(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に多数のＮ極及びＳ極が交互に配置するように着磁されたローラ状の磁石部材の外周面にトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持した状態で該磁石部材が回転することにより、像担持体と対向する現像領域に該現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の側方において該現像剤担持体に担持され下方に搬送されている現像剤の一部を除去し該現像領域に搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、該現像剤に補給するトナーを収容するトナー収容部とを備えた現像装置において、
上記現像剤に作用する上記現像剤担持体の磁気束縛力が重力よりも小さい領域に位置し上記トナー収容部に連通した現像剤収容部と、
上記現像剤規制部材によって上記現像剤担持体から除去された現像剤の一部を、該現像剤収容部にガイドする現像剤ガイド部材と、
該現像剤ガイド部材でガイドされ該現像剤収容部内に回収された現像剤を、上記トナー収容部から供給されたトナーとともに撹拌し、上記磁気束縛力が重力よりも大きく且つ上記現像剤担持体の表面移動方向の上流側から上記現像剤担持体の側方における上記現像剤規制部材による現像剤の除去位置に隣接する供給位置に供給する現像剤撹拌部材とを設け、
上記現像剤規制部材は、その現像剤規制部材で除去された現像剤の一部を重力によって上記現像剤収容部にガイドするように傾斜した面を有する板状部材からなり、上記現像剤ガイド部材として兼用されている
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、
上記現像剤撹拌部材の回動軌跡を、上記磁気束縛力が重力よりも小さい領域内に設定したことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いる現像装置に係り、詳しくは、複数の磁極が配置された外周面に磁性現像剤を担持した状態で回転することにより、像担持体と対向する現像領域に該現像剤を搬送するローラ状の磁石部材からなる現像剤担持体を備えた現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の現像装置としては、例えば、特開平８−２２１７７号公報において、少なくともトナーと磁性キャリアとからなる磁性現像剤を収容する現像剤供給室と、該現像剤供給室の内部に配置した現像剤担持体（マグネットロール）と、トナーを収容した現像剤補充室とを備え、該現像剤供給室と該現像剤補充室とをトナーの供給可能な通孔を介して連通した現像装置が開示されている。この現像装置においては、現像剤担持体が配置された現像剤供給室内に予め所定量の現像剤が収容されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の現像装置においては、現像剤供給室内に収容されている磁性現像剤が、現像剤担持体表面の比較的広い領域にわたって、該現像剤担持体の磁気束縛力でその表面に引き付けられるような構成になっているため、現像剤担持体を駆動するために必要な駆動トルクが大きくなってしまうという問題点があった。
【０００４】
上記駆動トルクの低減のために現像装置にセットする磁性現像剤の量を少なくすることが考えられるが、磁性現像剤の量を少なくすると、該現像剤の劣化が早まり、画像品質を長期間維持することが難しくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、駆動トルクの低減を図るとともに、所望の寿命が得られる量の磁性現像剤を装置にセットし良好な画像品質を長期間維持することができる現像装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、周方向に多数のＮ極及びＳ極が交互に配置するように着磁されたローラ状の磁石部材の外周面にトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持した状態で該磁石部材が回転することにより、像担持体と対向する現像領域に該現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の側方において該現像剤担持体に担持され下方に搬送されている現像剤の一部を除去し該現像領域に搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、該現像剤に補給するトナーを収容するトナー収容部とを備えた現像装置において、上記現像剤に作用する上記現像剤担持体の磁気束縛力が重力よりも小さい領域に位置し上記トナー収容部に連通した現像剤収容部と、上記現像剤規制部材によって上記現像剤担持体から除去された現像剤の一部を、該現像剤収容部にガイドする現像剤ガイド部材と、該現像剤ガイド部材でガイドされ該現像剤収容部内に回収された現像剤を、上記トナー収容部から供給されたトナーとともに撹拌し、上記磁気束縛力が重力よりも大きく且つ上記現像剤担持体の表面移動方向の上流側から上記現像剤