(57)【要約】【課題】現像スリーブ４４への現像剤のコート性を安定させつつ、攪拌室４１ｂに現像剤が落下しにくい構成を実現する。【解決手段】現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを仕切る隔壁４１ｃは、現像スリーブ４４と第１搬送スクリュー４２との間で、その頂点４７ａの位置が磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方となる位置まで延設される。現像スリーブ４４は、表面に複数の溝部４８が間隔をあけて形成されている。複数の溝部４８は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが溝部４８内にその半径以上進入可能に形成されている。【選択図】図２
2016066057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を表面に担持して搬送し、潜像を現像する現像剤担持体と、
現像剤が収容され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、前記第１室の下方に配置され、前記現像剤担持体に担持された現像後の現像剤を前記第１室を経由せずに回収する回収経路と、前記第１室との間で現像剤を循環させる循環経路とを形成する第２室と、前記第１室と前記第２室とを仕切る隔壁を有する現像容器と、
前記第１室に、その中心が前記現像剤担持体の上端と下端との間に位置するように配置されて現像剤を搬送する第１搬送部材と、
前記第２室に配置されて現像剤を搬送する第２搬送部材と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記規制部材と対向する位置又は前記位置よりも前記現像剤担持体の搬送方向上流で磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも上方、且つ、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心とを結ぶ線よりも前記搬送方向下流となるように配置された第１磁極と、前記第１磁極の前記搬送方向上流に隣接し、磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも下方、且つ、前記現像剤担持体の中心と前記第２搬送部材の中心とを結ぶ線よりも前記搬送方向上流となるように配置された前記第１磁極と同極の第２磁極と、を有し、前記現像剤担持体の内部に配置された多極磁石と、を備え、
前記隔壁は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材との間で、その頂点の位置が前記第１磁極と前記第２磁極との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方となる位置に配置され、
前記現像剤担持体は、表面に複数の凹部が間隔をあけて形成されており、
前記複数の凹部は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが前記凹部内にその半径以上進入可能に形成されている、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記隔壁の頂点の位置は、前記ゼロガウス帯のうち磁力が最も小さくなる極小位置よりも下方である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記多極磁石は、前記第１磁極が前記規制部材と対向する位置に配置されている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１搬送部材は、その中心が、前記第１磁極の磁力のピーク位置よりも下方で、且つ、前記第２磁極の磁力のピーク位置よりも上方となるように配置される、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記隔壁は、前記頂点の位置が、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心を結ぶ線よりも下方となるように形成されている、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記隔壁は、前記現像剤担持体に近接対向するように設けられた対向部材を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体は、その中心位置が前記第１搬送部材の中心位置よりも高くなるように配置されている、
ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記複数の凹部同士の間隔は、前記凹部の開口形状の内接円の最大直径以上である、
ことを特徴とする、請求項１ないし７のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記複数の凹部は、前記現像剤担持体の前記搬送方向に交差する方向に沿って形成された複数の溝部であり、
前記複数の溝部は、前記搬送方向に間隔をあけて形成されている、
ことを特徴とする、請求項１ないし８のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記凹部は、円形、楕円形、多角形の少なくとも何れかにより形成されている、
ことを特徴とする、請求項１ないし８のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記第２室は、前記現像剤担持体から現像剤を回収する、
ことを特徴とする、請求項１ないし１０のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤担持体としての第１現像剤担持体と、
前記第１現像剤担持体よりも下方に設けられ、前記第１現像剤担持体から受け渡された現像剤を表面に担持して搬送する第２現像剤担持体と、を備え、
前記第２室は、前記第２現像剤担持体から現像剤を回収する、
ことを特徴とする、請求項１ないし１０のうちの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、
現像剤が収容され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、前記第１室の下方に配置されて前記現像剤担持体に担持された現像後の現像剤を前記第１室を経由せずに回収する回収経路と、前記第１室との間で現像剤を循環させる循環経路とを形成する第２室と、前記第１室と前記第２室とを仕切る隔壁を有する現像容器と、
前記第１室に、その中心が前記現像剤担持体の上端と下端との間に位置するように配置されて現像剤を搬送する第１搬送部材と、
前記第２室に配置されて現像剤を搬送する第２搬送部材と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記規制部材と対向する位置又は前記位置よりも前記現像剤担持体の搬送方向上流で磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも上方となるように配置された第１磁極と、前記第１磁極の前記搬送方向上流に隣接し、磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも下方となるように配置された前記第１磁極と同極の第２磁極と、を有し、前記現像剤担持体の内部に配置された多極磁石と、を備え、
前記隔壁は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材との間で、その頂点の位置が前記第１磁極と前記第２磁極との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方となる位置まで延設され、
前記現像剤担持体は、表面に複数の凹部が間隔をあけて形成されており、
前記複数の凹部は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが前記凹部内にその半径以上進入可能に形成されている、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
前記隔壁の頂点の位置は、前記ゼロガウス帯のうち磁力が最も小さくなる極小位置よりも下方である、
ことを特徴とする、請求項１３に記載の現像装置。
【請求項１５】
非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を表面に担持して搬送する第１現像剤担持体と、
前記第１現像剤担持体よりも下方に設けられ、前記第１現像剤担持体から受け渡された現像剤を表面に担持して搬送する第２現像剤担持体と、
現像剤が収容され、前記第１現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、前記第１室の下方に配置されて前記第２現像剤担持体に担持された現像後の現像剤を前記第１室を経由せずに回収する回収経路と、前記第１室との間で現像剤を循環させる循環経路とを形成する第２室と、前記第１室と前記第２室とを仕切る隔壁を有する現像容器と、
前記第１室に、その中心が前記第１現像剤担持体の上端と下端との間に位置するように配置されて現像剤を搬送する第１搬送部材と、
