JP2004151591A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体を複数用いた現像装置において、現像剤担持体として、装置の小型化に対応し、現像剤搬送を潤滑に行える磁力を有する小径の現像スリーブ等を用いた場合でも、現像剤担持体内部の現像磁界発生手段のたわみを防止し、装置の破損やコートムラ等による画像不良を回避した現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】固定配置された複数の磁極を有する現像磁界発生手段７、１０を内包した現像剤担持体６、９を、像担持体２１の像担持面に沿って回転可能に複数配設し、近接する現像剤担持体６、９間で対向する現像磁界発生手段７、１０の磁極Ｎ３とＳ３同士が異極性である現像装置１において、対向する磁極Ｎ３とＳ３間に働く磁気力に対して、逆方向に働く磁気力を現像磁界発生手段７、１０にかける磁界発生手段１７を内包する回転体１６を設ける。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等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複写機、プリンター、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置に関するもので、換言すれば、非磁性体のスリーブ等の現像剤担持体及び該現像剤担持体中に配設した磁界発生手段を複数個用いて、現像剤の磁気ブラシを形成して、これによって現像動作を行う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。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機等の画像形成装置を例にとると、従来これら複写機に適用される現像装置としてはパウダークラウド法、カスケード法、磁気ブラシ法等によるものが知られているが、これらは各々異なった特性を有しており、各特性に応じて各方面で実用化されてきた。
【０００３】
このうちパウダークラウド法、カスケード法の場合、現像剤である現像トナーは感光体ドラム等の像担持体表面に形成された静電潜像の電界傾度の大きなところ、即ち、原稿画像濃度の不連続部に集中され、この部分の再生画像が強調して得られる。いわゆる周辺（エッジ）効果の発生があることから、文字等の事務用文書画像複写の再現性即ちライン・コピーには長所を有するものである。しかしながら、これは一般的な階調画像（中間調濃度を含む画像）の再現、即ち原稿画像の濃度が連続的に変化する部分の再現に短所として現われるものであり、例えば高画質の要求されるフルカラー複写機等には向かなかった。
【０００４】
又、パウダークラウド法、カスケード法いずれの場合も現像剤が感光体ドラムに作用する領域を広範にする必要があるため、現像装置自体の容積も大型になる欠点を有していた。
【０００５】
これに対し、二成分現像法式の磁気ブラシ法の場合は、磁性キャリア、トナー等を混合して含んでいる二成分現像剤を現像剤担持体に内包された磁界発生手段に吸着し、磁極部分において現像剤をブラシ状に穂立ちさせ、感光体ドラム上の静電潜像を摺擦することにより現像し、画像形成するものである。この時、現像剤中の磁性キャリア自体はやわらかい現像電極として働くため、トナーを静電潜像の電荷密度に比例して付着させることが可能、即ち、階調画像の再生に適しているものである。又、現像装置自体としても小型に構成できるという特徴を有している。
【０００６】
尚、本明細書においては現像剤担持体に内包された磁界発生手段を「現像磁界発生手段」と称するものとして説明する。
【０００７】
この二成分現像法式の磁気ブラシ現像装置の更なる改良型として、現像剤担持体である現像スリーブを用いた磁気ブラシ現像方法が一般化されている。感光体ドラム上の静電潜像を効率よく現像する目的を達成するために、磁性体の粉末、例えばフェライトにて構成される磁性キャリアと、樹脂中に顔料を分散させたトナーと、を含む二成分現像剤を攪拌混合し、互いの摩擦による摩擦帯電によってトナーに電荷を保有させる一方、この現像剤をその内部に磁極を有する非磁性体で作られた中空の円筒状の現像剤担持体である現像スリーブに保持させる。現像スリーブによって、現像容器から感光体ドラムに対向する現像領域まで現像剤を搬送させ、この現像領域で上記磁界の作用により現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム表面を摺擦させることにより、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像させる。
【０００８】
この現像スリーブを用いた二成分磁気ブラシ現像方法は、白黒デジタル複写機や高画質を要求されるフルカラー複写機を中心に多くの製品で用いられている。
【０００９】
これまで、感光体ドラムの回転移動速度が比較的低い場合には、つまり比較的低速な複写機の場合には、現像時間が短くても充分に良好な現像画像が得られるので、現像スリーブが１本であっても良好であった。しかしながら、最近の複写機への高速化の要求の流れの中で、感光体ドラムの回転移動速度が速くなった場合は、現像スリーブが１本では必ずしも好適な画像形成ができるとは限らなかった。
【００１０】
その対策として、現像スリーブの周速度を大きくすることで、現像効率を上げる方法があるが、現像スリーブの周速度を大きくすると磁気ブラシを形成している現像剤に働く遠心力が大きくなり、現像剤の飛散が多くなり、複写機内部の汚染を引き起こし、装置の機能を低下させることになりかねない。
【００１１】
