JP2011118080A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤循環型現像装置であって、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制できる現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を均一化する現像装置及びこれを備えた画像形成装置。現像装置は、現像剤担持体内蔵の磁石体のキャッチ極から規制極へ至る磁石体部分（搬送極ｍ２）に、低磁束密度域ＬＢｒを設けたものである。ＬＢｒは、現像剤担持体へ現像剤を供給するスクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍（略整数倍を含む）の配列ピッチ（ｐｔ）で設けてある。
【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置には、静電記録方式の画像形成装置もあるが、電子写真方式の画像形成装置が広く普及している。電子写真方式の画像形成装置では、感光体のような静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。

ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置等において、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。

いずれの方式においても、画像形成装置で用いる現像装置には種々のタイプのものが知られており、その中に、画像形成装置の静電潜像担持体に形成される、形成しようとする画像に応じた静電潜像へトナーを付与するための現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１搬送部材と、回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、第１搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２搬送部材とを含み、該第１及び第２の搬送部材で現像剤を循環させつつ第１搬送部材から現像剤担持体へ現像剤を供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量等を規制して静電潜像の現像に供することができる現像装置がある。

このタイプの現像装置では、第２搬送部材の現像剤送出側端部から第１搬送部材の現像剤送入側端部への現像剤移動を許すとともに第１搬送部材の現像剤送出側端部から第２搬送部材の現像剤送入側端部への現像剤移動を許しつつ第１及び第２の搬送部材で現像剤を循環させ、第１搬送部材から現像剤担持体へ現像剤を供給する。

以下、このタイプの現像装置を「現像剤循環型現像装置」ということがある。
第１、第２の搬送部材のそれぞれの代表的なものは、回転軸にスクリュー羽根（螺旋羽根）を形成したスクリュー搬送部材である。

一方、使用される現像剤としては、代表的には、トナーを主体とする所謂一成分現像剤と、トナー及びキャリアを主体とする所謂二成分現像剤が知られている。

現像剤循環型現像装置は一成分現像剤を用いる場合でも採用されるが、二成分現像剤を用いる場合に適している。二成分現像剤は、トナーとキャリアを混合攪拌してトナーを帯電させて現像に供するものであるから、現像剤の攪拌も行える現像剤循環型現像装置は二成分現像剤を使用する現像装置として適していると言える。

例えば、特開２００５−９１８５４号公報には、トナーと磁性キャリアを主体とする二成分現像剤を採用する現像剤循環型現像装置が記載されている。同公報に記載された現像装置では、トナーとキャリアを円滑に攪拌混合させるためにスクリュータイプの第２搬送部材の上に現像剤ほぐし効果のある磁界発生手段が設けられている。

特開２００５−９１８５４号公報

しかし一成分現像剤を採用する場合であれ、二成分現像剤を採用する場合であれ、現像剤担持体へ現像剤を供給する第１搬送部材としてスクリュー搬送部材を採用した現像剤循環型現像装置では、第１スクリュー搬送部材の形状に倣って現像装置内の現像剤面に高低差が生じ、全体として現像剤面が波うつように凹凸状態を呈し、それにともなって現像剤担持体へ供給される現像剤量も現像剤担持体各部で均一化せずムラがあり、ひいては、その現像剤量供給ムラが現像形成されるトナー画像の濃度不良等の画像不良を発生させる。

このような問題に対しては、スクリュー搬送部材に対する現像剤供給量を多くして、さらに言えば、例えば現像剤供給量の少ないところを基準にして現像剤担持体の現像剤担持領域の各部に必要現像剤量が供給されるように余剰の現像剤を第１スクリュー搬送部材に供給するようにして、スクリュー搬送部材の形状による現像剤面の波うち変動に対応すればよいが、スクリュー搬送部材上に本来現像に必要な量に加え、余剰の現像剤を供給すると、第１スクリュー搬送部材から現像剤担持体へ供給される現像剤を現像剤規制部材により量規制するとき、それだけ大きい規制エネルギーが必要になり、そのため現像剤担持体等の駆動トルク（現像装置駆動トルク）の増大を招くとともに現像剤に加わるストレスが大きくなって現像剤が劣化しやすくなり、いずれも好ましくない。

そこで本発明は、現像剤循環型現像装置であって、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制できる現像装置を提供することを第１の課題とする。

ここで「現像剤循環型現像装置」とは、既述のとおり、 画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量を規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置である。

また、本発明は、静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置においては、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたり均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを第２の課題とする。

