(57)【要約】【課題】経時においてキャリア捕集ローラによるキャリア捕集量が低下することのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２２ａ２は、キャリア捕集ローラ２３ｋに対向する側に磁極Ｓ１２が形成される。現像ローラ２３ａ２の回転中心とキャリア捕集ローラ２３ｋの回転中心とを結ぶ仮想線Ｆ１が、現像ローラ２３ａ２上において磁極Ｓ１２の法線方向磁束密度が最小となる現像ローラ２３ａ２の回転方向上流側の位置Ｒ１と、磁極Ｓ１２の法線方向磁束密度が最大となる位置Ｒ２と、の間を通るように形成される。【選択図】図８
2008216565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向するとともに、現像剤を磁力によって担持する現像ローラと、
前記現像ローラに対向するとともに、前記像担持体上に付着したキャリアを磁力によって捕集するキャリア捕集ローラと、
を備え、
前記現像ローラは、前記キャリア捕集ローラに対向する側に磁極が形成され、
前記現像ローラの回転中心と前記キャリア捕集ローラの回転中心とを結ぶ仮想線が、前記現像ローラ上において前記磁極の法線方向磁束密度が最小となる前記現像ローラの回転方向上流側の位置と前記磁極の法線方向磁束密度が最大となる位置との間を通るように形成されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記仮想線と、前記磁極の法線方向磁束密度が最大となる位置と前記現像ローラの回転中心とを結ぶ第２の仮想線と、がなす角が１．９７度以上になるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像ローラ及び前記キャリア捕集ローラは、前記磁極によって前記現像ローラ上に担持される現像剤が前記キャリア捕集ローラに接触するように配設された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】
前記現像ローラと前記キャリア捕集ローラとのギャップが、前記キャリア捕集ローラが設置されていないと仮定したときに前記磁極によって前記現像ローラ上に担持される現像剤の高さの５５％以上になるように形成されたことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記キャリア捕集ローラは、前記現像ローラに対向する磁極の法線方向磁束密度が１５０ガウス以下になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナーは、カーボンブラックを含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
装置に設置された回転部材の回転力によって揺動するとともに、前記キャリア捕集ローラに連結されたワンウェイクラッチを具備する揺動部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、像担持体上に付着したキャリアを捕集するキャリア捕集ローラが設けられた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置に、感光体ドラム等の像担持体上に付着したキャリアを磁力によって捕集するキャリア捕集ローラ（キャリア回収部材）を設置する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
詳しくは、現像装置には、感光体ドラム等の像担持体に対向して現像剤を担持する現像ローラ（現像剤担持体）が設置されている。現像ローラは、所定方向に回転するスリーブや、スリーブ内に固設されたマグネット等で構成される。現像ローラ（スリーブ）の周面には現像剤の穂立ちを生じさせるような磁界が形成されていて、現像剤がスリーブの回転によってスリーブと同方向に移送されながら現像工程がおこなわれる。
キャリア捕集ローラは、現像領域に対して現像ローラの回転方向下流側であって、像担持体に対向する位置に配設されている。キャリア捕集ローラは、所定方向に回転するスリーブや、スリーブ内に固設されたマグネット等で構成される。キャリア捕集ローラ（スリーブ）の周面には、像担持体上に付着したキャリアを捕集するような磁界が形成されている。キャリア捕集ローラによって捕集され担持されたキャリアは、キャリア捕集ローラに当接するスクレーパによって機械的に掻き取られた後に現像装置内に回収される。
このような現像装置は、現像装置内に収容された現像剤中のキャリアが像担持体に付着して異常画像（白抜け画像、ホタル画像）が生じるのを抑止するものとして知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１９７０号公報
【特許文献２】特開平９−６１３９号公報
【特許文献３】特開平６−２３０６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の現像装置は、像担持体上に付着したキャリアを捕集できるものの、キャリア捕集ローラに捕集・担持されたキャリアを掻き取るスクレーパに対する負荷が大きくなっていた。具体的に、キャリア捕集ローラに捕集・担持されるキャリアの量が多くなると、スクレーパによるキャリアの掻き取り不良が生じたり、スクレーパやキャリア捕集ローラの磨耗が助長されたりする不具合が生じていた。そして、このような場合、キャリア捕集ローラによるキャリア捕集量が低下して異常画像が生じてしまうことがあった。
特に、現像ローラの回転数が速い高速機（プロセス線速が速い画像形成装置である。）では、現像ローラに担持されたキャリアが飛翔しやすくなって、像担持体上に付着するキャリアの量も多くなるために、上述した問題は無視できないものになっていた。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時においてキャリア捕集ローラによるキャリア捕集量が低下することのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像ローラに対するキャリア捕集ローラの位置を最適化することで、キャリア捕集ローラに捕集・担持されたキャリアを、現像ローラの磁極（キャリア捕集ローラに対向する磁極である。）によって現像ローラ上にスムーズに移行させることができる。
