(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を磁界発生手段の発する磁力によって担持して所定方向に無端移動する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材と、内部にトナーを収容し、該規制部材よりも該所定方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤にトナーを取り込む現像装置において、
上記規制部材によって規制された現像剤を収容し、収容している現像剤を上記現像剤担持体とともに移動する現像剤と摺擦させる剤収容部を、上記トナー補給口よりも上記所定方向の下流側に設け、該剤収容部と、該現像剤担持体と、上記規制部材とを現像装置本体に着脱可能な一つの着脱ユニットとして構成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、
上記現像装置本体を画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置であって、
上記所定方向に無端移動する移動部材と、該移動部材とともに移動しないように固定され、現像剤を磁力によって該移動部材の表面に引き付けて担持させる上記磁界発生手段とで上記現像担持体が構成され、該磁界発生手段が該複数の磁極を有し、且つ、これら磁極のうちの少なくとも２つが互いに隣り合う同極の磁極であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
互いに隣り合う上記同極の磁極によって形成される反発磁界の影響によって上記現像剤担持体から離脱しようとする現像剤に接触して、該現像剤を該現像剤担持体の近傍に保持させる剤保持部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーの付着によって該潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを備える画像形成装置において、
該現像装置として、請求項１、２、３又は４の現像装置を設け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、現像装置、及びこれを備える複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、現像剤担持体に担持した現像剤の動きによってトナー補給口からこの現像剤にトナーを取り込む現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤（以下、現像剤という）を用いる二成分現像装置（以下、現像装置という）においては、通常、現像に伴って現像剤中のトナーのみを消費し、磁性キャリアを繰り返し使用している。但し、磁性キャリアは、その使用に伴ってトナーや第３添加剤を表面に溶着させてスペント化したり、表面コート層を磨耗させたりする。そして、これらスペント化や磨耗がある程度進行すると、感光体等の潜像担持体に磁性キャリアを付着させるいわゆるキャリア付着という現象を引き起こしたり、潜像担持体の地肌部（非潜像部分）にトナーを付着させるいわゆる地汚れという現象を引き起こしたりする。このようなキャリア付着や地汚れの発生を回避するためには、磁性キャリアが上記スペント化等の進行によって寿命に至った時点で、この磁性キャリアを新たなものと交換する必要がある。
【０００３】
そこで、従来、現像スリーブと、画像形成装置のトナー補給装置から補給されたトナーを攪拌搬送部材によって磁性キャリアと攪拌混合せしめながら現像スリーブまで搬送する攪拌混合部と、現像スリーブ上の二成分現像剤の層厚を規制する規制部材とを備える現像装置において、これら現像スリーブ、攪拌混合部、及び規制部材を現像装置本体に対して着脱可能な一つの着脱ユニットとして構成したものが知られている。この種の現像装置においては、現像剤が現像スリーブに担持されているか、あるいは攪拌混合部内に収容されている。このため、現像スリーブと攪拌混合部とを含む着脱ユニットを現像装置本体から取り外すことで、寿命に達した磁性キャリア現像装置本体から分離・除去することができる。そして、このようにして磁性キャリアを分離・除去した後、新しい磁性キャリアを内包する新品の着脱ユニットを現像装置本体に装着することで、寿命に達した磁性キャリアを新たなものに交換することができる。また、取り外した着脱ユニットから磁性キャリアを除去した後、この着脱ユニットや現像装置本体に新たな磁性キャリアを投入してキャリア交換を行ってもよい。以上のようなキャリア交換では、現像装置本体をそのまま継続して使用することが可能になるので、現像装置の全体を交換する場合よりもコストを低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、上述のような攪拌混合部を備えず、現像スリーブ等の現像剤担持体に担持した現像剤の動きによってトナー収容部のトナー補給口からこの現像剤にトナーを取り込む現像装置が知られている。