(57)【要約】【課題】現像剤中のトナーの濃度を自動的に所定範囲にできる現像装置を提供する。【解決手段】現像スリーブと、磁性部材と、現像室と、開口を有してトナーを収容するトナー室と、現像スリーブの上方に位置する上壁部１１Ｘと、現像スリーブの側方の仕切部１１Ｙと、上壁部から下方に向かって延びて磁性粒子の循環を規制する循環規制部２４と、磁性粒子の循環を案内する循環案内部３０と、を備え、現像スリーブは循環案内部側が重力方向に回転し、前記磁性部材は循環規制部の下端と循環案内部との間の磁性粒子を循環させる磁極を有し、循環案内部は、前記循環規制部の下端よりも下方、かつ、前記現像スリーブの下端よりも上方の位置に配置されることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、
前記現像スリーブに内包される磁性部材と、
前記現像剤を収容する現像室と、
前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、
前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、
前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、
前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、
前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に広がる面を有し、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、
前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、
前記磁性部材は、前記循環規制部の下端と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、
前記循環案内部は、前記循環規制部の下端よりも下方、かつ、前記現像スリーブの下端よりも上方の位置に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記循環案内部は、前記現像スリーブの表面で前記磁極の磁力により現像剤が保持される前記現像スリーブの周面領域に対向する位置に配置され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】
前記循環案内部の先端は、前記現像スリーブの表面で前記磁極の磁力により現像剤が保持される前記現像スリーブの周面領域に対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記循環案内部は、前記現像スリーブの表面で前記磁極の磁力により現像剤が保持される前記現像スリーブの周面領域における前記磁極の磁束密度がピークの位置と略同一の高さの位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記循環案内部の先端は、前記現像スリーブの表面で前記磁極の磁力により現像剤が保持される前記現像スリーブの周面領域における前記磁極の磁束密度がピークの位置と略同一の高さの位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記循環案内部における前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に広がる面は、水平面であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記循環案内部における前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に広がる面の先端は、前記循環規制部よりも前記仕切部寄りに位置することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記循環規制部の下端は、前記開口の下端及び前記現像スリーブの上端よりも下方、かつ、前記磁極の磁束密度がピークの位置よりも上方に配置され、
トナーが磁性粒子に取り込まれる取込面が前記循環規制部の下端よりも下方に位置するときに、前記循環規制部と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子が循環し、
前記取込面が前記循環規制部の下端よりも上方に上がることで、前記循環規制部と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子の循環が停止することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記トナー室の内部でトナーにより形成されるトナー表面の位置は、前記循環案内部における前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に広がる面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、
前記現像スリーブに内包される磁性部材と、
前記現像剤を収容する現像室と、
前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、
前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、
前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、
前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、
前記仕切部から前記現像スリーブと離れる方向に広がると共に前記開口の下端より前記現像スリーブに近い位置に広がる面を有し、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、
前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、
前記磁性部材は、前記循環規制部の下端と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、
前記循環案内部は、前記循環規制部の下端よりも下方、かつ、前記現像スリーブの下端よりも上方の位置に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
前記循環案内部の上部には、前記循環案内部よりも水平面に対する勾配が大きく形成される急勾配部が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記循環案内部と前記急勾配部とで形成される第１角度は、９０°以上１８０°未満に設定されることを特徴とする請求項１１に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記循環規制部の下端は、前記開口の下端及び前記現像スリーブの上端よりも下方、かつ、前記磁極の磁束密度がピークの位置よりも上方に配置され、
トナーが磁性粒子に取り込まれる取込面が前記循環規制部の下端よりも下方に位置するときに、前記循環規制部と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子が循環し、
前記取込面が前記循環規制部の下端よりも上方に上がるに従って、前記循環規制部と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子の循環が停止することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記循環案内部は、前記磁極のピーク位置よりも下方に配置されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記急勾配部の上部から前記現像スリーブに近い位置へと広がり、磁性粒子の流れを方向転換する方向転換部を備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記方向転換部が水平面に対して有する第２角度は、水平面に対して０°よりも大きく９０°よりも小さく設定され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】
前記循環案内部と前記急勾配部は、前記トナー室の側に凸状になるように連続的に湾曲して形成されることを特徴とする請求項１１に記載の現像装置。
【請求項１８】
前記急勾配部の上部から前記現像スリーブに近い位置へと広がり、磁性粒子の流れを方向転換する方向転換部を備え、
前記循環案内部と前記急勾配部と前記方向転換部は、前記トナー室の側に凸状になるように連続的に湾曲して形成されることを特徴とする請求項１１に記載の現像装置。
【請求項１９】
前記現像室の内部における前記現像スリーブの下方に磁性部材を撹拌する撹拌部材を備え、
前記撹拌部材は、
前記現像スリーブの回転軸と平行な中心軸と、
前記中心軸から第１所定距離の第１位置、及び、前記中心軸から第１所定距離よりも大きい第２所定距離の第２位置を結ぶ傾斜面を回転方向側に有する撹拌部と、
を有し、
前記現像スリーブの回転方向と同一方向に回転することを特徴とする請求項１０乃至請求項１８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２０】
前記磁極における磁束密度がピークの位置は、前記現像スリーブの回転中心よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２１】
前記循環規制部の下端は、前記磁極における磁束密度がピークの位置よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１０乃至請求項２０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２２】
前記循環規制部を延長した仮想延長線は、前記循環案内部と前記現像スリーブとの間に配置されることを特徴とする請求項１０乃至請求項２１のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２３】
トナーが現像剤に取り込まれる取込面は、前記磁極における磁束密度がピークの位置よりも上方、かつ、前記循環規制部の下端よりも下方にくるように設定されることを特徴とする請求項１０乃至請求項２２のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２４】
トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、
前記現像スリーブに内包される磁性部材と、
前記現像剤を収容する現像室と、
前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、
前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、
前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、
前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、
前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に向かって突出して、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、
前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、
前記磁性部材は、前記循環規制部の下端以下の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、
前記循環案内部の先端は、前記開口の下端よりも下方、かつ、前記循環規制部の下端以上の高さに配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項２５】
前記循環規制部の下端は、前記開口の下端及び前記現像スリーブの上端よりも下方、かつ、前記磁極の磁束密度がピークの位置よりも上方に配置され、
トナーが磁性粒子に取り込まれる取込面が前記循環規制部の下端よりも下方に位置するときに、前記循環規制部の下端以下の磁性粒子が循環し、
前記取込面が前記循環規制部の下端よりも上方に上がるに従って、前記循環規制部の下端以下の磁性粒子の循環が停止することを特徴とする請求項２４に記載の現像装置。
【請求項２６】
前記循環案内部は、前記現像スリーブの軸方向で少なくとも前記現像スリーブの画像形成領域と対向する範囲が前記仕切部に形成されることを特徴とする請求項２４又は請求項２５に記載の現像装置。
【請求項２７】
前記循環案内部は、鉛直方向で下方から５０％以上の範囲が現像剤と接触可能な位置に配置されることを特徴とする請求項２４乃至請求項２６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２８】
前記循環規制部の下端、及び、前記循環案内部の間の距離は、前記現像スリーブの軸方向の中央部から端部に亘って略均一に設定されることを特徴とする請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項２９】
前記循環規制部の下端、及び、前記循環案内部の間の距離は、前記現像スリーブの軸方向の端部側の所定範囲が中央部側の所定範囲よりも広く設定されることを特徴とする請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項３０】
前記循環案内部は、前記磁性粒子が前記現像室から前記トナー室へと流出するのを規制することを特徴とする請求項２４乃至請求項２９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項３１】
