(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該第１の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材と、該現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であって、該第２の規制部材は現像剤担持体上のトナー濃度が上昇して該現像剤の層厚が増加した場合にこの増加分を掻き落として規制すべく該現像剤担持体との間隙が設定されている現像装置において、
上記現像剤収容部が上記第２の規制部材の現像剤の搬送方向下流側に形成されており、上記現像剤担持体に対して対向する上記第２の規制部材の対向面を、上記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に延在させ、上記第２の規制部材の上記現像剤担持体との対向面を、現像剤搬送方向における上流側端部と該現像剤担持体表面との間隙が、その下流側端部と該現像剤担持体表面との間隙より大きくなるようなテーパ形状とした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、
上記第２の規制部材の上記現像剤担持体との対向面における現像剤搬送方向下流側端部で現像剤が該現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分を、それよりも現像剤搬送方向上流側で現像剤が該現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分よりも強くなるように設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤循環部に対向する磁極のピークが上記トナー補給経路に対して完全に露出するよう構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２または３の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【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およびこれに用いられる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアを用いた２成分現像剤を用いて現像を行う現像装置において、トナー濃度検知手段を必要とせず、現像剤の動きによってその現像剤中にトナーを取り込む現像装置が知られている。
しかし、この現像装置においては、現像剤の動きが活発な箇所とそうでない箇所、あるいは現像剤の多い箇所と少ない箇所との間でトナーの取り込み量が異なり、部分的にトナー濃度が不安定となって、その結果画像濃度ムラが発生しやすかった。
【０００３】
そこで、例えば、特開昭６３−４２８２号公報では、上記画像上のカブリや濃度ムラを防止するために、次のような２つのトナー供給規制部材を備えた現像装置が提案されている。上記２つのトナー供給規制部材のうち、第１のトナー供給規制部材は、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤規制部材であるドクターブレードの上方に固定端を有し、トナー収容部であるトナー補給槽へ延びている。また、第２のトナー供給規制部材は、上記第１のトナー供給規制部材よりトナー補給槽側にあって現像剤収容部とトナー補給槽とを現像装置上方から仕切り、また、その下方自由端は、上記第１のトナー供給規制部材の自由端延長線上もしくは現像剤担持体側にある。
【０００４】
この現像装置においては、現像剤担持体上の現像剤最上層の比較的現像剤が粗でトナーを取り込みやすい部分は、現像剤担持体表面近傍よりもトナー濃度が高い状態で上記ドクターブレードによる規制位置へ移動しようとするが、上記第１のトナー供給規制部材と現像剤担持体表面とドクターブレードとにより囲まれる現像剤層厚規制領域に入り込む前に、上記第２のトナー供給規制部材の自由端でその動きが阻止される。これにより、トナー濃度が異常に高い現像剤が上記現像剤層厚規制領域に供給されることがなく、十分に磁性粒子との摩擦で帯電されたトナーのみが像担持体と対向する現像領域に搬送され、画像上の帯状のカブリ（地汚れ）や現像剤担持体による現像剤搬送方向と直交する方向の濃度ムラ等が防止される。
【０００５】
また、先に本出願人が提案した特開平９−１９７８３３号公報に開示されている現像装置は、小型化及び低コスト化を図りつつ前記不具合を解消できるものとして有用である。
この特開平９−１９７８３３号公報における現像装置は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、上記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、該現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であって、上記現像剤収容部は、第１の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材を有し、該第２の規制部材は、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すべく、該現像剤担持体との間隙が設定されていることを特徴としている。この現像装置によれば、上記現像剤収容部内での現像剤の循環移動により、該現像剤のトナーと磁性キャリアとを攪拌し、該トナーの帯電量の低下を防止して、部品点数の低減による小型化及び低コスト化を図りつつ画像濃度ムラやかぶり等の異常画像の発生を解消できる。
【０００６】
図７は、上記特開平９−１９７８３３号公報に係る現像装置の一例であり、図８は該現像装置における現像剤の挙動を説明するための要部拡大図である。この現像装置では、磁界発生手段としての永久磁石を内包する現像担持体としての現像スリーブ１と、現像剤２２の層厚を規制するための第１の規制部材２と、第１の規制部材２の回転方向上流側で、第１の規制部材２により阻止された現像剤を収容するための現像剤収容部３を形成するための現像剤収容部材としての現像剤収容ケース４と、現像剤収容ケース４に隣接して、トナーを収容するトナーホッパー６とを備えている。そして、トナーホッパー６と、現像剤収容部３とは、トナー供給開口部としてのトナー補給経路７によって連通するように構成されている。このトナーホッパー６の内には、収容されているトナー５を攪拌しながらトナー補給供給経路７に向けて送り込むためのトナー攪拌部材としてのアジテータ８が設けられている。さらに、現像剤収容ケース４の下端部には、現像スリーブ１上の現像剤２２のトナー濃度が上昇し、該現像剤２２の層厚が増加した場合に該現像剤２２の増加分の通過を規制すべく、該現像スリーブ１との間隙が設定された第２の規制部材９が形成されている。
【０００７】
