(57)【要約】【課題】磁気ローラの未現像の現像剤を確実に撹拌部材に戻し、適切に磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】撹拌部材２３が磁気ローラ２１の軸線Ｚ１より下方に配置され、現像ローラ２０がこの軸線Ｚ１より上方に配置される。磁気ローラ２１に内包される磁極部材Ｍは、現像ローラ２０と磁気ローラ２１の対向位置に配置された主極部ＰＮと、隣り合う磁極が同極性に形成された分離磁極領域Ｑとを備え、この主極部ＰＮは、磁気ローラ２１の最上部の回転方向下流側で磁気ローラ２１の軸線Ｚ１を含む水平線より上方に配置され、分離磁極領域Ｑは、主極部ＰＮの磁気ローラ２１回転方向の下流側で、水平線より下方に配置される。【選択図】図２
2009036798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアとトナーからなる現像剤を撹拌搬送する撹拌部材と、軸線を中心に回転駆動されるスリーブを有し該スリーブの内側に磁極部材を固定支持される磁気ローラと、像担持体に対向して配置される現像ローラとを備え、
前記撹拌部材から搬送される現像剤により前記スリーブ上に磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを前記現像ローラに接触させるとともに前記磁気ローラにバイアス電圧を印加することにより、前記現像ローラにトナー層を形成し、該トナー層にて前記像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
前記撹拌部材が前記磁気ローラの前記軸線より下方に配置され、前記現像ローラが前記軸線より上方に配置され、
前記磁極部材は、前記現像ローラと前記磁気ローラの対向位置に配置された主極部と、隣り合う磁極が同極性に形成された分離磁極領域とを備え、
前記主極部は、前記磁気ローラの最上部の回転方向下流側で前記軸線を含む水平線より上方に配置され、前記分離磁極領域は、前記主極部の磁気ローラ回転方向の下流側で、前記水平線より下方に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラが前記像担持体に対向する位置は、前記現像ローラの最上部の回転方向下流側で前記現像ローラの回転軸線を含む水平線より上方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】
前記像担持体に対して未現像のトナーを前記現像ローラから剥ぎ取る剥ぎ取り部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記撹拌部材は、現像剤を撹拌する第１ミキサーと現像剤を前記磁気ローラに搬送する第２ミキサーとを備え、前記スリーブまたは前記現像ローラ上の未現像の現像剤を前記第２ミキサーに搬送するガイド部材を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記ガイド部材が斜面部を備えることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとを有する２成分現像剤を用いて、現像ローラ上にトナーを保持させて静電潜像を現像するようにした現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置においては、像担持体である感光体上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置によって現像されてトナー像となる。そして、感光体上のトナー像は用紙に転写され、用紙上のトナー像は定着装置によって定着される。このような画像形成装置に用いられる現像装置には、磁性キャリアとトナーを有する２成分現像剤で形成した磁気ブラシを、内蔵した磁極により磁気ローラに保持し、この磁気ブラシで現像ローラ上にトナー薄層を形成し、現像ローラ上に保持されたトナーで感光体上に形成した静電潜像を非接触で現像するものがある。
【０００３】
カラー画像を高速で形成する画像形成装置としてタンデム方式がある。タンデム方式は、使用するトナーの色に対応した複数の電子写真プロセス部材を転写部材上に並べて配置し、転写部材の送りに同期させて各電子写真プロセス部材により各画像を形成して転写部材上で色重ねを行う。しかしながらこの方式では、高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないために大型化する欠点を有していた。この対策として感光体を小径にする等、小型化した電子写真プロセス部材を配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。