型タンデム方式の画像形成装置の概略構成図である。
図１に示すように、この画像形成装置は電子写真方式のカラー複写機として構成されており、イエロー、シアン、マゼンタ、黒色の４色に対応する、矢印Ａ方向に回転する４つの像担持体ドラム１が一直線状に並べて配置されており、これらの像担持体ドラム１それぞれの周囲に帯電器２、現像装置２０、およびクリーナ６などが配置されている。現像装置２０は、像担持体ドラム１からみて約１時の位置に対向して配置されており、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、黒色のうちのいずれか１色のトナーおよび磁性キャリアからなる２成分系現像剤が収納されている。これらの像担持体ドラム１の上方には光ビーム走査装置３および原稿読取部１０が配置されている。各像担持体ドラム１の下方には、像担持体ドラム１に接触しながら矢印Ｂ方向に循環移動する転写材搬送ベルト７が配置されている。像担持体ドラム１と転写材搬送ベルト７とが互いに接する転写領域には、転写材搬送ベルト７を挟んで像担持体ドラム１と対向して転写帯電器５が配備されている。
【００１５】
原稿読取部１０から送られた画像信号に応じた光ビームが、光ビーム走査装置３から像担持体ドラム１に対して走査される。これにより、像担持体ドラム１上に露光が行われ静電潜像が形成される。現像装置２０はそれぞれの色のトナーにより像担持体ドラム１上の静電潜像を可視化してトナー像を形成する。
トナー像が転写領域に到達するタイミングに合わせて、転写材搬送ベルト７の下方に配備された転写材収納トレイ８から転写材供給装置９により転写材搬送ベルト７上に供給された転写材Ｐが転写材搬送ベルト７により矢印Ｂ方向に搬送されて転写領域に到達する。像担持体ドラム１上のトナー像は、それぞれの転写領域において転写帯電器５により転写材Ｐ上に順次転写される。こうして転写材Ｐ上に重ね合わされるように転写された多色トナー像は、定着器１１により定着されてフルカラー画像が形成される。
【００１６】
次に、この画像形成装置に用いられる本発明の現像装置について説明する。
図２は、本発明の現像装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
図２に示すように、この現像装置２０は、現像剤攪拌部２１と、現像剤担持ロール２２と、現像剤運搬手段２３と、現像剤攪拌部２１、現像剤担持ロール２２、および現像剤運搬ロール２４＿１，２４＿２を収容する筐体２８とを備えている。
【００１７】
現像剤攪拌部２１は、現像剤担持ロール２２の上方に配置されており、それぞれの回転軸が水平方向を向くように互いに並べて配置され現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌する一対のオーガ２６ａ，２６ｂと、現像剤を現像剤担持ロール２２に向けて落下させる現像剤供給口２９とを有している。
【００１８】
オーガ２６ａ，２６ｂのフィン径は１５ｍｍ、シャフト径は５ｍｍである。オーガ２６ａ，２６ｂは互いに反対方向へ現像剤を搬送するように構成されている。オーガ２６ａ，２６ｂの間には、現像剤撹拌部２１を２つの領域に区分する板状のしきり部材３８が設けられている。
オーガ２６ａ，２６ｂのうち第２の現像剤運搬ロール２４＿２に近い方の回転軸の中心は、第２の現像剤運搬ロール２４＿２の頂点に対して、現像剤担持ロール２２側に１４．２ｍｍ、上方に３．８ｍｍの位置になるように配置されている。この状態で、オーガ２６ａ，２６ｂを含む現像剤攪拌部２１の水平面に対する投影と、第２の現像剤運搬ロール２４＿２の水平面に対する投影とはオーバーラップした状態となっている。従って、現像剤に過大なストレスを与えることのない水平オーガを用い、現像剤撹拌部２１の大きさを十分に確保することができるので、現像装置内に多量の現像剤を収納することができる。また、現像剤の投げ上げに遠心力を利用しているため現像剤に余分な圧縮応力を与えることがなく、また、熱の発生なども抑えられるので、現像剤の寿命を延長することができる。
【００１９】
現像剤撹拌部２１の現像剤収納部２７には、トナーとキャリアが混合された現像剤が収納されており、オーガ２６ａ，２６ｂの回転に従ってオーガ２６ａ，２６ｂ間を循環しながら撹拌される。オーガ２６ｂの側方には、現像剤が現像剤担持ロール２２に落下するように現像剤供給口２９がオーガ軸方向全長にわたって開口している。現像剤の落下量はこの現像剤供給口２９の開口幅とオーガ回転数により調整可能である。本実施形態ではオーガ２６ａ，２６ｂの回転数を、現像剤収納部２７に約８割満たした状態で、現像剤の落下量が現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量の約１．５倍、つまり１０４ｇ／ｓｅｃになるように調整している。
【００２０】
現像剤担持ロール２２は、供給された現像剤を担持して現像領域Ｄを経由した搬送経路に沿って搬送するものであり、静電潜像を担持して矢印Ａ方向に移動する像担持体ドラム１に現像領域Ｄにおいて近接もしくは接触するように配置されている。現像剤担持ロール２２は、表面に現像剤を担持して矢印Ｂ方向に回転するスリーブとそのスリーブ内に配備された固定磁石とからなる、いわゆるマグロールとして構成されている。現像剤担持ロール２２上のほぼ１２時の位置には剛体の層厚規制部材３１が現像剤担持ロール２２表面との間に約０．７ｍｍの間隔を保持して配備されている。この間隙を通過する現像剤の単位面積当たりの重量は５０ｍｇ／ｃｍ２  である。現像剤担持ロール２２のスリーブの周速は４６ｃｍ／ｓｅｃとしたので、現像剤の単位時間当たりの搬送量は、６８．９ｇ／ｓｅｃとなる。
【００２１】
現像剤運搬ロール２４＿１は現像剤担持ロール２２から現像領域Ｄを通過した後の現像剤を受け取って、受け取った現像剤を第２の現像剤運搬ロール２４＿２に渡すものであり、また、第２の現像剤運搬ロール２４＿２は現像剤運搬ロール２４＿１から現像剤を受け取って、受け取った現像剤を表面に担持して途中まで持ち上げた後、上方に位置する現像剤攪拌部２１に遠心力で投げ上げる。
【００２２】
本実施形態における現像剤運搬ロール２４＿１，２４＿２は、本発明にいう現像剤運搬手段に相当するものである。
なお、本実施形態の現像剤運搬手段は、２本の現像剤運搬ロールを備えているが、本発明の現像剤運搬手段はこの構成のみに限られるものではなく、現像剤運搬ロールの本数は１本でも、あるいは３本以上であってもよい。
