(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、
前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送スクリューと、
前記搬送スクリューを回転可能に支持する軸受け部と、
前記搬送スクリューと同軸上で前記軸受け部よりも前記現像容器の内側に配置され、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する逆搬送スクリューと、
前記逆搬送スクリューと前記現像容器との間隙に磁界を形成することで現像剤の磁気ブラシを形成する磁石部材と、を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記逆搬送スクリューは、前記磁石部材によって形成された磁気ブラシが干渉する干渉部と、前記干渉部よりも前記軸受け部と反対側に前記磁気ブラシが干渉しない非干渉部とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記搬送スクリューは、前記干渉部よりも前記軸受け部側にも前記磁気ブラシが干渉しない非干渉部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記逆搬送スクリューは、前記搬送スクリューと同軸の回転軸と、前記回転軸上に形成された螺旋状の羽根とを有し、
前記非干渉部は、前記干渉部から前記軸受け部と反対側に少なくとも前記羽根の１ピッチ分はみ出るように形成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記磁石部材は、前記逆搬送スクリューの現像剤搬送方向の同一個所で前記逆搬送スクリューの回転方向に関する周面が同一の極となるように着磁されていることを特徴とする請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像容器の軸受け部に支持された現像剤搬送部材を現像剤中で回転させて現像剤を搬送する現像装置、詳しくは、現像剤搬送部材の回転に伴って現像容器の軸受け部に現像剤を侵入させないシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成した静電像を、現像装置が一成分又は二成分現像剤を用いてトナー像に現像する画像形成装置が広く用いられている。現像装置は、現像容器の軸受け部に支持された現像剤搬送部材を現像容器内の現像剤面よりも低い位置で一方向に回転させて現像剤を搬送する。このため、現像剤搬送部材の長手方向の端部にシール構造を設けて、現像剤搬送部材の回転に伴って現像容器の軸受け部に現像剤が侵入しないようにしている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、現像剤搬送部材の回転軸を強磁性体材料で形成し、回転軸を囲むように円筒状の磁石部材を設け、磁石部材と回転軸との隙間を現像剤の磁気ブラシでシールすることで、軸受け部への現像剤の漏れ出しを回避している（図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１５９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のシール構造では、磁気シールを構成する現像剤が入れ替わりにくいため、磁気ブラシ内での攪拌摩擦を通じて劣化した現像剤が外側へ漏れ出す場合がある。磁気ブラシ内での攪拌摩擦を通じて融着して成長したトナー団塊が、現像剤搬送部材の停止時に現像容器内へ戻され、次回の画像形成時に思わぬ画像不良が発生する場合がある。
【０００６】
後述するように、現像装置を長期間に渡って運転すると、トナーがシール構造を乗り越えて軸受け部側に少しずつ漏れ出して蓄積し、軸受け部に現像剤が侵入して過負荷や振動を引き起こす場合があった。
【０００７】
本発明は、軸受け部への現像剤の漏れ出しを長期間にわたって安定して阻止でき、漏れ出した現像剤による軸受け部への影響を長期間に渡って回避できる現像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の現像装置は、磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送スクリューと、前記搬送スクリューを回転可能に支持する軸受け部と、前記搬送スクリューと同軸上で前記軸受け部よりも前記現像容器の内側に配置され、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する逆搬送スクリューと、前記逆搬送スクリューと前記現像容器との間隙に磁界を形成することで現像剤の磁気ブラシを形成する磁石部材とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の現像装置では、現像容器内の搬送スクリューにより搬送される現像剤の軸受け部側へ向かう圧力を逆搬送スクリューが受け止めるため、現像容器内の現像剤の圧力変動が現像剤の磁気ブラシに直接作用しにくくなっている。また、逆搬送スクリューが現像剤の磁気ブラシを搬送スクリューによる現像剤の搬送方向と逆方向へ戻すように攪拌するため、磁気ブラシを構成する現像剤にある程度の入れ替わりが確保される。これにより、磁気シール内での現像剤の劣化やトナー団塊の成長を抑制できる。
【００１０】
したがって、軸受け部への現像剤の漏れ出しを長期間にわたって安定して阻止でき、漏れ出した現像剤による軸受け部への影響を長期間に渡って回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】長手方向に垂直な断面における現像装置の構成の説明図である。
【図３】長手方向に沿った断面における現像装置の構成の説明図である。
【図４】比較例の攪拌スクリュー端部の軸受け構造の説明図である。
【図５】実施例１の攪拌スクリュー端部の軸受け構造の説明図である。
【図６】磁石部材の着磁パターンの説明図である。
【図７】実施例２における現像装置の構成の説明図である。
【図８】実施例２のシール構造の説明図である。
【図９】磁石部材の構成の説明図である。
【図１０】実施例３における現像装置の構成の説明図である。
【図１１】実施例３のシール構造の説明図である。
【図１２】磁石部材の別の配置例の説明図である。
【図１３】実施例４のシール構造の説明図である。
【図１４】実施例５のシール構造の説明図である。
【図１５】磁石部材の構成の説明図である。
【図１６】別の磁石部材の構成の説明図である。
【図１７】実施例６のシール構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、回転軸を囲むマグネットの磁気穂の中心でスクリュー羽根が回転して循環経路側へ現像剤が戻される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１３】
従って、二成分現像剤のみならず一成分現像剤を使用する現像装置でも実施できる。二成分現像剤のものにおいては、現像室と攪拌室を上下に配置する縦型の現像装置のみならず、現像室と攪拌室を水平に並べて配置する横型の現像装置でも実施できる。そのような現像装置は、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型、枚葉転写型の画像形成装置において、区別無く実施できる。
【００１４】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００１５】
なお、特許文献１に示される現像装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１７】
中間転写ベルト５は、ローラ６１、６２、６３に懸架され、矢印Ｒ２方向に移動自在とされる。画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。
【００１８】
