(57)【要約】【課題】  現像室が回収室の下方に設けられた機能分離方式の現像装置において、現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤が、回収室に回収されずに現像剤担持体を連れまってしまうことを抑制可能な現像装置を提供することにある。【解決手段】  現像室と回収室を隔てる隔壁の頂点を通り、現像スリーブに接する接線Ｓ２の接点Ｐ２よりも、現像スリーブの法線方向における磁気力Ｆｒがゼロ、もしくはＦｒが極小となる剥ぎ取り位置Ｑが、現像スリーブの回転方向上流側に構成する。【選択図】  図１
2015114541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を担持し、像担持体と対向する現像領域に搬送して前記像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内部に固定して設けられ、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットであって、前記マグネットは、前記現像剤担持体の周方向に関して、互いに隣り合うように配置され、同極性となる一対の磁極を含む複数の磁極を備えたマグネットと、
現像剤を収容する現像容器であって、前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤の供給を行う現像室と、前記現像室よりも鉛直方向に関して上方に配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、前記現像室と前記回収室を隔てる隔壁と、を備え、前記現像室と前記回収室との間で現像剤を循環させる循環路を形成される現像容器と、
前記現像室に回転可能に配置された第一の搬送部材と、
前記回収室に回転可能に配置された第二の搬送部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回転軸線方向と直交する断面において、前記隔壁における前記現像剤担持体と対向する先端側の頂点を通り、前記現像剤担持体に接する接線のうち、前記現像剤担持体との接点が前記現像剤担持体の回転方向上流側となる接線をＳ２とし、前記接線Ｓ２と前記現像剤担持体との接点をＰ２としたとき、前記現像剤担持体の周面で前記一対の磁極間において、前記現像剤担持体の法線方向における磁気力Ｆｒがゼロ、もしくは前記Ｆｒが極小となる剥ぎ取り位置Ｑが、前記Ｐ２よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側となるように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の回転軸線方向と直交する断面において、前記現像剤担持体と前記第二の搬送部材の共通内接線のうち、前記現像剤担持体との接点が前記現像剤担持体の回転方向上流側となる接線をＳ１とし、前記接線Ｓ１の前記現像剤担持体との接点Ｐ１としたとき、前記現像剤担持体の周方向で前記一対の磁極間において、前記現像剤担持体の法線方向における磁気力Ｆｒがゼロ、もしくは前記Ｆｒが極小となる剥ぎ取り位置Ｑが、前記Ｐ１よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側となるように構成されてい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】
前記剥ぎ取り位置Ｑは、前記現像剤担持体の回転中心よりも鉛直方向に関して上方に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第２の搬送部材は、前記現像剤担持体と対向する側の領域が、鉛直方向に関して上方から下方に移動するように回転するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１の搬送部材は、前記現像剤担持体と対向する側の領域が、鉛直方向に関して下方から上方に移動するように回転するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記回収室よりも鉛直方向に関して下方で前記現像室よりも上方に設けられ、前記回収室から供給される現像剤を収容するとともに、前記現像室に搬送するための撹拌室と、
前記撹拌室に回転可能に設けられ、前記撹拌室の現像剤を前記第１の搬送部材の搬送方向と逆方向に搬送する第３の搬送部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記一対の磁極は、前記一対の磁極間に実質的に無磁力帯が形成されるように、前記一対の磁力間に前記一対の磁極と異極となる磁極が配置される構成も含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体として一般的にドラム状とされている感光体の表面を帯電器により一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって画像情報に応じて露光し、感光体上に静電潜像を形成する。感光体に形成された静電潜像は、現像装置１を用いて現像剤中のトナーによってトナー像を顕像化している。