【００２３】
第１の現像剤運搬ロール２４＿１は、現像剤担持ロール２２より径の小さなマグロールであり、現像剤担持ロール２２との間に０．７ｍｍの間隙を隔てて対向して配備されている。その配備位置は、現像剤担持ロール２２の中心軸を通る水平面から反時計方向に３８度回転した位置である。第１の現像剤運搬ロール２４＿１の回転方向は現像剤担持ロール２２の回転方向Ｂとは逆の矢印Ｃ方向であり、その周速は現像剤担持ロール２２とほぼ同じ速度に設定されている。
【００２４】
第１の現像剤運搬ロール２４＿１の上方には第１の現像剤運搬ロール２４＿１より径の小さなマグロールである第２の現像剤運搬ロール２４＿２が、第１の現像剤運搬ロール２４＿１との間に２．４ｍｍの間隙を隔てて対向して配備されている。その配備位置は、第１の現像剤運搬ロール２４＿１の中心軸を通る水平面から反時計方向に６０度回転した位置である。第２の現像剤運搬ロール２４＿２の回転方向は第１の現像剤運搬ロール２４＿１の回転方向Ｃとは逆の矢印Ｃ’方向であり、その周速は第１の現像剤運搬ロール２４＿１のほぼ２倍の速度に設定されている。
【００２５】
現像剤運搬手段２３の現像剤運搬能力は、２つある現像剤運搬ロール２４＿１，２４＿２のうちの最終段の第２の現像剤運搬ロール２４＿２に移行できる現像剤量で決定される。その量は、第２の現像剤運搬ロール２４＿２の周速と、第１の現像剤運搬ロール２４＿１上の移行可能な現像剤の最大層厚との積により定まるが、この最大層厚は、第１の現像剤運搬ロール２４＿１と第２の現像剤運搬ロール２４＿２との間隙から推定することができる。この量は、現像剤担持ロール２２で現像領域Ｄに搬送される量と比較すると、周速で２倍、層厚で３倍となるので、現像剤運搬手段２３の現像剤運搬能力は、現像領域Ｄに搬送される量のおよそ６倍、つまり９．９ｇ／ｃｍの搬送能力がある。
【００２６】
各ロールの回転数と回転数は、次の通りである。
現像剤担持ロール２２は、周速２５５ｍｍ／ｓで回転する像担持体ドラム１に対して１．８倍の周速を持たせるため、今回用いた２５ｍｍのロール径の場合、周速は４６０ｍｍ／ｓとなり、回転数は３５０ｒｐｍとなる。第１の現像剤運搬ロール２４＿１は、現像剤担持ロール２２と同一周速としたので、今回用いた１８ｍｍのロール径の場合、回転数は４８７ｒｐｍとなる。第２の現像剤運搬ロール２４＿２も現像剤担持ロール２２と同一周速としたので、今回用いた１５ｍｍのロール径の場合、回転数は５８４ｒｐｍとなる。
【００２７】
現像剤担持ロール２２の周速は、画像形成装置に要求される画像特性から決定されるものであり、上記の値に限定されるものではない。また、各現像剤運搬ロールの回転数は最低の現像剤搬送量を確保できれば現像剤担持ロールと同一にする必要はない。ただし、最終段の第２の現像剤運搬ロール２４＿２は十分な遠心力が得られるまで回転数を上げても差し支えない。
【００２８】
図３は、第１の実施形態に用いられた各ロールに内蔵された固定磁石の磁極配置図である。
図３には、この実施形態に用いられる現像剤担持ロール２２、および２つの現像剤運搬ロール２４＿１，２４＿２が示されている。
現像剤担持ロール２２は、表面に現像剤を担持して回転するスリーブ２２＿１と、スリーブ２２＿１内部の、スリーブ２２＿１の回転方向に沿って、現像剤を受け取る受取位置Ｒ１と、現像剤を現像剤担持ロール２２から剥離して第１の現像剤運搬ロール２４＿１に送り出す剥離位置Ｓ１との間に２つのＮ極および３つのＳ極を有する固定磁石２２＿２とを有している。剥離位置Ｓ１には、第１の現像剤運搬ロール２４＿１のＮ極に対向する位置に、２つのＳ極からなる反発磁界が形成されている。
【００２９】
第１の現像剤運搬ロール２４＿１は、表面に現像剤を担持して回転するスリーブ２４＿１ａと、スリーブ２４＿１ａ内部の、スリーブ２４＿１ａの回転方向に沿って、現像剤を受け取る受取位置Ｒ２と、現像剤を現像剤運搬ロール２４＿１から剥離して第２の現像剤運搬ロール２４＿２に送り出す剥離位置Ｓ２のと間に１つのＮ極および２つのＳ極を有する固定磁石２４＿１ｂとを有している。剥離位置Ｓ２には、第２の現像剤運搬ロール２４＿２のＮ極に対向する位置に、２つのＳ極からなる反発磁界が形成されている。
【００３０】
第２の現像剤運搬ロール２４＿２は、表面に現像剤を担持して回転するスリーブ２４＿２ａと、スリーブ２４＿２ａ内部の、スリーブ２４＿２ａの回転方向に沿って、現像剤を受け取る受取位置Ｒ３と、現像剤を上方に投げ上げる投上位置Ｔとの間に２つのＮ極および３つのＳ極を有する固定磁石２４＿１ｂとを有している。投上位置Ｔには、２つのＳ極からなる反発磁界が形成されている。
【００３１】
次に、図２および図３を参照しながら、現像装置２０の動作について説明する。
現像剤撹拌部２１の現像剤収納部の現像剤は、オーガ２６ａ，２６ｂの混合・撹拌作用に伴い現像剤供給口２９からシュート３０に沿って現像剤担持ロール２２上に落下し、現像剤担持ロール２２に内蔵されている固定磁石２２＿２（図３参照）の磁極によって捕捉され現像剤担持ロール２２の矢印Ｂ方向への回転とともに層厚規制部材３１近傍に搬送され、その近傍で現像剤の滞留部を形成する。滞留部の現像剤の一部は現像剤担持ロール２２の回転と内蔵の固定磁石２２＿２の磁気力によって層厚規制部材３１と現像剤担持ロール２２のスリーブ２２＿１との間隙を通過することによって所定の層厚に規制された後、現像剤担持ロール２２に内蔵された固定磁石２２＿２の磁気力によって磁気ブラシを形成して回転方向Ｂに搬送される。
【００３２】
磁気ブラシは現像領域Ｄにおいて、静電潜像を担持した像担持体ドラム１と対向し像担持体ドラム１上の静電潜像に摺擦し、現像が行われる。現像剤担持ロール２２のスリーブ２２＿１には高圧電源（図示せず）が接続され、現像剤担持ロール２２のスリーブには６ＫＨｚ、Ｖｐｐ＝１．２ｋＶの交流電圧と、像担持体ドラム１の帯電電位と露光部電位との中間の値を持つ直流電圧が重畳された現像バイアスが印加されており、現像剤中のトナーのみが像担持体ドラム１の静電潜像を可視化する。
【００３３】
一方、現像剤担持ロール２２上の滞留部に滞留した現像剤のうち、層厚規制部材３１と現像剤担持ロール２２との間隙を通過できなかった現像剤は層厚規制部材３１に当たり第１の現像剤運搬ロール２４＿１の方に向かって還流し、第１の現像剤運搬ロール２４＿１に磁気的に吸着される。
