(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材との間に変動する磁界を形成し、この変動磁界によって、該現像剤供給部材の周面に担持される前記二成分現像剤の一部を、搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー供給手段は、前記二成分現像剤に、前記キャリアが電気的に吸着できる飽和量以上にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像部材は、周面にほぼ等間隔で複数の磁極が着磁され、
前記磁極の間隔が２５μｍ以上２５０μｍ以下であって、該現像部材の周面上にほぼ一層のキャリアをほぼ均等に吸着するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤供給部材は、無端状となった周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、前記内部部材の周面の外側に支持された無端状の外周部材とを有し、
前記内部部材は、静止または周回駆動される前記外周部材の外周面上に磁気的に吸着されて穂状となった前記二成分現像剤層に、転動および攪拌を生じさせるとともに、該二成分現像剤を周方向に搬送するように周回駆動されるものであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材の内部部材の各磁極は、磁極間隔Ｐが、
０．１２ｍｍ  ≦  Ｐ  ≦  ６ｍｍ
となるように着磁され、これらの磁極によって、前記外周部材上の前記現像剤還流手段による還流領域以外の部分に吸着される二成分現像剤の層厚Ｄが、
Ｄ  ≦  Ｐ／３
となるように磁極の強さ又は現像剤の量と、前記現像剤還流手段によって還流される現像剤の量とが設定されていることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材の周方向に沿って対向する位置に設けられた複数の磁極を有し、この磁極と前記内部部材の磁極との間に前記磁性キャリアの連鎖がブリッジ状に架け渡される磁界を形成するものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤還流手段が有する複数の磁極は、１又は複数の磁石を配置することによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤還流手段が有する複数の磁極は、１又は複数の磁石部材にＮ極とＳ極とをそれぞれ複数着磁することによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と周方向に対向する滑らかな面を有し、
この対向面は、前記現像剤供給部材の現像剤搬送方向の下流側で、該現像剤供給部材と最接近し、現像剤搬送方向の上流側で徐々に間隔を拡大するように形成されており、
該対向面に沿って前記複数の磁極が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と前記磁極との間に、ブリッジ状に架け渡された前記磁性キャリアの連鎖が、少なくとも１本は常に維持される磁界を形成するものであることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記現像剤還流手段の複数の磁極は、
その磁極間隔Ｐｍと、前記現像剤供給部材の内部部材に着磁された磁極の周方向の間隔Ｐとが、
Ｐｍ  ≧  １／４Ｐ
の関係となるように設けられていることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と対向し、その周方向に沿って設けられた磁性部材を有し、
前記現像剤供給部材が備える内部部材の磁極によって該磁性部材に磁極が誘起され、この磁極と前記内部部材の磁極との間に前記磁性キャリアの連鎖がブリッジ状に架け渡される磁界が形成され、前記内部部材の周回移動によって、この磁界が変動するものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と周方向に対向する滑らかな面を有し、
この対向面は、前記現像剤供給部材の現像剤搬送方向の下流側で、該現像剤供給部材と最接近し、現像剤搬送方向の上流側で徐々に間隔を拡大するように形成されており、
該対向面に沿って前記磁性部材が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記磁性部材は、前記現像剤供給部材と該磁性部材との間に、ブリッジ状に架け渡された前記磁性キャリアの連鎖が、少なくとも１本は常に維持される磁界を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記現像剤還流手段の磁性部材は、
前記現像剤供給部材の周方向に対向する長さＳが、前記現像剤供給部材の内部部材に着磁された磁極の周方向の間隔Ｐと、
Ｓ  ≧  １／４Ｐ
の関係にあることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記現像剤還流手段が有する複数の磁極は、１又は複数の電磁石をによって形成されるものであることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項１７】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と周方向に対向する滑らかな面を有し、
この対向面は、前記現像剤供給部材の現像剤搬送方向の下流側で、該現像剤供給部材と最接近し、現像剤搬送方向の上流側で徐々に間隔を拡大するように形成されており、
該対向面にそって複数の前記電磁石が配設されていることを特徴とする請求項１６に記載の現像装置。
【請求項１８】
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と前記磁極との間に、ブリッジ状に架け渡された前記磁性キャリアの連鎖が、少なくとも１本は常に維持される磁界を形成するように、前記電磁石のコイルへの電流が制御されるものであることを特徴とする請求項１６に記載の現像装置。
【請求項１９】
前記現像剤還流手段が有する電磁石の複数の磁極は、
これらの磁極の間隔Ｐｃと、前記現像剤供給部材の内部部材に着磁された磁極の周方向の間隔Ｐとが、
Ｐｃ  ≧  １／４Ｐ
の関係となるように着磁されていることを特徴とする請求項１６に記載の現像装置。
【請求項２０】
前記現像剤還流手段の複数の磁極は、前記現像剤供給部材の軸線と平行な軸線回りに回転が可能に支持された磁石部材の外周部に着磁されたものであり、
前記現像剤供給部材の内部部材と該磁石部材との双方が回転することにより、これらの間に変動磁界を形成するものであることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項２１】
前記磁石部材は、前記現像剤供給部材との間に、ブリッジ状に架け渡された前記磁性キャリアの連鎖が少なくとも１本は常に維持されるように、周方向の磁極間隔および回転速度が設定されていることを特徴とする請求項２０に記載の現像装置。
【請求項２２】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面に担持される前記二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材に対向し、回転可能に支持された回転部材であり、その外周部と接触する現像剤を、前記現像剤供給部材の現像剤搬送方向の上流側に掃き出すように又は押し出すように移送するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項２３】
前記回転部材は、前記現像剤供給部材の軸線と平行な軸線回りに回転が可能に支持されたロール部材であることを特徴とする請求項２２に記載の現像装置。
【請求項２４】
前記回転部材は、現像剤を周面の移動方向に押し出す、複数の突起を周面上に有することを特徴とする請求項２３に記載の現像装置。
【請求項２５】
前記回転部材は、周面付近に該周面とともに移動する複数の磁極を有し、周面上に磁気的に吸着した現像剤を周面の移動方向に移動させるものであることを特徴とする請求項２３に記載の現像装置。
【請求項２６】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面に担持される前記二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤還流手段は、無端状となった周面の全周にわたってＳ極とＮ極とが交互に着磁され、前記現像剤供給部材の軸線と平行な軸線回りに回転が可能に支持されたロール状の内部部材と、該内部部材の外側で、その周面に沿って設けられ、前記現像剤供給部材と対向する外周部材とを有し、
静止又は周方向に駆動される前記外周部材の周面上に磁気的に吸着され、穂状となった現像剤が、転動しながら搬送されるように前記内部部材を回転駆動するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項２７】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面に担持される前記二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤供給部材は、無端状となった周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、前記内部部材の周面の外側に支持された無端状の部材であって、導電性の外周部材とを有し、
前記内部部材は、静止または周回駆動される前記外周部材の外周面上に磁気的に吸着されて穂状となった前記二成分現像剤層に、転動および攪拌を生じさせるとともに、該二成分現像剤を周方向に搬送するように周回駆動されるものであり、
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と対向する電極と、この電極と前記導電性の外周部材との間に交流のバイアス電圧を印加する電源とを有し、
前記電極と外周部材との間で、現像剤の一部が穂状となった現像剤層から離脱し、往復動をするように前記バイアス電圧が設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２８】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面に担持される前記二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤供給部材は、少なくとも周面付近が導電性材料によって構成された無端状の周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、前記内部部材の周面の外側に支持された無端状の外周部材とを有し、
前記内部部材は、静止または周回駆動される前記外周部材の外周面上に磁気的に吸着されて穂状となった前記二成分現像剤層に、転動および攪拌を生じさせるとともに、該二成分現像剤を周方向に搬送するように周回駆動されるものであり、
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材と対向する電極と、この電極と前記内部部材の導電性材料で構成された部分との間に交流のバイアス電圧を印加する電源とを有し、
前記電極と外周部材との間で、現像剤の一部が穂状となった現像剤層から離脱し、往復動をするように前記バイアス電圧が設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２９】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端上の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面と対向して設けられ、前記現像剤供給部材の周面上に担持される前記二成分現像剤の穂立ちの少なくとも一部をせき止めるせき止め部材と、
前記せき止め部材によってせき止められた二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤還流手段は、前記現像剤供給部材の軸線と平行な軸線回りに回転が可能に支持された回転部材であり、前記せき止め部材によってせき止められた二成分現像剤と接触し、該回転部材の回転駆動により該二成分現像剤を還流するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項３０】