このように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、さらに転写部材上の並び方向に電子写真プロセス部材を極小にするため、現像装置を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像装置を配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら上述のような現像装置を縦型に配置した場合、現像剤攪拌部材から感光体に近接した現像ローラへの供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じるとともに感光体へのキャリアの付着、現像装置外へのトナー飛散が避けられないという間題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、現像ローラ対向して主磁極と、その下流側に配置した搬送磁極と、さらに下流側の穂切りブレードに対向し搬送磁極と同極性である対向磁極とを備えて構成される固定磁石が磁気ローラに内包され、さらに固定磁石の搬送磁極に対向する搬送空間上に、狭域化した空間が形成されている。この構成により、現像ローラ上で現像に使用されない現像剤が狭域化空間を通過すると圧縮されて薄くされ、現像剤が現像ローラから分離し易くなり、現像剤が搬送磁極と対向磁極により形成される分離帯（０ガウス空間）で磁気ローラから分離される。そして分離された現像剤が撹拌部材に戻されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、画像形成装置内で、現像ローラが感光体の上方で対向し、磁気ローラが現像ローラの上方で対向し、さらに撹拌部材が磁気ローラの上方に配置される構成であり、分離帯が磁気ローラの軸線を含む水平線から上方に位置するので、分離位置で現像剤が磁気ローラから分離しても、重力に反して撹拌部材側に持ち上げられ難い。このために、磁気ローラ上の現像剤の分離が不十分となり、撹拌部材と磁気ローラとの現像剤の入れ換わり不良が発生して、現像ローラ上に均一なトナー薄層が形成されない。また、分離されたものの撹拌部材側に戻れない現像剤は、重力により下側に移動し、現像装置外に漏れでるおそれがある。さらに現像ローラが現像装置の下方で感光体に対向しているために、感光体の潜像形成に使用されなかった未現像のトナーが現像装置外漏れるという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−５５８４４号公報（段落［００５４］、［００５５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、磁気ローラの未現像の現像剤を確実に撹拌部材に戻し、適切に磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像装置を提供することを目的とする。更に、この現像装置を用いることにより、形成される画像品質が良好かつ安定している画像形成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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を撹拌搬送する撹拌部材と、軸線を中心に回転駆動されるスリーブを有し該スリーブの内側に磁極部材を固定支持される磁気ローラと、像担持体に対向して配置される現像ローラとを備え、前記撹拌部材から搬送される現像剤により前記スリーブ上に磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを前記現像ローラに接触させるとともに前記磁気ローラにバイアス電圧を印加することにより、前記現像ローラにトナー層を形成し、該トナー層にて前記像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記撹拌部材が前記磁気ローラの前記軸線より下方に配置され、前記現像ローラが前記軸線より上方に配置され、前記磁極部材は、前記現像ローラと前記磁気ローラの対向位置に配置された主極部と、隣り合う磁極が同極性に形成された分離磁極領域とを備え、前記主極部は、前記磁気ローラの最上部の回転方向下流側で前記軸線を含む水平線より上方に配置され、前記分離磁極領域は、前記主極部の磁気ローラ回転方向の下流側で、前記水平線より下方に配置されることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、磁気ローラから現像ローラに供給されなかった現像剤は、磁気ローラのスリーブの回転により、分離磁極領域に搬送されると、磁力によりスリーブ上に保持されなくなるために、現像剤の自重によりスリーブから落下し、撹拌部材に回収される。
【０００９】
