JP2006133364A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリューピッチむらと現像ゴーストとを防止する現像装置を提供する。
【解決手段】 現像剤量規制部材の先端部を汲上磁極の近傍に配置し、汲上磁極に対応する現像剤担持体の表面と現像剤供給部材との最近接距離をＣ、現像剤供給部材の螺旋羽根の高さをＨ、汲上磁極による現像剤担持体法線方向の磁束密度をＢｒ、現像剤担持体の回転軸中心と汲上磁極に対応する現像剤担持体の表面とを結ぶ直線が回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａ、現像剤担持体の回転軸中心と現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ直線が回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂ、とするとき、下記の条件を満足するとともに、汲上磁極の近傍に配置した現像剤量均し部材と、剥取磁極の近傍に配置した隔離部材とを有する現像装置。
Ｈ≦Ｃ、４０≦Ｂｒ≦６０［ｍＴ］、４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及び複合機能を有する画像形成装置等に用いられ、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の現像装置においては、回転する像担持体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されている。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、像担持体に対向する側に開口部を有する現像装置本体に収納されている。該現像剤担持体は、その内部に磁石を有し、現像剤担持体の外周表面にトナー粒子と磁性粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を担持している。

この現像装置は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像装置本体、磁石から成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤供給部材、現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、現像剤を撹拌して現像剤搬送部材に搬送する現像剤撹拌部材から構成されている。

現像装置本体の上部に設けられた開口であるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから現像装置本体内に補給されたトナーは、回転する現像剤撹拌搬送部材により現像装置本体内に収容された現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度になり、回転する現像剤搬送部材により現像剤担持体の外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、トナーのみが現像領域で像担持体上に付着する。

現像剤担持体と現像剤供給部材とが対峙する構成の現像装置においては、現像剤担持体と現像剤供給部材との対向近接点を挟んで反発磁界を形成する事により、現像後の現像剤を現像剤担持体から除去すると共に、現像に供される現像剤を現像剤担持体に供給している。

このような構成の現像装置において、現像剤担持体と現像剤供給部材との間隙が小さい場合、現像剤供給部材の螺旋状リブに起因する濃度むら、所謂スクリューピッチむらが発生する。即ち、現像剤担持体の近傍に配置したスクリュー等で形成された現像剤供給部材は、現像剤担持体に現像剤が吸い上げられるとき、スクリューの山と谷とにより粗密が生じ、現像剤担持体上の現像剤に密度差ができ、これが像担持体対向点での磁気ブラシの粗密となり、画像むらとなる。

特許文献１に開示された現像装置は、現像剤担持体と供給スクリューとの隙間に供給スクリューに覆いかぶせるように遮蔽板を配置し、現像剤担持体に現像剤が汲み上げられるとき、供給スクリューの山と谷による現像剤の密度差を解消するものである。

特許文献２に開示された現像装置は、現像剤担持体とスクリュー状の現像剤供給部材との間の所定位置に、現像剤が直接現像剤担持体に搬送される事を防ぐ邪魔部材を配置する事により、現像剤供給部材により形成される現像剤の粗密を解消するものである。

特許文献３に開示された現像装置は、現像剤担持体内に設けられた磁界発生手段のうち、隣り合う第１磁極と第２磁極間において形成される磁界強さの現像剤担持体表面に垂直な方向の成分が、第１磁極よりも第２磁極に近い位置で最小値となり、最小値を第１磁極と同極性とする事により、スクリューピッチ状の濃度ムラを解消するものである。

特許文献４に開示された現像装置は、現像剤担持体内に現像剤を担持させるための汲上磁極と、現像剤量を規制する規制部に磁界を発生させるカット極（現像剤量規制部材）とを設け、汲上磁極の最大磁束密度、カット極の最大磁束密度、現像剤担持体中心からの汲上磁極の俯角、カット極と汲上磁極間の角度を規定する事により、汲上磁極の磁力による現像剤の汲み上げを安定にして、現像剤担持体上に搬送される現像剤の付着量を均一にするものである。
特開平２−２８７４７０号公報 特開平５−１０７９３０号公報 特開２００２−１４８９４１号公報 特開平１０−３９６１３号公報