像担持体と、
請求項１乃至請求項３０のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備えることを特徴とするカートリッジ。
【請求項３２】
装置本体と、
前記装置本体の内部に配置される像担持体と、
請求項１乃至請求項３０のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３３】
装置本体と、
請求項３１に記載のカートリッジと、
を備え、
前記カートリッジが前記装置本体に着脱可能である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、現像装置、カートリッジ、画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するもので、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。なお、電子写真プリンタには、例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等がある。
【０００３】
また、カートリッジは、現像手段と現像剤を収容する収容ユニットとを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものを含む。また、カートリッジは、現像手段と現像剤を収容する収容ユニットと感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものを含む。
【背景技術】
【０００４】
特許文献１には、トナー室と現像室とを備え、トナー室の壁面の傾斜角が重力方向で４５°に設定されるカートリッジが開示される。この構成によれば、カートリッジが組み込まれた画像形成装置が水平に配置されても垂直に配置されてもトナーがトナー室から現像室に円滑に供給される。なお、トナー室から現像室へとトナーが過剰に押し込まれないようにするために、現像室に仕切り部材が配置されて狭いトナー供給路にトナーが導かれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０４６１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ユーザが高印字率の画像を大量にプリントした場合に、現像剤に対するトナーの供給が追い付かず、画像の濃度が薄くなる等の画像弊害が発生する場合があった。
【０００７】
また、狭いトナー供給路を大きく形成する構成も考えられるが、トナー室と現像室との間でトナーや磁性キャリアが移動し易くなるので、トナー室から現像室へのトナーの供給が過剰となって、画像の濃度が濃くなる等の画像に影響が発生する場合があった。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、現像剤中のトナーの濃度を自動的に所定範囲にすることができる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、前記現像スリーブに内包される磁性部材と、前記現像剤を収容する現像室と、前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に広がる面を有し、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、前記磁性部材は、前記循環規制部の下端と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、前記循環案内部は、前記循環規制部の下端よりも下方、かつ、前記現像スリーブの下端よりも上方の位置に配置されることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の他の現像装置は、トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、前記現像スリーブに内包される磁性部材と、前記現像剤を収容する現像室と、前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、前記仕切部から前記現像スリーブと離れる方向に広がると共に前記開口の下端より前記現像スリーブに近い位置に広がる面を有し、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、前記磁性部材は、前記循環規制部の下端と前記循環案内部との間の領域の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、前記循環案内部は、前記循環規制部の下端よりも下方、かつ、前記現像スリーブの下端よりも上方の位置に配置されることを特徴
とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の他の現像装置は、トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像スリーブと、前記現像スリーブに内包される磁性部材と、前記現像剤を収容する現像室と、前記現像室にトナーを供給する開口を有し、トナーを収容するトナー室と、前記現像スリーブの上方に位置する上壁部と、前記現像スリーブの側方で前記トナー室と前記現像室とを仕切る仕切部と、前記上壁部から下方に向かって延び、前記磁性粒子の循環を規制する循環規制部と、前記仕切部から前記現像スリーブに接近する方向に向かって突出して、前記磁性粒子の循環を案内する循環案内部と、を備え、前記現像スリーブは、前記循環案内部側において、重力方向の下方に回転するように設定され、前記磁性部材は、前記循環規制部の下端以下の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁界を発生する磁極を有し、前記循環案内部の先端は、前記開口の下端よりも下方、かつ、前記循環規制部の下端以上の高さに配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤中のトナーの濃度を自動的に所定範囲にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の断面図である。
【図２】カートリッジを装置本体の内部に装着した時の姿勢での現像装置の断面図である。
【図３】トナーが取込面の上に補給された直後の現像室の断面図である。
【図４】トナーが現像剤に取り込まれるときの状態を示す現像室の断面図である。
【図５】実施例２に係るカートリッジを装置本体に装着した時の姿勢での現像装置の断面図である。
【図６】トナーが取込面の上に補給された直後の状態の現像装置の断面図である。
【図７】現像スリーブを回転させた時の現像剤の動きを示す現像装置の断面図である。
【図８】（ａ）は、本実施例に係る循環返し角度θのある構成でのトナーの動きを示す概略図であり、（ｂ）は、後述する比較例に示す循環返し角度θが無い構成での現像剤の動きを示す概略図である。
【図９】実施例２の循環返し角度θがある構成と、比較例の循環返し角度θがない構成とで、プリント枚数による画像濃度差を比較したグラフである。
【図１０】実施例２の変形例に係る現像装置の断面図である。
【図１１】実施例３に係る現像装置の断面図である。
【図１２】実施例２と実施例３の構成において、印字率１％の横線画像を３０００枚通紙した後の６時間放置前後での画像濃度差の結果である。
【図１３】比較例と実施例３の構成における撹拌部材の構成を示す概略図である。
【図１４】実施例３に係る現像室の変形例を示す図である。
【図１５】実施例４に係るカートリッジを装置本体に装着したときの姿勢の現像装置の断面図である。
【図１６】トナーが現像剤に取り込まれる前の様子を示す現像室の断面図である。
【図１７】現像スリーブが回転されたときにトナーが現像剤に取り込まれる様子を示す現像室の断面図である。
【図１８】取込開口の幅が長手方向で一定値の構成を示す断面図である。
【図１９】変形例に係る循環案内部が板状の部材で形成される構成の断面図である。
【図２０】変形例に係る循環案内部が曲面形状で形成される構成の断面図である。
【図２１】実施例５に係る現像室を取込開口の上方から見た平面図である。
【図２２】実施例４と実施例５における評価結果を示す表である。
【図２３】実施例６に係る現像装置を備える画像形成装置の断面図である。
【図２４】カートリッジを装置本体内に装着した姿勢の現像ユニットの断面図である。
【図２５】カートリッジが装置本体内に装着されて現像スリーブが回転する前の現像室の断面図である。
【図２６】カートリッジが装置本体内に装着されて現像スリーブが回転したときの現像室の断面図である。
【図２７】カートリッジが装置本体内に装着されて現像スリーブが回転したときの現像室９の断面図である。
【図２８】装置本体から取り外したカートリッジを、現像ユニットが鉛直下方向となる姿勢で放置した際の現像ユニットの断面図である。
【図２９】装置本体から取り外したカートリッジを、ドラムユニットが鉛直下方向となる姿勢で放置した際の現像ユニットの断面図である。
【図３０】比較例に係る循環案内部が無い現像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る現像装置４を備える画像形成装置５０の断面図である。画像形成装置５０は装置本体５０Ａを有する。装置本体５０Ａのほぼ中央には、『像担持体』としてのドラム型の感光体ドラム１が配置される。感光体ドラム１は、アルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）２４０ｍｍ／ｓをもって回転駆動される。
【００１６】
装置本体５０Ａの内部に配置されるカートリッジ５１の内部の感光体ドラム１の表面（周面）は、帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に均一（一様）に帯電処理される。帯電後の感光体ドラム１の表面は、露光手段としてのスキャナユニット３（レーザビームスキャナ）から出力されて目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームの走査露光を受ける。そして、感光体ドラム１の表面には、目的の画像情報に対応した静電像が形成されていく。この静電像は、現像手段としての現像装置４によってトナーが付着されてトナー像として現像される。
【００１７】
一方、記録材５は不図示の給送ローラによって給送され、感光体ドラム１上に書き込まれたトナー像と同期をとるように感光体ドラム１と転写ローラ６との間の転写ニップ部に送られて表面にトナー像が転写される。転写ローラ６には転写時に転写バイアス印加電源（不図示）から転写用の転写バイアスが印加される。
【００１８】
トナー像の転写を受けた記録材５は、感光体ドラム１の表面から分離されて定着手段としての定着装置７に搬送され、ここで加熱及び加圧されて表面にトナー像が定着され、装置本体５０Ａから排出される。本実施例の画像形成装置５０のプリントスピードは、４０枚／分である。一方、トナー像の転写後の感光体ドラム１は、記録材５に転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング手段としてのクリーニング部材８によって除去され、次の画像形成に供される。
【００１９】
本実施の形態に係る画像形成装置５０では、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング部材８の４つのプロセス機器が一体的に組み込まれて、装置本体５０Ａに対して着脱可能であるカートリッジ５１（プロセスユニット）を構成している。
【００２０】
図２は、カートリッジ５１を装置本体５０Ａの内部に装着した時の姿勢での現像装置４の断面図である。矢印Ｙ方向が重力方向を示し、以下、下方向と表記、下方向から１８０°回転させた方向を上方向、下方向から９０度回転させた矢印Ｘ方向を右方向、右方向から１８０°回転させた方向を左方向と表記する。
【００２１】
現像装置４は、トナー室１０と現像室９とを有する。トナー室１０は、現像室９にトナー１２を供給する開口１１を有し、トナー１２を収容する部屋である。現像室９は、現像剤１４を収容する部屋である。
【００２２】
現像室９には、トナー１２及び『磁性粒子』としての磁性キャリアを含む現像剤１４を担持する現像スリーブ１６と、現像スリーブ１６に内包される『磁性部材』としてのマグネットロール１５と、が配置される。現像装置４はマグネットロール１５を内包した現像スリーブ１６を有し、マグネットロール１５は現像室９に固定され、現像スリーブ１６は現像室９に回転可能に支持される。現像スリーブ１６には、現像スリーブ１６を駆動する『駆動手段』としての駆動機構１３０が接続されている。
【００２３】
現像スリーブ１６は、マグネットロール１５の磁気力により、現像剤１４を担持しつつ矢印Ｒ２方向に回転する。現像スリーブ１６に２５０μｍの間隙をもって配された非磁性のＳＵＳからなる規制部材１７により、現像スリーブ１６上の現像剤１４は物理的に規制され、現像剤１４からなる磁気穂層を形成し、現像領域に搬送される。現像時には、現像スリーブ１６に、直流と交流の重畳電圧である現像バイアス電圧が印加され、現像領域では磁気穂と感光体ドラム１が接触状態にあり、磁気穂中のトナーが、感光体ドラム１上の静電像にトナー像として現像される。
【００２４】
本実施例での現像スリーブ１６の外径はφ１４ｍｍのものを使用し、現像バイアスは、交流成分が周波数３．０ｋＨｚ、振幅１．５ｋＶ、直流成分が−４００Ｖの矩形電圧を印加した。
【００２５】
現像されることで、低下した現像室９の内部のトナー濃度は、トナー室１０から現像室９にトナーを搬送する搬送部１８によりトナー１２が供給されることで所定の範囲に制御される。本実施例の搬送部１８は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）シート１９の片端（基端）が回転軸２０に固定され、トナー室１０内に回転軸中心に回転可能に支持される。