【０００３】
通常、二成分現像剤を用いる現像装置は、現像を行うにあたって現像容器内の非磁性トナーと磁性キャリアを混合撹拌する必要があり、現像剤を循環させる循環路が設けられている。例えば、二成分現像剤を用いる現像装置１は、図３のような構成がある。（例えば、特許文献１参照）この現像装置１は現像剤を収容した現像容器２を備え、現像容器２の感光ドラム１０と対面した開口部に現像剤担持体である現像スリーブ８を有している。そして、現像容器２内の開口部との反対側には隔壁７によって区画された現像室４と回収室３が上下に形成され、現像室４と回収室３の間で循環路を形成している。この現像装置は、現像スリーブ８に現像剤に供給する現像室４と、現像スリーブ８から現像後の現像剤を回収する回収室３と、機能的に分離させる構成であり、所謂、機能分離方式の現像装置と呼ばれている。この現像装置の構成によれば、現像後の濃度低下した現像剤が直ちに現像スリーブに供給されることがないため、濃度ムラを抑制することができる。
【０００４】
機能分離方式の現像装置として、特許文献２のような構成も知られている。これは、特許文献１の現像室４を回収室３の配置関係が逆となっている構成であり、現像室４を回収室３の下方に配置させる構成である。この構成によれば、現像剤を現像室４から回収室に汲み上げるにあたって、現像スリーブの回転によっても汲み上げられる構成の為、汲み上げ側の現像剤の滞留を抑制できる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号
【特許文献２】特開２００４−２０５７０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の構成は、現像剤の汲み上げ側の滞留を抑制できるが、以下のような課題がある。
【０００７】
即ち、現像スリーブから現像剤を回収する回収室が、現像室の上方に配置されている為、現像スリーブから現像剤を剥ぎ取る位置は現像スリーブの上方側で行われる。しかしながら、現像スリーブから現像剤を剥ぎ取る位置によっては、現像スリーブの接線方向へ剥ぎ取られた現像剤の一部が回収室に回収されない虞があった。そして、回収されなかった現像剤が再び現像スリーブ上に供給され、現像スリーブに現像剤が連れ回り、濃度ムラが生じてしまう虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための代表的な構成は、
非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を担持し、像担持体と対向する現像領域に搬送して前記像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内部に固定して設けられ、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットであって、前記マグネットは、前記現像剤担持体の周方向に関して、互いに隣り合うように配置され、同極性となる一対の磁極を含む複数の磁極を備えたマグネットと、
現像剤を収容する現像容器であって、前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤の供給を行う現像室と、前記現像室よりも鉛直方向に関して上方に配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、前記現像室と前記回収室を隔てる隔壁と、を備え、前記現像室と前記回収室との間で現像剤を循環させる循環路を形成される現像容器と、
前記現像室に回転可能に配置された第一の搬送部材と、
前記回収室に回転可能に配置された第二の搬送部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回転軸線方向と直交する断面において、前記隔壁における前記現像剤担持体と対向する先端側の頂点を通り、前記現像剤担持体に接する接線のうち、前記現像剤担持体との接点が前記現像剤担持体の回転方向上流側となる接線をＳ２とし、前記接線Ｓ２と前記現像剤担持体との接点をＰ２としたとき、前記現像剤担持体の周面で前記一対の磁極間において、前記現像剤担持体の法線方向における磁気力Ｆｒがゼロ、もしくは前記Ｆｒが極小となる剥ぎ取り位置Ｑが、前記Ｐ２よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側となるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像室が回収室の下方に設けられた機能分離方式の現像装置において、現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤が、回収室に回収されずに現像剤担持体を連れまってしまうことを抑制可能な現像装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の現像装置の断面図