スクリューピッチ状の濃度ムラについては、特許文献１、２に開示されている。特許文献１、２の方法では、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に遮蔽板、邪魔部材等の遮蔽部材を設けているが、遮蔽部材により汲上磁極を隠されてしまう事になり、現像装置本体内の現像剤の量が減少した場合に、現像剤の汲み上げ不足の問題が顕著に発生してしまう。

現像剤の汲み上げ量不足の問題は、特許文献３、４に述べられている。現像剤の汲み上げ量不足に対して、汲上磁極と現像剤面とを近づける、又は汲上磁極の磁束密度を大きくする等の対策があるが、何れの場合でも、現像に供された後の現像剤を再び汲み上げてしまう事に起因する濃度むら、所謂、現像ゴーストが発生する。

この現像ゴースト発生の問題に対し、特許文献４では、現像剤担持体の各磁極の磁束密度と磁極間角度を適正化する事により解決できるとしている。即ち、現像剤供給部材からの現像剤剥ぎ取りを正しく行い、比較的離れた位置から現像剤を汲み上げる事により、上記の問題を解決するものである。

しかしながら、現像剤担持体と現像剤供給部材とが水平に近い配置の場合には、底板の傾斜を大きくとる事が出来ないため、現像剤担持体からの剥ぎ取りが正しく行われた場合でも、剥ぎ取られた現像後の現像剤は、現像剤供給部材付近に滞留してしまい、汲上磁極によって再び汲み上げられて現像ゴーストが発生する。

現像剤担持体と現像剤供給部材とが水平に近い配置の現像装置の場合について、上述した問題を整理すると、以下のようになる。

（ア） 現像剤担持体と現像剤供給部材とが近接配置された場合には、スクリューピッチむらが発生する。

（イ） 現像剤担持体と現像剤供給部材との両者間に遮蔽部材を設け、スクリューピッチむらを低減しようとする対策は、現像剤の供給不足（汲み上げ不足）になってしまう。

（ウ） 汲上磁極の磁束密度アップ等により現像剤汲み上げ性能を満足させようとすると、現像後の現像剤も汲み上げてしまうようになるため、現像ゴーストが発生する。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、スクリューピッチむらの防止と現像ゴーストの防止とを両立できるようにして、高画質の画像を形成可能にする現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の現像装置は、現像剤担持体と現像剤供給部材が水平に近い配置の現像装置において、以下により、スクリューピッチむらの防止と現像ゴーストを防止するものである。

（１） 汲上磁極と現像剤供給部材との間隙をある程度確保し、比較的遠い位置から現像剤を供給してスクリューピッチむらを低減する。このため汲上磁極と現像剤供給部材の距離、汲上磁極の磁束密度、汲上磁極と現像剤供給部材の位置関係を規定する。

（２） 現像剤担持体と現像剤供給部材との対向近接点の近傍に隔離部材を設け、現像剤担持体から剥離されて現像剤供給部材近傍に滞留している現像後の現像剤と、現像剤担持体に供給する現像剤とが混ざらないようにする。

なお、汲上磁極と現像剤量規制部材とが同一の場合と、汲上磁極と現像剤量規制部材とを別々に設けた場合との違いは、前者の場合は汲上磁極が現像剤量の規制も行うため、磁束密度をあまり大きく出来ないという制限がある。このため、前者では現像剤量規制部材の上流側に現像剤量均し部材を設ける必要がある。