現像領域Ｄにおける現像を終了した現像剤は、現像剤撹拌部２１から現像剤供給口２９、シュート３０を経て現像剤担持ロール２２上の現像剤受取位置Ｒ１に供給された現像剤は、現像領域Ｄにおいて現像に供され、現像終了後の現像剤はスリーブ２２＿１の矢印Ｂ方向への回転に伴い現像剤担持ロール２２の回転方向下流側に向けて搬送される。
【００３４】
第１の現像剤運搬ロール２４＿１と対向する剥離位置Ｓ１に到達した現像剤は、現像剤担持ロール２２に内蔵された固定磁石２２＿２の互いに隣り合うＳ極による反発磁界により現像剤担持ロール２２から剥離され、第１の現像剤運搬ロール２４＿１に内蔵された固定磁石２４＿１ａのＮ極に吸引されて第１の現像剤運搬ロール２４＿１に移動する。第１の現像剤運搬ロール２４＿１に移動した現像剤が第２の現像剤運搬ロール２４＿２に移動する場合も上記とほぼ同様である。これらの現像剤の移動に要する力は対向ロールに内蔵される磁石の対向部での磁気吸引力のバランスにより生じる。
【００３５】
本実施形態の第２の現像剤運搬ロール２４＿２では、現像剤運搬ロール２４＿２の中心軸を通る水平面から反時計方向に３０度回転した投上位置Ｔに反発磁界の中心がくるように２つのＳ極が配置されている。この部分は法線方向および接線方向の磁力が１００ガウス以下となり現像剤への磁気吸引力が極めて小さくなっており、第２の現像剤運搬ロール２４＿２に移動した現像剤は投上位置Ｔにおいて現像剤撹拌部２１に投げ上げられる。
【００３６】
こうして、現像剤は現像剤撹拌部２１に還流され、現像剤撹拌部２１において新たに補給されたトナーと混合され撹拌されて、再び現像剤供給口２９、シュート３０を経て現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄに供給される。
本実施形態の現像剤に用いられたキャリアは以下の方法で製作された。
0003610750.tif 000002
上記各成分のうちフェライト粒子を除く成分をホモミキサーで１０分間分散して被膜層形成液を調合し、次に、この被膜層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて温度６０℃において３０分撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、被膜層を形成した。このキャリアの体積抵抗率は１０１１Ω・ｃｍである。
【００３７】
トナーは、富士ゼロックス社Ａ−Ｃｏｌｏｒ６３５複写機に使用されているトナーを用い、トナー濃度が５％となるように上記キャリアに配合して現像剤を作製した。現像剤撹拌後の帯電量は３２μＣ／ｇであった。
本実施形態では、重力落下を利用した現像剤供給を行っているので、現像剤はある程度以上の比重を有している必要があるが、比重が大き過ぎると、現像剤への圧縮によるストレスを増加させる傾向があることに留意する必要がある。現在一般的に使用されている磁性キャリアとしては、樹脂に磁性粉を内添した樹脂キャリア、フェライトキャリア、鉄粉などがあるが、磁性キャリアは比重が小さ過ぎ、鉄粉キャリアは比重が大き過ぎることから、フェライトキャリアを用いることが望ましい。また、キャリア径は高画質化のために小径のものが用いられることが多いが、本発明の効果を十分に発揮させるには、流動性の点から３０μｍ以上であることが望ましい。
【００３８】
次に、本発明の実施形態を従来技術と比較しながら説明する。
図４は、比較例１としての従来の現像装置の概略構成図であり、図５は、比較例２としての従来の現像装置の概略構成図である。
図４に示す比較例１の現像装置８０は、図２に示した本発明の第１の実施形態の現像装置２０とよく似た構成を有しており、現像剤運搬手段８３が現像装置２０における現像剤運搬手段２３と異なっていることと、現像剤攪拌部８１のオーガ９６ａ，９６ｂの径が現像装置２０における現像剤攪拌部２１のオーガ２６ａ，２６ｂの径よりも小径のオーガを用いていることのほかは、第１の実施形態の現像装置２０におけるものと同一である。ただし、第１の実施形態の現像装置２０とは異なり、オーガ８６ａ，８６ｂを含む現像剤攪拌部８１の水平面に対する投影と、第２の現像剤搬送ロール８４＿２の水平面に対する投影とはオーバーラップしていない。
【００３９】
現像剤運搬手段８３は、２本の現像剤搬送ロール８４＿１，８４＿２を備えている。第１の現像剤搬送ロール８４＿１は、第１の実施形態の現像装置２０における現像剤運搬げロール２４＿１と同様、現像剤担持ロール８２から現像領域Ｄを通過した後の現像剤を受け取って、受け取った現像剤を第２の現像剤搬送ロール８４＿２に渡すものである。第２の現像剤搬送ロール８４＿１の動作は、第１の実施形態の現像装置２０における現像剤運搬げロール２４＿２の動作とは異なり、現像剤搬送ロール８４＿１から受け取った現像剤はスクレーパ８９で剥ぎ取られ、現像剤攪拌部８１に収納されるようになっている。
【００４０】
このように構成された従来例１の現像装置８０では、現像剤攪拌部８１の配置位置は第１の実施形態の現像装置２０におけるよりも低くなっている。また、この構成では、２本のオーガ８６ａ，８６ｂと第２の現像剤搬送ロール８４＿２とは、第１の実施形態の現像装置２０のように上下にオーバーラップして配置されてはいないため、現像剤攪拌部８１の長手方向の幅を所定の寸法以内に納める必要からオーガ８６ａ，８６ｂには１２ｍｍの小径ロールが用いられている。
【００４１】
図５に示す比較例２の現像装置９０は、図４に示した比較例１の現像装置８０とほぼ類似の構成を有している。この現像装置９０では、第１の実施形態の現像装置２０における現像剤運搬ロール２４＿１，２４＿２の代わりに、現像剤運搬手段９３として３本の現像剤搬送ロールが用いられているほかは、第１の実施形態の現像装置２０と同様の構成となっている。すなわち、この現像装置９０では、３本の現像剤搬送ロール９４＿１，９４＿２，９４＿３を用いて現像剤をオーガ２６ａ，２６ｂよりも高い位置まで汲み上げている。第３の現像剤搬送ロール９４＿３上面のオーガ２６ａ寄りの部分には、現像剤搬送ロール９４＿３上の現像剤を掻き落とすためのスクレーパ８９が設けられている。筐体２８の幅の増加を抑えるために、第３の現像剤搬送ロール９４＿３のロール径は１２ｍｍに設定されており、第３の現像剤搬送ロール９４＿３の周速を他の現像剤搬送ロールの周速に合わせるため第３の現像剤搬送ロール９４＿３の回転数は７３０ｒｐｍとしている。
