(57)【要約】【課題】  ハイブリッド現像方式における回収ロールを使用した構成で、濃度むらのない現像特性の安定した小型の現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体１に対向配置されたトナー担持体２と、二成分現像剤Ｇを担持搬送しトナー担持体２とトナーを供給並びに回収する二つの現像剤担持体３，４と、二つの現像剤担持体３，４との間で現像剤Ｇを受け渡す搬送部材５と、二成分現像剤Ｇを撹拌搬送可能に回転し且つ現像剤搬送方向下流側に位置する供給用現像剤担持体３から回収された二成分現像剤Ｇを摩擦帯電しつつ現像剤搬送方向上流側に位置する上流側現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材６と、供給用現像剤担持体３から剥離された二成分現像剤Ｇを撹拌搬送部材６へ戻す戻し経路規制部材７とを備える。【選択図】  図１
2005234483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体と、
このトナー担持体に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
トナー担持体に対向する位置に配設されて二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、
この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す複数の磁極を具備した搬送部材と、
この搬送部材の下方に配設され、前記トナー担持体の軸方向に沿って二成分現像剤を撹拌搬送可能にするように回転し且つ供給用現像剤担持体から回収された二成分現像剤を摩擦帯電しつつ回収用現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材と、
供給用現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を撹拌搬送部材へ戻す戻し経路規制部材とを備え、
この戻し経路規制部材には、供給用現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を供給用現像剤担持体及び搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、
このリリース案内部材によって案内された二成分現像剤を搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲で下方に向けて案内する搬送案内部材とを具備させ、
前記搬送案内部材には、下端部が上端部より回収用現像剤担持体への現像剤供給部位寄りに偏倚配置される案内面を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
搬送案内部材の案内面は、搬送部材側に凹形状となる曲面部を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
搬送部材が内部に複数の磁極を具備し二成分現像剤を搬送可能な円筒体であって、当該円筒体表面の任意の点Ｐの磁束密度をＢ０（ｍＴ）、前記円筒体の半径をＲ（ｍｍ）、前記円筒体の中心から点Ｐを通って径方向に延長した点Ｑまでの距離をＬ（ｍｍ）としたときに、Ｂ（ｍＴ）＝Ｂ０Ｒ／Ｌで求まる数値を点Ｑでの磁束密度指標とすると、
前記搬送案内部材は、案内面での搬送部材からの磁束密度指標が４０以下になるように配設されていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２記載の現像装置において、
撹拌搬送部材が対構成の撹拌搬送を行う部材によって構成され、この対構成の部材のうち回収用現像剤担持体への現像剤供給部位に近接する部材側に前記搬送案内部材の下流端位置を配設したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
静電潜像を担持する像担持体に対向する位置に配設されて二成分現像剤を担持搬送し且つ像担持体との対向部に現像領域が形成される複数の現像剤担持体と、
隣接する二つの現像剤担持体間に配設され、これら二つの現像剤担持体と像担持体に対向し且つこれら二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材と、
前記現像剤担持体の軸方向に沿って二成分現像剤を撹拌搬送可能に回転し且つ現像剤搬送方向最下流側に位置する現像剤担持体から回収された二成分現像剤を摩擦帯電しつつ現像剤搬送方向最上流側に位置する現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材と、
現像剤搬送方向最下流に位置する現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を撹拌搬送部材へ戻す戻し経路規制部材とを備え、
この戻し経路規制部材には、最下流に位置する現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を当該現像剤担持体及び最下流に位置する搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、
このリリース案内部材によって案内された二成分現像剤を搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲で下方に向けて案内する搬送案内部材とを具備させ、
前記搬送案内部材には、下端部が上端部より最上流に位置する現像剤担持体への現像剤供給部位寄りに偏倚配置される案内面を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
静電潜像を担持する像担持体に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体と、
このトナー担持体に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
トナー担持体に対向する位置に配設されて二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、