【０００８】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を磁力によって担持する現像ローラと、前記現像ローラに対向するとともに、前記像担持体上に付着したキャリアを磁力によって捕集するキャリア捕集ローラと、を備え、前記現像ローラは、前記キャリア捕集ローラに対向する側に磁極が形成され、前記現像ローラの回転中心と前記キャリア捕集ローラの回転中心とを結ぶ仮想線が、前記現像ローラ上において前記磁極の法線方向磁束密度が最小となる前記現像ローラの回転方向上流側の位置と前記磁極の法線方向磁束密度が最大となる位置との間を通るように形成されたものである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記仮想線と、前記磁極の法線方向磁束密度が最大となる位置と前記現像ローラの回転中心とを結ぶ第２の仮想線と、がなす角が１．９７度以上になるように形成されたものである。
【００１０】
また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像ローラ及び前記キャリア捕集ローラは、前記磁極によって前記現像ローラ上に担持される現像剤が前記キャリア捕集ローラに接触するように配設されたものである。
【００１１】
また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記現像ローラと前記キャリア捕集ローラとのギャップが、前記キャリア捕集ローラが設置されていないと仮定したときに前記磁極によって前記現像ローラ上に担持される現像剤の高さの５５％以上になるように形成されたものである。
【００１２】
また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記キャリア捕集ローラは、前記現像ローラに対向する磁極の法線方向磁束密度が１５０ガウス以下になるように形成されたものである。
【００１３】
また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、カーボンブラックを含有しないものである。
【００１４】
また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、装置に設置された回転部材の回転力によって揺動するとともに、前記キャリア捕集ローラに連結されたワンウェイクラッチを具備する揺動部材をさらに備えたものである。
【００１５】
また、この発明の請求項８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。
【００１６】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。
【００１７】
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、現像ローラに対するキャリア捕集ローラの位置を最適化しているために、キャリア捕集ローラに捕集・担持されたキャリアが現像ローラの磁極によって現像ローラ上にスムーズに移行する。したがって、経時においてキャリア捕集ローラによるキャリア捕集量が低下することのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２０】
実施の形態１．
図１〜図９にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。
【００２１】
転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。
【００２２】
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
【００２３】
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）とを現像装置２３に供給する供給手段としての剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。
【００２４】
本実施の形態１の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
【００２５】
画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。
【００２６】
給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
【００２７】
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
【００２８】
次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００２９】
図２は、装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す拡大図である。図３は、プロセスカートリッジ２０に設置された現像装置２３を示す拡大図である。図４は、現像装置２３における循環経路を図３に示す矢印Ｘ方向から長手方向にみた断面図である。図５は、図４の現像装置２３における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。図６は、図４の現像装置２３における循環経路のＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものであって、トリクル現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式である。）が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