担持体の側方における上記現像剤規制部材による現像剤の除去位置に隣接する供給位置に供給する現像剤撹拌部材とを設け、上記現像剤規制部材は、その現像剤規制部材で除去された現像剤の一部を重力によって上記現像剤収容部にガイドするように傾斜した面を有する板状部材からなり、上記現像剤ガイド部材として兼用されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の現像装置においては、周方向に多数のＮ極及びＳ極が交互に配置するように着磁されたローラ状の磁石部材の外周面にトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持したローラ状の磁石部材からなる現像剤担持体が回転すると、現像剤規制部材により、現像剤担持体上に担持された現像剤の一部が除去される。そして、現像剤ガイド部材として兼用された現像剤規制部材の傾斜した面により、現像剤担持体から除去された現像剤が、その現像剤に作用する現像剤担持体の磁気束縛力が重力よりも小さい領域に位置する現像剤収容部にガイドされる。この現像剤ガイド部材として兼用された現像剤規制部材の傾斜した面でガイドされ現像剤収容部内に回収された現像剤は、現像剤撹拌部材により、上記磁気束縛力が重力よりも大きく且つ現像剤担持体表面回転方向の上流側から上記現像剤の除去位置に隣接する供給位置に供給される。この供給位置に供給された現像剤は現像剤担持体に担持され、現像剤規制部材で層厚が規制された後、現像領域に搬送されて像担持体上の潜像の現像に用いられる。
【０００８】
以上のように、現像剤担持体上の現像剤と上記磁気束縛力が重力よりも小さい領域に位置する現像剤収容部内の現像剤との間の交換を行うことにより、現像装置にセットする現像剤のほとんどが上記磁気束縛力が重力よりも大きい領域に存在するような構成に比して、現像剤担持体に磁気束縛力で引き付けられる現像剤の量が少なくなる。また、現像剤担持体上の現像剤と現像剤収容部内の現像剤との交換を行い、現像装置内の同じ現像剤が連続して現像に使用されないようにしている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤撹拌部材の回動軌跡を、上記磁気束縛力が重力よりも小さい領域内に設定したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の現像装置では、上記磁気束縛力が重力よりも小さい領域内で上記現像剤撹拌部材が回動するので、上記磁気束縛力が作用している現像剤による現像剤撹拌部材の駆動トルクの増大を抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
図１は本実施形態に係る現像装置の概略構成図である。この現像装置は複写機の像担持体として用いられる円筒状の感光体ドラム１の側方に配設され、ケース部材２、磁性現像剤３（以下、単に「現像剤」という）を担持する現像剤担持体としての現像ローラ４、現像剤ガイド部材および現像剤規制部材に兼用するドクタ５、現像剤供給部材および現像剤撹拌部材に兼用するアジテータ６、現像バイアス電源７、シール部材９等を備えている。
【００１８】
上記ケース部材２は、感光体ドラム１と対向する現像領域Ａに開口部を有し、現像ローラ４を間に挟んで現像領域Ａとは反対側に、現像ローラ４の磁気担持力が重力よりも小さい領域である現像剤収容部Ｂおよび該現像剤収容部Ｂの鉛直方向上方のトナー収容部Ｃを形成している。
【００１９】
上記現像ローラ４は、その一部がケース部材２の開口部から露出し、複数の磁極が配置された外周面にトナー及び磁性キャリア（以下、単に「キャリア」という。）からなる現像剤３を担持して現像領域Ａに搬送する。
【００２０】
上記ドクタ５は、現像領域Ａに搬送される現像ローラ４上の現像剤の層厚を規制するものである。このドクタ５は、現像剤ガイド部材に兼用されており、現像ローラ４上に担持された現像剤３の一部を除去し、該現像剤３に作用する現像ローラ４の磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも小さい現像剤収容部Ｂにガイドして回収するように配設されている。また、ドクタ５は、現像ローラ４から除去した現像剤３が重力により現像剤収容部Ｂに向かって移動しやすいように、現像剤収容部Ｂ側に傾けて固定されている。なお、図中の２点鎖線Ｄは、現像剤３に作用する現像ローラ４の磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇとほぼ同じになる面を示している。この２点鎖線の内側の領域では、現像剤３に作用する現像ローラ４の磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも大きくなっている。
【００２１】
また、上記アジテータ６は、上方のトナー収容部Ｃから供給されたトナーとともに現像剤収容部Ｂ内の現像剤３を撹拌するものである。また、このアジテータ６は、現像剤収容部Ｂの現像剤３の一部を、上記磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも大きく且つ現像ローラ４の上流側（図１の上側）から上記現像剤の除去位置に隣接する供給位置に供給する。