この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す複数の磁極を具備した搬送部材と、
この搬送部材の下方に配設され、前記トナー担持体の軸方向に沿って二成分現像剤を撹拌搬送可能にするように回転し且つ供給用現像剤担持体から回収された二成分現像剤を摩擦帯電しつつ回収用現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材と、
供給用現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を撹拌搬送部材へ戻す戻し経路規制部材とを備え、
この戻し経路規制部材には、供給用現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を供給用現像剤担持体及び搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、
前記搬送部材の一部を取り囲んで搬送部材の周囲に現像剤搬送路を形成する案内カバーとを具備させ、
この案内カバーには、背面側に搬送部材の磁力の影響が及ばないように磁気シールド効果を付与したことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
静電潜像を担持する像担持体と、
この像担持体上の静電潜像を現像する請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置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】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、トナーと磁性キャリアとを具備した二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナー現像するように構成した現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される現像装置としては、所謂ハイブリッド現像方式を採用したものが知られている。
これは、感光体等の像担持体に対向し且つトナーを担持するドナーロールと、このドナーロールに対向し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持するトナー搬送ロールとを備え、磁気ブラシによりトナー搬送ロールから大量の現像剤を供給し、ドナーロール上にトナー層を形成するようにしたものである（例えば特許文献１参照）。
このハイブリッド現像方式では、通常、二成分現像剤の撹拌によってトナーの帯電が行われるため十分な帯電量を確保しやすく、また、トナー搬送ロールからドナーロールへのトナーの供給が静電気力によって行われるため、ドナーロールに逆極性に帯電したトナーが供給されることもない。したがって、像担持体の非画像領域へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。更に、ドナーロールにはトナーのみしか供給されないため、磁性キャリアの像担持体への付着も防止される等の利点がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献２】特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献３】特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献４】特開平１０−３４０００３号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種のハイブリッド現像方式では、ドナーロール上でトナーが消費された部分に対してトナー供給領域でトナーを補充する方式が採られているが、トナーが消費された部分だけでなく、トナーが残存する非消費部分にもトナーが供給され、そのため前回のトナー消費パターンが現像された画像上に現れるという現像履歴の問題がある。
【０００５】
また、ドナーロール上にてトナーの供給、掻き取りを繰り返すと、大きい粒径のトナーと小さい粒径のトナーとの物理的付着力の差（大きい粒径のトナーはドナーロールへの物理的付着力が小さいため、ニップ領域で受ける掻き取り力に対し容易に掻き取られるが、小さい粒径のトナーは逆に掻き取られにくい）により、ドナーロール上のトナーの粒径が徐々に小粒径化してくる。このドナーロール上での粒径の変化は、現像特性や転写特性に変化をもたらし、現像されないでドナーロール上にトナーが残ったままの状態に新しいトナーが供給された領域と、現像されてトナーが消費された状態に新しいトナーが供給された領域との間で、トナーの濃度差が生じ、これが画像欠陥（現像履歴）をもたらす可能性がある。
【０００６】
そのため、現像領域を通過したドナーロールから一旦全てのトナーを除去し、その後ドナーロールとトナー供給用ロールとの対向部（トナー供給領域）でドナーロールにトナーを再び担持させる方式が知られている。例えば、トナー除去手段としてスクレーパを使用する方式があるが、この場合、スクレーパとドナーロールとの接触部でトナーが互いに融着するという問題がある。
そこで、トナー供給用ロールとは別に、新たにトナー回収用ロールを加え、ドナーロール上のトナーをトナー回収用ロールで掻き取る方式も開示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、この新たにトナー回収用ロールを追加する方式にあっては、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールへの現像剤供給量が不安定であると、ドナーロール上のトナー量が不安定となり、画像への濃度むらが発生する。
特に、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間で、現像剤がストレスを受け易く、現像剤の流動性が低下してくると一層顕著となる。
【０００８】
そのため、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールを同一方向に回転させ、更に、互いに近接配置させることで、現像剤搬送量を安定させる方式の提案がなされている（例えば特許文献３，４参照）。