【００２６】
搬送部１８は、回転軸２０を中心に矢印Ｒ３方向に回転する。このことにより、トナー室１０内壁に設けられた凸部２１によって、ＰＥＴシート１９が撓み、ＰＥＴシート１９の自由端が凸部２１を通過後に解放されることで、トナー１２を跳ね上げて開口１１を介して現像室９に供給する。
【００２７】
図３は、トナー１２が取込面２２の上に補給された直後の状態の現像装置４の断面図である。この図３と後述の図４を参照しつつ、トナー濃度の自動制御について以下に説明する。図３に示すように、現像室９の内部において、現像剤１４とトナー１２との境界面としての取込面２２から下方の領域は現像剤１４で満たされている。トナー室１０から搬送部１８により開口１１を経て現像室９に供給されたトナー１２は、取込面２２において、現像剤１４に取り込まれる。
【００２８】
本発明の特徴は、現像室９内の取込面２２から下方の領域が現像剤１４で満たされており、取込面２２が一定の位置にあることで、現像剤１４の体積が一定に制御される構成にある。これは同時に、磁性キャリアの量が一定である場合、現像剤１４の体積とトナー濃度は一対一の相関があるため、トナー濃度が一定になるように自動的に制御される構成ということである。
【００２９】
ここで、トナー濃度の自動制御に関して説明する前に、現像室９の構成を詳述する。現像室９は、現像スリーブ１６の上方に位置する上壁部９Ｘと、現像スリーブ１６の側方でトナー室１０と現像室９とを仕切る仕切部９Ｙと、を有する。
【００３０】
循環規制部２４が、上壁部９Ｘから下方に向かって延び、磁性キャリアの循環を規制する。循環規制部２４の下端２４ｚは、開口１１の下端１１ｂ及び現像スリーブ１６の上端１６ｚ２よりも下方、かつ、取込極Ｓ２の磁束密度がピークとなるピーク位置（図３中で「Ｓ２」と記載される位置）よりも上方に配置される。循環規制部２４は、現像スリーブ１６の長手方向（図３の紙面に対して垂直な方向）と平行な方向に延びている。
【００３１】
循環案内部３０が、仕切部９Ｙから現像スリーブ１６に接近する方向に広がる面としての上面３１を有し、磁性キャリアの循環を案内する（図４の矢印ＡＢＣＤ参照）。この上面３１は、水平面で形成される。循環案内部３０は、現像スリーブ１６の表面で取込極Ｓ２の磁力により現像剤１４が保持される現像スリーブ１６の周面領域に対向するように配置される。なお、図３中の現像スリーブ１６の表面の矢印の範囲の周面に対向することを指す。また、循環案内部３０は、現像スリーブ１６の表面で取込極Ｓ２の磁力により現像剤１４が保持される現像スリーブ１６の周面領域における取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置と略同一の高さに配置される。
【００３２】
ここでは、循環案内部３０の先端３０ａは、現像スリーブ１６の表面で取込極Ｓ２の磁力により現像剤１４が保持される現像スリーブ１６の周面領域に対向するように配置される。また、循環案内部３０の先端３０ａは、現像スリーブ１６の表面で取込極Ｓ２の磁力により現像剤１４が保持される現像スリーブ１６の周面領域における取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置と略同一の高さに配置される。循環案内部３０は、現像スリーブ１６の長手方向（図３の紙面に対して垂直な方向）と平行な方向に延びている。
【００３３】
循環空間９Ｋは、循環案内部３０より上方で循環規制部２４の下端２４ｚより下方の空間であり、現像剤１４が循環する空間である。現像剤空間９Ｊは、循環案内部３０を介して循環空間９Ｋと隣接していて循環空間９Ｋより下方の空間であり、現像剤１４を収容する空間である。
【００３４】
現像スリーブ１６は、循環案内部３０側において、重力方向の下方に回転するように設定される。マグネットロール１５は、循環規制部２４の下端２４ｚと循環案内部３０との間の領域（循環空間９Ｋ）の磁性キャリアを循環させるのに寄与する磁界を発生する『磁極』としての取込極Ｓ２を有する。マグネットロール１５は、循環空間９Ｋの内部の現像剤１４を現像スリーブ１６の回転方向（矢印Ｒ２方向）と逆方向に回転させつつ循環させる（図４参照）磁界を発生してトナー１２を現像剤１４に取り込む。
【００３５】
循環案内部３０の先端３０ａは、開口１１の下端１１ｂ及び循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方、かつ、現像スリーブ１６を挟んでマグネットロール１５の取込極Ｓ２と対向する位置に配置される。また、循環案内部３０の先端３０ａは、循環規制部２４よりも仕切部９Ｙ寄りに位置する。なお、図２に示されるように、トナー室１０の内部でトナーにより形成されるトナー表面の位置は、循環案内部３０における上面３１よりも下方に位置する。
【００３６】
本実施例のマグネットロール１５は４極構成であり、取り込み循環を発生させる取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置は、現像スリーブ１６の回転中心１６ｘよりも１ｍｍ上方に配置される。取込極Ｓ２の現像スリーブ１６上の磁束密度のピーク値は２０ｍＴ〜１５０ｍＴが好ましく、本実施例では７０ｍＴである。なお、マグネットロール１５は、上部にＮ２極が配置され、右上部にＳ１極が配置され、規制部材１７と対向する右下部にＮ１極が配置される。
【００３７】
本実施例では、水平方向において取込極Ｓ２に略対向する位置に、現像室９の壁面の一部で構成される循環案内部３０が配置されている。循環案内部３０は長手方向に略均一であり、循環案内部３０と現像スリーブ１６との最近接距離は約２ｍｍである。
【００３８】
また、循環規制部２４の下端２４ｚは、取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置よりも３ｍｍ上方に配置される。循環規制部２４は、現像スリーブ１６の左端よりも０．５ｍｍ左方に配置される。トナー１２が現像剤１４に取り込まれる取込面２２は、取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置よりも上方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方にくるように設定される。
【００３９】
［トナー濃度自動制御］
図４は、トナー１２が現像剤１４に取り込まれるときの状態を示す現像装置４の現像室９の断面図である。この図４を参照しつつ、現像スリーブ１６を回転させてトナー１２を現像剤１４へ取り込む構成とメカニズムについて以下に説明する。トナー１２が磁性キャリアに取り込まれる取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方に位置するときに、鉛直方向で循環規制部２４と循環案内部３０との間の領域（循環空間９Ｋ）の磁性キャリアが循環する。このときの様子を以下に詳述する。
【００４０】
現像剤１４を担持した現像スリーブ１６が矢印Ｒ２方向に回転することで、現像室９内の現像スリーブ１６の左側の現像剤１４は下方向（矢印Ａ方向）に搬送される力を受ける。
【００４１】
しかし、下方向に搬送力を受けた現像剤１４のうち現像スリーブ１６からやや離れた位置に存在する現像剤１４は、現像スリーブ１６の極近傍の現像剤に比べて、現像スリーブ１６から受ける搬送力が弱い。このため、現像室９の仕切部９Ｙから延びる循環案内部３０の上面３１にぶつかったときに、下方向へ移動することができず、矢印Ｂ方向へ流れる。この流れは、現像室９の仕切部９Ｙの一部に相当する循環返し面２５（循環返し部）にぶつかり、循環返し面２５の壁面に沿って下方向と上方向に移動しようとする。
【００４２】
しかし、下方向には移動できないため、循環返し面２５の壁面に沿って矢印Ｃ方向に押し上げられる。循環返し面２５の壁面は、水平方向に対して垂直に配置されている。押し上げられた現像剤１４は、取込極Ｓ２による磁気力により、矢印Ｄ方向に引き戻され、結果的に、矢印ＡＢＣＤのような現像剤１４の回転循環が生じる。取込面２２がこの回転循環により動くことでトナー１２を現像剤１４中に取り込むことができる。
【００４３】
この回転循環を以下に取り込み循環と表記する。また、取り込み循環が発生する循環返し面２５と循環規制部２４との間を取込開口２６とする。本実施例では取込開口２６の幅（循環返し面２５）と循環規制部２４との最短距離）は５ｍｍであるが、１．５ｍｍから６ｍｍ程度が望ましい。
【００４４】
［トナー取込停止］
トナー１２の取り込みを停止するメカニズムを以下に示す。取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも上方に上がることによって、鉛直方向で循環規制部２４と循環案内部３０との間の領域（循環空間９Ｋ）の磁性キャリアの循環が停止する。このときの様子を以下に詳述する。
【００４５】
上記に説明した取り込み循環により、現像剤１４中にトナー１２を取り込むことで、トナー濃度が上昇し、現像剤１４の体積も増加する。現像室９は現像剤１４で満たされている。そのため、現像剤１４の体積が増加することで、取込面２２は上方向にシフトし、取り込み循環の矢印Ｄの流れは、ある体積まで増加したところで、循環規制部２４にぶつかる。取り込み循環が循環規制部２４にぶつかることで取り込み循環はせき止められ、取り込み循環は停止する。すなわち取込面２２の動きも停止し、トナー１２の現像剤１４への取り込みは停止する。
【００４６】
取り込みが停止したときのトナー１２の濃度が、トナー濃度の安定点になり、実際にプリント動作を行い、トナー１２が消費された場合には、プリント後にも現像スリーブ１６が一定時間回転することにより、このトナー濃度に自動的に制御される。
【００４７】
また、前述のメカニズムの説明では、取り込み循環の発生の有無について、体積の変化を用いて説明した。しかし、実際にトナー濃度が安定した点からプリントした場合には瞬間的にトナー濃度が下がるものの、トナー濃度が下がると同時に取り込み循環が発生し、取り込み循環の発生直後からトナー１２を取り込んで直ぐにトナー濃度の安定点に達する。そのため、実際には体積の変化はほとんど生じない。
【００４８】
すなわち、本発明では、微小な体積変化をきっかけとした、取り込み循環の発生の有無で、トナー濃度を自動的に一定値に制御している。また、上記で説明したトナー濃度自動制御のメカニズムから、本発明の取込面２２の循環規制部２４付近での位置は、循環規制部２４の下端２４ｚとほぼ同じ位置か、若干、上の位置になる。
【００４９】
＜長手方向の濃度差の改善構成＞
本実施例の特徴である長手方向の濃度差の改善構成について、図３を用いて以下に説明する。図３に示すように、長手方向の濃度差の対策として、現像室９の壁面から現像スリーブ１６の方向に延在する循環案内部３０を有する構成となっている。さらに、循環案内部３０と現像スリーブ１６との最近接位置は、重力方向において循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方に、かつ、現像剤１４が現像スリーブ１６上に保持されている領域に水平方向から循環案内部３０が侵入するように配置される。
【００５０】
ここで、現像剤１４が現像スリーブ１６上に保持されている領域とは、現像装置４からマグネットロール１５を内包した現像スリーブ１６を取り出しても、マグネットロール１５の磁気力により現像スリーブ１６上に現像剤１４が保持されている領域である。
【００５１】
装置本体５０Ａがカートリッジ５１の長手方向に傾いて設置された場合の、長手方向の濃度差の改善メカニズムについて説明する。カートリッジ５１が長手方向に傾いて設置された場合、取込極Ｓ２及び循環案内部３０も長手方向に傾く。取込極Ｓ２の近傍の現像剤１４にはマグネットロール１５の磁気力が働いており、その領域に取込極Ｓ２とほぼ対向する循環案内部３０が侵入している。
【００５２】
よって、現像剤１４は現像スリーブ１６上に保持されているため長手方向に移動することができない。また、循環案内部３０よりも下方向の現像室９の内部は現像剤１４で満たされた状態であるため現像剤１４は長手方向にほとんど移動することはできない。よって、取込極Ｓ２よりも下方向の現像剤１４は、取込極Ｓ２の磁気力と循環案内部３０とにより、保持されているため長手方向へ移動できない。
【００５３】
一方、取込極Ｓ２よりも上方向の循環返し面２５及び循環規制部２４も同じく長手方向に傾く。取り込み循環は、取込極Ｓ２による磁気力と循環返し面２５と循環規制部２４とにより決定されるため、長手方向に傾いても取り込み循環部の取込面２２と循環規制部２４との位置関係は変わらない。よって、長手方向でのトナー１２の取り込み差がないため、長手方向の濃度差は発生しない。
【００５４】
＜実験＞
本実施例と比較例１の構成において、装置本体５０Ａがカートリッジ５１の長手方向に２度傾けて設置された場合のカートリッジ５１の長手方向の長手濃度差の評価を行った。比較例１としては、実施例の構成に対して循環案内部３０がない構成のカートリッジを用いた。
【００５５】
評価条件は、画像形成装置５０を評価環境２５．０℃、５０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１０枚印字後に行った。１０枚の印字テストは、画像比率１％の横線の記録画像を連続的に通紙している。その後、ベタ黒画像を連続３枚出力し、３枚目のベタ黒画像の右端と左端の濃度差から下記に示す評価を、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ｓｐｅｃｔｏｒｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ ５００を用いて行った。
【００５６】
ここで、画像の右端から左端がカートリッジ５１の長手方向、すなわち傾き方向に対応する。更に、画像比率１％で１００枚印字を行った後に、ベタ黒画像を３枚出力し、３枚目のベタ黒画像の右端と左端の濃度差を測定した。
【００５７】
Ａ：ベタ黒画像において、紙右端と紙左端での濃度差が０．０５未満