中間転写ベルト５に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ二次転写される。ピックアップローラ１３によって記録材カセット１２から取り出された記録材Ｐは、分離ローラ１１で１枚ずつに分離して、レジストローラ１４へ給送される。レジストローラ１４は、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に、排出トレイ１７へ排出される。
【００１９】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、画像形成部Ｐａの構成部材に付した符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２０】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ６ａ、ドラムクリーニング装置１９ａを配置している。
【００２１】
感光ドラム１ａは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。コロナ帯電器２ａは、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３ａは、レーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電像を現像して、感光ドラム１ａの表面にトナー像を形成する。
【００２２】
一次転写ローラ６ａは、中間転写ベルト５の内側面を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５との間にトナー像の転写部を形成する。一次転写ローラ６ａに正極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト５へ一次転写される。ドラムクリーニング装置１９ａは、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１ａに残った転写残トナーを回収する。
【００２３】
なお、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体である感光ドラム１ａを使用したが、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用してもよく、ベルト状の感光体を用いることも可能である。帯電方式、現像方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
【００２４】
＜現像装置＞
図２は長手方向に垂直な断面における現像装置の構成の説明図である。図３は長手方向に沿った断面における現像装置の構成の説明図である。図２に示すように、現像装置４ａは、現像スリーブ２８にトナーとキャリアを含む現像剤を担持して感光ドラム１ａの静電像を現像する。感光ドラム１ａは、矢示Ｒ１方向に２７３ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転する。現像装置４ａは、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を使用する。
【００２５】
現像容器２２は、現像スリーブ２８に現像剤を供給する現像室２３と現像スリーブ２８から現像剤を回収する攪拌室２４とを縦に並べて配置する。現像容器２２の感光ドラム１ａに対向する領域に現像スリーブ２８が回転可能に配置されている。
【００２６】
図３に示すように、現像容器２２を隔壁２７で仕切って構成される現像室２３と攪拌室２４は、現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。現像室２３の下方に攪拌室２４が配置され、現像室２３には現像スクリュー２５が回転可能に設けられ、攪拌室２４には攪拌スクリュー２６が回転可能に設けられている。搬送スクリューとしての現像スクリュー２５と攪拌スクリュー２６は、現像室２３と攪拌室２４の現像剤を逆方向に搬送して、現像容器２２内を循環させる。隔壁２７は、長手方向の両端部で垂直方向に現像剤を受け渡す開口部１１、１２を設けられている。
【００２７】
図２に示すように、現像スリーブ２８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、直径が２０ｍｍである。感光ドラム１の直径は８０ｍｍ、現像部における現像スリーブ２８と感光ドラム１との最近接領域は約３００μｍである。これにより、現像部に搬送した現像剤を磁気ブラシ状態で感光ドラム１と接触させて現像が行なえるように設定されている。
【００２８】
現像領域において、現像スリーブ２８は、感光ドラム１ａの表面の移動方向と順方向で回転し、対感光ドラム周速比は、１．７５倍である。対感光ドラム周速比は、大きいほど現像効率がアップするが、大き過ぎるとトナー飛散、現像剤劣化等が発生するため、０．５〜２．０倍の間に設定することが好ましい。
【００２９】
現像スリーブ２８の内側には、表面に複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３を配置して非回転に支持されたマグネットローラ２９が配置される。現像極Ｓ２は、現像部における感光ドラム１に対向して配置される。磁極Ｓ１は、規制ブレード３０に対向して配置される。磁極Ｎ２は、磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置される。磁極Ｎ１及びＮ３は、現像室２３及び攪拌室２４にそれぞれ対向して配置される。各々の磁極の磁束密度の大きさは４０ｍＴ〜７０ｍＴとしたが、現像に供されるＳ２極は１００ｍＴとした。
【００３０】
現像スリーブ２８は、矢印Ｒ２８方向に回転し、感光ドラム１ａに対向する現像領域の回転方向上流に層厚規制ブレード３０が配置される。層厚規制ブレード３０は、現像スリーブ２８に担持される磁気ブラシの穂切りによって、現像剤の層厚を規制している。
【００３１】
規制ブレード３０は、現像スリーブ２８の長手方向に配置した非磁性の金属板（アルミニウム）であって、規制ブレード３０の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤が通過して現像領域へ送られる。
【００３２】
規制ブレード３０の先端と現像スリーブ２８の表面とのギャップを調整することによって、現像スリーブ２８に担持されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。ここでは、規制ブレード３０と現像スリーブ２８のギャップを５００μｍに設定して、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に調整している。規制ブレード３０と現像スリーブ２８のギャップは、２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。
【００３３】
二成分磁気ブラシ現像法において、現像剤は、現像時に、磁性体のキャリアがマグネット２９の磁極間に形成された磁束に拘束されて現像スリーブ２８の表面に担持される。現像スリーブ２８の表面では、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気ブラシを形成する。
【００３４】
現像スリーブ２８は、現像剤を担持して、感光ドラム１ａと対向した現像領域に搬送する。現像電源Ｄ２８は、現像効率（静電像へのトナーの付与率）を向上させるために、−５００Ｖの直流電圧に、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐ＝８００Ｖ、周波数ｆ＝１２ｋＨｚの交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ２８に印加する。また、一般に、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、逆に白地かぶりトナーが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２８に印加する直流電圧と感光ドラム１ａ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、白地かぶりトナーを防止している。しかし、直流電圧、交流電圧の組み合わせは、これに限られるものではない。