前記第２室に配置されて現像剤を搬送する第２搬送部材と、
前記第１現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記規制部材と対向する位置又は前記位置よりも前記第１現像剤担持体の搬送方向上流で磁力のピーク位置が前記第１現像剤担持体の中心よりも上方となるように配置された第１磁極と、前記第１磁極の前記搬送方向上流に隣接し、磁力のピーク位置が前記第１現像剤担持体の中心よりも下方となるように配置された前記第１磁極と同極の第２磁極と、を有し、前記第１現像剤担持体の内部に配置された多極磁石と、を備え、
前記隔壁は、前記第１現像剤担持体と前記第１搬送部材との間で、その頂点の位置が前記第１磁極と前記第２磁極との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方となる位置まで延設され、
前記第１現像剤担持体は、表面に複数の凹部が間隔をあけて形成されており、
前記複数の凹部は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが前記凹部内にその半径以上進入可能に形成されている、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
前記隔壁の頂点の位置は、前記ゼロガウス帯のうち磁力が最も小さくなる極小位置よりも下方である、
ことを特徴とする、請求項１５に記載の現像装置。
【請求項１７】
前記第２磁極は、前記多極磁石の複数の磁極のうち、前記第２現像剤担持体に最も近接した位置に配置される、
ことを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式などによって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置では、現像装置により感光ドラムなどの像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像している。このような現像装置としては、現像剤担持体としての現像スリーブに現像剤を供給する第１室と、現像スリーブから現像剤を回収する第２室とを上下に配置した縦攪拌機能分離型の構成が知られている。この構成の場合、第１室と第２室とを隔壁で仕切ると共に、隔壁に形成された１対の連通部で第１室と第２室とを連通させることにより、現像剤を第１室と第２室とで循環させる循環経路を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に示すような縦攪拌機能分離型の現像装置では、第１室内の現像剤の剤面が、第１室から第２室に現像剤を送る連通部に向かって低くなる。そして、現像スリーブにコートされる現像剤にムラが生じるなど、現像剤のコート性が不安定になり易い。そこで、現像スリーブと搬送スクリューとの間に位置する隔壁の頂点を低くして、剤面が低下した位置でも現像剤に現像剤を供給し易くすることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、縦攪拌機能分離型の構成の場合、現像スリーブから第２室に現像剤を回収させるために現像スリーブから現像剤を剥がす反発極が、搬送スクリューと略水平方向に隣接して配置され易くなる。このため、上述のように隔壁の頂点を低くした場合、第１室から現像スリーブに現像剤を供給する位置或いはその近傍に反発極同士の間に存在する磁力が０となる領域が位置し易くなる。この場合、第１室から現像スリーブに供給される現像剤が現像スリーブに担持されずに落下し易くなる。このように現像剤が落下すると、現像剤が第２室である下側の部屋に溜まりやすくなる。これにより、第２室の現像剤が現像スリーブにより連れ回される連れ回りが生じて現像スリーブへの現像剤のコート性が不安定になる可能性がある。また、現像スリーブ上の現像剤を第２室に十分に取り込めなくなって現像剤が溢れる剤溢れが発生したりする可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、現像剤担持体への現像剤のコート性を安定させつつ、第２室に現像剤が落下しにくい構成を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を表面に担持して搬送し、潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤が収容され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、前記第１室の下方に配置され、前記現像剤担持体に担持された現像後の現像剤を前記第１室を経由せずに回収する回収経路と、前記第１室との間で現像剤を循環させる循環経路とを形成する第２室と、前記第１室と前記第２室とを仕切る隔壁を有する現像容器と、前記第１室に、その中心が前記現像剤担持体の上端と下端との間に位置するように配置されて現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第２室に配置されて現像剤を搬送する第２搬送部材と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記規制部材と対向する位置又は前記位置よりも前記現像剤担持体の搬送方向上流で磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも上方、且つ、前記現像剤担持体の中心と前記第１搬送部材の中心とを結ぶ線よりも前記搬送方向下流となるように配置された第１磁極と、前記第１磁極の前記搬送方向上流に隣接し、磁力のピーク位置が前記現像剤担持体の中心よりも下方、且つ、前記現像剤担持体の中心と前記第２搬送部材の中心とを結ぶ線よりも前記搬送方向上流となるように配置された前記第１磁極と同極の第２磁極と、を有し、前記現像剤担持体の内部に配置された多極磁石と、を備え、前記隔壁は、前記現像剤担持体と前記第１搬送部材との間で、その頂点の位置が前記第１磁極と前記第２磁極との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方となる位置に配置され、前記現像剤担持体は、表面に複数の凹部が間隔をあけて形成されており、前記複数の凹部は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが前記凹部内にその半径以上進入可能に形成されていることを特徴とする現像装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、隔壁の頂点の位置を第１磁極と第２磁極との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方としているため、現像剤担持体に供給する現像剤を増やすことができる。また、第１磁極と第２磁極との間隔が広いため、磁力がほぼ０となる領域も広くなり、現像剤の剥ぎ取り性が向上して、現像剤が現像剤担持体に連れ回ることを抑制できる。この結果、現像剤担持体への現像剤のコート性を安定させられる。また、現像剤担持体の表面には、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアがその半径以上進入可能な複数の凹部が形成されているため、現像剤担持体に現像剤を拘束し易い。これにより、第１室から多量の現像剤が現像剤担持体に供給されても、第２室に現像剤が落下しにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成縦断面図。
【図４】第１の実施形態に係る現像スリーブの（ａ）平面図、（ｂ）一部を拡大して示す断面図、（ｃ）溝部内にキャリアが進入した状態を示す模式図。
【図５】比較例１に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図６】比較例２に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図７】現像スリーブの表面粗さと画像形成枚数の関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図９】比較例３に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図１０】比較例４に係る現像装置の概略構成横断面図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る現像スリーブの（ａ）第１例、（ｂ）第２例、（ｃ）第３例、（ｄ）第４例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図１ないし図８を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１１】
［画像形成装置］
画像形成装置１００は、４つの画像形成ステーション（画像形成部）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えた電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材Ｐに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