しかしながら、この場合、二本のロール間のバイアスリークの問題が発生しやすく、特にトナー濃度が低下し且つ動作環境が高湿状況にあるときに顕著となる。更に、二本のロール間に入り込んだ現像剤がストレスを受け、現像剤の劣化が生じ易く、かぶりが発生する問題もあり、長期に亘って安定した現像特性が得られない課題がある。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤の供給量が安定し、濃度むらを長期に亘って抑止できると共に、長期に亘って現像特性の安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の基本的構成は、図１に示すように、静電潜像を担持する像担持体１に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体２と、このトナー担持体２に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤Ｇを担持搬送し且つトナー担持体２へトナーを供給する供給用現像剤担持体３と、トナー担持体２に対向する位置に配設されて二成分現像剤Ｇを担持搬送し且つトナー担持体２からトナーを回収する回収用現像剤担持体４と、この二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤Ｇを受け渡す搬送部材５と、この搬送部材５の下方に配設され、前記トナー担持体２の軸方向に沿って二成分現像剤Ｇを撹拌搬送可能にするように回転し且つ供給用現像剤担持体３から回収された二成分現像剤Ｇを摩擦帯電しつつ回収用現像剤担持体４へ供給する撹拌搬送部材６とを備えたものである。
【００１０】
特に、本発明は、回収用現像剤担持体４から搬送部材５を介して供給用現像剤担持体３へと二成分現像剤（以降現像剤と称す）Ｇを流すようにした現像装置を適用対象とし、供給用現像剤担持体３から剥離された現像剤Ｇを撹拌搬送部材６へ戻す戻し経路規制部材７を備え、この戻し経路規制部材７には、供給用現像剤担持体３から剥離された現像剤Ｇを供給用現像剤担持体３及び搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材８と、このリリース案内部材８によって案内された現像剤Ｇを搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲で下方に向けて案内する搬送案内部材９とを具備させ、前記搬送案内部材９には、下端部が上端部より回収用現像剤担持体４への現像剤供給部位寄りに偏倚配置される案内面を設けたことに特徴点を有する。尚、戻し経路規制部材７が一つの部材で構成されてもよいし、複数の部材で構成されてもよい。
【００１１】
このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、現像剤Ｇを用いるタイプのものであるため、トナーとしては種々の色成分を有するものが使用可能であり、単色の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能であることは勿論のこと、複数の現像装置を備えた例えばフルカラーの画像形成装置に対しても適用可能である。
また、トナー担持体２は、少なくとも表面が弾性部材であることが好ましいが、金属であっても差し支えなく、弾性部材の場合、像担持体１とは接触しても差し支えない。
そして、二つの現像剤担持体３，４、並びに搬送部材５は、内部に磁界発生手段を具備し、現像剤Ｇを担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
更に、磁界発生手段は、複数の磁極を有しているものであればよく、例えば、磁極の構成例としては、現像に寄与するための現像磁極や、現像剤Ｇを捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極や、現像剤Ｇを搬送する搬送磁極等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく適宜選定してよい。
更にまた、二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２との間でトナーを有効に受け渡す観点からは、供給用現像剤担持体３とトナー担持体２との間、及び、回収用現像剤担持体４とトナー担持体２との間には、トナー担持体２に対しトナーを供給若しくは回収するための所定の電界が形成されていることが好ましく、このとき、二つの現像剤担持体３，４へ印加されるバイアスは、直流電圧でもよいし、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。
【００１２】
本発明における搬送部材５が「二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤Ｇを受け渡す」とは、現像剤Ｇを二つの現像剤担持体３，４間で回収用現像剤担持体４から供給用現像剤担持体３へ直接渡す態様ではなく、搬送部材５を介して渡す態様を示すものである。
更に、搬送部材５は、二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、同一方向に回転することが好ましく、このことにより、搬送部材５と二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、搬送される現像剤Ｇのストレスが軽減されることとなる。尚、搬送部材５と二つの現像剤担持体３，４とが対向部位において異なる方向に回転する態様であっても、現像剤Ｇの流れにストレスを与えないような態様であれば差し支えない。尚、図中符号１０は、搬送部材５上を担持搬送される現像剤Ｇが搬送部材５から離間するのを規制する案内カバーである。
本発明で使用されるトナーは、磁性キャリア（キャリア）に付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよい。
【００１３】
また、本発明における撹拌搬送部材６は、搬送部材５より下方に配置され、供給用現像剤担持体３から回収された現像剤Ｇを回収用現像剤担持体４に供給できるようになっている。また、本態様においては、撹拌搬送部材６の数量は特に限定されないが、現像剤Ｇの所望の帯電量、搬送性能を確保する観点からは、対構成のオーガ（アドミックスオーガとサプライオーガの対構成とし、回収用現像剤担持体４側にサプライオーガを配設する態様）を備えることが好ましい。