また、本発明は、上記の構成の現像装置において、前記現像ローラが前記像担持体に対向する位置は、前記現像ローラの最上部の回転方向下流側で前記現像ローラの回転軸線を含む水平線より上方に配置されることを特徴としている。この構成によれば、現像後の像担持体の潜像形成に使用されなかった現像ローラ上の未現像トナーは、その自重により現像ローラから落下する。
【００１０】
また、本発明は、上記の構成の現像装置において、前記像担持体に対して未現像のトナーを前記現像ローラから剥ぎ取る剥ぎ取り部材を備えることを特徴としている。この構成によれば、現像履歴現象が発生しない、また剥ぎ取られたトナーがその自重により剥ぎ取り部材から落下し、撹拌部材に回収される。
【００１１】
また、本発明は、上記の構成の現像装置において、前記撹拌部材は、現像剤を撹拌する第１ミキサーと現像剤を前記磁気ローラに搬送する第２ミキサーとを備え、前記スリーブまたは前記現像ローラ上の未現像の現像剤を前記第２ミキサーに搬送するガイド部材を備えることを特徴としている。この構成によれば、磁気ローラのスリーブまたは現像ローラから自重により落下した現像剤がガイド部材により誘導され、第２ミキサーに回収される。
【００１２】
また、本発明は、上記の構成の現像装置において、前記ガイド部材が斜面部を備えることを特徴としている。この構成によれば、磁気ローラのスリーブまたは現像ローラから自重により落下した現像剤が斜面部を滑り落ち、第２ミキサーに回収される。
【００１３】
また、本発明は、上記の構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、磁気ローラから現像ローラに供給されなかった現像剤は、磁気ローラのスリーブの回転により、分離磁極領域に搬送されると、磁力によりスリーブ上に保持されなくなるために、現像剤の自重によりスリーブから落下し、撹拌部材に回収され、回収された現像剤が撹拌部材により貯留する現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、現像後の像担持体の潜像形成に使用されなかった現像ローラ上の未現像トナーは、その自重により現像ローラから落下するので、像担持体との対向位置にトナーが滞留することが抑制されるので、現像装置外にトナーが漏れることを防止することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明によれば、現像履歴現象の発生が防止されるとともに、剥ぎ取られたトナーが、自重により剥ぎ取り部材から落下し、撹拌部材に回収され、回収されたトナーが撹拌部材により貯留する現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明によれば、磁気ローラのスリーブまたは現像ローラから自重により落下した現像剤がガイド部材により誘導され、第２ミキサーの軸線方向にくまなく回収され、回収されたトナーが第２ミキサーにより貯留される現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明によれば、磁気ローラのスリーブまたは現像ローラから自重により落下した現像剤が斜面部を滑り落ち、確実に第２ミキサーに回収される。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明によると、上記記載の現像装置を備えるようにすれば、形成される画像品質が良好かつ安定している画像形成装置にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料としては、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色に対応する。感光層は、アモルファスシリコンでもよい。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、光学露光器１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及び除電器１４ａ〜１４ｄが配置される。
【００２２】
現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの図１上の右斜め下方に配置され、現像ローラ２０ａ〜２０ｄと各色の現像剤の収容室とを有する。現像ローラ２０ａ〜２０ｄは、左斜め上方の感光体１１ａ〜１１ｄに対向し、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて、感光体１１ａ〜１１ｄ上にレーザビームを照射する。
【００２３】