磁性キャリアとこの磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像に前記トナーを転移させて可視化する現像装置において、
周回移動する周面上に前記二成分現像剤又は該二成分現像剤から分離されたトナーを担持して前記像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを該像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、
前記現像部材と対向して設けられ、無端上の周面に沿って着磁された複数の磁極よって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材の周面と対向して設けられ、前記現像剤供給部材の周面上に担持される前記二成分現像剤の穂立ちの少なくとも一部をせき止めるせき止め部材と、
前記せき止め部材によってせき止められた二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する現像剤還流手段と、
前記現像剤還流手段によって前記二成分現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
前記現像剤還流手段は、前記せき止め部材によってせき止められた二成分現像剤中において、前記現像剤供給部材の軸線とほぼ平行に配置された電極部材であり、この電極に通電されたときに該電極部材の周囲にできる磁界によって前記二成分現像剤を還流するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項３１】
前記トナー供給手段は、前記二成分現像剤に、前記キャリアが電気的に吸着できる飽和量以上にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項２９又は請求項３０に記載の現像装置。
【請求項３２】
前記現像剤供給部材は、無端状となった周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、前記内部部材の周面の外側に支持された無端状の外周部材とを有し、
前記内部部材は、静止または周回駆動される前記外周部材の外周面上に磁気的に吸着されて穂状となった前記二成分現像剤層に、転動および攪拌を生じさせるとともに、該二成分現像剤を周方向に搬送するように周回駆動されるものであることを特徴とする請求項２９又は請求項３０に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録装置又は静電記録装置等で用いられ、静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移させて可視化する現像装置に係り、特にキャリアとトナーとを混合した二成分現像剤を用いる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法において、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた現像方法は、トナーの帯電が容易であり、トナー粒子の凝集も生じにくいという長所を有している。このため、二成分現像剤中に含まれるトナー量すなわちトナー濃度の制御を必要とするにもかかわらず、従来より広く用いられている。
【０００３】
図２５は、二成分現像剤を用いる現像装置で従来から知られているものの例を示す概略構成図である。
この現像装置は、像担持体２０１と近接して対向するように配置され、現像剤を磁気的に吸着して搬送する現像ロール２０２と、この現像ロール上に吸着された現像剤量を規制し、ほぼ均一な磁気ブラシとする現像剤規制部材２０３と、上記現像ロール２０２に現像剤を供給するパドル２０４と、現像剤をハウジング２１０内で搬送するとともに撹拌する２つのオーガー２０５、２０６とを有している。
【０００４】
上記現像ロール２０２は、固定支持された磁石ロール２１１とその周囲で回転駆動される円筒状のスリーブ２１２とを備えており、磁石ロール２１１によって現像剤をスリーブ上に吸着し、スリーブ２１２の回転によって現像剤を像担持体２０１との対向部へ搬送するものである。
【０００５】
上記２つのオーガー２０５、２０６は、現像ロール２０２の後方に設けられた２つの撹拌室２０７、２０８でそれぞれ反対方向に現像剤を搬送するように回転しており、両端部で連通する２つの撹拌室内で現像剤を循環移動させる。
【０００６】
このような現像装置では、撹拌室２０７、２０８でキャリアとトナーとが充分に撹拌され、パドル２０４によって一部の現像剤が現像ロール２０２に供給される。この現像剤は磁石ロール２１１のピックアップ磁極２１３によってスリーブ２１２上に吸着され、現像剤規制部材２０３によって層厚が規制された後、現像領域に搬送され、現像に供される。
【０００７】
現像領域を通過した現像剤は、ピックオフ磁極２１４によってスリーブ２１２上から解放され、パドル２０４によって撹拌室に戻される。ここで他の現像剤および新たに補給されたトナーと混合され、充分に撹拌される。
【０００８】
このような現像装置で用いられる現像剤のトナーの帯電量は環境条件によって変動するとともに現像剤中のトナー濃度によっても大きく変動する。図２６は、上記のような二成分現像装置中のトナー濃度とトナーの帯電量との関係を、高温・高湿、中温・中湿、低温・低湿の各環境条件について示したものである。一般に、トナーの帯電量は図２６に示されるような特性で変動するが、各環境条件で一定の現像特性を得るにはトナーの帯電量を一定に維持しなければならない。このためには次のような制御を行う必要がある。
【０００９】
すなわち、動作環境が、高温・高湿（図２６中に符号ａで示す状態）から中温・中湿（図２６中に符号ｂ’で示す状態）に変化したときにはトナーを補給し、トナー濃度をＡからＢに上げてトナーの帯電量が所定の値となる状態（図２６中に符号ｂで示す状態）にしなければならない。また、環境条件が低温・低湿（図２６中に符号ｃで示す状態）から中温・中湿（図２６中に符号ｄで示す状態）に変化したときにはトナー濃度をＣからＢに下げてトナーの帯電量が所定値となる状態（図２６中に符号ｂで示す状態）にしなければならない。しかし、従来の二成分現像装置ではトナーを消費する以外にトナー濃度を下げる手段がなく、トナーの帯電量が低くなり、背景部にかぶりが発生するという問題がある。
【００１０】
また、このようなトナー濃度を制御するために実際に基準画像を現像し、その濃度を検知して、トナーの補給などを行う制御が行われており、複雑な制御方法・装置が必要となっている。このような事情から、トナー濃度の制御を簡単な機構で行い、安定した濃度の画像を得ようとする現像装置が、例えば特開昭５９−１１１６６４号公報、特開昭６３−２８７８７４号公報、特公平５−５９４２７号公報、特開平７−８４４５６号公報に記載されている。
【００１１】
特開昭５９−１１１６６４号公報に記載される技術は、マグネットローラとその外周面上に離間して設けられた非磁性スリーブとからなる磁気搬送手段と、前記非磁性スリーブ上に形成される現像剤の穂立ちに接するような回転可能なトナー供給ローラとを備えており、前記トナー供給ローラにトナー層厚規制部材（ブレード）を当接させて、前記トナー供給ローラ表面に帯電したトナーの薄層を形成する。そして、トナー供給ローラから非磁性スリーブ上の現像剤にトナーを補給する際に、前記非磁性スリーブと前記トナー供給ローラ間に所定レベルの電位差を与えて、前記トナー供給ローラ表面から前記非磁性スリーブへのトナー移行量を制御することで、トナー濃度をほぼ一定に保つようにしたものである。
【００１２】
特開昭６３−２８７８７４号公報に記載される技術は、現像ロールにより搬送された現像剤を規制板で所望の厚さに規制し、現像ロールから離れた現像剤を容器内で重力落下させ、この落下してきた現像剤を再び現像ロールで搬送する。このようにして現像剤の回動を形成し、この回動する現像剤にトナーを間欠的に接触させることでトナー濃度を一定に保つようにしたものである。
【００１３】
特公平５−５９４２７号公報に記載される技術は、スリーブ上の磁気ブラシの穂立ちをトナーホッパーの開口部に配置したメッシュ・スクリーンと摺擦させることにより、トナーホッパー内のトナーを前記磁気ブラシへ移動させて、トナー濃度の自己調整を行わせるようにしたものである。
【００１４】
特開平７−８４４５６号公報に記載される技術は、現像ローラの周囲を狭い空間とし、この空間内におけるキャリア量をほぼ一定値にすることによって残りの空間内に収容させる磁性トナーの量を調節し、トナー濃度をほぼ一定に制御するようにしたものである。
【００１５】
なお、上記のようにトナー濃度を調整するのではなく、簡単な機構で、現像剤中のトナーの帯電を促進する装置も多数報告されており、例えば特開平９−４３９９３号公報に記載される技術は、マグネットローラを回転させて現像剤を搬送する装置において、トナ−供給領域を通過した現像剤に、複数の磁極を備えた磁石部材を対向させ、その対向する領域に交番する磁界を形成することで現像剤の撹拌力を強めるものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような現像装置では以下に示すような問題点がある。
特開昭５９−１１１６６４号公報に記載の現像装置では、トナー層規制部材をトナー供給ローラに圧接させることで、前記トナー供給ローラ上に帯電したトナーの薄層を形成している。そのため、前記トナー層規制部材とトナーとの間に強い摩擦力が作用して、前記トナー供給ローラ上にトナーがフィルミング化し、トナー供給ローラから現像ローラへのトナーの補給が円滑に行われなくなったり、トナーの帯電不良が発生するという問題がある。
【００１７】
特開昭６３−２８７８７４号公報に記載の現像装置では、現像剤の回動を発生させるのに、現像剤を現像ロールから完全に離間させて重力によって落下させて、再び前記現像ロールにより現像剤を上方へ引き上げるため、前記現像ロール上の現像剤を速やかに攪拌できないとともに、現像剤の回動に割と広いスペースが必要となるという問題がある。
【００１８】
また、回動する現像剤の攪拌を十分に行うためには、現像ロールの磁力を強く設定する必要があり、そのため、磁気ブラシを整形する部分において現像剤劣化が発生するといった問題がある。また、写真、絵画、地図などの階調性を有するベタ画像が主にプリントされる場合と、ライン画像が主にプリントされる場合とでは、補給するトナー量に大きな差が生じるが、現像剤を回動させる方式では、現像剤の機械的な回転運動により常時一定量のトナーを取り込むため、プリントする画像に応じてトナーの供給量を変化させることができず、トナー濃度を一定に保つことが困難となるといった問題がある。
【００１９】
特公平５−５９４２７号公報に記載の現像装置では、現像剤がメッシュ・スクリーンに摺擦されるために現像剤にストレスがかかり、現像剤の大幅な寿命低下を招くという問題がある。また、トナーの流動性や、トナーの帯電性すなわちトナーとキャリアとの付着力がトナー濃度の制御に大きく寄与するため、トナーの流動性や帯電性が環境や経時によって変化した場合にはトナー濃度制御範囲が当初に設定した範囲から外れてしまい、プリント画質が初期とは異なってしまうという問題がある。
【００２０】
また、写真、絵画、地図などの階調性を有するベタ画像が主にプリントされる場合と、ライン画像が主にプリントされる場合とでは、補給するトナー量に大きな差が生じるが、メッシュ・  スクリーン方式ではキャリアとトナーの接触面積が限られているために、このように補給するトナー量が大きく変動する場合にトナー濃度を一定に保つことが困難となる。
【００２１】
さらに、磁石ロール上で磁気ブラシを形成したまま現像剤にトナー補給を行うが、通常は現像剤が凝集状態にあるため、キャリアの有効接触面積が減少し、帯電不良トナーが発生しやすくなる。
【００２２】
また、特開平７−８４４５６号公報に記載の現像装置では、磁性トナーを用いており、トナーに磁性粉を含有させる必要があるが、着色性の問題からカラートナーには磁性粉を混合することができず、カラートナーが使えないといった問題がある。また、着色性を重視して本現像装置に非磁性トナーを使用した場合には、磁力によりトナーを現像ロールに引き付ける力が作用せず、さらに非磁性トナーと磁性キャリアとの比重差が大きい等の理由により、現像ローラの周囲の狭い空間内での非磁性トナーと磁性キャリアの撹拌が十分に行われなくなる。そのため、トナーの帯電が不十分となったり、現像領域に供給される現像剤にトナーを充分に補給することができないという問題が生じる。
【００２３】