Ｂ：ベタ黒画像において、紙右端と紙左端での濃度差が０．０５〜０．３未満
Ｃ：ベタ黒画像において、紙右端と紙左端での濃度差が０．３以上
表１に評価結果を示す。
【００５８】
【表１】
2016071327.tif 000003
【００５９】
実施例１は、１０枚後と１００枚後共に紙右端と紙左端での濃度差がほとんどない結果である。これは、本実施例の構成では循環案内部３０が配置されている。そのため、装置本体５０Ａがカートリッジ５１の長手方向が傾くように設置されても、取込極Ｓ２よりも下方向の現像剤１４は、取込極Ｓ２の磁気力と循環案内部３０とにより、保持されているため長手方向へ移動できない。
【００６０】
さらに、循環案内部３０より上方の取り込み循環部も磁力により取込極Ｓ２に沿って傾くため取込面２２と循環規制部２４との位置関係が変わらない。よって、長手方向でのトナー１２の取り込み差に伴う長手方向の濃度差が発生しなかった。
【００６１】
これに対し、比較例１は１００枚後で紙右端と紙左端との濃度差が０．３以上となり、長手方向の濃度差が発生した。この理由について説明する。比較例１のように循環案内部３０がない構成では循環規制部２４の下端２４ｚも画像形成装置５０の傾きと同じく傾く。しかし、現像剤面は重力により水平になるため、長手方向で取込面２２と循環規制部２４との距離が近づく箇所と離れる箇所ができてしまう。
【００６２】
取込面２２と循環規制部２４の距離が離れた箇所は、取込面２２が上昇して循環規制部２４によりトナー１２の循環が止まるまでトナー１２を取り込むためトナー濃度が上昇する。取込面２２と循環規制部２４との距離が近づく箇所はトナー１２の取り込みは起こらない。このため長手方向でトナー濃度が変わってしまい、長手方向で濃度差が発生した。
【００６３】
以上から、実施例１の構成によれば、装置本体５０Ａがカートリッジ５１の長手方向が傾くように設置されても、長手方向の傾きによる長手方向の濃度差を改善し、かつトナー濃度を自動的にほぼ一定値に制御することができる。
【００６４】
また、本実施例では、重力方向に対して垂直に循環案内部３０が配置されていたが、これに限定されるものではない。取込極Ｓ２よりも下方向の現像剤１４が、取込極Ｓ２の磁気力と循環案内部３０とにより長手方向に移動することなく保持することができるような曲面を有する構成などでも良い。
【００６５】
また、本実施例では、取込極Ｓ２の現像スリーブ１６上の磁束密度のピーク値は７０ｍＴ、循環案内部３０と現像スリーブ１６との最近接距離は約２ｍｍであったが、この限りではない。現像剤１４が現像スリーブ１６上に保持されている領域に循環案内部３０が侵入していれば良い。ただし、磁束密度のピーク値が大きくなれば、マグネットロール１５の磁気力が強くなるため循環案内部３０と現像スリーブ１６との最近接距離は長くなり、磁気力が弱くなれば最短距離は短くなる。
【実施例２】
【００６６】
＜トナー濃度自動制御＞
図５は、本発明の実施例２に係るカートリッジ５１を装置本体５０Ａに装着した時の姿勢での現像装置４の断面図である。図６は、トナー１２が取込面２２の上に補給された直後の状態の現像装置４の断面図である。この図５、図６と後述の図７を参照しつつ、トナー濃度の自動制御について以下に説明する。図６に示すように、現像室９の内部において、現像剤１４とトナー１２との境界面から下方は現像剤１４で満たされている。以下、現像剤１４とトナー１２との境界面を取込面２２と表記する。トナー室１０から搬送部１８により開口１１を経て現像室９に供給されたトナーは、取込面２２において現像剤１４に取り込まれる。
【００６７】
本発明の特徴は、現像室９内の取込面２２から下方が現像剤１４で満たされており、取込面２２が一定の位置にあることで、現像剤１４の体積が一定に制御される構成にある。これは同時に、磁性キャリアの量が一定である場合、現像剤１４の体積とトナー濃度は一対一の相関があるため、トナー濃度が一定になるように自動的に制御される構成ということである。
【００６８】
ここで、トナー濃度の自動制御に関して説明する前に、現像室９の構成を簡単に説明する。現像室９は、現像スリーブ１６の上方に位置する上壁部９Ｘと、現像スリーブ１６の側方でトナー室１０と現像室９とを仕切る仕切部９Ｙと、を有する。仕切部９Ｙの上端には、循環返し部２７が連続して形成される。
【００６９】
循環規制部２４が、上壁部９Ｘから下方に向かって延び、磁性キャリアの循環を規制する。循環規制部２４の下端２４ｚは、開口１１の下端１１ｂ及び現像スリーブ１６の上端１６ｚ２よりも下方、かつ、取込極Ｓ２の磁束密度がピークとなるピーク位置よりも上方に配置される。
【００７０】
循環案内部２７ａが、仕切部９Ｙから現像スリーブ１６と離れる方向に広がると共に開口１１の下端１１ｂより現像スリーブ１６に近い位置に広がる面を有し、磁性キャリアの循環を案内する。循環案内部２７ａは、循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方、かつ、現像スリーブ１６の下端１６ｚ１よりも上方に配置される。循環案内部２７ａは、取込極Ｓ２のピーク位置よりも下方に配置される。
【００７１】
急勾配部２７ｂが、循環案内部２７ａの上部にて、循環案内部２７ａよりも水平面に対する勾配が大きく形成される。
【００７２】
循環空間９Ｋは、循環案内部２７ａの下端より上方で、循環規制部２４の下端２４ｚより下方の空間であって現像剤１４が循環する。現像剤空間９Ｊは、循環空間９Ｋと隣接していて循環案内部２７ａの下端より下方の空間であって現像剤１４を収容する。
【００７３】
また、現像スリーブ１６は、循環案内部２７ａ側において、重力方向の下方に回転するように設定される。マグネットロール１５は、循環規制部２４の下端２４ｚと循環案内部２７ａとの間の領域の磁性キャリアを循環させるのに寄与する磁界を発生する『磁極』としての取込極Ｓ２を有する。なお、取込極Ｓ２は循環空間９Ｋと対向する位置に配置される。そして、取込極Ｓ２は、循環空間９Ｋの内部の現像剤１４を現像スリーブ１６の『回転方向』としての矢印Ｒ２方向と逆方向に回転させつつ循環させる（図７参照）磁界を発生してトナー１２を現像剤１４に取り込む。
【００７４】
取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置は、現像スリーブ１６の回転中心よりも１ｍｍ上方に配置される。本実施例のマグネットロール１５は４極構成であり、取込極Ｓ２の現像スリーブ１６上の磁束密度のピーク値は７０ｍＴである。
【００７５】
また、循環規制部２４の下端２４ｚは、取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置よりも３ｍｍ上方に配置される。循環規制部２４を延長した仮想延長線Ｖは、仕切部９Ｙと現像スリーブ１６との間に配置される位置関係となっている。循環規制部２４の水平方向の位置は、現像スリーブ１６の左端から、左方向に０．５ｍｍの位置に配置される。
【００７６】
トナー１２が現像剤１４に取り込まれる取込面２２は、取込極Ｓ２における磁束密度がピークの位置よりも上方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方にくるように設定される。
【００７７】
＜トナー濃度自動制御＞
図７は、現像スリーブ１６を回転させた時の現像剤１４の動きを示す現像装置４の断面図である。この図７を参照しつつ、トナー１２を現像剤１４へ取り込む構成とメカニズムについて説明する。トナー１２が磁性キャリアに取り込まれる取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方に位置するときに、循環規制部２４と循環案内部２７ａとの間の領域（循環空間９Ｋ）の磁性キャリアが循環する。このときの様子を以下に詳述する。
【００７８】
現像剤１４を担持した現像スリーブ１６が矢印Ｒ２方向に回転することで、現像室９内の現像スリーブ１６の左側の現像剤１４は下方向（矢印Ａ方向）に搬送される力を受ける。
【００７９】
しかし、現像室９内に現像剤１４が満たされており、下方向に搬送力を受けた現像剤１４のうち現像スリーブ１６からやや離れた位置に存在する現像剤１４は、現像スリーブ１６近傍の現像剤に比べて、現像スリーブ１６から受ける搬送力が弱い。そのため、もともと現像室９に満たされている現像剤１４にぶつかったときに、その現像剤１４をかき分けて下方向へ移動することができず、矢印Ｂ方向へ流れる。
【００８０】
循環案内部２７ａの壁面に沿って移動し、急勾配部２７ｂの壁面に沿って矢印Ｃ方向に押し上げられた現像剤１４は、取込極Ｓ２による磁気力により、矢印Ｄ方向に引き戻され、矢印ＡＢＣＤのような現像剤１４の回転循環が生じる。取込面２２がこの回転循環により動くことでトナー１２を現像剤１４中に取り込むことができる。この回転循環を以下に取込循環と表記する。
【００８１】
［トナー取込停止］
トナーの取り込みを停止するメカニズムを以下に示す。取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも上方に上がるに従って、循環規制部２４と循環案内部２７ａとの間の領域（循環空間９Ｋ）の磁性キャリアの循環が停止する。このときの様子を以下に説明する。
【００８２】
上記に説明した取り込み循環により、現像剤１４中にトナー１２を取り込むことで、トナー濃度が上昇し、現像剤１４の体積も増加する。現像室９は現像剤１４で満たされている。そのため、現像剤１４の体積が増加することで、取込面２２は上方向にシフトし、取り込み循環の矢印Ｄ方向の流れは、ある体積まで増加したところで、循環規制部２４にぶつかる。取り込み循環が循環規制部２４にぶつかることで取り込み循環はせき止められ、取り込み循環は停止する。すなわち取込面２２の動きも停止し、トナー１２の現像剤１４への取り込みは停止する。
【００８３】
取込みが停止したときのトナーの濃度がトナー濃度の安定点になり、実際にプリント動作を行ってトナー１２が消費された場合には、プリント後にも現像スリーブ１６が一定時間回転することにより、このトナー濃度に自動的に制御される。
【００８４】
また、前述のメカニズムの説明では、取り込み循環の発生の有無について、体積の変化を用いて説明した。しかし、実際にトナー濃度が安定した点からプリントした場合には瞬間的にトナー濃度が下がるものの、トナー濃度が下がると同時に取り込み循環が発生し、取り込み循環の発生直後からトナー１２を取り込んで直ぐにトナー濃度の安定点に達する。そのため、実際には体積の変化はほとんど生じない。
【００８５】
すなわち、本発明では、微小な体積変化をきっかけとした、取り込み循環の発生の有無で、トナー濃度を自動的に一定値の値に制御している。また、上記で説明した自動トナー濃度制御のメカニズムから、本発明の取込面２２の循環規制部２４付近での位置は、循環規制部２４の下端２４ｚとほぼ同じ位置か、若干、上の位置になる。
【００８６】
＜トナー取り込み循環の安定化＞
本実施例の特徴であるトナー取り込み循環の安定化について説明する。トナー取り込み循環の安定化には、現像剤１４の状態に依らず、取り込み循環の循環速度を一定に保つ必要がある。その為、図７に示すように、開口１１の下端部から延在した循環返し部２７は、急勾配部２７ｂから循環案内部２７ａへと現像スリーブ１６中心へ近づく方向へ循環返し角度θを持つ構成となっている。
【００８７】
ここで、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂとの成す循環返し角度θは、９０°未満になると取込循環の矢印Ｂ方向から矢印Ｃ方向への流れを阻害してしまい、１８０°以上になると効果が全くない。そのために、循環案内部２７ａ及び急勾配部２７ｂとで形成される『第１角度』としての循環返し角度θは、９０°以上１８０°未満に設定される。
【００８８】
循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂとの成す循環返し角度θは、より望ましくは後述する循環案内部２７ａの水平方向からの角度βが現像剤の安息角以下となるように角度θの上限値を設定する。このことで、取込循環の矢印Ｂ方向に現像剤１４が動きやすくなりトナー取込循環が良好となる。
【００８９】
本実施例においては角度θを１１５°としている。循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂの接点は、循環規制部２４の下端部に対して重力方向の上側に配置された場合、循環案内部２７ａ上でトナー取込循環の矢印Ｃ方向の流れが発生する為に取込循環が安定しない。また、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂの接点は、現像スリーブ１６の下端部よりも下側に配置された場合、循環案内部２７ａ上で反転流が発生しない。
【００９０】
よって、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂの接点は、循環規制部２４の下端２４ｚに対して重力方向で下側、現像スリーブ１６の下端１６ｚ１に対して重力方向で上側に配置される必要がある。本実施例では、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂの接点は、重力方向の距離で循環規制部２４の下端２４ｚに対して４ｍｍ下側に配置されている。循環案内部２７ａの水平方向からの角度βとするとβ＝４°であり、取込極Ｓ２と現像スリーブ１６の回転中心１６ｘを結んだ直線の水平面からの角度とβを揃えることで、現像剤１４の穂立ちの向きと循環案内部２７ａの向きを揃えている。
【００９１】
また、循環案内部２７ａと現像スリーブ１６との最近接距離は少なくとも現像スリーブ１６と規制部材１７のギャップである２５０μｍ以上必要であり、本実施例の構成では、２．０ｍｍとしている。また、循環案内部２７ａの幅が４ｍｍ以上になると、現像スリーブ１６から離れることでマグネットロール１５の磁気吸引力が低下し、トナー取込循環の矢印Ｄ方向の流れが発生しなくなったため、本実施例では２．０ｍｍとしている。