中間転写ベルト１７がテンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されており、中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って上流側から隣り合うように対向して配列されている。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体１１ａ〜１１ｄと対向して中間転写ベルト１７に接触するよう配置されている。また、２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ２５と対向して中間転写ベルト１７に接触するよう配置されている。
【００２４】
また、中間転写ベルト１７は、基材である弾性ベルトと、その表面に設けられたフッ素樹脂層と、弾性ベルトを挟んでフッ素樹脂層と反対側に設けられた補強用樹脂層とを有し、この補強用樹脂層により弾性ベルトの伸縮による転写ずれを有効に防止している。これに限らず中間転写ベルト１７は、樹脂フィルム単層構造であってもよい。また、１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄおよび２次転写ローラ３４は発泡ＥＰＤＭ等の導電性ゴムから形成されている。
【００２５】
画像形成開始操作がされると、各感光体１１ａ〜１１ｄは図１上の矢印方向に回転し、各帯電器１３ａ〜１３ｄが各感光体１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電し、次いで光学露光器１２が画像データに基づき各感光体１１ａ〜１１ｄ表面に光を照射し、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面に静電潜像が形成される。次いで各現像装置２ａ〜２ｄが有する現像ローラ２０ａ〜２０ｄに印加された現像バイアス電圧により、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面に形成された静電潜像に各色トナーが付着し、トナー像が形成される。
【００２６】
各感光体１１ａ〜１１ｄ表面に形成された各色のトナー像は、１次転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）を印加された１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄにより、図１に示す矢印方向に搬送されている中間転写ベルト１７に順次１次転写されて色重ねされ、中間転写ベルト１７上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２７】
用紙搬送部３３は、給紙カセット３２に積載された用紙Ｐを１枚ずつ繰り出し、搬送ローラ３３ａ、３３ｂが用紙Ｐを中間転写ベルト１７と２次転写ローラ３４の間に搬送する。そして、２次転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）が印加された２次転写ローラ３４により、中間転写ベルト１７上に形成されたフルカラーのトナー像が用紙Ｐに２次転写される。
【００２８】
フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、フルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、その後装置本体外に排出される。
【００２９】
各感光体１１ａ〜１１ｄから中間転写ベルト１７に１次転写されずに残ったトナーがクリーニング装置によって除去されると共に、除電器１４ａ〜１４ｄが感光体１１ａ〜１１ｄ表面に残った電荷を除電し、次の画像形成に備えられる。
【００３０】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図であり、図２の上側が画像形成装置１の上方を示す。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａと相対する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については同様であり説明を省略し、また各色の現像装置を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００３１】
図２に示すように、現像装置２は、現像ローラ２０、磁気ローラ２１、枠体２２、撹拌部材としての第１ミキサー２３ａ及び第２ミキサー２３ｂ、穂切りブレード２４、及び回収ローラ２６等により構成されている。
【００３２】