本願に係る発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新たにトナーが補給された現像剤を現像剤供給部材上で充分に攪拌し、トナーの帯電を促進すること、又はこれに加えて、二成分現像剤中のトナー濃度及びトナー電荷量を簡単な構成で制御することを可能とし、環境条件が変動した場合及び原稿の違いによりトナー使用量が変動した場合にも安定して良好な画質が得られる現像装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題点を解決するために、本願発明は、周回移動する周面上に二成分現像剤又は二成分現像剤から分離されたトナーを担持して像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーを像担持体上の静電潜像に転移させる現像部材と、この現像部材と対向して設けられ、無端状の周面に沿って着磁された複数の磁極によって前記周面上に吸着された二成分現像剤を周方向に搬送し、前記現像部材に該二成分現像剤又は該二成分現像剤中のトナーを供給する現像剤供給部材とを備えるものとし、上記現像剤供給部材の周面に担持される二成分現像剤を、該現像剤供給部材が有する磁極の吸着力が作用する範囲内で、一部を搬送方向の上流側に還流する。そして、この現像剤が還流される領域又はその上流側にトナーを供給する。
【００２５】
上記のような構成において、還流とは、上記現像剤供給部材上に担持された二成分現像剤の一部に、この現像剤供給部材による現像剤の搬送方向と逆方向への流れを与え、現像剤供給部材の周面付近で前記二成分現像剤の一部を前記搬送方向の上流側へ移動させることを意味する。
【００２６】
このような現像装置では、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が現像剤供給部材上に磁気的に吸着され、穂状となって周方向に搬送されており、この二成分現像剤中のトナーが消費されるのにともなってトナー供給手段により新たなトナーが供給される。そして、トナーが供給された二成分現像剤は現像剤還流手段によって穂状の連鎖がくずされ、一部が上流側へ移送される。
【００２７】
このとき、現像剤の粒子にはランダムな方向への力が作用し、磁性キャリアが分散して撹拌され、トナーとの接触の機会が増大して摩擦帯電が促進される。また、現像剤が上流側に還流されることによって広い範囲で現像剤の撹拌が生じ、現像剤供給部材上に担持された現像剤に均等な撹拌と帯電が行われる。
【００２８】
また、新たなトナーはこの還流領域又はその上流側に供給され、特に現像剤供給部材の現像剤搬送方向における還流領域の上流部に供給されることにより、供給されたトナーは直ちに混合撹拌され、充分に帯電されていないトナーがクラウド化する範囲が限定される。したがって、トナークラウドの拡散が防止され、現像される画像の汚れが防止される。
【００２９】
さらに、このような還流は、現像剤供給部材の有する磁極の磁気的吸着力が及ぶ範囲で行われるので現像装置中に大きなスペースを占有することがなく、撹拌された現像剤が円滑に現像剤供給部材上の連鎖にもどされる。
【００３０】
上記のように、トナーが供給され充分に帯電された二成分現像剤は現像剤供給部材上を搬送され、現像部材との対向部で二成分現像剤またはトナーのみが転移され、現像部材上に担持されて像担持体との対向部へ搬送される。そして、トナーが像担持体上の静電潜像に転移して可視像が形成される。
【００３１】
上記現像部材は、現像剤供給部材から転移された二成分現像剤を磁気的に吸着して搬送するもの、現像剤供給部材から二成分現像剤中のトナーのみが転移され、このトナーを電気的に吸着して搬送するもの等を採用することができるが、周面に２５μｍから２５０μｍ程度の等間隔で複数の磁極が着磁されたものを用いるのが望ましい。このような現像部材は、各磁極の強さを適切に設定することにより、その周面上にほぼ一層の磁性キャリアをほぼ均等に吸着することができる。
したがって、層厚を規制する部材を用いることなく均等な二成分現像剤の薄層を形成することができ、現像剤の劣化が低減される。また、像担持体との対向位置（現像領域）を通過した後に、現像部材から容易に回収することができ、現像剤の劣化は有効に低減されることになる。
【００３２】
上記現像装置では、トナーの供給量を制御して現像部材に転移される二成分現像剤のトナー濃度を所定の値とすることによって濃度の変動がない良好な画像を形成することができるが、トナー供給手段からキャリアが電気的に吸着できる飽和量以上にトナーを供給することによって、より容易かつ確実に濃度変動がない現像を行うことが可能となる。すなわち、トナーが過剰に供給された二成分現像剤は、上記のように現像剤供給部材上で一部が還流されることによってキャリアとの付着力の小さいものが分離され、キャリアが電気的に吸着できる飽和量のトナーを付着した状態で現像部材に供給される。これにより、現像部材に供給される現像剤のトナー濃度及びトナーの帯電量は、キャリアの帯電量に支配され、ほぼ一定となる。つまり、キャリアの帯電量は環境条件にかかわらず、ほぼ一定となるので、環境条件が変動しても安定した濃度の画像を形成することができる。
【００３３】
上記のように耐環境性を示す理由は、以下のように考えられる。すなわち、キャリアの帯電性とトナーの帯電性とに着目した場合、トナーの帯電性の方がより強く環境依存性を示す。これは、トナー表面にはその製造方法からポリマーの分断された鎖が表面に存在する確率が高く、さらに該分断鎖は活性であることにより水と反応しやすく、環境変動を受けやすいからである。一方、キャリアでは通常コート材によりコートされているためトナーのようなことはなく、環境変動を受けにくくなっている。したがって、従来方式では現像剤中のトナー量が少なく、現像剤の帯電量はキャリアの帯電能に対して不飽和状態になっているため、トナーの帯電性が支配的となり、環境依存性を示してしまう。
【００３４】
しかしながら、本方式ではトナーを過剰に供給するとともにキャリアの個々の粒子が比較的分散した状態で現像剤を撹拌するので、トナーとキャリアとの摩擦帯電により、キャリア表面が露出しない程度までトナーをキャリアに吸着させることができる。このため、現像剤の帯電量はキャリアの帯電能に対して飽和状態となり、キャリアの帯電性が支配的となって環境依存性を示さないものである。
【００３５】
上記のような現像装置において、現像剤供給部材付近で現像剤を還流する手段の一つに、変動磁界を利用するものがある。
この現像装置では、現像剤供給部材を、  無端状となった周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、該内部部材の周面の外側に支持された無端状の外周部材とを有するものとし、  前記内部部材は、  静止又は周回駆動される前記外周部材の周面上に磁気的に吸着されて前記磁性キャリアが穂状となった前記二成分現像剤層の転動、撹拌および前記外周部材上での搬送が生じるように回転駆動されるものとする。そして、現像剤還流手段として、現像剤供給部材と対向するように磁石、電磁石または磁性部材を配置し、これらの部材に形成される複数の磁極と現像剤供給部材との間に変動磁界を形成し、現像剤を還流する。
【００３６】
上記のような現像装置では、現像剤供給部材の周面上に吸着された二成分現像剤は磁性キャリアが穂状となって立ち上げられており、内部部材の磁極が周回移動することによって、上記磁性キャリアの穂が倒れ込み、再び立ち上げられるという動作を激しくくり返す。そして、このような転動によって穂の上部にあったキャリアが穂の下部へ、下部にあったキャリアが上部へと移動し、充分な撹拌が行われるとともに、二成分現像剤は内部部材の周回方向と逆の方向に搬送される。
【００３７】
一方、現像剤供給部材と対向して磁石、電磁石または磁性部材が配置された位置では、上記のような穂状となった現像剤の転動の他に、内部部材の磁極と対向する磁極との間に二成分現像剤中の磁性キャリアがブリッジ状に架け渡された連鎖が形成される。この連鎖は、内部部材の移動にともなって、同じ方向に移動し、内部部材の磁極が遠ざかることによって消滅する。
【００３８】
このような連鎖は、内部部材の周回方向の上流側で形成され、磁極とともに移動して下流側で消滅するという動作をくり返し、二成分現像剤は内部部材の回転方向に搬送される。
【００３９】
したがって、上記現像剤供給部材上での転動により、内部部材の周回方向と逆方向へ移動する現像剤の流れと、上記対向する磁極との間で生じる、内部部材の周回方向への流れとが共存することになり、現像剤の一部がその搬送方向の上流側へ還流されることになる。そして、このような動作の中で現像剤は激しい擾乱作用を受け、新たに供給されたトナーと充分に混合されるとともに帯電される。
【００４０】
上記現像剤還流手段として現像剤供給部材と対向するように配置される磁石又は電磁石の磁極の位置、間隔、磁極の強さ等は、適切に設定することができる。また、磁石を用いる場合は固定配置されたものに限定されず、回転する部材の外周部に複数の磁極を設け、これらの磁極が周回移動するものでもよい。または、電磁石を用いるものでは、コイルに導通する電流の強さ、方向等を適切に制御しながら変動させてもよい。
【００４１】
一方、磁性部材を用いるものでは、内部部材の磁極によって誘起される磁極が適切な位置、強さとなるように該磁性部材の形状、寸法、配置位置等を適宜に設定することができる。
【００４２】
現像剤供給部材付近で現像剤を還流する他の手段として、現像剤供給部材に対向して回転駆動される部材を配置し、この部材の回転駆動力で現像剤を現像剤供給部材の搬送方向の上流側に還流するものがある。
【００４３】
このような現像剤還流手段を有する現像装置では、現像剤供給部材の磁気的な吸着力が作用する範囲内にある現像剤に接触するように回転部材を配置し、この部材の外周部が現像剤供給部材との対向位置で、現像剤の搬送方向と逆方向に移動するように回転駆動する。このような動作により現像剤に搬送方向と逆方向の流れ、つまり還流を生じさせる。
【００４４】
上記回転部材は、様々な形態のものを採用することができ、ブラシ状のもの、ロール状のもの等がある。ロール状の部材では、現像剤を移送する効果を高めるために、周面上に複数の突起や羽根状の部材を設けてもよい。
このような現像剤還流手段では、現像剤供給部材による現像剤の搬送方向と逆の方向に現像剤を移送する力を、現像剤と直に接触する部材によって与えるため、還流量及び還流速度等の設定の自由度が大きく、還流作用を安定して制御することが可能となる。
【００４５】
また、回転部材の駆動力を利用して現像剤を還流するものとして、周面に沿って複数の磁極が設けられたロール状の磁石を用いるものがある。これは周面に現像剤を磁気的に吸着し、その周面が現像剤の搬送方向と逆の方向に移動するように回転させることによって現像剤の還流を生じさせるものである。
【００４６】
さらに、次のような構成であってもよい。
周面に沿って複数の磁極が設けられた内部部材の外側に、この内部部材に沿って薄い外周部材を設ける。そして内部部材を回転駆動するとともに、外周部材は静止させるか又は内部部材と逆方向に回転駆動させる。このような構成により、外周部材上に現像剤の磁性キャリアの穂立ちが形成され、内部部材の回転によってこの穂立ちの倒壊・立ち上げがくり返される、いわゆる転動が生じるとともに、内部部材の回転方向と逆に現像剤が移動する。この力を利用して現像剤を現像剤供給部材の搬送方向の上流側へ還流することもできる。
【００４７】
なお、上記のように現像剤供給部材と対向して設けられた回転部材の駆動力によって還流を生じさせるものでは、現像剤供給部材の構成は、磁気的に現像剤を吸着して搬送するものであれば特に限定されるものではなく、複数の磁極を有する内部部材が外周部材と相対的に回転するものの他、複数の磁極を有する内部部材が固定配置され、その外側に配置された外周部材が回転駆動されることによって現像剤を搬送するもの等であってもよい。
【００４８】
現像剤供給部材付近で現像剤を還流する他の手段として、現像剤供給部材の内部部材による磁界と現像剤供給部材付近に形成される電界とを利用するものがある。
このような現像剤還流手段を有する現像装置は、現像剤供給部材として、無端上となった周面の全周にわたってＮ極とＳ極とが交互に着磁され、該周面が周回可能に支持された内部部材と、この内部部材の外側に支持された無端状の外周部材とを備えるものが用いられる。そして、外周部材又は内部部材の周面付近が導電性材料で構成されたものとし、この現像剤供給部材と対向して配置された電極との間に交流のバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧のピーク値及び周波数は、現像剤供給部材上に形成された現像剤の穂状の鎖から摩擦帯電された二成分現像剤の一部が離脱し、往復動をするように設定される。
【００４９】