【００３１】
帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
【００３２】
現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。
【００３３】
ここで、本実施の形態１における現像装置２３は、トリクル現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジ２８から供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置２３の外部に設置された剤貯留容器７０に向けて排出される。
図２を参照して、剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ２６（図４を参照できる。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、本実施の形態１では、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。
【００３４】
供給手段としての供給管２９は、剤カートリッジ２８から供給される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置２３内に確実に導くためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、供給管２９を介して、現像装置２３内に供給される。
【００３５】
次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
【００３６】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、上方の現像ローラ２３ａ１の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域である。）に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
【００３７】
その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。
【００３８】
一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。
【００３９】
以下、画像形成装置において特徴的な、現像装置の構成・動作について詳述する。
図３を参照して、現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１、２３ａ２、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクターブレード２３ｃ、キャリア捕集ローラ２３ｋ、スクレーパ２３ｍ、排出スクリュ２３ｎ、等で構成されている。また、現像装置２３内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。
【００４０】
現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
ドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、第１の現像ローラ２３ａ１上の現像剤を適量に規制する。
【００４１】
３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１（第１搬送部材）は、第１現像剤搬送部Ｂ１であって現像ローラ２３ａ１に対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）とともに、現像ローラ２３ａ１上に現像剤２３ａを供給する。換言すると、第１現像剤搬送部Ｂ１は、現像ローラ２３ａ１に対向するとともに、現像ローラ２３ａ１に現像剤Ｇを長手方向（現像ローラ２３ａ１の回転軸方向である。）に搬送しながら供給する。
【００４２】
第２搬送スクリュ２３ｂ２（第２搬送部材）は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置されている。第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ２３ａ２から離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ２上から強制的に離脱された現像剤Ｇある。）を水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）。換言すると、第２現像剤搬送部Ｂ２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されるとともに、現像ローラ２３ａ２から離脱された現像剤Ｇを長手方向に搬送する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２や感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。
【００４３】
第３搬送スクリュ２３ｂ３（第３搬送部材）は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置されている。第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図４を参照できる。）。そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図４の白矢印に示す右斜め上方への搬送である。）。換言すると、第３現像剤搬送部Ｂ３は、第２現像剤搬送部Ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送するとともに、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側に達した現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送する。