上記により、スクリューピッチむらの防止と現像ゴーストの防止とを両立できるようにするものである。

請求項１に記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置されトナーとキャリアから成る二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、前記現像剤量規制部材の先端部を前記汲上磁極の近傍に配置し、前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最小間隙をＧ、前記汲上磁極による前記現像剤担持体法線方向の磁束密度をＢｒ、前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極に対応する前記現像剤担持体の表面とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａ、前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂ、とするとき、下記の条件を満足し、
５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
４０≦Ｂｒ≦６０［ｍＴ］
４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
且つ、前記現像剤量規制部材の前記現像剤担持体の回動方向上流側に隣接して、前記汲上磁極によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を前記現像剤担持体の回転軸方向に沿って均す現像剤量均し部材と、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点の近傍に、前記現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤と前記現像剤担持体に供給される現像剤とを隔てる隔離部材と、を設けたことを特徴とする現像装置である。

請求項２に記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置されトナーとキャリアから成る二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、前記現像剤量規制部材の先端部を前記汲上磁極とは異なる位置に配置し、前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最小間隙をＧ、前記汲上磁極による前記現像剤担持体法線方向の磁束密度をＢｒ、前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極に対応する前記現像剤担持体の表面とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａ、前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂ、とするとき、下記の条件を満足し、
５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
５０≦Ｂｒ≦７０［ｍＴ］
４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
且つ、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点の近傍に、前記現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤と前記現像剤担持体に供給される現像剤とを隔てる隔離部材を設けたことを特徴とする現像装置である。

請求項３に記載の発明は、異なる色の現像剤をそれぞれ収容した請求項１又は２に記載の現像装置を複数備え、複数の前記現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録紙にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、汲上磁極と現像剤量規制部材とが同一位置である現像装置において、汲上磁極と現像剤供給部材との配置と、汲上磁極の磁束密度を規定し、現像剤量均し部材と隔離部材とを設ける事により、スクリューピッチむらと現像ゴーストとを防止する事が可能となった。

請求項２の発明によれば、汲上磁極と現像剤量規制部材とが別々の位置に配置された現像装置において、汲上磁極と現像剤供給部材との配置と、汲上磁極の磁束密度を規定し、現像剤量均し部材と隔離部材とを設ける事により、スクリューピッチむらと現像ゴーストとを防止する事が可能となった。

これにより、連続大量プリント時や高速プリント時に発生する画像濃度低下等の問題が解消され、高品質のプリント画像を出力する事が可能である。

請求項３の発明によれば、カラー画像形成装置における各色の画像濃度を均一に保持し、高画質のカラー画像を得る事ができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙装置２０及び後述する定着装置３０とからなる。

画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに入力される。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（一次転写）、合成されたカラー画像が形成される。

給紙装置２０の給紙カセット２１内に収容された記録媒体（以下、記録紙と称す）Ｐは、給紙手段（第１給紙部）２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５，２６、レジストローラ（第２給紙部）２７等を経て、二次転写手段（転写ローラ）９に搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。

なお、画像形成装置Ａの下部に鉛直方向に縦列配置された３段の給紙カセット２１は、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付した。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付してある。給紙カセット２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。

カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３０において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。

一方、二次転写手段９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。

定着処理された記録紙Ｐを反転排紙する場合には記録紙Ｐは定着装置３０と排紙ローラ２８の中間に配置された分岐板２８Ａの図示右側の搬送路を通過し、下方の搬送路ｒ１に搬送された後、逆転搬送されて分岐板２８Ａの図示左側の搬送路ｒ２を通過し、排紙ローラ２８により装置外に排出される。

記録紙Ｐの両面に複写する場合には、記録紙Ｐの第１面に形成した画像を定着処理した後、記録紙Ｐを搬送路ｒ１、さらに搬送路ｒ３に導入した後、逆転搬送し、搬送路ｒ４に搬送した後、上方に迂回し給紙ローラ２６により搬送する。記録紙Ｐは画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２８によって装置外に排出される。

なお、画像形成装置Ａの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

以下、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを感光体ドラム１（像担持体）と称し、帯電手段２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを帯電手段２と称し、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを露光手段３と称し、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを現像装置４と称す。