【００３５】
＜現像剤＞
現像剤は、絶縁性の非磁性トナーと、磁性粒子（キャリア）とからなる二成分現像剤であり、非磁性トナーとしては、重量平均粒径４μｍ以上１０μｍ以下のものが好適である。ここでは、重量平均粒径が８μｍのカラー複写機用トナーを用いた。
【００３６】
トナーの重量平均粒径をＭとし、トナーの粒径をｒとする。このとき、より鮮明なカラー像を形成するためには、１／２Ｍ＜ｒ＜２／３Ｍの範囲に９０重量％以上のトナー粒子が含まれ、０＜ｒ＜２Ｍの範囲に９９重量％以上のトナー粒子が含まれていることが好ましい。
【００３７】
トナーの粒度分布及び重量平均粒径は、以下のように測定した。測定装置としては、コールター社製のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型を用い、個数平均分布、重量平均分布を出力するために、日科機製のインターフェイス及び市販のパーソナルコンピュータを接続した。
【００３８】
測定用の電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製した。電解水溶液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）０．１〜５ｍｌを加え、測定試料０．５〜５０ｍｇを加えた。
【００３９】
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により１００μｍアパーチャを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定した。そして、求めた粒度分布より、サンプルの重量平均粒径を演算した。
【００４０】
トナーは、着色樹脂粒子（結着樹脂、着色剤、必要によりその他の添加剤を含有）そのもの、及び疎水性コロイダルシリカ微粉末の如き外添剤が外添されている着色樹脂粒子を包含している。
【００４１】
トナーに使用される結着樹脂としては、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、又はスチレン−メタクリル酸エステル樹脂の如きスチレン系共重合体又はポリエステル樹脂が例示される。カラートナーの定着時における混色性を考慮した場合、ポリエステル樹脂がシャープな溶融特性を有するので好ましい。
【００４２】
一方、磁性キャリアは、重量平均粒径３０〜８０μｍ、好ましくは４０〜７０μｍで、ここでは、重量平均粒径５０μｍのものを用いた。また、磁性キャリアの抵抗値は、１×１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１×１０８Ωｃｍ以上、更に好ましくは１×１０９〜１×１０１２Ωｃｍのものが好ましい。このようなキャリア粒子としては、フェライト粒子（最大磁化２３０ｅｍｕ／ｃｍ３程度のＣｕ−Ｚｎフェライト）、又はこれに薄く樹脂コーティングしたものを良好に使用できる。
【００４３】
キャリアの重量平均粒径を測定するために、最初にキャリアの粒度分布を測定した。
１．試料約１００ｇを０．１ｇの桁まで計り取る。
２．篩は、１００メッシュから４００メッシュの標準篩を用いた。標準篩の枠の寸法は、篩面から上の内径が２００ｍｍ、上面から篩面までの深さが４５ｍｍである。標準篩は、上から１００、１４５、２００、２５０、３５０、４００の順に積み重ね、底に受け皿を置き、試料は一番上の篩に入れてふたをした。
３．これを振動機によって水平旋回数毎分２８５±６回、摺動回数毎分１５０±１０回で１５分間ふるう。
４．ふるった後、各篩及び受け皿内の鉄粉を０．１ｇの桁まで計り取る。
５．重量百分率で少数第２位まで算出し、ＪＩＳ−Ｚ８４０１によって少数第１位まで丸める。このとき、各部分のキャリア粒子の重量の総和は、始めに取った試料の質量の９９％以下であってはならない。
【００４４】
平均粒径は、上述の粒度分布測定値より、下式に従って求める。
平均粒径（μ）＝（１／１００）×｛（１００メッシュ篩の残量）×１４０＋（１４５メッシュ篩の残量）×１２２＋（２００メッシュ篩の残量）×９０＋（２５０メッシュ篩の残量）×６８＋（３５０メッシュ篩の残量）×５２＋（４００メッシュ篩の残量）×３８＋（全篩通過量）×１７｝
【００４５】
キャリアの５００メッシュ以下の部分の量は、５０ｇの試料量を５００メッシュ標準篩上に乗せて下から吸引して重量減少から算出した。
【００４６】
キャリア（フェライト粒子又は樹脂コートされたフェライト粒子）の抵抗値は、測定電極面積４ｃｍ２、電極間間隙０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて測定した。セルの片方の電極に１０Ｎ（１ｋｇｆ）の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から磁性粒子の抵抗値を測定した。
【００４７】
＜樹脂磁性キャリア＞
キャリアとしては、バインダ樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物からなる樹脂磁性キャリアを重合法により生成したものを用いてもよい。樹脂磁性キャリアは、フェライト粒子に比べて最大磁化が小さく、１９０ｅｍｕ／ｃｍ３程度であることが特徴である。そのため、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さく、その結果磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなることで、画像としてはきめムラ等のない解像度が高いものを提供できる。
【００４８】
一方、磁化は、磁性キャリアがマグネットによって磁化される程度を表し、小さいほど磁化されづらく、マグネットへの拘束力も小さい。そのため、マグネットが拘束できる現像剤総量も少なく、従来の構成では、拘束しきれなくなった現像剤が軸受け側に漏れ出し易い。
【００４９】
本発明の構成に拠れば、このような樹脂磁性キャリアを用いた場合でも、拘束しきれなくなった現像剤が順次攪拌スクリューで戻されるので、長時間にわたり軸受け部への現像剤侵入防止の効果が得られる。
【００５０】
磁化量の算出法であるが、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１ＫＯｅ（キロエルステッド）の外部磁場中に円筒状にパッキングしたキャリアの磁化の強さを求めた。その後キャリアの真比重を掛けることで磁化量（ｅｍｕ／ｃｍ３）を算出した。
【００５１】
＜比較例＞
図４は比較例の攪拌スクリュー端部の軸受け構造の説明図である。一般的な現像装置は、現像容器中の現像剤を攪拌しながら現像剤担持体へ向かって搬送する攪拌部材を有する。攪拌部材としては、スクリューやフィン付軸のような回転部材が用いられている。回転部材は、現像容器の側壁に設けられた現像剤面よりも低い軸受け部に支持されているため、軸受け部には、現像剤の漏れ出しを阻止するためのシール構成が不可欠である。
【００５２】
現像剤面よりも低い軸受けにブッシングを使用した場合、現像装置の使用初期においては現像剤のシール効果は保てるが、現像動作を繰り返すにつれて、現像剤の循環する圧力によって回転軸とブッシングとの摺擦面に現像剤が徐々に侵入する。その結果、侵入した現像剤が溶融固着して回転軸の駆動トルクを増加させたり、回転軸とブッシングの摺擦面が摩耗したり、摩擦熱で溶融した現像剤が凝集塊を作って、現像剤に混合して出力画像の品質を低下させる問題があった。
【００５３】