【００２２】
上記現像ローラ４の上方に設けられているシール部材９は、トナー漏れやトナー飛散を防止し、且つ現像剤の搬送は阻止しない部材である。このシール部材９としては、０．３ｍｍ以下のポリウレタンゴムシートや０．１５ｍｍ以下のＰＥＴフィルム等が好適である。
【００２３】
上記感光体ドラム１及び現像ローラ４は、現像領域Ａにおいて表面が互いに逆方向に移動するように図示しない駆動手段により回転駆動されている。現像ローラ４の線速Ｖｄと感光体ドラム１の線速Ｖｐとの比（Ｖｄ／Ｖｐ）は、１＜（Ｖｄ／Ｖｐ）≦５の範囲内で設定するのが好ましい。この線速比（Ｖｄ／Ｖｐ）を１よりも大きくすることにより地肌汚れや画像濃度不足が発生しにくくなり、５以下にすることにより、トナー飛散や現像剤劣化が発生しにくくなる。
【００２４】
また、上記現像領域Ａにおける感光体ドラム１と現像ローラ４との間隙である現像ギャップＧｐは、現像ローラ４の表面とドクタ５の先端との間隙であるドクタギャップＧｄよりも若干大きく設定されている。この現像ギャップＧｐおよびドクタギャップＧｄは、（Ｇｄ＋０．０５）≦Ｇｐ≦（Ｇｄ＋０．１５）［ｍｍ］を満足するように設定するのが好ましい。（Ｇｄ＋０．０５）≦Ｇｐ［ｍｍ］とすることにより、現像領域Ａでの現像剤の滞留や剤落ちを防止することができる。また、Ｇｐ≦（Ｇｄ＋０．１５）［ｍｍ］とすることにより、画像濃度不足等を防止することができる。
【００２５】
上記現像剤３としては、例えば粒径７．５μｍの非磁性トナーと粒径５０μｍの球形フェライトからなるキャリアとを含む現像剤を用いることができる。また、現像剤３のトナーの帯電極性は、現像ローラ４の表面電位ＶBに対する感光体ドラム１の電位ＶLの極性である現像電界極性とは反対の極性に設定した。例えば、現像ローラ４の表面電位ＶBが−６００Ｖ、感光体ドラム１の電位ＶLが−５０Ｖであって上記現像電界極性が正である場合、現像剤３のトナーの帯電極性を負極性に設定する。
【００２６】
上記現像ローラ４の外周部には、図１に示すように円周方向に多数の異極性の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に配置するように磁石が形成されている。これらの磁極で形成される磁界により現像剤３のキャリアに対する磁気束縛力が発生し、現像ローラ４の表面にキャリアとトナーとを含む現像剤３が担持される。この現像ローラ４は、例えばシャフトの外側に磁石部材であるフェライトを焼結させた後、着磁装置で着磁するという従来公知の方法で製造することができる。この現像ローラ４の磁極ピッチの好適範囲は１．５〜３．０ｍｍであり、磁石表面における磁束密度（ピーク）の好適範囲は４０〜６０ｍＴである。例えば、直径が２０ｍｍ、磁極数が３２極、磁極ピッチが約２ｍｍ、磁石表面における磁束密度が５５ｍＴの現像ローラ４を用いることができる。
【００２７】
上記現像ローラ４には、現像バイアス電源７によりＤＣ成分とＡＣ成分（矩形波、正弦波等）とを有する現像バイアス電圧が印加されている。この現像バイアス電圧のＤＣ成分の絶対値（｜ＶDC｜）の好適範囲は、３００Ｖ〜６００Ｖである。また、ＡＣ成分のピーク間電圧Ｖp-pの好適範囲は０．５ｋＶ〜２．０ｋＶであり、周波数Ｆの好適範囲は５００Ｈｚ〜６ｋＨｚである。
【００２８】
上記構成の現像装置において、現像ローラ４が回転すると、ドクタ５により現像ローラ４に担持され搬送されてきた現像剤３の層厚が規制される。そして、このドクタ５により、現像ローラ４上の現像剤３の一部が除去され、現像剤収容部Ｂにガイドされて回収される。現像剤収容部Ｂでは、アジテータ６により、上方のトナー収容部Ｃから補給されたトナーとともに現像剤３が撹拌される。そして、上記アジテータ６により、現像剤収容部Ｂの現像剤３の一部が、上記磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも大きく且つ上記現像剤３の除去位置の上方に位置する供給位置に供給される。この供給位置に供給された現像剤３の一部は、ドクタ５で層厚が規制された後、現像ローラ４に担持されて現像領域Ａに搬送され、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像の現像に用いられる。
【００２９】
以上、本実施形態によれば、現像ローラ４上の互いに隣接する領域で現像剤３の除去及び供給を行うことにより、現像ローラ４の磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも大きい領域に存在する現像剤３の量すなわち現像ローラ４の表面に引き付けられるように磁力で束縛されている現像剤３の量を少なくして現像剤担持体の駆動トルクの低減を図ることができる。更に、現像ローラ４上の現像剤３と現像剤収容部Ｂ内の現像剤との交換が行われ、現像装置内の同じ現像剤３が連続して現像に使用されないようにしているので、良好な画像品質を長期間維持できる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、現像ローラ４上の磁気束縛力が重力よりも大きい領域内で現像剤３の一部が滞留する部分が１カ所になるので、磁性現像剤の層厚の規制位置や磁性現像剤の除去位置等の複数箇所で現像剤３が滞留する場合に比較して、現像ローラ４の駆動トルクの低減を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、現像剤収容部Ｂ内のアジテータ６を、現像剤収容部Ｂ内の現像剤３の一部を上記供給位置に供給する現像剤供給部材に兼用しているので、装置の低コスト化を図ることができる。