【図２】本実施例１の画像形成装置を説明するための図
【図３】従来例の現像装置長手方向の現像剤循環を説明するための図
【図４】本実施例１の現像装置長手方向の現像剤循環を説明するための図
【図５】磁気力とはぎ取り位置Ｑを説明するための図
【図６】はぎ取り位置Ｑによる現像剤の挙動を説明するための図
【図７】本実施例１における回収室と現像スリーブ近傍の断面図
【図８】本実施例３の現像装置の断面図
【図９】本実施例３の撹拌室と隔壁頂点の位置関係を説明するための図
【図１０】本実施例２の現像装置の断面図
【図１１】本実施例２の隔壁位置とはぎ取り位置Ｑの関係を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による現像装置及び画像形成装置の実施例を添付図面に従って説明する。なお、この現像装置は、例えば以下に述べるような画像形成装置の中で使用されるが、必ずしもこの形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００１２】
＜画像形成装置＞
図２は、本実施例のフルカラー画像形成装置のプロセス手段を示したものである。以下、画像形成装置本体の構成及び動作について説明していく。
【００１３】
画像形成装置には、図２のように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像を形成するための画像形成部（ステーション）が配置されている。各ステーションは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。各ステーションはほぼ同様の構成となっているため、以下の説明において、例えば現像装置１とあれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各ステーションにおける現像装置１Ｙ、現像装置１Ｍ、現像装置１Ｃ、現像装置１Ｋを共通して指すものとする。
【００１４】
まず、図２により、画像形成装置全体の動作を説明する。像担持体である感光ドラム１０は回動自在に設けられており、その感光ドラム１０を一次帯電器２１で一様に帯電し、例えばレーザのような発光素子２２によって情報信号に応じて変調された光で露光して潜像を形成する。その潜像は現像装置１により、後述のような過程で現像像（トナー像）として可視像化される。そのトナー像を、第１転写帯電器２３によって、転写材搬送シート２４によって搬送されてきた記録材である転写紙２７上に各ステーションごとに転写し、その後、定着装置２５によって定着して永久画像を得る。又、感光ドラム１０上の転写残トナーはクリーニング装置２６により除去する。又、画像形成で消費された現像剤中のトナーはトナー補給槽２０から補給される。又、ここでは、感光ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋから転写材搬送シート２４に搬送された記録材である転写紙２７に直接転写する方法を例に説明したが、これに限定されてない。転写紙搬送シート２４の代わりに中間転写体を設け、中間転写体に各色のトナー像を一次転写した後、転写紙に各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置においても、本発明は適用できる。
【００１５】
＜二成分現像剤の説明＞
次に、本実施例にて用いられる二成分現像剤について説明する。
【００１６】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じて、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子である。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、本実施例では体積平均粒径は７．０μｍのトナーを用いた。トナーの平均粒径は２μｍ以上１０μｍ以下であればよく、好ましくは４μｍ以上８μｍ以下である。
【００１７】
又キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例では体積平均粒径が４０μｍ、抵抗率が５×１０８Ωｃｍ、磁化量が２６０ｅｍｕ／ｃｃのキャリアを用いた。キャリアの平均粒径は２０μｍ以上８０μｍ以下であればよく、好ましくは３０μｍ以上６０μｍ以下である。また、磁化量は、１００ｅｍｕ／ｃｃ以上４００ｅｍｕ／ｃｃ以下であれば良く、好ましくは２００ｅｍｕ／ｃｃ以上３００ｅｍｕ／ｃｃ以下である。
【００１８】
本実施例では、上記のトナーとキャリアを重量比で８：９２の割合で混合したものを現像剤として使用する。トナーのキャリアに対する混合比は重量比で４％以上１４％以下であればよく、望ましくは６％以上１０％以下である。
【００１９】
＜測定方法＞