ブッシングのシール性を高めるためには、回転軸に対する密着性を大きくすればよいが、密着性を大きくすると回転軸に大きな力が加わって駆動モーターの負荷が増大して摩擦熱によるトナーの溶融も深刻になる。また、近年、高画質を得るためにトナーが小径化されて、密着性に頼ってシール性を高めることはさらに困難になっている。
【００５４】
軸受けにボールベアリングを使用した場合も、ボールベアリング内へ現像剤が侵入して同様な問題を引き起こした。更に、ベアリングのシール部より漏洩するベアリングオイルによって現像剤が溶融凝集したり、ベアリング内に侵入した現像剤とベアリングオイルが溶融固着しベアリングがロックしたりすることもあった。
【００５５】
オイルシールは、ブッシングやボールベアリングと比較して現像剤のシール効果に優れている。しかし、オイルシールは、耐久性に欠け、回転軸との摺擦が繰り返されるにつれて当接部が摩耗損傷し、現像剤の循環する圧力により、当接部が押されて変形し、シール効果が薄れるとブッシングやボールベアリングと同様の問題が生じた。
【００５６】
図３に示すように、現像スクリュー２５及び攪拌スクリュー２６のそれぞれの両端に位置する現像容器２２の４個の軸受け部４１に、それぞれ磁気シール付きの軸受けを装備した。
【００５７】
図４に示すように、軸受け部４１は、ボールベアリング４２を現像容器２２に取り付けた内側に円柱状の空間４８Ｂを形成し、空間４８Ｂの入口にリング状の磁石部材４３を設けている。リング状の磁石部材４３によって現像剤の磁気ブラシＭＢを形成させて、回転軸４０に磁気ブラシＭＢを摺擦させてボールベアリング４２側へ現像剤が侵入することを防ぐ仕組みである。
【００５８】
回転軸４０は、磁石部材４３が対向する部分が磁性体材料で形成され、磁石部材４３によって磁化される。磁石部材４３と回転軸４０の間に形成される磁界によって、現像剤の磁気ブラシＭＢを形成し、磁気ブラシＭＢが現像剤がボールベルリング４１側へ現像剤が漏出することを防止している。
【００５９】
軸受け部４１では、磁石部材４３と回転軸４０との間に磁束が集中し、磁束に沿ってキャリアが立ち上がって磁気ブラシＭＢを形成し、外側へ向かうボールベアリング４２の手前側が磁気ブラシＭＢのカーテンでシールされる。磁気ブラシＭＢは、回転軸４０の回転に伴い、その一部が磁石部材４３に拘束された状態で、残りの一部が回転軸４０と共に連れ回る。このため、軸受け部４１での現像剤の摺擦は、現像剤同士のソフトな摺擦となって温度が低く保たれ、現像剤はトナーの溶融による微小な凝固体を形成することなく、良好なシール性能を発揮する。
【００６０】
比較例では、軸受け部４１の回転軸４０の内側部分にリング状の磁石部材４３を設けて磁気ブラシＭＢを形成することで、ボールベアリング４２への現像剤の侵入を抑制できる。しかし、現像剤が徐々にボールベアリング４２側に漏れ出すことは避け難い状況にある。そのため、長時間使用する中では、ボールベアリング４２で現像剤が問題を引き起こす可能性がある。
【００６１】
現像スクリュー２５や攪拌スクリュー２６の搬送方向の下流側では、スクリュー羽根によって搬送される現像剤が間欠的にせき止められて大きな圧力変動が発生する。このため、比較例の磁気シールでは、磁石部材４３と回転軸４０との間に形成される現像剤の磁気ブラシに大きな圧力変動が作用して、外側への膨らみと収縮を繰り返す。その結果、磁気ブラシからトナー粒子が脱落してボールベアリング４２側へ漏れ出してしまう。
【００６２】
比較例では、磁石部材４３に現像剤が侵入しにくくなるように、磁石部材４３よりも上流側に、現像剤を磁石部材４３から離れる方向に搬送する逆搬送スクリュー４５を設けている。逆搬送スクリュー４５は、現像剤が軸受け部４１に到着するまでの時間を遅らせることは可能であるが、摺擦負荷によるトルクアップや現像剤劣化の懸念があるため、逆搬送スクリュー４５の稜線と現像容器２２の内壁面との間に一定の隙間を設ける必要がある。その結果、この隙間を通過して軸受け部４１に現像剤が到達することを防ぎきることができず、現像装置４ａを長時間使用することを考えると、軸受け部４１への現像剤の進入を防ぎ得ない。
【００６３】
現像装置４ａを長期間使用するなかで、磁石部材４３に拘束された現像剤の一部が徐々にボールベアリング４２側に漏れ出していた。磁石部材４３が拘束できる現像剤量に限界があるにもかかわらず、回転軸４０に沿った方向の現像剤の圧力によって、内側から磁石部材４３へ恒常的に少しずつ現像剤が侵入する。このため、磁石部材４３が拘束しきれなくなった現像剤の一部がボールベアリング４２側に落下していた。
【００６４】
外側へ向かう現像剤の圧力が磁気ブラシに直接作用するため、現像装置４ａを長期間使用するなかで、円筒状の磁石部材４３に拘束された現像剤が徐々にボールベアリング４２側に漏れ出していた。磁石部材４３を強くしても、現像剤の漏れ出しを、完全に防止することは難しかった。
【００６５】
また、近年、高画質を達成するために、飽和磁化量が比較的小さい（例えば１９０ｅｍｕ/ｃｍ３以下）の磁性キャリアが二成分現像剤に使用されるようになった。一成分現像剤においても、高画質を達成するために、飽和磁化量が従来よりも小さい磁性トナーが採用されている。
【００６６】
現像剤粒子の飽和磁化量が小さくなると、現像剤が磁石部材４３に拘束される力が小さくなるため、長期間使用するなかで、現像剤がボールベアリング４２側に漏れ出し易くなる。
【００６７】
ここで、磁石部材４３の磁力を高めることができれば、現像剤を強固に保持して圧力に抵抗し、ボールベアリング４２側への漏れ出しを回避できる。しかし、磁石部材４３の磁力を高めるには、大型化もしくはコスト高を伴う。近年、現像装置の小型化が進められた結果、大きな磁石部材４３を軸受け部４１に設けることは不可能になっている。コスト高も容認できない。
【００６８】
また、ボールベアリング４２と磁石部材４３の間隔を大きくして十分な空間４８Ｂを確保すれば、現像剤がボールベアリング４２側に漏れ出しても、ボールベアリング４２まで到着するのを遅らせることができる。しかし、得られる効果はあくまで延命効果のみで、漏れ出す課題の本質的な解決にはなっていないし、現像装置の大型化、コスト高に繋がる懸念もある。
【００６９】
そこで、以下の実施例では、回転軸４０を囲む磁石部材４３の中心にスクリューを設けて外側から内側へ向かう付勢力を発生させて、現像容器２２内の現像剤が磁気ブラシＭＢに及ぼす圧力に対抗させている。これにより、磁石部材４３の磁力を高めることなく、内側からの現像剤の圧力に抵抗し、ボールベアリング４２側への漏れ出しを回避している。
【００７０】
＜実施例１＞
図５は実施例１の攪拌スクリュー端部の軸受け構造の説明図である。図６は磁石部材の着磁パターンの説明図である。図３に示すように、現像スクリュー２５及び攪拌スクリュー２６の両端を支持する現像容器２２の４個の軸受け部４１に、それぞれ磁気シール付きの軸受けを装備した。図５は、図３で点線で囲んで示した攪拌スクリュー２６の下流側の領域Ａの軸受け部４１を含む現像容器２２の壁内構造を拡大して示している。以下では、領域Ａについて説明するが、現像スクリュー２５と攪拌スクリュー２６の両端部に対応する他の軸受け部（点線で囲われた領域）４１についても、同様に図５に示すように構成されている。
【００７１】
図５に示すように、搬送スクリューの一例である攪拌スクリュー２６は、磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器２２に形成された循環経路内の現像剤を循環搬送させる。軸受け部４１は、攪拌スクリュー２６を回転可能に支持する。磁石部材の一例である磁石部材４３は、軸受け部４１より循環経路側で回転軸４０を囲むように配置され、逆搬送スクリューの一例であるスクリュー羽根４４と現像容器２２との間隙に磁界を形成することで現像剤の磁気ブラシを形成する。スクリュー羽根４４は、軸受け部４１よりも循環経路側（現像容器２２の内側）において、循環経路外から循環経路内に向けて現像剤を搬送する。スクリュー羽根４４は、磁石部材４３によってその内周面側に形成される現像剤の磁気ブラシと干渉するように回転軸４０に固定して設けられ、攪拌スクリュー２６の回転に伴って磁気ブラシの現像剤を循環経路外から循環経路内に向けて攪拌する。即ち、スクリュー羽根４４は、攪拌スクリュー２６と同軸上に配置され、攪拌スクリュー２６による現像剤の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する。
