(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持して表面移動することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成し、内部に配置された前記現像剤担持体の表面移動方向における前記現像剤担持体の表面の一部を前記潜像担持体に対向させるための開口部が設けられた現像ケーシングと、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、を備える現像装置において、
前記現像領域に対して前記現像剤担持体の表面移動方向下流側の前記現像剤担持体の表面と前記現像ケーシングの対向面とが近接するケーシングギャップ部は、前記現像剤担持体に担持された現像剤が前記現像ケーシングの対向面に接触するように設定され、
前記現像ケーシングにおける前記ケーシングギャップ部を形成する部分は導電性材料から形成され、
前記ケーシングギャップ部で前記現像剤担持体の表面上の現像剤が接触する部分の前記現像ケーシングの対向面に絶縁層を備え、
前記現像ケーシングは、前記現像剤担持体の表面と対向して前記ケーシングギャップ部を形成し、導電性材料からなるギャップ形成部材を、前記現像剤収容部を形成するケーシング本体部とは別部材で備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
前記絶縁層は、前記現像ケーシングの対向面に絶縁性の樹脂材料をコーティングしたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の何れかに記載の現像装置において、
前記絶縁層の表面は、水との接触角が９５［°］以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
前記絶縁層の体積抵抗は１×１０１４［Ω／ｃｍ］以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置において、
前記絶縁層の層厚は３０［μｍ］以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の表面における表面移動方向と直交する方向を幅方向としたときに、
前記絶縁層の幅方向の端部は、前記現像領域の幅方向の端部と同じ位置、または、前記現像領域の幅方向の端部よりも外側に位置することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の現像装置において、
前記ギャップ形成部材は、金属製のネジ部材によって前記ケーシング本体部に固定されており、前記ギャップ形成部材の表面における前記ネジ部材の頭部が露出する面を非磁性のカバー部材によって覆うことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
少なくとも潜像担持体と、
前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記潜像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１乃至７の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体の表面の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と前記現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段として、請求項１乃至７の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現像装置において、現像領域でケーシングから露出した現像剤担持体の表面が再びケーシング内に戻るケーシング入口部で、ケーシング内部に向かう気流（以下、「吸い込み気流」という）が発生することが知られている。
【０００３】
一般に、現像剤を収容するケーシング、ケーシング内の現像剤を攪拌・搬送する攪拌搬送部材、ケーシング内の現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体などから構成される。現像剤担持体の表面上に担持された現像剤は、現像剤担持体の表面移動に伴って表面移動方向下流側へ搬送され、潜像担持体との対向領域（現像領域）を通過する。現像剤担持体の表面上の現像剤は、現像領域の通過時に、潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて現像処理を行い、その後、再びケーシング内に回収される。
【０００４】
特許文献１には、ケーシング入口部における現像剤担持体とケーシングとの隙間を、現像剤担持体に担持された現像剤がケーシングに接触するように設定する現像装置が記載されている。この現像装置では、現像剤が、ケーシングに接触しながらケーシング内に移動することによって現像剤担持体とケーシングとのシール性を保持するとともに、ケーシング内への吸い込み気流を発生させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸い込み気流を発生させる構成では、現像領域近傍で現像剤担持体から遊離してしまった現像剤を、吸い込み気流に乗せてケーシング内に回収することが可能となり、現像剤の飛散を抑制することができる。
【０００６】
また、ケーシング入口部で、現像剤担持体の表面に担持された現像剤とケーシングとの間に隙間があると、この隙間からケーシングの内部から外部に向かう気流（以下、「吐き出し気流」という。）が発生する。吐き出し気流が発生すると、ケーシング内の現像剤が気流に乗って漏れ出たり、現像剤が吸い込み気流に乗ってケーシング内に向かうことを阻害したりするため、現像剤の飛散の原因となるおそれがある。これに対してケーシング入口部で、現像剤担持体の表面に担持された現像剤がケーシングに接触する構成では、現像剤担持体の表面に担持された現像剤とケーシングとの間に隙間がないため、上記吐き出し気流が発生することを防止できる。これにより、現像剤の飛散をさらに抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、現像剤担持体の表面に担持された現像剤がケーシング入口部でケーシングに接触する構成を採用すると、ベタ画像を出力したときに画像濃度が低下する不具合が生じることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持して表面移動することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成し、内部に配置された前記現像剤担持体の表面移動方向における前記現像剤担持体の表面の一部を前記潜像担持体に対向させるための開口部が設けられた現像ケーシングと、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、を備える現像装置において、前記現像領域に対して前記現像剤担持体の表面移動方向下流側の前記現像剤担持体の表面と前記現像ケーシングの対向面とが近接するケーシングギャップ部は、前記現像剤担持体に担持された現像剤が前記現像ケーシングの対向面に接触するように設定され、前記現像ケーシングにおける前記ケーシングギャップ部を形成する部分は導電性材料から形成され、前記ケーシングギャップ部で前記現像剤担持体の表面上の現像剤が接触する部分の前記現像ケーシングの対向面に絶縁層を備え、前記現像ケーシングは、前記現像剤担持体の表面と対向して前記ケーシングギャップ部を形成し、導電性材料からなるギャップ形成部材を、前記現像剤収容部を形成するケーシング本体部とは別部材で備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制しつつ、画像濃度の安定化を図ることができる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る現像装置の現像ローラ近傍の拡大図。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】液冷装置の概略構成図。
【図４】現像装置及び感光体を示す拡大構成図。
【図５】現像装置を斜め上方から見た斜視図。
【図６】図５に示す現像装置から現像ローラ上カバーを取り外した状態の斜視図。
【図７】現像装置内の現像剤の流れの模式図。
【図８】図４に示す現像装置について、現像剤収容部である三つの現像剤搬送路を形成するケーシングのみを示す断面図。
【図９】図４に示す現像装置の断面図のケーシングギャップ領域近傍の拡大断面図。
【図１０】現像装置におけるケーシングギャップが広い場合と、狭い場合とのケーシングギャップ領域近傍の模式図。
【図１１】実験例２で用いた現像装置の改造機の説明図。
【図１２】トナー付着量の測定箇所を示す現像装置の説明図。
【図１３】ギャップ形成部材の感光体との対向面にトナーが付着する様子の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図２は、本発明を適用可能な画像形成装置としての複写機５００の概略構成を説明する構成図である。
図２に示す複写機５００は、四つの画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並列に配置された画像形成部１を有している。画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、潜像担持体たるドラム状の感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、ドラムクリーニングユニット１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、帯電ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）等を不図示の枠体に収めている。現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式である。
【００１２】
これら画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、複写機５００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。また、本実施形態の現像装置４０は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いるに二成分現像方式を採用している。
【００１３】
画像形成部１の上方には、潜像形成手段としての露光ユニット９が設けられている。また、装置上部には、コンタクトガラス上に載置された原稿を走査して読み取る読取装置１０が設けられている。画像形成部１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト１５を備えた転写ユニット２が設けられている。中間転写ベルト１５は、複数の支持ローラに掛け渡されており、図２中の時計回り方向に回転移動する。転写ユニット２の下方には二次転写装置４が設けられている。
【００１４】
二次転写装置４は、二次転写ローラ１７を備えており、二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１５における転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所に、中間転写ベルト１５のおもて面から当接して二次転写ニップを形成している。
【００１５】
二次転写ローラ１７には図示しない電源によって二次転写バイアスが印加されている。また、転写対向ローラ１６は、電気的に接地されている。これにより、二次転写ニップ内に二次転写電界が形成されている。二次転写装置４の図２中の左側には、用紙上に転写されたトナー像を定着する定着ユニット７が設けられている。定着ユニット７は、内部に発熱体を備えた加熱ローラを有する。
【００１６】
また、二次転写装置４と定着ユニット７との間には、トナー像転写後の用紙を定着ユニット７へと搬送する搬送ベルト６が設けられている。複写機５００の図２中の右下部には、図示しない給紙収容部から一枚ずつ分離して給送された用紙を二次転写装置４へ給紙する給紙ユニット３が設けられている。また、複写機５００の図２中の右下部には、おもて面にトナー像が定着された用紙を再び給紙ユニット３へと搬送する両面ユニット５を備える。さらに、定着ユニット７の図２中の左側には、定着ユニット７を通過した用紙を、機外へ排出、または両面ユニット５へ搬送する排紙ユニット８が設けられている。