【００１４】
特に、本発明における戻し経路規制部材７は、リリース案内部材８と搬送案内部材９とで構成され、供給用現像剤担持体３から剥離された現像剤Ｇを撹拌搬送部材６まで案内して戻す経路に設置される。尚、戻し経路規制部材７は一つの部材で構成されていても差し支えない。
そして、搬送案内部材９は、リリース案内部材８からの現像剤Ｇを回収用現像剤担持体４方向に案内する案内面９ａを備えた態様であればよく、その形状は特に限定されない。また、搬送案内部材９の上端部は、リリース案内部材８より上方に位置して、リリース案内部材８からの現像剤Ｇを搬送案内部材９に導くようにすることが好ましいが、これに限らず、搬送案内部材９の上端部でリリース案内部材８からの現像剤Ｇを受け止めることができる構成であればよい。尚、搬送案内部材９は一つの部材で構成されていることが好ましいが、複数の部材で構成されていてもよく、また、例えば現像ハウジングの一部で構成されていてもよい。
【００１５】
更に、搬送案内部材９の案内面９ａは、現像剤Ｇを回収用現像剤担持体４への現像剤供給部位側へ戻すため、搬送部材５側に凹状な曲面部を備えていることが好ましく、このことにより、平面状の搬送案内部材９に比べて搬送部材５の磁力の影響の及ばない範囲で搬送案内部材９を搬送部材５側に接近させて配設でき、小型の現像装置が可能になる。尚、搬送案内部材９の全体が搬送部材５側に凹状な曲面部を備えていてもよいし、一部に曲面部を備える態様であっても差し支えない。
そして、撹拌搬送部材６として対構成のオーガを使用した態様にあっては、搬送案内部材９の下端部を回収用現像剤担持体４に近いサプライオーガの位置に配設することが可能となり、二つの現像剤担持体３，４への現像剤供給を終えた現像剤Ｇを迅速にサプライオーガに戻すことができるため、現像剤Ｇの循環効率を上げることができる。
【００１６】
更にまた、本発明においては、搬送案内部材９の案内面９ａの位置を搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲に配設する観点から、搬送部材５の磁力の影響を数値化するための磁束密度指標の設定を行い、この磁束密度指標を用いた搬送案内部材９の配置を試みた。
今、図２に示すように、搬送部材５が複数の磁極（磁極１〜磁極３）を備えた円筒体１１と仮定し、この中の一つの磁極（磁極２）に注目し、円筒体１１の表面の磁力線が円筒体１１の中心から放射状に伸びて歪曲がないものとする。
そこで、当該円筒体１１の磁極表面の点Ｐの磁束密度をＢ０（ｍＴ）、円筒体１１の半径をＲ（ｍｍ）、円筒体１１の中心から点Ｐを通って径方向に延長した点Ｑまでの距離をＬ（ｍｍ）としたときに、半径Ｒの位置と距離Ｌの位置での角度θに対する範囲を通過する単位長さあたりの磁力線の数φ（Ｗｂ／ｍ）は一定であることから、図３の（２）式に示すような関係式が成り立つ。
これにより、点Ｑにおける磁束密度指標Ｂは、円筒体１１の外周面上の磁束密度Ｂ０を用いて、図３（１）式で表される。
尚、磁束密度指標Ｂは、磁力線の方向が円筒体１１の中心から放射状になるものと仮定して算出したが、厳密には、円筒体１１の他の磁極によっても影響され、磁極の有する角度θの占有する面積を横切る磁力線数は、円筒体１１の中心からの距離Ｌが遠くなるほど少なくなる。しかしながら、本発明においては、現像剤Ｇに磁極の影響の及ぶ範囲内を想定しているため、距離Ｌによる磁力線数の変化はないものとしても差し支えないと判断した。
このように、点Ｐが円筒体１１の磁極位置及びその近傍位置であれば上述の仮定が成り立つ。また、点Ｐが磁極の位置と異なる位置の場合には、磁力線が放射状にはならないが、円筒体１１中心からの角度θの占有する面積を横切る磁力線数は、上述のような点Ｐを磁極位置とした場合と同様の関係になるものと考えられる。よって、円筒体１１表面の任意の点Ｐと、この点Ｐを通って径方向に延長した点Ｑとの磁束密度の関係から、一般的に点Ｑでの磁束密度指標を図３（１）式とすることが可能となる。
【００１７】
そして、この磁束密度指標Ｂを用いて、搬送案内部材９はその案内面９ａでの搬送部材５からの磁束密度指標Ｂが４０以下になるように設定されることで、現像剤Ｇの流れが搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲に配設でき、搬送部材５の案内カバー１０裏面での現像剤Ｇの付着を防ぎ、現像剤Ｇの流れを確保することができる。
【００１８】
上述のような態様において、供給用現像剤担持体３から剥離された現像剤Ｇを迅速に回収用現像剤担持体４への現像剤供給部位に近い所へ戻すことが可能となり、現像剤Ｇの循環効率の向上等を企図した設計を行う場合に適応できる。また、このとき、剥離された現像剤Ｇを一旦供給用現像剤担持体３及び搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲に離間させ、その後、搬送部材５の磁力の影響が及ばない範囲の経路を通って戻すようにすることで、搬送部材５の近傍に配設された案内カバー１０裏面への現像剤付着を防ぐことができる。仮に、搬送部材５の磁力の影響が及ぶ経路で戻すと、案内カバー１０の裏面側に現像剤Ｇの付着を生じ現像剤Ｇの流れが阻害され、撹拌搬送部材６で現像剤Ｇの滞留を生じる等の懸念がある。
【００１９】
また、本発明は、別の態様の現像装置にも適用できる。
例えば、高速化を企図した現像装置としては、静電潜像を担持する像担持体に対向する位置に配設されて現像剤を担持搬送し且つ像担持体との対向部に現像領域が形成される複数の現像剤担持体と、隣接する二つの現像剤担持体間に配設され、これらの二つの現像剤担持体と像担持体に対向し且つこれらの二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材と、前記現像剤担持体の軸方向に沿って現像剤を撹拌搬送可能に回転し且つ現像剤搬送方向最下流側に位置する現像剤担持体から回収された現像剤を摩擦帯電しつつ現像剤搬送方向最上流側に位置する現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材とを備え、像担持体と現像剤担持体との対向部位で、複数の現像部位を確保するものが挙げられる。この態様にあっては、現像剤搬送方向最下流に位置する現像剤担持体から剥離された現像剤を当該現像剤担持体及び最下流に位置する搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、このリリース案内部材によって案内された現像剤を搬送部材の磁力の影響の及ばない範囲で現像剤を案内する搬送案内部材とで構成される戻し経路規制部材を設けるようにすればよい。