この種の現像装置においては、現像剤担持体に担持した現像剤に対し、そのトナー濃度に応じた適量のトナーを自らの動きによってトナー補給口から取り込ませるいわゆる自己トナー濃度制御を実施している。かかる構成の現像装置においては、上記攪拌混合部を設けていないため、これと現像剤担持体とを含む着脱ユニットの交換によって磁性キャリアを交換するといった方法を採用することができない。然るに、現像装置全体の交換によって磁性キャリアを交換していた。しかしながら、このような交換では、寿命に達した磁性キャリアに加えて現像装置ケーシングなども交換しなければならず、コスト高を招来してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体に担持した現像剤の動きによってトナー補給口からこの現像剤にトナーを取り込む現像装置及びこれを備える画像形成装置において、現像装置全体を交換する場合よりも安価に、キャリア交換を行う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。
【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、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を磁界発生手段の発する磁力によって担持して所定方向に無端移動する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材と、内部にトナーを収容し、該規制部材よりも該所定方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤にトナーを取り込む現像装置において、上記規制部材によって規制された現像剤を収容し、収容している現像剤を上記現像剤担持体とともに移動する現像剤と摺擦させる剤収容部を、上記トナー補給口よりも上記所定方向の下流側に設け、該剤収容部と、該現像剤担持体と、上記規制部材とを現像装置本体に着脱可能な一つの着脱ユニットとして構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
この現像装置においては、現像剤担持体に担持された現像剤の動きによってトナー補給口から該現像剤にトナーを取り込ませるいわゆる自己トナー濃度制御を実施する。本発明者は鋭意研究により、このような自己トナー濃度制御を適正に実施する現像装置においては、次のような構成を必然的に備えていることを見出した。即ち、トナー補給口の付近における現像剤の移動速度や、現像剤とトナーとの接触面積などを、現像剤のトナー濃度に応じて適正に変化させ得るように、現像剤を現像剤担持体の磁力内領域に留めるような構成になっている。あるいは磁力内領域の外側に移動させたとしても自重によって磁力内領域に戻せるように、現像剤担持体の周囲に保持するような構成になっている。これらの結果、現像装置内における全てあるいは大部分の磁性キャリアを磁着させた状態で、現像剤担持体を現像装置本体から取り外すことができる。このため、現像剤担持体を現像装置本体に対して着脱可能に構成した本現像装置では、この現像剤担持体を取り外すことで、現像装置内部の磁性キャリアの全てあるいは大部分を現像装置本体から分離・除去することができる。更に、剤収容部を着脱ユニットに含めており、着脱ユニットの取り外しの際に、該剤収容部に収容されている現像剤を現像装置本体に取り残すことなく該現像装置本体から分離・除去することが可能になる。かかる構成においては、寿命に達した磁性キャリアの現像装置本体への取り残しを殆ど無くすことができる。また、この現像装置においては、現像剤担持体や剤収容部のみならず、規制部材をも着脱ユニットとして一体に構成することで、現像剤担持体と規制部材とのギャップを微調整するといった手間のかかる作業を行うことなく、磁性キャリアを交換することができる。
また、この現像装置においては、規制部材よりも現像剤担持体の移動方向上流側で、剤収容部内に収容している現像剤と、該現像剤担持体とともに移動している現像剤とを摺擦せしめることで、両現像剤中のトナーを積極的に摩擦帯電せしめる。そして、このように摩擦帯電せしめたトナーを含有する現像剤を、規制部材よりも現像剤担持体の移動方向下流側の現像領域に搬送して現像に用いることで、トナーの帯電不足に起因する地汚れを低減することができる。
【０００８】
但し、取り外しの際に現像剤担持体に磁着されなかった極少量の磁性キャリアを現像装置本体内に取り残し、全ての磁性キャリアを確実に交換することができないおそれが残る。
【０００９】