【００１７】
複写機５００でコピーをとるときは、読取装置１０により原稿を読み取る。この原稿読み取りに並行して、中間転写ベルト１５が図２中の時計回り方向に回転するように表面移動する。これと同時に、画像形成部１では、帯電ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって表面が帯電せしめられた感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に、読み取った原稿内容に基づきイエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いて露光ユニット９により露光する。これにより、それぞれの感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に潜像を形成する。
【００１８】
次いで、各感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の潜像を現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）により現像し、単色のトナー像（顕像）を形成する。そして、各感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のトナー像を中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１５上に合成トナー像を形成する。
【００１９】
トナー像転写後の各感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、ドラムクリーニングユニット１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で、感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に残留する残留トナーを除去し、再度の画像形成に備える。
【００２０】
このようなトナー像形成に並行して、図示しない給紙収容部から一枚づつ用紙を繰り出し、レジストローラ対１４に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１５上の合成トナー像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ対１４を回転し、中間転写ベルト１５と二次転写装置４とによって形成される二次転写ニップに用紙を送り込み、二次転写装置４で転写して用紙上にトナー像を転写する。トナー像転写後の用紙は、搬送ベルト６で搬送して定着ユニット７へと送り込み、定着ユニット７で熱と圧力とを加えてトナー像を定着した後、排紙ユニット８へ送り込む。
【００２１】
排紙ユニット８では用紙の搬送先を切換爪で切換えて、機外（装置左側）の図示しない排紙トレイまたは下方の両面ユニット５へ案内する。両面ユニット５では、用紙を反転して再び二次転写ニップへと導き、裏面にも画像を記録した後、排紙ユニット８で排紙トレイ上に排出する。
一方、二次転写ニップでトナー像を転写した後の中間転写ベルト１５は、中間転写ベルトクリーニングユニット９０によって、中間転写ベルト１５上に残留する残留トナーを除去され、再度の画像形成に備える。
【００２２】
ここで、複写機５００では機械サイズを小型化する観点から機械内部の高密度化と共に定着ユニット７を転写ユニット２の下側にもぐりこませるような配置としている。このため、複写機５００では、図２に示すように、中間転写ベルト１５は、定着ユニット７の上面および右側面を覆うよう屈曲している。この構成により装置の高さ方向と幅方向とをコンパクトにしている。
【００２３】
しかし、中間転写ベルト１５に対して定着ユニット７を近接させると、発熱体である定着ユニット７によって中間転写ベルト１５が熱的影響を受け変形し、色ずれ等の画像不具合が発生する恐れがある。これは、装置が高速化するにつれて装置内部の発熱量が増大することにより、顕著になってきている。
【００２４】
また、両面印刷時は、定着ユニット７で加熱された用紙が両面ユニット５を通過し、再び二次転写位置にて中間転写ベルト１５に接触するため、用紙からの熱伝達により、さらに中間転写ベルト１５の温度が上昇して、より厳しい条件となる。また、中間転写ベルト１５に接触している感光体１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、さらには現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）にも熱が伝わり、ベルト変形による画像不具合、及びトナーの固化等の不具合がより一層発生しやすくなる。
【００２５】
そこで、発熱源である定着ユニット７と、定着ユニット７と近接して配置される中間転写ベルト１５との間に断熱装置２０を設けている。断熱装置２０は、ダクトによる気流から成る場合も多いが、ここではヒートパイプを使った断熱装置について説明する。これは、主として受熱板２１と、ヒートパイプ２２と、放熱板２３と、ダクト２４及び図示しない排気ファンとで構成される。
【００２６】
受熱部材である受熱板２１は熱を吸収しやすい材料で形成され、発熱源である定着ユニット７と、その熱の影響から保護したい保護対象部である転写ユニット２との間に配置されている。伝熱手段（熱輸送手段）としてのヒートパイプ２２は、受熱板２１の下面に装着され、その一端部（下端部）側が受熱部となっている。ヒートパイプ２２の他端側は放熱部であり、受熱部よりも高い位置で放熱板２３に装着されている。放熱部材である放熱板２３は、熱を放出しやすい材料で形成され、必要に応じてヒートシンクを設けても良い。
【００２７】
図２に示す複写機５００では、ダクト２４を本体の前面から背面に延設し、そのダクト２４の内部に放熱板２３が位置するように設けられる。ダクト２４の装置前面側端部には空気流入口が設けられ、背面側端部には排気口が設けられ、その排気口部には図示しない排気ファンが設けられている。
【００２８】
このように構成された断熱装置２０は、発熱部（本例では定着ユニット７）からの熱を受熱板２１で受け、その熱が伝熱手段であるヒートパイプ２２によって放熱部（放熱板２３）まで輸送される。そして、ダクト２４内にある放熱板２３から熱が放出され、放出された熱は図示しない排気ファンにより機外に排出される。なお、排気ファンを設けず、自然冷却とすることも可能である。
【００２９】
このように、定着熱の影響を遮断し、保護対象である画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及び転写ユニット２を効果的に保護することにより、中間転写ベルト１５の変形による色ズレ等の不具合や、トナー固化等による不具合の発生を未然に防止する。
【００３０】
また、それぞれの現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材を駆動した際に、現像剤攪拌搬送部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像装置４０内を温度上昇させる。
【００３１】
さらに、現像剤を現像領域に搬送する前に現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤規制部材による規制の際の現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像装置４０内を温度上昇させる。
【００３２】
現像装置４０内の温度が上昇すると、トナーの帯電量が低下してトナー付着量が増加し、所定の画像濃度が得られなくなる。また、温度上昇によりトナーが溶融して現像剤規制部材や現像剤担持体、感光体などに固着し、画像にスジ状の異常画像などが生じるおそれがある。
【００３３】
近年、定着エネルギーを小さくするために溶融温度の低いトナーを用いた場合は、トナーの固着による異常画像などが生じやすい。また、印刷スピードの高速化により、現像装置４０が高温になりやすくなっている。
【００３４】
そのため、現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、高画像品質、高信頼達成のため非常に重要な冷却部位である。従来においては空冷ファンなどによって現像装置４０周辺に気流を発生させ温度上昇箇所である現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を空冷し、現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の温度が過度に上昇するのを抑制している。
【００３５】
しかし、小型化の要請に伴い、現像装置４０の周辺に流路形成するためのダクトを小さくする必要がある。ダクトが小さくなると、現像装置４０の周囲に流れ込む気体の流量が減り、十分に現像装置４０を冷却することができない。このため、本実施形態の複写機５００においては、現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の冷却を図３に示す液冷装置３０で行っている。
【００３６】
図３は、液冷装置３０の概略構成図である。図３に示すように、液冷装置３０は、温度上昇箇所である現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の壁面に圧接し、冷却液が現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）からの熱を受ける四つの受熱部３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えている。さらに、液冷装置３０は、冷却液を冷却する三つの冷却部３５、冷却液を内包する循環パイプ３４、冷却液を循環パイプ３４内で循環させるための搬送手段たる冷却ポンプ３１、余剰の冷却液を貯留するリザーブタンク３３などを備えている。また、各冷却部３５は、放熱手段たるラジエータ３５ｂ、冷却ファン３５ａなどを備えている。
【００３７】
受熱部３２は、熱伝導性の高い部材で形成されたケース３２ａ内部に流路３２ｂが設けられている（後述する図４参照）。通常、熱伝導率が４００［Ｗ／ｍＫ］程の銅、もしくは２００［Ｗ／ｍＫ］程のアルミニウムをベースにして受熱部３２のケース３２ａが構成されている。また、さらに熱伝導率の高い材質（例えば、銅や銀や金）を用いても良い。
【００３８】
また、熱伝導性を高めるために現像装置４０の側面などもアルミニウムで構成しているため、現像装置４０の側面に受熱部３２を密着させようとすると、少なからず空気層ができてしまう。空気層ができてしまうと、熱交換の効率が落ちてしまう。
【００３９】
そのため、本実施形態においては、受熱部３２の現像装置４０と対向する面（以下、圧接面という）に熱伝導シート１３０（図４参照）を貼り付けている。この熱伝導シート１３０は高熱伝導性であると同時に、現像装置４０と受熱部３２との面精度を潰してくれるような硬さ（変形しやすさ）が要求される。しかし、熱伝導シート１３０は高熱伝導であると硬く、低熱伝導だと軟らかいという性質を持っているため、高熱伝導性を得るためには、熱伝導シート１３０は、ある程度硬くなってしまう。
【００４０】
そのため、本実施形態では、受熱部３２を現像装置４０の側面に圧接するように、受熱部３２を大きな押圧力で押圧している。これにより、ある程度硬い熱伝導シート１３０を用いても熱伝導シート１３０が変形して、現像装置４０と受熱部３２との面精度を潰してくれる。これにより、現像装置４０と受熱部３２との間に空気層ができるのを抑制し、現像装置４０の熱を受熱部に良好に伝導させることができる。また、熱伝導シート１３０は、現像装置４０側面に貼り付けてもよい。
【００４１】
図３に示すように、各冷却部３５では、循環パイプ３４からの冷却媒体を内包する収容部（熱伝導率が高いアルミニウム等で構成）を介して冷却液を伝熱・放熱する放熱手段であるラジエータ３５ｂを備えている。そして、ラジエータ３５ｂからの放熱量に応じて、冷却ファン３５ａによる強制空冷、または、自然空冷がとられる。また、冷却部３５は、一つでもよいし、四つ以上であっても構わない。また、冷却部３５毎に冷却ファン３５ａを設けているが、一つの冷却ファン３５ａで複数の冷却部３５のラジエータ３５ｂに外気を供給するよう構成してもよい。
【００４２】