別の対策として、現像領域におけるブラシ穂立ちの幅を広くして、より効率的に現像するために、同極の磁極を現像領域に対面させて２個並べて反発磁界を作り、ここで現像剤を穂立ちさせる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
この方法において、感光体ドラムを現像する現像剤を保持する、そして磁極部で穂立ちさせる現像スリーブ内の磁極配置、特に感光体ドラムと対向して現像スリーブ上の現像剤を穂立ちさせて現像させる現像磁極の配置として、反発磁界を形成する磁極を備えた現像スリーブを設けることは、現像効率の面から非常に効果的である。
【００１３】
しかしながら、感光体ドラムに対面した現像極の反発磁界内では、磁性キャリアを現像スリーブに保持する磁力が極度に低下するため、磁性キャリアが感光体ドラムに付着し画像品位をそこねる場合があり、必ずしも好適な画像形成ができるとは限らなかった。
【００１４】
そこで、更なる対策として、現像スリーブ等の現像剤担持体を２本、又はそれ以上を使用し、それを互いに隣り合うように周面を近接させて配置し、互いの周面を伝わって連続して現像剤が搬送されるようにして、現像時間を延ばし現像能力を上げるいわゆる多段磁気ブラシ現像方法が提案されてきている。
【００１５】
ここで、従来の現像スリーブを２本備えた多段磁気ブラシ現像方式の現像装置の例を図５に示す。
【００１６】
現像装置１０１は感光体ドラム１２１と平行に配置された現像容器１０２を備え、その内部は感光体ドラム１２１に平行な隔壁１０３によって現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２に区画され、撹拌室Ｒ２の上方にはトナー貯蔵室Ｒ３があり、中には補給用トナー１１１が収容されている。トナー貯蔵室Ｒ３下部にある補給口１１２からは、現像で消費されたトナーに見合った量のトナー１１１が撹拌室Ｒ２内に落下補給される。一方、現像室Ｒ１および撹拌室Ｒ２内には、上記トナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤１１３が収容されている。
【００１７】
現像室Ｒ１内には搬送スクリュー１０４が収容されており、回転駆動により現像剤１１３を、現像容器１０２の感光体ドラム１２１に平行な長手方向に沿って搬送する。スクリュー１０５による現像剤搬送方向はスクリュー１０４によるそれとは反対方向である。
【００１８】
隔壁１０３には手前側と奥側に開口が設けられており、スクリュー１０４で搬送された現像剤１１３がこの開口の１つからスクリェー１０５に受渡され、スクリュー１０５で搬送された現像剤１１３が、上記の開口の他の１つからスクリュー１０４に受渡される。
【００１９】
現像容器１０２の感光体ドラム１２１に近接する部位には開口部が設けられ、該開口部に非磁性の材質にて形成される第１の現像スリーブ１０６及び第２の現像スリーブ１０９の２本の現像スリーブが設けられている。
【００２０】
この２本の現像剤担持体のうち感光体ドラム１２１回転方向ａで上流側で対向する、第１の現像スリーブ１０６は矢印ｂの方向（感光体ドラム１２１回転方向ａとは逆方向）に回転し、現像スリーブ６回転方向ｂで現像領域１１４より上流に配置された、ここでは現像容器２開口上端にあるブレード状の現像剤規制部材（層厚規制ブレード）１０８にて適正な現像剤層厚に規制された後、現像剤１１３を第１の現像領域１１４に担持搬送する。
【００２１】
現像スリーブ１０６内にはローラ状の第１の現像磁界発生手段（マグローラ）１０７が固定配置されている。この第１のマグローラ１０７は、第１の現像領域１１４に対向する現像磁極Ｓ１を有している。現像磁極Ｓ１が、第１の現像領域１１４に形成する現像磁界により現像剤の磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが第１の現像領域１１４で矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１２１に接触して静電潜像をこの第１の現像領域１１４で現像する。
【００２２】
第１のマグローラ１０６は、上記現像磁極Ｓ１の他に、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２極を有しており、このうちＮ２極とＮ３極は現像容器１０２内で同極で隣り合っており現像剤１１３に対してバリアが形成されている。
【００２３】
更に、上記第１の現像スリーブ１０６の下部で、感光体ドラム１２１回転方向ａ下流側に、第１の現像スリーブ１０６及び感光体ドラム１２１の双方に略対向した領域に、第２の現像剤担持体である第２の現像スリーブ１０９を第１の現像スリーブ１０６の回転方向ｂと同方向である矢印ｃに回転可能に配設している。この第２の現像スリーブ１０９は第１の現像スリーブ１０６と同様に非磁性材料で構成され、その内部には現像磁界発生手段であるローラ状の第２のマグローラ１１０が非回転状態で設置されており、この第２のマグローラ１１０は磁極Ｓ３、Ｓ４、Ｎ４の３極を有している。
【００２４】
現像剤１１３の流れは、第１の現像スリーブ１０６をＮ２→Ｓ２→Ｎ１→Ｓ１→Ｎ３と搬送された後、第１の現像スリーブ１０６上の現像剤は第２の現像スリーブ１０９へと移動し、第２の現像スリーブ１０９上をＳ３→Ｎ４→Ｓ４と搬送される。
【００２５】
このうち、第二の現像スリーブ１０９と感光体ドラム１２１の対向部、つまり第２の現像領域１１５にて、Ｎ４極は感光体ドラム１２１に接触しており、第１の現像領域１１４を通過後の感光体ドラム１２１上の静電潜像に対し、更に２度目の現像を行う。このように、２回目の現像を行なうことにより、高い現像効率が達成される。
【００２６】
上述のように、現像スリーブを２本設けた構成をとることで、例えば感光体ドラムの周速度の高速化に伴い現像時間が短くなっても、高い現像効率が可能となり、現像濃度の低下や濃度ムラを発生することなく良好に画像形成ができる。