この図７及び８で示した現像装置においては、第１の規制部材２を通過した現像剤２２のトナー濃度が所定の適正範囲にあるときは、第２の規制部材９に掻き落とされて層状となった増加分の現像剤２２が現像剤滞留部１０を形成する。そして、該現像剤滞留部１０がトナー補給経路７を塞ぎ、この状態でトナー５の取り込みは終了する。該現像剤滞留部１０において、第２の規制部材９で掻き落とされた現像剤２２は、現像筺体１４と一体的に設けられたトナー補給台１４ｂで受けられるが、このトナー補給台１４ｂは現像スリーブ１側に向けて下方側に傾斜し、かつ、所定の長さを有しているため、現像剤２２層の移動によりトナーホッパ６への現像剤２２の落下を防止することができる。そのため、現像剤２２の量を常に一定に保つことができ、トナー供給を一定に自己制御することが可能となる。トナー消費により、現像剤収容部３内の現像剤のトナー濃度が減少すると、上記現像剤滞留部１０から現像剤収容部３へ現像剤が取り込まれる。すると、現像剤滞留部１０を形成する層状の現像剤の体積が減少するため、再びトナー５の取り込みが開始され、これが所定のトナー濃度となるまで行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
〔課題１〕
ところが、上記特開昭６３−４２８２号公報及び上記特開平９−１９７８３３号公報で提案された現像装置においては、上記現像剤担持体の軸方向における現像剤の層厚を規制するのは、上記現像剤担持体に対して対向する上記第２のトナー供給規制部材又は上記第２の規制部材（以下、これらを「第２の規制部材」という）としてのブレード状部材であり、該現像剤担持体に対向する第２の規制部材の対向面積が小さい。このため、この対向面の加工精度により、現像剤担持体軸方向において第２の規制部材と現像剤担持体との間のギャップばらつきが生じたときに、現像剤層の厚さがばらついて形成される可能性が大きい。そして、現像剤の層厚がばらつくと、現像剤のトナーの取り込み量がばらつくことになり、現像剤担持体軸方向の画像濃度ムラが発生することがあった。
なお、このような問題を解決するためには、上記第２の規制部材の上記対向面の加工精度を上げることが考えられるが、コストアップにつながり好ましくない。
【０００９】
〔課題２〕
また、上記特開平９−１９７８３３号公報で提案された現像装置では、局部的に帯電量が不足したトナーが存在することにより、画像濃度ムラが生じてしまうとう不具合がある。具体的には、以下のとおりである。
図８において、トナー５は、現像剤２２のトナー濃度が適正範囲よりも低い場合に、図中矢印で示すような経路を通り現像剤収容部３へと搬送されていき、現像剤滞留部１０と現像スリーブ１上の現像剤層との接触界面を通過する際に、現像剤２２との摩擦帯電により、ある程度の帯電量が付与される。このときトナー５に付与される帯電量は、現像剤滞留部１０と現像スリーブ１上の現像剤層との間の摩擦力の大きさにほぼ比例するため、トナー５が十分な帯電量を得るためにはこの摩擦力が十分に大きくなければならない。そして、この摩擦力の大きさは、現像剤２２の搬送力、すなわち、現像スリーブ１内部の磁界発生手段が現像剤に及ぼす磁気力の法線方向成分の大きさに比例する。
ところが、この磁気力による摩擦力は、現像剤２２に取り込まれるトナー５全てに対して十分な帯電量を付与でき得るものではなく、局部的に帯電量の不足したトナー５が存在する。そして、帯電不足のトナー５が現像剤収容部３へと流れ込み、現像領域に運ばれると、部分的に消費されるトナー量が異なるため、ハーフトーン画像等大量のトナーを必要とする画像をプリントする場合などにおいては、濃度ムラなどの不良画像が発生してしまう。
【００１０】
〔課題３〕
また、上記公報で提案された現像装置では、現像剤担持体に搬送されている現像剤に直接トナーが接触することがある。現像剤に直接トナーが接触して部分的にトナー濃度が高い現像剤が現像剤収容部に入り込んだ場合、現像剤収容部内の循環移動だけでは、該現像剤のトナー濃度の均一化は不十分である。このため、トナー濃度にムラが発生して、画像濃度ムラが発生するおそれがある。
【００１１】
そこで、本出願人は、さらに、平成１０年特許願第５０１８５号にて、上記現像装置において、上記第２の規制部材の現像剤搬送方向上流側に、該第２の規制部材により通過を阻止された現像剤が循環する現像剤循環部を形成するための現像剤循環形成手段と、現像剤のトナー濃度が所定の適正範囲に有るときに、上記トナー収容部と該現像剤循環部とを連絡しているトナー補給経路に、該現像剤が静止する現像剤滞留部を形成するための現像剤滞留部形成手段とを有する現像装置を提案した。
【００１２】
同特許願では、発明の実施形態として、図１１にしめす現像装置を開示している。この図１１に示す現像装置は、図７で示した先願の構成に加えて、以下の構成を有することを特徴としている。すなわち、トナー補給経路７は、第２の規制部材９が形成されている部位の現像剤収容ケース４と、該現像剤収容ケース４に対向するように配設された仕切り板１２とにより、現像剤中のトナー濃度が適正範囲内にあるときは、トナー補給経路７に現像剤を滞留させる現像剤滞留部１０を形成するよう構成されている。トナー補給経路７の現像剤滞留部１０の下流側には、第２の規制部材９と、現像スリーブ１の下部を囲むようにトナーホッパー６と一体的に形成された現像筐体１４とによって、現像剤の循環運動を発生させる大きさの現像剤循環部１１が形成されている。
【００１３】
この現像装置においては、上記第２の規制部材の現像剤搬送方向上流側に、上記現像剤循環部が形成される。また、現像剤のトナー濃度が所定の適正範囲にあるときは、現像剤が静止する現像剤滞留部の出現により、トナーと現像剤との接触部における現像剤へのトナーの取り込みが行われないようにする。そして、現像剤のトナー濃度が低下した場合には、現像剤滞留部は、現像剤の体積の減少により現像剤循環部に取り込まれてなくなる。この結果、現像剤循環部において現像剤とトナーとが接触し、該現像剤循環部において予めトナーと現像剤とが攪拌混合された後、現像剤担持体上の現像剤中にトナーが取り込まれる。
このように、現像剤のトナー濃度が適正な場合には、現像剤滞留部の現出により、現像剤担持体により搬送される現像剤とトナーとの直接接触が回避される。また、現像剤のトナー濃度が低下した場合は、現像剤循環部において、予めトナーと現像剤が混じり合った状態の高濃度の現像剤に、現像剤担持体上に搬送されるトナーを消費した低濃度の現像剤が接触することにより、該現像剤にトナーが供給される。これらにより、ムラの少ないトナー補給が可能になる。
【００１４】
ところが、この図１１の現像装置においては、トナー補給経路７の現像剤滞留部１０に滞留した現像剤により、希に、トナー補給経路７の壁面間、すなわち、現像剤収容ケース４と、仕切り板１２との間の滞留現像剤にブリッジが形成される。この滞留現像剤のブリッジにより、現像剤滞留部１０の下部の現像剤の体積が減っても現像剤滞留部１０の下に空間が形成され、トナーホッパー６からのトナー補給が遮断されてしまう。このため、トナー濃度は不安定なものとなるおそれがある。
【００１５】