尚、本実施例にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。
【００２０】
測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＨＰ  Ｃｏｍｐａｑ  ｄｃ７１００を使用した。電界水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。
【００２１】
測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電界水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。
【００２２】
試料を懸濁した電界水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００２３】
また、本実施例にて用いられる磁性キャリアの抵抗率は、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。具体的には、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して測定した。また、磁性粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定する。そして、それぞれのチャンネルにおける粒子数を測定する。その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００２４】
また、本実施例にて用いられる磁性キャリアの磁気特性は、理研電子（株）製の振動磁場磁気特性自動記録装置ＢＨＶ−３０を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、７９５．７ｋＡ／ｍ、７９．５８ｋＡ／ｍの外部磁場をそれぞれつくり、磁性キャリアの磁化の強さを求めた。磁性キャリアの測定用サンプルは、円筒状のプラスチック容器に充分密になるようにパッキングした状態で作成する。この状態で、磁化モーメントを測定し、更に上記で充填した試料の実際の重量を測定して磁化の強さ（ｅｍｕ／ｇ）を求める。又、磁性キャリア粒子の真比重を、例えば乾式自動密度計アキュピック１３３０（島津製作所（株）社製）等により求め、上記のようにして得られた磁化の強さに真比重を掛けることで、単位体積あたりの磁化の強さを求めることができる。
【００２５】
＜現像装置＞
次に、現像装置１について詳しく説明する。本実施例の現像装置１は、図１に示すように、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容された現像容器２を有する。現像容器２には、開口部が設けられ、該開口部から現像剤担持体としての現像スリーブ８が一部露出するように回転自在に設けられている。また、現像スリーブ８の重力方向下方の位置には、現像スリーブ８表面に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材としての規制ブレード９が設けられている。
【００２６】
現像容器２は、紙面に垂直方向に延在する隔壁７によって現像室４と回収室３に上下に区画され、現像剤Ｔが現像室４及び回収室３に収容されている。現像室４及び回収室３はそれぞれの両端部で連絡しており、現像室４及び回収室３の間で現像剤を循環させる循環路を形成している。回収室３は現像室４の上方に配置されている。現像室４は、現像スリーブ８の周面に対向して設けられ、現像スリーブ８に現像剤を供給する。回収室３は、現像スリーブ８の周面に対向して設けられ、現像スリーブ８から現像剤を回収する。本実施例の現像装置は、現像スリーブ８に現像剤を供給する現像室と、現像スリーブ８から現像剤を回収する回収室が別々に分けられており、所謂、機能分離方式の現像装置の構成となっている。
【００２７】
現像室４及び回収室３には、現像剤Ｔを攪拌・搬送し、現像容器２内を循環させる搬送手段としての第１及び第２の搬送スクリュー５、６がそれぞれ配置されている。第１の搬送部材としての第１の搬送スクリュー６は、現像室４の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室４内の現像剤Ｔを軸線方向に沿って一方向に搬送する。又、第２の搬送部材としての第２の搬送スクリュー６は、回収室３内の底部に第１の搬送スクリュー６とほぼ平行に配置され、回収室３内の現像剤Ｔを第１の搬送スクリュー６と反対方向に搬送する。このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー５、６の回転による搬送によって、現像装置１内の現像剤Ｔの分布は、図４の連通部７１、７２を通じて現像室４と回収室３との間で循環される。
【００２８】