そこで、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像装置本体を画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
この現像装置においては、次のような作業を行うことで、全ての磁性キャリアを確実に交換することができる。即ち、まず、現像装置の全体を画像形成装置から取り外してから、この現像装置の現像剤担持体を現像装置本体から取り外す。この取り外しにより、現像装置本体には、それまで露出していなかった部分が露わになる。このように露わになった状態で、現像装置本体を手に持って傾けながら揺さぶるなどすると、露わになった部分に取り残された極少量の磁性キャリアを現像装置本体から除去することができる。そして、この後、現像剤担持体に担持されている磁性キャリアの交換を行うなどしてから該現像剤担持体を装着すれば、寿命に達した磁性キャリアを現像装置本体に取り残すことなく、全ての磁性キャリアを確実に交換することができる。
【００１４】
ところで、これまで説明した請求項１又は２の現像装置において、取り外した現像剤担持体から寿命に達した磁性キャリアを除去するためには、例えば、現像剤担持体としての現像スリーブを手操作で回転させながら、現像スリーブ表面にバキューム装置を近づけてこの磁性キャリアを吸引・除去したり、現像スリーブ表面にゴムブレード等を当てて磁性キャリアを掻き取り除去したりなどといった手間のかかる作業が必要になってくる。
【００１５】
そこで、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置であって、上記所定方向に無端移動する移動部材と、該移動部材とともに移動しないように固定され、現像剤を磁力によって該移動部材の表面に引き付けて担持させる上記磁界発生手段とで上記現像担持体が構成され、該磁界発生手段が該複数の磁極を有し、且つ、これら磁極のうちの少なくとも２つが互いに隣り合う同極の磁極であることを特徴とするものである。
【００１６】
この現像装置においては、例えば従来の現像スリーブのように、現像剤担持体が所定方向に移動する移動部材（スリーブなど）と、これとともに移動しないように固定された磁界発生手段（マグネットローラなど）とを備えている。この現像剤担持体は、従来の現像スリーブとは異なる特徴的な構成を有している。具体的には、従来の現像スリーブのマグネットローラには、互いに異なる磁極がそれぞれ隣り合うように交互に形成されている。このように異なる磁極が隣り合うと、磁極間において一方の磁極からスリーブ表面に延びる磁力線がもう一方の磁極に入る。このため、磁極間においても磁性キャリアを引き付け得る有効な磁力が維持され、スリーブ表面に連れ回って磁極間に移動した磁性キャリアは該スリーブ表面に拘束され続ける。一方、本現像装置の現像剤担持体の磁界発生手段は、互いに隣り合う同極の磁極を有している。これら磁極の間には、互いの磁極の磁力同士を反発させるいわゆる反発磁界が形成され、両磁極のおおよそ中間位置の磁力がほとんどゼロになる。このため、スリーブパイプ等の移動部材の無端移動に連れ回ってこれら磁極の間に移動した磁性キャリアは、磁界発生手段の拘束力から解放されて該移動部材の表面からスムーズに離脱する。かかる構成の現像剤担持体を設けた本現像装置においては、次のような作業を行えば、上述のようなバキューム手段やゴムブレードなどの特別な除去手段を用いることなく、磁性キャリアを現像剤担持体から容易に除去することが可能になる。即ち、まず、現像装置本体から取り外した現像剤担持体の上記移動部材を手操作等によって無端移動せしめ、該移動部材に磁着している磁性キャリアを上記反発磁界の位置まで順次移動させる。そして、移動させた磁性キャリアを反発磁界の磁力の影響によって上記移動部材の表面から順次離脱させればよい。
【００１７】
但し、この現像装置において、現像動作中に上記反発磁界の影響によって現像剤担持体の移動部材から一旦離脱させた磁性キャリア（現像剤）を、重力などによって現像装置から落下させ、現像装置内のキャリア量を徐々に減少させていくと、やがて、現像性能の低下や、自己トナー濃度制御機能の消失を引き起こすことになる。
【００１８】
そこで、請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、互いに隣り合う上記同極の磁極によって形成される反発磁界の影響によって上記現像剤担持体から離脱しようとする現像剤に接触して、該現像剤を該現像剤担持体の近傍に保持させる剤保持部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