そこで、同特許願では、「上記トナー補給経路の上記現像剤滞留部を形成する少なくとも一つの壁面が、該現像装置の動作により可動する可動部材で構成される現像装置」も提案している。この現像装置は、上記可動部材の可動によってトナー補給経路の現像剤滞留部の壁面間に滞留してブリッジを形成した滞留現像剤を崩すものである。
【００１６】
ところが、上記特許願で提案された現像装置では、ブリッジを形成した滞留現像剤を崩す効果は充分とはいえず、上記不具合を完全に解決することは難しい。このため、上記仕切り板１２を設けることなく、ムラの少ないトナー補給が可能な現像装置が望まれる。
【００１７】
ところが、図１１にしめす現像装置において、トナー補給経路７とトナーホッパー６との間に上記仕切り板１２を無くすと、現像剤循環部１１の現像剤と該現像剤に接触したトナー補給経路７のトナーとが攪拌混合される際、現像剤循環部１１の現像剤が、トナーホッパー６側へ溢れ出すおそれがあることが判明した。この溢れ出しは、現像剤のトナー濃度が低下し、現像剤循環部１１が現像剤滞留部１０を取り込んでトナー補給経路７のトナーホッパー６側へ延びるように成長したときに生じる。このように成長した現像剤循環部１１の現像スリーブ１から離れた部分の現像剤が、現像スリーブ１から受ける磁力による拘束力が弱いため、拡散してトナー補給経路７からトナーホッパー６へと溢れ出すのである。現像剤がトナーホッパー６へ溢れ出してしまうと、現像スリーブ１に担持される現像剤の磁性キャリア量が減少するので、トナー濃度は変動してしまう。
【００１８】
〔課題４〕
ここで、図１１にしめす現像装置では、現像剤のトナー濃度が低下した場合、現像剤循環部１１の現像剤とトナー補給経路７のトナーとが接触し、現像剤循環部１１において予めトナー５と現像剤とが攪拌混合される。この撹拌混合がされたトナーが、現像剤循環部の循環運動により循環し、現像スリーブ１上の現像剤層と現像剤循環部１１との接触部から現像スリーブ１上の現像剤中に取り込まれる。このとき、現像スリーブ１上の現像剤が穂割れ部を有すると、該穂割れ部においてトナーの取り込みが活発におこなわれる。これは、現像剤が密集している部分と比較し、穂割れ部の現像剤間にはトナーを取り込むことのできる空隙がたくさんあるためと考えられる。
【００１９】
ところが、図１１の現像装置においては、現像剤循環部１１に対向する磁極によりトナー補給経路７に形成される穂割れ部が現像筐体１４にぶつかり、該穂割れ部は乱された状態となる。そこで、該磁極により現像スリーブ１上に担持され、現像剤循環部１１と接する現像剤は、安定した穂割れ部を形成することはできない。このため、穂割れ部における活発なトナーの取り込みがおこり難く、トナーの取り込みが不足する部分も出現するおそれがある。このようなトナーの取り込みの不均一は、トナー濃度のムラを生じさせ、ハーフトーン画像を形成する際、画像濃度ムラを発生するおそれがある。
【００２０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その第１の目的は、トナー濃度検知手段を必要とせず、現像剤の動きによってトナーを取り込む現像装置およびこれを用いる画像形成装置において、現像剤担持体軸方向におけるトナーの取り込み量を一定にすることにより、画像濃度ムラの発生を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２１】
第２の目的は、トナー濃度検知手段を必要とせず、現像剤の動きによってトナーを取り込む現像装置およびこれを用いる画像形成装置において、トナーの帯電不足による画像濃度ムラの発生を防止することができる現像装置および画像形成装置を提供することである。
【００２３】
第３の目的は、トナー濃度検知手段を必要とせず、現像剤の動きによってトナーを取り込む現像装置およびこれを用いる画像形成装置において、現像剤の穂割れ部を安定して形成することにより、トナー濃度の安定化を図り、より安定的で均一な画像濃度を実現する現像装置および画像形成装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該第１の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材と、該現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であって、該第２の規制部材は現像剤担持体上のトナー濃度が上昇して該現像剤の層厚が増加した場合にこの増加分を掻き落として規制すべく該現像剤担持体との間隙が設定されている現像装置において、上記現像剤収容部が上記第２の規制部材の現像剤の搬送方向下流側に形成されており、上記現像剤担持体に対して対向する上記第２の規制部材の対向面を、上記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に延在させ、上記第２の規制部材の上記現像剤担持体との対向面を、現像剤搬送方向における上流側端部と該現像剤担持体表面との間隙が、その下流側端部と該現像剤担持体表面との間隙より大きくなるようなテーパ形状としたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１の現像装置においては、現像剤担持体に対して対向する第２の規制部材の対向面が、該現像剤担持体の軸方向における現像剤の層厚を均一化させるのに十分な面積を有している。これにより、該対向面の加工精度によって、現像剤担持体軸方向において第２の規制部材と現像剤担持体との間のギャップばらつきが存在しても、現像剤が該対向面を通過する間にこのばらつきが重畳され、現像剤の層厚が平均化する。よって、現像剤の層厚が平均化するので、現像剤担持体軸方向におけるトナーの取り込み量を一定にすることができ、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００２７】
また、請求項１の現像装置においては、上記対向面が、現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に延在している。ここで、第２の規制部材の現像剤の搬送方向下流側には上記現像剤収容部が形成されているため、仮に該下流側に延在させると、現像剤収容部の容積が小さくなり、収容される現像剤が少なくなって現像剤寿命が短くなるという不具合がある。よって、この現像装置においては、現像剤の搬送方向上流側に延在しているので、下流側に延在する場合に比して現像剤収容部の容積を大きくすることができ、その分、現像剤の寿命を長くすることができる。
【００３１】
また、現像剤担持体に担持されたトナーを含む現像剤層が、第２規制部材で規制され、規制された現像剤により現像剤滞留部が形成される。このとき、該現像剤滞留部の該対向面で規制された部分の現像剤は、該対向面により現像剤の搬送を妨げる方向に働く力である抗力を受ける。そして、該対向面の現像剤搬送方向上流側端部と現像剤担持体表面との間隙が、その下流側端部と現像剤担持体表面との間隙より大きいので、現像剤へ働く該対向面の抗力には、磁界発生手段による磁気力の法線方向成分と同じ方向の分力が発生する。すなわち、該現像剤滞留部の該対向面で規制された部分の現像剤は、該磁気力の他に、該対向面による抗力の分力を受けるようになる。これにより、該現像剤滞留部と現像剤担持体に担持された現像剤層との接触界面の摩擦力が大きくなるので、現像剤中のトナーが十分帯電されるようになり、トナーの帯電不足による画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００３２】