現像ローラ２０は、ローラ軸２０ａとスリーブ２０ｂを備え、感光体１１ａに対向し、一定の隙間を設けて感光体１１ａの図２上の右斜め下方に配され、軸線Ｚ０を中心に回転する。現像ローラ２０の下方には、回収ローラ２６が現像ローラ２０に当接して配される。磁気ローラ２１は、ローラ軸２１ａ、スリーブ２１ｂ、磁極部材Ｍを備え、一定の隙間を設けて現像ローラ２０に対向し、現像ローラ２０の右斜め下方に配され、軸線Ｚ１を中心に回転する。撹拌部材２３は、磁気ローラ２１の略下方に配される。第２ミキサー２３ｂが磁気ローラ２１の下方に設けられ、軸線Ｚ３を中心に回転する。第１ミキサー２３ａが第２ミキサー２３ｂの左方に隣接して設けられる。また、穂切りブレード２４は磁気ローラ２１の右斜め下方に設けられる。そして、これらの現像ローラ２０、磁気ローラ２１、第１ミキサー２３ａ、第２ミキサー２３ｂ、穂切りブレード２４、及び回収ローラ２６は、枠体２２に保持される。
【００３３】
磁気ローラ２１は、撹拌部材２３により撹拌された磁性体のキャリアとトナーからなる現像剤をその外周面上に保持して、磁気ブラシを形成し、現像ローラ２０にトナーを供給する。現像ローラ２０ではトナーの薄層が形成される。この点は、後に詳述する。
【００３４】
撹拌部材２３は、第１ミキサー２３ａと第２ミキサー２３ｂの２本で構成される。第１ミキサー２３ａが現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーは、キャリアに保持される。また、枠体２２の長手方向（軸線方向）の両端には穴３３が設けられ、第１ミキサー２３ａが回転すると、帯電した現像剤が枠体２２に設けた一方の穴３３から第２ミキサー２３ｂに搬送され、現像剤が第１ミキサー２３ａと第２ミキサー２３ｂとを循環する。第２ミキサー２３ｂが回転して、図２に示す上方の位置で磁気ローラ２１に現像剤を供給する。穂きりブレード２４は、磁気ローラ２１上に形成される磁気ブラシの層規制を行うためのものであり、磁気ブラシを所定の高さに調節する。
【００３５】
回収ローラ２６は、感光体１１ａの潜像形成に使用されなかった現像ローラ２０の未現像のトナーを剥ぎ取るものであり、発泡性スポンジローラ、ブラシローラ等であり、その材質がウレタン、ナイロン、アクリル、シリコン、ゴム等で形成される。また、回収ローラ２６は、現像ローラ２０と同方向に回転して、トナーの剥ぎ取り性を向上させ、また現像ローラ２０に対して１〜１．５の速度比で回転して、剥ぎ取り時のトナーへの負荷を軽減させる。回収ローラ２６に替えて、ゴム製のブレードを現像ローラ２０に当接させて、現像ローラ２０からトナーを剥ぎ取ってもよい。
【００３６】
ガイド部材２７は、現像ローラ２０、回収ローラ２６及び磁気ローラ２１の図２上の左斜め下方に延在して配され、回収ローラ２６により現像ローラ２０から剥ぎ取られたトナーと磁気ローラ２１の現像ローラ２０への未供給の現像剤とを第２ミキサー２３ｂに回収するものである。またガイド部材２７は、枠体２２と一体に形成され第２ミキサー２３ｂ側に下降する斜面部２７ａを備える。その斜面部２７ａが現像ローラ２０、回収ローラ２６と磁気ローラ２１の下方で第２ミキサー２３ｂに向けて傾斜するので、回収ローラ２６により剥ぎ取られたトナーと磁気ローラ２１の未供給の現像剤とが第２ミキサー２３ｂに誘導される。
【００３７】
次に図３に基づき、本発明の実施形態における現像ローラ２０及び磁気ローラ２１の具体的な構成について述べる。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態に係る現像ローラ２０及び磁気ローラ２１の構成を示す分解斜視図である。図３（ａ）が現像ローラ２０を、図３（ｂ）が磁気ローラ２１を示す。尚、磁極部材Ｍの詳細な構成については後述するので、図３では磁極部材Ｍを簡略化して示す。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、現像ローラ２０は、ローラ軸２０ａ、スリーブ２０ｂ、キャップ２０ｃとを備えて構成されている。ローラ軸２０ａは、スリーブ２０ｂ内に挿通される。スリーブ２０ｂの両端に、それぞれ円形のキャップ２０ｃが嵌入され、ローラ軸２０ａがそのキャップ２０ｃから突出する。図示しない駆動機構によりローラ軸２０ａが回転駆動されると、スリーブ２０ｂとキャップ２０ｃは、一体で現像ローラ２０の軸線Ｚ０を中心に回転可能となっている。
【００４０】
スリーブ２０ｂは、例えばアルミニウム製のものを本実施形態で用い、外径精度を切削・研磨等で所定の値に仕上げる。また、耐磨耗性を向上させるのであれば、ステンレスを用いるのがよい。スリーブ２０ｂの表面は平滑にして、ウレタン・シリコン等のコーティングを施すことにより、トナーがその表面に付着することを防止する。また、１０〜３０μｍ程度の膜厚のアルマイト処理を施し絶縁処理することにより、スリーブ２０ｂへの高圧印加による放電等が防止される。
【００４１】
そして、これらの部材からなる現像ローラ２０は、感光体１１ａに対向するように配置され、現像ローラ２０と感光体１１ａの間に、所定のギャップが設けられる（図２参照）。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に示すように、磁気ローラ２１は、ローラ軸２１ａ、スリーブ２１ｂ、キャップ２１ｃと、断面で扇形に形成された磁極部材Ｍとで構成されている。