【００４２】
上記のように構成した第１の実施形態の現像装置２０、比較例１の現像装置８０、および比較例２の現像装置９０の３種類の現像装置を順次、画像形成装置に組み込み、トナーを連続供給しながら現像を行い、現像開始時、現像開始から５時間後、１０時間後、および２０時間後のトナー帯電量を比較測定した。
図６は、第１の実施形態、比較例１，２の各現像装置についての現像時間とトナー帯電量との関係を示すグラフである。
【００４３】
トナー帯電量の低下は現像剤の劣化度合いを示しているので、トナー帯電量の低下が少ないほど現像剤の長寿命化が達成されたものと判断することができる。図６に示すように、第１の実施形態の現像装置におけるトナー帯電量の低下率は約４５％であるが、比較例１の現像装置におけるトナー帯電量の低下率は約は７５％、比較例２の現像装置におけるトナー帯電量の低下率は６０％を示しており、本発明の効果を確認することができる。
【００４４】
これは、比較例１の現像装置８０は小径のオーガを備えた小型の現像剤撹拌部となっているため、第１の実施形態の現像装置２０の現像剤収納能力より小さい現像剤収納能力しか持っておらず、そのため、現像剤収納能力が現像装置８０の１．７倍もある現像装置２０の現像剤の寿命の方が長くなったものと考えられる。
【００４５】
また、比較例２の現像装置９０では、１２ｍｍ径の小径の現像剤搬送ロール９４＿３を使用することにより筐体２８の幅を狭くして小型化を図っているが、現像剤汲み上げ高さを十分に得るためにロール本数を増やさざるを得ず、比較例２では３本のロールを使用している。現像装置９０のオーガ径は第１の実施形態と同じ１５ｍｍであり現像剤攪拌部８１の現像剤収納能力も第１の実施形態と同じであるが、トナー帯電量の低下率は第１の実施形態より大きくなっている。この理由は、現像剤搬送ロールで搬送されている間に現像剤が受けるストレスが、ロール本数が増えた分だけ増加すること、および、第２の現像剤搬送ロール９４＿２と第３の現像剤搬送ロール９４＿３とが対向する位置では現像剤受け渡し方向がアゲンスト方向になっており現像剤が急激に搬送方向を変えさせられることによるストレスが余計に加わっていることによるものと考えられる。現像剤搬送ロールをさらに１本追加して偶数本とすることによりアゲンスト方向の問題は解決可能であるが、ロールをさらに追加することによりその分のストレスの増加があるので現像剤の寿命延長に大きな効果は望めない。また、比較例２の現像装置では、ロール本数が増えた分だけ機構が複雑化し高コスト化するというデメリットが発生する。
【００４６】
以上説明したように、第１の実施形態の現像装置２０のように、現像剤担持ロールから現像領域を通過した後の現像剤を受け取って、受け取った現像剤を現像剤攪拌部に運搬する現像剤運搬手段として、現像剤を表面に担持して途中まで持ち上げた後、上方に位置する現像剤攪拌部に遠心力で投げ上げる現像剤運搬ロールを備えることにより、制約された現像装置の幅の中に、十分なフィン径を有する２本のオーガを水平に配列することができるので、十分な現像剤収納容量を確保し、現像剤の長寿命化を達成することができる。
【００４７】
次に、本発明の現像装置の第２の実施形態について説明する。
図７は、本発明の現像装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
図７に示す現像装置４０は、図２に示した第１の実施形態の現像装置２０とほぼ同様の構成を有しており、現像装置４０に備えられているガイド３６のほかは、第１の実施形態の現像装置２０と同じ構成となっている。
【００４８】
ガイド３６は、第２の現像剤運搬ロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤を現像剤攪拌部２１のオーガ２６ａ，２６ｂの中間に導くものであり、現像剤運搬げロール２４＿２の現像離脱位置付近から現像剤攪拌部２１上部まで緩やかな曲線を描く厚さ１ｍｍのアルミニウム板で形成されている。現像剤運搬げロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤はガイド３６に衝突してその向きを変え現像剤攪拌部２１に収納される。
【００４９】
この現像装置４０を画像形成装置には組み込まずに、現像装置４０単体で作動させ、現像剤が現像剤運搬げロール２４＿２から投げ上げられて現像剤攪拌部２１に収納される効率について確認を行った。確認方法は、現像装置４０を構成する筐体２８の一部を透明ポリカーボネイト板に交換し現像剤の流れを目視により観察した。その結果、現像装置４０のガイド３６を取り外した場合は、現像剤運搬げロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤が筐体２８の上部に衝突して跳ね返り、再び現像剤運搬げロール２４＿２に吸着されるのが観察されたが、本実施形態の通りガイド３６を備えた場合は、現像剤運搬げロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤が現像剤運搬げロール２４＿２に戻るようなことはなく、確実に現像剤攪拌部２１に収納されることが観察された。
【００５０】
このように、剥離搬送部材の現像剤離脱位置近傍から、現像剤を前記現像剤攪拌部の特定位置までの少なくとも一部に、前記剥離搬送部材から放出された現像剤の飛翔方向を変えるためのガイドを設けることにより、放出された現像剤はガイドに接触しガイドからの反作用によって飛翔方向を変えることができる。このガイドの形状、設置位置を適切に設定することにより現像剤の収納場所へと確実に現像剤を導くことが可能となり、従って、現像剤の撹拌部の機能を十分に得ることができる。
【００５１】
なお、上記のガイド３６の機能を筐体２８の一部に兼ねさせた構成としてもよい。
図８は、図７に示した現像装置の筐体の一部がガイドを兼ねたものとして構成された態様を示している。
すなわち、図８に示す現像装置４０’では、筐体２８’の一部２８’ａが現像剤運搬げロール２４＿２の現像剤投上位置付近から現像剤攪拌部２１上部まで緩やかな曲線を描く形状に形成されており、筐体と別部材のガイドは設けられていない。このような構成とした場合は、ガイドの保持、接合などの処置が不要になり、低コスト化をはかることができ、また、筐体自体はある程度の強度を持っているので、ガイドの取り付け位置が長期間変化することが少なく、安定した現像剤の流れを得ることができるので好ましい。