本発明は前記第１の課題を解決するため次の現像装置を提供するとともに前記第２の課題を解決するため次の画像形成装置を提供する。

（１）現像装置
画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で量規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置であって、
前記現像剤として磁性現像剤が用いられ、前記現像剤担持体は磁界発生体を内蔵しており、該磁界発生体は現像剤を現像剤担持体上に吸着するキャッチ極及び前記現像剤規制部材に現像剤担持体を介して臨む規制極を有しており、現像剤担持体回転方向において該キャッチ極から規制極へ至る磁界発生体部分に、低磁束密度域が、スクリュー搬送部材の回転軸方向と平行な磁界発生体長手方向に、第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍の低磁束密度ピーク間隔で、且つ、現像剤担持体回転方向において上流側から下流側へ向かって次第に小さくなるように形成されている現像装置。

（２）画像形成装置
静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置が本発明に係る現像装置である画像形成装置。

本発明に係る現像装置によると、現像剤として磁性現像剤が採用され、現像剤担持体中の磁界発生体のキャッチ極から規制極へ至る部分に低磁束密度域が形成されている。
従って、現像剤には、キャッチ極に対応する領域から規制極に対応する領域へ搬送される過程で、そのような低磁束密度域が無い場合の現像剤搬送方向（以下、「従来搬送方向」ということがある。）を横切る方向にも（磁界発生体長手方向にも）搬送力成分が加わる。それにより、現像剤は、従来搬送方向に対して斜め方向にも広がりながら規制部材へ向け搬送される。

また、低磁束密度域は現像剤担持体回転方向において上流側から下流側へ向かって次第に小さくなるように形成されているので、現像剤が搬送されるにつれ、前記の従来搬送方向を横切る方向の搬送力成分は次第に小さくなる。

これらにより、キャッチ極対応領域におけるスクリュー搬送部材の形状による現像剤担持体上への現像剤供給量ムラ（換言すればキャッチ極による吸着ムラ）は、現像剤規制部材へ現像剤が到達する過程で低減される。

また、磁界発生体の低磁束密度域は、スクリュー搬送部材の回転軸方向と平行な磁界発生体長手方向に、第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍の低磁束密度ピーク間隔で形成されている。なお、該「整数倍」には「丁度整数倍」の場合だけでなく、「略整数倍」も含まれる。

このように磁界発生体の低磁束密度域が第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍（「略整数倍」を含む）の低磁束密度ピーク間隔で形成されているため、各低磁束密度域に対応する領域に到達する現像剤量がそれだけ均一化され、低磁束密度域間の現像剤高低差が小さく抑制され、それだけスクリュー搬送部材の形状に起因する現像剤担持体への現像剤供給ムラが低減される。

これらにより、スクリュー搬送部材に供給する現像剤量を、静電潜像現像に要求される本来の現像剤量に対して余剰量を加えたものとするまでもなく、現像剤担持体上に供給される現像剤量が現像剤担持体の現像剤担持領域の各部で均一化され、現像剤供給量ムラに起因する画像濃度低下等の画像不良の発生を抑制できる。

そして、そのように余剰の現像剤を加えるまでもないので、現像剤規制部材による現像剤の量規制等にあたっての規制エネルギーは小さく抑制しておくことができ、ひいては、現像剤担持体等の駆動トルク（現像装置駆動トルク）を小さく抑制しておくことができるとともに現像剤に加わるストレスを抑制して現像剤劣化を抑制することができる。

また、本発明に係る画像形成装置では、少なくとも一つの現像装置に本発明に係る現像装置を採用しているから、少なくとも一つの現像装置においては、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる。

前記低磁束密度域が形成された前記キャッチ極から規制極へ至る磁界発生体部分として、前記キャッチ極で現像剤担持体上に吸着した現像剤を前記規制極に対応する領域へ搬送する搬送極を例示できる。

また本発明に係る現像装置では、前記第１スクリュー搬送部材と現像剤担持体との間に、該スクリュー搬送部材の回転軸方向に沿って該第１スクリュー搬送部材から該現像剤担持体へ供給される現像剤の移動方向を分割変更する（分割するように散らす）供給補助部材を順次配列してもよい。その場合、その配列ピッチを前記第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍としてもよい。なお、該「整数倍」には「丁度整数倍」の場合だけでなく、「略整数倍」も含まれる。

このような供給補助部材を設けることで、スクリュー搬送部材の回転位相に拘らず、前記磁界発生体の各低磁束密度域に到達する現像剤量を一定化することができ、それにより現像剤量の均一化が促進される。