冷却部３５を複数備えることで一つ一つの冷却部３５の冷却効率が低くても、全ての現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の温度上昇を良好に抑制することができる。その結果、ひとつの冷却部３５で全ての現像装置４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の温度上昇を抑制するものに比べて、放熱面積が小さく冷却効率のあまり高くない小型のラジエータを用いることができ、冷却部３５を小型化することが可能となる。
【００４３】
冷却ポンプ３１は冷却液を受熱部３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と冷却部３５とで循環させる駆動源であり、冷却液は図３中の矢印で示すように循環させる。また、リザーブタンク３３は冷却液保管用のタンクである。冷却液は、受熱部３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で受けた熱をラジエータ３５ｂまで輸送する熱輸送媒体である。冷却液は水を主成分とし、凍結温度を下げるためにプロピレングリコールやエチレングリコールなどを添加したり、金属の構成部品の錆を防ぐために防錆剤（例えば、リン酸塩系物質：リン酸カリ塩、無機カリ塩等）を添加したりして使用する。
【００４４】
冷却液が水の場合、定積熱容量が空気の３０００倍以上であり、少ない流量で大きな熱量を移送できるので、強制空冷に比べ効率のよい冷却が可能である。
【００４５】
図４は、四つ画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの一つが備える現像装置４０及び感光体１８を示す拡大構成図である。四つの画像形成ユニット１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっているので、図４以降の図面及び以下の説明では、使用するトナーの色を示す「Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ」という添字を省略する。また、図５は、現像装置４０を斜め上方から見た斜視図であり、図６は、図５に示す現像装置４０から現像ローラ上カバー２２０を取り外した状態の斜視図である。
【００４６】
図４に示すように感光体１８は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１８の表面は露光ユニット９より照射されたレーザ光により静電潜像が形成される。その後、形成された静電潜像に現像装置４０からトナーが供給され、トナー像を形成する。
【００４７】
現像装置４０は、図４中の矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１８の表面の静電潜像にケーシング本体部１２１等によって形成される現像剤収容容器に収容された現像剤を供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ４５を有している。現像ローラ４５は回転可能な現像スリーブ４５ａを備え、その内部に複数の磁極を有する磁界発生手段としてのマグネットローラ４５ｂが配置されている。
【００４８】
また、現像装置４０は、現像ローラ４５に現像剤を供給しながら現像ローラ４５の軸線方向に沿って図４の奥側から手前側に向けて現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュ４８を有している。さらに、現像ローラ４５の表面と供給スクリュ４８との対向部に対して現像ローラ４５の表面移動方向下流側には、現像ローラ４５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段としてのドクタブレード４２を備えている。
【００４９】
現像ローラ４５と感光体１８との対向部である現像領域よりも現像ローラ４５の表面移動方向下流側では、現像領域を通過し、現像ローラ４５の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路４７が現像ローラ４５と対向する。回収搬送路４７は、回収した回収現像剤を現像ローラ４５の軸線方向に沿って供給スクリュ４８と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置されたスクリュ形状の回収スクリュ４６を備えている。供給スクリュ４８が配置された供給搬送路４９は現像ローラ４５の横方向に、回収スクリュ４６が配置された回収搬送路４７は現像ローラ４５の下方に並設されている。
【００５０】
なお、現像ローラ４５からの現像剤の離脱は、先に述べた現像スリーブ４５ａの内部に設けたマグネットローラ４５ｂを、離脱させたい箇所のみ磁極がない状態に設定して分離部を構成することにより、現像剤の分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい箇所（分離部）に反発磁界が形成されるような磁極配置のマグネットローラ４５ｂを用いてもよい。
【００５１】
現像装置４０は、供給搬送路４９の下方で回収搬送路４７に並列して攪拌搬送路４４を設けている。攪拌搬送路４４には、現像ローラ４５の軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら、搬送するスクリュ形状の攪拌スクリュ４３が配置されている。攪拌スクリュ４３は、攪拌搬送路４４内の現像剤を供給スクリュ４８とは逆方向である図４中の手前側から奥側に向けて搬送する攪拌搬送部材であり、軸線方向に平行に配置されている。この攪拌スクリュ４３は、攪拌軸部４３ａにらせん状の攪拌羽部４３ｂが固定されている。
【００５２】
供給搬送路４９と攪拌搬送路４４とは、仕切り壁である第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３における供給搬送路４９と攪拌搬送路４４とを仕切っている部分のうち、図４中の手前側端部と奥側端部との両端は開口部となっており、供給搬送路４９と攪拌搬送路４４とが連通している。
また、供給搬送路４９と回収搬送路４７とも第一仕切り壁１３３によって仕切られているが、第一仕切り壁１３３における供給搬送路４９と回収搬送路４７とを仕切っている部分には開口部を設けていない。
【００５３】
また、攪拌搬送路４４と回収搬送路４７との二つの現像剤搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４は、図４中の手前側端部が開口部となっており、攪拌搬送路４４と回収搬送路４７とが連通している。
【００５４】
現像剤搬送部材である供給スクリュ４８、回収スクリュ４６及び攪拌スクリュ４３は、樹脂もしくは金属のスクリュ部材からなっている。各スクリュ部材のスクリュ径は全てφ２２［ｍｍ］である。また、スクリュピッチは、供給スクリュが５０［ｍｍ］の二条巻きであり、回収スクリュ４６及び攪拌スクリュ４３が２５［ｍｍ］の一条巻きである。回転数は全てのスクリュ部材を約６００［ｒｐｍ］に設定している。また、本実施形態の現像装置４０では、攪拌搬送路４４の全長は４１０［ｍｍ］であり、供給搬送路４９の全長は３２０［ｍｍ］である。
【００５５】
現像ローラ４５の上方に配置されたステンレス鋼などの金属からなるドクタブレード４２によって薄層化された現像ローラ４５上の現像剤を、現像ローラ４５の表面移動によって感光体１８との対抗部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ４５の表面はＶ溝の形成処理、あるいは、サンドブラスト処理が施されており、φ２５［ｍｍ］のアルミニウム（Ａｌ）もしくはステンレス鋼（ＳＵＳ）の素管からなる。また、現像ローラ４５とドクタブレード４２との隙間であるドクタギャップ、及び、現像ローラ４５と感光体１８との隙間である現像ギャップは、共に０．３［ｍｍ］程度となっている。
【００５６】
現像領域を通過した後の現像ローラ４５表面上の現像剤は、回収搬送路４７にて回収され、図４中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第二仕切り壁１３４の開口部で、攪拌搬送路４４へ現像剤が移送される。
【００５７】
また、攪拌搬送路４４の下方には、現像剤のトナー濃度を検知する不図示のトナー濃度検知センサが設けられている。そして、このトナー濃度検知センサの検知結果に基づいて不図示のトナー補給装置を作動することで、攪拌搬送路４４における第二仕切り壁１３４の開口部付近の攪拌搬送路４４の上側に設けられたトナー補給口２０１から攪拌搬送路４４にトナーが補給される。
【００５８】
なお、現像装置４０のケーシング本体部１２１は、攪拌搬送路４４、回収搬送路４７、供給搬送路４９などを形成する壁部材で形成されるものである。また、ケーシング本体部１２１には、内部に配置された現像ローラ４５の表面移動方向における現像ローラ４５の表面の一部を感光体１８に対向させるための開口部５１が設けられている。
【００５９】
図７は、現像装置４０内の現像剤の流れの模式図であり、図７中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
攪拌搬送路４４から現像剤の供給を受けた供給搬送路４９では、現像ローラ４５に現像剤を供給しながら、供給スクリュ４８の現像剤搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ４５に供給されずに供給搬送路４９の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁１３３の余剰開口部９２より攪拌搬送路４４に供給される（図７中矢印Ｅ）。
【００６０】
一方、現像ローラ４５に供給された現像剤は現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ４５から分離・離脱して、回収搬送路４７に受け渡される。現像ローラ４５から回収搬送路４７に受け渡され、回収スクリュ４６によって回収搬送路４７の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁１３４の回収開口部９３より攪拌搬送路４４に供給される（図７中矢印Ｆ）。
【００６１】
攪拌搬送路４４では、供給された余剰現像剤と回収現像剤とが攪拌スクリュ４３で攪拌しながら搬送され、第一仕切り壁１３３の供給開口部９１から供給搬送路４９に供給される（図７中矢印Ｄ）。
【００６２】
攪拌搬送路４４では攪拌スクリュ４３によって、回収現像剤と、余剰現像剤と、移送部で必要に応じてトナー補給口２０１から補給されるトナーとを、回収搬送路４７内及び供給搬送路４９内の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、現像剤搬送方向下流側で供給開口部９１によって連通している供給搬送路４９の現像剤搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。
【００６３】
図７に示す現像装置４０では、供給搬送路４９と回収搬送路４７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路４９に混入することがない。このため、供給搬送路４９の現像剤搬送方向下流側ほど現像ローラ４５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。
【００６４】
また、回収搬送路４７と攪拌搬送路４４とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。これにより、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路４９に供給されるため、供給搬送路４９に供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路４９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路４９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。
【００６５】
現像装置４０では、現像ローラ４５に担持され、現像領域を通過した現像剤が回収スクリュ４６、攪拌スクリュ４３によって搬送されて、攪拌スクリュ４３が配置された攪拌搬送路４４から上段にある供給搬送路４９へと押し上げられる。