【００９２】
取込極Ｓ２は、循環案内部２７ａの現像スリーブ１６との最近接の位置と現像スリーブ１６の回転中心１６ｘとを結ぶ直線に対して５度だけ現像スリーブ１６の回転方向に対して上流側に配置している。
【００９３】
図８（ａ）は、本実施例に係る循環返し角度θのある構成でのトナーの動きを示す概略図である。図８（ｂ）は、後述する比較例に示す循環返し角度θが無い構成での現像剤の動きを示す概略図である。この図８を参照しつつ、トナー取込循環の矢印Ｂ方向の現像剤の動きについて説明する。
【００９４】
図８（ａ）のように、循環返し角度θがあることで、循環案内部２７ａ上の矢印Ｂ方向に循環する任意粒子Ｐ１は矢印Ｂ方向の取込循環と同じ向きの力を受ける。矢印Ｂ方向に循環する現像剤が受ける力の方向が揃っていることで、矢印Ｂ方向の力は分散されにくいため、好適な矢印Ｂ方向の循環が形成される。また、矢印Ｂ方向の力は分散されにくいため、矢印Ｂ方向の流れの速度は現像剤の流動性の影響を受けにくい。
【００９５】
以上から、循環返し部２７の角度θがあることで、トナー取込の循環Ｂの流れが循環案内部２７ａ上に沿って発生し、トナー取込の循環Ｃの流れが急勾配部２７ｂ上に沿って発生し、トナー取込循環が安定する。
【００９６】
一方、図８（ｂ）のように循環返し角度θの無い構成では、任意の粒子Ｐ２は矢印Ｂ方向とは異なるベクトルの力を受ける。取込循環Ｂと異なるベクトルを受けることで、トナー取込の循環Ｂの方向へのＰ２の速度がＰ１の速度と比較して遅くなる。加えて、循環Ｂに寄与する現像剤の運動方向が現像剤の各粒子で異なるために、取り込み循環Ｂの力は分散されてしまい、現像剤の流動性が低い状態では粒子間の摩擦力が高くなる為、よりトナー取込の循環の速度が遅くなる。
【００９７】
図９は、実施例２の循環返し角度θがある構成と、比較例の循環返し角度θがない構成とで、プリント枚数による画像濃度差を比較したグラフである。横軸は印字率１％の横線画像のプリント枚数、縦軸は画像濃度差を表しており、プリント１０００枚毎に以下の画像をプリントすることで画像濃度差を測定した。ただし、画像濃度差とは、画像中央から右側を印字率１００％、左側を印字率０％の画像を３枚プリントしたのちに、印字率５０％のハーフトーン画像をプリントした時の画像左右の濃度差である。
【００９８】
比較例は印字枚数が増加すると徐々に画像濃度差が増加し３０００枚通紙すると０．１以上の濃度差が発生したのに対し、本実施例では印字枚数に依らず安定している。３０００枚通紙した現像剤１４は、トナー１２の外添剤の埋め込まれやキャリア表面にトナーの微粉成分や外添剤が付着するなどの影響で流動性が低下する。
【００９９】
比較例では、流動性が低下することで、トナー取り込み循環Ｂの現像剤が動きにくくなり流れの速度が決定する。トナー取り込み循環Ｂの領域での現像剤１４の循環速度が低下することでトナー１２の取り込み能力が低下し、濃度ムラが悪化したと考えられる。
【０１００】
一方、本実施例では、トナー取り込み循環Ｂの流れは、循環案内部２７ａに沿って流れる現像剤１４の流動性が低下した場合でも循環案内部２７ａがある。このことによって、トナー取り込み循環の現像剤１４の循環の速度低下を軽減させることができ、耐久を通して循環を安定させることができる。
【０１０１】
以上の結果から、本実施例の構成にすることで、現像剤１４の劣化による現像剤１４の流動性が変化した場合でも、トナー取り込み循環の速度を一定に保つ。このことで、トナー１２の取込速度が低下することを防ぎ、トナー１２の取込不良による濃度ムラなどの画像弊害の発生を防ぐことができる。
【０１０２】
また、本実施例では角度βを４°としているが、急勾配部２７ｂと水平線との成す角度α＝１８０−θ＋βが安息角以上となるようにβを設定すれば、循環が安定し本発明の効果は得られる。
【０１０３】
図１０は、実施例２の変形例に係る現像装置の断面図である。図１０の実線のように、循環返し部２７は、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂが、トナー室１０側に凸状になるように連続的に湾曲して形成されるように構成されても良い。循環返し部２７に接している点線は実施例２に係る循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂの形状である。こうした構成でも同様の効果が得られる。
【実施例３】
【０１０４】
図１１は、本発明の実施例３に係る現像装置の断面図である。現像室９に、現像剤１４を撹拌する為の撹拌部材２９と、急勾配部２７ｂから循環規制部２４の方向に延在した長手方向で均一な幅１．５ｍｍの方向転換部２８を有する。その他の構成は実施例２と同じである。撹拌部材２９は、軸方向と垂直な断面視で菱型の長手で均一な形状で、現像スリーブ１６との対向面に対してカウンター方向（図１１中、矢印Ｒ４方向）に回転する。
【０１０５】
撹拌の対称軸の長さは８ｍｍと６ｍｍであり、撹拌の周速は４００ｒｐｍとなっている。また、実施例３の構成では現像剤１４が矢印Ｃ方向に押し上げられた先に方向転換部２８が存在する。この方向転換部２８は、循環案内部２７ａの上方の急勾配部２７ｂの上部から現像スリーブ１６に近い位置へと広がり、磁性キャリアの流れを方向転換する。
【０１０６】
方向転換部２８の水平面からの角度φは０°以下になるとトナー取込循環を阻害し、９０°以上になると効果が無くなる。そのため、方向転換部２８が水平面に対して有する第２角度Φは、水平面に対して０°よりも大きく９０°よりも小さく設定される。ここでは、第２角度Φは、１５°としている。
【０１０７】
実施例２では、現像剤１４が劣化し現像剤１４の流動性が変化した状態でも濃度ムラは発生しない。しかし、プリントされずに長時間放置された状態では、トナー１２や現像剤１４が凝集しトナー１２の取込速度が低下することで、画像濃度ムラが発生する場合がある。
【０１０８】
長期放置されトナー１２が凝集した状態では、図７の急勾配部２７ｂ上にトナーが凝集し、凝集したトナーにトナー取込循環の現像剤が接触することでトナー取込循環の矢印Ｃへの流れが阻害され、長手方向のトナー１２の取りこみムラが発生する場合がある。
【０１０９】
それに対して、図１１の方向転換部２８が存在することで、トナー１２と現像剤１４が矢印Ｃの領域で接触しないようにする。このことで、図１１の矢印Ｃ方向の流れがトナーによって妨げられることを防ぎ、矢印Ｃ方向から矢印Ｄ方向へ向かう現像剤１４の循環が長手方向で均一となる。よって、長手方向でトナー取込循環の大きさが変化することによるトナー１２の取込ムラを防ぐことができる。
【０１１０】
また、長期放置され凝集した現像室９内の現像剤１４は、現像剤１４の一部が動きにくい状態になっている。その為、図７の現像室９と取込循環の接続部であるトナー取込循環の矢印Ａから矢印Ｂの位置で現像剤間の摩擦力が増加し、循環速度が低下することがある。
【０１１１】
この循環速度の低下を抑制するために、現像室９の内部における現像スリーブ１６の下方（現像剤空間９Ｊの内部）には、現像剤空間９Ｊの磁性キャリアを撹拌する撹拌部材２９が配置される。そして、撹拌部材２９が回転することで、現像室９内の現像剤が撹拌されることに加え、現像室９内の現像剤１４との一部が循環案内部２７ａ上に押し出される。このことで、現像室９内の現像剤１４と循環案内部２７ａの現像剤１４の一部が入れ替わり、現像剤１４の凝集状態が解消される。これにより、トナー取込循環の矢印Ａから矢印Ｂの領域の現像剤１４の循環速度が放置時間によって変化しない。
【０１１２】
図１２は、実施例２と実施例３の構成において、印字率１％の横線画像を３０００枚通紙した後の６時間放置前後での画像濃度差の結果である。ただし、ここでいう画像濃度差とは、画像中央から右側を印字率１００％、左側を印字率０％の画像を３枚プリントしたのちに、印字率５０％のハーフトーン画像をプリントした時の画像左右の濃度差である。図１２から、実施例２では６時間放置後で画像濃度ムラが発生しているのに対して、実施例３では６時間放置後でも画像濃度ムラは発生していない。
【０１１３】
実施例２の構成では、現像室９内の現像剤１４が長期放置で凝集して動きにくくなっているため、現像室９と取込循環の接続部であるトナー取込循環の矢印Ａから矢印Ｂの位置で取込循環の現像剤が現像室の現像剤から受ける力が強くなり、循環速度が低下する。これによってトナーの取り込みが間に合わず、更に、凝集したトナーの影響で長手方向の取込循環が不均一となり、画像濃度ムラが発生した。
【０１１４】
一方、本実施例３では、現像室９内に満たされた現像剤１４は、撹拌部材２９によって、トナー取込循環の矢印Ａから矢印Ｂの領域の現像剤１４の循環速度が放置時間によって変化しない。また、方向転換部２８があることによってトナー取込循環が長手方向で均一となっている。よって、長期放置しても画像濃度ムラは発生しなかった。
【０１１５】
尚、現像室９内が現像剤１４で充たされている状態の現像剤１４を撹拌させる為に、撹拌部材２９は菱型となっている。現像室９が詰まっている状態では、撹拌部材２９が回転しても撹拌半径よりも離れた領域の現像剤１４が動きにくい場合がある。
【０１１６】
図１３（ａ）の平板状で長手方向で均一な撹拌構成では、現像剤１４の受ける力Ｆａの向きと撹拌部材の回転方向破線矢印ｇａが同一なので、撹拌半径内の現像剤１４は常に撹拌に連れまわって動き、撹拌半径よりも外側の現像剤１４を撹拌することはできない。
【０１１７】
一方、図１３（ｂ）は、実施例３の構成における撹拌部材２９の構成を示す概略図である。撹拌部材２９は、中心軸２９ａと、撹拌部２９ｂと、を有する。中心軸２９ａは、現像スリーブ１６の回転軸と平行な軸である。撹拌部２９ｂは、中心軸２９ａから第１所定距離ｘの第１位置２９１、及び、中心軸２９ａから第１所定距離ｘよりも大きい第２所定距離ｙの第２位置２９２を結ぶ傾斜面２９Ｘを『回転方向』としての矢印Ｒ４方向側に有する。撹拌部材２９は、現像スリーブ１６と同一方向に回転する。
【０１１８】
図１３（ｂ）に示されるように、撹拌部材２９の形状を菱型にすることで撹拌部材２９に接触した現像剤１４は、撹拌部材２９との接触位置における撹拌の回転方向の破線矢印ｇｂに対して角度φの方向に力Ｆｂを受ける。よって、撹拌部材２９によって撹拌された現像剤１４は撹拌部材２９の回転半径よりも外側に搬送され、搬送された現像剤１４は撹拌半径よりも外側の現像剤１４を搬送することができる。これによって、現像剤１４が詰まった状態でも現像室９内の現像剤１４を撹拌させることが可能となる。
【０１１９】
以上の結果から、現像室９内の現像剤１４を撹拌する為の撹拌部材２９と方向転換部２８によって、長時間放置した場合でも安定してトナー１２を取り込むことができ、画像濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【０１２０】
図１４は、実施例３に係る現像室９の変形例を示す図である。図１４のように、循環案内部２７ａと急勾配部２７ｂと方向転換部２８は、トナー室１０側に凸状になるように連続的に湾曲して形成されるように構成しても良い。急勾配部２７ｂと方向転換部２８に接している点線は実施例３に係る急勾配部２７ｂ、方向転換部２８の形状である。こうした構成でも同様の効果が得られる。
【０１２１】
実施例２又は実施例３の構成によれば、現像剤中のトナーの濃度を自動的に所定範囲に制御することができる。なお、実施例３の撹拌部材２９の構成は、実施例２の構成に適用することも可能である。
【実施例４】
【０１２２】
図１５は、本発明の実施例４に係るカートリッジ５１を装置本体５０Ａに装着したときの姿勢の現像装置４の断面図である。図１６は、トナー１２が取込面２２の上に補給された直後の状態の現像室９の断面図である。この図１５、図１６及び後述の図１７を参照しつつ、トナー濃度の自動制御に関して説明する。図１６に示すように、現像室９の内部において、現像剤１４とトナー１２との境界面としての取込面２２から下方の領域は現像剤１４で満たされている。
【０１２３】
ここで、トナー濃度の自動制御に関して説明するめに、現像室９の構成を詳述する。現像室９は、現像スリーブ１６の上方に位置する上壁部９Ｘと、現像スリーブ１６の側方でトナー室１０と現像室９とを仕切る仕切部９Ｙと、を有する。
【０１２４】
循環規制部２４が、上壁部９Ｘから下方に向かって延び、磁性キャリアの循環を規制する。循環規制部２４の下端２４ｚは、開口１１の下端１１ｂ及び現像スリーブ１６の上端１６ｚ２よりも下方、かつ、取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置（図１６中で「Ｓ２」と記載される位置）よりも上方に配置される。循環規制部２４は、現像スリーブ１６の長手方向（図１６の紙面に対して垂直な方向）と平行な方向に延びている。
【０１２５】
循環案内部３０が、仕切部９Ｙから現像スリーブ１６に接近する方向に向かって突出して、磁性粒子の循環を案内する（図１７の矢印ＡＢＣＤ参照）。ここでは、図１６中では、循環案内部３０の先端３０ｘは、開口１１の下端１１ｂよりも下方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚと略同一高さに配置される。ただし、循環案内部３０の先端３０ｘは、開口１１の下端１１ｂよりも下方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚよりも上方に配置されても良い。
【０１２６】
こうしたことから、循環案内部３０が突出する先端３０ｘは、開口１１の下端１１ｂよりも下方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚ以上の高さに配置されれば良い。循環案内部３０は、現像スリーブ１６の長手方向（図１６の紙面に対して垂直な方向）と平行な方向に延びている。なお、循環案内部３０は、断面視で三角形状に形成される部位のうち、先端３０ｘと仕切部９Ｙとを結ぶ線上の面を指す。循環案内部３０は、鉛直方向で下方から５０％以上の部位は、現像剤１４と接触可能な位置に配置される。