【００４４】
なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。
図４を参照して、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側と、は第２中継部２３ｈを介して連通している。また、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。
【００４５】
このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図４中の斜線で示すような状態で流動する。図４を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が現像ローラ２３ａ１に供給されているためである。すなわち、現像ローラ２３ａ１に供給されなかった現像剤は、落下経路２３ｆを介して第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側に移動することになる。
なお、第３現像剤搬送部Ｂ３にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。本実施の形態１では、現像装置２３内の現像剤Ｇのトナー濃度が４〜７重量％になるように制御されている。
【００４６】
ここで、図４及び図５を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１中には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出する排出手段としての排出口２３ｄが設けられている。詳しくは、排出口２３ｄは、供給手段２８、２９によって現像装置２３内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、排出口２３ｄの下部の高さを超えて、排出口２３ｄから排出されて排出経路７１を経由して剤貯留容器７０に向けて重力落下していく。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
なお、図２、図４等では図示を省略しているが、排出経路７１中には、排出口２３ｄから排出された現像剤を水平方向に搬送するための排出スクリュ２３ｎが設置されている（図３を参照できる。）。
【００４７】
また、現像装置２３における現像剤の循環経路において、上述した排出口２３ｄ（排出手段）が配設された位置を通過せずに現像剤Ｇの一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路が形成されている。具体的には、図４及び図６を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１であって、排出口２３ｄの上流側（排出口２３ｄに比較的近接した位置である。）に、開口２３ｅが設けられている。そして、この開口２３ｅがバイパス経路の入口となって、バイパス経路の出口が第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中（長手方向中央近傍である。）に配設されている。
【００４８】
このように、現像装置２３における現像剤の循環経路にバイパス経路を設けることで、現像装置内の現像剤に波状の偏り等が生じても、排出口２３ｄから排出される現像剤量にバラツキが生じて、必要量を超えた現像剤が現像装置２３から排出される不具合を抑止することができる。
【００４９】
図７は、現像装置２３における現像剤の循環経路において、現像剤に波状の偏りが生じた状態を示す図である。このように、現像剤の循環経路では、高低差の大きな波状の偏りが生じる場合がある。このような波状の偏りは、現像装置２３の稼動を開始した直後（再起動直後）に顕著にあらわれる。そして、このような波状の偏りが生じた場合には、従来は、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤（図７中の高さＨ２の現像剤である。）のすべてが排出口２３ｄから排出されてしまっていた。このようにして排出されてしまう現像剤は本来的に排出を予定していないものであるために、このような現象が繰り返し生じると現像装置２３内の現像剤量が不足してしまい、現像剤の劣化状態が不安定になったりトナーの帯電量が低下したりして、出力画像上に画像濃度低下等の不具合が生じてしまうことになる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態１では、排出口２３ｄの上流側にバイパス経路に通じる開口２３ｅを設けているために、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤の一部が排出口２３ｄから排出されることなく、開口２３ｅを通じて第３搬送スクリュ２３ｂ３における搬送経路に戻されることになる。これにより、排出口２３ｄから過剰に現像剤が排出される不具合を抑止することができる。
【００５１】
ここで、バイパス経路における開口２３ｅの下部の高さが、排出口２３ｄの下部の高さよりも高さＨ１だけ高くなるように構成されている。
これにより、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤のうち、高さ（Ｈ２−Ｈ１）分の現像剤は排出口２３ｄから排出されることなく、開口２３ｅを通じて第３搬送スクリュ２３ｂ３における搬送経路に戻されることになる。これにより、排出手段の本来の機能を維持しつつ、排出口２３ｄから過剰に現像剤が排出される不具合を確実に抑止することができる。ここで、排出口２３ｄと開口２３ｅとの長手方向の距離Ｗは、なるべく短い方が好ましい。
【００５２】
ここで、図３を参照して（図２、図４等では図示を省略している。）、本実施の形態１では、第２の現像ローラ２３ａ２の下方（回転方向下流側）であって、感光体ドラム２１に対向する位置に、キャリア捕集ローラ２３ｋが設置されている。さらに、キャリア捕集ローラ２３ｋに当接する位置に、スクレーパ２３ｍが設置されている。