そして、図７に示すように、現像装置４０の下段から上段への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュ４３の回転で攪拌搬送路４４の下流側に現像剤を押し込むことによって、現像剤を盛り上がらせて供給搬送路４９に現像剤を供給するものである。
【００６６】
現像装置４０では、攪拌搬送路４４の現像剤搬送路下流側端部近傍の、攪拌搬送路４４と供給搬送路４９とが連通している部分の攪拌スクリュ４３の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は攪拌スクリュ４３の軸方向に平行な辺と、攪拌スクリュ４３の軸方向に直交する辺とから構成される板状の部材である。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、攪拌搬送路４４から供給搬送路４９へ、より効率的な現像剤の受渡しを行うことができる。
【００６７】
また、供給搬送路４９の搬送方向上流側端部（軸方向奥側端部）近傍には、不図示の現像剤排出口が形成されており、供給搬送路４９と排出搬送路４１とを連通する。供給搬送路４９の上流側端部に到達した現像剤の量が所定量よりも多くなると、現像剤排出口の高さまで現像剤が到達し、現像剤排出口を通過して排出搬送路４１へと現像剤が受け渡される。
【００６８】
排出搬送路４１に受け渡された現像剤は、排出スクリュ４１ａによって現像装置４０の外部に設けられた不図示の排出現像剤回収部に回収される。このように現像剤を排出する構成を備えることにより、現像装置４０内の現像剤の量を一定に保つことができる。
【００６９】
また、現像装置４０に補給するトナーとして、キャリアを含有するプレミックストナーを補給する場合は、劣化したキャリアがトナーとともに排出搬送路４１に排出され、キャリアが入れ替わることで、現像装置４０内の現像剤の劣化を抑制することができる。
【００７０】
図８は、図４に示す現像装置４０について、現像剤収容部である三つの現像剤搬送路を形成するケーシング本体部１２１のみを示す断面図である。
【００７１】
図４、図５及び図６に示すように、現像装置４０は、ケーシング本体部１２１と、搬送路上部カバー２３０と、現像ローラ上カバー２２０と、奥側端部側板２５０と、手前側端部側板２４０とによって内部に現像剤を収容する現像ケーシングを形成する。この現像ケーシングが現像剤収容容器である。
【００７２】
現像装置４０は、この現像ケーシングによって形成された三つの現像剤搬送路の現像剤を、攪拌・搬送させるための三つの現像剤搬送スクリュを備える。また、三つの現像剤搬送路のうちの供給搬送路４９から供給された現像剤を担持し、感光体１８との最近接部である現像領域まで搬送する現像ローラ４５を備える。さらに、現像ローラ４５が現像剤を担持・搬送するに際し、現像ローラ４５上の現像剤の層厚を長手方向（軸方向）に渡り均一に規制し、均すための現像剤規制部材であるドクタブレード４２を備える。
【００７３】
現像ローラ４５を構成する現像スリーブ４５ａの内部にはマグネットローラ４５ｂが設けられており、このマグネットローラ４５ｂの磁力によって現像剤を担持することができる。また、磁性キャリアとトナーとは攪拌されることで、それぞれ逆極性に帯電しており、この帯電による静電気力によってそれぞれ付着し合っている。磁力によって現像ローラ４５の表面に磁性キャリアを担持し、静電気力によって磁性キャリアにトナーが付着することによって、現像ローラ４５の表面上には磁気ブラシ状の現像剤層が形成される。
【００７４】
現像ローラ４５に担持され、ドクタブレード４２により均一に均された現像剤層は、現像ローラ４５の表面移動に伴って現像領域まで搬送される。そして、現像バイアスが印加された現像ローラ４５と、静電気潜像の形成された感光体１８の表面との電位差によって生じた電界（現像電界）により、トナーが感光体１８上に移動し、現像される。
【００７５】
その後、現像領域を通過した現像剤は再び現像ケーシングによって形成される現像剤搬送路内に回収され、現像剤搬送路内を循環しつつ、トナー補給口２０１から新しいトナーが供給され、攪拌・搬送されて、再び現像に使用される。
【００７６】
上述したように、感光体１８上の静電潜像を現像装置４０によりトナーで現像すると、感光体１８上に静電潜像に応じたトナー像が形成される。このトナー像を中間転写装置である転写ユニット２が備える中間転写ベルト１５に転写し、その後、二次転写装置４によって用紙等の印刷媒体上に転写する。そして、印刷媒体上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えてトナーを溶融、定着させる定着装置２５を通過させることで、印刷媒体上に画像が形成される。
【００７７】
現像装置４０の現像ケーシングは、長手方向（軸方向）の長さが印刷媒体への印刷幅以上である。現像ケーシングの一部であるケーシング本体部１２１は、現像ローラ４５に現像剤を供給する供給搬送路４９と、現像に使用された現像剤を回収して搬送する回収搬送路４７と、回収された現像剤と新しく供給されたトナーを攪拌する攪拌搬送路４４とを形成する。
【００７８】
図５及び図６に示すように、現像ケーシングの一部である奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０は、ケーシング本体部１２１の軸方向両端と、現像ローラ４５及び三つの現像剤搬送スクリュの回転軸の両端部とを支持する部材である。さらに、搬送路上部カバー２３０は、ケーシング本体部１２１の上方を覆うようにケーシング本体部１２１に固定されて供給搬送路４９を形成するとともに、ドクタブレード４２が固定される部材である。また、現像ローラ上カバー２２０は、ドクタブレード４２よりも現像領域側の現像ローラ４５の表面を覆う部材である。
【００７９】
ケーシング本体部１２１について、上述した供給搬送路４９、回収搬送路４７及び攪拌搬送路４４が、それぞれの間で現像剤を受け渡しする開口部以外においては空間が仕切られている必要がある。そして現像剤搬送路の長さが印刷媒体の横幅以上であることを考えると、例えば、Ａ３サイズの用紙を対象とした画像形成装置に用いる現像装置４０であれば、ケーシング本体部１２１の軸方向の長さは、２９７［ｍｍ］以上の長さが必要となる。
【００８０】
このように、ケーシング本体部１２１は、軸方向にある程度のサイズがある部材であり、軸方向に同一の断面形状（図８に示す断面形状）を持たせる必要がある。さらに、本実施形態の現像装置４０では、三つの現像剤搬送路のうちの一つである攪拌搬送路４４となる部分が、現像剤を収容するために周囲を壁面に囲まれた筒状の形状となっている。このような形状のケーシング本体部１２１を一般的なプラスチック材料の射出成型品の単品にて作製することは困難である。
【００８１】
単品にて作製することが困難な形状を、プラスチック成型品の二部品を溶着して上述したケーシング本体部１２１の形状を作製することも考えられる。しかし、一分間あたりの画像出力枚数がＡ４サイズの用紙で換算して６０枚を超える高スピードかつ高画質なハイエンド機では、次のような問題が生じるおそれがある。
【００８２】
すなわち、このようなハイエンド機では、一台の現像装置４０に４００〜８００［ｇ］の二成分現像剤を収容する必要が有る。この量の現像剤を収容するケーシング本体部１２１がプラスチック製では、帯電した現像剤の電荷がケーシング本体部１２１をチャージアップさせ、これが画像上の不具合を引き起こすことがある。
【００８３】
例えば、ケーシング本体部１２１自体のチャージアップによって内部で循環しているトナーをひきつけて壁面にトナーの固着を引き起こすことがある。この固着したトナーが剥がれ落ちて現像に使用されると画像上黒斑点や白抜けといった異常画像を発生させてしまう。
【００８４】
また、複写機５００のように、現像装置４０の下方に中間転写ベルト１５が位置している構成では、チャージアップしたケーシング本体部１２１が中間転写ベルト１５上に転写されたトナー像との間で電気的な力が働くおそれがある。このような電気的な力が働くと、放電等の電気的な現象が生じ、トナー増を乱して画像上チリやかすれとなって現れることがある。
【００８５】
このような不具合を防止する構成として、本実施形態の現像装置４０では、ケーシング本体部１２１の材料にアルミニウムの押し出し材を用いている。押し出し材を用いることで、ある程度の長さがある筒状の部分を有するケーシング本体部１２１として、長手方向について同一の断面形状のものを作製することができる。また、ケーシング本体部１２１の材料としてアルミニウムのような金属材質を用い、これを複写機５００本体と電気的に導通させて電気的に接地することで、ケーシング本体部１２１がチャージアップすることに起因する不具合の発生を防止することができる。
【００８６】
また、ケーシング本体部１２１をアルミニウムなどの金属で作製することで、現像剤の熱をケーシング本体部１２１を介して液冷装置３０の受熱部３２に効率良く伝達させることができる。
【００８７】
現像装置４０の現像領域では、現像ローラ４５の表面が現像ケーシングの外側に露出しており、現像ローラ４５の表面に担持された現像剤が一時的に現像装置４０の外側へ搬送されることになる。現像剤は磁気力及び静電気力によって現像ローラ４５の表面上に担持されており、現像領域を通過した後は、再び現像装置４０内に回収される。しかし、現像ローラ４５の現像スリーブ４５ａが回転しているため、その遠心力によって現像ローラ４５の表面上の現像剤の一部（弱帯電トナー）が遊離して、飛散してしまうことは不可避である。
【００８８】
このように飛散する現像剤の量が増えてくると、複写機５００内外の汚れの原因となったり、複写機５００内の他部分の故障の原因となったりする。また、現像装置４０における現像領域に対して現像スリーブ４５ａの回転方向下流側の図４中の「α」で示す領域の周辺に、飛散した現像剤がたまってしまうと、これが画像上に落下して黒斑点や白抜けといった異常画像を引き起こす要因となる。
【００８９】
こうした現像剤の飛散を少しでも抑制するため、現像領域に対して現像スリーブ４５ａの回転方向下流側で、現像領域を通過した現像剤を現像装置４０内に回収する部分において、現像装置４０内に向かう気流を生じさせることが有効である。この気流は、現像ローラ４５と現像ケーシングとを所定の範囲で、所定のギャップを持たせて対向、近接させることで、現像スリーブ４５ａとともに回転しながら搬送される現像剤が空気と共に現像装置４０内に向かうことで発生する。
このような気流を発生させることにより、現像ローラ４５の保持力から遊離してしまった現像剤も、現像装置４０内に向かう気流に乗せることで、現像装置４０の外へ飛散させることなく現像装置４０内に回収することが可能となる。
【００９０】
このとき、現像剤の飛散を抑えるための気流を最適化するには、現像領域を通過した現像スリーブ４５ａの表面が現像ケーシング内に進入する部分の現像ケーシングと現像ローラ４５との最近接部であるケーシングギャップ領域を最適に設計する必要がある。
上述した現像装置４０内に向かう気流（以下、「吸い込み気流」という。）は、現像ローラ４５に保持されて搬送される現像剤の磁気ブラシの移動によって生じる。しかし、現像ローラ４５と現像ケーシングとの間が広すぎると、ケーシングギャップ領域の全域で吸い込み気流を生じさせることができなくなり、現像剤の飛散を抑制する効果が十分に得られなくなる。
【００９１】
これは、以下の理由による。すなわち、現像ローラ４５と現像ケーシングとの間が広すぎると、磁気ブラシの先端と現像ケーシングとの間に隙間が生じてしまう。現像剤の移動により、磁気ブラシの表面近傍には現像剤の移動方向と同じ方向の気流が生じるが、この気流により現像装置４０の内部の圧力が上昇する。このとき、磁気ブラシの先端と現像ケーシングとの間に隙間があると、上昇した圧力が磁気ブラシと現像ケーシングとの隙間から抜けてしまう。よって、現像ローラ４５と現像ケーシングとの間が広すぎると、ケーシングギャップ領域の全域で吸い込み気流を生じさせることができなくなり、現像剤の飛散を抑制する効果が十分に得られなくなる。
このため、吸い込み気流による現像剤の飛散抑制効果を得るためには、現像剤の磁気ブラシと現像ケーシングが接触していることが望ましい。
【００９２】
一方、ケーシングギャップ領域の隙間が狭すぎると、搬送された現像剤の全量がケーシングギャップ領域を通過できず、現像領域に対して現像スリーブ４５ａの表面移動方向下流側で現像剤があふれ、現像剤の循環が成立しなくなる。
【００９３】