【００５２】
さらに、現像装置４０’のガイドを兼ねた筐体２８’ａの、現像剤が衝突する部位に緩衝部材を有するものとした場合は、衝突時の現像剤へのストレスを低減することができ、現像剤の寿命を延長することができるので好ましい。緩衝部材としては、現像剤の衝突エネルギを緩和することができる、例えば、ＰＣ，ＰＶＣなどの高分子材料、発泡材料、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの弾性体などを用いることができる。緩衝部材の厚みは、キャリア１個の径が５０μｍ程度なので、同程度の厚みであればよい。従って、金属製のガイドの上に市販のテフロン、ポリイミド、シリコン、ビニールなどのテープを貼り付けて構成してもよい。
【００５３】
表１は、アルミニウム製のガイドを用いた場合と、その表面に緩衝部材として厚さ１００μｍのテフロンテープを貼付した場合のキャリアコート被覆率を測定した結果である。この測定は、現像装置内にキャリアのみを入れ、現像剤担持ロールを停止させ、それ以外のロールおよびオーガを駆動してキャリアの撹拌を開始した場合の、撹拌開始時と、２０時間撹拌後のキャリアコート被覆率を測定したものである。現像剤は、現像剤攪拌部から層厚規制部材の近傍に供給される。現像剤担持ロールは停止した状態なので、現像剤はそのまま現像剤運搬ロールに磁気吸着されて放出される。現像剤担持ロールは停止しているので層形成部材と現像剤担持ロールの間隙による現像剤ストレスは無視でき、現像剤運搬ロールによる搬送経路によるストレスのみを正確に測定することができる。この状態で２０時間連続撹拌した後のキャリアをＳＥＭで観察し、表面のコート被覆率を測定した。コート被覆率が大きいほど現像剤へのストレスは小さいことを表している。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
表１に示すように、撹拌開始後２０時間経過後のアルミニウム製のガイドと、その上にテフロンテープの緩衝部材を貼付したものとの間に、約１３％のコート被覆率の差が生じており、緩衝部材のストレス低減効果を確認することができる。
次に、本発明の現像装置の第３の実施形態について説明する。
【００５６】
図９は、本発明の現像装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
図９に示す現像装置５０は、図７に示した第２の実施形態の現像装置４０とほぼ類似の構成を有しているが、この現像装置５０では、オーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄへの単位時間当たりの現像剤搬送量よりも小さく設定されおり、かつ、ガイド５６が現像剤運搬ロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤を一対のオーガ２６ａ，２６ｂのうちの現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂに導く形状に形成されている。そのほかは、第２の実施形態の現像装置４０と同じ構成となっている。
【００５７】
この現像装置５０では、現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄへの単位時間当たりの現像剤搬送量は、ロール軸方向の長さが３００ｍｍであるので、周速と単位面積当たりの搬送量から６８．９ｇ／ｓｅｃに設定されている。
一方、オーガ２６ａ，２６ｂのフィンの径は１２ｍｍ、オーガを貫通しているシャフトの径は５ｍｍ、オーガのフィンピッチは２４ｍｍ、オーガ回転数は７００ｒｐｍである。このような条件下で、現像剤がオーガ２６ａ，２６ｂ全体を覆った状態での現像剤搬送量は６５．４ｇ／ｓｅｃ、現像剤がオーガ２６ａ，２６ｂの断面積の８０％分を覆った状態では、現像剤搬送量は５２．３１ｇ／ｓｅｃである。つまり、現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量の方がオーガ２６ａ，２６ｂの現像剤搬送量よりも多い状態となっている。この場合に、現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂに確実に現像剤を還流させないと、オーガ２６ｂが現像剤を現像剤供給口２９に供給しながらオーガ２６ｂの軸方向への現像剤搬送を続けている間に、現像剤が枯渇して現像剤担持ロール２２に現像剤が供給されなくなってしまう。つまり、現像剤担持ロール２２上で、ロール軸方向の片側に現像剤層が形成されない部分が生じ、ひいては、得られる画像に画像欠落部が発生する恐れがある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、図９に示すように、ガイド５６の先端部５６ａを延長することにより、現像剤を現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６に導くようにした。現像装置の流れを確認するために、現像装置５０を構成する筐体２８の一部を透明ポリカーボネイト板に交換し現像剤の流れを目視により観察した。その結果、第２の現像剤運搬ロール２４＿２から投げ上げられた現像剤はガイド５６に沿って、現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂへ確実に供給されているのが確認された。なお、ガイド５６に衝突する現像剤のうちには、ガイド５６に跳ね返されて極く僅かな現像剤が現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａに落下しているのが認められた。
【００５９】
このように、現像剤攪拌部２１のオーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄへの単位時間当たりの現像剤搬送量よりも小さい時は、オーガの回転による現像剤へのストレスは小さいものの、一対のオーガのうち現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａに現像剤を還流させると、現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂでは、現像剤が軸方向に移動している間に現像剤が枯渇してしまう。この問題を回避するためには現像剤を現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂに確実に、還流した現像剤を供給しなければならない。本実施形態の現像装置５０は、ガイド５６を用いて現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂに確実に現像剤を供給するようにしている。従って、オーガによる現像剤へのストレスを最小限にしながら現像剤担持ロール２２への現像剤供給は安定化させることができる。