このような現像装置では、現像剤供給部材の外周部材上に磁性キャリアが穂状となった現像剤層が形成され、内部部材が回転駆動されることによって磁性キャリアの穂状の連鎖が倒れ込み再び起立するという転動をくり返しながら、内部部材の回転方向とは逆の方向に搬送される。これは、先の例について説明したのと同じ動作である。そして、この現像装置では現像剤供給部材と電極との間に交流電界が形成され、この電界によって摩擦帯電された現像剤の一部が穂立ちから離脱して往復動を始める。このように穂立ちから離脱すると外周部材上での転動の影響は受けず、周回移動する内部部材の磁極による磁気的吸引力のみが作用する。このため、往復動する現像剤は内部部材の周回方向と同じ方向に移動し、外周部材上における現像剤の搬送方向の上流側へ還流されることになる。
【００５０】
以上に説明した現像装置は、現像剤供給部材上で搬送される二成分現像剤の一部を、その搬送方向の上流側へ還流するものであるが、本願に係る発明は、現像剤供給部材上で搬送される二成分現像剤の一部をせき止めるせき止め部材を備え、せき止められて滞留する現像剤を、現像剤供給部材の磁気的吸着力が及ぶ範囲内で上流側へ還流するものも含む。
【００５１】
このような現像装置において、せき止められた二成分現像剤を還流する手段として、現像剤と接触して回転する部材を設け、この部材の回転駆動力によって現像剤を還流するもの、せき止められた二成分現像剤中に現像剤供給部材とほぼ平行な電極を設け、この電極に通電されたときに、その周囲に形成される磁界によって磁性キャリアを含む現像剤を還流するもの等を採用することができる。
【００５２】
このような現像装置では、せき止め部材により、現像剤供給部材上に形成された現像剤の穂立ちの少なくとも一部分を崩し、さらにその崩された現像剤を還流させることで、キャリアの個々の粒子が比較的分散した状態となり、トナーと接触可能なキャリア表面を多く形成することができる。同時に現像剤が崩された領域では、現像剤搬送部材の現像剤を搬送する力と還流する力とで、現像剤が撹拌された状態となる。そして、現像剤が崩された領域にトナーを供給することで、キャリアと接触したトナーが帯電して吸着すると同時に、現像剤の撹拌作用によりキャリアとの付着力の小さいトナーはキャリアから分離される。このときのキャリアの帯電量は、前に説明したように環境条件にかかわらず、ほぼ一定となり、これに付着するトナー粒子の平均帯電量及びトナー量もほぼ一定となる。また、せき止めた現像剤を還流することにより、還流する現像剤の量を容易に制御し、調整することができる。
【００５３】
なお、上記せき止め部材は、トリマと呼ばれるような従来の現像剤層厚規制部材とは異なり、せき止められる現像剤量が一定の量となるように調整されるものであり、この量は現像剤に大きな圧力が作用しない程度に設定される。したがって、現像剤がせき止められることによって現像剤の劣化が生じることはなく、長期間にわたって良好な画像が維持される。
【００５４】
上記のような現像装置においても、現像剤供給部材は、無端状となった周面の全周にわたってＳ極とＮ極が交互に着磁され、外周面が周回可能に支持された内部部材と、前記内部部材の周面の外側に支持された無端状の外周部材を有するものとし、前記内部部材の周回移動により前記外周部材上に磁気的に吸着され穂状となった二成分現像剤層を転動させ、内部部材の回転方向と逆の方向に搬送することによって望ましい結果が得られる。つまり、上記のように外周部材の周面上で二成分現像剤の穂の先端部分を表面に引き付け、穂の下部にあったキャリアを穂の先端部分に動かす現像剤の転動を繰り返し生じさせることで、現像剤還流領域を通過した後の現像剤を充分に撹拌することができ、その結果トナーの均一分散化が適切に行われる。
【００５５】
以上に説明した本願に係る発明の現像装置は、いずれも、現像剤供給部材の周面に担持され、搬送される二成分現像剤のうち、常にほぼ一定量を還流させるものである。
そのため、現像剤還流領域において常にほぼ安定した現像剤の分散が行われ、キャリアに吸着されるトナーの量もほぼ一定となる。さらに、現像剤還流領域を通過した現像剤の層厚は常にほぼ一定のまま下流側のプロセスへと供給される。その結果、現像領域に搬送される現像剤、トナー濃度も安定したものとなり、画像濃度ムラ等の欠陥を起こさない。
【００５６】
なお、該現像剤還流領域において還流される現像剤の量は、初期的に投入される現像剤量や、前記現像剤供給部材の磁極ピッチ、各磁極の磁束密度、回転速度、現像剤還流手段の構成等により制御することができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の現像装置を適用した画像記録装置の一実施形態を示す概略構成図である。
同図において、符号１は像担持体としての感光体ドラムを示すものであり、この感光体ドラム１は、導電性材料からなる円筒部材の表面に感光体層が設けられており、図中の矢印Ａの方向に回転駆動されるようになっている。また、感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電器２と、露光装置３と、円筒部材からなる現像剤担持体１１（現像ロール）を感光体ドラム１に対向させた現像装置４と、転写前コロトロン５と、転写コロトロン６と、剥離コロトロン７と、クリーナー８と、光除電器９とを有している。
【００５８】
上記感光体ドラム１の導電性基体は電気的に接地されている。また、感光体には負帯電の有機感光体（ＯＰＣ）が用いられており、ほぼ一様に帯電した後、像光を照射すると、露光部の電荷が上記導電性基体に流れ、電位が減衰するようになっている。この感光体ドラム１は、例えば外径を１００ｍｍ、周面の移動速度、即ちプロセススピードを１６０ｍｍ／ｓ程度に設定することができる。
【００５９】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー発生装置と、このレーザー発生装置から射出されるレーザービームを回転しながら反射するポリゴンミラーとを有し、感光体ドラム１の周面を露光走査して静電潜像を形成するものである。この露光走査は、画像部を露光するものであってもよいし、非画像部を露光するものであってもよく、感光体の帯電極性とトナーの帯電極性とを適切に選択することによって画像部にトナーを転移して顕像化することができる。この画像形成装置では感光体及びトナーは負帯電のものを用い、画像部を露光するように設定されている。
【００６０】
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
始めに、帯電器２により感光体ドラム１の表面が所定の電圧（−４５０Ｖ）に一様に帯電される［図２（ａ）］。次いで、感光体ドラム１の表面に、露光装置３により像光の照射が行われ、露光部電位がほぼ−２５０Ｖの静電潜像が形成される［図２（ｂ）］。この静電潜像は、現像装置４によってトナー現像され、顕像化される［図２（ｃ）］。上記現像装置４で用いられる現像ロール１１は、導電層とその上に形成された磁気記録層とで主要部が構成されるものとし、この磁気記録層に複数の磁極を設けたものとすることができる。この導電層には現像バイアス電圧を印加し、感光体ドラム１の潜像との間に電界を形成することによって、トナーが潜像に転移される。
【００６１】
上記のように感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前コロトロン５によって帯電を受け、続いて記録用紙１０上に転写コロトロン６の帯電によって転写される。その後、この記録用紙１０は、剥離コロトロン７の帯電によって感光体ドラム１の表面から剥離され、図示しない定着器へと搬送される。定着器ではトナー像が加熱・  加圧によって記録用紙上に定着される。一方、トナー像の転写及び記録用紙の剥離工程が終了した感光体ドラム１の表面は、クリーナー８によって残留トナーが清掃され、さらに光除電器９による露光で残留電荷が除去されて次の画像記録工程に備えられる。
【００６２】
次に、本発明の実施の形態である現像装置について説明する。
図３は、請求項１〜請求項７、請求項９、請求項１０又は請求項１１に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置は、二成分現像剤を収容するハウジング１０７内に、周面に二成分現像剤を担持して感光体ドラム１０１との対向領域に搬送する現像ロール１０２と、現像剤を混合撹拌しながら前記現像ロール１０２と対向する位置に搬送して前記現像ロールに現像剤を供給する供給ロール（現像剤供給部材）１０３と、供給ロール１０３上に担持される二成分現像剤に還流を生じさせるための現像剤還流手段１０４と、貯蔵トナーをほぐしながらトナー１０８を還流領域Ｂに搬送するトナー搬送部材１０５とを有している。
【００６３】
上記供給ロール１０３は、回転可能に支持された中空円筒状の非磁性スリーブ（外周部材）１０３ａと、その内側に位置する磁界発生部材（内部部材）１０３ｂとから構成される。上記スリーブ１０３ａは、外径が１８ｍｍで、非磁性のステンレススチールで形成されている。上記磁界発生部材１０３ｂは、異なる極性の磁極が全周にわたって交互に着磁され、外側のスリーブ１０３ａとは独立して回転することができるように設けられたものである。そして周面には、１８極の磁極が約３ｍｍピッチの間隔で、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されており、各磁極の最大磁束密度（極磁力）が３０ｍＴとなっている。このような磁極によってスリーブ上に吸着された現像剤の層は、磁極上で厚さが６５０μｍ、磁極間で３５０μｍとなる。
【００６４】
上記のような構成の供給ロール１０３上で穂状となった現像剤のチェーンは、内部部材１０３ｂとスリーブ１０３ａとの両方が逆方向に回転することにより、スリーブ上で倒壊・起立を繰り返すように転動し、攪拌されながら内部部材１０３ｂの回転方向とは逆方向に移動し、現像ロール１０２と対向する領域へと搬送される。
【００６５】
上記トナー搬送部材１０５は、ハウジング内のトナー収容部１０６に配設されており、図中に示す矢印の方向へ回転することによってトナーを十分に撹拌するとともに還流領域Ｂへトナーを搬送する。
【００６６】
上記現像ロール１０２は、周面上に微小間隔で複数の磁極が着磁されたものであり、二成分現像剤を周面上に吸着し、回転駆動されることによって上記現像剤を像担持体との対向位置に搬送するものである。この現像ロールの詳細については後述する。
【００６７】
上記現像剤還流手段１０４は、図４に示すように、供給ロール１０３と対向する対向部材としての非磁性のステンレススチール製のブレード１０４ａと、フェライトの板状部材の幅方向に着磁された磁石部材１０４ｂとからなっている。磁石部材１０４ｂは、ブレード１０４ａの先端部分に、その着磁方向がブレード面に平行となるように設置されており、本実施形態においてはその幅（図４中に示すＰｍ）が、供給ロールの磁界発生部材１０３ｂの磁極ピッチ（図４中に示すＰ）と、Ｐｍ≧１／４Ｐの関係を充たすように決定されている。また、この磁石部材１０４ｂにより、ブレード１０４の表面に誘起される磁界は、そのブレード面に垂直な方向の磁束密度の最大値がほぼ７００Ｇ程度となっている。本実施形態においては、現像剤還流手段１０４は供給ロール１０３の周面とほぼ４５°の角度をもって近接し、その最近接距離は６００μｍ〜１５００μｍに設定されている。このような現像剤還流手段１０４と磁界発生部材１０３ｂとの間には磁界が発生し、磁界発生部材の回転によってこの磁界が変動するようになっている。
【００６８】
なお、本実施形態においては、上記ブレード１０４ａの表面における磁界の大きさは、前述の通りその表面に垂直な方向の磁束密度の最大値が７００Ｇ程度であるが、表面上の垂直方向の最大値が１００Ｇ〜２０００Ｇ程度であればよい。
【００６９】
また、この実施形態で用いられている二成分現像剤は非磁性のポリエステル系トナーとフェライト系磁性キャリアとを混合したものであるが、他の材料からなるトナー又はキャリアを用いることもできる。ポリマー系樹脂に磁性粉を分散したキャリアはフェライト系キャリアに比べて比重が小さく撹拌時のストレスが小さくなって現像剤ライフにとって好ましい。トナーは重合法、混連粉砕法ともに使用できるが、流動性の高い球形のトナーを用いるのが好ましい。
【００７０】
次に、本実施形態の現像装置の動作について説明する。
上記のような現像装置では、供給ロール１０３上に担持された現像剤は、現像ロール１０２に供給される。さらに、現像剤は現像ロール１０２上で搬送されて現像領域に至る。感光体ドラム１０１と現像ロール１０２との間には所定の現像バイアス電圧が印加され、これらが対向する現像領域に電界が形成されており、現像ロール１０２上の現像剤から感光体ドラム１０１上にトナーが転移して、潜像に応じたトナー像が形成される。
【００７１】