【００７２】
スクリュー羽根４４は、磁石部材４３によって形成された磁気ブラシが干渉する干渉部が設けられ、干渉部よりも循環経路側（軸受け部４１と反対側）とその反対側（軸受け部４１側）とに磁気ブラシが干渉しない非干渉部とが設けられている。非干渉部は、干渉部から軸受け部４１と反対側に少なくとも羽根の１ピッチ分はみ出るように形成されている。非干渉部から干渉部を経て非干渉部へ現像剤が撹拌及び搬送されることで、磁気ブラシの全体に渡って、現像剤の入れ替わりを助けている。
【００７３】
現像容器２２は、軸受け部４１と磁石部材４３との間に、磁気ブラシによって現像容器内の現像剤から遮断される空間４８Ｂを形成されている。スクリュー羽根４４は、回転軸４０に沿った少なくとも片側で磁石部材４３の外側にはみ出して配置される。
【００７４】
少なくとも磁石部材４３に対向する領域では、回転軸４０が強磁性体材料で形成され、スクリュー羽根４４が非磁性材料で形成される場合、攪拌スクリュー２６の回転負荷が軽減される。一方、少なくとも磁石部材４３に対向する領域では、回転軸及びスクリュー羽根４４がいずれも強磁性体材料で形成される場合、磁気ブラシによるシール性能が強化される。
【００７５】
図５に示すように、攪拌スクリュー２６の回転軸４０の端部は、ボールベアリング４２を備えた軸受け部４１を介して現像容器２２の側壁に回転自在に支持されている。回転軸４０は、鉄、コバルト或いはニッケル、又はそれらの合金による強磁性体材料で作製される。通常、製造コストが安い点から、回転軸４０は、鉄で製作することが好ましい。回転軸４０の軸方向の移動は、ボールベアリング４２の外側で、ストップリング５０によって規制されている。
【００７６】
回転軸４０の軸受け部４１は、合成樹脂等の非磁性体材料で構成された現像容器２２の壁厚内に組み立てられている。軸受け部４１は、ボールベアリング４２を現像容器２２に取り付けた内側に円柱状の空間４８Ｂが形成され、空間４８Ｂの入口にリング状の磁石部材（リング状マグネット）４３が固定されている。磁石部材４３は、厚み３ｍｍ、内径１１ｍｍ、外径１５ｍｍの円筒型形状である。
【００７７】
磁石部材４３を貫通して配置された回転軸４０には、部分的な螺旋状のスクリュー羽根４４が設けられている。スクリュー羽根４４は、非磁性の樹脂材料であるＡＢＳ樹脂を用いて回転軸４０と一体に射出成形した。スクリュー羽根４４は、軸径３ｍｍの回転軸４０の外側を一体に覆った樹脂材料で形成され、外径９ｍｍ、ピッチ２ｍｍの螺旋状の形状である。したがって、磁石部材４３は、内周面が１ｍｍの間隙を介してスクリュー羽根４４の外周と対向している。
【００７８】
スクリュー羽根４４の螺旋の巻き方向は、スクリュー羽根４４の回転に伴って、現像剤が回転軸４０方向でボールベアリング４２側から現像容器２２の内側方向に搬送されるように巻いておくことが、必要な条件である。
【００７９】
磁石部材４３は、希土類の合金粉を結着したプラスチックマグネットで形成され、最大磁気エネルギー積（Ｂ・Ｈ）ｍａｘが７．０（ＭＯｅ）である。磁石部材４３の表面磁束密度は少なくとも６０ミリテスラ以上が好ましい。
【００８０】
図６の（ａ）に示すように、磁石部材４３は、円筒状の厚み方向（回転軸４０の軸方向）に磁束を形成するように着磁されている。磁石部材４３は、現像容器２２の内側に面した内側面がＮ極に、ボールベアリング４２に対面する外側面がＳ極に着磁されている。
【００８１】
ただし、着磁パターンは、磁石部材４３の内側の円筒面に回転軸４０へ向かう磁気ブラシを形成できるものであればよく、図６の（ａ）において内側面をＮ極に、外側面をＳ極に着磁してもよい。図６の（ｂ）に示すように、軸方向ではなくて半径方向にＳ、ＮにまたはＮ、Ｓに着磁してもよい。何れにしても、磁石部材４３は、スクリュー羽根４４の現像剤搬送方向の同一個所でスクリュー羽根４４の回転方向に関する周面が同一の極となるように着磁されている。
【００８２】
図５に示すように、磁石部材４３は、スクリュー羽根４４に近接対向しており、スクリュー羽根４４および回転軸４０は、磁石部材４３が形成する磁界内に位置するように配置されている。磁石部材４３の磁界内に回転軸４０を配置することにより、強磁性体材料の回転軸４０が磁化され、強磁性体材料の回転軸４０と磁石部材４３との間に磁気回路が形成される。
【００８３】
磁気回路では、磁石部材４３の両磁極Ｎ、Ｓ間に伸びる磁力線の多くが回転軸４０に向かって伸びるので、磁石部材４３と回転軸４０との間に回転軸４０に対して立った状態の磁力線が増加する。
【００８４】
磁性キャリアを含む現像剤は、磁力線の集中した場所で概ね磁力線に沿って磁気ブラシを形成するので、磁石部材４３と回転軸４０との間の空隙部ｇには、現像剤による密な磁気ブラシｍが集中して形成される。そして、強い集中磁界中で形成された密な磁気ブラシｍの内側で、回転軸４０と回転軸４０に配置されたスクリュー羽根４４とが一体に回転する。磁石部材４３に形成される磁気ブラシの長さは、スクリュー羽根４４と磁石部材４３の間隙よりも長く形成されるため、間隙を磁気ブラシによって埋めて、高いシール性を発揮できる。
【００８５】
このようにして、円筒形状の磁石部材４３の内側面には、磁石部材４３と回転軸４０の間隙部、および磁石部材４３とスクリュー羽根４４の間隙部における高いシーリング性能が達成される。
【００８６】
図４に示すように、回転軸４０にスクリュー羽根が設けられていない比較例では、内側から外側へ向かう現像剤の圧力を緩和できないため、現像剤の漏れ出しを、完全に防止することは難しかった。磁石部材４３へ恒常的に少しずつ侵入してくる現像剤を押し戻す手段がないため、現像剤の漏れ出しを防ぐことができなかった
これに対して、実施例１では、図５に示すように、スクリュー羽根４４が回転に伴って現像剤を内側へ押し込んで内側から外側へ向かう現像剤の圧力を緩和するので、現像剤の漏れ出しが解消される。スクリュー羽根４４が回転することで、現像剤を現像容器２２内へ搬送する力が生じるので、磁石部材４３に恒常的に現像剤が侵入しても、現像剤が徐々に現像容器２２側へ押し戻される。
【００８７】
なお、スクリュー羽根４４は、軸方向の長さによらず、磁石部材４３の内側の円筒面に対向していれば、内側から外側へ向かう現像剤の圧力に対抗し得る。しかし、図５に示すように、スクリュー羽根４４の軸方向の長さをボールベアリング４２側へ長くして、磁石部材４３よりもはみ出させると、現像剤の漏れ出しの抑制効果が高まる。ボールベアリング４２側へ現像剤の磁気ブラシが盛り上がった場合でも、こぼれ落ちる前に現像剤をスクリュー羽根４４で現像容器２２の内側へ戻し得るからである。
【００８８】
また、図５に示すように、スクリュー羽根４４の軸方向の長さを現像容器２２の内側方向へ長くして、磁石部材４３よりも現像容器２２の内側方向へはみ出させると、現像剤の漏れ出しの抑制効果が高まる。磁石部材４３に拘束された現像剤をスクリュー羽根４４で現像容器２２側へ戻す際に、現像剤を戻して解放する位置が磁石部材４３に近いと磁石部材４３の磁力によって引き戻されてしまう。スクリュー羽根４４が現像容器２２の内側にはみ出ていると、磁石部材４３の磁力が及ばない位置まで搬送して解放することで、スクリュー羽根４４で現像剤を現像容器２２へ戻す効率が高まるからである。
【００８９】
特に、回転軸４０が強磁性体材料の場合、磁束は磁石部材４３と回転軸４０の対向する範囲に集中するため、磁石部材４３の軸方向の内側から外側へ出ると磁束密度が急減する。そのため、磁石部材４３の軸方向の長さから少しでも外側へ搬送すれば、搬送する現像剤を磁石部材４３へ引き戻されることなく現像容器２２内へ押し戻すことができる。磁石部材４３の磁束は回転軸４０方向に強く集中して伸びるので、磁石部材４３の近傍では磁束密度が高く、現像剤に強い磁気引力が働く。しかし、磁石部材４３から少しでも外側であれば、磁束が疎となって磁界の変化量も小さくなるため、現像剤に作用する磁気引力もほとんど無くなる。したがって、磁石部材４３よりも少しでも外側まで現像剤を搬送してやれば、現像剤は磁石部材４３に引き戻されにくくなる。