ここで、上記現像剤滞留部と現像剤担持体に担持された現像剤層との接触界面の摩擦力を大きくする方法として、上記磁界発生手段による磁気力の法線方向成分を大きくすることも考えられる。
ところが、上記磁気力の法線方向成分を大きくすることにより、上記現像装置におけるトナー供給の自己制御機構が適切に機能しないおそれが生じる。以下に、具体的に説明する。
【００３３】
上記第２の規制部材に規制された現像剤により形成された現像剤滞留部は、さらに、第１の規制部材を通過した増加分の現像剤が第２の規制部材によって規制されることにより厚みが増していく。すると、現像剤剤滞留部が厚みを増すに従って、上層部は現像剤担持体から離れていくことになるため、現像剤担持体による搬送力を受け難くなり、ついにはそれ以上厚みを増すことのできない飽和層厚に達する。この飽和層厚は、現像剤担持体の搬送力、すなわち、現像剤が受ける磁気力の法線方向成分にほぼ比例するため、該法線方向成分を大きくするほど飽和層厚は大きくなる。
ところが、上記現像装置は、上述したように現像剤滞留部の体積の増減によってトナー供給を一定に自己制御するものであるため、この現像剤滞留部の体積、すなわち現像剤滞留部の飽和層厚が大きすぎると、現像剤滞留部の層厚変化の範囲が広くなってしまう。そして、層厚変化の範囲が広くなると、現像剤担持体軸方向でトナーの取り込み量がばらついてトナー濃度制御が困難となったり、トナー供給に対する層厚変化の応答性が悪化するおそれがある。このように、上記磁気力の法線方向成分を大きくすると、トナー供給の自己制御機構が適切に機能せず、結果的に不良画像が発生するおそれが生じる。
【００３４】
そこで、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記第２の規制部材の上記現像剤担持体との対向面における現像剤搬送方向下流側端部で現像剤が該現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分を、それよりも現像剤搬送方向上流側で現像剤が該現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分よりも強くなるように設定したことを特徴とするものである。
【００３５】
請求項２の現像装置においては、第２の規制部材の現像剤担持体との対向面における現像剤搬送方向下流側端部で現像剤が現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分を、それよりも現像剤搬送方向上流側で現像剤が現像剤担持体より受ける磁気力の法線方向成分よりも強くなるように設定する。現像剤担持体が現像剤を担持搬送する力は、現像剤が現像剤担持体から受ける磁気力の法線方向成分に比例するので、前記現像剤搬送方向下流側に比べて、前記上流側における現像剤担持体の現像剤搬送力が小さくなり、該上流側で形成される現像剤滞留部の飽和層厚が小さくなる。これにより、上流側で形成される現像剤滞留部においては、トナー供給に対しての層厚変化がより敏感になり、トナー供給の自己制御機構が適切に機能するとともに、下流側においては、上流側での磁気力の法線方向成分よりも強くして、現像剤滞留部と現像剤担持体に担持された現像剤層との接触界面の摩擦力が十分となるように上記磁気力の法線方向成分を設定することにより、より確実にトナーの帯電不足を防ぐことができる。
【００４７】
上記第３の目的を達成するために、請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤循環部に対向する磁極のピークが上記トナー補給経路に対して完全に露出するよう構成したことを特徴とするものである。
【００４８】
請求項３の現像装置においては、現像剤循環部に対向する磁極により現像剤担持体上に形成される現像剤の穂割れ部を、現像筐体が乱さないので、現像剤循環部に接するよう、安定した現像剤の穂割れ部を形成することができる。このような穂割れ部より、活発に、現像剤循環部のトナーを現像剤担持体上の現像剤に取り込む。このため、トナー濃度は安定し、ハーフトーン画像を形成するときも、ムラのない画像を得ることができる。
【００４９】
請求項４の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２または３の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００５０】
請求項４の画像形成装置においては、請求項１の現像装置を用いることにより、現像剤担持体軸方向におけるトナーの取り込み量が一定となった現像剤で画像形成が行われるようになるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
また、請求項１または２の現像装置を用いることにより、十分に帯電されたトナーにより画像形成が行われるようになるので、トナーの帯電不足による画像濃度ムラの発生を防止することができる。
また、請求項３の現像装置を用いることにより、穂割れ部が安定して形成された現像剤で画像形成が行われるようになるので、安定的で均一な画像濃度を実現することができる。
【００５１】
【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。
【００５２】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る現像装置の概略構成図である。
図１において、潜像担持体である感光体ドラム１３の側方に配設された現像装置は、現像剤担持体としての現像スリーブ１、現像剤収容ケース４、第１の規制部材２、第２の規制部材９Ａ、トナー収容部としてのトナーホッパ６、現像筺体１４等から構成されている。
【００５３】
現像スリーブ１は、図示しない駆動手段で図中矢印方向に回転駆動されるとともに、トナー及び磁性粒子（キャリア）からなる現像剤２２を表面に担持する。この現像スリーブ１は、非磁性材質からなり、その内部には、現像装置２に対して相対位置不変に配設された、磁界発生手段としての図示しない磁石を有している。
【００５４】
第１の規制部材２は、その先端と現像スリーブ１の外周面との間に一定の間隙を保つように配設され、現像剤２２の層厚を規制する。この第１の規制部材２の、該現像スリーブ１の回転方向の上流側には、該第１の規制部材２により阻止された現像剤を収容する現像剤収容部３を形成する現像剤収容部材としての現像剤収容ケース４が現像筺体１４と一体的に設けられている。現像剤収容部３は、上記現像スリーブ１内の磁石の磁力が及ぶ範囲で、現像剤２２を循環移動させるに十分な空間を有するように構成されている。