【００４３】
ローラ軸２１ａは、スリーブ２１ｂ内に挿通されるとともに、そのローラ軸２１ａには磁極部材Ｍが接着等により固着される。またスリーブ２１ｂの両端に、それぞれ円形のキャップ２１ｃが嵌入され、ローラ軸２１ａがそのキャップ２１ｃから突出する。そして、このように組み立てられた際、磁極部材Ｍとスリーブ２１ｂの間には所定の隙間が設けられる。
【００４４】
磁気ローラ２１のローラ軸２１ａが枠体２２に支持された場合、ローラ軸２１ａは支持部材（不図示）により回転不能に支持され、磁極部材Ｍは周方向の所定の角度で回転不能に支持される。一方、スリーブ２１ｂとキャップ２１ｃは、一体で磁気ローラ２１の軸線Ｚ１を中心にして回転可能となっており、図示しない駆動機構により現像ローラ２０と同方向に回転駆動される。スリーブ２１ｂは、現像ローラ２０と同方向に回転するので、現像ローラ２０とスリーブ２１ｂの対向位置において、反対方向に回転駆動されることにより、現像ローラ２０にトナーを供給しやすくなる。ローラ軸２１ａ、スリーブ２１ｂ及びキャップ２１ｃは、例えばアルミニウム製のものを本実施形態で用い、スリーブ２１ｂの表面は、磁気ブラシが滑らないように、サンドブラスト処理を施すことができる。
【００４５】
これらの部材からなる磁気ローラ２１は、現像ローラ２０との間に一定の隙間が設けられつつ対向するように、かつ、第２ミキサー２３ｂの上部に配置される（図２参照）。尚、トナーを現像ローラ２０にもれなく供給し、かつ引き剥がすため、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂは、現像ローラ２０のスリーブ２０ｂよりも軸線Ｚ１方向に長く形成される場合がある。
【００４６】
次に、図４に基づき、本発明の実施形態における磁極部材Ｍの具体例について述べる。図４は、本発明の実施形態に係る磁極部材Ｍの配置及び形状を説明するための断面図であり、図４の上側が画像形成装置１及び現像装置２の上方を示す。尚、図４では、磁極部材の磁力のピークを破線により示す。また、各ローラの回転方向を矢印にて示す。
【００４７】
磁気ローラ２１の磁極部材ＭＮ１は、現像ローラ２０との対向位置に配置されている。磁極部材ＭＮ１の磁力のピークである主極部ＰＮは、現像ローラ２０との最近接部に形成され、磁気ローラ２１の図４上の最上部より左斜め下方に配置される。
【００４８】
更に、スリーブ２１ｂの図４に示す回転方向の逆方向（図４の時計回りの方向）にみて、磁極部材ＭＮ１の隣に磁極部材ＭＳ１が、その隣に磁極部材ＭＮ２が、その隣に磁極部材ＭＳ２が、その隣に磁極部材ＭＮ３が、更にその隣に磁極部材ＭＳ３が互いに密着して設けられる。そして、磁極部材ＭＳ４は、磁極部材ＭＳ３から一定の間隔を開け、磁極部材ＭＮ１の隣に密着して設けられる。各磁極部材Ｍのスリーブ２１ｂ方向側における磁極は、磁極部材ＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３がＮ極、磁極部材ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３、ＭＳ４がＳ極となっていて、磁極部材Ｍは、原則交互になるように支持される。
【００４９】
この様にＮ極とＳ極が交互に配置された磁極部材Ｍにより形成される磁力により、磁気ブラシは、各磁極の磁力のピーク位置では、穂が立ってブラシ状に形成され、各磁極の磁力のピーク間では平らな穂が形成される。穂きりブレード２４により、一定の高さに規制された磁気ブラシがスリーブ２１ｂ上に保持される。スリーブ２１ｂの回転により、磁気ブラシが主極部ＰＮに搬送され現像ローラ２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、磁気ローラ２１に印加されたバイアス電圧に応じて、現像ローラ２０に供給される。
【００５０】
また、磁極部材ＭＳ４が同極性の磁極部材ＭＳ３と隣り合うように配置されると、磁極部材ＭＳ４と磁極部材ＭＳ３との間のスリーブ２１ｂの周面において、磁極部材ＭＳ４と磁極部材ＭＳ３の磁力が互いに反発することになり、双方の磁力のピーク位置（図４の破線位置）から磁力が徐々に弱くなって０ガウスになる分離磁極領域Ｑが形成される。この分離磁極領域Ｑは、主極部ＰＮに対してスリーブ２１ｂの図４上の回転方向（反時計回りの方向）の下流側で、磁気ローラ２１の軸線Ｚ１を含む水平線Ｌの下方に配置される。このために、スリーブ２１ｂの回転により、現像ローラ２０に供給されなかった現像剤は、この分離磁極領域Ｑに搬送されると、磁力により保持されることがないために、現像剤の自重によりスリーブ２１ｂから落下する。
【００５１】