いずれにしても、本発明に係る現像装置において、前記現像剤担持体としてはベルト形態のものでもよいが、代表例として、前記磁界発生体を内蔵した回転駆動可能の現像ローラを挙げることができる。

また、本発明に係る現像装置で採用する現像剤は磁性現像剤であるが、その例として、磁性トナーを主体とする所謂一成分現像剤や、トナー及び磁性キャリアを主体とする所謂二成分現像剤を挙げることができる。

本発明によると、現像剤循環型現像装置であって、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制できる現像装置を提供することができる。

また本発明によると、静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置においては、現像剤規制部材における現像剤規制エネルギーの増大を招くことなく、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたり均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置における現像装置の断面構造の概略を示す図である。 図３（Ａ）は図２の現像装置の現像ローラと磁界発生体（磁石体）等との関係及び現像ローラと感光体との位置関係を示す図であり、図３（Ｂ）は磁界発生体（磁石体）の軸端部のＤカット面を示す斜視図である。 図２の現像装置を図２において左側から見て、且つ、ケース蓋体を外して示す概略図である。 図２に示す現像装置を図２において上方から見て、且つ、ケース蓋体及び現像剤規制部材を省略して示す概略図である。 磁界発生体（磁石体）（低磁束密度域の図示は省略）の斜視図である。 磁界発生体（磁石体）における磁極部分の一部の斜視図である。 磁界発生体（磁石体）の磁極部分の各位置と感光体との位置関係を示す図である。 図９（Ａ）は低磁束密度域を形成した搬送極の一部の斜視図であり、図９（Ｂ）は低磁束密度域の低磁束密度ピーク位置での切断端面図である。 搬送極各部の位置を示す図である。 搬送極の長手方向各位置での磁石体周方向における磁束密度分布を示す図である。 搬送極の磁石体周方向の各位置での磁石体長手方向における磁束密度分布を示す図である。 搬送極における低磁束密度域により第１搬送部材から供給される、量的にスクリュー羽根ピッチムラのある現像剤が、キャッチ極対応領域から規制極対応領域へ搬送極により搬送されていく過程で現像剤担持体長手方向に均一化される様子を示す図である。 図１４（Ａ）は搬送極の低磁束密度域配列ピッチを第１搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍（略整数倍の場合も含む）にする場合の、現像剤担持体上での現像剤量均一化の様子を示す図であり、図１４（Ｂ）はそうでない場合の、現像剤担持体上での現像剤量不均一分布の様子示す図である。 図１５の上段の図は、本発明に係る現像装置によると、現像剤規制領域への現像剤供給量を多くしなくても、現像剤規制部材による量規制後の現像ローラ上現像剤搬送量を目標搬送量にすることができることを、図１５の下段の図は、本発明に係る現像装置によると、現像剤規制部材による現像剤規制エネルギーを小さく抑制しておくことができることを示している。 図１６（Ａ）は本発明に係る現像装置の他の例を示す図であり、図１６（Ｂ）はその現像装置で採用される現像剤散らし効果のある現像剤供給補助部材の斜視図である。 図１６に示す補助部材を備えた現像装置において、該補助部材と搬送極における低磁束密度域の双方により、第１搬送部材から供給される、量的にスクリュー羽根ピッチムラのある現像剤が現像剤担持体長手方向に均一化される様子を示す図である。 搬送極を低磁束密度域の無い従来搬送極とした場合、現像剤担持体長手方向において現像剤量の、第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチムラが生じる様子を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例及びそこで用いられている現像装置について説明する。
図１は画像形成装置の１例ＰＲの構成の概略を示している。画像形成装置ＰＲはタンデム型のフルカラープリンタである。

このプリンタＰＲは、駆動ローラ７１とこれに対向するローラ７２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト７を有している。転写ベルト７は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ７１により図中反時計方向（図中矢印方向）ＣＣＷに回される。

ローラ７２には転写ベルト７上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置７３が臨んでおり、駆動ローラ７１には２次転写ローラ８が臨んでいる。クリーニング装置７３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ８は図示省略の押圧手段にて駆動ローラ７１に支持された中間転写ベルト７の部分に押圧され、中間転写ベルト７との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト７の回転に従動して、或いは後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して、或いは図示省略の駆動部に駆動されて回転することができる。２次転写ローラ８には、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト７及び２次転写ローラ８の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット９が配置されている。