【００２０】
更に、本発明の着想に基づいて、発想を変えた磁力の影響を軽減する態様の現像装置にも適用できる。
例えば、搬送部材からの磁力の影響を軽減した現像装置としては、静電潜像を担持する像担持体に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤（現像剤）を担持搬送し且つトナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、トナー担持体に対向する位置に配設されて現像剤を担持搬送し且つトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す複数の磁極を具備した搬送部材と、この搬送部材の下方に配設され、前記トナー担持体の軸方向に沿って現像剤を撹拌搬送可能にするように回転し且つ供給用現像剤担持体から回収された現像剤を摩擦帯電しつつ回収用現像剤担持体へ供給する撹拌搬送部材と、供給用現像剤担持体から剥離された現像剤を撹拌部材へ戻す戻し経路規制部材とを備え、この戻し経路規制部材には、供給用現像剤担持体から剥離された現像剤を供給用現像剤担持体及び搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、前記搬送部材の一部を取り囲んで搬送部材の周囲に現像剤搬送路を形成する案内カバーとを有し、この案内カバーには、背面側に搬送部材の磁力の影響が及ばないように磁気シールド効果を具備させるようにすればよい。
この場合、供給用現像剤担持体から剥離された現像剤をリリース案内部材で案内された現像剤が搬送部材の案内カバー裏面に付着することを防ぎ、搬送案内部材を用いない態様も可能となる。また、このことで装置の一層の小型化が可能となる。尚、必要に応じて搬送案内部材を用いることも差し支えない。
更に、本発明は、上述された現像装置を用いた画像形成装置をも対象とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トナー担持体と、このトナー担持体にトナーを供給又は回収する二つの現像剤担持体とを備え、更に、これらと対向する位置に二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材を配設したので、現像剤の流れが円滑になり、また、現像剤の受けるストレスも低減することができ、現像履歴、濃度むらやかぶりのない現像装置を提供できる。また、二つの現像剤担持体を離間配置することができ、バイアスリーク等の問題もない。
そして、特に、供給用現像剤担持体から剥離された二成分現像剤を供給用現像剤担持体及び搬送部材の磁力の影響が及ばない範囲に離間させるリリース案内部材と、このリリース案内部材によって案内された二成分現像剤をせき止めて搬送部材の磁力の影響の及ばない範囲で案内する案内面を具備した部材のうち、下端部が上端部より回収用現像剤担持体への現像剤供給部位寄りに偏倚配置された搬送案内部材とで構成された戻し経路規制部材を設けたので、供給用現像剤担持体から剥離された現像剤が滞留することもなく、現像剤の循環性能が良好になり、ゴーストや濃度むら等の画像ディフェクトの発生を抑止できる。
また、本発明の別の態様によれば、複数の現像剤担持体によって直接像担持体上の静電潜像を現像することも可能になり、高速現像に対応した現像装置が提供できる。
更に、案内カバーに磁気シールド効果を持たせることで、搬送部材からの磁力の影響を遮断することができ、供給用現像剤担持体から剥離された現像剤をより搬送部材に近付けた経路で戻すことができ、一層小型の現像装置が可能になる。
更にまた、これらの現像装置を使用することで、長期に亘って現像特性が安定した画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図４は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１はスコロトロン等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書き込み装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。
この静電潜像は、光の当たった部分の感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００２３】
また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内にトナー及び磁性キャリア（キャリア）からなる二成分現像剤（現像剤）を収容し、トナーを担持するドナーロール３２と、トナー供給用のトナー供給ロール３３と、トナー回収用のトナー回収ロール３４と、現像剤を搬送する搬送ロール３５とを備えている。
本実施の形態では、感光体２１上のトナー画像は、現像装置３０によって可視像化された後、転写ロール２６によって記録材２８上に転写され、この転写された記録材２８は定着装置５０に搬送され、この定着装置５０により記録材２８上のトナー画像が定着されるように構成されている。尚、定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることで、トナー画像を記録材２８に定着するように構成されている。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
【００２４】
ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図５に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１（図４参照）を有し、この現像ハウジング３１の開口に面し且つ感光体２１と対向して接触する位置に、ドナーロール３２を矢印方向に回動自在に収容している。このドナーロール３２にはバイアス電源３７が接続され、所定の現像バイアスＶＢが印加されるようになっている。