キャリア捕集ローラ２３ｋは、ステンレス等からなる円筒体内に所定の磁界を形成するマグネットが固設されたものであって、現像装置２３内から移動（飛翔）して感光体ドラム２１に付着したキャリアを捕集するためのものである。キャリア捕集ローラ２３ｋは、図３の反時計方向に回転駆動される。キャリア捕集ローラ２３ｋによって捕集されて担持されたキャリアは、そのほとんどが第２の現像ローラ２３ａ２との対向位置で現像ローラ２３ａ２上に移行して、現像ローラ２３ａ２の剤離れ極の位置で現像ローラ２３ａ２から離脱して第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。一方、現像ローラ２３ａ２上に移行せずにキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留・担持されたキャリアは、スクレーパ２３ｍによって機械的に掻き取られて、第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。このように、キャリア捕集ローラ２３ｋを設置することで、感光体ドラム２１上に付着したキャリアを現像装置２３内に回収できるために、異常画像（ホタル画像、白抜け画像）の発生が抑止されるとともに、現像装置２３内のキャリアが不足する不具合が抑止される。
【００５３】
なお、本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外径が３０ｍｍ、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外周面上の線速が７４８ｍｍ／秒、キャリア捕集ローラ２３ｋの外径が１６ｍｍ、キャリア捕集ローラ２３ｋの外周面上の線速が１０．６ｍｍ／秒、プロセス線速（感光体ドラム２１の外周面上の線速、及び、被転写材Ｐの搬送速度である。）が４４０ｍｍ／秒、程度に設定されている。
また、本実施の形態１において用いられるキャリアＣは、粒径が５５μｍ、飽和磁化が９６ｅｍｕ／ｇ、程度のものである。さらに、本実施の形態１において用いられるトナーＴは、粒径が６．８μｍ程度のものである。
【００５４】
以下、本実施の形態１において特徴的な、現像ローラ２３ａ２（第２の現像ローラ）及びキャリア捕集ローラ２３ｋについて詳述する。
図８は、現像ローラ２３ａ２及びキャリア捕集ローラ２３ｋの近傍を示す拡大図であって、現像ローラ２３ａ２及びキャリア捕集ローラ２３ｋの磁力分布（法線方向磁束密度）や配置を示す図である。
【００５５】
図８に示すように、本実施の形態１では、第２の現像ローラ２３ａ２の周りには、内設されたマグネットによって、複数の磁極Ｓ１１、Ｎ１１、Ｓ１２が形成されている。詳しくは、第１の磁極Ｓ１１は、第１の現像ローラ２３ａ１に対向する側に形成された搬送極（Ｓ極）であって、第１の現像ローラ２３ａ１に担持された現像剤を第２の現像ローラ２３ａ２上に移行させるためのものである。第２の磁極Ｎ１１は、感光体ドラム２１に対向する側に形成された主極（Ｎ極）であって、第２の現像ローラ２３ａ２上で現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム２１上に形成された潜像を現像するためのものである。第３の磁極Ｓ１２は、キャリア捕集ローラ２３ｋに対向する側に形成された搬送極（Ｓ極）であって、現像工程後の現像剤を剤離れ極に向けて搬送するとともに、キャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されたキャリアを第２の現像ローラ２３ａ２上に移行させるためのものである。第４の磁極は、第３の磁極Ｓ１２の下流側（第１の磁極Ｓ１１との間である。）に形成された剤離れ極（磁力がほとんど最小の磁極である。）であって、現像工程後の現像剤を第２の現像ローラ２３ａ２から離脱させて第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収するためのものである。
【００５６】
なお、本実施の形態１において、第１の磁極Ｓ１１の法線方向磁束密度の最大値（ピーク磁力）は６００ガウス、着磁幅（ピーク磁力の８０％の磁力となる範囲の幅を角度であらわしたものである。）は２６．５度、程度に設定されている。第２の磁極Ｎ１１の法線方向磁束密度の最大値は１１５０ガウス、着磁幅は２９度、程度に設定されている。第３の磁極Ｓ１２の法線方向磁束密度の最大値は７６０ガウス、着磁幅は２１度、程度に設定されている。また、第１の磁極Ｓ１１の法線方向磁束密度が最大となる位置と現像ローラ２３ａ２の回転中心とを結ぶ線分と、第２の磁極Ｎ１１の法線方向磁束密度が最大となる位置と現像ローラ２３ａ２の回転中心とを結ぶ線分Ｆ３と、がなす角度は、５５度程度に設定されている。第２の磁極Ｎ１１の法線方向磁束密度が最大となる位置と現像ローラ２３ａ２の回転中心とを結ぶ線分Ｆ３と、第３の磁極Ｎ１２の法線方向磁束密度が最大となる位置と現像ローラ２３ａ２の回転中心とを結ぶ線分（第２の仮想線分Ｆ２）と、がなす角度は、７５度程度に設定されている。
【００５７】
ここで、本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ２の回転中心とキャリア捕集ローラ２３ｋの回転中心とを結ぶ仮想線Ｆ１が、現像ローラ２３ａ２上において磁極Ｓ１２（キャリア捕集ローラ２３ｋに対向する磁極である。）の法線方向磁束密度が最小（本実施の形態１では、ゼロに近い値である。）となる現像ローラ２３ａ２の回転方向上流側（位置Ｒ２に対して上流側である。）の位置Ｒ１と、磁極Ｓ１２の法線方向磁束密度が最大となる位置Ｒ２と、の間を通るように形成されている。すなわち、現像ローラ２３ａ２上におけるキャリア捕集ローラ２３ｋとの最近接点が、磁極Ｓ１２の範囲内であって法線方向磁束密度が最大となる位置よりも上流側に配設されている。