定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット９に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ９１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト７を巻き掛けたローラ７１、７２の間には、転写ベルト７に沿って、ローラ７２からローラ７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像装置４及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。

各画像形成部の感光体１にはベルト７を間にして１次転写ローラ５が対向配置されている。１次転写ローラ５は、図示省略の押圧手段にて感光体１の方向へ押圧され、ベルト７に接触して従動回転するとともにベルト７を感光体１に接触させることができる。

１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト７へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。

露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ、画像読取装置等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。

各画像形成部における帯電器２は、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電器２は帯電ローラを用いるもの等であってもよい。

各画像形成部における現像装置４は、磁性キャリアと非磁性トナーを主成分とする所謂２成分現像剤を用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加されるローラ形態の現像剤担持体４１で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。

このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト７に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像剤担持体４１にて現像されて可視イエロートナー像となる。該イエロートナー像は１次転写ローラ５にて転写ベルト７上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト７に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト７上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト７上に形成された多重トナー像は転写ベルト７の回動により２次転写ローラ８へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット９から媒体供給ローラ９１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト７にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト７と２次転写ローラ８とのニップ部に供給される。該多重トナー像は図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ８にて記録媒体Ｓ上に２次転写される。

その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＤＴに排出される。

トナー像のベルト７への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト７上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置７３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

以上説明したように画像形成されるのであるが、２成分現像剤を用いる現像装置４についてさらに説明する。現像装置４は図２〜図５等に示すもので、本発明に係る現像装置の１例である。

図２は現像装置４の断面構造の概略を示している。図３（Ａ）は現像装置４の現像剤担持体４１と磁界発生体４２等との関係及び現像剤担持体４１と感光体１との位置関係を示している。図３（Ｂ）は磁界発生体４２の軸部４２０の一方の端部４２１のＤカット面Ｄｃを示す斜視図である。

図４は現像装置４を図２において左側から見て、且つ、ケース蓋体４０Ｌを外して示す概略図であり、図５は現像装置４を図２において上方から見て、且つ、ケース蓋体４０Ｌ及び現像剤規制部材４３を省略して示す概略図である。

現像装置４は、回転駆動可能の現像担持体４１とその内部に固定配置された磁界発生体（以下、「磁石体」ということがある。）４２を有している。現像剤担持体４１は、ここでは非磁性材料で形成された断面円形の中空ローラ形態のものであり、磁石体４２に外嵌され、図３（Ａ）に示すように左右の軸受け部ｂ１、ｂ２を介して磁石体４２に回転自在に支持されているとともに、左側、右側のうち片方側から図２中時計方向ＣＷに回転駆動可能となっている。磁石体４２はここでは概ねローラ形態に形成されている。

現像ローラ４１は、図３（Ａ）において左側端部４１１に嵌着された円盤状端部材ｅ１を有しているとともに図３（Ａ）において右側端部４１２に嵌着された円盤状端部材ｅ２を有している。磁石体４２は軸部４２０を有しており、その一方の端部４２１は磁石体左側端から現像ローラ４１の外まで突出しているとともに他端部４２２は反対側へ短く突出している。

磁石体４２の現像ローラ４１から突出した軸端部４２１は現像装置ケース４０（図２参照）に支持されており、かくして磁石体４２は現像装置ケース４０に対し定位置をとる固定配置の磁石体となっている。

現像ローラ４１の左側の端部材ｅ１の内面側に段落とし凹所が形成されている。左側の軸受け部ｂ１は該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の軸端部４２１に外嵌されている。現像ローラ４１の右側の端部材ｅ２の内面側にも段落とし凹所が形成されている。右側の軸受け部ｂ２は該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の軸端部４２２に外嵌されている。

このようにして、現像ローラ４１は磁石体４２に外嵌され、左右の軸受け部ｂ１、ｂ２を介して該磁石体に回転自在となっている。
現像ローラ４１の左側の端部材ｅ１の外面側にも段落とし凹所が形成されている。シールリングｓｒが該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の軸端部４２１に外嵌されている。

現像ローラ４１の右側の端部材ｅ２から現像ローラ４１を回転駆動するための軸部４１０が一体的に突出しており、該軸部は図示省略の軸受け部にて現像装置ケース４０に回転可能に支持されており、該ケース４０外へ突出した端部に駆動用ギアＧ（後述する図４、図５参照）が嵌着されている。該駆動ギアＧが図省略の現像装置駆動部により駆動されることで、現像ローラ４１が図２中時計方向ＣＷに回転駆動される。