【００５５】
上記現像剤収容部３と上記トナーホッパ６とは、トナー供給開口部としてのトナー補給経路７によって連通するよう構成されている。また、現像筺体１４には、現像剤収容ケース４の下部と対向する対向面１４ｂを有する突出部１４ａが形成されている。この現像剤収容ケース４の下部と該対向面１０ｂとの間の空間によって、トナー補給経路７が形成されている。また、現像筐体１４は、現像スリーブ１の下部を囲むように、トナーホッパ６と一体的に形成されている。
【００５６】
上記トナーホッパ６内には、図示しない駆動手段によって回動されるトナー供給手段としてのアジテータ８が配設されており、トナーホッパ６内のトナー５を攪拌しながらトナー補給経路７に向けて送り出すようになっている。また、トナーホッパ６には、トナーホッパ６内のトナー５の量が少なくなったときにこれを検知するトナーエンド検知手段１４ｃが配設されている。
【００５７】
そして、現像剤収容ケース４の下端部には、現像スリーブ１に近接するよう、第２の規制部材９Ａが形成されている。本実施形態の第２の規制部材９Ａは、現像スリーブ１上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分を規制すべく、現像スリーブ１との間隙が設定されている。なお、本発明の特徴部であるこの第２の規制部材９Ａの形状については、後に詳述する。
【００５８】
上記構成により、トナーホッパ６の内部からトナーアジテータ８によって送り出されたトナー５は、トナー補給経路７を通って現像スリーブ１に担持された現像剤２２に供給され、現像剤収容部３へ運ばれる。そして、現像剤収容部３の現像剤２２は、現像スリーブ１に担持されて感光体ドラム１３の外周面と対向する位置まで搬送され、トナー５のみが感光体ドラム１３上に形成された静電潜像と静電的に結合することにより、感光体ドラム１３上にトナー像が形成される。
【００５９】
ここで、上記トナー像形成時における現像剤２２の挙動を、図２、３及び４を用いて説明する。現像装置に磁性キャリア２２ａのみからなるスタート剤をセットすると、図２に示すように、磁性キャリア２２ａは現像スリーブ１の表面に磁着されるものと現像剤収容部３内に収容されるものとに分かれる。現像剤収容部３内に収容された磁性キャリア２２ａは、現像スリーブ１の矢印ａ方向への回転に伴い、現像スリーブ内部の磁石の磁力によって矢印ｂ方向へ、１ｍｍ／ｓ以上の移動速度で循環移動する。そして、現像スリーブ１の表面に磁着された磁性キャリア２２ａの表面と現像剤収容部３内で移動する磁性キャリア２２ａの表面との境界部において界面Ｘが形成される。
【００６０】
次に、トナーホッパ６にトナー５がセットされると、トナー補給経路７より現像スリーブ１に担持された磁性キャリア２２ａにトナー５が供給される。従って、現像スリーブ１は、トナー５と磁性キャリア２２ａとの混合物である現像剤２２を担持することとなる。
【００６１】
現像剤収容部３内では、収容されている現像剤２２の存在により、現像スリーブ１によって搬送される現像剤２２に対して、その搬送を停止させようとする力が働いている。そして、現像スリーブ１に担持された現像剤２２の表面に存在するトナー５が界面Ｘへ搬送されると、界面Ｘ近傍における現像剤２２間の摩擦力が低下して界面Ｘ近傍の現像剤２２の搬送力が低下し、これにより界面Ｘ近傍での現像剤２２の搬送量が減少する。
【００６２】
一方、合流点Ｙより現像スリーブ１の回転方向上流側の現像剤２２には、上述の現像剤収容部３内のような、現像スリーブ１によって搬送される現像剤２２に対して、その搬送を停止させるような力は作用しないので、合流点Ｙへ搬送されてきた現像剤２２と界面Ｘを搬送される現像剤２２との搬送量のバランスが崩れて現像剤２２の玉突状態が発生し、図３に示すように合流点Ｙの位置が上昇して界面Ｘを含む現像剤２２の層厚が増加する。また、第１の規制部材２を通過した現像剤２２の層厚も徐々に増加し、この増加した現像剤２２が、第２の規制部材９Ａ規制位置において、第２の規制部材２によって掻き落とされる。
【００６３】
そして、第１の規制部材２を通過した現像剤２２が所定のトナー濃度に達すると、図４に示すように、第２の規制部材９Ａに掻き落とされて層状となった増加分の現像剤２２がトナー補給経路７を塞ぎ、この状態でトナー５の取り込みが終了する。このとき、現像剤収容部３内ではトナー濃度が高くなることにより現像剤２２の体積が大きくなり、これにより現像剤収容部３内の空間が狭くなることによって、現像剤２２が図の矢印ｂ方向に循環移動する移動速度も低下する。
【００６４】
このトナー補給経路７を塞ぐように形成された現像剤２２の層において、第２の規制部材９Ａに掻き落とされた現像剤２２は、図４に矢印ｃで示すように、速度１ｍｍ／ｓ以上の移動速度で移動して対向面１４ｂで受けられるが、対向面１４ｂが現像スリーブ１側に向けて角度αで下方に傾斜し、かつ、所定長さｌを有しているため、現像剤２２の層の移動による、トナーホッパ６への現像剤２２の落下を防止することができ、現像剤２２の量を常に一定に保つことができるので、トナー供給を常時一定に自己制御することが可能となる。
【００６５】
次に、本実施形態の特徴部である第２の規制部材９Ａの形状について説明する。
第２の規制部材９Ａの現像スリーブ１対向する対向面１６Ａは、現像スリーブ１の軸方向における現像剤２２の層厚を均一化させるのに十分な面積を有するように構成されている。具体的には、第２の規制部材９Ａの現像スリーブ１に対する対向面１６Ａは、現像スリーブ１の外周面に沿った面形状であり、かつ、現像スリーブ１上の現像剤２２の搬送方向上流側に延在している。このように、本実施形態における第２の規制部材９Ａの対向面１６Ａは、上述したような、先願に係るブレード形状の第２の規制部材の対向面よりも大きい面積を有するように構成されている。
【００６６】
上記構成において、トナー５を取り込んだ現像剤２２が第２の規制部材９Ａへ達すると、第２の規制部材９Ａの対向面１６Ａで現像剤２２の層厚が規制される。このとき、対向面１６Ａの加工精度により、現像スリーブ１軸方向において第２の規制部材９Ａと現像スリーブ１との間のギャップにばらつきが存在しても、現像剤２２が対向面積の大きい対向面１６Ａを通過する間にこのばらつきが重畳され、現像剤２２の現像スリーブ１軸方向における層厚は平均化される。そして、現像剤２２の層厚が平均化されるので、現像剤２２のトナー５の取り込み量を一定にすることができる。
【００６７】
以上のように、現像スリーブ１に対して対向する第２の規制部材９Ａの対向面１６Ａが、現像スリーブ１の軸方向における現像剤２２の層厚を均一化させるのに十分な面積を有することで、トナー５の取り込み量を一定にすることができるので、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００６８】