【０１２７】
現像剤空間９Ｊは、開口１１よりも下方の空間であって現像剤１４を収容する。現像スリーブ１６は、循環案内部３０側において、重力方向の下方に回転するように設定される。マグネットロール１５は、循環規制部２４の下端２４ｚ以下の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁性を発生する『磁極』としての取込極Ｓ２を有する。
【０１２８】
マグネットロール１５は、現像剤空間９Ｊの内部で鉛直方向で取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置と循環案内部３０との間の現像剤１４を現像スリーブ１６の回転方向と逆方向に回転させつつ循環させる磁界を発生してトナー１２を現像剤１４に取り込む。現像スリーブ１６の回転方向は矢印Ｒ２方向であり、逆方向に回転させつつ循環させる様子に関しては図１７を参照のこと。
【０１２９】
トナー室１０から搬送部１８により、開口１１を経て、現像室９に供給されたトナー１２は、取込面２２において、現像剤１４に取り込まれる。本発明の特徴は、現像室９内の取込面２２から下方の領域が現像剤１４で満たされており、取込面２２が一定の位置にあることで、現像剤１４の体積が一定に制御される構成にある。これは同時に、磁性キャリアの量が一定である場合、現像剤１４の体積とトナー濃度は一対一の相関があるため、トナー濃度が一定になるように自動的に制御される構成ということである。
【０１３０】
マグネットロール１５には、取り込み循環を発生させる取込極Ｓ２が、現像スリーブ１６上での磁束密度のピークの位置が現像スリーブ１６の回転中心１６ｘより１ｍｍ上方向の位置になるように配置されている。本実施例のマグネットロール１５は４極構成であり、取込極Ｓ２の現像スリーブ１６上の磁束密度のピーク値は７０ｍＴである。また、本実施例では、水平方向において循環規制部２４に略対向する位置に、現像室９の壁面の一部で構成される循環案内部３０が配置されている。
【０１３１】
また、循環規制部２４は、その下端２４ｚが垂直方向の位置で取込極Ｓ２より３ｍｍの上方向の位置、水平方向の位置が、現像スリーブ１６の左端から左方向に０．５ｍｍの位置に配されている。現像剤量は、現像室９を満たし、取込面２２の垂直方向の位置が取込極Ｓ２より上で循環規制部２４の下端２４ｚより下にくるように充填されている。
【０１３２】
［トナー取込循環］
図１７は、現像スリーブ１６が回転されたときにトナー１２が現像剤１４に取り込まれる様子を示す現像室９の断面図である。トナー１２が現像剤１４に取り込まれる取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方に位置するときに、鉛直方向で循環規制部２４の下端２４ｚ以下の磁性キャリアが循環する。このときの様子を以下に詳述する。現像剤１４を担持した現像スリーブ１６が矢印Ｒ２方向に回転することで、現像室９内の現像スリーブ１６の左側の現像剤１４は下方向（矢印Ａ方向）に搬送される力を受ける。
【０１３３】
しかし、現像室９内に現像剤１４が満たされており、下方向に搬送力を受けた現像剤１４のうち現像スリーブ１６からやや離れた位置に存在する現像剤１４は、現像スリーブ１６の極近傍の現像剤１４に比べて、現像スリーブ１６から受ける搬送力が弱い。そのため、もともと現像室９に満たされている現像剤１４にぶつかったときに、その現像剤１４をかき分けて下方向へ移動することができず、矢印Ｂ方向へ流れる。
【０１３４】
この流れは、仕切部９Ｙの一部に相当する循環返し面２５にぶつかり、仕切部９Ｙの循環返し面２５の壁面に沿って下方向と上方向に移動しようとする。しかし、下方向には現像室９内に満たされている現像剤１４が存在するために下方向には移動しにくく、矢印Ｂの流れの大半は循環返し面２５の壁面に沿って矢印Ｃ方向に押し上げられる。
【０１３５】
本実施例の循環返し面２５の壁面は、水平方向に対して垂直に配置されている。押し上げられた現像剤１４は、現像室９の壁面の一部である循環案内部３０にぶつかり方向を変える力と取込極Ｓ２による磁気力により、矢印Ｄ方向に引き戻され、結果的に、矢印ＡＢＣＤのような現像剤１４の回転循環が生じる。
【０１３６】
取込面２２がこの回転循環により動くことでトナー１２を現像剤１４中に取り込むことができる。この回転循環を以下に取り込み循環と表記する。また、取り込み循環が発生する循環案内部３０の先端３０ｘと循環規制部２４の下端２４ｚとの間を取込開口２６とし、本実施例では取込開口２６の幅は２．５ｍｍである。本構成における取込開口２６の幅は、１．５ｍｍから６ｍｍ程度が望ましい。
【０１３７】
［トナー取込停止］
トナー１２の取り込みを停止するメカニズムを以下に示す。取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも上方に上がるに従って、鉛直方向で循環規制部２４の下端２４ｚ以下の磁性キャリアの循環が停止する。このときの様子を以下に説明する。
【０１３８】
上記に説明した取り込み循環により、現像剤１４中にトナー１２を取り込むことで、トナー濃度が上昇し、現像剤１４の体積も増加する。現像室９は現像剤１４で満たされているため、現像剤１４の体積が増加することで、取込面２２は上方向にシフトし、取り込み循環の矢印Ｄ方向の流れは、ある体積まで増加したところで、循環規制部２４にぶつかる。取り込み循環が循環規制部２４にぶつかることで取り込み循環はせき止められ、取り込み循環は停止する。すなわち取込面２２の動きも停止し、トナー１２の現像剤１４への取り込みは停止する。
【０１３９】
取り込みが停止したときのトナー１２の濃度が、トナー濃度の安定点になり、実際にプリント動作を行い、トナー１２が消費された場合には、プリント後にも現像スリーブ１６が一定時間回転することにより、このトナー濃度に自動的に制御される。
【０１４０】
また、前述のメカニズムの説明では、取り込み循環の発生の有無について、体積の変化を用いて説明した。しかし、実際にトナー濃度が安定した点からプリントした場合には、瞬間的にトナー濃度が下がるものの、トナー濃度が下がると同時に、取り込み循環が発生し、取り込み循環の発生の直後からトナー１２を取り込み、すぐにトナー濃度の安定点に達する。そのため、実際には体積の変化はほとんど生じない。
【０１４１】
すなわち、本発明では、微小な体積変化をきっかけとした、取り込み循環の発生の有無で、トナー濃度を自動的に一定値に制御している。また、上記で説明したトナー濃度自動制御のメカニズムから、本発明の取込面２２の循環規制部２４付近での位置は、循環規制部２４の下端２４ｚとほぼ同じ位置か、若干、上の位置になる。
【０１４２】
＜長手方向におけるトナー１２の取り込みムラを改善するための構成＞
図３０は、循環案内部３０がない現像装置の断面図である。比較例では循環案内部３０がない現像装置を想定する。比較例では循環案内部３０がないため、現像剤１４の循環（矢印Ｃ方向）とトナー１２の自重（矢印Ｅ方向）はつりあい状態にある。しかし、矢印Ｃと矢印Ｅの境界は、トナー１２の量によってつりあい位置が変わるため、上下に変動しやすい。トナー１２の取り込みムラは、この境界の位置が長手方向で変動しやすいことに起因している。
【０１４３】
本実施例の特徴である長手方向におけるトナー１２の取り込みムラを改善する構成について、図１７、図１６、図１８（ａ）、図１８（ｂ）を用いて以下に説明する。まず、本実施例は、図１６に示すように、長手方向におけるトナー１２の取り込みムラ対策として、仕切部９Ｙの壁面から循環規制部２４の方向に延在する循環案内部３０を有する構成となっている。
【０１４４】
前述のように、循環案内部３０と循環規制部２４の下端２４ｚとの最近接位置（先端３０ｘの位置）は、重力方向において循環規制部２４の下端２４ｚ以上の上方に配置されている。また、循環案内部３０は矢印Ｌ（図１６参照）の領域で現像剤１４の上層と接触している。
【０１４５】
図１８（ａ）は、長手方向の取込開口２６を重力方向上部から見た図を示している。長手方向において、循環案内部３０の先端３０ｘと循環規制部２４の下端２４ｚとの間の距離は一定である。循環規制部２４の下端２４ｚ、及び、循環案内部３０の間の距離は、現像スリーブ１６の軸方向の中央部から端部に亘って略均一に設定される。
【０１４６】
即ち、取込開口２６の幅は、図１８（ａ）中の長手方向｛画像領域内の部位（矢印Ｍ）および画像領域外の部位（矢印Ｎ）｝において一定になっている。本実施例の構成で、図１７で示すように、循環案内部３０は現像剤１４が矢印Ｃ方向に押し上げられた先に存在しているため、現像剤１４の矢印Ｃ方向の流れは循環案内部３０によって矢印Ｄ方向の現像剤１４の流れに変わる。
【０１４７】
つまり、循環案内部３０によって、現像剤１４の矢印Ｃ方向の流れは、上下に変化することなく安定化し、矢印Ｄ方向の流れに変換できる。そのため、トナー１２の量や状態に影響されることなく、取込面２２が安定することで、長手方向のどこにおいても同様のトナー濃度を保つことができるため、画像の長手方向の濃度ムラを抑制することができる。
【０１４８】
循環案内部３０の配置は、循環案内部３０の循環規制部２４との最近接の位置（先端３０ｘの位置）が、取込面２２付近であればよい。上述したように、本発明の取込面２２は、取込面２２の循環規制部２４付近での位置が、循環規制部２４の下端２４ｚとほぼ同じ位置か、若干、上の位置になる。そのために、循環案内部３０の先端３０ｘの位置が、循環規制部２４の下端２４ｚ以上の上の位置に存在することが適切である。
【０１４９】
本実施例では、循環案内部３０の循環規制部２４との最近接の位置（先端３０ｘの位置）は、循環規制部２４の下端２４ｚから０．５ｍｍ上方に配置している。好適な範囲としては０ｍｍから５ｍｍであることが望ましい。循環案内部３０の先端３０ｘの位置が、循環規制部２４の下端２４ｚより下になると、取り込み循環が停止した際に現像剤１４が循環案内部３０を乗り越えてしまうことがあるため、取込面２２が長手方向で不安定になってしまう。
【０１５０】
また、５ｍｍ以上では、取り込み循環が停止した際に循環案内部３０中に矢印Ｄ方向の現像剤１４と循環案内部３０との間にトナー１２が入り込む量が多くなることで、その入り込むトナー量が長手方向でばらつくために、取込面２２が長手方向で不安定になる。
【０１５１】
循環案内部３０の矢印Ｌ（図１６参照）の領域であるが、取り込み循環が停止した際に循環案内部３０全体が現像剤１４と接していることが最良の形態となる。本実施例では、循環案内部３０の矢印Ｌの長さが４ｍｍに対して、取り込み循環が停止した際の矢印Ｌの領域長さは仕切部９Ｙの側から２ｍｍから４ｍｍであることが望ましい。矢印Ｌの領域の長さは２ｍｍ以下になった際は、上述したように矢印Ｄ方向の現像剤１４と循環案内部３０との間にトナー１２が入り込む量が多くなることで取込面２２が長手方向で不安定になる。
【０１５２】
＜比較例＞
前述の比較例は循環案内部３０が無い場合の現像器である。比較例ではトナー１２と現像剤１４の境界は矢印Ｃと矢印Ｅの力でつりあった状態となっている。
【０１５３】
＜画像濃度ムラの評価方法＞
ＨＴを１０枚連続で印刷し、長手方向の濃度差を測定した。１０枚中の長手方向の濃度差が一番大きくなった値で、濃度ムラを判断した。濃度差は、０．１以内が○、０．１〜０．２が△、０．２以上が×とする。
【０１５４】
図１８（ｂ）は実施例４と比較例の濃度ムラの評価結果である。比較例においては、矢印Ｂの流れにより現像剤１４が循環返し面２５の壁面に沿った矢印Ｃ方向に押し上げられる。そして、取込面２２における循環返し面２５の壁面の近傍領域では、現像剤１４の矢印Ｃ方向の力とトナー１２の自重の力（矢印Ｅ）が吊り合っている領域が存在する。循環返し面２５の壁面の近傍領域のトナー１２の量が少ない場合には、トナー１２の自重の力と現像剤１４の矢印Ｃ方向の力の吊り合い位置が高くなるために、現像剤の剤面高さは高くなる。
【０１５５】
ここで、トナー１２の自重は開口１１を経て供給されたトナー１２の量に依存し、長手方向でトナー１２の量が常に一定であるわけではない。そのため、長手方向において、現像剤１４の矢印Ｃ方向の力とトナー１２の自重の力（矢印Ｅ）が吊り合っている現像剤１４の剤面高さが一定ではない場合があった。
【０１５６】
現像剤１４の剤面高さによって、取り込み循環の大きさが変わってくる。取り込み循環が大きいほど、現像剤１４の体積が上昇し、トナー濃度も上昇する。以上のことから、比較例の構成では、長手方向におけるトナー濃度が不均一になり、その際に画像の濃度ムラが発生した。
【０１５７】
本実施例では、図１７のように、現像剤１４が矢印Ｃ方向に押し上げられた先に循環案内部３０が存在するため、矢印Ｃから矢印Ｄへ流れる方向が変わる位置が固定化され、現像剤１４の矢印Ｃ方向の力とトナー１２の自重の力が吊り合っている領域が存在しない。循環案内部３０は長手方向に亘って存在しているため、長手方向におけるトナー量に左右されることなく、長手方向で均一なトナー１２の取り込みが可能になる。これによって、画像の濃度均一性は良好に保たれる。
【０１５８】
＜変形例＞
本実施例では、図１７が示す循環案内部３０の形状をしていたが、変形例として図１９に示すように循環案内部３０が仕切部９Ｙに対して右方に垂直に延びる板状の部材で形成されても良い。この構成においても、取り込み循環が停止した際に循環案内部３０全体が現像剤１４に接することで、現像剤１４の矢印Ｃ方向の流れは、上下に変化することなく安定化し、矢印Ｄ方向の流れに変換できる。
【０１５９】
また、図２０に示すように循環案内部３０が断面視で三角形状に形成されるものの、仕切部９Ｙの方へと凹む曲面形状で形成されても良い。こうした構成によれば、トナー１２の流れがスムーズに矢印Ｃ方向から矢印Ｄ方向へと誘導される。
【実施例５】
【０１６０】
実施例４では長手方向の濃度一様性に関して、現像装置４の使用開始から寿命の大半においては、循環案内部３０が長手方向に亘って存在していることで良好な濃度一様性を保つことができる。しかし、現像装置４の寿命末期においてベタ黒画像を印字領域全体に印字すると画像下部において、画像端部の画像濃度が中央部よりも低下する現象が発生することがあった。以下、この現象をベタ追従性不良と呼ぶ。