【００９０】
また、スクリュー羽根４４の配された回転軸４０は、ボールベアリング４２とストップリング５０の隙間ｔ分、軸方向に多少のガタツキ幅を持たせてある。このようなガタツキ幅の存在により、スクリュー羽根４４と磁石部材４３とが軸方向に位置ずれした場合でも、上述の軸方向のはみ出しによる効果を確保する必要がある。そのためには、ガタツキ幅ｔよりもスクリュー羽根４４のはみ出し量を大きくしておくことが必要である。
【００９１】
以上を踏まえて、実施例１では、磁石部材４３の厚みが２ｍｍであるのに対して、長さ６ｍｍのスクリュー羽根４４を回転軸４０方向に各２ｍｍずつはみ出るように配置した。ガタツキ幅を１ｍｍとして、はみ出し量を軸方向の前後に各２ｍｍとした。
【００９２】
また、スクリュー羽根４４は、非磁性の樹脂材料で形成しても効果が得られるが、鉄のような強磁性体材料で形成すれば、さらに付加的な利点がある。スクリュー羽根４４を強磁性体材料で形成した場合、磁石部材４３と回転軸４０の間だけでなく、磁石部材４３とスクリュー羽根４４の稜線との間にも磁気回路が形成される。円筒状の磁石部材４３の内周面から伸びる磁力線が回転軸４０だけでなくスクリュー羽根４４にも向かって伸びるので、磁力線が増加する。
【００９３】
特に、スクリュー羽根４４の先端に向かって磁力線が集中して形成されるため、磁石部材４３とスクリュー羽根４４の先端との空隙に現像剤による緻密な磁気ブラシが形成される。このため、磁石部材４３とスクリュー羽根４４との間隙では、磁気ブラシによる強固なシーリング性能が達成される。
【００９４】
ただし、金属材料によるスクリュー羽根４４の削り出しはコスト高になるため、磁性体樹脂材料でスクリュー羽根４４を形成してコストを削減してもよい。射出成型が可能な磁性体樹脂材料としては、鉄粉やフェライトを混合した樹脂材料が知られている。その他、樹脂で型成形した羽根に強磁性体材料の薄板を貼り付けたり、強磁性粉を吹き付けたりする方法でスクリュー羽根４４を形成してもよい。
【００９５】
また、いわゆるスクリュー羽根の形状には限らず、螺旋溝で軸方向の現像剤の搬送性能を確保させてもよい。強磁性体金属材料の回転軸４０そのものを螺旋状に切削加工して、削り跡を螺旋溝として利用することができる。削り跡の凹部を利用しているため、スクリュー-羽根ほどの搬送効果は得られないが、小口径のシール構造から漏れ出すわずかな現像剤を搬送する性能は十分に確保できる。
【００９６】
実施例１のシール構造によれば、攪拌スクリュー２６の長手方向端部からの現像剤の漏れ出しを防止して、長期間にわたり攪拌スクリュー２６の駆動負荷の増大やトナー凝集隗の発生を防止することが可能である。逆搬送スクリュー４５を単純に磁石部材４３対向部の軸方向前後に設けても、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の隙間から現像剤が漏れ出して完全な対策ではなかった課題を解決できる。
【００９７】
＜実験結果＞
図４の比較例と図５の実施例１とで比較実験を行った。まず、スクリュー羽根４４を設けない比較例では、現像動作を繰り返したところ、少しずつではあるが、現像剤が磁石部材４３による磁気シール部を抜けて、ボールベアリング４２側に漏れ出した。現像装置４ａの新品状態からの累積画像形成枚数５０万枚付近で、ボールベアリング４２のボールに付着した現像剤がボールの回転を妨げ、結局は回らなくなって停止した。停止の原因は過負荷による駆動ギヤの破損であった。
【００９８】
スクリュー羽根４４を設けた実施例１では、現像装置４ａの新品状態からの累積画像形成枚数が１００万枚を越えても、ボールベアリング４２側への現像剤の漏れ出しはほとんど観察されず、正常な運転状態が確認された。
【００９９】
したがって、回転軸４０における磁石部材４３の対向部分にスクリュー羽根４４を設けることで、磁石部材４３に侵入した現像剤を現像容器２２の内側へ向かって戻す効果が生まれることが確認された。比較例よりも、現像剤の漏れ出しを抑えた、耐久性のよりよい、現像装置４ａを提供できることが確認された。
【０１００】
実施例１では、回転軸４０と磁石部材（リング状マグネット）４３の対向部分にスクリュー羽根４４を設けることで、磁石部材４３に侵入した現像剤を現像容器２２の内側へ戻す効果が生まれる。これにより、比較例の磁気シールよりもよりも、現像剤の漏れ出しを抑えた、耐久性の高い現像装置を提供できる。
【０１０１】
実施例１では、軸受け部４１よりも現像容器２２の内側で回転軸４０を包囲するように磁石部材４３を配置し、磁石部材４３に対向する位置にスクリュー羽根４４を設けることで、軸受け部４１への現像剤の漏れ出しを防止する。
【０１０２】
実施例１では、磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いた現像装置での応用例を説明したが、磁性トナーからなる一成分現像剤の場合でも、現像剤の界面下に配置される回転軸のシール構造に本発明を実施できる。一成分現像剤の場合は、磁性トナーの磁気ブラシが形成される点が異なるが、軸受け部の基本的な構成は二成分現像剤の場合と同一である。磁性キャリア、磁性トナー等、磁性粒子を含む現像剤であれば、本発明を実施できる。
【０１０３】
＜実施例２＞
図７は実施例２における現像装置の構成の説明図である。図８は実施例２のシール構造の説明図である。図９は磁石部材の構成の説明図である。実施例２では、現像容器内の攪拌スクリュー端部に配置された既存の逆搬送スクリューを利用して磁石部材を用いたシール構造を形成している。
【０１０４】
図８に示すように、端部スクリュー羽根の一例である逆搬送スクリュー４５は、攪拌スクリュー２６の長手方向の端部に設けられ、攪拌スクリュー２６の一方向の回転に伴って軸受け部４１から遠ざかる方向に現像剤を搬送する。
【０１０５】
磁石部材４６は、現像容器２２に固定して逆搬送スクリュー４５の外周の少なくとも下半分を囲むように配置されている。逆搬送スクリュー４５は、攪拌スクリュー２６の長手方向の少なくとも片側で磁石部材４６の外側にはみ出して配置される。
【０１０６】
現像容器２２は、空間４８Ｂを軸受け部４１と磁石部材４６の間に設けられている。空間４８Ｂは、磁石部材４３によって形成される現像剤の磁気ブラシと磁気ブラシに干渉して回転する逆搬送スクリュー４５とによって現像容器内からの現像剤の流れ込みが阻止されている。
【０１０７】
磁石部材４６に対向する領域で回転軸４０が強磁性体材料で形成され、逆搬送スクリュー４５が非磁性材料で形成される場合、攪拌スクリュー２６の回転負荷が軽減される。一方、磁石部材４６に対向する領域で回転軸及び逆搬送スクリュー４５がいずれも強磁性体材料で形成される場合、磁気ブラシによるシール性能が強化される。
【０１０８】
図７に示すように、現像装置４ａの現像容器２２の内部は、隔壁２７によって現像室２３と攪拌室２４とに区画され、現像室２３には現像スクリュー２５、攪拌室２４には攪拌スクリュー２６がそれぞれ配置されている。現像スクリュー２５と攪拌スクリュー２６が逆方向に現像剤を搬送することで、現像室２３と攪拌室２４に隔壁２７を介した現像剤の循環が形成される。
【０１０９】
攪拌スクリュー２６の下流側には、攪拌スクリュー２６と逆方向に現像剤を搬送して攪拌室２４の末端部の現像剤の圧力を緩和する逆搬送スクリュー４５が配置される。同様に、現像スクリュー２５の下流側には、現像スクリュー２５と逆方向に現像剤を搬送して現像室２３の末端部の現像剤の圧力を緩和する逆搬送スクリュー４５が配置される。現像剤搬送方向の最下流部では、現像スクリュー２５も攪拌スクリュー２６も、スクリュー羽根が逆方向に巻かれて現像剤の逆搬送部を形成している。逆搬送スクリュー４５は、軸受け部４１へ向かう現像剤を押し返して、軸受け部４１へ現像剤が侵入することを抑制する。