また、図１の現像装置においては、第２の規制部材９Ａの対向面１６Ａが、現像剤２２の搬送方向上流側に延在するように配設されている。ここで、第２の規制部材９Ａの現像剤搬送方向下流側には現像剤収容部３が形成されているため、仮に対向面１６Ａを該下流側に延在させると、現像剤収容部３の容積が小さくなり、収容される現像剤２２が少なくなって現像剤寿命が短くなるという不具合があるが、この現像装置においては、対向面１６Ａが現像剤搬送方向上流側に延在しているので、下流側に延在する場合に比して現像剤収容部３の容積を大きくすることができ、その分、現像剤の寿命を長くすることができる。
【００６９】
ここで、第２の規制部材９Ａの対向面１６Ａを通過する現像剤２２の層厚を変化させないように、現像スリーブ１の軸方向における磁力分布が均一であることが望ましい。
【００７０】
そこで、図１の現像装置においては、現像スリーブ１の磁気力の偏差が、第２の規制部材９Ａを通過する現像剤２２の層厚を変化させない範囲に設定されている。具体的には、磁石の工法や着磁工程で発生するスリーブ軸方向のねじれを管理する等により、上記対向面１６Ａにおける現像スリーブ１の磁気力の偏差が２５％以内になるように設定されている。これにより、現像剤２２の層厚のばらつきを低減でき、現像スリーブ１軸方向におけるトナー５の取り込みムラを防止することできる。
【００７１】
〔実施形態２〕
図５は、実施形態２に係る現像装置の概略構成図である。
図５の現像装置の基本的な構成及び動作については、上記実施形態１の現像装置と同様であるので、上記実施形態１と実質的に同一又は対応する部材には同一の符号を付して、その説明は省略し、本実施形態の特徴部についてのみ説明する。
【００７２】
図６は、図５の現像装置における第２の規制部材９Ｂ近傍の拡大図である。本実施形態においては、上記第２規制部材９Ｂの形状を、上記摩擦力が大きくなるように構成し、トナー５が十分帯電できるようにしている。具体的には、図６に示すように、第２の規制部材９Ｂの現像スリーブ１との対向面１６Ｂのうち、現像剤搬送方向における上流側端部と現像スリーブ１表面との間隙Ｇａが、その下流側端部と現像スリーブ１表面との間隙Ｇｂより大きくなるように構成している。
【００７３】
上記構成においては、現像スリーブ１に担持されたトナー５を含む現像剤２２層が、第２規制部材９Ｂで規制され、規制された現像剤２２により現像剤滞留部１０が形成される。このとき、現像剤滞留部１０の該対抗面１６Ｂで規制された部分の現像剤２２は、該対向面１６Ｂにより現像剤の搬送を妨げる方向に働く力である抗力を受ける。そして、該対向面１６Ｂは、上記間隙Ｇａが上記間隙Ｇｂより大きくなるようなテーパー形状に形成されているので、現像剤滞留部１０に働く対向面１６Ｂの抗力には、現像スリーブ１内部の磁石による磁気力の法線方向成分と同じ方向に分力が発生する。すなわち、現像剤滞留部１０の該対抗面１６Ｂで規制された部分の現像剤２２は、磁気力の他に、対向面２１による抗力の分力を受ける。これにより、現像剤滞留部１０と現像スリーブ１に担持された現像剤２２層との接触界面の摩擦力が大きくなるので、現像剤２２中のトナー５が十分帯電されるようになり、トナーの帯電不足による画像濃度ムラの発生を防止できる。
【００７４】
ここで、現像剤滞留部１０と現像スリーブ１に担持された現像剤２２層との接触界面の摩擦力を大きくする方法として、現像スリーブ１内部のマグネットローラによる磁気力の法線方向成分を大きくすることも考えられる。
ところが、上記磁気力の法線方向成分を大きくすることにより、現像装置のトナー供給の自己制御機構が適切に機能しないおそれが生じる。具体的には、上記第２の規制部材９Ｂ規制された現像剤２２により形成された現像剤滞留部１０は、さらに、第１の規制部材２を通過した増加分の現像剤２２が第２の規制部材９Ｂよって規制されることによって厚みが増していく。すると、現像剤剤滞留部１０が厚みを増すに従って、上層部は現像スリーブ１から離れていくことになるため、現像スリーブ１による搬送力を受け難くなり、ついにはそれ以上厚みを増すことのできない飽和層厚に達する。この飽和層厚は、現像スリーブ１の搬送力が大きいほど必然的に大きくなるが、現像スリーブ１の搬送力は、現像剤２２が受ける磁気力の法線方向成分にほぼ比例するため、該法線方向成分を大きくするほど、飽和層厚が大きくなる。
ところが、この現像剤滞留部１０の嵩、すなわち現像剤滞留部１０の飽和層厚が大きすぎると、現像剤滞留部１０の層厚変化の範囲が広くなってしまう。そして、層厚変化の範囲が広くなると、現像スリーブ１の軸方向でトナー５の取り込み量がばらついてトナー濃度制御が困難となったり、トナー供給に対しての層厚変化の応答性が悪化するおそれがある。このように、上記磁気力の法線方向成分を大きくすると、トナー供給の自己制御機構が適切に機能せず、結果的に不良画像が発生するおそれが生じる。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、第２の規制部材９Ｂの現像スリーブ１との対向面１６Ｂにおける現像剤搬送方向下流側端部で現像剤２２が現像スリーブ１内部の図示しない磁石より受ける磁気力の法線方向成分を、それよりも現像剤搬送方向上流側で現像剤２２が磁石より受ける磁気力の法線方向成分よりも強くなるように設定している。現像スリーブ１が現像剤２２を担持搬送する力は、現像剤２２が受ける磁気力の法線方向成分に比例するので、前記下流側に比べて、前記上流側における現像スリーブ１の現像剤搬送力が小さくなり、該上流側で形成される現像剤滞留部１０の飽和層厚が小さくなる。これにより、前記上流側で形成される現像剤滞留部１０においては、トナー供給に対しての層厚変化がより敏感になり、トナー供給の自己制御機構が適切に機能するとともに、下流側においては、上流側での磁気力の法線方向成分よりも強くして、現像剤滞留部１０と現像スリーブ１に担持された現像剤２２層との接触界面の摩擦力が十分な大きさとなるように上記磁気力の法線方向成分を設定することにより、より確実に帯電不足を防ぐことができる。
なお、現像スリーブ内の磁石の現像剤２２に及ぼす磁気力の法線方向成分の大きさを上記のように設定するには、例えば、現像スリーブ１の磁極のピークが対向面２１の現像剤搬送方向下流側端部付近になるように設計する等の方法を採ることができる。
【００７６】
なお、第２の規制部材９Ｂの対向面１６Ｂのうち、現像剤搬送方向における上流側最端部の間隙Ｇａを、現像スリーブ１上の現像剤２２の層厚よりも大きくなるように設定することが望ましい。これは、該間隙Ｇａが、現像スリーブ１上の現像剤２２の層厚よりも小さいと、該現像剤２２は、該第２の規制部材９Ｂの対向面１６Ｂだけでなく、該第２の規制部材９Ｂの基体部分によっても規制されることになり、該基体部分で規制された現像剤には、上述したような対向面１６Ｂによる上記抗力の分力が働かないため、現像剤滞留部１０が拡散しやすく、上記トナーホッパ６に溢れ出してしまうおそれがあるからである。
【００７７】