【００１２】
なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、まず、代表して、イエローの画像形成ステーションＹの構成について説明する。
【００１３】
画像形成ステーションには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１ａが配設されている。感光ドラム１ａは、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１ａの周囲には帯電手段としての帯電装置（帯電ローラ）２ａと、現像装置４ａ、転写手段としての一次転写ローラ５ａ、クリーニング手段としてのクリーニング装置６ａが配置されている。感光ドラム１ａの図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ（露光装置）３ａが配置されている。
【００１４】
各画像形成ステーションの図１の下方には、中間転写体として無端状の中間転写ベルト７が設けられている。中間転写ベルト７は、その裏面側から一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによって押圧されていて、その表面を感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに当接させている。中間転写ベルト７は、駆動ローラも兼ねる二次転写対向ローラ８の矢印Ｒ８方向の回転に伴って、矢印Ｒ７方向に回転するようになっている。この中間転写ベルト７の回転速度は、上述の各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。
【００１５】
中間転写ベルト７表面における、二次転写対向ローラ８に対応する位置には、二次転写ローラ（二次転写手段）９が配設されている。二次転写ローラ９は、二次転写対向ローラ８との間に中間転写ベルト７を挟持しており、二次転写ローラ９と中間転写ベルト７との間には、二次転写ニップ（二次転写部）が形成されている。
【００１６】
画像形成に供される記録材Ｐは、カセット１０に積載された状態で収納されている。この記録材Ｐは、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、上述の二次転写ニップ部に供給されるようになっている。記録材Ｐの搬送方向に沿っての二次転写ニップ部の下流側には、定着ローラ１２とこれに加圧された加圧ローラ１３とを有する定着装置１１が配設されており、さらに定着装置１１の下流側には、不図示の排出トレイが配設されている。
【００１７】
上述のように構成される画像形成装置１００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム１ａの表面が帯電装置２ａによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム１ａは、露光装置３ａから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム１ａ上（像担持体上）に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１ａ上の静電潜像は、現像装置４ａ内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。本実施形態では、レーザ光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。
【００１８】
感光ドラム１ａ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト７を挟んで配置される一次転写ローラ５ａとの間で構成される一次転写部にて、中間転写ベルト７に一次転写される。この際、一次転写ローラ５ａには一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム１ａ表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６ａによって除去される。転写残トナーが除去された感光ドラム１ａは、次の画像形成に供される。
【００１９】
このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成ステーションで順次行い、中間転写ベルト７上で４色のトナー像を重ね合わせる。即ち、上述した画像形成ステーションＹと同様に、各色のトナー像が各感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄに形成される。そして、各色のトナー像が順次、中間転写ベルト７上に重ねて転写される。なお、各画像形成ステーションの構成を示す符号の添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成ステーションの構成であることを示している。
【００２０】
その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット１０に収容された記録材Ｐが二次転写部により搬送される。そして、二次転写ローラ９に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト７上の４色のトナー像を、記録材Ｐ上に一括で二次転写する。二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト７に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナー１４により除去される。
【００２１】
次いで、記録材Ｐは定着手段としての定着装置１１に搬送される。そして、定着ローラ１２と加圧ローラ１３とで形成される定着ニップ部にトナー像が転写された記録材Ｐを通過させることで、記録材Ｐが加熱、加圧される。そして、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは排出トレイに排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。
【００２２】
［現像装置］
次に、現像装置４ａについて、図２ないし図４を用いて説明する。なお、本実施形態の各画像形成ステーションの現像装置は同一の構成を備えているため、現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄについても、以下の説明は同様である。図２は、現像装置４ａを後述する現像スリーブ４４の回転軸方向に直交する方向に切断した概略構成横断面図で、図３は、現像スリーブ４４の回転軸方向に沿って切断した概略構成縦断面図である。
【００２３】
現像装置４ａは、現像容器４１を備え、現像容器４１内に現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。ここで、現像剤について述べると、本実施形態では現像方式として２成分現像方式を用い、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として用いる。非磁性トナーはポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。
【００２４】
また、現像容器４１内に、現像剤担持体としての現像スリーブ４４と、現像スリーブ４４上に担持された現像剤の穂を規制する規制部材としての規制ブレード４６を有している。現像スリーブ４４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、現像容器４１に対して回転自在に支持されており、図２の矢印方向に回転駆動される。現像スリーブ４４の内部には、多極磁石としてのマグネットローラ４５が非回転状態で設置されている。
【００２５】
本実施形態にて、現像容器４１の内部は、その略中央部が図２の紙面に垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって第１室としての現像室４１ａと第２室としての攪拌室４１ｂに区画されている。即ち、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとが隔壁４１ｃに仕切られている。本実施形態の現像装置４ａは、攪拌室４１ｂは現像室４１ａの下方に配置された縦攪拌型の構成であり、現像剤は現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂにそれぞれ収容されている。隔壁４１ｃの現像スリーブ４４の軸方向両端部には、図３に示すように、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを連通させる開口部４１ｄ、４１ｅが設けられている。また、隔壁４１ｃの現像スリーブ４４側には、上方に折れ曲がるように立ち上がった立ち上がり部４７が形成されており、この立ち上がり部４７が現像スリーブ４４と次述する第１搬送スクリュー４２との間に位置している。
【００２６】