【００６０】
図１０は、図９に示した現像装置のガイドの機能を補う補助ガイドを設けた態様を示す図である。
図１０に示すように、この現像装置５０’には、ガイド５６に跳ね返えされた現像剤をさらに現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂへ導く補助ガイド５７が設けられている。こうすることにより、ほとんどすべての現像剤が現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂへ確実に供給することができる。
【００６１】
図１０の現像装置５０’を用いて、オーガ２６ａ，２６ｂの回転数を、７００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、および３００ｒｐｍの３段階に変更してそれぞれ１時間現像装置を駆動し続け、その時の現像剤層の形成状態を観察した。現像剤がオーガ２６ａ，２６ｂの断面をほぼ８０％分覆った時の現像剤搬送量は、それぞれ、５２．３１ｇ／ｓｅｃ、３７．４ｇ／ｓｅｃ、および２２．４ｇ／ｓｅｃであり、現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量より少ない。この実験の結果は、いずれの場合も、現像剤担持ロール２２のロール軸方向全域に渡り均一な現像剤層が形成されており、本実施形態の効果を確認することができた。
【００６２】
次に、本発明の現像装置の第４の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の現像装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
図１１に示す現像装置６０は、図９に示した第３の実施形態の現像装置５０とほぼ類似の構成を有しているが、この現像装置６０では、オーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄへの単位時間当たりの現像剤搬送量よりも大きく設定されおり、かつ、ガイド６６が現像剤運搬ロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤を一対のオーガ２６ａ，２６ｂのうちの現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａに導く形状に形成されている。そのほかは、第３の実施形態の現像装置５０と同じ構成となっている。
【００６３】
この現像装置６０では、オーガ２６ａ，２６ｂの回転速度を１２００ｒｐｍとし、かつ現像剤がオーガ断面積の約８０％を覆うようにした時の現像剤搬送量は、９０ｇ／ｓｅｃであり、現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量６８．９ｇ／ｓｅｃより大きく設定されている。この現像装置６０の場合、前述したような、オーガ２６ａ，２６ｂが現像剤を供給しながらオーガ軸方向へ搬送を続けている間に、現像剤が枯渇して現像剤が現像剤担持ロール２２に供給されなくなるような現象が起こることはない。この現像装置６０では、オーガ回転速度が高いので現像剤へのストレスは第３の実施形態におけるよりも大きいが、撹拌を終えた均一なトナー濃度の現像剤が現像剤担持ロールへと常に供給されるので画像濃度にむらが生じないという利点を有する。このような状態を確実に得るためには、現像剤を現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａに還流現像剤を戻さなければならない。
【００６４】
本実施形態では、図１１に示すように、ガイド６６の先端部６６ａを現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａの上部まで延長した。現像剤の流れを確認するために、現像装置６０を構成する筐体２８の一部を透明ポリカーボネイト板に交換し現像剤の流れを目視により観察した。その結果、第２の現像剤運搬ロール２４＿２から投げ上げられた現像剤はガイド６６に沿って、確実にオーガ２６ａに供給されていることが確認された。
【００６５】
この現像装置６０で、オーガ回転数を１２００ｒｐｍ、１４００ｒｐｍ、および１６００ｒｐｍの３条件で、それぞれ１時間ずつ現像装置を駆動し続け、その間の現像剤の現像剤撹拌部への収納状態を観察した。オーガの断面積をほぼ８０％分覆った時の現像剤搬送量は、上記の各オーガ回転数でそれぞれ８９．８ｇ／ｓｅｃ、１０４ｇ／ｓｅｃ、１２０ｇ／ｓｅｃであった。これらはいずれも現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量より多いが、実験の結果は、いずれの場合も現像剤の収納位置がずれることなく、現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａに現像剤は安定して収納されており、本実施形態の効果を確認することができた。
【００６６】
このように、オーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向への単位時間当たりの現像剤搬送量が、現像剤担持ロール２２の現像領域Ｄへの単位時間当たりの現像剤搬送量よりも大きい時、一対のオーガのうち、現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａへ現像剤を供給しても現像剤供給口２９に近い方のオーガ２６ｂでは、現像剤が軸方向に移動している間に現像剤が枯渇してしまうことはなく、常に撹拌を終えたトナー濃度の均一な現像剤が現像剤担持ロール２２に供給される。この状態を得るためには還流された現像剤を現像剤供給口２９から遠い方のオーガ２６ａへ確実に供給する必要があり、本実施形態の現像装置６０では、ガイド６６を用いて確実にオーガ２６ａに供給するようにしている。従って、現像剤担持ロール２２の回転軸方向全域にわたってトナー濃度の均一な現像剤を供給することができる。