現像スリーブ８は非磁性材料で構成され、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ８’が非回転状態で設置されている。このマグネットローラ８’は、現像スリーブの周方向に複数の磁極を備えている。具体的には、現像極Ｎ２と現像剤を搬送する磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ３を有している。このうち同極である第１磁極Ｎ３極と第２磁極Ｎ１極は、隣り合って現像容器２内部側に設置されており、一対の磁極を形成している。この一対の磁極間には、反発磁界が形成され、現像剤Ｔに対してはバリアが形成されており、回収室３にて現像剤Ｔを離すように構成されている。
【００２９】
ここで、現像スリーブ８の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１０の直径は３０ｍｍ、又、この現像スリーブ８と感光体ドラム１０との最近接領域を約３００μｍの距離としている。そして、現像領域に搬送した現像剤を感光体ドラム１０と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ８はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ８’が非回転状態で設置されている。
【００３０】
而して、現像スリーブ８は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、規制ブレード９による磁気ブラシの穂切りによって層厚が規制される。現像スリーブ８は、層厚規制された二成分現像剤を担持して、これを感光体ドラム１０と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ８には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。また、一般に、二成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生し易くなる。このため、現像スリーブ８に印加する直流電圧と感光体ドラム１０の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止している。
【００３１】
現像領域に於いては、現像装置１の現像スリーブ８は、感光体ドラム１０の移動方向と逆方向で移動し、周速比は、対感光体ドラム１．７倍で移動している。この周速比に関しては、０．５〜２．５倍の間で設定され、好ましくは、１．０〜２．０倍の間に設定されればよい。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００３２】
また、規制部材である規制ブレード９は、現像スリーブ８の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成され、感光体ドラム１０よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。規制ブレード９は、その先端部が、現像スリーブ８に対して重力方向下方から対向するように配置されている。本実施例では、現像スリーブの周方向のうち、水平面となす角度が７４°の位置に設置されている。
【００３３】
そして、この規制ブレード９の先端部と現像スリーブ８との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。尚、規制ブレード９の現像スリーブ８の表面との間隙（ギャップ）を調整することによって、現像スリーブ８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード９によって、現像スリーブ８上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。なお、規制ブレード９と現像スリーブ８は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では４００μｍに設定した。
【００３４】
＜現像装置の循環構成＞
図４は、本実施例の現像装置の横断面である。図４のように、現像室４には、第１の搬送スクリュー６が回転可能に配置されている。第１の搬送スクリュー６は、現像室４内の底部に現像スリーブ８の軸方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。本実施例では、第１の搬送スクリュー６は、非磁性体で構成される回転軸６１の周りに非磁性材料で構成された攪拌翼をスパイラル状に設けたスクリュー構造としている。第１の搬送スクリュー６は、回転して現像室４内の現像剤Ｔを現像室４の底部にて現像スリーブ８の軸線方向に沿って搬送する。回収室３には、第２の搬送スクリュー５が回転可能に設けられている。第２の搬送スクリュー５も第１の搬送スクリュー６と同様に回転軸５１の周りに攪拌翼を設けたスクリュー構造とされる。第２の搬送スクリュー５は、回収室３内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配設され、回転軸を中心として回転することにより回収室３内の現像剤Ｔを第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。このような第１及び第２の搬送スクリュー５、６の回転によって、現像剤Ｔが現像室４と回収室３との間で循環する。本現像装置１では、現像室４と回収室３とが鉛直方向上下に配置されている。即ち、第１の搬送スクリュー５の回転中心５１と、第２の搬送スクリュー６の回転中心６１とは鉛直方向でそれぞれ異なる位置に設けられている。そして、第１の搬送スクリュー５の回転中心５１の方が第２の搬送スクリュー６の回転中心６１よりも高くなっている。