【０１６１】
図２１は、本発明の実施例５に係る現像室９を取込開口２６の上方から見た平面図である。循環案内部３０は、画像中央部３０ｗと、画像端部３０ｙと、画像領域外部３０ｚと、を有する。画像中央部３０ｗは、画像形成領域の長手方向の中央の領域であり、長手方向の寸法がＰに設定される。画像端部３０ｙは、画像形成領域の長手方向の端部の領域であり、長手方向の寸法がＱに設定される。画像領域外部３０ｚは、長手端部３０Ｙよりも長手方向の外部の領域であり、長手方向の寸法がＮに設定される。
【０１６２】
従って、循環案内部３０は、長手方向の中央では大きく取込開口２６に突出しており、長手方向の端部から外方では小さく取込開口２６に突出している。そのために、取込開口２６の長手方向と直交する幅は、循環案内部３０の長手方向の端部に行くに従って大きく設定される。
【０１６３】
このことから循環規制部２４の下端２４ｚ、及び、循環案内部３０の間の距離は、現像スリーブ１６の軸方向の端部側の所定範囲（画像端部３０ｙ及び画像領域外部３０ｚ）が中央部側の所定範囲（画像中央部３０ｗ）よりも広く設定される。また、循環案内部３０は、少なくとも現像スリーブ１６の長手方向の画像形成領域と対向する仕切部９Ｙの部位に形成される。
【０１６４】
本実施例においては、画像中央部３０ｗの長手方向の寸法Ｐは２００ｍｍ、画像端部３０ｙの長手方向の寸法Ｑは５ｍｍ、画像領域外部３０ｚの長手方向の寸法Ｎは１５ｍｍに設定される。本実施例における画像端部３０ｙの長手方向の寸法Ｑと画像領域外部３０ｚの長手方向の寸法Ｎは、合計で約２０ｍｍ以上必要であった。また取込開口２６の最端部における開口幅は４ｍｍである。その他の構成は実施例４と同様である。
【０１６５】
次に、このベタ追従性不良の原因を説明する。まず、取込開口２６の幅が長手方向に均一な幅であると、寿命末期において、現像スリーブ１６の端部における現像剤１４中のトナーの劣化が、中央部における現像剤１４中のトナー１２の劣化より早く進んでしまう。これは、現像室９内部における現像剤１４の上下方向の循環が長手方向の端部では中央部に対して現像室９の側壁（不図示）がある分だけ側壁との摩擦によって循環が妨げられ、小さくなってしまうことが原因である。
【０１６６】
長手方向の端部において、上下方向の循環が小さくなってしまうことで、同じ現像剤１４が現像スリーブ１６に供給される割合が多くなる。すると、同じ現像剤１４に対して、現像スリーブ１６と規制部材１７の間における摺擦回数が増えた結果として、長手方向の端部のトナー１２の劣化が進んでしまう。ここでトナー劣化とは、現像スリーブ１６と規制部材１７の間における摺擦によって、トナー１２の外添剤が埋め込まれたために、トナー１２の流動性が落ちることである。
【０１６７】
そして、トナー１２の流動性が落ちた結果として、トナー１２が付着している現像剤１４の流動性が落ちてしまう。ベタ追従性不良は、現像剤１４の流動性が落ちた結果、取込循環の循環速度が遅くなり、即ちトナー１２の取込速度が遅くなり、現像剤中のトナー濃度の減少が大きいベタ黒印刷時に、長手方向の端部におけるトナー濃度の回復が間に合わないことで発生していた。
【０１６８】
もちろん、現像室９の画像領域外部３０ｚと対向する取込開口２６の幅を十分にとることで寿命末期における画像端部のベタ追従性不良を抑制できるが、装置が大きくなってしまう。また、現像スリーブ１６の端部における現像剤１４中の劣化したトナー１２を定期的に吐き出す（感光体ドラム１にトナー１２を現像する）ことでも画像端部のベタ追従性不良を抑制できるが、ユーザの使えるトナー量が減ってしまう。
【０１６９】
実施例５の構成では、画像端部３０ｙから画像領域外部３０ｚにおいて取込開口２６の幅が広くなっているため、取込開口２６の画像端部３０ｙにおけるトナー１２の取込面２２の大きさが大きくなっている。その結果として、取込開口２６の画像端部３０ｙでの取り込み速度が画像中央部３０ｗに対して速くなっている。そのため、寿命末期において十分な取り込み循環の速度が保たれており、寿命末期における画像端部のベタ追従性不良を抑制できる。
【０１７０】
この構成によって、現像室９を大きくすることなく、且つ、トナー１２の吐き出し回数を減らした上で、寿命末期においても良好な長手方向の濃度一様性とベタ追従性不良が抑制される。画像中央部３０ｗにおける取込開口２６を十分に広げておくこともできるが、循環案内部３０が小さくなることで長手方向における濃度ムラの抑制効果が小さくなってしまう。そのため、画像端部３０ｙの取込開口２６の幅を広げておくことが最良である。
【０１７１】
＜ベタ追従性不良の評価方法＞
ベタ黒を１０枚連続で印刷し、紙搬送方向における画像上部及び下部の濃度差を測定した。１０枚目の長手方向の濃度差が一番大きくなった値で、ベタ追従性不良を判断した。濃度差は、０．１以内が○、０．１〜０．２が△、０．２以上が×とした。濃度ムラの評価方法は前記実施例と同様の方法で行った。
【０１７２】
図２２（ａ）、（ｂ）は、実施例４と実施例５における評価結果を示す表である。図２２（ａ）は長手方向の濃度ムラの評価結果の推移を示している。両実施例において、長手方向のＨＴの濃度ムラは耐久を通じて良好であった。
【０１７３】
図２２（ｂ）はベタ追従性不良の評価結果の推移を示している。本構成における現像装置の寿命は２００００枚である。実施例４では、１００００枚において△レベル、２００００枚の寿命末期においては×レベルであった。実施例５では、寿命を通じてベタ追従性不良の発生は抑制されていた。本実施例は、上記で説明した通り、寿命末期においても取込開口２６の端部で十分な取り込み循環の速度が保たれており、寿命末期における画像端部のベタ追従性不良を抑制できる。
【実施例６】
【０１７４】
図２３は、実施例６に係る現像装置を備える画像形成装置１００の断面図である。図２３に示すように、画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、着脱可能な４個のカートリッジ７０（７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ）が、装置本体１００Ａに設けられた不図示の装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して着脱可能となっている。カートリッジ７０（７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ）は、装置本体１００Ａ内に水平方向に対して傾斜して併設されている。
【０１７５】
尚、装置本体１００Ａの内部に装着されたカートリッジ７０（７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ）の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。そのため、以下、特に区別を要しない場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【０１７６】
カートリッジ７０には、『像担持体』としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配置される帯電ローラ２と、現像スリーブ１６と、クリーニング部材８等のプロセス手段と、が一体的に配置されている。本実施例では、カートリッジ７０が一体的に装置本体１００Ａに着脱可能としている。しかし、感光体ドラム１を含むドラムユニットＤと、現像スリーブ１６を含む『現像装置』としての現像ユニットＧをそれぞれカートリッジ化して別々に装置本体１００Ａに着脱可能である構成としても良い。
【０１７７】
帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるものであり、現像スリーブ１６は、感光体ドラム１に形成した静電像をトナーによって現像して可視像化するものである。クリーニング部材８は、感光体ドラム１に形成したトナー像を記録材Ｓに転写した後に、感光体ドラム１に残留したトナーを除去するものである。カートリッジ７０の下方には画像情報に基づいて感光体ドラム１に選択的な露光を行い、感光体ドラム１に潜像を形成するためのスキャナユニット３が設けられている。
【０１７８】
装置本体１００Ａの下部には記録材Ｓを収納したカセット９９が装着されている。また、装置本体１００Ａには、記録材Ｓが２次転写ローラ５９、定着装置７４を通過して装置本体１００Ａの上方へ搬送されるように搬送部が設けられている。すなわち、カセット９９内の記録材Ｓを１枚ずつ分離給送する給送ローラ５４、給送された記録材Ｓを搬送する搬送ローラ対７６、感光体ドラム１に形成される静電像と記録材Ｓとの同期を取るためのレジストローラ対５５が設けられている。
【０１７９】
また、カートリッジ７０の上方には感光体ドラム１上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット５００が設けられている。中間転写ユニット５００には駆動ローラ５６、従動ローラ５７、感光体ドラム１に対向する位置に転写ローラ６（１次転写ローラ）、２次転写ローラ５９に対向する位置に対向ローラ６９を有し、転写ベルト８１が掛け渡されている。
【０１８０】
そして、転写ベルト８１はすべての感光体ドラム１に対向し、且つ接するように循環移動し、１次転写ローラ５８に電圧を印加することにより、感光体ドラム１から転写ベルト８１上に一次転写を行う。そして、転写ベルト８１内に配置された対向ローラ６９と２次転写ローラ５９への電圧印加により、転写ベルト８１のトナーを記録材Ｓに転写する。
【０１８１】
画像形成に際しては、各感光体ドラム１を回転させ、帯電ローラ２によって一様に帯電させた感光体ドラム１にスキャナユニット３から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム１に静電像を形成する。その静電像を現像スリーブ１６によって現像する。これによって、各感光体ドラム１に各色トナー像を形成する。
【０１８２】
この画像形成と同期して、レジストローラ対５５が、記録材Ｓを対向ローラ６９と２次転写ローラ５９とが転写ベルト８１を介在させて当接している２次転写位置に搬送する。そして、２次転写ローラ５９へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト８１上の各色トナー像を記録材Ｓに２次転写する。これによって、記録材Ｓにカラー画像を形成する。
【０１８３】
カラー画像が形成された記録材Ｓは、定着装置７４によって加熱及び加圧されてトナー像が定着される。その後、記録材Ｓは、排出ローラ７２によって排出部７５に排出される。尚、定着装置７４は、装置本体１００Ａの上部に配置されている。
【０１８４】
図２４は、カートリッジ７０を装置本体１００Ａ内に装着した姿勢の現像ユニットＧの断面図である。矢印Ｙ方向は重力方向を示し、以下、下方向と表記し、下方向から１８０°回転させた方向を上方向と表記する。また、下方向から９０度回転させた矢印Ｘの方向を右方向、右方向から１８０°回転させた方向を左方向と表記する。
【０１８５】
『現像装置』としての現像ユニットＧは、枠体１１２を有し、枠体１１２で形成される空間が区画されたトナー室１０と現像室９とを有する。トナー室１０は、現像室９にトナー１２を供給する開口１１を有し、トナー１２を収容する部屋である。現像室９は、現像剤１４を収容する部屋である。現像室９は、トナー１２及び『磁性粒子』としての磁性キャリアＵを含む現像剤１４を担持する現像スリーブ１６と、現像スリーブ１６に内包される『磁性部材』としてのマグネットロール１５と、が配置される。
【０１８６】
枠体１１２のトナー室１０には、回転軸２０と撹拌シート５３１とを有する撹拌ユニット３２が回転自在に支持されている。撹拌ユニット３２が図２４中で矢印Ｑ方向に回転することでトナー室１０内のトナー１２を撹拌しつつ開口１１から現像室９にトナー１２を供給する。
【０１８７】
また、マグネットロール１５を内包した現像スリーブ１６が、現像スリーブ１６の回転軸方向の両端に設けられた軸受部材（不図示）により、現像室９内で回転自在に支持されている。現像スリーブ１６は、マグネットロール１５の磁気力により、現像剤１４を担持しながら図２４中で矢印Ｒ方向に回転する。
【０１８８】
さらに、枠体１１２には、現像スリーブ１６上の現像剤１４を物理的に規制して磁気穂層を形成するために、現像スリーブ１６に所定の隙間をもって配置された非磁性のステンレス鋼板などからなる規制部材１７が設けられている。規制部材１７は、現像スリーブ１６が担持する現像剤１４の量を規制する。
【０１８９】
現像時には、現像スリーブ１６に、直流と交流の重畳電圧である現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム１と対向する現像領域では磁気穂と感光体ドラム１が接触状態となり、磁気穂中のトナー１２が感光体ドラム１上の静電像にトナー像として現像される。トナー像として現像されることで、現像剤１４中のトナー１２が消費され、現像剤１４中のトナー１２の濃度は低下する。
【０１９０】
トナー１２の濃度が低下した現像剤１４は、トナー室１０から現像室９に供給されたトナー１２が現像剤１４に混ざることで自動的に所定の範囲の濃度に制御される。
【０１９１】
図２５は、カートリッジ７０が装置本体１００Ａ内に装着されて現像スリーブ１６が回転する前の現像室９の断面図である。図２６は、カートリッジ７０が装置本体１００Ａ内に装着されて現像スリーブ１６が回転したときの現像室９の断面図である。図２７は、カートリッジ７０が装置本体１００Ａ内に装着されて現像スリーブ１６が回転したときの現像室９の断面図である。現像剤１４中のトナー１２の濃度を自動的に所定の範囲に制御する方法について、これらの図２５、図２６、図２７を用いて説明する。
【０１９２】
図２５に示されるように、現像室９は、現像スリーブ１６の上方に位置する上壁部９Ｘと、現像スリーブ１６の側方でトナー室１０と現像室９とを仕切る仕切部９Ｙと、を有する。