そこで、本実施形態においては、図６に示すように、上記間隙Ｇａを、現像スリーブ１上の現像剤の層厚よりも大きくなるよう設定してある。具体的には、本実施形態の現像スリーブ１内の磁石の法線方向の磁極ピークがトナー補給経路７に対して露出しないように、該磁石をスリーブ内に配置し、この条件下で、現像スリーブ１と現像筺体１４との間隙Ｇｃと、上記間隙Ｇａとを、不等式Ｇｃ<Ｇａの関係が満たすように設けてある。このような構成では、現像スリーブ１で担持される現像剤２２の層厚は、最大でも間隙Ｇｃよりりも大きくなることはない。したがって、不等式Ｇｃ<Ｇａの関係が満たされた状態では、間隙Ｇａが該現像剤２２の層厚よりも大きいなるので、現像スリーブ１上の現像剤２２を上記対向面１６Ｂのみで規制することができる。よって、現像剤滞留部１０の拡散を抑制でき、現像剤２２がトナーホッパ６側へ溢れ出すのを防止することができる。
【００７８】
〔実施形態３〕
図９は、実施形態３に係る現像装置の概略構成図である。
本実施形態の現像装置では、トナー補給経路７は、第２の規制部材９Ｃが形成されている部位の現像剤収容ケース４と、該現像剤収容ケース４に対向する部位の現像筐体１４とにより、現像剤のトナー濃度（現像剤にしめるトナーの重量百分率）が適正範囲内にあるときには、トナー補給経路７に現像剤を滞留させる現像剤滞留部１０を形成するよう構成されている。また、トナー補給経路７の現像剤滞留部１０の下流側には、第２の規制部材９Ｃと、現像筐体１４とにより、現像剤に循環運動を発生させる現像剤循環部１１が形成されている。なお、図９に示す現像装置において、上記実施形態１と実質的に同一又は対応する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７９】
上記現像剤滞留部１０に滞留している滞留現像剤は、静止した状態におかれているので、トナーホッパー６内のトナー５と、滞留現像剤が接しているところでは、滞留現像剤とトナーとが混ざり合うことはなく、滞留現像剤へのトナーの取り込みは行われない。
【００８０】
現像剤循環部１１においては、現像剤循環部１１内の現像剤のトナーが消費されると、現像剤の体積が減少して、現像剤滞留部１０の滞留現像剤が現像剤循環部１１に取り込まれ消失する。そして、この現像剤循環部１１にトナーホッパー６から送り込まれるトナー５が接すると、該トナー５が循環している現像剤に取り込まれ、該現像剤のトナー濃度が上昇する。この現像剤のトナー５の取り込みにより、現像剤の嵩が増えると、余分な現像剤が再び現像剤滞留部１０を形成して、トナーホッパー６からの新たなトナー５の取り込みを中断する。
そして、現像剤循環部１１において、予めトナーと現像剤とが混じり合った状態の高濃度の現像剤に、現像スリーブ１により搬送されるトナーを消費した低濃度の現像剤とが接触することにより、該接触部より該現像剤にトナーが供給されるので、ムラの少ないトナー補給が可能になる。
【００８１】
次に、本実施形態の特徴部である第２の規制部材９Ｃの形状について説明する。図９にいて、第２の規制部材９Ｃの現像スリーブ１との対向面１６Ｃは、現像スリーブ１上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分を規制すべく、現像スリーブ１との間隙が設定されている現像剤層厚規制部１５を有している。また、該対向面１６Ｃは、現像剤層厚規制部１５より現像剤搬送方向上流側へ延びるように延在されるとともに、現像スリーブ１との間隙が現像剤搬送方向上流側から下流側へと次第に狭くなるようなテーパー形状に形成されている。
第２の規制部材９Ｃにより通過を阻止された現像剤は、該現像剤層厚規制部１５より現像剤搬送方向上流側に向かって移動し、現像剤循環部１１を形成する。このとき現像剤は、現像剤層厚規制部１５より現像剤搬送方向上流側へ延びた上記対向面１６Ｃに沿って移動する。このように、現像剤搬送方向上流側へ延びた対向面１６Ｃは、現像剤の現像剤搬送方向上流側への移動方向を、現像剤循環部１１がトナーホッパー６側に拡散しないような方向に規制する、循環方向規制部としての機能を果たす。これにより、現像剤循環部１１がトナーホッパー６側に拡散するのを遮り、現像剤搬送方向上流側に向かい薄く安定した形状の該現像剤循環部１１を形成する。
【００８２】
ここで、上述のように、現像剤のトナー濃度が低下した場合には、上記現像剤滞留部１０の滞留現像剤が現像剤循環部１１に取り込まれて消失し、現像剤循環部１１の現像剤とトナー補給経路のトナーとは接触し、現像剤循環部１１において該現像剤と該トナーとが攪拌混合される。このとき、現像スリーブ１から離れた部分の現像剤は、現像スリーブ１内部の磁石から受ける磁力による拘束力が弱いので、拡散してトナー補給経路７からトナーホッパー６へと溢れ出すことが懸念される。しかし、本実施形態の現像装置では、第２の規制部材９Ｃの対向面１６Ｃが、現像剤の現像剤搬送方向上流側への移動方向を、現像剤循環部１１がトナーホッパー６側に拡散しないような方向に規制するので、現像剤循環部１１がトナーホッパー６側へ延びることはなく、現像剤がトナーホッパー６側へ流出することを防止できる。
このように、トナー補給経路７とトナーホッパー６との間に仕切り板がなくとも、トナーホッパ６への現像剤の溢れ出しを防止でき、しかも、仕切り板がないので、トナー補給経路７の現像剤滞留部１０の壁面に現像剤が滞留してブリッジを形成し、トナー供給を不安定なものとするおそれがない。これらの結果、トナー濃度の安定化を図り、より安定的で均一な画像濃度を実現することができる。
【００８３】
なお、現像剤循環部１１の拡散を抑制する第２の規制部材９Ｃの形状としては、現像スリーブ１との間隙が現像剤搬送方向上流側から下流側へと次第に狭くなるテーパー形状の対向面１６Ｃをもつものに限らず、現像スリーブ１上の現像剤のトナー濃度が上昇し、現像剤の層厚が増加した場合に、現像剤の増加分を規制すべく現像スリーブ１との間隙が設定された現像剤層厚規制部と、現像剤層厚規制部により通過を阻止された現像剤が現像剤搬送方向上流側に向かって移動し、上記現像剤循環部１１を形成する際、現像剤の移動を、現像剤循環部１１がトナーホッパー６側へ拡散しないような方向に規制する循環方向規制部とを有するものであればよい。
【００８４】
ところで、図９の現像装置において、第２の規制部材９Ｃの対向面１６Ｃを磁性材料で構成すると、該対向面１６Ｃと現像スリーブ１との間に現像剤のブリッジが形成される。トナーが消費され現像スリーブ１の現像剤のトナー濃度が低下すると、該対向面１６Ｃと現像スリーブ１との間に形成された現像剤のブリッジによりトナーの取り込みを遮断する力がより強固となり、必要量のトナーが取り込まれないおそれがある。これが繰り返されると白抜けなどの異常画像が発生する。
そこで、本実施形態においては、第２の規制部材９Ｃの対向面１６Ｃを非磁性材料で構成している。これにより、該対向面１６Ｃと現像スリーブ１との間に現像剤のブリッジが形成されることを防止する。このため、現像剤のトナー濃度が低下したとき、必要量のトナーを現像剤にとりこむことができる。
【００８５】
次に、上述のような現像剤およびトナー５の挙動を実現するための条件の一例を以下に説明する。
図１０に示すように、現像スリーブ１の内部に配設されている磁界発生手段の磁極は、感光体ドラム１３に対向する磁極をＰ１極とし、該Ｐ１極を基準として反時計回りにＰ２極、Ｐ３極を配置し、現像剤収容部３に対向する位置にＰ４極を配置する。