現像室４１ａには、現像剤を攪拌しつつ搬送する第１搬送部材としての第１搬送スクリュー４２が、攪拌室４１ｂには、現像剤を攪拌しつつ搬送する第２搬送部材としての第２搬送スクリュー４３が、それぞれ配置されている。第１搬送スクリュー４２は、現像室４１ａの底部に現像スリーブ４４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転して現像室４１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。時計回りとした理由は、現像スリーブ４４への現像剤の供給という観点で有利だからである。また、第１搬送スクリュー４２は、その中心が現像スリーブ４４の上端と下端との間に位置するように配置されている。本実施形態では、第１搬送スクリュー４２は、現像スリーブ４４と略水平方向に隣接して配置されている。また、第２搬送スクリュー４３は、攪拌室４１ｂ内の底部に第１搬送スクリュー４２とほぼ平行に配置され、第１搬送スクリュー４２と反対方向（反時計回り）に回転して攪拌室４１ｂ内の現像剤を第１搬送スクリュー４２と反対方向に搬送する。
【００２７】
このように、第１搬送スクリュー４２及び第２搬送スクリュー４３の回転による搬送によって、現像剤が隔壁４１ｃの両端部の開口部（連通部）４１ｄ、４１eを通じて現像室４１aと攪拌室４１ｂとの間で循環される。即ち、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとで現像剤の循環経路を形成している。そして、この循環経路で現像剤を攪拌搬送することで、トナーを帯電させるようにしている。現像室４１ａに搬送された現像剤は、現像スリーブ４４に供給され、現像スリーブ４４内に配置されたマグネットローラ４５が形成する磁界により、現像スリーブ４４の表面に吸着担持される。具体的には、互いに逆極性に帯電することでトナーが、トナーよりも十分に粒径が大きいキャリアの表面に付着する。そして、表面にトナーが付着した磁性を有するキャリアが、マグネットローラ４５が形成する磁界により現像スリーブ４４の表面に吸着担持される。現像スリーブ４４は、矢印方向に回転駆動されることで、担持した現像剤を感光ドラム１ａとの対向部（現像部）に搬送する。
【００２８】
本実施形態においては、現像容器４１の感光ドラム１ａに対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ４４が感光ドラム１ａ方向に一部露出するように回転可能に配設されている。ここで、現像スリーブ４４の直径は２０ｍｍ、感光ドラム１ａの直径は８０ｍｍ、又、この現像スリーブ４４と感光ドラム１ａとの最近接領域を約３００μｍとした。これによって、現像スリーブ４４により現像部に搬送した現像剤を感光ドラム１ａと接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。即ち、現像スリーブ４４上に担持した現像剤を感光ドラム１ａと接触させて、且つ、現像スリーブ４４の所定の現像バイアスを印加することで、感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像をトナーにより現像する。現像後に現像スリーブ４４上に残った現像剤は、現像室４１ａを経由せずに攪拌室４１ｂで回収される。即ち、本実施形態の現像装置４ａは、現像スリーブ４４に現像剤を供給する現像室４１ａと、現像室４１ａの下方に配置されて現像スリーブ４４から現像剤を回収する回収経路を形成する攪拌室４１ｂとを有する、所謂、縦攪拌機能分離型の構成である。
【００２９】
なお、攪拌室４１ｂの一部分には、トナーを補給するためのトナー補給口が設けられている。そして、不図示の現像剤補給装置がトナー補給口に接続されて、現像により消費したトナーなどを現像容器４１内に補給するようにしている。現像室４１ａから現像スリーブ４４に現像剤が供給されるまでに、トナーとキャリアを出来るだけ攪拌し、トナー帯電量を安定させるために、トナー補給口は攪拌室４１ｂに設けられることが一般的である。
【００３０】
次に、本実施形態の現像スリーブ４４及びマグネットローラ４５の構成について詳しく説明する。まず、マグネットローラ４５の磁極配置について説明する。
【００３１】
［磁極配置］
マグネットローラ４５は、図２に示すように、複数の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有する。図２の各磁極の符号が記載されている位置は、概ねその磁極の磁力がピークとなる位置を示している。磁極Ｓ１は、感光ドラム１ａに対向する現像部に配置された現像極である。第１磁極としての磁極Ｎ２は、規制ブレード４６の現像スリーブ４４の回転方向（搬送方向）上流側で規制ブレード４６と略対向する位置に配置されている。この磁極Ｎ２は、磁力のピーク位置が現像スリーブ４４の中心よりも上方、且つ、現像スリーブ４４の中心と第１搬送スクリュー４２の中心を結ぶ線α１よりも搬送方向下流となるように配置されている。磁極Ｓ１と磁極Ｎ２との間には、磁極Ｓ２、Ｎ１が配置されている。第２磁極としての磁極Ｎ３は、磁極Ｓ１の現像スリーブ４４の回転方向下流側に配置されている。この磁極Ｎ３は、磁力のピーク位置が現像スリーブ４４の中心よりも下方、且つ、現像スリーブ４４の中心と第２搬送スクリュー４３の中心とを結ぶ線α２よりも搬送方向上流となるように配置されている。言い換えれば、反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３のそれぞれの磁力にピーク位置は、線α１と線α２に挟まれる領域よりも外側に位置する。これにより、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間隔を広くできる。
【００３２】
また、本実施形態の場合、上下方向に関して、反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間に第１搬送スクリュー４２の中心が位置するように、磁極Ｎ２、Ｎ３が配置されている。言い換えれば、第１搬送スクリュー４２は、その中心が、磁極Ｎ２の磁力のピーク位置よりも下方で、且つ、磁極Ｎ３の磁力のピーク位置よりも上方となるように配置される。本実施形態のマグネットローラ４５の磁極配置の特徴は、規制ブレード４６の現像スリーブ４４に略対向して配置された磁極Ｎ２と、磁極Ｎ２の更に１つ上流（搬送方向上流）の磁極である磁極Ｎ３とを同極としている点である。現像スリーブ４４に担持された現像剤は、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で現像スリーブ４４の表面から剥がされて、攪拌室４１ｂに回収される。
【００３３】
このように、同極を隣り合わせることで磁束線が磁極Ｎ２、Ｎ３極間にほとんど存在せず、ほぼゼロガウスとみなせるゼロガウス帯を有するような構成にしている。ここで、本実施形態の場合、ゼロガウス帯とは、５０ガウス以下となる領域とする。このため、第１磁極としての磁極Ｎ２と第２磁極としての磁極Ｎ３との間で、磁力がほぼ０となる位置（ゼロガウス帯）が存在することになる。これにより、現像剤が規制ブレード４６の近傍に多く存在することを防止し、現像剤にかかるストレスを低減させることができる。本実施形態の場合、磁力がほぼ０となる位置（ゼロガウス帯）のうち磁力が最も小さくなる極小位置は、図２の現像スリーブ４４の中心を通る略水平方向の線上（現像スリーブ４４の断面を時計に置き換えて見た場合に、略３時の位置）となる。なお、極小位置は、磁極の配置によって移動するが、現像スリーブ４４の断面を時計に置き換えて見た場合に、概ね１時から５時の範囲の何れかに位置することが好ましく、２時から４時の範囲の何れかの位置とすることがより好ましい。言い換えれば、極小位置が、現像スリーブ４４の上端位置（０時の位置）から時計回りに３０°から１５０°の範囲の何れかに位置することが好ましく、６０°から１２０°の範囲の何れかの位置とすることがより好ましい。
【００３４】
［隔壁の頂点位置］
ここで、本実施形態の現像装置４ａは、上述したように縦攪拌機能分離型の構成であり、現像剤が隔壁４１ｃの両端部の開口部４１ｄ、４１ｅを通じて現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間で循環される。このため、図３に示すように、現像剤Ｔが現像室４１ａから攪拌室４１ｂに送られる開口部４１ｄに向かう程、現像室４１ａに存在する現像剤Ｔの量が減少している。即ち、現像剤Ｔの剤面が下がっている。これは、第１搬送スクリュー４２によって、現像スリーブ４４に現像剤を供給しながら搬送方向下流へ現像剤を搬送しているため、第１搬送スクリュー４２の現像剤搬送方向下流に向かう程現像剤の量が減っていくことを意味している。その結果、第１搬送スクリュー４２の開口部４１ｄ付近では現像剤Ｔの剤面高さが低くなってしまい、現像剤が現像スリーブ４４に供給されにくく、現像スリーブ４４上の現像剤のコートが不安定になってしまうことがあった。
【００３５】