したがって、ケーシングギャップ領域の隙間は、現像剤の循環を妨げない最低限の幅を確保しつつ、現像剤の磁気ブラシと現像ケーシングが接触できる範囲で、且つ、現像装置４０の各種条件に応じて最適に設計することが求められる。磁気ブラシと現像ケーシングが接触できる範囲の中では、使用する現像剤の特性、現像スリーブ４５ａの回転数、現像装置４０内部の構成によって最適なケーシングギャップは異なってくる。このため、現像装置４０の構成において最適な隙間の値、ケーシングギャップ領域の形状をチューニングすることが望ましい。
【００９４】
このとき、製品の量産性を考慮した場合に、ケーシングギャップ領域は長手方向（軸方向）に一定以上の長さを持つため、量産機の全てにおいて精度よくケーシングギャップ領域の隙間の大きさを保証することは困難である。本発明者らが株式会社リコー製の「ＰｒｏＣ７５０」の現像装置を用いた評価実験を行ったところ、ケーシングギャップ領域の隙間を０．７〜０．８［ｍｍ］の範囲に調整することで、現像剤の飛散の量が最も低減できるという結果が得られた。
【００９５】
しかし、ケーシングギャップ領域をアルミニウムの押し出し材であるケーシング本体部１２１と現像ローラ４５の表面とで形成しようとすると、隙間の調整範囲を±０．０５［ｍｍ］とすることを保証することは困難である。これは次の理由による。すなわち、現像ローラ４５は軸方向の両端が奥側端部側板２５０と手前側端部側板２４０とに保持されており、ケーシング本体部１２１もこれら二つの端部側板に保持されている。このため、ケーシングギャップ領域の隙間は、現像ローラ４５と二つの端部側板との寸法公差、及び、二つの端部側板とケーシング本体部１２１との寸法公差との積み上がりによって精度が決まる。このように寸法公差が積み上がるため、隙間の調整範囲を±０．０５［ｍｍ］とすることを保証することは困難である。
さらに、本実施形態の現像装置４０ではケーシング本体部１２１にはアルミニウムの押し出し材を用いているが、アルミニウムの押し出し材は加工精度上、寸法を決めるのが難しいという問題もある。
【００９６】
ケーシングギャップ領域の隙間を所望の範囲とする構成として、奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０に対するケーシング本体部１２１の組み付け位置を調節可能とする構成が考えられる。この構成では、現像ローラ４５を保持する奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０に対してケーシング本体部１２１をある一方向に移動可能な構成とする。そして、現像ローラ４５との最近接部であるケーシングギャップ領域の隙間の寸法を所定の突き当て法で管理して組みたて、固定することで、ケーシングギャップ領域の隙間の精度を保証するものである。
【００９７】
しかし、この構成では、現像装置４０の奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０に対して、現像剤収容部を形成するメイン部材であるケーシング本体部１２１が可動であることが求められる。一方、奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０では、現像ローラ４５以外にも、現像剤搬送スクリュを保持している。このため、ケーシングギャップ領域の隙間の寸法のみを優先してケーシング本体部１２１の位置決めを行った場合、ケーシング本体部１２１の内壁面と現像剤搬送スクリュの外周部とのクリアランスを必要な精度で保証することが困難となる。
【００９８】
このクリアランスが広すぎると、現像装置４０内での現像剤の循環性が悪くなり、トナー濃度の均一性が損なわれて画像濃度が不安定になる。また、現像装置４０内で滞留した現像剤が凝集、または固着してしまい、こうした現像剤が剥がれ落ちて現像に使用されると画像上の黒斑点やしろ抜けといった異常画像となって現れる。
一方、上記クリアランスが狭すぎると、回転する現像剤搬送スクリュとケーシング本体部１２１の内壁面との間に現像剤が挟まれ、加圧されることで、凝集や固着を生じてしまう。さらに、クリアランスが全くなくなる、すなわち、現像剤搬送スクリュがケーシング本体部１２１の内壁面に接触する状態となると、回転する現像剤搬送スクリュがケーシング本体部１２１の内壁面をこすって、破損等の種々の不具合を引き起こすことは自明である。
【００９９】
また、この構成では、現像剤収容部を形成するメイン部材であるケーシング本体部１２１と、奥側端部側板２５０及び手前側端部側板２４０との位置関係が、次のように定められる。すなわち、位置決め基準ではなく、ケーシングギャップ領域の隙間の寸法を調整した後のネジ止めによってのみ定められる。これにより、奥側端部側板２５０と手前側端部側板２４０との相対的な位置関係が現像装置４０ごとにわずかに異なるという不具合が生じる。その結果、現像スリーブ４５ａや現像剤搬送スクリュを支持する軸方向両端の軸受部材の軸心ずれが生じ、軸受部での負荷トルク増大、及び発熱によるトナー固着といった弊害が生じる。
特に、近年の画像形成装置にて省エネルギー化が求められるにつれ、画像形成装置で最もエネルギーを消費する定着プロセスで必要な熱量を下げるため、トナーの低融点化が進められている。その結果、現像装置４０の軸受部での発熱があると、トナーの凝集、固着が発生しやすくなるため、軸受部での負荷トルクは極力抑えることが求められる。
【０１００】
本実施形態の現像装置４０では、図４に示すように、現像領域を通過した現像スリーブ４５ａの表面がケーシング本体部１２１の内側に入る部分に、ケーシング本体部１２１と現像スリーブ４５ａとの隙間の大きさを調整するギャップ形成部材１１２を設けている。ギャップ形成部材１１２はケーシング本体部１２１と同様にアルミニウム製であるが、ケーシング本体部１２１とは別部材であり、ケーシング本体部１２１に対する組み付け位置を所定の範囲内で任意に調節することができる。この調節より、現像領域を通過した現像スリーブ４５ａの表面がケーシング本体部１２１の内側に入る部分であるケーシングギャップ領域の隙間の広さを任意に調整することができる。また、形状が異なるギャップ形成部材１１２に取り替えることで、ケーシングギャップ領域で現像ローラ４５と対向する現像ケーシング側の対向面を任意に調節することも可能である。
【０１０１】
図９は、図４に示す現像装置４０の断面図のケーシングギャップ領域近傍の拡大断面図である。ギャップ形成部材１１２は、ケーシング本体部１２１とは別部材であり、ケーシング本体部１２１の一部であるギャップ形成部材固定部１１３に対してギャップ形成部材１１２を固定する構成である。図９に示すようにギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５と対向する面は、現像ローラ４５の表面に沿うような曲面となっている。ケーシングギャップ領域近傍では現像スリーブ４５ａは、図９中の矢印Ａで示すように表面移動し、ケーシング本体部１２１の外から内側に向かうように表面が移動する。
【０１０２】
ギャップ形成部材１１２は、ギャップ形成部材固定部１１３の斜面に沿って、現像ローラ４５の中心に向かう方向に移動可能な構成となっている。そして、ギャップ形成部材１１２と現像ローラ４５との隙間であるケーシングギャップＧ１を所定の値（本実施形態では０．７５［ｍｍ］）に調整する。この調節の後に、軸方向の三箇所でネジ部材であるギャップ調整ネジ５０１によってギャップ形成部材１１２をギャップ形成部材固定部１１３に対して固定する。
【０１０３】
また、鉄等の金属の磁性体からなるギャップ調整ネジ５０１の頭部が露出しているとギャップ調整ネジ５０１が磁化し、キャリアが付着する恐れがある。ギャップ形成部材１１２における感光体１８との対向面に位置するギャップ調整ネジ５０１の頭部にキャリアが付着すると感光体１８の表面を傷つけるおそれがある。
現像装置４０では、ギャップ形成部材１１２における感光体１８との対向面のギャップ調整ネジ５０１の頭部を覆うようにカバー部材として機能する入口シール５０を設けている。これにより、ギャップ形成部材１１２における感光体１８との対向面にキャリアが付着することを防止できる。
【０１０４】
高温高湿環境下などによる現像剤の低帯電時などでもトナー飛散による不具合を抑制するためには、ケーシングギャップ領域の隙間を小さくし（狭くし）、現像装置４０内への十分な吸い込み気流を確保する必要がある。
しかし、上述したように、ギャップ形成部材１１２とケーシング本体部１２１とはアルミニウム製であり、ケーシング本体部１２１に固定されたギャップ形成部材１１２は、ケーシング本体部１２１を介して接地されている。このため、現像バイアスが印加されている現像ローラ４５とギャップ形成部材１１２との間には電位差があり、トナーが現像ローラ４５側からギャップ形成部材１１２側へと向かう電界が形成される。そして、十分な吸い込み気流を確保するように、ケーシングギャップ領域の隙間を小さくすると、現像ローラ４５の表面に担持された現像剤に含まれるトナーが、ギャップ形成部材１１２に静電的に付着する現象が生じることがあった。
【０１０５】
現像装置４０では、現像ローラ４５に現像バイアスを印加して、感光体１８の静電潜像との電位差によってトナーを感光体１８に付与して現像する。従来の現像装置では、現像ローラ４５と感光体１８との隙間である現像ギャップに対して、ケーシングギャップが広く設定されていたため、通常の環境ではギャップ形成部材１１２に静電的にトナーが付着する現象が生じ難い。しかし、本実施形態の現像装置４０のようにケーシングギャップが狭い場合や、現像バイアスが高い場合、高温高湿環境下などで現像剤のトナー濃度が低下し、現像剤の抵抗が低下している場合等は、ギャップ形成部材１１２に静電的にトナーが付着する。
【０１０６】
ケーシングギャップ領域に対して現像ローラ４５の表面移動方向下流側の回収搬送路４７と対向する位置には、現像ローラ４５の表面上でマグネットローラ４５ｂの磁力がほとんど作用しない分離部が設けられている。通常は、この分離部で現像剤を現像ローラ４５から分離させることで、回収室内に現像剤を回収させる。しかし、ギャップ形成部材１１２にトナー（本実施形態ではマイナス極性に帯電したトナー）が静電的に付着すると、現像ローラ４５表面上に担持された現像剤（キャリア）にはカウンターチャージ（本実施形態ではプラス極性の電荷）が発生する。
【０１０７】
カウンターチャージが発生した現像剤は、現像ローラ４５に対する静電的な付着力が増加し、分離部で現像ローラ４５が分離し難くなる。これにより、現像領域を通過した際にトナーが消費された現像剤が、そのまま供給部に到達し、供給部で供給搬送路４９から汲み上げられる現像剤と共に、再び現像領域へと搬送される。これにより、トナー濃度が低下した現像剤が現像領域に供給されることとなり、画像濃度低下が発生する。
【０１０８】
図１０は、現像装置４０におけるケーシングギャップＧ１が広い場合と、狭い場合とのケーシングギャップ領域近傍の模式図である。図１０（ａ）はケーシングギャップＧ１が広いの説明図であり、図１０（ｂ）はケーシングギャップＧ１が狭いの説明図である。
【０１０９】
図１０（ａ）は、現像ローラ４５の表面に担持された現像剤に含まれるトナーＴが、ギャップ形成部材１１２に静電的に付着しない程度にケーシングギャップが広い場合を示している。この場合は、現像ローラ４５の表面に作用する磁気力が小さくなる分離部でトナーＴとキャリアＣとからなる現像剤は、現像ローラ４５から分離し、回収搬送路４７内へと移動する。
【０１１０】
一方、図１０（ｂ）は、現像ローラ４５の表面に担持された現像剤に含まれるトナーＴが、ギャップ形成部材１１２に静電的に付着する程度にケーシングギャップが狭い場合を示している。
現像装置４０では、ギャップ形成部材１１２を含む現像ケーシングが接地されているので、現像ローラ４５側からギャップ形成部材１１２側にトナーＴが静電的に移動する電界が形成されている。このため、図１０に示すように、ケーシングギャップＧ１が狭い場合は、ケーシングギャップ領域で大量のトナーＴがギャップ形成部材１１２に静電的に付着してしまう。
【０１１１】
そして、トナーＴがギャップ形成部材１１２側に移動した現像剤（キャリアＣ）には、プラス極性のカウンターチャージが発生し、マイナス極性の現像バイアスが印加された現像ローラ４５に対する静電的な付着力が大きくなる。これにより、現像ローラ４５の表面に作用する磁気力が小さくなる分離部に到達しても現像剤が現像ローラ４５から分離せず、そのまま現像領域に再汲み上げされる。以下、この現象を「現像剤の連れ回り」と呼ぶ。この現像剤の連れ回りが発生すると、上述したように画像濃度低下が発生する。
【０１１２】
図１は、実施形態に係る現像装置４０の現像ローラ４５近傍の拡大図である。