【００６７】
次に、本発明の現像装置の第５の実施形態について説明する。
図１２は、本発明の現像装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。
図１２に示す現像装置７０は、図９に示した第３の実施形態の現像装置５０とほぼ類似の構成を有しているが、この現像装置７０では、現像装置５０のオーガ２６ａ，２６ｂ間に設けられていた、現像剤撹拌部を２つの領域に区分する板状のしきり部材３８を取り外した構成となっている。すなわち、この現像装置７０では、現像剤撹拌部７１の現像剤収納部７７が、一対のオーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって２本のオーガ間での現像剤の相互移動を許容するものであって、かつ、ガイド７６が、現像剤運搬ロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤を、一対のオーガ２６ａ，２６ｂの中間に導くものとして構成されている。そのほかは、第３の実施形態の現像装置５０と同じ構成である。
【００６８】
オーガ２６ａ，２６ｂの回転数は７００ｒｐｍとし、現像剤の量をオーガがほぼ埋没するような量とした時の現像剤搬送量は６５ｇ／ｓｅｃであり、現像剤担持ロール２２の現像剤搬送量６８．９ｇ／ｓｅｃよりは少ない。オーガ２６ａ，２６ｂを回転させると現像剤はオーガのフィンの向きにより軸方向に往復する方向の流動を示すが、同時に、軸方向と直角の方向にも流動する。こうして、オーガの軸方向の現像剤撹拌領域全域で一対のオーガ相互間で現像剤が往復する結果、短時間でトナー濃度の均一性が得られる。このように現像剤撹拌部７１を構成したことにより、第４の実施形態のようにオーガ回転数を高く設定しなくても、トナー濃度の均一性を高めることができ、かつ、オーガの現像剤搬送量が低くても現像剤担持ロール２２のロール軸方向に現像剤層のむらが生じにくいという利点がある。
【００６９】
しかし、この構成においては、オーガ軸方向の現像剤撹拌効率よりもオーガ相互間の現像剤撹拌効率の方が高いという現象が見られる。これは、２本のオーガ相互間の現像剤の流れが互いにぶつかり合うる位置で小さな渦流が生じているためである。従ってこの構成において高い撹拌効率を得るためには、一対のオーガ２６ａ，２６ｂの中間に現像剤を確実に供給する必要がある。そこで、本実施形態では、図１２に示すように、ガイド７６の先端部７６ａをオーガ２６ａ，２６ｂの中間の位置の上方に延長してある。現像剤の流れを確認するために、現像装置７０を構成する筐体２８の一部を透明ポリカーボネイト板に交換し現像剤の流れを目視により観察した。その結果、現像剤は安定して確実にオーガ２６ａ，２６ｂの中間に供給されており、現像剤担持ロール上の現像剤層も軸方向にわたって均一となっていて本実施形態の効果を確認することができた。なお、この現像装置７０に、第３の実施形態のような補助ガイドを取り付けてもよい。
【００７０】
このように、現像剤撹拌部７１の現像剤収納部７７が、一対のオーガ２６ａ，２６ｂの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって２本のオーガ間での現像剤の相互移動を許容するものとして構成されていると、２本のオーガ間では互いに異なる方向の流れがぶつかり乱流状態となり撹拌の効率が上昇する。本実施形態の現像装置７０では、ガイド７６によって第２の現像剤運搬ロール２４＿２によって投げ上げられた現像剤が一対のオーガ２６ａ，２６ｂの中間に導かれるため、還流された現像剤は直ちに現像剤撹拌部７１内の現像剤と混合され、現像剤撹拌部７１内の現像剤のトナー濃度は短時間で均一化される。従って、オーガ回転軸方向の搬送力の大きさに関わらず、常にトナー濃度の均一な現像剤を安定して現像剤担持ロール２２に供給することができる。
【００７１】
次に、本発明の現像装置の第６の実施形態について説明する。
図１３は、図３に示した、各ロールに内蔵された固定磁石とは異なる磁極配置を有する固定磁石の磁極配置図である。
図１３には、図３に示したものと同様の現像剤担持ロール２２および第１の現像剤運搬ロール２４＿１と、図３に示した第２の現像剤運搬ロール２４＿２とは構造の異なる第２の現像剤運搬ロール３４＿２とが示されている。
【００７２】
現像剤担持ロール２２および第１の現像剤運搬ロール２４＿１の磁極配置は図３と同一であるので説明は省略する。
第２の現像剤運搬ロール３４＿２は、表面に現像剤を担持して回転するスリーブ３４＿２ａと、スリーブ３４＿２ａ内部に配備された、第１の現像剤運搬ロール２４＿１から現像剤を受け取る受取位置Ｒ３にＮ極が形成され、現像剤を上方に投げ上げる投上位置Ｔよりもやや回転方向上流側にＳ極が形成された固定磁石３４＿２ｂとを有している。
【００７３】
第２の現像剤運搬ロール３４＿２からの現像剤の離脱は、固定磁石２４＿２ｂのＳ極から遠ざかり、磁力が低くなって現像剤の遠心力が打ち勝つ位置Ｔで行われる。本実施形態では、現像剤運搬ロール３４＿２の回転軸を通る水平面から反時計回りに約３０度のところに投上位置Ｔが形成される。
現像剤運搬ロール３４＿２の磁極をこのように配置することにより、現像剤撹拌部に近接している場所には磁極は存在せず、丁度現像剤撹拌部とは反対側に磁極が配置されており、現像剤運搬ロール３４＿２の固定磁石３４＿２ｂによる磁力線の影響が現像剤撹拌部に及ぶことの無いように構成されている。従って、この領域に磁極が存在する場合に、投げ上げられた現像剤に磁気吸引力が及んで現像剤の飛翔性を低下させ現像剤運搬ロール３４＿２に逆流する現象の発生を確実に防止することができる。
【００７４】
このように構成された現像装置を用い、現像剤撹拌部にキャリアを入れた後、その上にトナー濃度５％となる量のトナーを入れて撹拌を行った。比較例として第３の実施形態の現像剤運搬ロール２４＿２を用い、他の条件を同一としてトーナ帯電量の立ち上がり特性を測定した。その結果、トナー帯電量の立ち上がりは本実施形態の方が第３の実施形態よりも早くしかも安定していた。これは、第３の実施形態におけるように現像装置撹拌部に近接した場所に磁極が存在すると、現像剤収納部内の現像剤は磁界がかかった状態で撹拌されることになり、磁気を帯びた磁性粒子が互いに結合し合いチェーン状態となって現像剤の流動を妨げ撹拌性能を低下させるためである。