このような構成により、キャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されたキャリアは、現像ローラ２３ａ２（最近接点）に近づくのにともない、現像ローラ２３ａ２の磁極Ｓ１２から受ける磁力（現像ローラ２３ａ２に引き付けられる力である。）が徐々に強くなっていき、現像ローラ２３ａ２上にスムーズに移動することになる。すなわち、感光体ドラム２１上から捕集されたキャリア捕集ローラ２３ｋ上のキャリアは、そのほとんどが、スクレーパ２３ｍの位置に達する前に、現像ローラ２３ａ２によって除去される。したがって、高速機等であってキャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されるキャリアの量が多くなっても、スクレーパ２３ｍによるキャリアの掻き取り不良が確実に抑止されるとともに、スクレーパ２３ｍやキャリア捕集ローラ２３ｍの磨耗が確実に低減される。さらには、キャリア捕集ローラ２３ｋによるキャリア捕集不良による異常画像の発生も抑止することができる。
【００５８】
また、上述した効果をより確実にするためには、仮想線Ｆ１と、磁極Ｓ１２の法線方向磁束密度が最大となる位置Ｒ２と現像ローラ２３ａ２の回転中心とを結ぶ第２の仮想線Ｆ２と、がなす角θを１．９７度以上になるように形成することが好ましい。すなわち、上述の条件を満足するとき、キャリア捕集ローラ２３ｋ上のキャリアが現像ローラ２３ａ２に移動する効果（キャリア移行性）が向上することになる。
【００５９】
図９は、その効果を確認するためにおこなった実験の結果を示す表図である。
実験は、キャリア捕集ローラ２３ｋの磁力分布が若干異なる３つの現像装置Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３（主極Ｎ２１の磁束密度７７５、７９０、７７７ガウス、着磁幅１９．３、１９．４、１９．６度、極位置９０．１、９１．６、９１．２度：第２の磁極Ｓ２１の磁束密度７８、８０、７４ガウス）について、それぞれ、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの相対的な位置（角度θ）を変位させたときの、キャリア移行性を目視評価したものである。図９中の、「○」はキャリア移行性が良好であって現像ローラ２３ａ２との対向位置を通過したキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留キャリアがない状態であり、「△」はキャリア移行性が許容レベル範囲内であって現像ローラ２３ａ２との対向位置を通過したキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留キャリアが僅かにある状態であり、「×」はキャリア移行性が良好ではなく現像ローラ２３ａ２との対向位置を通過したキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留キャリアがある状態である。
図９の結果から、角度θを１．９７度以上に設定することで、現像ローラ２３ａとキャリア捕集ローラ２３ｋとの間のキャリア移行性が向上することがわかる。
また別の実験として、磁極Ｓ１１の極配置を固定して、磁極Ｎ１１の法線方向磁束密度のピーク点を図８における上下方向に振ったところ、キャリア移行性に変化は見られなかった。
また、現像ローラ２３ａ２上の磁気ブラシが、キャリア捕集ローラ２３ｋに接触しているときも、接触していないときも、キャリア移行性は図９に示す結果と同様の傾向を示した。
【００６０】
また、本実施の形態１では、キャリア捕集ローラ２３ｋの周りに、内設されたマグネットによって、複数の磁極Ｎ２１、Ｓ２１が形成されている。詳しくは、第１の磁極Ｎ２１は、感光体ドラム２１に対向する側に形成された主極（Ｎ極）であって、感光体ドラム２１に付着したキャリアをキャリア捕集ローラ２３ｋ上に移行させるためのものである。
第２の磁極Ｓ２１は、第１の磁極Ｎ２１の下流側に形成された剤離れ極であって、捕集後のキャリアをキャリア捕集ローラ２３ｋから離脱させて現像ローラ２３ａ２上に移行させるためのものである。この第２の磁極Ｓ２１の法線方向磁束密度は、１５０ガウス以下になるように形成することが好ましい。これにより、キャリア捕集ローラ２３ｋ上のキャリアが、第２の磁極Ｓ２１による磁力に影響されることなく、現像ローラ２３ａ上にスムーズに移動することになる。
なお、本実施の形態１において、第１の磁極Ｎ２１の法線方向磁束密度の最大値は７８０ガウス、着磁幅は１８度、程度に設定されている。第２の磁極Ｓ２１の法線方向磁束密度の最大値は７８〜９４ガウスに設定されている。
【００６１】
なお、第１の現像ローラ２３ａ１の周りにも、内設されたマグネットによって、複数の磁極が形成されているが、その磁極の構成については本発明の実施に直接的に関係しないために、その詳細説明を省略する。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置を最適化しているために、キャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されたキャリアが現像ローラ２３ａ２の磁極Ｓ１２によって現像ローラ２３ａ２上にスムーズに移行する。したがって、経時においてキャリア捕集ローラ２３ｋによるキャリア捕集量が低下する不具合を確実に抑止することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態１では、現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が３つ設置された現像装置２３に対して本発明を適用したが、現像剤搬送部が２つ以下又は４つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合も、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態１では、第３搬送スクリュ２３ｂ３を水平方向に対して斜めに配設したが、第３搬送スクリュ２３ｂ３を水平に配設することもできる。