この現像装置においては、上記反発磁界の影響によって現像剤担持体の移動部材から離脱させた磁性キャリア（現像剤）を、剤保持部材によって該現像剤担持体の近傍に保持する。このようにして剤保持部材に保持される磁性キャリアの量が上記移動部材の無端移動に伴って増加してくると、上記反発磁界に進入する前の後続キャリアの移動を阻害するようになる。そして、やがて後続キャリアによって上記反発磁界から押し出され、再び磁界発生手段の磁力の影響を受けて上記移動部材に磁着する。かかる構成においては、上記反発磁界の影響による現像装置からの磁性キャリアのこぼれ落ちを回避することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーの付着によって該潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを備える画像形成装置において、該現像装置として、請求項１、２、３又は４の現像装置を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
この画像形成装置においては、請求項１の現像装置と同様の作用により、現像装置全体を交換する場合よりも安価にキャリア交換を行うことができる。
【００２２】
【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方式のプリンタに適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本プリンタの現像装置を感光体ドラムとともに示す概略構成図である。図において、潜像担持体としての感光体ドラム１は、図示しない駆動手段によって図中矢印ａ方向（時計回り）に回転駆動される。この感光体ドラム１の周囲には、現像装置４や、図示しない帯電手段、光書き込みユニット、除電手段、転写手段、ドラムクリーニング手段等が配設されている。
【００２３】
感光体ドラム１は、例えば次のような周知の電子写真プロセスによってその表面に静電潜像を担持する。即ち、感光体ドラム１の表面は、上記除電手段との対向位置を通過する際に除電せしめられた後、上記帯電装置との対向位置まで移動して一様に帯電せしめられる。そして、上記光書き込みユニットによって画像情報に基づいた光書き込み処理がなされて静電潜像を担持する。
【００２４】
このようにして感光体ドラム１に担持された静電潜像は、感光体ドラム１の回転に伴って現像装置４との対向領域である現像領域を通過する際に、現像装置４の現像スリーブ６上から静電的に移動してくるトナーが付着せしめられてトナー像に現像される。このトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴って図示しない転写手段との対向領域である転写領域に移動する。そして、この転写領域で図示しない転写紙と重ね合わされ、この転写紙上に転写される。この転写紙は、図示しない定着装置に送られて上記トナー像が定着せしめられた後、プリンタ外部に排出される。
【００２５】
上記転写領域を通過した感光体ドラム１表面は、転写されずに残留した残留トナーが上記ドラムクリーニング手段によって除去された後、再び上記除電手段との対向位置まで移動して次の画像形成のために除電せしめられる。
【００２６】
感光体ドラム１の側方に配設された現像装置４は、ケーシング２内にトナー収容部１１が形成されている。内部にトナーＴを収容するこのトナー収容部１１には、現像スリーブ６に向けた開口（トナー補給口）を有する通路３が形成されている。トナー収容部１１の内部には、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動されるアジテータ５が配設されている。このアジテータ５は、トナー収容部１１内に収容されているトナーＴを攪拌しながら、上記通路３に向けて送り出す。アジテータ５の長さについては、通路３内を滞留している滞留現像剤Ｃｂにアジテータ５の先端を触れさせない程度に設定することが望ましい。このように設定することで、滞留現像剤Ｃｂ中の磁性キャリアをアジテータ５でトナー収容部１１内に掻き入れることによって生ずるキャリア消費を回避することができる。
【００２７】
ケーシング２の底壁には、トナー収容部１１内のトナーＴの残量を検知するトナーセンサ１０が配設されている。このトナーセンサ１０は、トナー残量の検知結果を電気的信号に変換して図示しない制御部に送信する。
【００２８】
通路３の開口（トナー補給口）の図中左側方には、現像剤担持体としての現像スリーブ６が配設されている。この現像スリーブ６は筒状に形成された非磁性パイプ内に磁界発生手段としてのマグネットローラが固定され、この非磁性パイプ（以下、現像スリーブ６表面という）のみが図示しない駆動手段によって図中矢印ｂ方向（反時計回り）に回転駆動されるようになっている。
【００２９】