現像領域を通過した現像剤はトナー還流領域Ｂに導かれ、トナーが供給されると同時に現像剤還流手段１０４により還流される。この還流が生じる原理については後で詳説する。
上記領域Ｂにおいて、現像剤に働く磁界は、供給ロール１０３の内部に配置された磁界発生部材１０３ｂの回転により常に変動している。このため現像剤は、キャリアの個々の粒子が比較的分散した状態で搬送され、一部が搬送方向の上流側に還流されている。この状態の現像剤にトナー１０８を補給すると、キャリアの表面がむき出しの部分にトナー１０８が接触し、トナー１０８が摩擦帯電して静電的にキャリア表面に付着する。キャリア表面で既にトナーが付着している部分に接触したトナーは摩擦帯電できないため、キャリアには付着しない。また、キャリアと摩擦帯電せずに非静電的な付着力でキャリア表面やトナー表面に付着したトナーは、磁界発生部材１０３ｂと現像剤還流手段１０４との間の変動磁界により生じる現像剤の振動により振り落とされる。前述のようにこの領域Ｂでは、キャリアの個々の粒子が比較的分散した状態であるため、一度通過するだけでキャリア表面のほとんどがトナーに覆われる。
【００７２】
図１９、および図２０は、上記のような現像剤還流工程を経ることによるトナー濃度及びトナーの帯電量の変化を示す図である。
この図によれば、トナーを供給する前に先の現像工程で現像に寄与した部分（画像部）か、寄与しなかった部分（非画像部）かを問わず、トナーの帯電量がいかなるものであっても、上記のような現像剤還流工程を経ることにより帯電量及びトナー濃度がほぼ一定の値になることがわかる。さらに、上記の現像剤還流手段を設けない場合と比較すると、この還流領域を設けた場合には過剰なトナーはある一定のトナー濃度となるまで振り落とされ、さらに、帯電量も所定の値まで上昇していることがわかる。これは、還流領域を通過することにより現像剤が擾乱され、帯電量の低いトナーが選択的に振り落とされることと、さらに、還流の間にトナーとキャリアがより分散した状態となるので両者の接触の機会が増え、摩擦帯電が促進されるためと考えられる。
【００７３】
上記のようにしてトナー１０８が補給された現像剤は、再び現像ロール１０２と対向する現像領域へと運ばれる。このとき、スリーブ１０３ａと磁界発生部材１０３ｂが図３中に示す矢印の方向に回転しているため、現像剤はスリーブ１０３ａの回転方向へ搬送されており、現像剤の穂状となった連鎖の転動及び撹拌作用によりトナーの均一分散化が図られる。
【００７４】
つまり、スリーブ１０３ａ上に形成された磁性キャリアの穂状のチェーンは磁界発生部材１０３ｂの回転によって近付いてくる磁極に向って倒れ込み、次の瞬間にはその磁極上で穂状に立ち上げられる。そして、次に近付いてくる磁極に向って倒れ込み、再び穂状に起立するという、いわゆる転動を繰り返し、これによって磁界発生部材１０３ｂの回転方向と逆の方向に搬送される。また、このような転動によって充分に攪拌される。
【００７５】
なお、上記現像装置では、スリーブ１０３ａと磁界発生部材１０３ｂとの回転方向は逆方向であるが、同方向でもよく、相対的に周面が移動するように回転されるものであればよい。また、スリーブ１０３ａを回転しないように固定したものであってもよい。
【００７６】
このような現像剤の搬送において、磁界発生部材１０３ｂの各磁極は、磁極間隔Ｐが
０．１２ｍｍ≦Ｐ≦６ｍｍ
となるように着磁され、これらの磁極によって、前記スリーブ１０３ａ上の前記還流領域以外の部分に形成される現像剤層の層厚Ｄが
Ｄ≦Ｐ／３
となるように磁極の強さ又は該現像装置中に投入される現像剤の量が設定されるのが望ましい。
【００７７】
このように設定されることによって、上記転動がスリーブ１０３ａ上の現像剤層の全厚さに及び、担持される現像剤全体を充分に撹拌しながら搬送することができる。
これに対し、磁極間隔Ｐが０．１２ｍｍ以下であると、上記のようないわゆる転動が生じにくくなり、磁極間隔Ｐが６ｍｍ以上となると転動が現像剤層の厚さの全域に及ばず、スリーブ１０３ａの表面に近い部分で充分な撹拌が行われなくなる。また、現像剤層の層厚が磁極間隔Ｐの１／３以上となったときにも、穂状となった現像剤のチェーンの下部が転動できず、穂の先端部だけが移動する状態となることが実験により確認されている。
【００７８】
さらに、上記のような供給ロールによる現像剤の搬送・撹拌を円滑に行うためには、磁界発生部材１０３ｂの各磁極は最大磁束密度が１０ｍＴ〜８０ｍＴとすることが望ましく、使用する磁性キャリアは１０６  ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が４５〜３６０ＫＡ／ｍ程度のものとするのが望ましいことが実験によって確認されている。
【００７９】
図５は、本実施形態の現像装置の現像剤還流領域における現像剤ブリッジの生成、移動、消滅を模式的に示したものである。
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、磁界発生部材１０３ｂと磁石部材１０４ｂとの間に吸引力が働いた場合に、供給ロール１０３上に担持されている現像剤の一部が磁石部材１０４ｂとの間でブリッジを作り、磁石部材１０４ｂ側に移動する。
【００８０】
そして、図５（ａ）に示すように磁界発生部材１０３ｂのＳ１  極と磁石部材１０４ｂのＮ極との間に形成されたブリッジ及び磁界発生部材１０３ｂのＮ１  極と磁石部材１０４ｂのＳ極との間に形成されたブリッジが、図５（ｂ）に示すように磁界発生部材１０３ｂの回転により、その回転方向に移動する。さらに磁界発生部材１０３ｂの磁極Ｓ１  及びＮ１  が移動すると、図５（ｃ）に示すように上記ブリッジは切断され、磁界発生部材１０３ｂのＳ１  極と磁石部材１０４ｂとの間のブリッジを形成していた現像剤の一部は、一旦磁石部材１０４ｂのＳ極とＮ極との間の磁界に取り込まれる。そして次の瞬間には、図５（ｄ）に示すように、磁石部材のＳ極と磁界発生部材１０３ｂのＮ２  極との間に形成されるブリッジの一部となり、さらに磁界発生部材１０３ｂの回転方向に搬送される。一方、磁石部材１０４ｂのＮ極と磁界発生部材１０３ｂとの間には、図５（ｃ）に示すように、次に接近してくるＳ２  極とを結ぶブリッジが形成され、磁界発生部材１０３ｂの回転方向に搬送される。
【００８１】
供給ロール１０３と現像剤還流手段１０４とが対向する還流領域では上記のような動作と前述したスリーブ１０３ａ表面の現像剤の穂の転動による搬送との双方が生じており、全体的には図４に示すように、スリーブ１０３ａの表面付近で、磁界発生部材１０３ｂの回転方向と逆方向の流れが生じ、これより少し離れた領域では磁界発生部材１０３ｂの回転方向と同方向の流れが生じている。そして、これらの双方の流れの間で常に現像剤の混合が生じており、供給ロール１０３の現像剤搬送方向の最上流部ではブリッジの切断によって現像剤がはじかれるように混合・拡散されている。
【００８２】
このような一連の動きが、磁界発生部材１０３ｂの回転により連続して行われることにより、現像剤の還流、擾乱が行われる。
このとき、磁界発生部材１０３ｂの磁極間隔、現像剤還流手段を構成する磁石部材１０４ｂの位置や磁極の強さを適切に設定することにより、搬送方向下流側に現像剤のブリッジが常に少なくとも１本以上形成され、現像剤の隙間が生じることがない。このため、トナーが現像剤の搬送方向にこぼれ出すのが防止され、トナークラウドの発生を抑止することができる。
【００８３】
これは、次ような理由によるものである。
つまり、ブリッジの生成、移動、消滅のプロセスにおいて供給ロール１０３と現像剤還流手段１０４との間にブリッジが一本も形成されていない時間があると、上記双方の部材間に隙間がある状態となり、現像剤を搬送する流れに乗って、又は重力によって過剰なトナーが現像剤の搬送方向へ漏出することがある。このようなトナーは充分に帯電されていないものが多くクラウド化して、現像される画像上にかぶり等を生じることになる。これに対し、常に少なくとも一本のブリッジが形成されていると漏出しようとするトナーをこのブリッジを形成する現像剤中に取り込み還流することができるので、トナーの漏出が防止されることになる。
【００８４】
なお、上記のように少なくとも一本のブリッジが供給ロール１０３と現像剤還流手段１０４との間に形成されているようにするには、本実施形態の現像装置のように、前記現像剤還流手段が、前記現像剤供給部材の周面と対向する滑らかな面を有し、この対向面が、前記供給ロールの現像剤搬送方向の下流側で、該現像剤供給部材と最接近し、現像剤搬送方向の上流側で徐々に間隔を拡大するように形成され、この対向面に沿って前記磁石部材が設けられているものとするのが望ましい。
【００８５】
一般に、供給ロール１０３と現像剤還流手段１０４の磁極との間隔が大きいと前記ブリッジの長さが大きくなり、ブリッジの生成、移動、消滅のプロセスは比較的ゆっくり行われる。このため、移動や還流の力は大きいものの、その消滅と生成の間に若干のタイムラグが生じる可能性があり、その結果前記現像剤還流領域に現像剤の隙間が生じる可能性がある。
【００８６】
これに対し、上記のように供給ロールの現像剤搬送方向の下流側で供給ロールと近接し、上流側で徐々に間隔が拡大するように対向面を設け、近接した部分に一つの磁極を設けることにより、大きな還流効果を得るとともに、近接した部分では供給ロールと現像剤還流手段との間に短いブリッジができる。このように短いブリッジは短時間で次々と新たに形成され、この部分に少なくとも一本のブリッジが常に存在する状態とすることが容易となる。
また、上記のように対向面を設けることにより、現像剤の還流領域に円滑に新たなトナーを供給することができる。
【００８７】
また、上記のような現像剤還流手段１０４における磁極の間隔Ｐｍは、供給ロール１０３（現像剤供給部材）が有する磁界発生部材１０３ｂの各磁極の間隔Ｐと、
Ｐｍ≧１／４Ｐ
の関係を満たすことが望ましい。
【００８８】
磁界発生部材１０３ｂの間隔に対し、対向する磁石部材１０４ｂの磁極間隔が上記の関係を充たす範囲より狭い場合には、現像剤の還流が生じる範囲が非常に狭くなり、充分な還流が得られない。また、より供給ロール１０４の周面近くのみで還流することになるため、現像剤は磁界発生部材１０３ｂの磁極の影響を強く受け、穂立ちが崩れにくくなる。
【００８９】
次に、磁界発生部材の磁極間隔と磁石部材の磁極間隔との関係、及び現像剤のブリッジの状態を調査するために行った実験について説明する。
本実験では、平均粒径７μｍの非磁性トナーと、平均粒径５０μｍ、１０６  ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が４５〜３６０ｋＡ／ｍの範囲のフェライトキャリアとからなる現像剤を用い、現像剤の還流や現像剤のブリッジの挙動を詳しく調査した。図２１に本実験での実験装置の概略を示す。
【００９０】
まず、外径φ３６ｍｍの無端状のスリーブ１４の周面の、中心から水平に当たる点Ｄに、その先端がスリーブ上の現像剤層１８に接触しない程度の適当な距離をおいて対向するブレード１６を、水平面に対して４５°の角度で近接配置する。このブレード１６の裏面に、幅が０．５ｍｍ〜７ｍｍで、この幅方向に着磁を施した磁石１７を１個、その着磁方向がブレード１６と平行で、かつ片方の極がブレード１６のスリーブ１４との最近接点に位置するように設置する。また、前記スリーブ１４の内側には、Ｎ極とＳ極とが交互に１〜１１ｍｍピッチで等間隔に着磁され、各磁極の磁束密度が１０ｍＴ〜８０ｍＴの範囲に設定された磁界発生部材（マグネット）１５を回転可能に支持しする。この磁界発生部材１５の磁極のピッチと上記ブレード１６側の磁石の幅を変えて磁極間隔の相対関係を変化させた。
【００９１】
そして、スリーブ１４を固定した状態で、磁界発生部材１５を４００ｒｐｍ  で回転させ、且つその対向領域上流でトナーを供給しつつ、その対向領域Ｅにおける還流の様子と、トナーの現像剤搬送方向へのこぼれを観察した。また、磁界発生部材１５と磁石１７の各条件において、現像剤ブリッジの様子を、磁界発生部材１５の回転を１０ｒｐｍ  以下にして観察した。
【００９２】
この実験の結果を表１に示す。ここで、現像剤の還流は、スリーブ１４の周面とブレード１６の間を現像剤が往復運動しながら入れ替わり、分散して上流側へ回動する現象が行われた場合を○、現像剤が詰まった状態となったり、スリーブ１４上の搬送が崩されなかった場合を×とした。また、トナー／現像剤のこぼれの項目では、この対向する領域Ｅより下流側へのトナーや現像剤のこぼれ、飛散が観察されなかった場合を○、観察された場合を×とした。また、総合評価については、その両方共に○のものを○、１つでも×があるものを×とした。
【００９３】
【表１】
0003551752.tif 000002
【００９４】