【００２７】
【特許文献１】
特開昭５１−４３１５１号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２本スリーブ１０６、１０９を用いた従来例においては、第１の現像スリーブ１０６内部の第１のマグローラ１０７と第２の現像スリーブ１０９内部の第２のマグローラ１１０間には磁気的な引力がかかり、両マグローラ１０７、１１０の中央部分がたわむという問題が起こりやすい。
【００２９】
マグネット１０７と１１０間の磁気的引力の原因として、両マグローラ１０７と１１０との対向した極（Ｎ３極とＳ３極）が異極同士であることが挙げられるが、この２極を同極同士とすると、両極間には磁界が形成されず、第１の現像スリーブ１０６から第２の現像スリーブ１０９への現像剤の受け渡しがスムーズに行なわれなくなる可能性が高いため、異極同士とすることが多い。
【００３０】
マグローラ１０７、１１０とのたわみが生じると、まずマグローラ１０７、１１０の一部が現像スリーブ１０６、１０９の内壁と接触し、その部分に摩擦力が生じ、現像駆動に大きな力が必要となり、場合によっては負荷が重くて止まってしまう（ロックしてしまう）ことがある。
【００３１】
この問題への対策としては、マグローラ１０７、１１０の外径と現像スリーブ１０６、１０９の内壁との間に充分なマージンをとっておくことが考えられるが、ただでさえ現像スリーブを２本用いている上に、更に現像スリーブを大きくすることは、現像装置の大型化につながり、例えばフルカラー複写機のように現像装置を４台用いる場合などは好ましくない。又、社会の複写機に対する小型化の要求、コストの面からも適切でない。逆に、マグローラの外径を小さくすることは、マグネットの体積が減ることを意味し、現像に適したの磁力を得ることが難しくなる可能性が高い。
【００３２】
又、仮に充分なマージンが取れ、マグローラと現像スリーブの内壁が接触しなくなったとしても、以下のような問題は避けられない。つまり、マグネットローラがたわんでいると、現像スリーブ表面における磁力の分布が一様でなくなり、現像スリーブ上の現像剤のコートが一様でなくなるという問題が起こる。このようなコートムラは画像に影響を及ぼす可能性が高い。
【００３３】
従って、上記の問題への対策としては、たわみそのものを無くす必要がある。その対策のひとつとして、通常、マグローラは金属で構成される軸心棒の周囲にマグネットを設けて作られる場合が多く、たわみへの対策として軸芯棒の径を太くし強度を増すことが考えられる。しかし、軸芯棒の径を太くするということはマグネット部分の体積を減らすことになるので、先のマグネットの外径を小さくした場合と同様、現像に適した磁力を得ることが難しくなる可能性が高い。
【００３４】
特に、直径２５ｍｍ以下の小径の現像スリーブを用いた場合、マグローラの直径も小さくせざるをえないので、磁力を得るために軸芯棒をなるべく細くする傾向があり、強度を増すことが困難である。
【００３５】
従って、本発明の目的は、現像剤担持体を複数用いた現像装置において、現像剤担持体として、装置の小型化に対応し、現像剤搬送を潤滑に行える磁力を有する小径の現像スリーブ等を用いた場合でも、現像剤担持体内部の現像磁界発生手段のたわみを防止し、装置の破損やコートムラ等による画像不良を回避した現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする現像装置及び画像形成装置を提供する。
【００３７】
（１）固定配置された複数の磁極を有する現像磁界発生手段を内包し、像担持体上の静電潜像を現像するための現像剤を前記像担持体表面に担持する現像剤担持体が、前記像担持体の像担持面に沿って回転可能に複数配設され、近接する前記現像剤担持体間で、それぞれに内包された前記現像磁界発生手段の磁極のうち、前記近接する現像剤担持体間で対向する磁極同士が異極性である現像装置において、
前記対向する磁極間に働く磁気力に対して逆方向に働く磁気力を、前記現像磁界発生手段にかける磁界発生手段を内包する回転体を設けることを特徴とする現像装置。
【００３８】
（２）前記回転体は、前記複数の現像剤担持体のうち前記像担持体移動方向最下流に位置する現像剤担持体との間において、磁気力が形成される位置に設けられていることを特徴とする（１）の現像装置。
【００３９】
（３）前記現像剤は少なくともトナーを含み、
前記回転体は、前記複数の現像剤担持体のうち前記像担持体移動方向最下流に位置する現像剤担持体に近接して対向する位置に、所定の間隔をあけて回転可能に設けられ、
前記像担持体移動方向最下流に位置する現像剤担持体との間には、それに印加される現像バイアスにおけるＤＣ成分を基準にして、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加することを特徴とする（２）の現像装置。
【００４０】
（４）前記現像剤は、トナーと磁性キャリアを含み、
前記回転体は、前記像担持体移動方向最下流の現像剤担持体の更に下流に、前記像担持体に所定の間隔を空けて回転可能に設けられ、前記磁性キャリアを回収することを特徴とする（２）の現像装置。
【００４１】
（５）表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上の前記静電潜像を現像剤にて現像する（１）〜（４）のいずれかに記載の現像装置と、を有し、転写材上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００４３】
実施例１