【０１９３】
循環規制部２４の下端２４ｚから基端に向かう方向を上方、循環規制部２４の基端から下端２４ｚに向かう方向を下方とした場合で部位の位置関係を説明する。
【０１９４】
循環規制部２４が、上壁部９Ｘから下方に向かって延び、磁性キャリアＵの循環を規制する。循環規制部２４の下端２４ｚは、開口１１の下端１１ｂ及び現像スリーブ１６の上端１６ｚ２よりも下方、かつ、取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置（図２５中で「Ｓ２」と記載される位置）よりも上方に配置される。循環規制部２４は、現像スリーブ１６の長手方向（図２５の紙面に対して垂直な方向）と平行な方向に延びている。
【０１９５】
循環案内部９ｂ（逆流抑制部）は、現像スリーブ１６に接近する方向に突出して、磁性キャリアＵの循環を案内する（図２６の矢印ＡＢＣＤ参照）。ただし、この循環案内部９ｂは、画像形成時以外のときには、磁性粒子が現像室９からトナー室１０へと流出するのを規制する流出規制部として機能する。循環案内部９ｂは、開口１１の下端１１ｂよりも下方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚ及び現像スリーブ１６の下端１６ｚ１よりも上方に配置される。
【０１９６】
現像剤空間９Ｊは、開口１１よりも下方の空間であって現像剤１４を収容する。現像スリーブ１６は、循環案内部９ｂ側において、重力方向の下方に回転するように設定される。マグネットロール１５は、循環規制部２４の下端２４ｚ以下の磁性粒子を循環させるのに寄与する磁性を発生する『磁極』としての取込極Ｓ２を有する。
【０１９７】
マグネットロール１５は、現像剤空間９Ｊの内部で鉛直方向で取込極Ｓ２の磁束密度がピークの位置と循環案内部９ｂとの間の現像剤１４を現像スリーブ１６の回転方向と逆方向に回転させつつ循環させる磁界を発生してトナー１２を現像剤１４に取り込む。現像スリーブ１６の回転方向は矢印Ｒ方向であり、逆方向に回転させつつ循環させる様子については図２６を参照のこと。
【０１９８】
現像室９の内部において、取込面２２を境にして、取込面２２から上方にはトナー室１０から供給されたトナー１２が存在し、取込面２２から下方にはトナー１２と磁性キャリアＵを有する現像剤１４が満たされている。取込面２２において、トナー１２は現像剤１４に取り込まれる。
【０１９９】
現像室９内の取込面２２は、取込面２２から下方の領域が現像剤１４で満たされているため一定の位置にある。このことより、現像剤１４の体積が一定に制御される構成にある。すなわち、磁性キャリアＵの量が一定である場合、現像剤１４の体積とトナー１２の濃度は一対一の相関があるため、トナー濃度が一定になるように自動的に制御される構成にあるということである。
【０２００】
本実施例のマグネットロール１５は４極構成であり、取り込み循環を発生させる取込極Ｓ２の磁束密度ピーク位置が、現像スリーブ１６上で現像スリーブ１６の回転中心１６ｘより１ｍｍ上方向の位置になるように配置されている。取込極Ｓ２の現像スリーブ１６上の磁束密度のピーク値は２０ｍＴ〜１５０ｍＴが好ましく、本実施例では７０ｍＴである。
【０２０１】
また、枠体１１２には、枠体１１２の上壁部９Ｘから下方向に循環規制部２４が延びる。本実施例において、循環規制部２４は、下端２４ｚが取込極Ｓ２より３ｍｍの上方向、且つ、現像スリーブ１６の左端から左方向に０．５ｍｍの位置となるように配置されている。現像剤１４は、取込面２２が取込極Ｓ２よりも上方、かつ、循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方となる量が充填されている。
【０２０２】
次に、取込面２２において、トナー１２が現像剤１４に取り込まれるメカニズムについて説明する。前述した構成において、現像スリーブ１６を図２６中で矢印Ｒ方向に回転させると、現像スリーブ１６の左方向近傍の現像剤１４は、現像スリーブ１６の回転により図２６中で矢印Ａ１方向に搬送される力を受ける。現像スリーブ１６の回転により受ける搬送される力は、現像スリーブ１６からの距離が離れるほど弱くなる。
【０２０３】
よって、現像スリーブ１６からやや離れた位置に存在する現像剤１４は、現像スリーブ１６の回転により図２６中で矢印Ａ１方向に搬送される力を受ける。しかし、もともと現像室９に満たされている現像剤１４をかき分けて図２６中で矢印Ａ１方向へ移動することができず、図２６中で矢印Ａ２方向へ移動する。
【０２０４】
図２６中で矢印Ａ２の方向に移動した現像剤１４は、現像室９の壁面の一部で構成される仕切部９Ｙの循環返し面９ａまで移動し、循環返し面９ａに沿って下方向または上方向に移動しようとする。しかし、下方向には現像室９内に満たされている現像剤１４が存在するため、その大半は循環返し面９ａの壁面に沿って上方向、すなわち図２６中で矢印Ａ３方向に移動する。
【０２０５】
図２６中で矢印Ａ３方向に移動した現像剤１４は、取込極Ｓ２の磁気力により、図２６中で矢印Ａ４方向に引きつけられる。この結果、図２６中で矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４で示す現像剤１４の回転循環が生じる。取込面２２がこの回転循環（以下、取り込み循環）により動くことで取込面２２よりも上方向にあるトナー１２を現像剤１４中に取り込むことが可能となる。
【０２０６】
また、取り込み循環が発生する循環返し面９ａと循環規制部２４との間を取込開口２６が規定される。本実施例における取込開口２６の幅Ｗ（循環返し面９ａと循環規制部２４との最短距離）は５ｍｍである。本構成における取込開口２６の幅は、１．５ｍｍから６ｍｍ程度が望ましい。
【０２０７】
次に、取込面２２において、現像剤１４へのトナー１２の取り込みが停止するメカニズムについて説明する。前述した方法で現像剤１４中にトナー１２を取り込むことで、現像剤１４中のトナー１２の濃度が上昇し、現像剤１４の体積も増加する。この時、現像室９の取込面２２から下方の領域は現像剤１４で満たされているため、現像剤１４の体積が増加することで取込面２２は上方向に移動する。
【０２０８】
図２６で示すように、取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも下方向にある場合には、取込面２２は図２６中で矢印Ａ４方向に移動をしながらトナー１２を取り込み取込面２２は上方向に移動し続ける。
【０２０９】
そして、図２７で示すように、取込面２２が循環規制部２４の下端２４ｚよりも上方向まで移動すると、取込面２２近傍の現像剤１４は、循環規制部２４まで移動し、循環規制部２４に沿って下方向または上方向に移動しようとする。
【０２１０】
循環規制部２４に沿って下方向に移動した現像剤１４は、図２７中で矢印Ａ１方向の取り込み循環に合流し、上方向に移動した現像剤１４は、図２７中で矢印Ｅ１、Ｅ２方向に移動し取込面２２はさらに上方向に移動する。このような移動を繰り返すことで、取込面２２は上方向移動し、取り込み循環の影響が及ばない領域まで移動すると取込面２２の現像剤１４の移動が停止し、トナー１２の現像剤１４への取り込みは停止する。
【０２１１】
トナー１２の現像剤１４への取り込みが停止した際の現像剤１４中のトナー１２の濃度が、本発明の構成におけるトナー濃度の安定点となる。本発明のトナー濃度の安定点において、循環規制部２４近傍での取込面２２の位置は、循環規制部２４の下端２４ｚから下端２４ｚよりも若干上方向の範囲となる。
【０２１２】
実際にプリント動作を行い、トナー１２が消費された場合には、プリント後にも現像スリーブ１６が一定時間回転することにより、現像剤１４中のトナー１２の濃度は自動的に安定点に制御される。前述の自動トナー濃度制御のメカニズムにより、高印字率の画像を大量にプリントした場合でも現像剤１４中のトナー１２の濃度を自動的に所定の範囲に制御することが可能となる。
【０２１３】
次に、図２８、図２９、並びに、前述の図２４及び図２５を参照しつつ、現像剤空間の内部の磁性キャリアＵがトナー室１０に移動するのを抑制する構成に関して説明する。図２８は、装置本体１００Ａから取り外したカートリッジ７０を、現像ユニットＧがドラムユニットＤよりも鉛直下方向となる姿勢（図２３を９０°反時計回りに回転して参照）で放置した際の現像ユニットＧの断面図である。
【０２１４】
ここで、一旦、図２５を参照しつつ、循環案内部９ｂに関して説明する。図２４に示されるように、現像室９では、矢印Ｙ方向に延びる仕切部９Ｙの循環返し面９ａから、矢印Ｘ方向に循環案内部９ｂが突出する。図２４中では、矢印Ｙ方向では、循環案内部９ｂは、開口１１の下端１１ｂと、循環返し面９ａと取込面２２との交点と、の間に配置される。
【０２１５】
カートリッジ７０が装置本体１００Ａから取り外され、現像ユニットＧが鉛直下方向となる姿勢で放置された際、現像室９内の現像剤１４は、図２８で示すように、取込面２２が画像形成後の境界面２２１の位置から境界面２２２の位置に移動する。これは、現像剤１４の自重がかかることで、取込面２２付近の現像剤１４が循環返し面９ａに沿った図２８中で矢印Ｖ方向に力を受けるためである。
【０２１６】
この時、取込面２２付近の現像剤１４で現像スリーブ１６から近い位置に存在する現像剤１４は、マグネットロール１５の取込極Ｓ２から受ける磁気力が現像剤１４の自重による力よりも強いため、取込極Ｓ２に引きつけられることで、その場に留まる。
【０２１７】
取込面２２付近の現像剤１４で現像スリーブ１６から遠い位置に存在する現像剤１４は、マグネットロール１５の取込極Ｓ２から受ける磁気力が弱いため、循環返し面９ａに沿って図２８中で矢印Ｖ方向に移動する。
【０２１８】
しかし、循環返し面９ａの図２８中で矢印Ｖ方向には循環案内部９ｂが設けられているため、図２８中で矢印Ｖ方向に移動した現像剤１４は、循環案内部９ｂ以上に図２８中で矢印Ｖ方向に移動することを規制される。よって、現像室９内の現像剤１４が、現像室９から開口１１を通してトナー室１０に移動することはない。
【０２１９】
また、図２８で示すように、カートリッジ７０が装置本体１００Ａに装着された姿勢において取込面２２よりも上方向にあったトナー１２は、取込面２２が境界面２２１の位置から境界面２２２の位置に移動する。このことでトナー１２が境界面２２２に押され、循環案内部９ｂを乗り越え現像室９の開口１１付近に落下する。
【０２２０】
すなわち、カートリッジ７０を現像ユニットＧが鉛直下方向となる姿勢で放置した際には、循環案内部９ｂ上にはトナー１２が少量残る程度となり、それ以外のトナー１２は、境界面２２２と接することなく空間を空けた位置に存在することになる。
【０２２１】
よって、カートリッジ７０が装置本体１００Ａ内に再度装着された際、すなわち、取込面２２が境界面２２２の位置から境界面２２１の位置に戻る際に、トナー１２が境界面２２１より現像室９の下方向へ入り込むことがない。そのため取込面２２付近で現像剤１４に大量のトナー１２を取り込まれることはない。
【０２２２】
したがって、前述した構成とすることで、ユーザがカートリッジ７０を現像ユニットＧが鉛直下方向となる姿勢で放置した際に、現像剤１４が大量のトナー１２を取り込み、画像弊害を起こすことを防止することが可能となる。
【０２２３】
図２９は、装置本体１００Ａから取り外したカートリッジ７０を、現像ユニットＧがドラムユニットＤよりも鉛直下方向となる姿勢（図２３を９０°時計回りに回転して参照）で放置した際の現像ユニットＧの断面図である。図２９で示すように、カートリッジ７０が装置本体１００Ａから取り外されてドラムユニットＤが鉛直下方向となる姿勢で放置された際、現像室９内の現像剤１４は、取込面２２が境界面２２１の位置から境界面２２３の位置に移動する。この場合は、循環案内部９ｂの有無に関わらず、現像室９内の現像剤１４が、現像室９から開口１１を通してトナー室１０に移動することはない。
【０２２４】
この場合でも、カートリッジ７０が装置本体１００Ａ内に再度装着された際、すなわち、取込面２２が境界面２２３の位置から境界面２２１の位置に戻る際に、現像剤１４が大量のトナー１２を取り込まれることはない。
【０２２５】
実施例６の構成により、高印字率の画像を大量にプリントした場合でも現像剤１４中のトナー１２の濃度を自動的に所定範囲に制御しつつ、かつ、カートリッジ７０の姿勢が変化した場合でも現像室９からトナー室１０へ磁性キャリアＵの逆流するのを抑制できる。
【０２２６】
実施例１〜６では、モノカラーの画像形成装置に適用する例を用いたが、これに限定されるものではない。本実施例の現像装置の構成を複数用いれば、フルカラーの画像形成装置に適用することも可能である。
【０２２７】
また、実施例１〜６では、現像室９とトナー室１０を一体化したカートリッジを用いたが、カートリッジ化するにあたっては、本実施例の現像装置の構成を用いる限り、これに限定されるものではない。トナー室１０単独のカートリッジ、現像室９単独のカートリッジ、トナー室１０と現像室９を一体化したカートリッジ、あるいは、これらと感光体ドラム１とを含むカートリッジであっても良い。なお、これら各々の態様のカートリッジは装置本体５０Ａに着脱可能に構成して良い。
【符号の説明】
【０２２８】
４      現像装置
９      現像室
９Ｘ    上壁部
９Ｙ    仕切部
１０    トナー室
１１    開口
１１ｂ  開口の下端
１２    トナー
１４    現像剤
１５    マグネットロール（磁性部材）
１６    現像スリーブ
２４    循環規制部
２４ｚ  循環規制部の下端
３０    循環案内部
３０Ｘ  循環案内部の先端
Ｓ２    取込極（磁極）
１１ａ  開口の下端
１６ｚ  現像スリーブの下端
２７ａ  循環案内部
３０ｘ  循環案内部の先端
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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