次に、静電潜像を現像し、現像剤を撹拌部材に回収する方法の具体的な例を図２、図４を用いて説明する。
【００５２】
まず、現像剤には、ポリエチレン、スチレンアクリル等の樹脂で、６．５μｍの粒径の正帯電トナーと、４０〜９０ｅｍｕ／ｇの磁力で、３０〜９０μｍ、好ましくは３５μｍの粒径のフェライト製キャリアを用い、現像剤中のトナーの割合を４〜１２ｗｔ％、好ましくは１２ｗｔ％にしている。感光体１１ａは外径３０ｍｍの正帯電ＯＰＣ感光体である。現像ローラ２０はそのスリーブ２０ｂの外径が１６ｍｍで、形成されるトナー層形成量が１ｍｇ／ｃｍ2で、感光体１１ａとの線速比が１．６倍である。磁気ローラ２１は、そのスリーブ２１ｂの外径が１６ｍｍで、現像ローラ２０との線速比が１．５倍である。磁極部材Ｍは、略扇型形状で、希土類等の磁石であればよいが、例えばラバーマグネットのような加工しやすいものを用いると、製造が容易になる。第１及び第２ミキサー２３ａ、２３ｂの外径が各１４ｍｍである。
【００５３】
図２に示すように、第１ミキサー２３ａが磁性キャリアとトナーを有する現像剤を撹拌して、現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させ、トナーがキャリアに保持される。また、第１ミキサー２３ａがさらに回転すると、帯電した現像剤が枠体２２に設けた穴３３から第２ミキサー２３ｂに搬送される。第２ミキサー２３ｂが回転し、図２に示す上方の位置で磁気ローラ２１に現像剤を供給する。磁気ローラ２１は、磁極部材Ｍの磁力により、スリーブ２１ｂ上に帯電した現像剤から磁気ブラシを形成保持する。スリーブ２１ｂが図２に示す矢印方向に回転すると、磁気ブラシは穂きりブレード２４に搬送され、穂きりブレード２４により高さが一定に規制される。
【００５４】
一定の高さに規制された磁気ブラシが、スリーブ２１ｂの回転により、主極部ＰＮに搬送され現像ローラ２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、磁気ローラ２１に印加されたバイアス電圧に応じて、現像ローラ２０に供給され、現像ローラ２０上にトナー薄層が形成される。このトナー薄層は、現像ローラ２０に交流電圧を印加することで感光体１１ａに飛翔され、感光体１１ａ上の静電潜像が現像される。
【００５５】
現像後の感光体１１ａの潜像形成に使用されなかった現像ローラ２０上の未現像トナーは、現像ローラ２０と同方向に回転する回収ローラ２６により、現像ローラ２０から剥ぎ取られる。剥ぎ取られたトナーは、ガイド部材２７の斜面部２７ａを滑り落ち、第２ミキサー２３ｂに回収される。回収されたトナーが第２ミキサー２３ｂで貯留される現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になる。
【００５６】
また、磁気ローラ２１から現像ローラ２０に供給されなかった現像剤は、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂ上に保持されていたが、スリーブ２１ｂの回転により、分離磁極領域Ｑ（図４参照）に搬送されると、この分離磁極領域Ｑでは磁力により保持されないために、現像剤の自重によりスリーブ２１ｂから落下する。落下した現像剤はガイド部材２７の斜面部２７ａを滑り落ち、第２ミキサー２３ｂに回収される、または、直接に第２ミキサー２３ｂに回収される。回収された現像剤が第２ミキサー２３ｂで貯留された現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になる。
【００５７】
上記実施形態によれば、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を撹拌搬送する撹拌部材２３と、軸線Ｚ１を中心に回転駆動されるスリーブ２１ｂを有しこのスリーブ２１ｂの内側に磁極部材Ｍを固定支持される磁気ローラ２１と、感光体１１ａに対向して配置される現像ローラ２０とを備える。撹拌部材２３から搬送される現像剤によりスリーブ２１ｂ上に磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを現像ローラ２０に接触させるとともに磁気ローラ２１にバイアス電圧を印加することにより、現像ローラ２０にトナー薄層を形成し、このトナー薄層にて感光体１１ａ上の潜像を現像する現像装置２において、撹拌部材２３が磁気ローラ２１の軸線Ｚ１より下方に配置され、現像ローラ２０がこの軸線Ｚ１より上方に配置される。磁極部材Ｍは、現像ローラ２０と磁気ローラ２１の対向位置に配置され磁力のピークを有する主極部ＰＮと、隣り合う磁極が同極性に形成された分離磁極領域Ｑとを備え、この主極部ＰＮは、磁気ローラ２１の最上部の回転方向下流側で磁気ローラ２１の軸線Ｚ１を含む水平線より上方に配置され、分離磁極領域Ｑは、主極部ＰＮの磁気ローラ２１回転方向の下流側で、水平線より下方に配置される。