磁石体４２は全体としてローラ形態のもので、現像ローラ４１が磁石体４２の周囲に回転駆動されたとき、現像装置４で使用される現像剤からなる磁気ブラシ（現像剤の穂）が現像ローラ４１の周面上に形成されるように、磁石体周囲方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に有している。磁石体４２については後ほどさらに説明する。

現像領域Ｄａにおいては、感光体１と現像ローラ４１との間の間隙（現像ギャップ）Ｄｇに磁気ブラシが到来して感光体１上の静電潜像が現像され、可視トナー像が形成される。このトナー像は感光体１から被転写体（ここではベルト７）に転写される。

現像領域における現像ギャップＤｇは、ここでは、次のように確保される。
図３（Ａ）に示すように、磁石体４２の軸端部４２１が、感光体１を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置ＰＳ１に嵌め込み支持されるとともに、現像ローラ４１の駆動軸部４１０が、感光体１を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置ＰＳ２に嵌め込み支持されている。かくして、現像ローラ４１は感光体１に対し固定的に定位置に設けられ、感光体１に対し、決められた現像ギャップＤｇをおいて臨む。

なお、図３（Ａ）では軸部位置決め装置ＰＳ１を簡略図示しているが、装置ＰＳ１は図３（Ｂ）に示すように、軸端部４２１の一部を、その断面形状がＤ字様形状となるように、軸部４２０中心線と平行に平坦に切除して、所謂Ｄカット面Ｄｃを形成し、該Ｄカット面Ｄｃに位置決めスプリングを当接させるものである。

感光体１と現像ローラ４１との間の現像ギャップを設定する手法として、上記のような軸部位置決め装置ＰＳ１、ＰＳ２のほか、コロを採用したものでもよい。
例えば、現像ローラの軸部に現像ローラ４１より現像ギャップＤｇの２倍分大径のコロを嵌め、現像装置全体を感光体側へ付勢するか、又は現像ローラ４１を感光体１側へ付勢することで該コロを感光体１の周面に当接させて現像ギャップＤｇを得るようにしてもよい。

現像装置４は上記説明した現像ローラ４１等のほか、現像ローラ４１へ現像剤を攪拌循環させつつ供給する第１スクリュー搬送部材４４及び第２スクリュー搬送部材４５も含んでいる。第１スクリュー搬送部材４４は回転軸４４１にスクリュー羽根４４２を周設したものであり、スクリュー搬送部材４５は回転軸４５１にスクリュー羽根４５２を周設したものである。

スクリュー搬送部材４４、４５の間に隔壁４６が設けられている。図４、図５に示すように、隔壁４６には、その一端部に現像剤流通開口ｈ１が（図４、図５にはその位置だけを示す）、他端部に現像剤流通開口ｈ２が形成されている。

スクリュー搬送部材４４、４５は図示省略の駆動モータ（前記の現像ローラ駆動モータでもよい）に回転駆動され、それにより、現像装置４内に現像剤が循環するようになっている。現像装置４内の現像剤は、第２スクリュー搬送部材４５によりキャリアとトナーが攪拌されつつ図４及び図５において右側へ搬送され、隔壁開口ｈ２から第１スクリュー搬送部材４４側へ押し出され、該搬送部材４４にて図４、図５中左側へ送られ、そのとき、現像剤が搬送部材４４により攪拌されつつ現像ローラ４１の各部へ供給される。

スクリュー搬送部材４４から現像剤を供給される現像ローラ４１は、内部の磁石体４２の作用で、ローラ周面に磁性キャリアとトナーを含む現像剤からなる磁気ブラシを担持して、感光体１上の静電潜像を現像する現像領域Ｄａへ搬送することができる。また、該現像剤搬送の途中で、現像領域Ｄａへ搬送される現像剤量（磁気ブラシの穂高さ）が現像剤規制部材（現像剤の穂高規制部材）４３で予め定めたものに規制される。

現像に供されずにスクリュー搬送部材４４によりその送り出し端側へ搬送される現像剤は、隔壁開口ｈ１からスクリュー搬送部材４５側へ移行する。このように現像装置４内で現像剤が循環する。

図４、図５に示すように、スクリュー搬送部材４４には、その送り出し端側からトナー補給供給スクリュー４４１が同軸に連設されており、図示省略のトナー補給ホッパからトナー補給口ＴＳへ予め定めたタイミングで供給される補給トナーが隔壁開口ｈ１へ送られ、既に装置４内にある現像剤に混合され、現像に供されていく。