【００３５】
現像室４から回収室３への現像剤は連結部７２を通過し下から上へ、又、回収室３から現像室４への現像剤は上から下へ動く。特に、現像室４から回収室３へは、端部に溜まった現像剤の圧力により下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。図４にあるように、本実施例の現像装置は、回収室が現像室の下方に設けられる構成に比べて、汲み上げ側である連結部７２部での現像剤量が少ない構成となっている。このため、汲み上げ側で現像剤が圧を受けても、現像容器２外にあふれてしまうことを抑制可能な構成となっている。
【００３６】
また、本実施例では、現像室４の現像剤は、現像スリーブの回転によって上方にある回収室３に汲み上げられる。このため、回収室３が現像室４の下方に設けられる構成に比べて、現像剤の汲み上げ性が有利な構成のため、現像容器内の現像剤の循環を安定できる構成となっている。
【００３７】
＜剥ぎ取り位置の定義＞
ここで、本発明の特徴的な部分に関わる、剥ぎ取り位置Ｑについて説明する。剥ぎ取り位置Ｑは、現像スリーブ８の反発極Ｎ３，Ｎ１間で現像スリーブ８の法線方向の磁気力Ｆｒが０となる位置である。
【００３８】
本実施例では、反発極Ｎ３，Ｎ１間で剥ぎ取り位置を最適化することで、現像スリーブ８上に現像剤が連れ回ってしまうことを抑制している。以下、更に詳しく説明する。
【００３９】
図５を用いて、剥ぎ取り位置Ｑについて説明する。
【００４０】
本実施例では、磁気力Ｆ  のうち現像スリーブ８の中心（Ｏ  １）方向（法線方向）の成分を、マグネットロール８’による磁気力Ｆｒとする。これは、マグネットロール８’、現像スリーブ８上のトナーを担持した磁性キャリア（磁気ブラシ）を引き付ける力（磁気吸引力）を表している。
【００４１】
以下、磁気力Ｆの計算方法について説明する。
磁気力Ｆの算出は、測定によりＢｒをもとめ、計算により磁気力Ｆを導出する。磁束密度の測定はベル社製のガウスメータＭｏｄｌｅ６４０を用いを用いて行った。同ガウスメータはガウスメータ本体に接続された棒状のアキシャルプローブを有する。現像スリーブを水平に固定し、内部のマグネットロールは回転自在に取付ける。この現像スリーブに対し若干の間隔を開けて水平姿勢のプローブを直角に配置し、現像スリーブの中心とプローブの中心が略同一水平面上に位置するようにして固定し、その状態で磁束密度を測定する。マグネットロールは現像スリーブと略同心の円筒体であり、現像スリーブとマグネットロールとの間の間隔はどこでも等しいと考えてよい。従ってマグネットロールを回転しながら、現像スリーブの表面位置及び表面位置における法線方向の磁束密度を測定することにより、現像スリーブの周方向について全ての位置で測定したものに代えることができる。得られた周方向の磁束密度データより各位置のピーク強度を求め、Ｂｒとした。測定したＢｒからＢθは一意に決まる。
【００４２】
磁性キャリア１個に対して、現像スリーブ８周面に垂直に働く磁気力Ｆｒ（単位；Ｎニュートン）は以下で定義される。磁性キャリアの磁化をｍ（ベクトル、｜ｍ｜の単位はＡ／ｍ）、磁性キャリア１個の体積をＶ（ｍ３）、マグネットロール８’による磁界の強さをＢ（Ｂ＝（Ｂｒ，Ｂθ））とする。また、現像スリーブ８の回転中心に向かう方向を正（プラス）方向とすると、Ａを定数として、以下の数式で表される。
Ｆｒ＝−Ａ∇ｒ（ｍ・Ｂ）
＝−Ａｄ／ｄｒ（｜ｍ｜ＶＢ・Ｂ）
＝−｜ｍ｜ＶＡｄ／ｄｒ（Ｂ２）
＝−｜ｍ｜ＶＡｄ／ｄｒ｛（Ｂｒ）２＋（Ｂθ）２｝
ここで、Ａは定数、｜ｍ｜は透磁率の関数であり、ｒを現像スリーブ８面に対して放射方向（法線方向）に設定したので、力の方向は、現像スリーブ８の中心に向かう方向の力である。
【００４３】
つまり、磁気力Ｆｒは、以下の数式で表される。
Ｆｒ＝Ａ・∇ｒ｛（Ｂｒ１）２｝
従って、現像スリーブ８面上で、現像スリーブ８の中心に働く力Ｆｒは、Ｂｒの絶対値の自乗とＢθの絶対値の自乗の和の、現像スリーブ８面に垂直な方向に対する傾き（現像スリーブの中心に向かう方向を正（プラス）とする。）に比例する。
【００４４】
現像剤が磁極Ｎ３の磁場の強さのピーク値の位置を通過した後を、現像剤は現像スリーブ８から引き離されるように、Ｆｒの現像スリーブ８の中心方向成分が反転する（負になる）。
【００４５】
この磁気力の現像スリーブ８の中心方向成分Ｆｒが正から負になるポイントを剥ぎ取り位置Ｑとする。
【００４６】