【００５８】
この構成によれば、磁気ローラ２１から現像ローラ２０に供給されなかった現像剤は、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂの回転により、分離磁極領域Ｑに搬送されると、磁力によりスリーブ２１ｂ上に保持されなくなるために、現像剤の自重によりスリーブ２１ｂから落下し、撹拌部材２３に回収され、回収された現像剤が撹拌部材２３により貯留する現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００５９】
また、現像ローラ２０が感光体１１ａに対向する位置は、現像ローラ２０の最上部の回転方向下流側で現像ローラ２０の軸線Ｚ０を含む水平線より上方に配置されることによって、現像後の感光体１１ａの潜像形成に使用されなかった現像ローラ２０上の未現像トナーは、飛散しても現像ローラ２０の下方に向かい、現像装置２外にトナーが漏れることを防止することができる。
【００６０】
また、感光体１１ａに対して未現像のトナーを現像ローラ２０から剥ぎ取る回収ローラ２６を備えることによって、現像履歴現象の発生が防止されるとともに、剥ぎ取られたトナーは、自重により回収ローラ２６から落下し、撹拌部材２３に回収され、回収されたトナーが撹拌部材２３により貯留する現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００６１】
また、撹拌部材２３は、現像剤を撹拌する第１ミキサー２３ａと現像剤を磁気ローラ２１に搬送する第２ミキサー２３ｂとを備え、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂ上または現像ローラ２０上の未現像の現像剤を第２ミキサー２３ｂに搬送するガイド部材２７と備える。このことによって、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂまたは現像ローラ２０から自重により落下した現像剤がガイド部材２７により誘導され、第２ミキサー２３ｂの軸線Ｚ３方向にくまなく回収され、回収されたトナーが第２ミキサー２３ｂにより貯留される現像剤と攪拌されることで、現像剤は適切なトナー濃度になり、その現像剤が再度磁気ブラシを形成することにより、濃度変化のない安定した現像を行うことができる。
【００６２】
また、ガイド部材２７が斜面部２７ａを備えることによって、磁気ローラ２１のスリーブ２１ｂまたは現像ローラ２０から自重により落下した現像剤が斜面部２７ａを滑り落ち、確実に第２ミキサー２３ｂに回収される。斜面部２７ａの水平方向に対する傾斜角は、用いるトナーの安息角より大きく設定すると、斜面部２７ａを滑りやすくなる。尚、本実施形態で用いるトナーの安息角は５０度である。
【００６３】
また、上記実施形態によると、画像形成装置１において、上記の現像装置２を備えるようにすれば、形成される画像品質が良好かつ安定している画像形成装置１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に利用することができ、特に磁性キャリアとトナーとを有する２成分現像剤を用いて、現像ローラ上にトナーを保持させて静電潜像を現像するようにした現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】は、本発明の実施形態である画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】は、本発明の実施形態である現像装置の構成を示す側面断面図である。
【図３】は、本発明の実施形態である現像装置の現像ローラ及び磁気ローラの構成を示す分解斜視図である。
【図４】は、本発明の実施形態である現像装置の磁極部材の配置と構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    画像形成装置
２ａ〜２ｄ    現像装置
１１ａ〜１１ｄ    感光体
２０    現像ローラ
２０ａ、２１ａ    ローラ軸
２０ｂ、２１ｂ    スリーブ
２１    磁気ローラ
２２    枠体
２３    撹拌部材
２３ａ    第１ミキサー（撹拌部材）
２３ｂ    第２ミキサー（撹拌部材）
２４    穂きりブレード
２６    回収ローラ（剥ぎ取り部材）
２７    ガイド部材
Ｍ、ＭＳ、ＭＮ    磁極部材
Ｐ    用紙
ＰＮ    主極部
Ｑ    分離磁極領域
【図１】
2009036798.tif 000003
【図２】
2009036798.tif 000004
【図３】
2009036798.tif 000005
【図４】
2009036798.tif 000006