図１に示すように、現像装置４０は、現像剤を表面上に担持して表面移動することにより感光体１８の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像ローラ４５を備える。また、現像ローラ４５の表面に供給する現像剤を収容する供給搬送路４９、回収搬送路４７及び攪拌搬送路４４等の現像剤収容部を形成するケーシング本体部１２１及びギャップ形成部材１１２等から構成される現像ケーシングを備える。さらに、現像ローラ４５に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段である現像バイアス電源１４１を備える。
【０１１３】
また、現像装置４０は、図１に示すように、現像領域に対して現像ローラ４５の表面移動方向下流側のケーシングギャップ領域では、現像ローラ４５に担持された現像剤が現像ケーシングを構成するギャップ形成部材１１２の対向面に接触する。さらに、ケーシング本体部１２１及びギャップ形成部材１１２は、導電性材料のアルミニウムから形成され、ギャップ形成部材１１２の表面におけるで現像ローラ４５表面上の現像剤が接触する部分に絶縁層１２３を備える。
【０１１４】
図１に示すように、絶縁層１２３を設けたところ、画像濃度低下の発生を抑制することが出来た。また、このとき、ギャップ形成部材１１２へのトナー付着が抑制され、現像剤の連れ回りの発生も抑制することができた。絶縁層１２３を設けた構成では、絶縁層１２３の層厚分だけギャップ形成部材１１２を現像ローラ４５の表面から遠ざけることで、ケーシングギャップＧ１が同じ値となるように設定した。
【０１１５】
絶縁層１２３を設けることで画像濃度低下の発生を抑制することができたのは以下の理由によるものと考えられる。
すなわち、絶縁層１２３の層厚分だけギャップ形成部材１１２を現像ローラ４５の表面から遠ざけることで、現像ローラ４５の表面と導電性材料からなるギャップ形成部材１１２の距離が絶縁層１２３の層厚分だけ遠くなる。二つの電極間の電位差が同じであってもその距離が遠くなるほど電界は弱くなるため、絶縁層１２３を設けることで電界が弱くなり、トナーをギャップ形成部材１１２へ向けて移動させる静電的な力が弱くなる。これにより、ギャップ形成部材１１２への静電的なトナー付着が抑制され、現像ローラ４５に担持された現像剤でのカウンターチャージの発生も抑制され、現像剤の現像ローラ４５に対する静電的な付着力が増加することを抑制される。よって、分離部における現像ローラ４５からの現像剤の分離が促され、現像剤の連れ回りの発生が抑制され、画像濃度低下の発生を抑制することができる。
【０１１６】
このとき、ケーシングギャップＧ１の値は絶縁層１２３を設ける前と同じであるため、現像ローラ４５に担持された現像剤はギャップ形成部材１１２に設けられた絶縁層１２３の表面に接触し、十分な吸い込み気流を確保することができる。これにより、現像ローラ４５が遊離した現像剤を吸い込み気流によって現像装置４０内に吸引でき、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制できる。また、画像濃度低下の発生を抑制することで画像濃度の安定化を図ることができる。
【０１１７】
また、絶縁層１２３を設けることで現像剤の連れ回りを抑制することができたのは、以下の理由も考えられる。
すなわち、絶縁層１２３を備えない構成では、ギャップ形成部材１１２と現像ローラ４５との間には電界が形成され、現像ローラ４５表面上のトナーがギャップ形成部材１１２に静電的に移動すると、トナーの電荷がギャップ形成部材１１２に流入する。その結果、ギャップ形成部材１１２の表面上のトナー層は接地と同電位（０［Ｖ］）となり、更なるトナーの静電的な移動の妨げとはならない。
【０１１８】
一方、絶縁層１２３を備える構成であっても、ギャップ形成部材１１２と現像ローラ４５との間には電界が形成される。しかし、現像ローラ４５表面上のトナーがギャップ形成部材１１２に静電的に移動しても、トナーの電荷は絶縁層１２３に阻まれてギャップ形成部材１１２に流入しない。その結果、その結果、ギャップ形成部材１１２の表面上のトナー層は現像ローラ４５に担持された現像剤に含まれるトナーと同極性に帯電した状態となり、更なるトナーの静電的な移動の妨げとなる。
【０１１９】
これにより、絶縁層１２３を備えていない構成よりもギャップ形成部材１１２への静電的なトナー付着が抑制され、現像ローラ４５に担持された現像剤でのカウンターチャージの発生も抑制される。これにより、現像剤の現像ローラ４５に対する静電的な付着力が増加することを抑制され、分離部における現像ローラ４５からの現像剤の分離が促され、現像剤の連れ回りの発生が抑制される、考えられる。
そして、現像剤の連れ回りの発生を抑制することで、画像濃度低下の発生を抑制することができる。
【０１２０】
〔実験例１〕
本発明者らは、十分な吸い込み気流を確保するように、ケーシングギャップ領域の隙間を小さくした現像装置４０で、黒ベタ画像の画像濃度の低下が生じている現像装置４０を用いて次のような実験を行った。
【０１２１】
まず、現像ローラ４５の分離部の幅方向の一部に接触するシート材を配置して、黒ベタ画像の出力を行った。画像の幅方向について、シート材が現像ローラ４５に接触していた部分では画像濃度の低下が発生せず、他の部分では画像濃度の低下が発生した。シート材が接触する部分では、現像ローラ４５の表面上の現像剤をシート材によって強制的に除去しており、現像剤の連れ回りの発生を確実に防止している。シート材が接触する部分以外では画像濃度の低下が発生したことから、ケーシングギャップ領域の隙間を小さくした現像装置４０では、現像剤の連れ回りが発生することにより、画像濃度の低下が生じると推考えられる。
【０１２２】
次に、図４に示す現像装置４０のギャップ形成部材１１２をフロートした現像装置４０と、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に絶縁層１２３を設けた現像装置４０とを用いてそれぞれ黒ベタ画像の出力を行った。
ギャップ形成部材１１２をフロートにする構成としては、ギャップ形成部材１１２とケーシング本体部１２１との間に絶縁部材を挟み、ギャップ形成部材１１２とケーシング本体部１２１との間に電流が流れないように構成した。
また、絶縁層１２３を設ける構成としては、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）テープを貼り付ける構成とした。
【０１２３】
ケーシング本体部１２１を介してギャップ形成部材１１２が接地されている従来の現像装置４０では、黒ベタ画像を出力すると画像濃度の低下が生じていた。これに対して、ギャップ形成部材１１２をフロートにした構成や、ギャップ形成部材１１２に絶縁層１２３を設けた構成では画像濃度の低下を抑制することができた。
【０１２４】
この実験例１から、次のことが考えられる。
すなわち、従来の現像装置４０では、ケーシングギャップ領域において現像ローラ４５に担持された現像剤に含まれるトナーが、現像ローラ４５とギャップ形成部材１１２との間で形成される電界によって静電的にギャップ形成部材１１２に移動する。そして、現像ローラ４５側に残った現像剤（キャリア）にカウンターチャージが発生することにより、現像剤の現像ローラ４５に対する付着力が増大し、現像剤の連れ回りが発生する。現像剤の連れ回りが生じることで、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ４５に担持されたまま再び現像領域に供給されるため、黒ベタ画像を出力したときに画像濃度の低下は発生した、と考えられる。
【０１２５】
現像装置４０では、絶縁層１２３の長手方向の幅の範囲内に現像領域の長手方向の両端が入るように絶縁層１２３の幅を現像領域の幅よりも広く設定する。これにより、現像剤のトナーが消費され得る現像領域の幅方向の全域に渡って現像剤の連れ回りの発生と、これに起因する画像濃度低下の発生とを抑制することができる。
【０１２６】
〔実験例２〕
現像ケーシングに分離部周辺の可視化用の窓を開ける改造を施した現像装置４０を用いて現像ローラ４５に現像バイアスを印加し、ケーシングギャップ領域を通過した後の現像ローラ４５の表面で現像剤の連れ回りが生じているかを確認した。
【０１２７】
図１１は、実験例２で用いた現像装置４０の改造機の説明図であり、図１１中の「Ｐ１」〜「Ｐ５」は、各磁極によって形成される磁場の現像ローラ４５表面上における法線方向磁束密度（絶対値）の分布を示している。
実験例２で用いた現像装置４０では、観察窓４０１となる範囲のケーシング本体部１２１に穴を開け、三つのスクリュ部材を取り外し、図１１中の矢印Ｈで示す方向から確認することで外部から現像ローラ４５の分離部となる表面を視認できるようにした。そして、観察窓４０１の外側に不図示のハイスピードカメラを設置し、観察窓４０１から分離部近傍の現像ローラ４５の表面を撮影した。
また、現像ローラ４５の表面の供給部に現像剤を供給する構成として、傾斜板４０２上に現像剤４０３を配置して、ある程度の期間、現像ローラ４５の表面に現像剤４０３を供給し続ける構成とした。
以下、実験条件を示す。
【０１２８】
・現像装置：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０用の現像ユニット改造機（現像ケーシングはアース）
・ケーシングギャップ：０．７０［ｍｍ］
・現像剤汲み上げ量：４０［ｍｇ／ｃｍ２］
・現像ローラ線速：５２９．２［ｍｍ／ｓ］
・現像剤：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０用のブラック現像剤（トナー濃度：４［ｗｔ％］）
・現像バイアス：−４００［Ｖ］、−５００［Ｖ］、−６００［Ｖ］、−７００［Ｖ］、−８００［Ｖ］
・ハイスピードカメラ:Ｃａｓｉｏ社製  ＥＸＩＬＩＭ  ＥＸ−ＦＨ２０
・撮影条件：フレームレート  ２１０［ｆｐｓ］
【０１２９】
実験例２では、ギャップ形成部材１１２に絶縁層１２３を設ける構成と、絶縁層１２３を設けない構成とで比較した。
絶縁層１２３を設けない構成では、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に絶縁化処理を施さずに、ケーシングギャップＧ１が０．７０［ｍｍ］となるようにギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５に対する位置を調節した。
また、絶縁層１２３を設ける構成としては、絶縁化処理としてギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にＰＴＦＥテープ（住友３Ｍ社製  ＰＴＦＥテープ  型番５４９０）を貼り付けた。そして、ＰＴＦＥテープの表面から現像ローラ４５の表面までのケーシングギャップＧ１が０．７０［ｍｍ］となるようにギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５に対する位置を調節した。
実験例２の実験結果を表１に示す。
【０１３０】
【表１】
0006376458.tif 000002
【０１３１】
表１に示すように、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にＰＴＦＥテープを貼り付けることで、現像剤の連れ回りは発生しなかった。これにより、現像剤の連れ回り起因の画像濃度低下の発生を抑制できる。
実験例２では、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に対する絶縁化処理は、ＰＴＦＥテープを貼り付けている。ギャップ形成部材１１２の絶縁化処理は、アルミニウムの絶縁化処理として一般的なアルマイト処理でも良いし、他の絶縁性テープを貼ったり、絶縁性材料のコーティング処理を施したりしても良い。
【０１３２】
〔実験例３〕
上記実験例２では、絶縁化処理としてギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面もＰＴＦＥテープを貼り付けている。しかし、印刷枚数が例えば１０［万枚］を超えるような高寿命現像装置などでは、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面の絶縁化処理として、絶縁性テープなどの粘着層を持つ部材を貼り付ける構成は好ましくない。これは、以下の理由による。