そこで、本実施形態では、図２に示すように、隔壁４１ｃは、現像スリーブ４４と第１搬送スクリュー４２との間で、その頂点４７ａの位置が磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で磁力がほぼ０となる位置よりも下方となる位置まで延設させている。即ち、隔壁４１ｃの立ち上がり部４７の頂点４７ａの位置を磁力がほぼ０となる位置の下方としている。更に言い換えれば、第１搬送スクリュー４２と現像スリーブ４４の間の隔壁４１ｃの頂点４７ａの高さを、マグネットローラ４５によって形成された磁力がほぼ０となる領域の方が上方位置となるようにしている。つまり、ゼロガウス帯の上端位置よりも隔壁４１ｃの頂点４７ａの方が下方となっている。更に本実施形態では、頂点４７ａの位置がゼロガウス帯における磁力の極小位置よりも下方としている。この頂点４７ａの高さは、現像スリーブ４４の軸方向に亙って同じとしている。また、隔壁４１ｃは、頂点４７ａの位置が、現像スリーブ４４の中心と第１搬送スクリュー４２の中心を結ぶ線α１よりも下方となるように形成されているが、頂点４７ａの位置は、線α１よりも上方となっても良い。要は、頂点４７ａの位置が、磁力がほぼ０となる位置よりも下方となれば良い。但し、頂点４７ａの位置が線α１よりも下方となっている方が、現像室４１ａから現像スリーブ４４に供給される現像量が増える点では好ましい。しかしながら、現像室４１ａから現像スリーブ４４に供給された現像剤が落下し易くなるため、後述する現像剤落下の課題が顕著になる。
【００３６】
なお、隔壁４１ｃの立ち上がり部４７の頂点４７ａの高さは、現像室４１ａに現像剤を十分に保持できるだけの高さを確保する。即ち、立ち上がり部４７を含む隔壁４１ｃと現像容器４１との間で形成される現像室４１ａに、第１搬送スクリュー４２により攪拌搬送されつつ、現像スリーブ４４に十分供給可能な量の現像剤を保持できるように、立ち上がり部４７の高さを設定する。
【００３７】
このように現像室４１ａと現像スリーブ４４との間の隔壁４１ｃの高さを低くすることで、現像室４１ａから現像スリーブ４４に対する現像剤の供給量を増やすことができる。この結果、剤面高さが低くなる現像室４１ａの第１搬送スクリュー４２による現像剤搬送方向下流側でも現像スリーブ４４に十分な現像剤を供給することができ、現像スリーブ４４の現像剤のコート性が安定させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態の場合、第１搬送スクリュー４２の回転中心の上下方向の位置は、現像スリーブ４４の回転中心の上下方向の位置よりも低い。言い換えれば、現像スリーブ４４は、その中心位置が第１搬送スクリュー４２の中心位置よりも高くなるように配置されている。これにより、現像スリーブ４４の内部に配置されるマグネットローラ４５の磁力がほぼ０となる位置の高さを、第１搬送スクリュー４２に対してなるべく高くできる。この結果、マグネットローラ４５の磁力がほぼ０となる位置の高さを、隔壁４１ｃの頂点４７ａの位置よりも高くし易い。
【００３９】
また、本実施形態の場合、上述のように反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間隔を広くしているため、ゼロガウス帯を広くできる。即ち、反発極同士の間隔が狭い場合、ゼロガウス帯も狭くなるため、現像剤が現像スリーブから剥がされずに連れ回り易くなり、現像スリーブへの現像剤のコート性が不安定になる可能性がある。これに対して本実施形態の場合、反発極同士の間隔を広くすることで、ゼロガウス帯を広くしている。このため、現像剤の剥ぎ取り性が向上して、現像剤が現像剤担持体に連れ回ることを抑制でき、現像スリーブ４４の現像剤のコート性を安定させることができる。
【００４０】
［現像スリーブの表面形状］
一方で、このように現像スリーブ４４に多量の現像剤を供給した場合、現像スリーブ４４による現像剤の拘束力を確保しなければ、現像スリーブ４４に供給された現像剤が下方に落下してしまう。即ち、磁極Ｎ２、Ｎ３が形成する磁束密度がゼロ近傍になる位置に現像剤を供給する構成の場合、現像スリーブ４４に現像剤を十分に拘束しにくく、下方に落下する可能性がある。特に、本実施形態のようにゼロガウス帯が広い構成の場合、現像スリーブ４４に現像剤をより拘束しにくいため、現像剤の落下がより生じ易くなる。そして、そのまま攪拌室４１ｂに現像剤が落下すると、攪拌室４１ｂに現像剤が溜まり易くなる。これにより、攪拌室４１ｂの現像剤が現像スリーブ４４により連れ回される連れ回りが生じて現像スリーブ４４への現像剤のコート性が不安定になる可能性がある。また、現像スリーブ４４上の現像剤を攪拌室４１ｂに十分に取り込めなくなって現像剤が溢れる剤溢れが発生したりする可能性がある。
【００４１】
現像スリーブの表面の形状としては、ブラスト処理などによりランダムな凹凸処理を施すことで表面粗さを粗くした構成が従来から知られている。但し、このような微小な凹凸を表面に形成した現像スリーブの場合、使用期間が長くなると、表面が削れて現像剤の拘束力が低下してしまう。このため、このような構成の場合、使用期間が長い程、現像剤落下に対するリスクが高まる。
【００４２】
そこで、本実施形態の場合、図２及び図４に示すように、現像スリーブ４４は、表面に複数の凹部としての複数の溝部４８が間隔をあけて形成されている。即ち、現像スリーブ４４の表面には、図４（ａ）に示すように、現像スリーブ４４の回転方向（搬送方向）に交差する方向（軸方向）に沿って、複数の溝部４８を形成している。複数の溝部４８は、回転方向に間隔をあけて互いに平行に形成されている。また、複数の溝部４８は、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが溝部４８内（凹部内）にその半径以上進入可能に形成されている。
【００４３】
複数の溝部４８の形状は、図４（ｂ）に示すようなＶ字形状としている。即ち、溝部４８の開口部に向かって側壁４８ａ同士の間隔が広くなるような形状としている。そして、側壁４８ａの間隔や傾斜角度などを適切に規制することで、平均粒径のキャリアが溝部４８内にその半径以上進入可能としている。これは、溝部４８は、平均粒径のキャリアが半分以上進入できる形状でないと、キャリアが現像スリーブ４４の表面に拘束され難くなってしまい、現像スリーブ４４により現像剤の搬送能力が低下してしまうためである。
【００４４】
具体的には、図４（ｃ）に示すように、溝部４８の開口部の間隔をＬとした場合、溝部４８の内接円の最大直径はＬとなる。したがって、平均粒径のキャリア５０の直径をＲとした場合、Ｌ＞Ｒを満たすように溝部４８を形成する。また、図４（ｃ）に示すように、平均粒径のキャリア５０が溝部４８内に最も進入した状態、ここでは、球形のキャリア５０の表面が対向する１対の側壁４８ａにそれぞれ接した状態を考える。この状態で、平均粒径のキャリア５０の中心Ｑの位置が、溝部４８の開口縁部を繋ぐ仮想面Ｍよりも溝部４８の奥側に位置するように、溝部４８を形成する。なお、この仮想面Ｍは、隣り合う溝部４８同士の間である凸部４９を連続させた面でもある。
【００４５】
本実施形態では、現像スリーブ４４の直径が２０ｍｍで、溝部４８の本数が８０本、溝部４８の深さが６０μｍ、溝角度θを１００°とした。また、上述の複数の溝部４８は、画像形成装置１００における少なくとも画像形成幅の領域に形成されている。本実施形態では、画像形成幅３３０ｍｍ、溝部４８の形成幅も画像形成幅と同様の３３０ｍｍとした。また、キャリアの平均粒径は２０〜１００μｍであり、本実施形態では、平均粒径４０μｍのキャリアを用いた。なお、キャリアの平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定器ＳＡＬＤ−３０００（島津製作所製）を用い、この測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。具体的には、磁性キャリア０．１ｇを装置に導入し測定を行い、試料の個数を、チャンネルごとに測定して、メジアン径ｄ５０を算出し、試料の個数平均粒径とする。また、溝部４８の形状の測定は、探針やレーザなどを用いる従来から知られている測定方法により測定する。
【００４６】
このように、現像スリーブ４４の表面に上述のような形状を有する複数の溝部４８を形成することで、現像スリーブ４４の現像剤の拘束力を、ブラスト処理などにより表面に微小な凹凸を形成した構成より高くできる。また、複数の溝部４８は、間隔をあけて形成されるため、使用期間が長くても現像剤により複数の溝部４８の間の凸部４９が削られにくく、長期に亙って現像剤の拘束力を高く維持できる。
【００４７】
また、本実施形態の場合、複数の溝部４８同士（凹部同士）の間隔、即ち、凸部４９の現像スリーブ４４の回転方向の長さを、溝部４８の開口形状の内接円の最大直径以上、即ち、開口部の間隔Ｌ以上としている。このため、凸部４９が削られることが殆どなく、現像剤の拘束力をより長期に亙って安定して維持できる。
【００４８】
［対向部材］
また、本実施形態では、隔壁４１ｃは、現像スリーブ４４に近接対向するように設けられた対向部材４７ｂを有する。対向部材４７ｂは、立ち上がり部４７から現像スリーブ４４に向かって突出形成され、且つ、現像スリーブ４４の表面と対向する面が、現像スリーブ４４の周面に沿って湾曲している。また、対向部材４７ｂが対向する位置は、同極が隣り合う磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間としている。これにより、現像スリーブ４４と隔壁４１ｃとの間隔を狭くして、現像室４１ａから現像スリーブ４４に供給された現像剤が、攪拌室４１ｂにより落下しにくくできる。本実施例では、現像スリーブ４４と対向部材４７ｂとの間隔は、０．３５ｍｍから２．５ｍｍの間に設定されている。こうすることで、現像スリーブ４４の表面に担持されたキャリアが現像スリーブ４４と対向部材４７ｂとの間に落下しようとしても、その間で保持される。