図１を参照してカラー電子写真画像形成装置の本実施例である概略構成についてより詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されない。本実施例では、画像形成装置として、複数の像担持体を有し、そのそれぞれの像担持体毎に備えられた画像形成手段にて構成された、複数の画像形成部を装備したカラー電子写真画像形成装置を用いて説明する。図１は画像形成装置１’の全体構成を示す断面説明図である。
【００４４】
画像形成装置１’本体の内部には、像担持体等のプロセス手段を内蔵する画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが水平方向に配置されており、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの下部には、ベルト駆動ローラ３１、３２、３３に掛けわたされた、転写材担持体としての無端状の転写ベルト３０が設置されている。転写ベルト３０は、図示しない駆動モータによりベルト駆動ローラ３１を各像担持体の回転方向と順方向に回転させる。
【００４５】
カセット４１は、転写材である記録シートＰを収納しており、内部に収納された記録シートＰは、重ねた最上部のものから給送される。そしてレジストローラ対４２によって斜行が補正されると共に、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの画像形成動作に対して同期どりを行って、転写ベルト３０上に搬送される。搬送ガイド４３は上記記録シートＰをレジストローラ対４２より転写ベルト３０に導く。
【００４６】
次に、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの構成を説明すると、像担持体として感光体ドラム２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有し、その周囲にプロセス手段を構成する帯電手段としての一次帯電器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、現像手段としての現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写手段としての転写帯電器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、クリーニング手段としてのクリーニング装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、前露光光源２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄがそれぞれ設けられている。又、感光体ドラム２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの上方には、静電潜像形成手段としてのレーザビームスキャナ２５が設けられている。
【００４７】
一次帯電器２２ａ〜２２ｄは、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄを露光するに先立って、ドラム２１ａ〜２１ｄ表面を均一に帯電するものであり、現像装置１ａ〜１ｄは、露光されてドラム２１ａ〜２１ｄ表面に形成された静電潜像にブラック、マゼンタ、イエロー、シアンの各色トナーを付着させて可視像化し現像剤像（トナー像）とするものである。又、転写帯電器２３ａ〜２３ｄは、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄに形成されたトナー像を、転写ベルト３０上に搭載された記録シートＰに転写させるものであり、クリーニング装置２４ａ〜２４ｄは、画像転写後に感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ面に付着している転写残トナーを除去するものである。前露光光源２２１ａ〜２２１ｄは、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの表面電位を除電するものであり、レーザビームスキャナ２５は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等を有し、電気デジタル画像信号の入力を受けてその信号に対応して変調されたレーザビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの母線方向に照射して露光するものである。
【００４８】
転写ベルト３０の移動方向で各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下流に位置する分離帯電器２６は、転写ベルト３０上に搬送されてきた記録シートＰを分離するためのものである。定着器２７は、記録シートＰに転写された転写画像を定着させるための定着手段であって、内部にヒータ等の加熱手段を有する定着ローラ２８とこれに圧接する加圧ローラ２９を有している。排出トレイ４４は装置外に排出された記録シートＰを積載するためのものである。
【００４９】
次に画像形成動作について説明すると、画像形成作業開始信号が装置本体１’に入力されると、転写ベルト３０移動方向最上流に位置する画像形成部Ｐａにて、感光体ドラム２１ａは矢印方向に回転し始め、一次帯電器２２ａによって一様に帯電され、まず、露光工程にて、レーザビームスキャナ２５によって原稿画像のブラック成分に対応する画像信号によって変調されたレーザービーム２５ａがドラム２１ａ面に照射されて静電潜像が形成される。そして、現像装置１ａによってブラック色のトナーが供給されて静電潜像を可視像化した現像剤像（トナー像）が形成される。
【００５０】