【００６４】
また、本実施の形態１では、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３に向けて現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を供給したが、供給手段からキャリアＣのみを現像装置２３に向けて供給することもできる。その場合、トナーのみが収容されたトナーカートリッジを剤カートリッジ（キャリアカートリッジ）とは別に設置して、磁気センサ２６の検知結果に基いてトナーカートリッジに収容されたトナーを現像装置２３に向けて適宜に補給することになる。このような場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態１においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的に、現像装置２３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。
さらに、本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が２つ設置された現像装置２３に対して本発明を適用したが、現像ローラが１つ又は３つ以上設置された現像装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態２．
図１０及び図１１にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１０は、実施の形態２における現像装置の現像ローラ及びキャリア捕集ローラの近傍を示す拡大図である。本実施の形態２における現像装置は、現像ローラとキャリア捕集ローラとのギャップＮが最適化されている。
【００６７】
本実施の形態２における現像装置２３も、前記実施の形態１のものと同様に、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置（現像ローラ２３ａ２の磁極Ｓ１２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの配置）を最適化している。
【００６８】
さらに、本実施の形態２における現像装置２３は、図１０に示すように、第３の磁極Ｓ１２によって現像ローラ２３ａ２上に担持される現像剤Ｇがキャリア捕集ローラ２３ｋに接触するように、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置（ギャップＮ）を設定している。
これにより、現像ローラ２３ａ２に担持された現像剤（磁気ブラシ）が、キャリア捕集ローラ２３ｋに担持されたキャリアを掻き取るように吸着するために、現像ローラ２３ａとキャリア捕集ローラ２３ｋとの間のキャリア移行性がさらに向上する。
【００６９】
その際、現像ローラ２３ａ２とキャリア捕集ローラ２３ｋとのギャップＮを、キャリア捕集ローラ２３ｋが設置されていないと仮定したときに磁極Ｓ１２によって現像ローラ２３ａ２上に担持される現像剤Ｇの高さＭの５５％以上になるように形成することが好ましい。
これにより、第２現像剤搬送部Ｂ２内に浮遊するトナーが、装置の隙間（例えば、現像ローラ２３ａ２の長手方向両端部の隙間である。）から噴き出す不具合が抑止される。詳しくは、第２現像剤搬送部Ｂ２では、現像ローラ２３ａ２の回転にならってポンプ作用により吸い込み気流が生じて、内圧が外圧に比べて著しく高くなって、現像装置２３（第２現像剤搬送部Ｂ２）の隙間からのトナー飛散が生じてしまう。これに対して、ギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）を５５％以上に設定することで、現像装置２３（第２現像剤搬送部Ｂ２）の隙間からのトナー飛散を抑止することができる。
【００７０】
図１１は、本実施の形態２における現像装置２３を用いて、ギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）を変位させたときの、第２現像剤搬送部Ｂ２の内外圧差（内圧−外圧）の変化と、トナー飛散の有無と、を確認した実験結果を示すグラフである。
図１１を参照して、第２現像剤搬送部Ｂ２の内外圧差（内圧−外圧）が４ｐａを超えたとき、現像装置２３（第２現像剤搬送部Ｂ２）の隙間からのトナー飛散が生じてしまった。さらに、第２現像剤搬送部Ｂ２の内外圧差（内圧−外圧）が１．５ｐａよりも小さくなったとき、第２現像剤搬送部Ｂ２への吸い込み気流が消失して現像ローラ２３ａ２とキャリア捕集ローラ２３ｋとの隙間からのトナー飛散（長手方向全域にわたるトナー飛散である。）が生じてしまった。
以上の結果から、ギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）を５５％以上に設定することで、現像装置２３（第２現像剤搬送部Ｂ２）の隙間からのトナー飛散が抑止されることがわかる。さらに、ギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）を１００％以下に設定することで、現像ローラ２３ａ２とキャリア捕集ローラ２３ｋとの隙間からのトナー飛散が抑止されることがわかる。すなわち、現像ローラ２３ａとキャリア捕集ローラ２３ｋとの間のキャリア移行性を確保しつつ、現像装置２３からのトナー飛散を確実に抑止するためには、ギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）を５５〜１００％の範囲内（図１１中の斜線で示した範囲である。）に設定することが望ましい。