帯電手段２のコロナワイヤには、直流電源による５〜１０ｋＶの高電圧が印加され、感光体ドラム１の表面に均一な一定電位が帯電される。

露光手段３の露光系にはレーザ光等が用いられ、パルス幅変調により露光量が制御される。

［現像装置の構成］
図２は、本発明に係る現像装置の第１の実施の形態を示す断面図、図３は現像装置の下部機構の平面図である。

現像装置４は、現像装置本体４０、現像ローラ４１、現像剤量規制部材４２、現像剤供給部材（以下、供給スクリューと称す）４３、現像剤攪拌部材（以下、攪拌スクリューと称す）４４等から構成されている。現像ローラ４１は現像剤担持体（以下、現像スリーブと称す）４１Ａと磁界発生手段（マグネットロール）４１Ｂとから構成されている。

現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、供給スクリュー４３は上方から下方に回動し、現像剤量規制部材４２は磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の近傍に配置されている。

現像装置本体４０は、供給スクリュー４３を収容する現像剤供給室４０１と、攪拌スクリュー４４を収容する現像剤攪拌室４０２とから成る。現像剤供給室４０１と現像剤攪拌室４０２とは、現像装置本体４０の底部から直立した隔壁４０３を挟んで両側に形成されている。

現像スリーブ４１Ａと磁界発生手段４１Ｂとから成る現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１に対向して配置され、回転可能に支持されている。現像スリーブ４１Ａには、現像バイアスとして交流電源Ｅ１による交流電圧と、直流電源Ｅ２による直流電圧とが重畳される。

磁界発生手段４１Ｂは、現像スリーブ４１Ａの内方に配置され、５極の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有する。磁極Ｎ１は主磁極、磁極Ｓ１は剥取磁極、磁極Ｓ２は汲上磁極である。

磁界発生手段４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｓ１，Ｓ２は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｓ１は、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取り飛散させる。現像剤受け入れ用の汲上磁極Ｓ２は、供給スクリュー４３により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ４１Ａ上に付着させる。

供給スクリュー４３は、攪拌スクリュー４４から搬送された現像剤を攪拌して搬送し、現像ローラ４１に均一に供給する。供給スクリュー４３、攪拌スクリュー４４は何れも螺旋状のスクリュー部材である。

攪拌スクリュー４４は供給スクリュー４３に平行配置され、図示しないトナー補給手段から補給される新規トナーと現像スリーブ４１Ａから還流された現像剤とを混合、攪拌して供給スクリュー４３の上流部に搬送する。

供給スクリュー４３は回転軸方向に現像剤を搬送させるとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出させる。

図２に示す現像装置４は、５極の固定磁石を有する磁界発生手段４１Ｂを備え、現像剤量規制部材４２は磁性体より成り汲上磁極を兼ねる。

現像剤量規制部材４２の先端部近傍で、現像スリーブ４１Ａの回動方向上流側に、現像剤均し部材４５を固定配置した。現像剤均し部材４５と汲上磁極Ｓ１によって現像スリーブ４１Ａに担持される現像剤の量が現像スリーブ４１Ａの回転軸方向に沿って均される。

また、現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点の近傍に、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られて図２に示す白抜き矢印方向に搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ４１Ａに供給される上方の現像剤とを隔てる隔離部材４６を配置した。

現像剤量均し部材４５及び隔離部材４６は、非磁性材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミクス等により形成される。

図４は現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との配置を説明する模式図である。

図４（ａ）において、現像スリーブ４１Ａの回転軸中心Ｒ１と供給スクリュー４３の回転軸中心Ｒ２とは、水平距離Ｘ、垂直距離Ｙの位置とする。現像スリーブ４１Ａの回転軸中心Ｒ１と供給スクリュー４３の回転軸中心Ｒ２とを結ぶ直線が回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂとする。現像スリーブ４１Ａの外周面と供給スクリュー４３の外周面とは最小間隙Ｇを形成している。