尚、現像装置によって反発極間において、Ｆｒが実質的にはゼロなものの、負とならない構成の場合も考えられる。この場合は、反発極間でＦｒが極小位置となる位置を剥ぎ取り位置と定義する。
【００４７】
＜剥ぎ取り位置の規定＞
次に、本発明の特徴部分である、剥ぎ取り位置Ｑの位置について説明する。
【００４８】
図１は、本実施例の現像装置であり、現像スリーブ８の回転軸線方向と直交する断面である。本実施例では、図１に示すように、現像スリーブ８と第一の搬送スクリュー５の共通内接線のうち、現像スリーブ８との接点が現像スリーブの回転方向上流側となる接線をＳ１とする。そして、上記接線Ｓ１と現像スリーブ８との接点Ｐ１に対して、剥ぎ取り位置Ｑが現像スリーブ８の回転方向上流側となっている。尚、本実施例では、共通内接線Ｓ１上において、少なくとも接点Ｐから第一の搬送スクリュー５の接点との間の領域には、現像容器の一部等が配置されていない。そのため、共通内接線Ｓ１上において、現像スリーブ８と第一の搬送スクリュー５が直接対向する構成となっている。
【００４９】
また、図１において、隔壁７の頂点を通り、現像スリーブ８と接する接線のうち、現像スリーブ８との接点が現像スリーブの回転方向上流側となる接線をＳ２とし、接線Ｓ２と現像スリーブ８との接点をＰ２とする。本実施例では、剥ぎ取り位置Ｑの位置は上記接点Ｐ２に対しても、現像スリーブ８の回転方向上流となるように配置される構成となっている。
【００５０】
次に、接点Ｐ１と剥ぎ取り位置Ｑとの位置関係で現像剤の挙動がどう変わるかについて図６を用いて説明する。
【００５１】
現像剤は剥ぎ取り位置を通過後、現像スリーブ接線方向に投げ出されるが、剥ぎ取り位置Ｑが接点Ｐ１の回転方向上流（点Ｑ１）にあるとき、速度Ｖ１をＶｘ１とＶｙ１に分解するとＶｘ１成分は大きくＶｙ１成分が小さい。このため、水平方向に十分移動できるので、現像剤は図示されていない撹拌スクリュー５に到達しやすくすることができる。
【００５２】
一方、今剥ぎ取り位置Ｑが接点Ｐ１の回転方向下流（点Ｑ２）にあるとき、現像剤は剥ぎ取り位置を通過後、現像スリーブ接線方向に投げ出される。速度Ｖ２をＶｘ２とＶｙ２に分解するとＶｙ２成分は大きくＶｘ１成分が小さいため、水平方向に十分移動する事が出来ない構成となる。よって現像剤は図示されていない撹拌スクリュー５に到達しにくくなる。
【００５３】
図７を用いて、より詳細に説明する。
【００５４】
本実施例のように、剥ぎ取り位置Ｑの位置が、接点Ｐ１の回転方向上流にあるとき、図７（ａ）に示すように、現像スリーブ８から剥ぎ取られた現像剤は、瀬線方向に投げ出されるため、第１の撹拌スクリュー５の回転領域に取り込まれる。
【００５５】
一方、剥ぎ取り位置Ｑが接点Ｐ１の回転方向下流にあるとき、図７（ｂ）に示すように、現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤の一部は、回収室３の外側に向かい易い構成となる。そのため、剥ぎ取られた現像剤が回収室にはいかず、現像室に落下し、この結果、剥ぎ取られた現像剤がよく撹拌されずに現像室に回収され、すぐに現像スリーブ８に供給されるため、ＴＤ比ムラが発生してしまう。    
【００５６】
上述したように、本実施例の構成によれば、現像剤のつれまわりも発生せず、高画質な画像を得ることができた。
【００５７】
尚、本実施例では、より好ましい例として、剥ぎ取り位置Ｑを接点Ｐ１よりも上流に配置する例を説明したが、剥ぎ取り位置Ｑを少なくとも接点Ｐ２よりも上流側にすればよい。この構成であれば、現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤が回収室３の内部に向かって移動しやすい構成とすることができる。但し、より好ましくは、本実施例のように剥ぎ取り位置Ｑを接点Ｐ１よりも上流側に配置されたほうが良い。この理由は、現像スリーブ８から剥ぎ取られた現像剤が回収室３の隔壁７の先端側に積層され、この積層された現像剤が仕切り壁のように働き、現像剤が回収室に回収されにくくなることを抑制できるためである。
【実施例２】
【００５８】
本実施例は、回収室３を形成する隔壁７の頂点位置が実施例１と異なる。そして、本実施例では、剥ぎ取り位置Ｑと隔壁７の頂点との位置を規定したものである。以下、詳しく説明する。本実施例では、図１１（ａ）のように、共通接線Ｓ１よりも隔壁の頂点が高い位置にある。そこで、本実施例では、図１０及び図１１（ｂ）のように、剥ぎ取り位置Ｑの位置を、隔壁７の頂点を通るように引かれた現像スリーブ８の接線Ｓ２との接点Ｐ２よりも、現像スリーブ８の回転方向上流に配置している。
本実施例のように、隔壁の高さと剥ぎ取り位置の位置を配置すれば、剥ぎ取られた現像剤が回収室に取り込まれ、現像スリーブ上に現像剤が連れ周ることを抑制することができる。尚、本実施例では、隔壁７の高さは、現像スリーブ８の軸線方向に関して同じ高さとしているが、これに限定されない。現像スリーブ８の軸線方向に関して、障壁７の高さが異なっていてもよい。例えば、部分的に実施例１のように共通接線Ｓ１よりも低くなっていてもよい。