本実施の形態では、このドナーロール３２の外周部は所定の体積抵抗率を有したポリウレタン樹脂系の弾性部材で被覆した構成を採っているが、例えば、アルミニウムやステンレス等からなる金属ロールであっても差し支えない。また、ドナーロール３２と感光体２１とは接触した構成を採っているが、非接触であっても差し支えない。
【００２５】
そして、ドナーロール３２の後部（感光体２１と反対側）には、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４とがドナーロール３２と夫々所定のギャップを置いて配設されている。
また、これらのトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４には、夫々バイアス電源３８，３９が接続され、トナー供給ロール３３からドナーロール３２へトナーを供給するための供給バイアスＶＳ、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを回収するための回収バイアスＶＲが印加されるようになっている。
更に、これらトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の後部には、トナー供給ロール３３の外周部の現像剤Ｇをトナー回収ロール３４へ受け渡すように現像剤Ｇを担持搬送する搬送ロール３５が配設されている。
【００２６】
本実施の形態において、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４及び搬送ロール３５は、回転可能な回転スリーブ３３ａ〜３５ａと、この回転スリーブ３３ａ〜３５ａの内部に固定的に配設され、複数の磁極を有する磁石体３３ｂ〜３５ｂとを備えている。
トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ１を設け、磁極Ｎ２の近傍で搬送ロール３５と対向するように配置されている。そして、磁極Ｓ２と磁極Ｓ３とで反発磁極を構成し、トナー供給ロール３３上の現像剤Ｇがこの反発磁極の作用で、トナー供給ロール３３から剥離されるようになっている。
また、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ５，Ｎ３，Ｓ４，Ｎ４，Ｎ５）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ４を設け、磁極Ｎ４と磁極Ｎ５の中間近傍で搬送ロール３５と対向するように配置されている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ７，Ｎ６，Ｓ６）を備えている。
【００２７】
また、搬送ロール３５の後部には、搬送ロール３５と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う案内カバー４３を設け、現像剤Ｇが搬送ロール３５の外周上を効率よく搬送されるようにしている。そして、トナー回収ロール３４と対向する位置には、現像剤Ｇの層厚を規制するトリマ４２が設けられている。
更に、搬送ロール３５の下方には、トナー供給ロール３３から回収された現像剤Ｇをトナー回収ロール３４に供給するための撹拌搬送部材としての対構成のオーガ４１（具体的には４１ａ，４１ｂ）が設けられ、主としてトナー回収ロール３４に現像剤Ｇを供給するサプライオーガ４１ａとその後方で主として現像剤Ｇの混合撹拌を行うアドミックスオーガ４１ｂとの構成になっている。
【００２８】
特に、本実施の形態においては、トナー供給ロール３３と対向する位置に、トナー供給ロール３３の反発磁極Ｓ２，Ｓ３によって剥離された現像剤Ｇをトナー供給ロール３３及び搬送ロール３５側から斜め下方に導くリリースガイド４４を設けている。更に、このリリースガイド４４の下方には、リリースガイド４４によって導かれた現像剤Ｇをサプライオーガ４１ａに案内する案内ガイド４５が設けられている。
本実施の形態における案内ガイド４５は、下端部が上端部より搬送ロール３５寄りに偏った形状をしており、下端方向に行くに従い徐々に曲率を大きくした曲面形状を備えている。そして、この案内ガイド４５の下端部はサプライオーガ４１ａまで達しており、上端部でリリースガイド４４からの現像剤Ｇをせき止め、案内面４５ａをすべらした後、サプライオーガ４１ａに戻すようになっている。また、この案内面４５ａでは搬送ロール３５の磁極による磁束密度指標が４０以下になるような位置になっている。そのため、リリースガイド４４から落下した現像剤Ｇが、案内カバー４３に付着することもなく、スムーズに案内面４５ａをすべり落ち、サプライオーガ４１ａに達するようになる。
尚、磁束密度指標を決定するための具体的な磁束密度の測定方法としては、（株）エーデーエス社製のガウスメータ  ＭＯＤＥＬ  ＨＧＭ−８３００−５を使用し、プローブをトナー供給ロール３３及び搬送ロール３５表面に垂直に近接させた状態で測定した。
【００２９】
また、図６は、本実施の形態でのオーガ４１の構成の断面図を示すもので、オーガケース４６内に二つのオーガ４１（具体的にはサプライオーガ４１ａ、アドミックスオーガ４１ｂ）が配設されている。夫々のオーガ４１は回転軸５１（具体的には５１ａ，５１ｂ）にスパイラル状の羽根５２を所定の方向に配設したもので、この羽根５２の向きと回転軸５１の回転方向によって、現像剤Ｇの所定の流れを確保するようになっている。本例では、オーガ４１内の現像剤Ｇは、図６の二点鎖線で示すような循環経路でオーガ４１内を循環するようになっている。
一般的に、対構成をしたオーガ４１（具体的には４１ａ，４１ｂ）を使用する方式にあっては、本実施の形態のように、サプライオーガ４１ａから現像剤Ｇを供給してドナーロール３２とのトナーの受け渡しを行った後、使用された現像剤Ｇを再びサプライオーガ４１ａ側に戻す（図中破線α領域に戻す）ようにする方が、現像ルート並びにオーガ４１間での現像剤Ｇの循環を損なうことが少ない。
一方、仮に、サプライオーガ４１ａから現像剤Ｇを供給してドナーロール３２とのトナーの受け渡しを行った現像剤Ｇを、アドミックスオーガ４１ｂ側に戻す（図中破線β領域に戻す）構成を採ると、アドミックスオーガ４１ｂからサプライオーガ４１ａへのオーガ間の搬送通路５３を大量の現像剤Ｇが通る必要があり、ひいては滞留が生じる懸念がある。