ここで、上述したように、現像剤循環部１１の現像剤がトナーを取り込んで、所定濃度に達するとトナー５と現像剤との接触部に現像剤滞留部１０を出現させ、現像剤のトナー濃度が低下すると、該現像剤循環部１１が現像剤滞留部１０を取り込む際、現像剤循環部１１が拡散を抑制されるようにするためには、上記Ｐ３極及びＰ４極の配置と磁力、第２の規制部材９Ｃの形状と位置、第２の規制部材９Ｃの手前側に形成する現像剤が循環するための空間の形状と位置、及びトナー補給路７の相対位置関係の適正化を図る必要がある。
【００８６】
以下は、図１０の構成における、実験結果に基づいて得た上記各部位の相対位置関係の適正な条件の一例である。
Ｐ３極と垂直面とのなす角度：θ1＝１２７°
Ｐ３極の現像スリーブ１の周面の法線方向の最大磁束密度：５３ｍＴ
Ｐ４極と垂直面とのなす角度：θ2＝３５°
Ｐ４極の現像スリーブ１の周面の法線方向の最大磁束密度：５６ｍＴ
第２の規制部材９と水平面とのなす角度：θ3＝１４°
第２の規制部材９の現像スリーブ１との対向面が鉛直方向となす角度：θ４＝２４°
第２の規制部材９と現像スリーブ１表面との間隔：ａ＝０．６ｍｍ
トナー補給経路７の開口幅：ｂ＝５．４ｍｍ
現像スリーブ１の直径：ｃ＝φ１６ｍｍ
【００８７】
以上の条件設定にて、現像剤としては以下にしめすものを用いた。
キャリア：マグネタイトor鉄  ４０〜５０μｍ
トナー：磁性体量  １５〜４０ｗｔ％
シリカ量  ０．５〜１．０ｗｔ％
トナーのキャリアに対する被覆率  ５０〜１２０ｗｔ％
Ｑ／Ｍ  １０〜３０μｃ／ｇ
以上の条件設定にて、上述したような現像剤およびトナーの挙動が可能となり、該現像剤のトナー濃度を安定させることができた。
また、上記条件は、本実施形態に係る現像装置の一例について示したものであって、これらの条件は組み合わせにより、別の条件の現像装置においても上述したような現像剤およびトナーの挙動を実現することができる。
【００８８】
つぎに、現像剤循環部１１に対向する磁極と現像筐体１４との配置について説明する。
上記現像装置では、現像剤のトナー濃度が低下したときは、現像剤循環部１１において予めトナーと現像剤とが攪拌混合された後、該トナーは現像スリーブ１上の現像剤層と現像剤循環部１１との接触部より、現像スリーブ１上の現像剤層に取り込まれる。このとき、現像スリーブ１上の現像剤が穂割れ部を有すると、該穂割れ部においてトナーの取り込みが活発におこなわれる。これは、現像剤が密集している部分と比較し、穂割れ部の現像剤間にはトナーを取り込むことのできる空隙がたくさんあるためと考えられる。
【００８９】
ここで、図９にしめす現像装置では、上記現像剤循環部１１に対向する磁極であるＰ３極がトナー補給経路７に対して完全に露出しており、Ｐ３極のピークに対応する位置に出現する現像スリーブ１上の現像剤の穂割れ部を現像筐体１４が乱すことはない。そこで、現像スリーブ１上には、現像剤循環部１１に接するよう、安定した穂割れ部が形成される。このような穂割れ部より現像スリーブ１上の現像剤に、現像剤循環部１１のトナーを活発に取り込みことができる。このため、トナー濃度は安定し、ハーフトーン画像を形成するときも、ムラのない画像を得ることができる。
【００９０】
比較例として、図１１にしめす現像装置では、現像スリーブ１内部の磁界発生手段の現像剤循環部１１に対向する磁極の磁極ピークが、対向する現像筐体１４により遮られ、トナー補給経路７に対して露出していない。そこで、Ｐ３極のピークに対応する位置に出現する現像スリーブ１上の現像剤の穂割れ部は、現像筐体１４に当たり乱れる。このため、現像スリーブ１上の現像剤循環部１１の循環空間に接する現像剤は、安定した穂割れ部を形成せず、穂割れ部より現像剤循環部１１のトナーを活発に取り込むことができない。そこで、トナー濃度は不安定となり、ハーフトーン画像を形成するときも、画像濃度ムラを発生するおそれがある。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、現像剤のトナーの取り込み量を一定にすることができるので、現像剤担持体軸方向における画像濃度ムラの発生を防止することができるという優れた効果がある。
【００９２】
特に、請求項１の発明によれば、現像剤の寿命を長くすることができるという優れた効果がある。
【００９４】
請求項１、２の発明によれば、トナーが十分帯電されるようになり、トナーの帯電不足による画像濃度ムラの発生を防止することができるという優れた効果がある。
【００９５】
特に、請求項２の発明によれば、トナー供給の自己制御機構が適切に機能するとともに、より確実にトナーの帯電不足を防ぐことができるという優れた効果がある。
【００９９】
請求項３の発明によれば、現像剤の穂割れ部を安定して形成することにより、トナー濃度の安定化を図り、より安定的で均一な画像濃度を実現することができるという優れた効果がある。
【０１００】
請求項４の発明によれば、濃度ムラのない画像を形成す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】
【図１】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】同現像装置の現像剤の挙動を説明するための説明図。
【図３】同現像装置の現像剤の挙動を説明するための他の説明図。
【図４】同現像装置の現像剤の挙動を説明するためのさらに他の説明図。
【図５】第２の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図６】同現像装置の第２の規制部材近傍の拡大図。
【図７】従来の現像装置の一例を示す概略構成図。
【図８】従来の現像装置における現像剤の挙動を説明するための要部拡大図。
【図９】第３の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図１０】同現像装置の構成例を説明するための構成図。
【図１１】従来の現像装置の他の例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１    現像スリーブ
２    第１の規制部材
３    現像剤収容部
４    現像剤収容ケース
５    トナー
６    トナーホッパー
７    トナー補給経路
８    アジテータ
９    第２の規制部材
１０  現像剤滞留部
１１  現像剤循環部
１２  仕切り板
１３  感光体
１４  現像筐体
１５  現像剤層厚規制部
１６  第２の規制部材の現像スリーブとの対向面
２２  現像剤
【図１】
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【図２】
0003959222.tif 000003
【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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