【００４９】
以上のように、本実施形態の場合、隔壁４１ｃの頂点４７ａの位置を磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方としている。このため、現像スリーブ４４に供給する現像剤を増やすことができ、現像スリーブ４４への現像剤のコート性を安定させられる。また、反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間隔を広くして、ゼロガウス帯を広くしているため、現像剤の剥ぎ取り性が向上して、現像剤が現像剤担持体に連れ回ることを抑制できる。したがって、この点からも現像スリーブ４４の現像剤のコート性を安定させることができる。また、現像スリーブ４４の表面には、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアがその半径以上進入可能な複数の溝部４８が形成されている。このため、現像スリーブ４４に現像剤を拘束し易い。これにより、現像室４１ａから多量の現像剤が現像スリーブ４４に供給されても、更には、ゼロガウス帯を広くすることで現像剤が現像スリーブ４４で拘束されにくくても、攪拌室４１ｂに現像剤が落下しにくい。この結果、現像スリーブ４４上の現像剤のコート性を確保しつつ、濃度ムラや現像剤溢れが発生にしくい現像装置４ａを提供することができる。
【００５０】
［実施例１］
次に、上述の本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、上述の図２などで説明した本実施形態の構成である実施例１を、図５及び図６に示す比較例１、２の構成と比較した。まず、図５を用いて比較例１の構成について説明する。比較例１の現像装置４００の場合、現像スリーブ４４０は、ブラスト処理により表面にランダムな凹凸処理を施し、表面粗さを粗くすることで現像スリーブ４４０の表面の搬送性を確保したものである。また、第１搬送スクリュー４２と現像スリーブ４４０の間の隔壁４１０ｃの頂点４７０ａの高さを、マグネットローラ４５によって形成された磁力がほぼ０となるゼロガウス帯よりも上方位置となるようにしている。即ち、立ち上がり部４７０の高さを本実施形態よりも高くして、磁力がほぼ０となる位置が頂点４７０ａよりも低くなるようにしている。
【００５１】
これは、次のような理由による。即ち、比較例１の場合も、現像スリーブ４４０の内部に配置されるマグネットローラ４５は、本実施形態と同じ磁極配置である。このため、磁極Ｎ２、Ｎ３が形成する磁束密度がゼロ近傍になる位置では、現像スリーブ４４に現像剤を拘束しにくく、そのまま攪拌室４１ｂに現像剤が落下し易い。特に、比較例１のように、ランダムな凹凸処理を施すことで表面粗さを粗くする加工を用いた現像スリーブ４４０は、表面粗さなどが画像形成枚数などで変化し易い。したがって、使用期間が長くなれば、現像スリーブ４４の現像剤の搬送力が低下してしまう可能性がある。そこで、比較例１では、隔壁４１０ｃの頂点４７０ａの高さを、マグネットローラ４５によって形成された磁力がほぼ０となるゼロガウス帯よりも上方位置として、現像剤が攪拌室４１ｂに落下しにくくしている。また、比較例１の場合も、本実施形態と同様に、隔壁４１０ｃに対向部材４７０ｂを設けている。その他の構成は、本実施形態と同様である。
【００５２】
次に、図６を用いて比較例２の構成について説明する。比較例２の現像装置４０１の場合、比較例１と同様に、現像スリーブ４４０は、ブラスト処理により表面にランダムな凹凸処理を施し、表面粗さを粗くしている。一方、第１搬送スクリュー４２と現像スリーブ４４０の間の隔壁４１ｃの頂点４７ａの高さは、本実施形態と同様に、マグネットローラ４５によって形成された磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方位置となるようにしている。その他の構成は、本実施形態と同様である。
【００５３】
上述の図２に示したような実施例１の現像装置４ａと、図５に示した比較例１の現像装置４００と、図６に示した比較例２の現像装置４０１とを、それぞれ図１に示したような画像形成装置１００に組み込んで、以下のような比較実験を行った。実験条件は、スタート時の現像剤中のトナーとキャリアの重量比（Ｔ／Ｄ）を８％として、画像比率や環境等の条件をそろえた上で、Ａ４用紙に画像形成を繰り返し行った。その後、それぞれの現像装置４ａ、４００、４０１での画像や現象について比較した。まず、２５℃、５０％環境下で２０００００枚繰り返し行った結果、全ての現像装置において、特に問題は発生しなかった。
【００５４】
続いて、３０℃、８５％環境下でＡ４用紙に画像形成を２０００００枚繰り返し行った結果、画像形成の途中から比較例１の現像装置４００において、第１搬送スクリュー４２の搬送方向下流部に相当する位置に濃度ムラが発生した。この状況で比較例１の現像装置４００を観察すると、現像装置４００内に存在する現像剤の流動性が低下しており、第１搬送スクリュー４２の搬送方向下流部の現像剤面高さが画像形成開始前に対して低くなっていることが見て取れた。その結果、現像スリーブ４４０に現像剤を供給できずに現像剤のコートの不安定性からくる濃度ムラが発生していることが分かった。また、発明者らの更なる検討で、流動性の変化は高温高湿環境下でより低下する傾向にあることが分かった。比較例２及び実施例１の現像装置に関しては、特に問題は発生しなかった。
【００５５】
更に継続して、２０℃、１０％の環境下でＡ４用紙に画像形成を２０００００枚繰り返し行った結果、画像形成の途中から比較例２の現像装置４０１において、濃度ムラが発生し始めた。そして、２０００００枚に到達する前に第１搬送スクリュー４２の搬送方向上流側に相当する位置にキャリア付着画像が発生した。この状況で比較例２の現像装置４０１を観察すると、攪拌室４１ｂ側に現像剤が多く存在した。そして、現像スリーブ４４０にコートされた現像剤が、感光ドラム１ａと対向する位置で現像工程が終了したのち、攪拌室４１ｂに現像剤を回収する際に、現像剤が攪拌室４１ｂ内に入っていかないほど現像剤が存在していることが分かった。更によく観察すると、現像スリーブ４４０上の現像剤のコート量が少なくなっていることも見て取れ、現像スリーブ４４０表面を観察すると表面粗さが小さくなり光沢が上がっているように見えた。
【００５６】
そこで、十点平均粗度Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１:１９９４）を計算可能な接触式粗度測定器 サーフコーダーＳＥ３−３００（小坂研究所（株））を用いて、現像スリーブ４４０の表面粗さを測定した。測定条件は、カットオフ値＝０．８ｍｍ、測定長さ＝２．５ｍｍ、送りスピード＝０．１ｍｍ／ｓｅｃ、縦倍率＝５０００倍とした。この結果、画像形成前のＲｚは１５μｍであったのに対して、キャリア付着画像発生時はＲｚが５μｍであった。また、Ｒｚが５μｍと１５μｍの現像スリーブ４４０を使用した時の現像剤のコート量は、画像形成前の現像剤を使用して測定した結果、Ｒｚが５μｍの現像スリーブの方が４割程度低下しており、搬送性が４割程度落ちていることが分かった。図７に、画像形成枚数と現像スリーブ４４０の表面粗さとの関係を示す。画像形成枚数が増加するに連れ、Ｒｚは小さくなっていき、約５５００００枚程度でＲｚが５μｍ程度となっていることが分かる。
【００５７】
比較例２の実験結果により、現像スリーブ４４０の搬送性が低下したことにより、現像スリーブ４４０で現像剤を搬送出来ずに攪拌室４１ｂ側に現像剤が落下し、攪拌室４１ｂ側に現像剤が多く溜まることが分かった。そして、現像剤が攪拌室４１ｂ内に取り込めず現像剤が溢れてしまい、キャリア付着画像となったことが分かった。なお、この点については、環境差はほとんどないことも発明者らの検討で明らかとなった。
【００５８】
一方、実施例１の現像装置４ａでは、画像形成前と６０００００枚の画像形成後の現像スリーブ４４の現像剤のコート量は、両者にほとんど差がなかった。また、実施例１の現像装置４ａに関しては、特に問題は発生しておらず、濃度ムラや現像剤溢れの発生しにくい現像装置を提供できることがわかった。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図８ないし図１０を用いて説明する。本実施形態の現像装置４０ａは、現像機会を増やすことができる、多段現像方式を採用した構成に関するものである。具体的には、現像スリーブを複数本使用することで、所定の濃度を確保することとした。更に具体的には、本実施形態においては現像スリーブを２本使用している。このような構成は、更なる画像形成装置の高速化に対して好適に用いられる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同様の構成については、図示を省略又は同じ符号を付して、説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態についても、イエローの画像形成ステーションＹ（図１参照）の現像装置４０ａについて説明するが、他の画像形成ステーションの現像装置についても構成は同様である。
【００６０】