図４（ｂ）において、現像スリーブ４１Ａの回転軸中心と、汲上磁極Ｓ２に対応する現像スリーブ４１Ａの外周面位置とを結ぶ直線が回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａとする。

本発明の現像装置４は、図２に示すように、
現像剤量規制部材４２の先端部を汲上磁極Ｓ２の近傍に配置し、且つ、現像剤量均し部材４５と隔離部材４６を配置し、更に、汲上磁極Ｓ２による現像スリーブ４１Ａの法線方向の磁束密度をＢｒ［ｍＴ、ミリステラ］、最小間隙Ｇ［ｍｍ］、仰角θａ［°］、俯角θｂ［°］とし、以下の条件を満足するように設定する。

５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
４０≦Ｂｒ≦６０［ｍＴ］
４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
図５は本発明の第２の実施の形態を示す現像装置４の断面図である。

この発明の現像装置４は、磁界発生手段４１Ｂが主磁極Ｎ１、剥取磁極Ｓ１、汲上磁極Ｓ２及び磁極Ｎ３，Ｓ４から成る７磁極であり、現像剤量規制部材４２の先端部は汲上磁極Ｓ２とは異なる位置に配置されている。

現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点の近傍に、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られた現像剤と現像スリーブ４１Ａに供給される現像剤とを隔てる隔離部材４６を配置した。

また、汲上磁極Ｓ２による現像スリーブ４１Ａの法線方向の磁束密度をＢｒ［ｍＴ］、最小間隙Ｇ［ｍｍ］、仰角θａ［°］、俯角θｂ［°］とし、以下の条件を満足するように設定する。

５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
５０≦Ｂｒ≦７０［ｍＴ］
４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
［現像剤］
現像剤は、磁性キャリアと非磁性重合トナーとから成る二成分現像剤である。磁性キャリアの１キロエルステッド中の磁化量は２０〜７０ｅｍｕ／ｇの範囲にあり、磁性キャリアの粒径は５０μｍ以下の磁性キャリアである。非磁性重合トナーの粒径は７．５μｍ以下である。

［現像剤の循環搬送］
図６は現像装置４における現像剤の循環を示す模式図である。以下、現像剤の循環を説明する。

（１） 現像剤攪拌室４０２の上流側において、現像剤供給室４０１から還流される現像剤と、図示しないトナー補給手段から補給される新規トナーとが搬入され、攪拌スクリュー４４により攪拌、混合され、矢印Ｖ１で示す現像剤移動方向に搬送される。

（２） 混合された現像剤は、現像剤攪拌室４０２の下流側の第１開口部４０４を通過して、矢印Ｖ２で示すように搬送され、現像剤供給室４０１の上流側に導入される。現像剤供給室４０１内において、現像剤は供給スクリュー４３により現像剤移動方向に搬送されつつ、矢印Ｖ３で示すように搬送される。

（３） 供給スクリュー４３は回転軸方向に現像剤を搬送しつつ、矢印Ｖ４に示すように現像剤を現像ローラ４１に放出する。

（４） 現像ローラ４１上の現像剤は、感光体ドラム１と対向する現像剤領域において現像処理される。現像処理後にトナー濃度が低下した現像剤は、剥取磁極Ｓ１により、現像ローラ４１から剥ぎ取られる。

（５） 剥ぎ取られた現像剤は、矢印Ｖ５に示すように現像剤供給室４０１内に搬入される。

（６） 現像剤供給室４０１内に搬送された現像剤は、供給スクリュー４３によって矢印Ｖ６に示すように搬送され、第２開口部４０５を通過して、矢印Ｖ７に示すように現像剤攪拌室４０２の上流側に導入される。

（７） 現像剤攪拌室４０２において、図示しないトナー濃度センサのトナー濃度検知信号によりトナー補給手段４７によるトナー補給が行われ、現像剤は矢印Ｖ１に合流する。

現像剤は上述のような循環系で搬送されるが、一部の現像剤は現像剤供給室４０１と現像剤攪拌室４０２間を矢印Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ６、Ｖ７で示すように循環する。