そして、それと同様に、各画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいて、静電潜像が感光体ドラム２１ｂ〜２１ｄの回転に従って、現像装置１ｂ〜１ｄの位置に到来したときに、現像装置１ｂ〜１ｄによってマゼンタ色、イエロー色、シアン色の現像剤（トナー）がそれぞれ供給されてこの静電潜像を可視像化した現像剤像（トナー像）が形成される。
【００５１】
一方、転写ベルト３０上に導かれた記録シートＰは、一時的に停止しているレジストローラ対４２によって斜行が補正された後、感光体ドラム２１ａに形成されたブラックトナー像とのタイミングをとって、転写ベルト３０の回転によって、画像形成部Ｐａの感光体ドラム２１ａに対向する転写位置（転写部）に搬送される。記録シートＰは、画像形成部Ｐａの転写部で、転写ベルト３０内側に備えられた転写帯電器２３ａによって転写帯電が行われて、ブラックトナー像が記録シートＰに転写される。こうした転写工程が画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおいても同様に行われ、マゼンタトナー像、イエロートナー像、シアントナー像が順次記録シートＰに重ねて転写され、カラー画像となる。
【００５２】
画像転写が終了した記録シートＰは、転写ベルト３０の左端部で分離帯電器２６によってＡＣ除電を受けながら転写ベルト３０より分離され定着器２７に搬送される。そして、定着器２７によって画像定着が行われた記録シートＰは、装置外の排出トレイ４４に排出される。
【００５３】
ここで、図２を用いて本実施例の現像装置について詳述する。尚、本実施例の画像形成装置１’本体に用いられる各現像装置１ａ〜１ｄは同一の構成をとるので、これを現像装置１として説明を行う。以下の説明で、現像装置１といえば、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのどれを指してもよい。
【００５４】
現像装置１は現像容器２を備え、その内部は従来の現像装置１０１と同様の構成であり、隔壁３によって現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２に区画され、撹拌室Ｒ２の上方にはトナー貯蔵室Ｒ３があり、中には補給用トナー１１が収容されている。トナー貯蔵室Ｒ３下部にある補給口１２からは、現像で消費されたトナーに見合った量のトナーが撹拌室Ｒ２内に落下補給される。一方、現像室Ｒ１および撹拌室Ｒ２内には、上記トナー粒子と磁気キャリアが混合された現像剤１３が収容されている。本発明で用いる磁気キャリアはフェライトキャリアやバインダ樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物を含む樹脂磁性キャリア等を用いればよい。
【００５５】
現像室Ｒ１内には搬送スクリュー４が収容されており、回転駆動により現像剤１３を、現像スリーブ６の長手方向に沿って搬送する。スクリュー５による現像剤搬送方向はスクリュー４によるそれとは反対方向であり、現像容器２内のスクリュー４、スクリュー５によって、現像容器２内の現像剤１３は攪拌搬送される。現像室Ｒ１と攪拌室Ｒ２とを仕切る隔壁３には手前側と奥側に開口が設けられており、スクリュー４で搬送された現像剤１３がこの開口の１つからスクリェー５に受渡され、スクリュー５で搬送された現像剤１３が、上記の開口の他の１つからスクリュー４に受渡されて、現像剤１３は現像容器２内を現像室Ｒ１と攪拌室Ｒ２とで循環する。
【００５６】
そして、従来例の現像装置１０１と同様に、現像容器２の感光体ドラム２１に近接する部位には開口部が設けられ、該開口部にアルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の材質であり、その表面に適度な凹凸を有する第１の現像スリーブ６及び第２の現像スリーブ９の２本の現像剤担持体である現像スリーブが設けられている。
【００５７】
本実施例において、２本の現像スリーブ６、９の直径は２０ｍｍとした。これは本実施例のようなカラー電子写真画像形成装置１’においては、現像装置は４個備えられ、１個の現像装置につき現像スリーブは２本づつ備えられるため、画像形成装置１’には合計８本の現像スリーブが備えられることとなる。それらの直径を大きくすることは、即ち装置の大型化を意味する。従って、これらの直径は小さく設定されている。
【００５８】
第１の現像スリーブ６は、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄである感光体ドラム２１の回転方向ａに対し順方向である矢印ｂの方向（感光体回転方向ａとは逆方向）に周速度Ｖｂで回転し、現像容器２に収容され攪拌された現像剤１３を表面に汲み上げて担持し、現像スリーブ９の回転方向ｂで第１の現像領域１４の上流に備えられた、ここでは現像容器２開口上端に備えられた現像剤規制部材である層厚規制ブレード８にて適正な現像剤層厚に規制された後、第１の現像領域１４に搬送する。層厚規制ブレード８については、後でまた述べる。
【００５９】
そして、現像スリーブ６内にはローラ状の現像磁界発生手段である第１のマグローラ７が固定配置されている。この第１のマグローラ７は、第１の現像領域１４に対向する位置に現像磁極Ｓ１を有している。現像磁極Ｓ１が、第１の現像領域１４に形成する現像磁界により現像剤の磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが第１の現像領域１４で矢印ａ方向に周速度Ｖａで回転する感光体ドラム２１に接触して静電潜像をこの第１の現像領域１４で現像する。その際、磁気ブラシに付着しているトナーと、現像スリーブ６表面に付着しているトナーも、該静電潜像の画像領域に転移して現像する。本実施例では、第１のマグローラ７は上記現像磁極Ｓ１の他にＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２極を有しており、このうち現像容器２内に位置しているＮ２極とＮ３極は同極で隣り合っており現像剤に対してバリアが形成されている。