図８に示すように、本実施形態の現像装置４０ａは、現像容器４１を備え、現像容器４１内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器４１内に、第１現像剤担持体としての現像スリーブ４４ａ及び第２現像剤担持体としての現像スリーブ４４ｂと、現像スリーブ４４ａ上に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレード４６を有している。現像スリーブ４４ａは、現像室４１ａから供給される現像剤を表面に担持して搬送する。現像スリーブ４４ｂは、現像スリーブ４４ａよりも下方に設けられ、現像スリーブ４４ａから受け渡された現像剤を表面に担持して搬送する。現像スリーブ４４ａは、その中心位置が第１搬送スクリュー４２の中心位置よりも高くなるように配置されている。また、第１搬送スクリュー４２は、その中心が現像スリーブ４４ａの上端と下端との間に位置するように配置されている。本実施形態では、第１搬送スクリュー４２は、現像スリーブ４４ａと略水平方向に隣接して配置されている。
【００６１】
現像スリーブ４４ａは、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転する。そして、第１室としての現像室４１ａから現像剤が供給され、規制ブレード４６による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。そして、これを感光ドラム１ａと対向した現像領域Ａ１に搬送し、感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。一方、現像スリーブ４４ｂは、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転する。そして、現像領域Ａ１を通過した現像スリーブ４４ａの表面から受け渡される。現像スリーブ４４ｂに受け渡された現像剤は、現像領域Ａ１よりも感光ドラム１の回転方向下流の現像領域Ａ２に搬送され、再度、感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。その後、現像に寄与した現像剤は、現像スリーブ４４ｂから現像室４１ａを経由せずに第２室としての攪拌室４１ｂにて回収される。即ち、攪拌室４１ｂは、現像スリーブ４４ｂに担持された現像後の現像剤を現像室４１ａを経由せずに回収する回収経路を形成する。
【００６２】
本実施形態においても、第１の実施形態の現像スリーブ４４と同様に、現像スリーブ４４ａの表面に、軸方向に沿って複数の平行な溝部４８が形成されている。また、現像スリーブ４４ｂの表面にも、同様に、軸方向に沿って複数の平行な溝部４８が形成されている。なお、現像スリーブ４４ｂについては、図５に示した現像スリーブ４４０のようにブラスト処理したものを使用しても良い。
【００６３】
現像スリーブ４４ａの内部には、第１の実施形態のマグネットローラ４５と同様のマグネットローラ４５ａが配置されている。図８の各磁極の符号が記載されている位置は、概ねその磁極の磁力がピークとなる位置を示している。そして、第１の実施形態と同様に、第１磁極としての磁極Ｎ２が、規制ブレード４６と略対向し、磁力のピーク位置が現像スリーブ４４ａの中心よりも上方となるように配置されている。且つ、磁極Ｎ２は、現像スリーブ４４ａの中心と第１搬送スクリュー４２の中心を結ぶ線β１よりも搬送方向下流となるように配置されている。また、第２磁極としての磁極Ｎ３が、磁極Ｎ２の上流に隣接し、磁力のピーク位置が現像スリーブ４４ａの中心よりも下方となるように配置されている。且つ、磁極Ｎ３は、現像スリーブ４４ａの中心と第２搬送スクリュー４３の中心とを結ぶ線β２よりも搬送方向上流となるように配置されている。また、磁極Ｎ３は、マグネットローラ４５ａの複数の磁極のうち、現像スリーブ４４ｂに最も近接した位置に配置される。このため、磁極Ｎ３は、現像スリーブ４４ａから現像スリーブ４４ｂに現像剤を受け渡す受け渡し極としても機能する。
【００６４】
また、本実施形態の場合、上下方向に関して、反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間に第１搬送スクリュー４２の中心が位置するように、磁極Ｎ２、Ｎ３が配置されている。言い換えれば、第１搬送スクリュー４２は、その中心が、磁極Ｎ２の磁力のピーク位置よりも下方で、且つ、磁極Ｎ３の磁力のピーク位置よりも上方となるように配置される。また、隔壁４１ｃも、第１の実施形態と同様に、現像スリーブ４４ａと第１搬送スクリュー４２との間で、その頂点４７ａの位置が磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で磁力がほぼ０となる位置ゼロガウス帯の上端よりも下方となる位置まで延設されている。また、本実施形態の場合も、頂点４７ａの位置がゼロガウス帯における磁力の極小位置よりも下方としている。なお、このようなゼロガウス帯及び極小位置の定義は、第１の実施形態と同様である。
【００６５】
また、隔壁４１ｃは、頂点４７ａの位置が、現像スリーブ４４ａの中心と第１搬送スクリュー４２の中心を結ぶ線β１よりも下方となるように形成されている。特に、本実施形態のように、現像スリーブを２本有する構成の場合、下側の現像スリーブ４４ｂから攪拌室４１ｂへの現像剤の回収性を考慮すると、現像スリーブ４４ｂの位置を攪拌室４１ｂに対してなるべく上側に配置することが好ましい。例えば、現像スリーブ４４ｂは、その中心位置が第２搬送スクリュー４３の中心位置よりも高くなるように配置することが好ましい。そうすると、現像スリーブ４４ｂの上側に配置される現像スリーブ４４ａの位置も高くなり、結果として、頂点４７ａの位置が線β１よりも下方となり易い。この場合、現像室４１ａから現像スリーブ４４ａに供給された現像剤が落下し易くなるため、本実施形態のように２本の現像スリーブを用いた構成では、攪拌室４１ｂへの現像剤落下の課題がより顕著になる。
【００６６】
一方、現像スリーブ４４ｂの内部には、マグネットローラ４５ｂが配置されている。マグネットローラ４５ｂは、複数の磁極Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｎ４、Ｎ５を有する。磁極Ｎ４は、感光ドラム１ａに対向する現像部に配置された現像極である。磁極Ｓ３は、現像スリーブ４４ａ内のマグネットローラ４５ａの磁極Ｎ３と略対向する位置に配置され、この位置で現像スリーブ４４ａから現像剤が受け渡される。磁極Ｓ５は、磁極Ｓ３の現像スリーブ４４ｂの回転方向上流側に隣接して配置されている。このため、現像スリーブ４４ｂに担持された現像剤は、磁極Ｓ５と磁極Ｓ３との間で現像スリーブ４４ｂの表面から剥がされて、攪拌室４１ｂに回収される。磁極Ｓ５と磁極Ｎ４との間には、磁極Ｓ４、Ｎ５が配置されている。
【００６７】
また、隔壁４１ｃは、現像スリーブ４４ａ及び現像スリーブ４４ｂに近接対向するように設けられた対向部材４７ｃを有する。対向部材４７ｃは、隔壁４１ｃの中間部から立ち上がり部４７までの部分から現像スリーブ４４ａ及び現像スリーブ４４ｂに向かって突出形成されている。また、対向部材４７ｃは、現像スリーブ４４ａの表面と対向する面が、現像スリーブ４４ａの周面に沿って湾曲し、現像スリーブ４４ｂの表面と対向する面が、現像スリーブ４４ｂの表面に沿って湾曲している。また、対向部材４７ｃが対向する位置は、それぞれ、同極が隣り合う磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間、及び、磁極Ｓ５と磁極Ｓ３との間としている。これにより、現像スリーブ４４ａ及び現像スリーブ４４ｂと隔壁４１ｃとの間隔を狭くして、現像室４１ａから現像スリーブ４４ａに供給された現像剤が、攪拌室４１ｂに落下しにくくできる。本実施例では、現像スリーブ４４ａと対向部材４７ｃとの間隔は、０．３５ｍｍから２．５ｍｍの間に設定されている。こうすることで、現像スリーブ４４の表面に担持されたキャリアが現像スリーブ４４と対向部材４７ｂとの間に落下しようとしても、その間で保持される。
【００６８】
このような本実施形態の場合も、隔壁４１ｃの頂点４７ａの位置を磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との間で磁力がほぼ０となる位置よりも下方としている。このため、現像スリーブ４４ａに供給する現像剤を増やすことができ、現像スリーブ４４ａへの現像剤のコート性を安定させられる。また、反発極となる磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間隔を広くして、ゼロガウス帯を広くしているため、現像剤の剥ぎ取り性が向上して、現像剤が現像剤担持体に連れ回ることを抑制できる。したがって、この点からも現像スリーブ４４ａの現像剤のコート性を安定させることができる。また、現像スリーブ４４ａの表面には、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアがその半径以上進入可能な複数の溝部４８が形成されている。このため、現像スリーブ４４ａに現像剤を拘束し易い。これにより、現像室４１ａから多量の現像剤が現像スリーブ４４ａに供給されても、更には、ゼロガウス帯を広くすることで現像剤が現像スリーブ４４ａで拘束されにくくても、攪拌室４１ｂに現像剤が落下しにくい。特に、本実施形態のように２本の現像スリーブを備え、上側の現像スリーブ４４ａの位置が高く、頂点４７ａの位置が線βよりも下方となる構成であっても、現像剤の落下を抑制できる。この結果、現像スリーブ４４ａ上の現像剤のコート性を確保しつつ、濃度ムラや現像剤溢れの無い現像装置４ａを提供することができる。