上記現像スリーブ６の周囲において、感光体ドラム１との対向位置（現像領域）よりもスリーブ回転方向上流側には、第１規制部材８がその先端と現像スリーブ６表面との間に所定の間隙を保持するように配設されている。この第１規制部材８は剤収容部７の筺体の一部を構成している。剤収容部７の筺体は、第１規制部材とカバー９とで構成され、このカバー９の片側端部は第２規制部材９ａとして機能する。この第２規制部材９ａは、その先端と現像スリーブ６との間に、現像スリーブ６と第１規制部材８との間隙よりも大きい間隙を保持している。更に、図２に示すように、この第２規制部材９ａがケーシング２の底壁の一部と所定の間隙且つ長さＬを維持するように配設されることで、上記通路３が形成されている。なお、剤収容部７と第２規制部材９ａとをそれぞれ個別の部材で形成してもよい。
【００３０】
通路３の底面の角度θについては、図２に示すように、トナー収容部側から現像スリーブ６側に向けて下るように設定することが望ましい。このように設定することで、振動、上記マグネットローラの磁力分布ムラ、第２規制部材９ａでの掻き取り等によって磁性キャリアを現像スリーブ６上から通路３内に移動させても、その自重と該マグネットローラの磁力との相乗作用によって現像スリーブ６に再び担持させることができる。そして、このことにより、通路３の付近に滞留する現像剤Ｃｂをその自重でトナー収容部内に移動させることによるキャリア消費を回避することができる。
【００３１】
現像スリーブ６に向けた開口を有する剤収容部７内の現像剤（以下、収容現像剤Ｃｃという）は、図２の矢印で示すように、時計回りに回転するように循環する。具体的には、剤収容部７内で、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａと擦れ合いながらスリーブ回転方向に移動した後、第１規制部材８に接触しながら後続の収容現像剤Ｃｃに押されて反対方向に移動するなどして、図中時計回りに循環移動する。なお、剤収容部７は、収容現像剤Ｃｃを上記マグネットローラの磁力の影響によって循環移動させるための空間を十分に確保するように形成されている。
【００３２】
上記アジテータ５によってトナー収容部１１から通路３を介して現像スリーブ６側に送り出されたトナーＴは、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａに取り込まれる。
【００３３】
このようにしてトナーＴを取り込んだ現像剤Ｃａの層は、現像スリーブ６との連れ回りに伴って第２規制部材９ａとの対向位置を通過する際にその層厚が規制される。この規制によって現像スリーブ６との連れ回りを阻止された現像剤Ｃａは、通路３内やこれのトナー補給口の付近に滞留して滞留現像剤Ｃｂとなったり、再び現像スリーブ６に担持されて第２規制部材９ａとの対向位置を通過したりする。一方、第２規制部材９ａに規制されずに剤収容部７との対向位置まで移動した現像剤Ｃａは、上記収容現像剤Ｃｃと擦れ合ったり、トナー５の交換を行ったり、この収容現像剤Ｃｃの一部を取り込んだりする。この際、磁性キャリアと摺擦によって内部のトナーＴの摩擦帯電が図られながら、第１規制部材８の付近まで移動する。
【００３４】
第１規制部材８は、第２規制部材９ａと現像スリーブ６との間隙よりも小さい間隙を現像スリーブ６との間に保持するように配設されており、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａの層厚を更に薄く規制する。この規制の際、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａの内圧が高まり、その内部のトナー５の摩擦帯電が更に促される。
【００３５】
第１規制部材８での規制によって現像スリーブ６との連れ回りを阻止された現像剤Ｃａは、上記収容現像剤Ｃｃに取り込まれて剤収容部７内を循環移動するようになる。一方、第１規制部材８に規制されずに現像スリーブ６との連れ回りを継続する現像剤Ｃａは上記現像領域まで移動する。
【００３６】
現像スリーブ６には図示しない電源によって現像バイアスが印加されている。この現像バイアスの印加により、感光体ドラム１に担持された静電潜像と現像スリーブ６との間には、現像スリーブ６上の現像剤Ｃａ中のトナーＴを該静電潜像に向けて静電的に移動させるような現像ポテンシャルが生ずる。また、感光体ドラム１の地肌部（非潜像部分）と現像スリーブ６との間には、トナーＴの地肌部への静電的な移動を抑制するような現像抑制ポテンシャルが生ずる。これらの結果、現像スリーブ６との連れ回りによって上記現像領域まで移動した現像剤Ｃａは、内部のトナーＴを磁性キャリア表面から離脱させて静電潜像に付着させる。この付着によって上記静電潜像がトナー像に現像される。
【００３７】