【００６０】
第１の現像スリーブ６の下部で、第１の現像スリーブ６及び感光体ドラム２１の双方に略対向した領域に、第２の現像剤担持体である第２の現像スリーブ９を、第１の現像スリーブ６回転方向ｂと同方向である矢印ｃ方向に周速度Ｖｃで回転可能に配設している。
【００６１】
この第２の現像スリーブ９は、第１の現像スリーブ６と同様に非磁性材料で構成され、その内部には現像磁界発生手段であるローラ状の第２のマグローラ１０が非回転状態で設置されており、この第２のマグローラ１０は磁極Ｓ３、Ｓ４、Ｎ４の３極を有している。このうち、Ｎ４極上の磁気ブラシは第２の現像領域１５で感光体ドラム２１に接触しており、第１の現像領域１４を通過後の静電潜像に対し、更に２度目の現像を行う。
【００６２】
又、第２のマグローラ１０の現像容器２内部側に位置するＳ３極とＳ４極は同極でありＳ３極とＳ４極の間には反発磁界が形成され、現像剤１３に対してバリアが形成されている。このうちＳ３極は第１の現像スリーブ６に内包された第１のマグローラ７のＮ３極に、両スリーブ６と９が最も接近している位置の近傍で対向している。
【００６３】
以下、現像剤１３の流れを第１の現像スリーブ６と第２の現像スリーブ９付近の拡大図である図３を用いて説明する。第１の現像スリーブ６内の第１のマグローラ７の現像容器２内に位置するＮ３極とＮ２極間には反発磁界が形成されおり、又、第２の現像スリーブ９内の第２のマグローラ１０の現像容器２内に位置するＳ３極とＳ４極間にも反発磁界が形成されているため、第１の現像スリーブ６上を搬送され現像領域１４を通過してきた現像剤はＮ３極へ至っても、反発磁界によって両スリーブ６と９の最近接位置を矢印ｅのように通過することができず、矢印ｄのように第１のマグローラ７のＮ３極から第２のマグローラ１０のＳ３極方向へのびる磁力線ｄに従って第２の現像スリーブ９側へ移動し、第２の現像スリーブ９に担持されて現像室Ｒ１内の搬送スクリュー４まで搬送される。
【００６４】
本実施例のように第１の現像スリーブ６の下に第２の現像スリーブ９を設けることで、現像剤の流れは第１の現像スリーブ６をＮ２→Ｓ２→Ｎ１→Ｓ１→Ｎ３と搬送された後、第１の現像スリーブ６上の現像剤は両スリーブの反発磁界によりブロックされ、第２の現像スリーブ９へと移動し、第２の現像スリーブ９上をＳ３→Ｎ４→Ｓ４と搬送され、Ｓ４極で反発磁界にブロックされ再び現像室Ｒ１へと現像剤が剥ぎ落とされる。
【００６５】
尚、この現像装置１は、近接して設けられた現像スリーブ６と９との間において、内部の第１のマグローラ７の磁極Ｎ３と第２のマグローラ１０の磁極Ｓ３とが対向しており、互いに異極性であるため、第１の現像スリーブ６から第２の現像スリーブ９への現像剤１３の引き渡しがスムーズに行われる。
【００６６】
この時、第１の現像スリーブ６と第２の現像スリーブ９間の距離は、０．１〜３ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより小さいと２つの現像スリーブ６、９内のマグローラ７、１０間の磁気力が大きくなるため、たわみがひどくなるため好ましくない。より好ましくは０．５ｍｍ以上、更に好ましくは０．８ｍｍ以上とする。又、３ｍｍより離れると、マグローラ７、１０間の磁気力が小さくなるため、たわみに対しては有利だが、現像スリーブ６、９間の現像剤の受け渡しに支障がでる場合がある。
【００６７】
以上述べた構成は、従来例で述べた現像装置１０１と変わらないが、本実施例のように、現像スリーブ６、９の直径を小さくすると、従来例でも述べたように、その内部の現像磁界発生手段であるマグローラ７、１０も小さくしなければならないので、そうせずに現像に必要な磁気力を出すためにできるかぎりマグネット部分の体積を増やす必要がある。そのため、マグローラ７、１０と現像スリーブ６、９内壁の間のマージンを取ったり、マグローラの軸芯を太くしたりということが不可能であり、近接して設けられた現像スリーブ６と９との間で対向する磁極が互いに異極性であるので、マグローラ７と１０とが引きつきやすく、たわみが生じやすい。
【００６８】
そこで、本発明は、本実施例のように現像剤担持体である現像スリーブが比較的小さい場合に有効であり、２本の現像スリーブのうち少なくとも一方の直径が２５ｍｍ以下の場合、更には２０ｍｍ以下の場合においても、必要な磁力を確保しつつたわみを防止する方法を提供する。
【００６９】
その手段として、本実施例においては、第２の現像スリーブ９に対し、第１の現像スリーブ６の位置と反対側の位置に設けられた、マグローラ１０の磁極であるＳ４極に略対向させて、Ｓ４極の磁界の及ぶ範囲で、第２の現像スリーブ９の軸方向に沿って、磁界発生手段である第３のマグローラ１７を内包した、第１、第２の現像スリーブ６、９同様に回転体である第３のスリーブ１６を配設した点にある。尚、第３のスリーブ１６の材質は第１、第２の現像スリーブ６、９と同様である。
【００７０】
第３のスリーブ１６は、第２の現像スリーブ９の回転と順方向ｆに回転しているが、第３のマグローラ１７は、非回転に固定されており、Ｎ５、Ｓ５、Ｎ６の３極を有す。そして、第３のマグローラ１７は、第２のマグローラ１０の第３のスリーブ１６との対向部に位置するＳ４極との間に垂直方向の磁界を形成するように、Ｓ４極にＮ５極を対向させて配設される。この際、厳密に対向させる必要はないが、磁気的引力の範囲内であることが重要である。
【００７１】
これにより、第２の現像スリーブ９内部にある第２のマグローラ１０には、Ｓ３極が第１の現像スリーブ６内部の第１のマグローラ７に引かれる磁気力に加え、Ｓ４極が対向して配設された第３のマグローラ１７のＮ５極に引かれることで反対方向に磁気力がかかることになる。よって、その結果、第２のマグローラ１０のたわみを防止することができる。