【００５９】
例えば、回収室３内の現像剤量は、搬送方向下流側で多くなる傾向にあるため、搬送方向下流側で現像剤が現像スリーブにから溢れやすい。そこで、剥ぎ取り位置ＱをＰ２よりも上流にした上で、隔壁７の高さを、回収室３の現像剤搬送方向下流側で高くなるように構成する一方、現像剤搬送方向上流側では低くして回収性を高める構成としても良い。
【実施例３】
【００６０】
本実施例では、実施例１、２の構成に加え、現像装置内の循環経路を変更している点が実施例１、２と異なっている。即ち、本実施例では、図８に示すように、現像室４と回収室３とは別に、撹拌室３２を設けている。こうすることで、回収室３内の現像剤が過剰となっても、攪拌室３２に循環させることができ、現像剤があふれ出すのを回避することができる。
以下、図８に基づいて説明する。実施例１、２では、図４に示すように、現像室４と回収室３間の現像剤の受け渡しを隔壁７の両端の連通部７１、７２で行っていた。しかし、隔壁７の両端で行おうとすると、現像剤を上から下へと受け渡す連通部７１側で、現像剤量が過多となり、この連通部７１  の部分で連れまわるという弊害が生じやすい。そこで、上述したように、本実施例では図８に示すように、撹拌室３２を設けている。
【００６１】
撹拌室３２は、回収室３長手方向に亘って現像剤が受渡し可能な連通部７３が設けられている。連通部７３の底部の高さは、隔壁７の頂点よりも低い位置にあるため、現像剤が隔壁７から溢れる前に、撹拌室３２側に受け渡されるようになっている。撹拌室３２内の現像剤は、後述するように現像室４に搬送され、循環される。このため、回収室３の現像剤搬送方向最下流部分で現像剤が多くなることを抑制することができる。
ここで、図４及び図８を用いて現像剤の循環を示す。まず、図４に示すように回収室３から現像室４への現像剤の受け渡しは、隔壁７の片方の端部７１において上から下へと重力方向にそって行う。その後、現像スリーブ８の回転により現像剤が現像スリーブ８上を穂立ち規制部材９により穂切りされ、感光体ドラム１０と対向した現像部へと搬送される。そして、現像に供された後に回収室３に取り込まれることによって下側の現像室４から上側の回収室３に現像剤の受け渡しを行う。
このような現像剤の循環において現像剤量が多くなるのは回収室３の第２搬送スクリュー５の現像剤搬送方向最下流部分である。回収室３に現像剤がたまると、隔壁７と現像スリーブ８の隙間から現像剤があふれつれまわりが生じる。
【００６２】
その対策として、図８に示すように、第２の搬送スクリュー５の下方に、第３のスクリュー５２を設ける。第２搬送スクリュー５と第３のスクリューとの間にはそれらと平行に連通部７３を設ける。図８を用いて、回収室３と攪拌室３２との関係を説明する。
回収室３の現像剤が多くなったときに隔壁７の上部に設けられた連通部７３より、攪拌室３２へと現像剤が搬送される。又、回収室４より連通部７３を通して搬送されてきた現像剤は、第３のスクリュー５２によって搬送される。第３のスクリュー５２は、現像室４内の第一のスクリュー６と逆方向に現像剤を搬送する。第３のスクリュー５２の現像剤搬送方向最下流の位置で、攪拌室３２から現像室４へと送られ、現像に供されることになる。つまり、本実施例においては、回収室３内の現像剤が過剰となった場合は、過剰となった分を、攪拌室３２を使用して循環させ、現像剤があふれ出すのを回避している。
【００６３】
また、本実施例の現像装置は、図９に示すように撹拌室３２の天井高さが、隔壁７の頂点７’の位置よりも低い位置となっている。このため、撹拌室３２から回収室３への現像剤の流れを抑制し、回収室３の剤が過多になることを防いでいる。こうすることにより、現像剤あふれを抑制し、現像後のＴ／Ｄの低い現像剤の連れ周りも回避でき、高画質画像が提供できる。
【００６４】
＜その他＞
本発明は、本発明の効果が得られる構成において、実施例１〜３を組み合わせて用いても良いことは言うまでもない。
【００６５】
また、本実施例では、現像スリーブ８上の現像剤を剥ぎ取るために互いに同極となる一対の磁極Ｎ３、磁極Ｎ１を隣接して設ける構成としていたが、これに限定されない。例えば、一対の磁極間で実質的に無磁力帯（磁気力がゼロとなる領域）が形成されるのであれば、上記一対の磁極の間に異極となる磁極を設けてもよい。尚、本発明では、この場合であっても、便宜的に一対の同極性の磁極が隣り合う構成であるとする。
【符号の説明】
【００６６】
８  現像スリーブ
７  隔壁
Ｑ  剥ぎ取り位置
【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】
2015114541.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015114541.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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