現像装置４内において、上記通路３のトナー補給口から多量のトナーＴを取り込んだ現像剤Ｃａは、取り込んだトナーＴの一部を剤収容部７内の上記収容現像剤Ｃｃに受け渡す。上記現像領域では現像に伴って現像剤Ｃａ中のトナー５が消費されるが、この消費量よりもトナー補給口からのトナー取り込み量が上回ると、収容現像剤Ｃｃのトナー濃度が徐々に増加してくる。この増加によって収容現像剤Ｃｃの嵩が増加すると、後続の現像剤Ｃａと収容現像剤Ｃｃとの摩擦抵抗が徐々に高められ、更に後続の現像剤Ｃａを剤収容部７内から通路３のトナー補給口側に押し出すようないわゆる玉突き現象を起こす。また、通路３から多量のトナーＴを取り込んだ現像剤Ｃａは自らの嵩の増加によって第２規制部材による規制量が増加する。これらの結果、通路３内又はトナー補給口の付近で滞留する滞留現像剤Ｃｂが徐々に増加してトナー補給口の開口率を徐々に低下させていく。このような開口率の低下により、通路３との対向位置において、現像スリーブ６上の現像剤ＣａとトナーＴとの接触面積が低下する。また、滞留現像剤Ｃｂは、その増加に伴って滞留移動速度を徐々に低下させていく。これらの結果、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａのトナー取り込み量が徐々に減少するようになる。つまり、トナー取り込み量がトナー消費量を上回ることに起因して現像剤Ｃａのトナー濃度が徐々に増加してくると、トナー補給口３から現像剤Ｃａへのトナー取り込み量が徐々に減少してくる。
【００３８】
トナー取り込み量か徐々に減少してトナー消費量を下回るようになると、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａや、上記収容現像剤Ｃｃのトナー濃度が減少してくるとともに、これらの嵩も減少してくる。そして、今度は逆に上記滞留現像剤Ｃｂの嵩やそのキャリア量が減少する結果、滞留現像剤Ｃｂによって塞がれていた上記トナー補給口の開口率が徐々に増加してくるとともに、滞留現像剤Ｃｂの滞留移動速度が徐々に速まってくる。そして、このような開口率の増加と滞留移動速度の高速化との相乗作用により、通路３から現像剤Ｃａへのトナー取り込み量が徐々に増加し、現像剤Ｃａのトナー濃度が上昇してくるようになる。
【００３９】
このように、本プリンタの現像装置４においては、現像スリーブ６と連れ回る現像剤Ｃａのトナー濃度に応じて、この現像剤ＣａとトナーＴとの接触状態を変化させ、この変化によって現像剤Ｃａへのトナー取り込み量を増減させる自己トナー濃度制御を行っている。そして、このような自己トナー濃度制御の実施により、現像剤Ｃａのトナー濃度を検知するトナー濃度センサを備えていなくても、上記現像領域における現像剤Ｃａのトナー濃度を所定の変動幅内に保つことができる。
【００４０】
なお、現像装置４の剤収容部７のケースには、図示しないシャッタが設けており、磁性キャリアの初期セッティングについては、次のようにして行う。即ち、まず、上記シャッタを開き、予め磁性キャリアとトナーＴを所定の割合で混合しておいたいわゆるスタート剤をこのシャッタから剤収容部７内に投入しながら現像スリーブ６を回転させ、現像スリーブ６に磁着した現像剤Ｃａ、上記収容現像剤Ｃｃ及び滞留現像剤Ｃｂを得る。次いで、上記トナー収容部１１内に補給用のトナーＴを投入すればよい。
【００４１】
次に、本実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
図２に示したように、現像スリーブ６のマグネットローラ６ａは、Ｐ１（Ｎ極）、Ｐ２（Ｓ極）、Ｐ３（Ｓ極）、Ｐ４（Ｎ極）、Ｐ５（Ｓ極）という５つの磁極を有している。これら磁極のうち、Ｐ５は、剤収容部７内の収容現像剤Ｃｃの循環を助長し得るように、剤収容部７との対向位置に配設されている。また、Ｐ１は、上記現像領域において現像剤Ｃａを所望の強度で現像スリーブ６上に拘束し得るように、該現像領域との対向位置に配設されている。また、Ｐ４は、上記滞留現像剤Ｃｂを上記通路３の付近に拘束し得るように、通路３のトナー補給口との対向位置に配設されている。
【００４２】
ここで、注目すべき点は、Ｐ２、Ｐ３の極性及び配設位置である。これら磁極は、それぞれ同極（Ｓ極）に構成されて隣り合うように配設されている。Ｐ３（Ｓ）〜Ｐ４（Ｎ極）、Ｐ４（Ｎ極）〜Ｐ５（Ｓ極）、Ｐ５（Ｓ極）〜Ｐ１（Ｎ極）、Ｐ１（Ｓ極）〜Ｐ２（Ｎ極）がそれぞれ異極で隣り合っているのに対し、Ｐ２（Ｓ極）〜Ｐ３（Ｓ極）は同極で隣り合っているのである。同極が隣り合うＰ２−Ｐ３間には反発磁界が形成されるため、そのおおよそ中間位置の磁力がほとんどゼロになる。このため、現像スリーブ６に連れ回ってＰ２〜Ｐ３間に移動した現像剤Ｃｃは、マグネットローラ６ａの磁力を受けなくなって現像スリーブ６表面からスムーズに離脱する。
【００４３】
一方、現像装置４のケーシング２は、図２に示すように、通路３の下側部分から更に現像スリーブ６の下方に向けて延在する剤保持部材としての剤保持部２ａを備えている。この剤保持部２ａは現像スリーブ６との間に所定の間隙を保持するように形成されており、上記Ｐ２、Ｐ３はこの剤保持部２ａとの対向位置に配設されている。
【００４４】