【００７５】
次に、上記の各実施形態における現像剤の搬送経路を以下のように変更した実施形態について説明する。
図１４は、現像剤担持ロールへの現像剤の供給経路を変更した実施形態の概要図である。
図１４に示すように、この現像装置７０’では、図１１に示した第４の実施形態の現像装置６０のようにオーガ２６ｂの外側に設けた現像剤供給口２９（図２参照）からシュート３０を用いて現像剤担持ロール２２に現像剤を供給する代わりに、オーガ２６ａの外側に設けた現像剤供給口２９’からシュート３０’を用いて現像剤担持ロール２２に現像剤を供給するように構成されている。そのほかの構成は第４の実施形態の現像装置６０と同様である。
【００７６】
なお、この現像装置７０’のガイド６６は、第４の実施形態の現像装置６０におけるガイドと同じ形状としてある。
このように、現像剤を第２の現像剤運搬ロール２４＿２の近傍を落下させる構成としても、現像剤撹拌部２１’と第２の現像剤運搬ロール２４＿２との間に磁界が存在しないので、現像剤の落下供給が妨げられることはない。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置によれば、現像剤担持ロール上の、現像終了後の現像剤を、現像剤担持ロールの上方に配置された現像剤撹拌部に向かって遠心力で投げ上げる現像剤運搬ロールを備えたことにより、十分な現像剤撹拌性能を有する小型の現像剤撹拌部が得られ、長期間安定した画像品質が得られる小型タンデム画像形成装置に好適な小型の現像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を用いた小型タンデム方式の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の現像装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に用いられた各ロールに内蔵された固定磁石の磁極配置図である。
【図４】比較例１としての従来の現像装置の概略構成図である。
【図５】比較例２としての従来の現像装置の概略構成図である。
【図６】第１の実施形態、比較例１，２の各現像装置についての現像時間とトナー帯電量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の現像装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】図７に示した現像装置の筐体の一部がガイドを兼ねたものとして構成された態様を示している。
【図９】本発明の現像装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示した現像装置のガイドの機能を補う補助ガイドを設けた態様を示す図である。
【図１１】本発明の現像装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の現像装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】図３に示した、各ロールに内蔵された固定磁石とは異なる磁極配置を有する固定磁石の磁極配置図である。
【図１４】現像剤担持ロールへの現像剤の供給経路を変更した実施形態の概要図である。
【図１５】従来のタンデム方式の画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１        像担持体ドラム
２        帯電器
３        光ビーム走査装置
５        転写帯電器
６        クリーナ
７        転写材搬送ベルト
８        転写材収納トレイ
９        転写材供給装置
１０        原稿読取部
１１        定着器
２０        現像装置
２１        現像剤攪拌部
２２        現像剤担持ロール
２２＿１        スリーブ
２２＿２        固定磁石
２３        現像剤運搬手段
２４＿１，２４＿２        現像剤運搬ロール
２４＿１ａ，２４＿２ａ        スリーブ
２４＿１ｂ，２４＿２ｂ        固定磁石
２６ａ，２６ｂ        オーガ
２７        現像剤収納部
２８，２８’        筐体
２９，２９’        現像剤供給口
３０        シュート
３１        層厚規制部材
３４＿２        現像剤運搬ロール
３４＿２ａ        スリーブ
３４＿２ｂ        固定磁石
３６        ガイド
３８        しきり部材
４０，４０’        現像装置
５０，５０’        現像装置
５６        ガイド
５７        補助ガイド
５６ａ        先端部
６０        現像装置
６６        ガイド
６６ａ        先端部
７０，７０’        現像装置
７１        現像剤撹拌部
７６        ガイド
７６ａ        先端部
７７        現像剤収納部
８０        現像装置
８１        現像剤攪拌部
８２        現像剤担持ロール
８３        現像剤運搬手段
８４＿１，８４＿２        現像剤搬送ロール
８６ａ，８６ｂ        オーガ
８９        スクレーパ
９０        現像装置
９３        現像剤運搬手段
９４＿１，９４＿２，９４＿３        現像剤搬送ロール
９６ａ，９６ｂ        オーガ
１００ａ，１００ｂ，・・・        ゼログラフィプロセス部
１０１        像担持体ドラム
１０２        露光装置
１０３        現像装置
１０４        転写装置
１０５        クリーニング装置
１０６        被転写体搬送ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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