図５に示すように、本実施の形態では案内ガイド４５からの現像剤Ｇはサプライオーガ４１ａに戻されるようになっているため、オーガ４１内での現像剤Ｇの滞留が生じないようになっている。尚、図中、符号４７はオーガ４１間の仕切壁である。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について説明する。
図５において、現像剤Ｇは、オーガ４１により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂにある磁極Ｓ５近傍の現像剤供給領域で、トナー回収ロール３４に供給される。そして、現像剤Ｇはトリマ４２の近傍に達すると磁極Ｎ３により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Ｇの穂立ちはトリマ４２で制御されることにより、現像剤層としてトナー回収ロール３４の外周上に保持され、回転スリーブ３４ａの回転と共にドナーロール３２との対向部位の方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３４ｂにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
次に、現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４とドナーロール３２とが対向する領域のトナー回収領域に進入すると、磁極Ｓ４の磁気吸引力による磁気ブラシを形成し、ドナーロール３２上の現像に消費されなかったトナーを掻き取る。このとき、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間の電界によってドナーロール３２からトナー回収ロール３４へのトナー回収を確実にしている。
【００３１】
トナーを回収した現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂとの吸引磁界によって、トナー回収ロール３４から搬送ロール３５へ受け渡される。
搬送ロール３５に受け渡された現像剤Ｇは、磁石体３５ｂの吸引磁界により搬送ロール３５に保持され、その外周上を搬送された後、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー供給ロール３３の磁石体３３ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー供給ロール３３とが対向する領域でトナー供給ロール３３に受け渡される。
【００３２】
トナー供給ロール３３に受け渡された現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２とが対向する領域のトナー供給領域に進入すると、磁極Ｓ１の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Ｇにおけるトナーのみが、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール３３からドナーロール３２に静電吸引され、ドナーロール３２に付着する。
そして、トナーを供給した後、トナー供給ロール３３上を搬送された現像剤Ｇは、磁石体３３ｂの反発磁極Ｓ２，Ｓ３で構成される磁界により、トナー供給ロール３３から剥離される。
【００３３】
トナー供給ロール３３から剥離された現像剤Ｇは、リリースガイド４４に沿って流れ、その後端から重力の作用により落下する。そして、落下した現像剤Ｇは案内ガイド４５の案内面４５ａに沿って搬送され、サプライオーガ４１ａに戻される。このとき、案内ガイド４５の案内面４５ａの曲面形状により、リリースガイド４４から落下した現像剤Ｇは勢いよく案内面４５ａを流れ、滞留することもなくサプライオーガ４１ａに達する。更に、案内面４５ａは、搬送ロール３５の磁極による磁束密度指標が４０以下に設定されていることから、案内面４５ａを搬送される現像剤Ｇは搬送ロール３５の磁力によって吸引されることもなく、案内カバー４３裏面への付着を防いでいる。よって、現像剤Ｇは案内面４５ａ上をスムーズに流れるようになる。
【００３４】
更に、使用される現像剤Ｇのトナー濃度（ＴＣ）が低下した場合や、小さなキャリア径を用いた現像剤Ｇを使用する場合においても、搬送ロール３５で現像剤Ｇを吸引することが殆どなく、現像剤Ｇの滞留を生じないで、ゴーストや濃度むら等の画像ディフェクトのない画像が得られ、更に、現像剤Ｇのストレスも軽減されることから、長期に亘って安定した現像特性を得ることが可能になる。
また、本実施の形態では、案内ガイド４５の案内面４５ａにより、現像剤Ｇをトナー回収ロール３４寄りに搬送するようにしたので、オーガ４１をトナー回収ロール３４側に近付けることができ、小型の現像装置が可能になる。
更に、この現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画像が得られる画像形成装置が可能になる。尚、本実施の形態では、案内ガイド４５として徐々に曲率が変化する構成を示したが、案内ガイド４５の形状は特にこれに限定されず、現像剤Ｇを案内搬送できるものであればよい。
【００３５】
◎実施の形態２
図７は、本発明に係る現像装置の実施の形態２を示す。本実施の形態は、実施の形態１と異なり、感光体上の静電潜像を直接二成分現像剤にて現像するようにした、所謂高速現像可能な構成を採った現像装置である。
同図において、実施の形態１における現像装置と略同様に構成されるが、実施の形態１におけるドナーロールが除かれた構成となっている。
【００３６】
本実施の形態における現像装置は、感光体６１と対向する位置に、第一現像ロール６２と第二現像ロール６３とが感光体６１と夫々所定の間隙を置いて配設されている。また、これらの第一現像ロール６２及び第二現像ロール６３には、夫々バイアス電源７１，７２が接続され、第一現像ロール６２及び第二現像ロール６３から現像剤Ｇ中のトナーを感光体６１側へ供給する供給バイアスが印加されるようになっている。
更に、第一現像ロール６２及び第二現像ロール６３の後部には、第一現像ロール６２上の現像剤Ｇを第二現像ロール６３に受け渡す搬送ロール６４が配設されている。
【００３７】
本実施の形態において、第一現像ロール６２、第二現像ロール６３及び搬送ロール６４は、回転可能な回転スリーブ６２ａ〜６４ａと、その内部に固定的に配設された複数の磁極を有する磁石体６２ｂ〜６４ｂとを備えている。尚、磁極配置は実施の形態１と略同様に構成されている。