【０１１０】
しかし、逆搬送スクリュー４５の外周を現像容器２２の内壁に接触させると、回転負荷の増大、現像剤の劣化促進が懸念される。このため、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の間には一定の間隙を設けている。
【０１１１】
したがって、逆搬送スクリュー４５によって軸受け部４１への現像剤の侵入は抑制されるが、逆搬送スクリュー４５の外周と現像容器２２の隙間を通じて少しずつ軸受け部４１へ現像剤が漏れ出していた。その結果、長期間使用する中では、軸受け部４１に対する現像剤の漏れ出しが問題になる場合があった。
【０１１２】
図８の（ａ）に示すように、実施例２では、逆搬送スクリュー４５に対向する位置に磁石部材４６を配置して、軸受け部４１に対する現像剤の漏れ出しを阻止している。磁石部材４６は、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の間に磁界を発生させて、両者の隙間を埋めるように磁気ブラシを形成して、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の間のシールを達成する。磁石部材４６を配置することで現像容器２２の内側面に形成される磁気ブラシの長さが、逆搬送スクリュー羽根４５と現像容器２２内壁間の間隙よりも長ければ、十分なシール効果が得られる。
【０１１３】
図８の（ｂ）に示すように、フレキシブルなシート状のマグネットシートを必要な寸法に切り出してＵ字型に折り曲げて磁石部材４６とし、これを現像容器２２の外側面に両面テープで貼付した。現像容器２２中の現像剤は、重力方向下方に溜まっているので、磁石部材４６を少なくとも現像容器２２の重力方向下方で現像容器２２内の現像剤面よりも高い位置まで磁気ブラシを形成させることが望ましい。逆搬送スクリュー４５の現像容器２２の重力方向下方で逆搬送スクリュー４５を半周包囲するように磁石部材４６を配置した。
【０１１４】
逆搬送スクリュー４５に対向して磁石部材４６を配置していれば、ある程度のシール効果を得ることができる。しかし、実施例１で説明したように、逆搬送スクリュー４５が磁石部材４６よりも軸受け部４１側、あるいは現像容器２２の内側方向へはみ出るように配置されているとシール効果が高まる。
【０１１５】
以上を検討して次のように寸法を決定した。逆搬送スクリュー４５は、軸径４ｍｍの回転軸４０に外径２０ｍｍの螺旋羽根を形成しており、現像容器２２の内壁は、逆搬送スクリュー４５の稜線に対して１ｍｍの間隙をもって配置される。現像容器２２の外壁には、厚さ２ｍｍのフェライトマグネットシートを湾曲させた磁石部材４６を、逆搬送スクリュー４５の領域に貼付している。
【０１１６】
磁石部材４６は、逆搬送スクリュー４５の軸受け部４１側が２ｍｍはみ出るようにした。現像容器２２の内側方向に関しても逆搬送スクリュー４５が磁石部材４６からはみ出るように寸法を調整した。はみ出す距離は、少なくとも攪拌スクリュー２６のガタツキ幅以上とした。
【０１１７】
実施例２の構成においても、攪拌スクリュー２６の搬送圧力によって現像剤が磁石部材４６の領域に恒常的に少しずつ侵入してくる。そして、磁石部材４６が拘束できる現像剤量に限界があるため、磁石部材４６が拘束しきれなくなった現像剤の一部が徐々に軸受け部４１側に漏れ出す可能性がある。しかし、磁石部材４６の領域へ現像剤が恒常的に少しずつ侵入しても、逆搬送スクリュー４５が回転して現像剤を現像容器２２内へ恒常的に押し戻すため、軸受け部４１側に現像剤が漏れ出すことはほとんどない。
【０１１８】
図７に示すように、攪拌スクリュー２６の上流側端部には逆搬送スクリュー４５が配置されない。上流側端部では、攪拌スクリュー２６が現像剤を軸受け部４１から遠ざけるように搬送するため、攪拌スクリュー２６のスクリュー羽根の一部に対応させて磁石部材５６を配置すればよい。軸受け部４１近傍の現像容器２２の外側面に磁石部材４６を貼付することで、攪拌スクリュー２６の下流側端部と同様のシール効果が得られる。
【０１１９】
ただし、軸受け部４１の内側位置に攪拌スクリュー２６よりもピッチの短いシール専用の順搬送スクリューを設け、順搬送スクリューに対応する位置に磁石部材５６を配置しても構わない。
【０１２０】
現像室２３に配置される現像スクリュー２５の両端部についても、攪拌スクリュー２６の両端部と同様にシール構造が設けられている。下流側端部には逆搬送スクリューが配置され、上流側端部では現像スクリュー２５の一部をシール構造に割り当てる。それぞれの領域に対応させて、現像容器の外周に磁石部材を配置して、攪拌室２４と同様にシール構造を構成している。
【０１２１】
＜磁石部材＞
図９の（ａ）に示すように、磁石部材４６は、樹脂やゴム等をベースにしてフェライトを分散させた樹脂マグネットのマグネットシートである。シート面内にＮ極列とＳ極列がほぼ平行に交互に現れた磁極配列を有するマグネットシートを使用した。シート面内にＮ極列とＳ極列を交互に配置した場合は、Ｎ極列とＳ極列の間で磁力線が形成されるので、逆搬送スクリュー４５の全周（又は半周）に磁気ブラシを均等に形成するために必要な磁力の確保が容易である。
【０１２２】
これに対して、マグネットシートの表面・裏面にＮ極面、Ｓ極面を配置すると、磁力線がマグネットシートの端部にのみに集中して形成されてしまう。このため、逆搬送スクリュー４５の全周（又は半周）の全域で均等に磁気ブラシを形成するための磁力を確保するのが難しい。
【０１２３】
図９の（ｂ）に示すように、磁石部材４６は、マグネットシートのＮ極列およびＳ極列が回転軸４０に対して略垂直になるように配置した。磁気ブラシは磁力線に沿って形成されるので、磁力線の始点と終点となるＮ極列とＳ極列に沿って、逆搬送スクリュー４５の軸垂直断面を囲むように磁気ブラシが均等に形成される。Ｎ極列とＳ極列を回転軸４０に対して概ね垂直に配置していれば、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の間隙を現像剤が通過する際、必ず磁気ブラシが密な部分を通過する。このため、より長時間の使用にも耐え得る。
【０１２４】
これに対して、磁力線の始点と終点となるＮ極列とＳ極列が回転軸４０と平行に配置されると、Ｎ極列とＳ極列の間の磁気ブラシが疎な部分が、逆搬送スクリュー４５の軸垂直断面の一部に形成されてしまう。このため、長時間使用する中ではシール性に問題が生じかねない。
【０１２５】
＜実施例３＞
図１０は実施例３における現像装置の構成の説明図である。図１１は実施例３のシール構造の説明図である。図１２は磁石部材の別の配置例の説明図である。実施例３では、現像容器の形状に合わせて磁石部材を逆搬送スクリューの全周に配置している。
【０１２６】
図１０に示すように、現像装置４ａは、逆搬送スクリュー４５が現像容器２２の円筒状に突出した部分に配置されている。図８の（ｂ）に示すように、逆搬送スクリュー４５の重力方向下方さえ磁石部材４６が対向していれば、十分なシール効果は得られる。しかし、現像容器２２内の現像剤面は温度湿度や運転状態（回転速度）に応じて変化するため、図５に示すように、逆搬送スクリュー（４５）の全周に配置することが望ましい。
【０１２７】
図１１の（ａ）、（ｂ）に示すように、そこで、実施例３では、磁石部材４６を円筒状にして、逆搬送スクリュー４５を全方向包囲するように配置した。逆搬送スクリュー４５の周方向の全域において磁気ブラシを形成させることで、飛散したトナー等も含めて、より高いシール効果を得ている。
【０１２８】
図９の（ｂ）に示すように、磁石部材４６は、Ｎ極とＳ極が回転軸４０に沿って交互に配置されている。磁気ブラシはＮ極とＳ極の間を連絡して内側に盛り上がるように形成されるので、逆搬送スクリュー４５の軸垂直断面を囲むように磁気ブラシが均等に形成される。
【０１２９】