すなわち、絶縁性テープ表面の現像剤との接触部が磨耗することにより、粘着層が露出すると現像剤がギャップ形成部材１１２に付着し、ケーシングギャップ領域に現像剤が詰まったり、粘着物が付着した現像剤が凝集体となったり可能性があるためである。
そこで、実験例３では、粘着層のない絶縁化方法として絶縁性の樹脂材料としてＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）樹脂のコーティング処理を施したものと、絶縁処理を施さない構成とで現像剤の連れ回りが生じているかを確認した。
【０１３３】
実験例３では、実験用の現像装置４０として、実験例２と同様に図１１で示す改造機を用いた。
以下、実験条件を示す。
【０１３４】
・現像装置：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０用の現像ユニット改造機（現像ケーシングはアース）
・ケーシングギャップ：０．７０［ｍｍ］
・現像剤汲み上げ量：４０［ｍｇ／ｃｍ２］
・現像ローラ線速：５２９．２［ｍｍ／ｓ］
・現像剤：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０用のブラック現像剤（トナー濃度：４［ｗｔ％］）
・現像バイアス：−４００［Ｖ］、−５００［Ｖ］、−６００［Ｖ］、−７００［Ｖ］、−８００［Ｖ］
・ハイスピードカメラ:Ｃａｓｉｏ社製  ＥＸＩＬＩＭ  ＥＸ−ＦＨ２０
・撮影条件：フレームレート  ２１０［ｆｐｓ］
・絶縁層：ＥＴＦＥ樹脂（槌屋株式会社製  ＴＣ−８２０）コーティング（膜厚：２０［μｍ］）
【０１３５】
絶縁層１２３を設けない構成では、実験例２と同様に、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に絶縁化処理を施さずに、ケーシングギャップＧ１が０．７０［ｍｍ］となるようにギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５に対する位置を調節した。
また、絶縁層１２３を設ける構成としては、絶縁化処理としてギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にＥＴＦＥ樹脂のコーティング処理を施して、絶縁層１２３を形成した。このときの絶縁層１２３の層厚（コーティングの膜厚）は２０［μｍ］である。そして、ＥＴＦＥ樹脂のコーティング層の表面から現像ローラ４５の表面までのケーシングギャップＧ１が０．７０［ｍｍ］となるようにギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５に対する位置を調節した。
実験例３の実験結果を表２に示す。
【０１３６】
【表２】
0006376458.tif 000003
【０１３７】
表２に示すように、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にＥＴＦＥ樹脂のコーティングを施すことで、現像剤の連れ回りの発生しなかった。その他のコーティングに用いる樹脂材料としては、ＰＴＦＥ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂材料をギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にコーティングし、実験例３と同様に、現像ローラ４５に現像バイアスを印加して、ケーシングギャップ領域通過後の現像剤の連れ回りの発生を確認した。その結果、何れも現像剤の連れ回りは発生しなかった。また、これらの樹脂に限らず、絶縁性の樹脂材料であれば、コーティングすることにより、現像剤の連れ回りの発生を抑制できる。
ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面への樹脂材料のコーティング方法は、スプレー、電着塗装、静電塗装などがあるが、アルミニウム材料の表面に塗布できる方法であればこれらに限るものではない。
【０１３８】
本発明者らは、実験例３で用いた絶縁層１２３がＥＴＦＥ樹脂のコーティング層であるギャップ形成部材１１２を備えた現像装置４０で絶縁層１２３の耐久性の確認を行った。具体的には、５９４Ｋ枚分の現像装置４０の駆動を行い、そのときの絶縁層１２３の層厚の減少量（現像剤が摺擦することによる磨耗量）を測定し、その測定結果から５４００Ｋ枚分の現像装置４０を駆動したときの層厚の減少量を推定した。図４に示す断面に直交する方向の手前側端部近傍と、中央部近傍と、奥側端部近傍とで層厚の減少量にバラツキがあったが、減少量が最も大きかった手前側端部近傍で減少量の推定値は２４．６［μｍ］となった。よって、絶縁層１２３の層厚を３０［μｍ］以上とすることで、５４００Ｋ枚分の現像装置４０の駆動後も絶縁層１２３を維持することができ、現像剤の連れ回りの発生と、これに起因する画像濃度低下の発生とを抑制することができる。
【０１３９】
〔実験例４〕
実験例４では、樹脂材料のコーティングによって絶縁層１２３を形成した構成で、樹脂材料の表面性の違いによるギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面へのトナーの付着状態の違いを確認した。実験例３では、実験用の現像装置４０として、リコー社製の画像形成装置であるＰｒｏＣ７５０で用いる現像ユニットに対して、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に絶縁層１２３を設けた改造機を用いた。
以下、実験条件を示す。
【０１４０】
装置の条件
・画像形成装置：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０
・現像装置：リコー社製  ＰｒｏＣ７５０用の現像ユニット改造機（現像ケーシングはアース）
・絶縁層のコーティング材料：「ＰＩ」、「ＥＴＦＥ」または「ＰＴＦＥ」をコーティング
・ケーシングギャップ：０．８［ｍｍ］
印刷条件
・画像面積率：０．５［％］
・印刷枚数：１００００［枚］
【０１４１】
表３に各コーティング材料の水との接触角と、現像ローラ４５を回転させたときのギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面へのトナーの付着量を示す。図１２は、トナー付着量の測定箇所を示す現像装置４０の説明図である。実験例４では、上記印刷枚数（１００００［枚］）の印刷後に図１２中のαで示す領域のトナーを回収し、付着したトナー量から「トナー付着速度」を算出した。
【０１４２】
【表３】
0006376458.tif 000004
【０１４３】
ＰＩは全体的にトナーが付着していたが、ＥＴＦＥ及びＰＴＦＥにはトナーがほとんど付着していなかった。この結果より、トナーは水との接触角が大きい樹脂材料ほど付着し難い。
実験例４では、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面にトナーが付着するが、この付着速度が、３［ｍｇ／ｋｍ］以下のトナー付着速度であれば、中間転写ベルト１５に意図しない箇所にトナーが落ちることを防止できる。そして、中間転写ベルト１５にトナーが落ちることに起因するトナー汚れや黒斑点などの異常画像の発生を防止できる。
ここで、「トナー付着速度」は、トナー付着が最も生じ易い画像面積率（０．５［％］）の作像条件で、１００００［枚］印刷したときのギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面に付着したトナー量を感光体１８の走行距離で割った値とする。
【０１４４】
表３に示すように、絶縁層１２３の表面にトナーが付着し難い樹脂材料を選択することで、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面のトナー汚れ（付着）を軽減することができる。
【０１４５】
図１３は、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面（図１３中の「１１２ｆ」）にトナーＴが付着する様子の説明図である。絶縁層１２３を設けることで、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にトナーが静電的に付着することは抑制出来るが、弱帯電のトナーが付着することは抑制することができない。弱帯電のトナーがギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面に付着した後、現像ローラ４５表面に担持された現像剤に掻き取られることなく付着したままとなると、ギャップ形成部材１１２の現像ローラ４５との対向面にトナーが堆積していく。そして、新たなトナーが付着し、堆積する位置が徐々に出口側（現像ローラ４５の表面移動方向上流側）に移動していき、図１３に示すようにギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面（１１２ｆ）にトナーが付着する。
【０１４６】
これに対して、絶縁層１２３の表面にトナーが付着し難い樹脂材料を選択すると、絶縁層１２３の表面に付着した弱帯電のトナーが、現像ローラ４５表面に担持された現像剤に容易に掻き取られ、トナーが堆積することを防止できる。この結果、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面のトナー汚れ（付着）を軽減することができると考えられる。
この感光体１８との対向面（１１２ｆ）に付着したトナーが、堆積してある程度の大きさの凝集体となってギャップ形成部材１１２から剥がれると、中間転写ベルト１５の意図しない箇所に落下し、トナー汚れや黒斑点などの異常画像が発生する。
これに対して、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面のトナー汚れ（付着）を軽減することで、このような異常画像の発生を抑制できる。
【０１４７】
表３に示すように、絶縁層１２３を形成するコーティング材料の水との接触角は、９５［°］以上であることが望ましい。実験例４の結果よりも絶縁層１２３を形成するコーティング材料として、ＥＴＦＥまたはＰＴＦＥを用いることで、ギャップ形成部材１１２の感光体１８との対向面のトナー汚れ（付着）を軽減でき、上述した異常画像の発生を抑制できる。
【０１４８】
表４は、絶縁処理を行ったときの絶縁層１２３の機能（絶縁性、水との接触角、表面性）と、効果（トナー付着、連れ回り）とを評価した一覧である。評価を行っていない内容は空欄（「／」）としている。
【０１４９】
【表４】
0006376458.tif 000005
【０１５０】
表４より、何落下の絶縁処理を行うことで絶縁層１２３を設けていない構成（処理無し）よりも連れ回りが改善していることが分かる。また、コーティング処理のうち、エポキシコーティングは連れ回りの評価が「△」であるのに対して、ＰＡＩコーティングは「◎」となっている。よって、コーティングを行う樹脂材料の絶縁性としては、体積抵抗が１×１０１４［Ω／ｃｍ］以上であることが望ましいと考えられる。
【０１５１】
上述した実施形態は、本発明における最良の形態の一例であって、本願の特許請求の範囲を限定するものではない。また、上述した実施形態では本発明の構成を備えた現像装置４０を備える画像形成装置が複写機である構成について説明したが、ファクシミリ、プリンタ等の他の画像形成装置にも適用可能である。
【０１５２】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
トナーとキャリアとからなる現像剤を表面上に担持して表面移動することにより感光体１８等の潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像ローラ４５等の現像剤担持体と、現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する供給搬送路４９、回収搬送路４７及び攪拌搬送路４４等の現像剤収容部を形成し、内部に配置された現像剤担持体の表面移動方向における現像剤担持体の表面の一部を潜像担持体に対向させるための開口部５１等の開口部が設けられたケーシング本体部１２１及びギャップ形成部材１１２等の現像ケーシングと、現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源１４１等の現像バイアス印加手段と、を備える現像装置４０等の現像装置において、現像領域に対して現像剤担持体の表面移動方向下流側の現像剤担持体の表面と現像ケーシングの対向面とが近接するケーシングギャップ領域等のケーシングギャップ部は、現像剤担持体に担持された現像剤が現像ケーシングの対向面に接触するように設定され、現像ケーシングにおけるギャップ形成部材１１２等のケーシングギャップを形成する部分は導電性材料から形成され、ケーシングギャップ部で現像剤担持体の表面上の現像剤が接触する部分の現像ケーシングの対向面に絶縁層１２３等の絶縁層を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制しつつ、画像濃度の安定化を図ることができる。これは以下の理由による。