【００６９】
［実施例２］
次に、上述の本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、上述の図８で説明した本実施形態の構成である実施例２を、図９及び図１０に示す比較例３、４の構成と比較した。まず、図９を用いて比較例３の構成について説明する。比較例３の現像装置４０２の場合、現像スリーブ４４０ａ、４４０ｂは、ブラスト処理により表面にランダムな凹凸処理を施し、表面粗さを粗くすることで現像スリーブ４４０ａ、４４０ｂの表面の搬送性を確保したものである。また、第１搬送スクリュー４２と現像スリーブ４４０ａの間の隔壁４１０ｃの頂点４７０ａの高さを、マグネットローラ４５ａによって形成された磁力がほぼ０となるゼロガウス帯よりも上方位置となるようにしている。即ち、立ち上がり部４７０の高さを本実施形態よりも高くして、磁力がほぼ０となる位置が頂点４７０ａよりも低くなるようにしている。また、比較例３の場合も、本実施形態と同様に、隔壁４１０ｃに対向部材４７０ｃを設けている。その他の構成は、本実施形態と同様である。
【００７０】
次に、図１０を用いて比較例４の構成について説明する。比較例４の現像装置４０３の場合、比較例３と同様に、現像スリーブ４４０ａ、４４０ｂは、ブラスト処理により表面にランダムな凹凸処理を施し、表面粗さを粗くしている。一方、第１搬送スクリュー４２と現像スリーブ４４０ａの間の隔壁４１ｃの頂点４７ａの高さは、本実施形態と同様に、マグネットローラ４５によって形成された磁力がほぼ０となるゼロガウス帯の上端位置よりも下方位置となるようにしている。その他の構成は、本実施形態と同様である。
【００７１】
上述の図８に示したような実施例２の現像装置４０ａと、図９に示した比較例３の現像装置４０２と、図１０に示した比較例４の現像装置４０３とを、それぞれ図１に示したような画像形成装置１００に組み込んで、以下のような比較実験を行った。実験条件は、スタート時の現像剤中のトナーとキャリアの重量比（Ｔ／Ｄ）を８％として、画像比率や環境等の条件をそろえた上で、Ａ４用紙に画像形成を繰り返し行った。その後、それぞれの現像装置４０ａ、４０２、４０３での画像や現象について比較した。
【００７２】
まず、比較例３（図９）の現像装置４０２は、高温高湿環境下において濃度ムラが発生した。比較例４（図１０）の現像装置４０３は、画像形成枚数が増加した際に、まずガサついたような画像となり、その後、第１搬送スクリュー４２の搬送方向上流側に相当する位置にキャリア付着画像が発生した。この状況で比較例４の現像装置４０３を観察すると、現像スリーブ４４０ｂにコートされている現像剤の量が画像形成前の状態に比べて約３倍程度になっていた。そして、感光ドラム１ａと現像スリーブ４４０ｂの最近接部であるＡ２領域で現像剤の滞留が発生し、現像剤が溢れていることが分かった。また、現像スリーブ４４ａの表面粗さが５μｍ程度にまで低下していることが分かった。
【００７３】
これは、現像スリーブ４４０ａとゼロガウス近傍に設けられた対向部材４７０ｃの間を通過して落下した現像剤が、現像スリーブ４４０ａと現像スリーブ４４０ｂの間を通過して現像スリーブ４４０ｂに供給されたためである。即ち、このように現像スリーブ４４０ｂに供給された現像剤が、正規のルートで現像スリーブ４４０ａから現像スリーブ４４０ｂに受け渡された現像剤と合流し、現像スリーブ４４０ｂの現像剤のコート量が増大してしまっていた。その結果、コート量が３倍程度になってしまい、感光ドラム１と現像スリーブ４４０ｂの最近接部を通過できなくなってしまいキャリア付着画像が発生してしまった。
【００７４】
これらに対し、実施例１（図８）の現像装置４０ａに関しては特に問題は発生しておらず、濃度ムラや現像剤溢れの発生しにくい現像装置４を提供できることがわかった。
【００７５】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像スリーブ４４、４４ａの表面に、複数の凹部として複数の溝部４８を形成した。但し、このような複数の凹部としては、溝部に限らず、画像形成枚数が増加しても表面の形状がほとんど変わらず、現像剤の搬送性の変化が少ないものであれば、他の形状のものであっても良い。例えば、図１１（ａ）に示すように、現像スリーブ４４Ａの表面に、溝部４８Ａを異なる２つの角度で交差するように複数形成しても良い。また、図１１（ｂ）に示すように、現像スリーブ４４Ｂの表面に、開口部の形状が円形状の凹部４８Ｂを複数形成するようにしても良い。また、図１１（ｃ）に示すように、現像スリーブ４４Ｃの表面に、開口部の形状が楕円形状の凹部４８Ｃを複数形成するようにしても良い。更に、図１１（ｄ）に示すように、現像スリーブ４４Ｄの表面に、開口部の形状が多角形状の凹部４８Ｄを複数形成するようにしても良い。これら溝部４８Ａ、凹部４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄは、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが溝部又は凹部内にその半径以上進入可能に形成されている。
【００７６】
また、上述の各実施形態の溝部４８、及び、図１１に示した溝部４８Ａ、凹部４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄの具体的な断面形状としては、図４などに示したようなＶ字型としても良いし、他の形状としても良い。例えば、断面形状が湾曲した形状でも良いし、底面とこの底面を囲むような側壁を有する凹形状としても良い。何れにしても、内接円の最大直径がキャリアの平均粒径の直径以上である開口形状を有し、平均粒径のキャリアが凹部内にその半径以上進入可能に形成されていれば、凹部の開口形状及び断面形状はどのような形状であっても良い。
【００７７】
また、上述の各実施形態では、規制部材としての規制ブレード４６が第１磁極としての磁極Ｎ２に対向する位置に配置されている構成について説明した。これは、前述したように、現像剤が規制ブレード４６の近傍に多く存在することを防止し、現像剤にかかるストレスを低減させるためである。但し、本発明の現像装置は、このような構成に限らず、規制ブレード４６が、例えば図２の磁極Ｓ２に対向する構成にも適用可能である。即ち、規制ブレード４６と対向する位置又はこの位置よりも現像スリーブの回転方向上流に第１磁極が配置され、その上流に隣接してこの第１磁極の同極の第２磁極が配置される構成であれば、本発明は適用可能である。
【００７８】
また、上述の各実施形態の画像形成装置で用いた感光ドラムの材質、現像剤および画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤および画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。具体的にはトナーの色や色数やワックスの有無、各色のトナー現像を行う順序、第１、第２搬送スクリューの本数等は、上述の説明に限定されるものではない。例えば、第１、第２搬送スクリューが上下に対して多少の角度をもって配置された機能分離型などその他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
【００７９】
更に、本発明の現像装置を用いる画像形成装置は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置であり、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・感光ドラム／４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４０ａ・・・現像装置／４１・・・現像容器／４１ａ・・・現像室（第１室）／４１ｂ・・・攪拌室（第２室）／４１ｃ・・・隔壁／４１ｄ、４１ｅ・・・開口部／４２・・・第１搬送スクリュー（第１搬送部材）／４３・・・第２搬送スクリュー（第２搬送部材）／４４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／４４ａ・・・現像スリーブ（第１現像剤担持体）／４４ｂ・・・現像スリーブ（第２現像剤担持体）／４５、４５ａ・・・マグネットローラ（多極磁石）／４６・・・規制ブレード（規制部材）／４７・・・立ち上がり部／４７ａ・・・頂点／４７ｂ、４７ｃ・・・対向部材／４８、４８Ａ・・・溝部（凹部）／４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ・・・凹部／１００・・・画像形成装置／Ｎ２・・・磁極（第１磁極）／Ｎ３・・・磁極（第２磁極）
【図１】
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【図２】
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【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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