実施例３では、磁石部材４６を現像容器２２の外側に貼付した。現像容器２２の外側に取り付けるのは、内側に取り付けるよりも作業が容易であり、製造の生産性が高くなるからである。
【０１３０】
しかし、図１２に示すように、磁石部材４６は、現像容器２２の内側面に固定して設けてもよい。現像容器２２の内側に磁石部材４６を貼付したほうが、磁石部材４６の表面で現像剤を直接拘束できる分、現像剤の拘束力が高くなり、穂先の長い磁気ブラシを形成してシール性を高めることができる。
【０１３１】
したがって、磁石部材４６を現像容器２２の外側に配置するか内側に配置するかは、現像装置４ａに求められるシール性能と磁石部材４６の性能とに応じて、適宜選択すればよい。
【０１３２】
実施例２、３では、逆搬送スクリュー４５の回転軸４０を強磁性体で形成した。実施例１で説明したように、回転軸４０を強磁性体で構成すれば、磁石部材４６と回転軸４０の間に磁力線が集中するので、磁気ブラシが密に形成されて、シール性が高まるからである。
【０１３３】
実施例２、３では、逆搬送スクリュー４５のスクリュー羽根は非磁性体の樹脂材料で形成した。逆搬送スクリュー４５のスクリュー羽根を強磁性体で形成すると、磁気ブラシが近接した逆搬送スクリュー４５と磁石部材４６との間を直接連絡するため、攪拌スクリュー２６の回転負荷が大きくなるからである。
【０１３４】
しかし、実施例２、３においても、実施例１で説明したように、逆搬送スクリュー４５を強磁性体金属で構成すれば、逆搬送スクリュー４５と磁石部材４６の間に磁力線が集中するので、磁気ブラシによるシール性能をより高めることがきる。
【０１３５】
逆搬送スクリュー４５のスクリュー羽根を強磁性体化する方法としては、この他、逆搬送スクリュー４５を強磁性体粉金属粉入り樹脂材料で形成する方法がある。また、樹脂で形成した逆搬送スクリュー４５のスクリュー羽根に強磁性体材料を貼り付けたり、吹き付け塗装したりする方法がある。
【０１３６】
＜実施例４＞
図１３は実施例４のシール構造の説明図である。実施例４では、図１０に示す現像装置４ａにおいて、実施例３のシール構造と実施例１のシール構造とを組み合わせて一段のシール性能強化を図っている。
【０１３７】
図１３に示すように、攪拌スクリュー２６の下流側端部の逆搬送スクリュー４５の周囲には、図１１を参照して説明したように、磁石部材４６による現像剤の磁気ブラシを利用したシール構造が配置される。そして、攪拌スクリュー２６の軸受け部４１には、図５を参照して説明したように、磁石部材４３による現像剤の磁気ブラシにスクリュー羽根４４を干渉させるシール構造が配置される。
【０１３８】
すなわち、実施例３のシール構造と実施例１のシール構造とを直列に配置した構成ならば、より効果的に軸受け部４１へのシール機能を達成でき、長時間の使用により耐え得る構成となる。
【０１３９】
＜実施例５＞
図１４は実施例５のシール構造の説明図である。図１５は磁石部材の構成の説明図である。図１６は別の磁石部材の構成の説明図である。実施例５では、図７に示す現像装置４ａにおいて、攪拌スクリューの下流側端部の逆搬送スクリューのスクリュー羽根に磁石部材を配置してシールのための磁気ブラシを形成している。図１５に示すように、逆搬送スクリュー４５は、スクリュー羽根の稜線部に強磁性体材料が配置される。
【０１４０】
図１４の（ａ）に示すように、逆搬送スクリュー４５の外周面に磁石部材４７を配置すると、その部分に現像剤の磁気ブラシｍが形成される。磁気ブラシｍは、現像容器２２と逆搬送スクリュー４５の隙間をシールして、この隙間を通じた軸受け部４１側への現像剤の漏れ出しを阻止する。
【０１４１】
現像容器２２中の現像剤は、重力方向下方に溜まっているので、逆搬送スクリュー４５と現像容器２２の重力方向下方の隙間が磁気ブラシｍによってシールされることが望ましい。そこで、図１４の（ｂ）に示すように、逆搬送スクリュー４５の外周に配置した磁石部材４７と現像容器２２の内壁面とが逆搬送スクリュー４５の重力方向下方側半分で対向している構成とした。
【０１４２】
図１５に示すように、実施例５の逆搬送スクリュー４５は、樹脂成形部材からなり、磁石部材４７を貼り付ける面を確保するために、逆搬送スクリュー４５の稜線上（先端部）に断面凹形状の凹溝４５ｍが形成されている。
【０１４３】
逆搬送スクリュー４５の稜線上に凹溝４５ｍを設けて、帯状で弾性を有する磁石部材４７を凹溝４５ｍに半分埋め込んで接着剤で固定することにより取り付けてある。凹溝４５ｍを設けることで、磁石部材４７の位置決めが容易になって狭い稜線上でも貼り付け易くなり、且つ、接着剤が逆搬送スクリュー４５の搬送傾斜面４５ａに流れ出るのを防止できる。
【０１４４】
これに対して、逆搬送スクリュー４５の先端部を平坦にして磁石部材４７を貼り付ける際に接着剤の漏れ出しが発生すると、攪拌スクリュー２６の搬送精度に影響を及ぼす可能性がある。また、見かけの悪さから、部品としての攪拌スクリュー２６の受け入れ品質管理に影響を及ぼす可能性がある。
【０１４５】
実施例５における磁石部材４７は、表面がＮ極面、裏面（凹溝４５ｍ内）がＳ極面の磁極配置のマグネットシートを線状にカットして使用した。マグネットシートのＮ極面とＳ極面は、逆でも構わない。このような構成を採用することで、磁石部材４７の外周面に盛り上がるように磁気ブラシが形成されるため、逆搬送スクリュー４５の稜線に沿って途切れのない現像剤の磁気ブラシが形成される。これにより、現像剤の磁気ブラシによるシール性能を高めることが可能である。
【０１４６】
なお、図１６に示すように、Ｓ極とＮ極が交互に配置されたマグネットシートを線状にカットして用いてもよい。この場合も、攪拌スクリュー２６の外周面と現像容器２２の内壁面との間を十分に埋め合わせ得る磁気ブラシを形成可能である。また、Ｓ極とＮ極が交互に配置されたマグネットシートは、安価に製造可能であるため、コストの面で都合が良い。
【０１４７】
＜実施例６＞
図１７は実施例６のシール構造の説明図である。実施例６では、図１０に示す現像装置４ａにおいて、攪拌スクリューの下流側端部の逆搬送スクリューのスクリュー羽根に磁石部材を配置してシールのための磁気ブラシを形成している。
【０１４８】
図１７の（ａ）、（ｂ）に示すように、端部スクリュー羽根の一例である逆搬送スクリュー４５は、スクリュー羽根の稜線部に沿って現像容器２２の内周面に対向する磁石部材４７を固定されている。磁石部材４７によって逆搬送スクリュー４５の稜線部に形成される現像剤の磁気ブラシが現像スリーブ２８の回転に伴って現像容器２２の内周面を摺擦する。これと並行して逆搬送スクリューが現像剤を搬送して、現像容器内から軸受け部４１へ向かう現像剤の流れ込みを抑制する。
【０１４９】
磁石部材４７を稜線上に取り付けた逆搬送スクリュー４５に対応する現像容器２２の部分が円筒状に形成されている場合、磁石部材４７に形成される磁気ブラシが円筒状の内周面を連続的にシールする。これにより、逆搬送スクリュー４５を全方向包囲するように周方向の全域において磁気ブラシｍが隙間を塞ぐので、飛散したトナー等も含めてより高いシール性能を発揮する。
【符号の説明】
【０１５０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像装置
２２  現像容器、２３  現像室、２４  攪拌室
２５  現像スクリュー、２６  攪拌スクリュー
２８  現像スリーブ、２９  マグネットローラ
４０  回転軸、４１  軸受け部、４２  ボールベアリング
４３、４６、４７  磁石部材、４４  スクリュー羽根
４５  逆搬送スクリュー、４８Ａ、４８Ｂ  空間 
【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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【図１６】
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【図１７】
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