磁石体４２についてさらに説明する。
図６は後述する低磁束密度域の図示を省略して示す磁石体４２の斜視図である。
図７は磁石体４２における一つの磁極部分の一部の斜視図である。
図８は磁石体４２の磁極部分ｍ１〜ｍ５の各位置と感光体１との位置関係を示す図である。

磁石体４２は、図２及び図６等に示すように、現像ローラ回転軸線方向に垂直な断面の形状が扇形の磁極部分（表面が同極の磁石）ｍ１〜ｍ５を円状に配列したもので、全体としてローラ形態に構成したものである。磁極部分として、キャッチ極ｍ１、搬送極ｍ２、規制極ｍ３、現像極ｍ４及び封止極を兼ねる剥離極ｍ５を備えている。

各磁極部分は、図７に示すように、扇形中心角度θ、厚みｔ（但し搬送極ｍ２は後述のとおり厚みの小さい低磁束密度域有り）、軸方向長さＬのものである。扇形中心角度θは磁極部分に応じて定められる。

キャッチ極ｍ１は第１スクリュー搬送部材４４から供給される現像剤を現像ローラ４１上に吸着する磁極部分であり、規制極ｍ３は図２に示すように現像ローラ４１に対して所定の間隙を於いて臨む現像剤規制部材４３のある現像剤量規制領域に対応する磁極部分である。

搬送極ｍ２は、キャッチ極ｍ１により現像ローラ４１上に吸着された現像剤を現像ローラ４１の回転に伴って現像剤規制極ｍ３に対応する現像剤規制領域へ搬送するための磁極部分である。現像極ｍ４は感光体１上の静電潜像を現像する現像領域Ｄａに対応する磁極部分である。

剥離極ｍ５は現像領域Ｄａで消費されずに現像ローラ４１の回転とともに現像装置内へもどってくる現像剤をキャッチ極ｍ１との相互反撥磁力で現像ローラ４１から剥離落下させる磁極部分である。剥離極ｍ５は現像剤の外部漏れを抑制する封止極も兼ねている。

プリンタＰＲに現像装置４をセットした状態での磁石体４２における各磁極部分の位置は、図８において、Ｄカット面Ｄｃの、軸部円周方向における中心ｃｅにおいて面Ｄｃに立てた垂線（磁石体の半径方向線と同じ）を基準位置として磁極部分の磁束密度ピークへ至るための中心角度量に相当する中心角度位置とされる。

後述する図１０において示されている−３０°〜−４５°の角度や、後述する図１１における横軸角度、図１２における−２５°〜−４５°の角度は、Ｄカット面Ｄｃ上の中心ｃｅを通る半径方向線を基準位置（０°）として、図８において左まわり（反時計方向まわり）中心角度位置をプラス側角度で、右まわり（時計方向まわり）中心角度位置をマイナス側角度であらわしている。

ここで注目すべきは、磁石体４２のキャッチ極ｍ１から規制極ｍ３へ至る部分（本例では搬送極ｍ２）に、図９（Ａ）に示すように、搬送極長手方向に沿って所定ピッチｐｔで、搬送極周面に対する法線方向の磁束密度が低い低磁束密度域ＬＢｒが形成されている点である。

各低磁束密度域ＬＢｒは、本例では、図９（Ａ）に示すように、キャッチ極ｍ１に隣り合う部分ｍ２１では幅ｗで略搬送極厚みｔ分削り下げられ、さらに、そこから図９（Ｂ）にも示すように規制極ｍ３へ向かって（現像ローラ回転方向ＣＷにおいて上流側から下流側へ向かって）次第に厚みが増すとともに幅が減少するように、そして規制極ｍ３に隣り合う部分ｍ２２では厚みが本来の厚みｔになるとともに幅が０になるように、法線方向から見ると全体として３角形状に形成されている。

低磁束密度域ＬＢｒの搬送極長手方向における配列ピッチ（本例では低磁束密度ピークの配列ピッチ）ｐｔは、第１スクリュー搬送部材４４のスクリュー羽根４４２ピッチの整数倍（略整数倍でもよい）とする。

搬送極ｍ２の具体例として次のものを挙げることができる。
極性：Ｓ極
扇形中心角度θ：略６０°
搬送極長手方向長さＬ：３１２ｍｍ
低磁束密度域を除く部分の厚みｔ：４ｍｍ
表面最大磁束密度：７０ｍＴ、
低磁束密度域ＬＢｒ：配列ピッチｐｔは搬送部材４４のスクリュー羽根４４２のピッチ と同じで２５ｍｍ、
最大幅ｗ１５ｍｍ、