なお、上述したトナー飛散は、マゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーのように、カーボンブラックを含有しないトナーを用いた場合に、トナー帯電能力が低下するために、特に発生しやすい。したがって、上述したギャップ／穂立ち高さ（Ｎ／Ｍ）の設定は、カラートナーを用いた現像装置に対して特に有用である。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態２では、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置を最適化しているために、キャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されたキャリアが現像ローラ２３ａ２の磁極Ｓ１２によって現像ローラ２３ａ２上にスムーズに移行するとともに、現像装置２３からのトナー飛散を確実に抑止することができる。
【００７２】
実施の形態３．
図１２にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図１２は、実施の形態３における現像装置に設置される揺動部材を示す概略図である。本実施の形態３における現像装置は、キャリア捕集ローラの回転駆動が間欠的におこなわれる点が、前記実施の形態１のものと相違する。
【００７３】
本実施の形態３における現像装置２３も、前記実施の形態１のものと同様に、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置を最適化している。
さらに、本実施の形態３における現像装置２３は、図１２に示すように、現像装置２３に揺動部材７５を設置して、キャリア捕集ローラ２３ｋの回転駆動を間欠的におこなっている。
【００７４】
具体的に、キャリア捕集ローラ２３ｋの軸部２３ｋ１には、揺動部材７５のワンウェイクラッチ７５ｂが挿設されている。他方、第２搬送スクリュ２３ｂ２（回転部材）の軸部２３ｂ２１には、カム（偏心カム）７６が挿設されている。さらに、カム７６は、揺動部材７５の係合部７５ａに係合している。
このような構成により、回転部材としての第２搬送スクリュ２３ｂ２の回転力によって揺動部材７５が揺動して、ワンウェイクラッチ７５ｂに連結されたキャリア捕集ローラ２３ｋが間欠的に一方向に回転することになる。詳しくは、第２搬送スクリュ２３ｂ２が回転すると、カム７６の偏心運動にともないカム７６が係合部７５ａを相対的にスライドして、キャリア捕集ローラ２３ｋ（ワンウェイクラッチ７５ｂ）を中心にして揺動部材７５が図中の両矢印方向に揺動する。このときワンウェイクラッチ７５ｂは、キャリア捕集ローラ２３ｋに対して一方向にしか回転力を伝達しないために、キャリア捕集ローラ２３ｋは所定方向（反時計方向である。）に間欠的に回転する。
【００７５】
このように、本実施の形態３の構成によれば、第２搬送スクリュ２３ｂ２の回転力をギア列を介してキャリア捕集ローラ２３ｋに伝達する場合に比べて、小さなスペースで減速率を高めることができる。具体的に、本実施の形態３では、第２搬送スクリュ２３ｂ２の回転数が５１８．５ｒｐｍであって、キャリア捕集ローラ２３ｋの回転数が１２．７ｒｐｍであって、その減速率は２．４５％になっている。
したがって、現像装置２３が高速化された場合であっても、キャリア捕集ローラ２３ｋを比較的低速化できるために、キャリア捕集ローラ２３ｋやスクレーパ２３ｍの磨耗を低減して長寿命化を達成することができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、現像ローラ２３ａ２に対するキャリア捕集ローラ２３ｋの位置を最適化しているために、キャリア捕集ローラ２３ｋに捕集・担持されたキャリアが現像ローラ２３ａ２の磁極Ｓ１２によって現像ローラ２３ａ２上にスムーズに移行する。したがって、経時においてキャリア捕集ローラ２３ｋによるキャリア捕集量が低下する不具合を確実に抑止することができる。
【００７７】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジを示す拡大図である。
【図３】現像装置を示す拡大図である。
【図４】現像装置における循環経路を長手方向にみた断面図である。
【図５】図４の循環経路におけるＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。
【図６】図４の循環経路におけるＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。
【図７】図４の循環経路において現像剤に波状の偏りが生じた状態を示す図である。
【図８】現像ローラ及びキャリア捕集ローラの近傍を示す拡大図である。
【図９】実験結果を示す表図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における現像装置の現像ローラ及びキャリア捕集ローラの近傍を示す拡大図である。
【図１１】実験結果を示すグラフである。
【図１２】この発明の実施の形態３における現像装置に設置される揺動部材を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ  プロセスカートリッジ、
２１  感光体ドラム（像担持体）、
２３  現像装置（現像部）、
２３ａ１、２３ａ２  現像ローラ（現像剤担持体）、
２３ｂ１  第１搬送スクリュ、
２３ｂ２  第２搬送スクリュ、
２３ｂ３  第３搬送スクリュ、
２３ｃ  ドクターブレード、
２３ｋ  キャリア捕集ローラ、
２３ｍ  スクレーパ、
７５  揺動部材、  ７５ａ  係合部、  ７５ｂ  ワンウェイクラッチ、
７６  カム、
Ｓ１２  磁極（搬送極）、
Ｆ１  仮想線、  Ｆ２  第２の仮想線、
Ｇ  現像剤（２成分現像剤）、  Ｔ  トナー、  Ｃ  キャリア。
【図１】
2008216565.tif 000003
【図２】
2008216565.tif 000004
【図３】
2008216565.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008216565.tif 000009
【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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