また、搬送ロール６４の周囲には、搬送ロール６４上の現像剤Ｇが搬送ロール６４から離間するのを規制する案内カバー７３が設けられている。更に、案内カバー７３の下方には、現像剤Ｇを撹拌搬送する対構成のオーガ８１（具体的には８１ａ，８１ｂ）が配設され、サプライオーガ８１ａから現像剤Ｇを第一現像ロール６２に供給するようになっている。尚、符号７４は第一現像ロール６２上の現像剤Ｇの層厚を規制するトリマ、符号８２はオーガケース、符号８３は対構成のオーガ８１ａ，８１ｂを仕切る仕切壁である。
【００３８】
そして、特に、本実施の形態においては、第二現像ロール６３に近接配置されたリリースガイド７５が第二現像ロール６３の反発磁極Ｓ２，Ｓ３の中央近傍から下方に向かって配設されている。更に、このリリースガイド７５の後方には、リリースガイド７５から落下する現像剤Ｇを案内する案内ガイド７６が配設されている。そして、この案内ガイド７６は、案内カバー７３の後方をサプライオーガ８１ａに向かって緩やかな曲面を描いて延び、下流端はサプライオーガ８１ａに達している。
更に、この案内ガイド７６は、その案内面７６ａが搬送ロール６４の磁力による磁束密度指標が４０以下になるような位置に配置されている。
【００３９】
そのため、第二現像ロール６３から剥離された現像剤Ｇは、第二現像ロール６３及び搬送ロール６４の磁力の影響が及ばないようにオーガ８１へ戻されることから、案内カバー７３への付着を抑止でき、現像剤Ｇの流れを損ねることがない。また、現像剤Ｇをサプライオーガ８１ａに戻すように構成していることから、オーガ８１内での現像剤Ｇの滞留もない。
更に、本実施の形態では、サプライオーガ８１ａから供給される現像剤Ｇは第一現像ロール６２へ供給され、この現像剤量がそのまま搬送ロール６４を経由して第二現像ロール６３に供給される。よって、二つの現像ロール６２，６３と感光体６１との対向部位の現像領域で、安定した現像が可能になる。また、本実施の形態では、現像剤Ｇの流れが搬送ロール６４を介して行われるため、現像剤Ｇの流れがスムーズとなり、現像剤Ｇへのストレスが軽減されることから、濃度むら等の画像ディフェクトを防ぐことが可能になる。
更にまた、現像領域を二箇所持つことができ、高速現像に対しても十分な画像濃度を実現することができるようになる。
尚、本実施の形態では、第一現像ロール６２、第二現像ロール６３の二本の現像ロールを使用する構成を示したが、もっと多くの現像ロールを備える構成であっても差し支えない。この場合、隣接する現像ロール間に搬送ロールを夫々設ける構成とすれば、本実施の形態と同様の効果を奏する。
そして、本実施の形態における現像装置を用いることで、高速現像可能な画像形成装置が実現できる。
【００４０】
◎実施の形態３
図８は、本発明に係る現像装置の実施の形態３を示す。本実施の形態は、実施の形態１と略同様に構成されるが、案内カバー４３に磁気シールド効果を持たせることで、案内ガイド４５を搬送ロール３５側に一層近付けることを可能にした点が、実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様の構成要素については同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
本実施の形態においては、案内カバー４３として、例えばパーマロイ等の高透磁率材料を用いて搬送ロール３５と案内ガイド４５との間を遮蔽するように構成されている。そのため、案内ガイド４５の案内面での磁束密度指標を小さくすることができ、案内ガイド４５を案内カバー４３側に近接配置することが可能となる。
よって、オーガ４１を一層トナー回収ロール３４側に近接して配置することができ、一層小型の現像装置が可能になる。
【実施例】
【００４２】
本実施例は、実施の形態１（図５参照）における案内ガイドの案内面での磁束密度指標と、現像不良（主として濃度むらに対する評価）との関係について、評価確認したものである。
本実施例では、更に、現像剤のキャリア径を３５μｍと５０μｍの二水準並びにトナー濃度（ＴＣ）を通常濃度（８％）と、磁気吸引力が高まる低濃度（５％）の二水準とで比較確認した。
結果は、図９に示すように、案内面での磁束密度指標が６０を超えるといずれかの条件で濃度むらが確認され、現像剤の溜りが発生していることが確認された。一方、４０以下ではいずれの条件においても濃度むらの発生は確認されず、現像剤の溜りに至っていないことが確認された。
これにより、本発明によれば、トナーの供給や消費によりトナー濃度が変動した場合や、小粒径のキャリアを使用した場合にあっても、現像剤の流れを安定に保つことが可能となり、現像剤溜りに起因して発生する現像不良を防止できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】磁束密度指標を示す説明図である。
【図３】磁束密度指標を求める数式を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る現像装置を示す説明図である。
【図６】実施の形態１のオーガの構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態２に係る現像装置を示す説明図である。
【図８】実施の形態３に係る現像装置を示す説明図である。
【図９】実施例の結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…像担持体，２…トナー担持体，３…供給用現像剤担持体，４…回収用現像剤担持体，５…搬送部材，６…撹拌搬送部材，７…戻し経路規制部材，８…リリース案内部材，９…搬送案内部材，９ａ…案内面，１０…案内カバー，Ｇ…二成分現像剤
【図１】
2005234483.tif 000003
【図２】
2005234483.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005234483.tif 000008
【図７】
2005234483.tif 000009
【図８】
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【図９】
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