すなわち、ケーシングギャップ部で現像剤担持体に担持された現像剤を現像ケーシングの対向面に接触させることで、吐き出し気流の発生を防止し、現像領域の下流側に安定した吸い込み気流を発生させることができる。よって、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制することができる。
しかし、現像剤担持体の表面に担持された現像剤をケーシングギャップ部でケーシングに接触させる構成を採用すると、ベタ画像を出力したときに画像濃度が低下する不具合が生じることがあった。本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、現像領域の通過時した現像剤担持体の表面上の現像剤が、現像剤担持体から分離すべき分離部で分離することなく、現像剤担持体の表面に現像剤が供給される供給部まで到達する現象が生じていることが分かった。現像領域を通過した現像剤はトナーを消費し、トナー濃度が低くなっており、この現像剤が離間することなく供給部まで到達すると、トナー濃度が低下した現像剤が現像領域に供給されることとなるため、上述した画像濃度が低下する不具合が生じたと考えられる。
現像領域を通過した現像剤が分離部で分離することなく供給部まで到達する現像剤の連れ回りは、現像剤担持体の表面上の現像剤が接触する部分の現像ケーシングの対向面に絶縁層を設けることで抑制できることを本発明者らは実験によって見出した。
現像剤の連れ回りの発生を抑制することで、トナー濃度が低下した現像剤が現像領域に供給されることを抑制し、画像濃度が低下することを抑制出来るので、画像濃度の安定化を図ることができる。
このように態様Ａでは、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制しつつ、画像濃度の安定化を図ることができる。
なお、現像ケーシングの対向面における現像剤担持体の表面上の現像剤が接触する部分の絶縁層を設けることで現像剤の連れ回りを抑制できるのは、以下の理由によるものと考える。
すなわち、ケーシングギャップ部では現像バイアスが印加される現像剤担持体と導電性の現像ケーシングの対向面との間には電界が形成され、現像剤担持体に担持される現像剤中に含まれるトナーに対して現像ケーシングの対向面に向かう静電的な力が作用する。この力の作用によってトナーが現像ケーシングの対向面に静電的に付着してしまうと、現像剤担持体に残った現像剤中のキャリアにトナーとは逆極性のカウンターチャージが発生し、現像剤と現像剤担持体との付着力が増加する。これにより、分離部で現像剤が分離しきれず、現像剤の連れ回りが発生する。
態様Ａでは、ケーシングギャップ部が所望の隙間となるように設定すると、導電性材料からなる現像ケーシングの対向面と現像剤担持体の表面との距離が、ケーシングギャップ部が所望の隙間となるように設定した従来の構成よりも絶縁層の層厚分だけ遠くなる。現像ケーシングの対向面と現像剤担持体の表面との電位差が同じであってもその距離が離れるほど電界は弱くなり、トナーを現像ケーシングの対向面へ向けて移動させる静電的な力が弱くなる。これにより、現像ケーシングの対向面への静電的なトナー付着が抑制され、現像剤担持体に担持された現像剤でのカウンターチャージの発生も抑制され、現像担持体に対する現像剤の静電的な付着力が増加することを抑制できる。よって、分離部における現像剤担持体からの現像剤の分離が促され、現像剤の連れ回りの発生が抑制されると考えられる。
【０１５３】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、絶縁層１２３等の絶縁層は、ギャップ形成部材１１２等の現像ケーシングの対向面に絶縁性の樹脂材料をコーティングしたものである。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像ケーシングの対向面に絶縁層を設ける構成を実現出来る。また、絶縁性テープと異なり、粘着層を備えていないため、経時の磨耗によって絶縁層１２３が薄くなっても粘着物と現像剤とが接触する不具合が発生しない。
【０１５４】
（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢの何れかの態様において、絶縁層１２３等の絶縁層の表面は、水との接触角が９５［°］以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ギャップ形成部材１１２等の現像ケーシングの対向面にトナーが堆積することを防止し、現像ケーシングにおける感光体１８等の潜像担持体との対向面にトナーが付着することを防止できる。
【０１５５】
（態様Ｄ）
態様Ａ乃至Ｃの何れかの態様において、絶縁層１２３等の絶縁層の体積抵抗は１×１０１４［Ω／ｃｍ］以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤の連れ回りの発生をより確実に防止することが可能となる。
【０１５６】
（態様Ｅ）
態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様において、絶縁層１２３等の絶縁層の層厚は３０［μｍ］以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、経時に渡って絶縁層を維持することができ、現像剤の連れ回りの発生と、これに起因する画像濃度低下の発生とを抑制することができる。
【０１５７】
（態様Ｆ）
態様Ａ乃至Ｅの何れかの態様において、現像ローラ４５等の現像剤担持体の表面における表面移動方向と直交する方向を幅方向としたときに、絶縁層１２３等の絶縁層の幅方向の端部は、現像領域の幅方向の端部と同じ位置、または、現像領域の幅方向の端部よりも外側に位置する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤のトナーが消費され得る現像領域の幅方向の全域に渡って現像剤の連れ回りの発生と、これに起因する画像濃度低下の発生とを抑制することができる。
【０１５８】
（態様Ｇ）
態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様において、ケーシング本体部１２１及びギャップ形成部材１１２等の現像ケーシングは、現像ローラ４５等の現像剤担持体の表面と対向してケーシングギャップ領域等のケーシングギャップ部を形成し、導電性材料からなるギャップ形成部材１１２等のギャップ形成部材を、供給搬送路４９、回収搬送路４７及び攪拌搬送路４４等の現像剤収容部を形成するケーシング本体部１２１等のケーシング本体部とは別部材で備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ケーシングギャップ部の隙間の広さを任意に調整することが可能となる。
【０１５９】
（態様Ｈ）
態様Ｇにおいて、ギャップ形成部材１１２等のギャップ形成部材は、ギャップ調整ネジ５０１等の金属製のネジ部材によってケーシング本体部１２１等のケーシング本体部に固定されており、ギャップ形成部材の表面におけるネジ部材の頭部が露出する面を入口シール５０等の非磁性のカバー部材によって覆う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ギャップ形成部材における感光体１８等の潜像担持体との対向面等のネジ部材の頭部が露出する面にキャリアが付着することを防止できる。
【０１６０】
（態様Ｉ）
少なくとも感光体１８等の潜像担持体と、潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置等の帯電手段と、潜像担持体の表面に静電潜像を形成する露光ユニット９等の潜像形成手段と、静電潜像を現像する現像手段とを有する複写機５００等の画像形成装置において、現像手段として、態様Ａ乃至Ｈの何れかの態様に係る現像装置４０等の現像装置を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制しつつ、画像濃度の安定化を図ることができる。これにより、現像装置の外に出てきた現像剤による異常画像の発生を抑制することができ、さらに、画像濃度の安定化を図ることができるので、画質の向上を図ることができる。また、装置内汚れの発生も抑制することができる。
【０１６１】
（態様Ｊ）
潜像を担持する感光体１８等の潜像担持体と、潜像担持体の表面の潜像を現像する現像手段とを備える複写機５００等の画像形成装置における少なくとも潜像担持体と現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にした画像形成ユニット１１等のプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、態様Ａ乃至Ｈの何れかの態様に係る現像装置４０等の現像装置を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域の下流側における現像剤の飛散を抑制しつつ、画像濃度の安定化を図ることができる現像装置の交換性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１  画像形成部
２  転写ユニット
３  給紙ユニット
４  二次転写装置
５  両面ユニット
６  搬送ベルト
７  定着ユニット
８  排紙ユニット
９  露光ユニット
１０  読取装置
１１  画像形成ユニット
１２  ドラムクリーニングユニット
１３  帯電ユニット
１４  レジストローラ対
１５  中間転写ベルト
１６  転写対向ローラ
１７  二次転写ローラ
１８  感光体
２０  断熱装置
２１  受熱板
２２  ヒートパイプ
２３  放熱板
２４  ダクト
２５  定着装置
３０  液冷装置
３１  冷却ポンプ
３２  受熱部
３２ａ  ケース
３２ｂ  流路
３３  リザーブタンク
３４  循環パイプ
３５  冷却部
３５ａ  冷却ファン
３５ｂ  ラジエータ
４０  現像装置
４１  排出搬送路
４１ａ  排出スクリュ
４２  ドクタブレード
４３  攪拌スクリュ
４３ａ  攪拌軸部
４３ｂ  攪拌羽部
４４  攪拌搬送路
４５  現像ローラ
４５ａ  現像スリーブ
４５ｂ  マグネットローラ
４６  回収スクリュ
４７  回収搬送路
４８  供給スクリュ
４９  供給搬送路
５０  入口シール
９０  中間転写ベルトクリーニングユニット
９１  供給開口部
９２  余剰開口部
９３  回収開口部
１１２  ギャップ形成部材
１１３  ギャップ形成部材固定部
１２１  ケーシング本体部
１２３  絶縁層
１３０  熱伝導シート
１３３  第一仕切り壁
１３４  第二仕切り壁
１４１  現像バイアス電源
２０１  トナー補給口
２２０  現像ローラ上カバー
２３０  搬送路上部カバー
２４０  手前側端部側板
２５０  奥側端部側板
４０１  観察窓
４０２  傾斜板
４０３  現像剤
５００  複写機
５０１  ギャップ調整ネジ
Ｃ  キャリア
Ｇ１  ケーシングギャップ
Ｔ  トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開２００９−２１６８４８号公報
【図１】
0006376458.tif 000006
【図２】
0006376458.tif 000007
【図３】
0006376458.tif 000008
【図４】
0006376458.tif 000009
【図５】
0006376458.tif 000010
【図６】
0006376458.tif 000011
【図７】
0006376458.tif 000012
【図８】
0006376458.tif 000013
【図９】
0006376458.tif 000014
【図１０】
0006376458.tif 000015
【図１１】
0006376458.tif 000016
【図１２】
0006376458.tif 000017
【図１３】
0006376458.tif 000018