【００７２】
尚、本実施例においては磁極Ｓ４の磁束密度６０ｍＴに対しＮ５極の磁束密度を５０ｍＴとした。この磁束密度に関しては、概ね、２本の現像スリーブ６と９内のマグローラ７と１０の近接する磁極の比（本実施例でいえば、Ｎ３極とＳ３極の比）と、マグローラ１７とマグローラ１０との近接する磁極の比（本実施例でいえば、Ｓ４極とＮ５極の比）をほぼ等しくすることで、マグローラ７と１０たわみをもっとも防止できる。
【００７３】
ここで本発明の特徴部分として、第３のマグローラ１７の周りに第３のスリーブ１６を設けたのは、第３のマグローラ１７に現像剤１３が付着したまま離れず、現像剤の現像容器２への取り込み部分で滞留を防ぐためである。
【００７４】
第２のマグローラ１０のＳ４極は、第２の現像スリーブ９回転方向で、第２の現像領域１５より下流位置であるので、Ｓ４極とそれに対向する第３のマグローラ１７のＳ５との対向部、つまり第２の現像スリーブ９と第３のスリーブ１６との対向部には現像後の現像剤が搬送される。
【００７５】
こうして現像領域１５より搬送されてきた現像剤を現像領域２内に戻すように、第３のスリーブ１６は、第２の現像スリーブ９との対向部で同一方向回転となるよう、図の矢印ｆ方向に回転するように設定し、第２の現像スリーブ９上を搬送されてきた現像剤１３の円滑な流れを阻害しないようにされている。
【００７６】
尚、第２の現像スリーブ９と第３のスリーブ１６間の空隙は２〜５ｍｍとやや広めに設定しておき、現像剤が現像容器２内に取り込まれず溢れるのを防止している。
【００７７】
第３のマグローラ１７の磁極配置について述べれば、Ｎ５極はＳ４極近傍の現像剤搬送方向下流側に対向させて配置することで、現像剤の現像容器２への取り込みをスムーズにすることができる。
【００７８】
第３のマグローラ１７のＮ５極のスリーブ１６回転方向下流にはＮ６極が配置される構成をとる。尚、ここでＮ５極は第２の現像スリーブ９に対向しており、現像剤搬送方向は、この対向部において、現像剤が現像容器２外部から内部に向かう方向に回転するので、Ｎ５極よりスリーブ１６回転方向下流側は、現像容器２内部側である。そこで、Ｎ５極は現像容器２内でＮ６極と反発極となるので、スリーブ１６によって搬送されて、現像容器２に取り込まれた現像剤が第３のスリーブ１６上をつれまわり第３のスリーブ１６のまわりに現像剤が滞留し、現像容器２の外へ現像剤がこぼれ落ちるのを防止している。
【００７９】
尚、Ｎ５極とＮ６極の磁束密度のピーク間の角度は、スリーブ１６回転方向で１８０°以上離しておくことで、ある程度、現像剤の第３のスリーブ１６上のつれまわりを抑えることができる。
【００８０】
更に、本実施例では現像剤を積極的に掻き落とすための現像剤掻き落としブレード１８を、現像容器２内部で、この反発極Ｎ５極とＮ４極との間の位置に配設し、機械的に現像剤のつれまわりを防止している。現像剤掻き落としブレード１８は、第３のスリーブ１６の幅方向にわたってブレード１８の先端部が当接する位置に取り付け、現像剤の掻き落としをおこなうとともに、第３のスリーブ１６下部に現像剤がまわりこみ現像容器２から現像剤がこぼれ落ちるのを防止する。
【００８１】
ここで、ブレード１８の当接位置はＮ５極とＮ６極間の磁束密度（のスリーブ表面垂直成分）がもっとも小さくなる位置の近傍に取り付けることで、弱い力でも第３のスリーブ１６の表面の現像剤を掻き取ることができるる。Ｎ５極とＮ６極のように同極間に当接するようにブレード１８を取り付ければ、それが可能である。
【００８２】
尚、本実施例では、現像容器２内でキャリアから遊離したトナーが第２の現像スリーブ９と第３のスリーブ１６の間を通過し機外に飛散し、機内や感光体ドラム２１を汚さないように、第３のスリーブ１６に、第２の現像スリーブ９に現像時に印加される現像バイアスのＤＣ成分を基準にしてトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加し、第２の現像スリーブ９にトナーを付着させて機内に回収させるようにしている。
【００８３】
一方、第３のマグローラ１７も第２のマグローラ１６からの磁力によりたわむが、第３のマグローラ１７の第３のスリーブ１６には現像剤をコートせず、現像に関与させないことから、多少ゆがんでも画像に影響は出ない。
【００８４】
又、第３のマグローラ１７がたわんで、第３のスリーブ１６の内壁に接触する問題については、第３のマグローラ１７は画像形成にも関与しないことから大きな磁気力も必要ないので、第３のマグローラ１７の外径を小さくするなり、マグネット部分の面積を削って軸芯を太くする等の対策をとればよい。
【００８５】
又、第１の現像スリーブ内部の第１のマグローラのたわみは同様に、第２の現像スリーブ２と反対側に位置する磁極であるＳ２極に略対向した領域に、磁性板８を配置し、やはりマグローラ間と反対方向に磁気力がかかるようにすることで、たわみを防止することができる。尚、本実施例においては磁性板８は、現像スリーブ６上に担持された余分な現像剤を掻き取ることにより現像剤層厚を規制する現像剤規制部材である規制ブレード８を兼ねている。
【００８６】
又、第１のマグローラ７のたわみ防止として、第２のマグローラ１０のたわみ防止と同様にマグローラを設けてもよいが、磁性板で構成される現像剤層厚の規制ブレード８と第１のマグローラ７との間に磁気的引力が生まれるため、あえて設ける必要はない。
【００８７】
上記により、現像スリーブを２本以上用いた現像装置において、小径の現像スリーブを用いた場合でも、その内部のマグネットローラのたわみを防止し、コートムラ等による画像不良をなくすことができる。
【００８８】
実施例２