上記実験の結果、磁石の磁極間隔が磁界発生部材の磁極のピッチの１／４以上であれば、現像剤の環流が起きることがわかる。また、現像剤のブリッジの本数が１  本の場合は、還流が生じていてもトナーや現像剤のこぼれが発生し、画質欠陥を起こす可能性のある事がわかった。これは、スリーブに対して対向する磁極が遠すぎるため、遠い位置にある磁極が磁界発生部材の磁極に影響を及ぼすことができず、ブリッジが生成されない。そして、上記１本のブリッジによる環流は起こるものの、ブリッジが消滅し、次のブリッジが生成されるまでの間に現像剤の隙間が生じ、トナーのこぼれを起こすと考えられる。
なお、ブレード１６の角度や、最近接点のスリーブ周面上の位置Ｄを変えた場合においても、同様の結果が得られた。
【００９５】
次に、磁界発生部材１５の磁極ピッチを３ｍｍ、磁石１７の幅も３ｍｍに固定して、ブレード１６に磁石１７を取り付ける位置を変化させて、同様の観察を行った。
この実験の結果を表２に示す。ここで、取り付け位置は、スリーブ１４とブレード１６の最近接点からの、この最近接点に近い方の極までの距離で表している。評価としては、上述の評価とほぼ同じであるが、最もよかったものを◎、良好なものを○とした。
【００９６】
【表２】
0003551752.tif 000003
【００９７】
この実験の結果、いずれの場合も還流は生じているものの、最近接点からの設置位置が離れるに従って、表１に示される実験において見られた現像剤ブリッジの減少によりトナーがこぼれる現象が見られた。
これは、より下流側の現像剤ブリッジが長くなりすぎるため、その生成プロセスに上述のようなタイムラグが生じ、スリーブ１４の周面上の現像剤層とブレード１６上の現像剤層との間に現像剤が存在しない隙間が生じてしまうことと、表１に示される実験で見られたような現像剤ブリッジの減少が原因と思われる。
【００９８】
以上の結果より、磁石１７は、そのブレードの先端に近い極が現像剤供給ロールとブレードの最近接点近傍にあり、かつ、複数の現像剤ブリッジが形成されるように配置されることが望ましいことがわかる。
【００９９】
なお、この実験においては磁石を１つとしたが、供給ロールの周面で現像剤の環流が起こるためには、供給ロールの磁界発生部材の磁極間隔と、現像剤還流手段である磁石の極の間隔が上記の関係を満たしていれば、複数の現像剤のブリッジが形成されるので、この磁石は２個以上でもよく、また互いに離れて配置されていてもよい。
【０１００】
次に、磁界発生部材の磁極間隔および磁極の強さの最適値を調査するために行った実験について説明する。
本実験では、平均粒径７μｍの非磁性トナーと、平均粒径５０μｍ、１０６  ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が４５〜３６０ｋＡ／ｍの範囲のフェライトキャリアとからなる現像剤を供給ロール上に吸着し、穂状となった現像剤が転動する様子を詳しく調査した。
【０１０１】
まず、外径φ３６ｍｍの円筒状のスリーブの内側に、Ｎ極とＳ極とが交互に１〜１１ｍｍピッチで等間隔に配置されて各磁極の磁束密度が１０ｍＴ〜８０ｍＴの範囲である磁界発生部材をそれぞれ挿入し、磁界発生部材の磁束密度とスリーブに付着させる現像剤量を変えて現像剤の層厚を変化させた。なお、この場合、層規制部材を用いていないので、最大層厚は磁極上の層厚となる。
【０１０２】
そして、スリーブを固定した状態で磁界発生部材を５００ｒｐｍ  の速度で回転させ、スリーブ表面で生じる現像剤の転動を観察した。図２２に、各磁極間ピッチでの最大層厚（磁極上層厚）とその時の現像剤の磁力による転動とを観察した結果を示す。
【０１０３】
図２２に示すように、磁極ピッチが６ｍｍ以下の領域では、磁極上の現像剤層厚が磁極ピッチの１／３以下の時に現像剤チェーンの根元からの転動が観察された。また、磁極上の現像剤層厚が磁極ピッチの１／３を越える場合には、現像剤チェーンの根元付近の現像剤は転動できずに現像剤チェーンの先端部だけが移動して、上層部のみで撹拌されているのが観察された。
【０１０４】
一方、磁極ピッチが６ｍｍを越える領域でも、現像剤層の根元付近の現像剤は動きにくくなり、転動が生じにくくなる。また、層厚が小さいときにはスリーブ表面の磁極間に現像剤が吸着されない部分が発生し、均一な磁気ブラシが形成できなかった。
【０１０５】
以上の結果より、現像剤が穂状となったチェーンをスリーブ上に均一に形成し、根元からの転動を生じさせるためには、磁極ピッチが６ｍｍ以下でかつ磁極上の現像剤層厚が磁極ピッチの１／３以下の条件が最適であることが分かる。なお、ここで言う現像剤のチェーンの根元からの転動は、供給ロール（現像剤供給部材）上の現像剤の下層と上層が転動によって入れ替わり、補給されたトナーが均一に分散するように撹拌されることを意味する。
【０１０６】
図６は、本願発明に係る現像装置で用いることができる現像剤還流手段の他の例を示す概略断面図である。つまり、現像剤供給部材と対向する磁極を形成するために、図３に示す実施形態では、ブレード１０４ａと一つの磁石１０４ｂとを用いているが、図６に示すような形態のものを採用することもできる。
【０１０７】
図６（ａ）に示す現像剤還流手段１１４は、非磁性のステンレススチール製のブレード１１４ａの背面に、フェライトの板状部材をその幅方向に着磁した磁石部材１１４ｂを直列に２つ配置したものである。また、図６（ｂ）に示すように、同様に着磁した磁石１２４ｂを非磁性のブレード１２４ａの背面に沿って並列配置してもよい。図６（ｃ）に示す現像剤還流手段１３４は、非磁性のブレード１３４ａの背面に、フェライトからなる連続した板状の磁石部材１３４ｂを有するものであり、その磁石部材の表面にＮ極とＳ極とがそれぞれ複数着磁されたものである。これらの磁極の着磁方向は磁石部材３４ｂの表面とほぼ平行となっている。図６（ｄ）に示す現像剤還流手段１４４は、非磁性のブレード１４４ａの背面に、フェライトからなる板状の部材を配置し、この部材の表面と垂直な方向に磁化することにより複数の磁極を設けたものである。
【０１０８】
これらの磁極は、現像剤供給部材の軸線方向、つまり図６における紙面と垂直な方向に均一に着磁するのが望ましいが、図７に示す現像剤還流手段１５４のように、現像剤供給部材（供給ロール１０３）の軸線方向の所定幅ごとにＮ極とＳ極とが交互に配されるように着磁したものであってもよい。
なお、図６（ｃ）又は図６（ｄ）に示す現像剤還流手段を用いた現像装置は、請求項８に記載の発明の実施形態である。
【０１０９】
上記のような現像剤還流手段を用いた場合でも、図４に示す実施形態と同様に現像剤の還流、擾乱が効率よく行われ、還流領域を通過した後のトナー濃度及びトナーの帯電量がほぼ一定となる。
【０１１０】
図８は、請求項１〜請求項７、請求項９、請求項１０又は請求項１１に記載される発明の他の実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
本実施形態においては、供給ロール３０３に対向する部材としてブレードを設けずに、現像装置のハウジング３０７の供給ロール３０３に対向する内壁が現像剤供給部材と対向する面となっており、その背後に磁石部材３０４を有する構成となっている。この磁石部材３０４の磁極の配置は、図４に示す現像剤還流手段と同じに設定されている。そして、他の構成は図３に示す現像装置と同じである。
このような現像装置においても、還流領域で同じように現像剤の還流、擾乱が効率よく行われ、還流領域通過後のトナー濃度及びトナーの帯電量がほぼ一定となる。
【０１１１】
図９は、請求項１〜請求項５、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求項１５に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。この現像装置は、図３に示す装置と同じ現像ロール４０２、供給ロール４０３、トナー搬送部材４０５を有するものであるが、現像剤還流手段として磁性のステンレススチールからなるブレード４０４が用いられている。このブレード４０４は供給ロール４０３の軸線と平行に対向するように配置され、一方の縁４０４ａが供給ロール４０３の現像剤搬送方向における下流側で近接し、他方の縁４０４ｂが供給ロール４０３の表面より離れた位置となっている。このブレード４０４の幅（図９中に符号Ｓで示す）は、供給ロール４０３の磁界発生部材４０３ｂに着磁された磁極の間隔Ｐと、
Ｓ≧１／４Ｐ
の関係を充たすように設定されるものであり、この現像装置では図３に示す現像装置の磁石部材１０４ｂと同じ幅となっている。
【０１１２】
このような現像装置では、上記供給ロール４０３の周囲に形成される磁界によって、磁性のブレード４０４に磁極が誘起され、両縁４０４ａ、４０４ｂ付近にそれぞれＳ極とＮ極とが現われる。そして、これらの磁極と供給ロール４０３との間の磁界によってこれらの間に架け渡すように二成分現像剤の連鎖（ブリッジ）が形成され、磁界発生部材４０３ｂの回転により、還流が生じる。
【０１１３】
このように、図３に示す現像装置と同様に供給ロール４０３の周面上における二成分現像剤の搬送と逆方向への還流とが生じることによって、トナー濃度の均一化及びトナーの充分な帯電が行われる。
なお、この現像装置においても、現像剤のブリッジが少なくとも一本は常に維持される用にブレード４０４を配置すること、ブレード４０４の一方の縁を供給ロール４０３に近接させ、他方を後退した位置に配置すること、ブレード４０４の幅Ｓすなわち誘起される磁極の間隔を調整することによる効果は、図３に示す現像装置と同じである。
【０１１４】
図１０は、請求項１〜請求項６、請求項１６、請求項１７、請求項１８又は請求項１９に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置では、供給ロール５０３に対向する位置に二つの電磁石５０４を配置し、電源５１０より通電することによって現像剤を還流するための磁極とするものである。現像装置の他の構成は、図３に示すものと同じである。
【０１１５】
このような現像装置においても、図３に示す現像装置と同様に供給ロール５０３による二成分現像剤の搬送と、現像剤還流手段である電磁石５０４による現像剤の還流を生じ、均一なトナー濃度でトナーが充分に帯電された現像剤を用いて良好な画像を安定して得ることができる。
【０１１６】
また、この現像装置では、二つの電磁石に導通する電流の方向及びタイミングを適切に制御して還流を促進することも可能となる。なお、磁極の間隔（図１０中にＰｃで示す）と、供給ロール５０３の磁界発生部材５０３ｂに着磁された磁極の間隔Ｐとの関係、またはこの電磁石の配置位置を適切に設定することによる効果は、図３に示す現像装置と同じである。
【０１１７】
図１１は、請求項１〜請求項６、請求項２０又は請求項２１に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置では、ハウジング６０７の、供給ロール６０３に対向する内壁６０７ａが現像剤搬送方向の下流側で供給ロール６０３と接近し、上流側で間隔が拡大するように形成されている。そして、この対向する内壁６０７ａ（対向面）の背後に磁石ロール６０４が設けられている。この磁石ロール６０４は、周面にＮ極とＳ極が交互に着磁され、回転自在に支持されたものであり、外径が１０ｍｍ、着磁ピッチが５ｍｍとなっている。
【０１１８】
この磁石ロール６０４は一定方向に回転され、この回転と磁界発生部材６０３ｂの回転とにより供給ロール６０３との間に変動する磁界が形成される。なお、この現像装置の他の構成は、図３に示すものと同じである。また、この現像装置では磁石ロール６０４は回転自在に支持されているが、独立した、あるいは供給ロールや現像ロールと連動した駆動系を有していてもよい。
【０１１９】
上記のような構成により、還流領域で現像剤の適切な還流を発生させることができる。このような変動磁界によって現像剤が還流される原理は、図３に示す現像装置について説明した内容と同じである。
【０１２０】
図１２は、請求項２２又は請求項２３に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置は、図３に示す装置と同じ現像ロール８０２、供給ロール８０３、トナー搬送部材８０５を有するものであるが、現像剤還流手段として、供給ロール８０３に近接する位置に、駆動系を備えた対向ロール８０４が設置されている。この対向ロール８０４は、周面が供給ロール８０３のスリーブ８０３ａ上で搬送される現像剤と接触し、供給ロールの搬送方向と逆方向に移動するように駆動される。この対向ロール８０４は現像剤８０９と図中Ｃの領域において、接触する現像剤を掃き出すように移送する。このように供給ロール８０３の上流側へと戻された現像剤は、再び供給ロール８０３の磁力により周面上に担持される。
【０１２１】