しかも、上記現像剤供給部材兼用のアジテータ６を、上記磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも小さい現像剤収容部Ｂに設けているので、アジテータ６の駆動トルクの低減を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、トナー収容部Ｃから供給されるトナーの一部が、現像剤収容部Ｂ内のキャリアの一部と混合されながら、上記磁気束縛力Ｆｍが重力Ｆｇよりも大きくキャリアが比較的激しく運動（スピン運動等）している位置に到達し、強く摩擦混合される。この強い摩擦混合により、現像ローラ４に担持される現像剤３中のトナーの量が不足することなく、そのトナーの摩擦帯電量を十分に立ち上げることができる。
【００３３】
〔実施形態２〕
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る現像装置の概略構成図である。上記実施形態１の現像装置と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態の現像装置は、現像剤収容部Ｂを間に挟んで現像ローラ４とは反対側の該現像剤収容部Ｂの水平方向側方にトナー収容部Ｃを設けている点で、上記実施形態１の現像装置と異なる。このトナー収容部Ｃは現像剤収容部Ｂに連通しており、トナー収容部Ｃの内部には、トナーを撹拌しながら現像剤収容部Ｂに搬送するトナー搬送撹拌部材としてのトナーアジテータ１０が設けられている。
【００３４】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様な効果が得られるとともに、トナー収容部Ｃ、現像剤収容部Ｂ及び現像ローラ４を水平方向に並べて配設しているので、現像装置の鉛直方向の寸法を小さくすることができる。
【００３５】
〔実施形態３〕
次に、本発明の更に他の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る現像装置の概略構成図である。上記実施形態１の現像装置と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態の現像装置は、現像ローラ回転方向上流側からドクタ５に隣接する滞留領域Ｅの容量を多くするようにドクタ５の設置位置およびケース部材２の形状を設定した点で、上記実施形態１の現像装置と異なる。
【００３６】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様な効果が得られるとともに、現像ローラ３に担持され搬送されている現像剤が、上記ドクタ５で規制されて滞留領域Ｅに存在している現像剤と摩擦接触する距離が長くなるので、現像ローラ４上の現像剤を良好に摩擦帯電することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分系の磁性現像剤を用いた現像装置について説明したが、本発明は、磁性トナーを含む一成分系の磁性現像剤を用いた場合にも適用できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、現像装置にセットする現像剤のほとんどが上記磁気束縛力が重力よりも大きい領域に存在するような構成に比して、現像剤担持体に磁気束縛力で引き付けられる現像剤の量が少なくなるので、現像剤担持体の駆動トルクの低減を図ることができる。しかも、現像装置内の同じ現像剤が連続して現像に使用されないようになるので、所望の寿命が得られる量の現像剤を装置にセットし良好な画像品質を長期間維持することができるという効果がある。
【００４０】
特に、請求項２の発明によれば、上記磁気束縛力が重力よりも小さい領域内で上記現像剤撹拌部材が回動するので、上記磁気束縛力が作用している現像剤による現像剤撹拌部材の駆動トルクの増大を抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】他の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図３】更に他の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
２      ケース部材
３      現像剤
４      現像ローラ
５      ドクタ
６      アジテータ
７      現像バイアス電源
９      シール部材
１０    トナーアジテータ
Ａ      現像領域
Ｂ      現像剤収容部
Ｃ      トナー収容部
【図１】
0003959153.tif 000002
【図２】
0003959153.tif 000003
【図３】
0003959153.tif 000004