図１０において、(1) は低磁束密度域ＬＢｒの中央位置を、(2) 、(3) 、(4) 、(5) は中央位置(1) から長手方向に３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍの位置を示している。
また、−３０°〜−４５°は、前記Ｄカット面に垂直な半径方向基準線から時計方向回り（図８において右回り）の角度位置を示している。

このような搬送極条件によると、搬送極ｍ２の前記(1) 〜(4) の各部位での磁石体周方向での磁束密度は図１１に示すようになり、低磁束密度域ＬＢｒでは磁石厚みの調整により磁束密度が低下していることが分かる。

また、このような搬送極条件によると、磁石体長手方向における前記(1) 〜(5) の各部位での磁束密度分布が概ね図１２に示すようになる。

以上説明した現像装置４によると、磁石体４２の搬送極ｍ２にその長手方向に、スクリュー羽根４４２のピッチの整数倍ピッチ（上記の例ではスクリュー羽根ピッチと同ピッチ）で低磁束密度域ＬＢｒが形成されている。

もし、そのような低磁束密度域を設けていないとすれば、図１８に示すように、現像ローラ長手方向において、現像剤量の第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチムラが生じる。

しかし現像装置４では、図１３に示すように、現像剤Ｄｐには、現像ローラ４１上に磁石体４２の磁力で保持されてキャッチ極ｍ１に対応する領域から規制極ｍ３に対応する領域へ搬送される過程で、そのような低磁束密度域ＬＢｒが無い場合の従来現像剤搬送方向を横切る方向にも（磁石体４２長手方向にも）搬送力成分が加わる。それにより、現像剤Ｄｐは、従来搬送方向に対して斜め方向にも広がりながら規制部材へ向け搬送される。

また、低磁束密度域ＬＢｒは現像ローラ４１回転方向において上流側から下流側へ向かって次第に小さくなるように形成されているので、現像剤が搬送されるにつれ、前記の従来搬送方向を横切る方向の搬送力成分は次第に小さくなる。

これらにより、キャッチ極ｍ１対応領域における第１スクリュー搬送部材４４の形状による現像ローラ４１上への現像剤供給量ムラ（換言すればキャッチ極ｍ１による吸着ムラ）は、現像ローラ４１へ現像剤が到達する過程で低減される。

また、磁石体４２の低磁束密度域ＬＢｒは、第１スクリュー搬送部材４４の回転軸方向と平行な磁石体長手方向に、第１スクリュー搬送部材４４のスクリュー羽根４４２のピッチの整数倍（上記の例ではスクリュー羽根ピッチと同ピッチ）の低磁束密度ピーク間隔ｐｔで形成されている。

そのため、各低磁束密度域ＬＢｒに対応する領域に到達する現像剤量がそれだけ均一化され、低磁束密度域間の現像剤高低差が小さく抑制され、それだけスクリュー搬送部材４４の形状に起因する現像ローラ４１への現像剤供給ムラが低減される。

図１４（Ａ）は搬送極ｍ２の低磁束密度域ＬＢｒの配列ピッチｐｔを第１搬送部材４４のスクリュー羽根４４２のピッチの整数倍（図示例では羽根ピッチと同じ）にする場合の、現像ローラ４１上での現像剤量均一化の様子を示している。図１４（Ｂ）は低磁束密度域ＬＢｒの配列ピッチがスクリュー羽根４４２のピッチの整数倍となっていない場合には、現像ローラ４１上での現像剤量分布が不均一になる様子を示している。

また、現像装置４によると、スクリュー搬送部材４４に供給する現像剤量を、感光体１上の静電潜像現像に要求される本来の現像剤量に対して余剰量を加えたものとするまでもなく、現像ローラ４１上の現像剤量が現像ローラの現像剤担持領域の各部で均一化され、現像剤供給量ムラに起因する画像濃度低下等の画像不良の発生を抑制できる。

そのように余剰の現像剤を加えるまでもないので、現像剤規制部材４３による現像剤の量規制等にあたっての規制エネルギーは小さく抑制しておくことができ、ひいては、現像ローラ４１等の駆動トルク（現像装置駆動トルク）を小さく抑制しておくことができるとともに現像剤に加わるストレスを抑制して現像剤劣化を抑制することができる。