上記対向ロール８０４は弾性のあるゴムローラを用い、その回転速度は５〜２０ｒｐｍ  程度が望ましい。５ｒｐｍ  以下だと現像剤の還流を発生させるだけの掃き出し量が得られず、また２０ｒｐｍ  以上だと接触領域Ｃでの現像剤の移動速度が大きくなり、現像剤の粒子間の接触圧が高くなって、現像剤の劣化のおそれがあるためである。本実施形態の現像装置においては、回転速度を７〜１５ｒｐｍ  の間で調整している。
【０１２２】
上記のように、供給ロール８０３上で搬送される二成分現像剤を機械的に還流させることによって、充分な擾乱と摩擦帯電が行われ、均一なトナー濃度で充分に帯電された現像剤を現像に供することができる。
【０１２３】
なお、上記対向ロールの周面又は周面付近に強磁性体層を設け、小さいピッチで多数の磁極を設けてもよい。このような対向ロールでは、磁気的吸着力で周面の移動方向に現像剤を有効に掃き出すことができる。このような対向ロールを用いる現像装置は、請求項２５に記載の発明の一実施形態である。
【０１２４】
図１３は、請求項２２、請求項２３又は請求項２４に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置では、図１２に示す現像装置と同様に、供給ロール９０３に近接して、駆動系を備えた対向ロール９０４が設置されており、この対向ロール９０４の周面が、供給ロール９０３のスリーブ９０３ａ上の現像剤の搬送方向と逆方向に移動するように駆動される。また、この対向ロール９０４はその周面に複数の羽根状の突起９０４ａを有しており、この突起９０４ａが供給ロール９０３上に担持される現像剤の一部に接触し、この現像剤を押し出すように供給ロール９０３の上流側へと移送する。そして、再び供給ロール９０３ｂの磁力により周面上に引き戻され、一連の動きが連続することにより現像剤の還流が生じる。
【０１２５】
図１４は、請求項２６に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置でも、供給ロール１００３に近接して対向ロール１００４を配置するものであり、その周面に現像剤の一部を担持して供給ロール１００３の上流側へ現像剤を搬送するものであるが、この現像装置で用いられる対向ロール１００４は、回転可能に支持された中空円筒状の非磁性スリーブ１００４ａとその内側に位置する磁界発生部材１００４ｂとから構成される。この磁界発生部材１００４ｂは、異なる極性の磁極が全周にわたって交互に着磁され、外側のスリーブ１００４ａとは独立して回転することができるように設けられたものである。
【０１２６】
上記磁極は、Ｎ極とＳ極とが約３ｍｍピッチの間隔で着磁されたものであり、各磁極の最大磁束密度（極磁力）が１０ｍＴとなっている。
また、上記スリーブ１００４ａは、外径が１０ｍｍであり、非磁性のステンレススチールで形成されている。
【０１２７】
一方、この現像装置で用いられる供給ロール１００３は、図３に示す現像装置と同じものが用いられており、スリーブ１００３ａは、外径が１８ｍｍで、非磁性のステンレススチールからなるものである。また、磁界発生部材１００３ｂは、周面に沿って１８極の磁極が約３ｍｍの間隔で、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたものであり、各磁極の最大磁束密度が（極磁力）が３０ｍＴとなっている。
【０１２８】
この磁界発生部材１００３ｂと上記対向ロール１００４の磁界発生部材１００４ｂとは周方向（図１４中に示す反時計回り）に回転駆動され、双方のロールが対向する部分では、これらの周面が反対方向へ移動するように駆動されている。これらの回転速度はそれぞれ６００ｒｐｍ、５０ｒｐｍであるが、この速度に限定されるものではなく、現像剤の搬送・還流が発生する範囲で速度を設定することができる。
【０１２９】
このような現像装置では、供給ロール１００３のスリーブ１００３ａ上に吸着された二成分現像剤が穂状のチェーンを形成し、磁界発生部材１００３ｂの回転により穂の倒れ込み・立ち上げをくり返す、いわゆる転動が生じ、周方向に搬送される。このような動作とは別に、対向ロール１００４のスリーブ１００４ａの周面上でも同様に二成分現像剤の穂状のチェーンが形成され、磁界発生部材１００４ｂの回転により転動して、上記供給ロール１００３の搬送方向と逆の方向に搬送される。
【０１３０】
したがって、双方のロールの対向領域では供給ロールの周面上における現像剤の搬送と対向ロールによる逆方向への還流とによって現像剤が擾乱され、トナー濃度の均一化、トナーの充分な帯電が行われる。
【０１３１】
図１５は、請求項２７に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置では、供給ロール１１０３が、回転可能に支持された中空円筒状の非磁性導電性のスリーブ１１０３ａと、その内側に位置する磁界発生部材１１０３ｂとから構成される。この磁界発生部材１１０３ｂは、異なる極性の磁極が全周にわたって交互に着磁され、外側のスリーブ１１０３ａとは独立して回転することができるように設けられたものである。
【０１３２】
上記導電性のスリーブ１１０３ａは、外径が１８ｍｍで、ステンレススチールで形成されている。また、磁界発生部材１１０３ｂの周面には、１８極の磁極が約３ｍｍピッチの間隔で、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されており、各磁極の最大磁束密度（極磁力）は３０ｍＴとなっている。このような磁極によってスリーブ上に吸着された現像剤は、磁極上で厚さが６５０μｍ、磁極間で３５０μｍとなる。
【０１３３】
上記スリーブ１１０３ａ及び磁界発生部材１１０３ｂは図３に示す現像装置で用いられるものと同じものであるが、図３に示す現像装置ではスリーブが必ずしも導電性でなくてもよいのに対し、この現像装置では導電性であることが必須の構成となっている。
【０１３４】
また、現像剤還流手段として、上記供給ロール１１０３に対向するように、導電性のブレード１１０４が配置され、さらに、上記導電性スリーブ１１０３ａを所定の電位に維持するとともに、上記導電性のブレード１１０４との間に交流電圧を印加する電源装置１１１０が設けられている。
【０１３５】
上記ブレード１１０４は、供給ロールのスリーブ１１０３ａに対して、その最近接部がロールの中心から水平に引いた線よりも下方４５°の位置で、一端がギャップ１ｍｍを隔てて設けられ、ブレードの角度は水平面に対して４５°に設定されている。この現像装置の他の構成は図３に示す現像装置と同じである。
【０１３６】
このような現像装置では、供給ロール１１０３上を搬送されてきた現像剤は、トナーとキャリアの接触により摩擦帯電され、電荷を有している。そして、上記電源装置１１１０により、上記導電性スリーブ１１０３ａと、ブレード１１０４との間に、現像剤が適度に往復運動する程度の電圧を印加することで、現像剤が供給ロール１１０３上の穂状のチェーンから離れ、それぞれの現像剤が分散した状態となる。
【０１３７】
これらの分散した現像剤は、供給ロール１１０３の磁界発生部材１１０３ｂが回転することにより、この磁極からの吸引力を受けて、回転方向に移動する。この移動方向は、供給ロール１１０３のスリーブ１１０３ａ上で転動しながら現像剤が搬送される方向と逆方向となり、上記ブレード１１０４が対向する領域で供給ロール１１０３上の現像剤の搬送と、これと逆方向の還流とが生じることになる。そして、還流される現像剤は供給ロール１１０３とブレード１１０４との間の磁界による影響が及ばない位置まで到達したときに、上記磁界発生部材１１０３ｂの磁力により再びスリーブ１１０３ａに吸着される。
【０１３８】
図１６は、請求項２８に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置は、図１５に示す現像装置と同様に、供給ロール１２０３が、回転可能に支持された中空円筒状の非磁性のスリーブ１２０３ａと、その内側に配置された磁界発生部材１２０３ｂとで構成されるものである。そして磁界発生部材１２０３ｂは、図１５に示すものと同様に着磁され、外側のスリーブ１２０３ａとは独立して回転することができるように設けられたものであるが、周面付近に導電性層を有するものが用いられている。
なお、上記スリーブ１２０３ａは、外径が１８ｍｍで、ステンレススチールで形成されており、図１５に示すものと同じものである。
【０１３９】
また、上記供給ロール１２０３に対向して、導電性のブレード１２０４が配置され、上記磁界発生部材１２０３ｂの導電性層を所定の電位とするとともに、上記導電性のブレード１２０４との間に交流電圧を印加する電源装置１２１０が設けられている。
【０１４０】
このような現像装置においても、供給ロール１２０３とブレード１２０４との間に振動電界を形成し、磁界発生部材１２０３ｂの回転により、二成分現像剤の一部を還流することができる。
【０１４１】
図１７は、請求項２９、請求項３１又は請求項３２に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置は、二成分現像剤を収容するハウジング１３０７内に、周面に二成分現像剤を担持して感光体ドラム１３０１との対向領域に搬送する現像ロール１３０２と、現像剤を混合攪拌しながら前記現像ロール１３０２と対向する位置に搬送して前記現像ロールに現像剤を供給する供給ロール１３０３と、供給ロール１３０３上の現像剤の穂立ちの一部を崩す現像剤せき止め部材としてのブレード１３０４と、ブレード１３０４でせき止められた現像剤１３０９を、供給ロール１３０３の周面上で還流させる現像剤還流手段としての回転部材１３１０と、貯蔵トナーをほぐしながらトナー１３０８を還流領域Ｂに搬送するトナー搬送部材１３０５とを有している。
【０１４２】
上記供給ロール１３０３は、回転可能に支持された中空円筒状の非磁性のスリーブ１３０３ａと、その内側に位置する磁界発生部材１３０３ｂとから構成される。この磁界発生部材１３０３ｂは、異なる極性の磁極が全周にわたって交互に着磁され、外側のスリーブ１３０３ａとは独立して回転することができるように設けられたものである。
【０１４３】
上記スリーブ１３０３ａは、外径が１８ｍｍで、ステンレススチールで形成されている。また、磁界発生部材１３０３ｂの周面には、１８極の磁極が約３ｍｍピッチの間隔で、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されており、各磁極の最大磁束密度（極磁力）が３０ｍＴとなっている。このような磁極によってスリーブ上に吸着された現像剤は、磁極上で厚さが６５０μｍ、磁極間で３５０μｍとなる。
【０１４４】
上記の供給ロール１３０３上で穂状となった現像剤のチェーンは、磁界発生部材１３０３ｂとスリーブ１３０３ａとの両方が逆方向に回転することにより、磁界発生部材１３０３ｂの回転方向とは逆方向に転動し、撹拌されながら現像ロール１３０２と対向する領域へと搬送される。
【０１４５】
上記ブレード１３０４は、その先端をスリーブ１３０３ａの中心より下にくるように配置されている。本実施形態では、前記ブレード１３０４と、スリーブ１３０３ａとの間隔を０．１〜０．５ｍｍに設定している。
【０１４６】
また、上記回転部材１３１０は、小さな羽根を有するパドル状の部材であり、供給ロールの内部部材１３０３ｂの磁力が及ぶ範囲において、せき止め部材であるブレード１３０４により崩された現像剤を機械的にかき混ぜ、環流を起こすように回転駆動されている。
【０１４７】
このような現像装置では、せき止め部材であるブレード１３０４により、現像剤の穂立ちの一部分を崩して滞留させ、さらにその崩された現像剤を還流させることで、キャリアの個々の粒子が比較的分散した状態となり、トナーと接触可能なキャリア表面を多く形成することができる。同時に、現像剤が崩された領域で、供給ロール１３０３の回転により、崩された現像剤に働く磁界が常に変動し、現像剤が攪拌された状態となる。
【０１４８】
さらに、現像剤が崩され還流される領域にトナーを供給することで、キャリアと接触したトナーが帯電して吸着されると同時に、現像剤の攪拌作用によりキャリアとの付着力の小さいトナーはキャリアから分離される。これにより、キャリアに付着するトナーの量およびトナーの帯電量はほぼ一定となる。このように現像剤が滞留し、攪拌される領域で現像剤搬送方向の下流側から上流側に還流することにより、広い範囲での攪拌が生じ、トナー濃度が均一化される。
【０１４９】
なお、この現像装置で用いられている二成分現像剤は非磁性のポリエステル系トナーとフェライト系磁性キャリアとを混合したものであるが、他の材料からなるトナー又はキャリアを用いることもできる。ポリマー系樹脂に磁性粉を分散したキャリアはフェライト系キャリアに比べて比重が小さく撹拌時のストレスが小さくなって現像剤の劣化を低減するためには好ましい。トナーは重合法、混連粉砕法によって形成されたものは共に使用できるが、流動性の高い球形トナーの方が好ましい。