上記反発磁界の影響によって現像スリーブ６表面から離脱した現像剤Ｃｃは、その自重によって落下して上記剤保持部２ａに受け止められることで、図２に示すように、現像スリーブ６の下方に保持される。このようにして保持される現像剤Ｃａの量が増加してくると、やがて、現像スリーブ６と上記剤保持部２ａとの間隙が塞がれてＰ２〜Ｐ３間に進入しようとする後続の現像剤Ｃａの移動を阻害するようになる。そして、Ｐ２〜Ｐ３間で上記剤保持部２ａに保持されていた現像剤Ｃａが、後続の現像剤Ｃａによって上記反発磁界の領域から押し出され、Ｐ３の磁力内領域に至って現像スリーブ６に再び磁着する。
【００４５】
なお、マグネットローラ６ａなど、複数の磁極を無端状に配設した磁界発生手段において、同極の磁極を隣り合わせるような領域を１箇所だけ確保する場合には、磁極の数が必ず奇数になる。これに対し、異なる磁極を交互に配設する場合には、磁極の数が必ず偶数になる。
【００４６】
図３は現像装置４の斜視図である。図示のように、現像装置４は本体４ａと、これに着脱可能に構成された着脱ユニット４ｂとしての現像スリーブアッシ４ｂとを備えている。
【００４７】
現像装置４の上記本体４ａは、剤保持部２ａを含むケーシング２に内包される図示しない上記トナー収容部、アジテータ、トナーセンサの他、ケーシング側面に回転可能に支持される駆動ギア１６、アイドルギア１５、１４等を備えている。この駆動ギア１６は、図示しないプリンタ本体に設けられた現像モータからの回転駆動力を受け、トナー収容部内に配設された図示しないアジテータを回転させ、このトナー収容部内のトナーＴを攪拌せしめる。また、２つのアイドルギア１５、１４を介して、後述のスリーブギアに回転駆動力を伝達する。
【００４８】
上記本体４ａに対して着脱可能に構成された現像スリーブアッシ４ｂは、上記第１規制部材８、カバー９、現像スリーブ６の他、カバー９の側面に回転自在に支持されるスリーブギア１３等を備えている。このスリーブギア１３は、現像スリーブアッシ４ｂが本体４ａにセットされた状態で、上記アイドルギア１４と噛み合うようになっており、このアイドルギア１４からの回転駆動力を受けて現像スリーブ６表面を回転させる。
【００４９】
本プリンタの現像装置４においては、次のような作業を行うことで、寿命の到達した磁性キャリア（厳密には現像剤Ｃａ）を現像装置４から容易に取り除くことができる。即ち、まず、現像スリーブアッシ４ｂを上記本体４ａから取り外す。図２に示したように、マグネットローラ６ａの上記通路３との対向位置には、磁極Ｐ４を配設しているため、現像スリーブアッシ４ｂを本体４ａから取り外す際、滞留現像剤Ｃｂ中の磁性キャリアをこの磁極Ｐ４の磁力によって現像スリーブ６に確実に磁着させることができる。このため、現像スリーブアッシ４ｂを本体４ａから取り外しても、滞留現像剤Ｃｂ中の磁性キャリアを本体４ａに取り残すようなことはない。現像スリーブアッシ４ｂを取り外した後には、これを手に持ってこの下にごみ箱などの容器を置く。次いで、現像スリーブアッシ４ｂのスリーブギア１３を、手動や専用モータなどによって回転させ、現像スリーブ６表面に磁着させている現像剤Ｃａを上記反発磁界の位置、即ち、現像スリーブアッシ４ｂの下側まで順次移動させる。そして、この反発磁界の影響により、図４に示すように、現像剤かを現像スリーブ６表面から離脱させて容器１７内に落下させる。このような現像スリーブ６への磁着と反発磁界位置での離脱・落下とを、現像スリーブアッシ４ｂにおける図示しないトナー収容部内の上記収容現像剤Ｃｃが無くなるなで実施すれば、磁性キャリアを現像スリーブアッシ４ｂひいては現像装置４内から容易に取り除くことができる。
【００５０】
上記第１規制部材８や第２規制部材９ａと、現像スリーブ６との間隙については、それぞれ例えばμｍオーダーといった微小単位で精度良く管理する必要があり、工場出荷前に厳密に調整・固定されている。磁性キャリアの取り除き作業の際に、これら規制部材を現像スリーブ６から分離してしまうと、間隙の再調整に多大な手間と時間とを要してしまう。しかし、本プリンタでは、これら規制部材を着脱ユニット（現像スリーブアッシ４ｂ）として現像スリーブ６と一体に構成しており、現像スリーブ６と一体的に着脱する。このため、これら規制部材を本体４ａにセットした後に上記間隙を微調整するといった手間のかかる作業を行う必要がなく、キャリア交換作業の容易化と時間短縮化とを図ることができる。
【００５１】
また、上述のように、現像動作中においては、現像スリーブ６と剤保持部２ａとを対向させ、上記反発磁界の影響によって現像スリーブ６表面から一旦離脱させた現像剤Ｃａを、剤保持部２ａによって現像スリーブ６の周囲に保持している（図２）。このため、離脱させた現像剤Ｃａをマグネットローラ６ａの磁力の及ばない磁力外領域まで落下させてしまうようなことがなく、このような落下による磁性キャリアの消費を回避することができる。
【００５２】