図１５の上段の図は、本発明に係る現像装置４によると、現像剤規制領域への現像剤供給量を多くしなくても、現像剤規制部材４３による量規制後の現像ローラ４１上現像剤搬送量を目標搬送量にすることができることを示しており、図１５の下段の図は、現像装置４によると、現像剤規制部材４３による現像剤規制エネルギーを小さく抑制しておくことができることを示している。

これらにより、プリンタＰＲ全体としても、それだけ良好な画像を形成できる。

図１６（Ａ）は本発明に係る現像装置の他の例の構成の概略を例を示している。この現像装置４００は、現像ローラ４１の下方に、図１６（Ｂ）に例示するような補助部材１００を長手方向に所定のピッチで配列したものである。その他の点は先に説明した現像装置４と同じである。

補助部材１００は、現像ローラ４１及びスクリュー搬送部材４４の回転軸方向に沿って、第１スクリュー搬送部材４４から現像ローラ４１へ供給される現像剤の移動方向を分割変更する（分割するように散らす）供給補助部材である。その配列ピッチをスクリュー搬送部材４４のスクリュー羽根ピッチの整数倍（略整数倍でもよい）である。

現像装置４００によると、補助部材１００と搬送極ｍ２における低磁束密度域ＬＢｒの双方により、第１スクリュー搬送部材４４から供給される、量的にスクリュー羽根ピッチムラのある現像剤が現像ローラ４１の長手方向に均一化される。図１７はその様子を示している。

以上説明した画像形成装置はタンデム型のフルカラー画像形成装置であったが、本発明は所謂４サイクル型等の他のタイプのカラー画像形成装置や複合機等にも適用でき、モノクロ画像形成装置にも適用できる。

本発明は、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体各部で均一化できる現像剤循環型現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することに利用できる。

ＰＲ プリンタ（画像形成装置の１例）
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電器
３ 画像露光装置
４、４００ 現像装置
４０ 現像装置ケース
４１ ローラ形態の現像剤担持体（現像ローラ）
４２ 磁界発生体（磁石体）
ｍ１ キャッチ極
ｍ２ 搬送極
ＬＢｒ 低磁束密度域
ｐｔ 低磁束密度域の配列ピッチ
ｍ３ 規制極
ｍ４ 現像極
ｍ５ 剥離極
４３ 現像剤規制部材
４４ 第１スクリュー搬送部材
４４１ 回転軸
４４２ スクリュー羽根
４５ 第２スクリュー搬送部材
４５１ 回転軸
４５２ スクリュー羽根
４６ 隔壁
Ｄｐ 現像剤
１００ 供給補助部材
５ １次転写ローラ
６ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
７１ 駆動ローラ
７２ 対向ローラ
７３ クリーニング装置
８ ２次転写ローラ
９ 記録媒体供給カセット
９１ 記録媒体供給ローラ
ＴＲ タイミングローラ対
ＦＸ 定着装置
ＤＲ 記録媒体排出ローラ対
ＤＴ 記録媒体排出トレイ
Ｓ 記録媒体

Claims (6)

1. 画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
   前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
   回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
   現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で量規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置であって、
   前記現像剤として磁性現像剤が用いられ、前記現像剤担持体は磁界発生体を内蔵しており、該磁界発生体は現像剤を現像剤担持体上に吸着するキャッチ極、前記現像剤規制部材に現像剤担持体を介して臨む規制極及び前記キャッチ極で現像剤担持体上に吸着した現像剤を前記規制極に対応する領域へ搬送する搬送極を有しており、現像剤担持体回転方向において該キャッチ極から規制極へ至る磁界発生体部分に、低磁束密度域が、スクリュー搬送部材の回転軸方向と平行な磁界発生体長手方向に、第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍の低磁束密度ピーク間隔で、且つ、現像剤担持体回転方向において上流側から下流側へ向かって次第に小さくなるように形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記低磁束密度域は前記搬送極に形成されている請求項１記載の現像装置。
3. 前記第１スクリュー搬送部材と現像剤担持体との間に、該スクリュー搬送部材の回転軸方向に沿って該第１スクリュー搬送部材から該現像剤担持体へ供給される現像剤の移動方向を分割変更する供給補助部材が順次配列されており、該供給補助部材は前記第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根ピッチの整数倍の配列ピッチで配列されている請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体は、前記磁界発生体を内蔵した回転駆動可能の現像ローラである請求項１、２又は３記載の現像装置。
5. 前記磁性現像剤はトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤である請求項１、２３又は４記載の現像装置。
6. 静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置が請求項１から５のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

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