本実施例は、以下に述べる点のみ実施例１と異なり、他の構成は全て実施例１と同じとした。
【００８９】
図４を用いて本実施例の説明をする。実施例１においては、第３のマグローラ１７を現像容器２内に配設したが、本実施例では現像容器２外に配設した点が、実施例１と異なる点である。第３のマグローラを現像容器２外に配置する場合、第２のマグローラ１０との間に磁気力が働くよう第３のマグローラ１７の磁力を調整する。
【００９０】
又、本実施例において、第３のマグローラ１７を内包する第３のスリーブ１６はキャリア回収スリーブを兼ねている。
【００９１】
本実施例のように、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いて感光体ドラム２１上に画像形成を行なう画像形成装置１’においては、その感光体ドラム２１上に付着したキャリアにより画像の欠損（白抜け）や部品（感光体ドラム２１、定着器２７、クリーニング装置２４ａ〜２４ｄ）の損傷等の不具合が生じることがある。
【００９２】
そこで、本実施例では、第３のマグローラ１７を内包するキャリア回収スリーブ１６を、本構成にて感光体ドラム２１回転方向で現像領域１５と転写ベルト３０との間に相当する第２の現像スリーブ９下側に、感光体ドラム２１に非接触状態で対向配置し、感光体ドラム２１上の磁性キャリアを第３のマグローラ１７の磁力で回収する。
【００９３】
回収したキャリアは第３のスリーブであるキャリア回収スリーブ１６が、図の矢印ｆ方向に回転し、キャリア回収容器１９内に搬送され、キャリア回収スリーブ１６の長手方向に渡って当接するように、実施例１と同様に取り付けられた現像剤掻き落としブレード１８によって掻き取られ、キャリア回収容器１９内に回収される。
【００９４】
尚、このような感光体ドラム２１へのキャリア付着は、マグローラがキャリアを拘束する磁気的な力が弱まるため、キャリアの磁化量が小さい時に起こりやすく、７．９５７７５ｋＡ／ｍ（１ＫＯｅ）の磁界中における磁化量が、２３０ｋＡ／ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ^３）未満のキャリアを用いたときに、本実施例は特に有効であるが、２３０ｋＡ／ｍ以上の場合でも効果が認められる。磁化量が３０ｋＡ／ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ^３）未満のキャリアは、マグローラによるキャリアの搬送性に問題が生じるため通常用いない。
【００９５】
上記構成でも、実施例１と同様の効果が得られ、現像スリーブのたわみを回避できる。
【００９６】
尚、以上に説明した本発明の現像装置及び画像形成装置について、現像剤担持体の数は２個よりも多くすることも可能であるが、少なくともそのうちいずれか２個は周面を近接させており、近接した現像剤担持体に対して本発明は適用される。現像剤担持体がそれぞれの周面を近接させて３個以上連なって設けられている場合は、像担持体の移動方向で最上流の位置の現像剤担持体を第１の現像剤担持体とし、像担持体の移動方向で最下流の現像剤担持体を第２の現像剤担持体とする。この第１及び第２の、特に第２の現像剤担持体に対して本発明の回転体を設けることができ、実施例１、２に説明された効果を得ることができる。
【００９７】
又、現像剤、及び画像形成装置は上記に記載したものに限定されるものではなく、白黒画像形成装置にても本発明は適用できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置及び画像形成装置は、固定配置された複数の磁極を有する現像磁界発生手段を内包する現像剤担持体を、像担持体の像担持面に沿って回転可能に複数配設され、近接する現像剤担持体間で、それぞれに内包された現像磁界発生手段の磁極のうち、近接する現像剤担持体間で対向する磁極同士が異極性である現像装置において、対向する磁極間に働く磁気力に対して、逆方向に働く磁気力を現像磁界発生手段にかける磁界発生手段を内包するので、複数の現像剤担持体として、小径の現像スリーブを用いた場合でも、現像剤担持体に内包した現像磁界発生手段のたわみを防止し、像担持体への現像剤搬送を潤滑に行い、コートムラ等による画像不良や装置の破損を回避でき、装置を大型化せずに、高速化に対応した現像装置及び画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る近接する現像剤担持体の一例における現像剤の流れを示す説明図である。
【図４】本発明に係る現像装置の他の例を示す断面図である。
【図５】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 現像装置
２ 現像容器
６ 第１の現像スリーブ（現像剤担持体）
７ 第１のマグローラ（現像磁界発生手段）
８ 規制ブレード（現像剤規制部材）
９ 第２の現像スリーブ（現像剤担持体）
１０ 第２のマグローラ（現像磁界発生手段）
１４ 第１の現像領域
１５ 第２の現像領域
１６ 第３のスリーブ（回転体）
１７ 第３のマグローラ（磁界発生手段）
１８ 現像剤書き落としブレード
１９ キャリア回収容器
２１ 感光体ドラム（像担持体）

Claims (1)

1. 固定配置された複数の磁極を有する現像磁界発生手段を内包し、像担持体上の静電潜像を現像するための現像剤を前記像担持体表面に担持する現像剤担持体が、前記像担持体の像担持面に沿って回転可能に複数配設され、近接する前記現像剤担持体間で、それぞれに内包された前記現像磁界発生手段の磁極のうち、前記近接する現像剤担持体間で対向する磁極同士が異極性である現像装置において、
   前記対向する磁極間に働く磁気力に対して逆方向に働く磁気力を、前記現像磁界発生手段にかける磁界発生手段を内包する回転体を設けることを特徴とする現像装置。

Images