また、剤保持部２ａを本体４ａのケーシング２と一体に形成しているので、現像スリーブアッシ４ｂを本体４ａから取り外すと、剤保持部２ａと現像スリーブアッシ４ｂとを分離することになる。このため、磁性キャリアの取り除き作業の際には、図４に示したように、現像スリーブ６の下方に剤保持部２ａを位置させるようなことがなく、現像スリーブ６表面から離脱させた磁性キャリア（現像剤Ｃａ）を容器１７内に容易に落下させることができる。
【００５３】
また、上記反発磁界を形成させるための２つの磁極（Ｐ２、Ｐ３）を上記剤収容部７に対向させないように配設している。このため、反発磁界の影響によって現像スリーブ６表面から離脱させた現像剤Ｃａを剤収容部７に収容させるようなことがなく、磁性キャリアの取り除き作業の容易化を確実に図ることができる。
【００５４】
以上、本実施形態のプリンタによれば、現像装置４を廃棄することなく、寿命に達した磁性キャリアを新品の磁性キャリアと交換することができる。
【００５５】
なお、本実施形態において、上記反発磁界を形成させるようにした現像装置４を備えるプリンタについて説明したが、反発磁界を形成しない現像装置を備える画像形成装置にも本発明の適用が可能である。このような現像装置では、現像スリーブアッシ４ｂ等の着脱ユニットを廃棄部材として磁性キャリアとともに廃棄すればよい。このように廃棄しても、本体４ａなどの現像装置本体については再利用することが可能であり、廃棄部材の数を低減することができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４又は５の発明によれば、現像装置全体を交換する場合よりも安価にキャリア交換を行うことができる。また、寿命に達した磁性キャリアの現像装置本体への取り残しを殆ど無くすことができる。また、現像剤担持体と規制部材とのギャップを微調整するといった手間のかかる作業を行うことなく、磁性キャリアを交換することができる。更に、トナーの帯電不足に起因する地汚れを低減することができる。
【００５７】
特に、請求項２の発明によれば、寿命に達した磁性キャリアを現像装置本体に取り残すことなく、全ての磁性キャリアを確実に交換することができるという優れた効果がある。
【００５９】
また特に、請求項３の発明によれば、バキューム手段やゴムブレードなどの特別な除去手段を用いることなく、磁性キャリアを現像剤担持体から容易に除去することができるという優れた効果がある。
【００６０】
また特に、請求項４の発明によれば、上記反発磁界の影響による現像装置からの磁性キャリアのこぼれ落ちを回避するので、このこぼれ落ちに起因する現像性能の低下や、自己トナー濃度制御機能の消失を回避することができるという優れた効果がある。
【００６１】
請求項５の発明によれば、バキューム等での吸引によるキャリア除去、ブレード等での掻き取りによるキャリア除去、及び、現像剤担持体と規制部材とのギャップの微調整といった手間のかかる作業を行うことなく、現像装置のキャリア交換を行うことができるという優れた効果がある。また、現像装置全体を交換する場合よりも安価にキャリア交換を行う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】実施形態に係るプリンタの現像装置を感光体ドラムとともに示す概略構成図。
【図２】同現像装置の現像スリーブ周囲の構成を示す断面図。
【図３】同現像装置の斜視図。
【図４】同現像装置についての磁性キャリアの取り除き作業を説明する説明図。
【符号の説明】
１                感光体ドラム
２                ケーシング
３                通路
３ａ              トナー補給口
４                現像装置
５                アジテータ
６                現像スリーブ（現像剤担持体）
６ａ              マグネットローラ（磁界発生手段）
７                剤収容部
８                第１規制部材
９                カバー
９ａ              第２規制部材
１０              トナーセンサ
１１              トナー収容部（現像物質収容部）
１３              スリーブギア
１４、１５        アイドルギア
１６              駆動ギア
１７              容器
Ｃａ              （連れ回り）現像剤
Ｃｂ              滞留現像剤
Ｃｃ              収容現像剤
Ｔ                トナー（現像物質）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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