【０１５０】
図１８は、請求項３０、請求項３１又は請求項３２に記載される発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置は、せき止め部材であるブレード１４０４で現像剤をせき止めるとともに、せき止められた現像剤中を通過するように現像剤還流手段であるワイヤー１４１０を張架したものであり、図示しない電源装置から電流を導通して、その周囲に磁界を発生させるようにしたものである。
【０１５１】
この現像装置の他の構成は図１７に示すものと同じである。このような現像装置では、上記ワイヤー１４１０に電流を通じることによってその周囲に周方向の磁界が形成される。この磁界により、磁界発生部材１４０３ｂの回転に応じて攪拌されている現像剤の一部が上流側に引き戻され、環流が起こる。
このような現像装置では、せき止めた後に還流を起こすことで、還流する現像剤の量を調整することが可能であり、還流量の制御が容易であるという利点がある。
【０１５２】
次に、以上に説明した本願発明の実施形態である現像装置は、いずれも同じ構成の現像ロールを使用しており、次にこの現像ロールを図３に基づいて説明する。
上記現像ロール１０２は、図２３に示すように軸線周りが回転が可能となるように支持された円筒状の導電性基体１２ａと、その周面上に形成された磁気記録層１２ｂとで主要部が形成されている。この実施形態では、現像ロール１０２の外径は１８ｍｍ、駆動時の周速度は３２０ｍｍ／ｓ、感光体ドラム１０１と現像ロール１０２との間隙は３００μｍに各々設定されており、現像剤層は感光体ドラム１０１に対して非接触状態に保持されている。
【０１５３】
上記導電性基体１２ａには現像バイアス用電源１４により、現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧には直流電圧を重畳した交流電圧が採用されており、直流成分は地カブリの発生を防ぐために、例えば−４００Ｖに設定されている。
【０１５４】
現像バイアス電圧の交流成分については、周波数が低すぎると画像上に現像バイアスの周波数に応じた濃淡ムラが生じてしまう。また、周波数が高すぎるとトナーの運動が電界の変化に追従しきれなくなり、現像効率が低下してしまう。一方、交流バイアスのピーク間電圧が低すぎると、トナーに十分な電界が作用しないために現像効率は低下してしまう。また、ピーク間電圧が高すぎると、背景部へのカブリや感光体上へのキャリア付着が生じ易くなる。
【０１５５】
以上のような点から、周波数としては０．４〜１０ｋＨｚ、ピーク間電圧としては０．８〜３ｋＶ程度の範囲に設定することが好ましい。
本実施形態では、現像バイアス電圧の交流成分は、例えば、周波数６ｋＨｚの矩形波で、ピーク間電圧が１．５ｋＶに設定されている。
【０１５６】
一方、磁気記録層１２ｂは、結着樹脂中に強磁性材料の粉状体を分散させたものを、導電性基体１２ａ上に層厚５０μｍでコーティングすることにより構成されており、強磁性材料としてγ−Ｆｅ２Ｏ３  、結着樹脂としてポリウレタンが使用されている。この磁性材料としては、磁石材料や磁気記録材料等として公知である任意のものが使用可能であり、上記γ−Ｆｅ２Ｏ３  のほか、  ＣｒＯ２  等が使用できる。また、結着樹脂としては、テープ・  ディスク・  カード等の磁気記録層を構成する樹脂として公知である任意のものが使用可能であり、例えばポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン等が使用できる。さらに、磁気記録層１２ｂには、必要に応じて導電性微粒子等を添加することが可能である。
【０１５７】
この磁気記録層１２ｂには、全周にわたってＳ極とＮ極とが周方向に交互に微小な等間隔（２５〜２５０μｍ程度）で並列するように着磁が施されている。
このように着磁された現像ロール１０２に現像剤が供給されると、磁気記録層１２ｂの磁界に基づいて現像ロール１０２の周面に一定量の現像剤が吸着される。すなわち、トナーを電気的に吸着したキャリアがほぼ一層だけ、ほぼ均等に付着した状態となり、層厚規制部材を用いなくても均等な一定層厚の現像剤層が形成される。そして、この現像剤層は、現像ロール１０２の回転に伴って感光体ドラム１０１と対向する領域へと搬送され、感光体ドラム１０１上の静電潜像の現像に供される。
【０１５８】
次に、上記磁気記録層１２ｂの着磁について説明する。上記のように微小間隔で着磁を行うには、例えば図２４に示される磁気記録用ヘッド１３を用いることができる。
この磁気記録用ヘッド１３は、軟磁性材料からなり両端部が間隔を置いて並列する形状のコア１３ａとこのコア１３ａに巻き回されたコイル１３ｂとを有し、上記コア１３ａの両端部が現像ロールの周面に近接するように配置される。コイル１３ｂには磁化信号発生装置を介して電源から磁化電流が供給されるようになっており、コイル１３ｂに電流が流れると、コア１３ａ内に磁束１３ｃが発生し、この磁束１３ｃはコア１３ａの先端から磁気記録層１２ｂを通る。これにより、磁気記録層１２ｂが磁化される。コイル１３ｂへ供給される磁化電流は磁化信号発生装置を介して断続的又は適宜電流の方向を変えて供給され、図２４に示すように回転駆動される現像ロール１０２の周面が所定の着磁パターンに磁化される。本実施形態では現像ロール１０２の周方向にＮ  極とＳ  極との交互着磁を正弦波パターンにて行い、現像ロール表面における半径方向の磁束密度のピーク値を５０ｍＴに設定している。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る現像装置では、内部に磁極を有する現像剤供給部材の周面上に担持し搬送する二成分現像剤を、この現像剤供給部材の磁極による磁界が及ぶ範囲内で、搬送方向の上流側へ還流することにより、その部分で現像剤を分散して撹拌することができる。したがって、新たにトナーが供給された二成分現像剤を還流領域のほぼ全域で攪拌し、摩擦帯電を促進するとともにトナー濃度を均一化することができる。
また、トナーを磁性キャリアが電気的に吸着できる飽和量以上に供給されたときに、磁性キャリアとトナーとの接触により飽和量までトナーを吸着するとともに、還流される間に磁性キャリアとの付着力の小さいトナーは振るい落とされる。このため、現像装置を小型化・簡略化するとともに現像領域へ搬送される二成分現像剤のトナー濃度及び帯電量を、環境の変動に関係なくほぼ一定に維持することができ、長期にわたって安定した濃度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置が適用される画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置においてトナー像を形成する時の、像担持体表面の電位の推移を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す現像装置において還流される現像剤の流れを示す図である。
【図５】図３に示す現像装置の現像剤還流領域における現像剤ブリッジの生成、移動、消滅を模式的に示した図である。
【図６】本発明の一実施形態である現像装置に用いられる現像剤還流手段の他の例を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態である現像装置に用いられる現像剤還流手段の他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図９】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１５】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１７】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１８】本発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図１９】本願発明に係る現像装置の各工程におけるトナー濃度を示す図である。
【図２０】本願発明に係る現像装置の各工程におけるトナー帯電量を示す図である。
【図２１】本願発明の効果を確認するための実験で使用した実験装置の概略図である。
【図２２】供給ロールの磁極間ピッチ又は供給ロール上の現像剤層厚と現像剤の撹拌状態との関係について調査した実験の結果を示す図である。
【図２３】本願発明の実施形態である現像装置で好適に用いられる現像ロールの部分拡大図である。
【図２４】図２３に示す現像ロールの着磁方法を示す図である。
【図２５】従来の現像装置の一例を示す要部構成図である。
【図２６】従来の現像装置におけるトナー濃度とトナーの帯電量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，  １０１，  ２０１，  ３０１，  ４０１，  ５０１，  ６０１，  ７０１，  ８０１，  ９０１，  １００１，  １１０１，  １２０１，  １３０１，  １４０１  ・・・・  感光体ドラム、
２  ・・・・帯電器、
３  ・・・・露光装置、
４  ・・・・現像装置、
５  ・・・・転写前コロトロン、
６  ・・・・転写コロトロン、
７  ・・・・剥離コロトロン、
８  ・・・・クリーナー、
９  ・・・・光除電器、
１０  ・・・・  記録用紙、
１１  ・・・・  現像ロール、
１２ａ・・・・導電性基体、
１２ｂ・・・・磁気記録層、
１３  ・・・・  磁気記録用ヘッド、
１０２，  ３０２，  ４０２，  ５０２，  ６０２，  ８０２，  ９０２，  １００２，  １１０２，  １２０２，  １３０２，  １４０２  ・・・・現像ロール、
１０３，  ３０３，  ４０３，  ５０３，  ６０３，  ８０３，  ９０３，  １００３，  １１０３，  １２０３，  １３０３，  １４０３  ・・・・供給ロール、
１０３ａ，  ３０３ａ，４０３ａ，  ５０３ａ，  ６０３ａ，  ８０３ａ，  ９０３ａ，  ９０４ａ，  １００３ａ，  １１０３ａ，  １２０３ａ，  １３０３ａ，  １４０３ａ  ・・・・  スリーブ、
１０３ｂ，  ３０３ｂ，４０３ｂ，  ５０３ｂ，  ６０３ｂ，  ８０３ｂ，  ９０３ｂ，  ９０４ｂ，  １００３ｂ，  １１０３ｂ，  １２０３ｂ，  １３０３ｂ，  １４０３ｂ  ・・・・  磁界発生部材（磁石ロール）、
１０４  ・・・・現像剤還流手段、
１０５，  ３０５，  ４０５，  ５０５，  ６０５，  ８０５，  ９０５，  １００５，  １１０５，  １２０５，  １３０５，  １４０５  ・・・・トナー搬送部材、
１０７，  ３０７，  ４０７，  ５０７，  ６０７，  ８０７，  ９０７，  １００７，  １１０７，  １２０７，  １３０７，  １４０７  ・・・・ハウジング、
１０８，  ３０８，  ４０８，  ５０８，  ６０８，  ８０８，  ９０８，  １００８，  １１０８，  １２０８，  １３０８，  １４０８  ・・・・トナー、
１０９，  ３０９，  ４０９，  ５０９，  ６０９，  ８０９，  ９０９，  １００９，  １１０９，  １２０９，  １３０９，  １４０９  ・・・・二成分現像剤、
３０４  ・・・・    磁石部材、
４０４  ・・・・  ブレード、
５０４  ・・・・  電磁石、
５１０  ・・・・  電源、
６０４  ・・・・  磁石ロール、
８０４，  ９０４，  １００４  ・・・・  対向ロール、
１１０４，  １２０４，  １３０４，  １４０４  ・・・・  ブレード、
１１１０，  １２１０  ・・・・  電源装置、
１３１０  ・・・・  回転部材、
１４１０  ・・・・  ワイヤー
【図１】
0003551752.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003551752.tif 000008
【図６】
0003551752.tif 000009
【図７】
0003551752.tif 000010
【図８】
0003551752.tif 000011
【図９】
0003551752.tif 000012
【図１０】
0003551752.tif 000013
【図１１】
0003551752.tif 000014
【図１２】
0003551752.tif 000015
【図１３】
0003551752.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
0003551752.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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