［スクリューピッチむらの解消］
第１の実施の形態及び第２の実施の形態に示したように、現像スリーブ４１Ａに現像剤が掬い上げられるとき、供給スクリュー４３の螺旋状のスクリューの山と谷に合致した現像剤の粗密が生じるが、上記の条件により、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤に密度差が解消され、均一化され、記録紙Ｐに濃度むらのない顕像が形成される。

［画像形成条件］
画像形成装置：Ａ４判用紙、フルカラー、毎分５１枚出力、タンデム型フルカラー複写機（コニカミノルタ８０５０（登録商標）、図１参照）
現像ローラ４１の直径：φ３０ｍｍ
供給スクリュー４３の直径：φ３０ｍｍ
供給スクリュー４３の回転軸の直径：φ８ｍｍ
供給スクリュー４３の螺旋羽根の高さＨ：１１ｍｍ
磁極配置：５極（図２参照）、７極（図５参照）
（１） 現像ローラ４１に対する供給スクリュー４３の配置位置を変化できるように、現像装置４を試作し、現像ローラ４１と供給スクリュー４３との最小間隙Ｇを変化可能にした。

（２） 現像ローラ４１内の磁極を回転させ、汲上磁極Ｓ２の配置位置も変化可能にした。

（３） 図４（ｃ）に示すように、現像剤量規制部材４２の配置位置も変化可能にした。

以上のような条件下で作製した現像装置４を前記フルカラー複写機に搭載して画像出力を行い、全面ベタ画像と全面ハーフトーン画像でスクリューピッチむらを評価した。また、図７（ａ）に示す現像ゴースト評価用画像パターンにより、現像ゴーストを評価した。

［現像ゴーストの定義］
図７（ａ）は、現像ゴースト評価用画像パターンを示す図である。図示の黒色で塗りつぶした部分は、記録紙Ｐの黒ベタ部分Ｗ１、その他の余白部分は白色部分Ｗ２である。

上記の現像ゴースト評価用画像パターンを、図１に示す画像形成装置を実験機として使用し、黒色現像剤によりプリントアウトし、記録紙Ｐ上に形成されたパターンの透過濃度を透過濃度計で測定した。

図示のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ部分は上記の黒ベタ部分Ｗ１の濃度測定位置を示す。ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ部分はそれ以前の白色部分Ｗ２で現像剤消耗がないから、現像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分はそれ以前の黒ベタ部分Ｗ１で現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下する。従って、ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分の各画像濃度は、ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ部分より低下して濃度差を生じ画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像をゴーストと呼ぶ。

図７（ｂ）は、現像ゴースト評価用画像パターンにより画像を形成した場合、記録紙搬送方向に直交するＺ１−Ｚ２領域の画像濃度を測定したもので、現像ゴーストが発生せず均一な画像濃度を示す。

図７（ｃ）は、現像ゴーストが発生して濃度測定領域ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋの画像濃度が低下した状態を示す。

［現像ゴーストの評価］
現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３の相対位置（水平距離Ｘ、垂直距離Ｙ、俯角θｂ最小間隙Ｃ）、磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の位置（仰角θａ）、最近接距離Ｃ、及び現像スリーブ４１Ａに印加するＡＣ電圧、直流電圧等を変化させる事で透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。これらの画像サンプルを上記の測定方法でａ〜ｋの各部分の透過濃度を求める。

次に、透過濃度が適正なｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ，ｋ部分の平均濃度と、現像ゴーストを発生しやすいａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分の平均濃度との差により、透過濃度差を求めて画像を評価する。

表１は図４（ｂ）において説明した現像スリーブ４１Ａの表面と供給スクリュー４３との最小間隙Ｇと、磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の位置、現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３の相対位置等から求め、下記の条件を満たしたものを選択して表示したものである。

条件１：５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
条件２：４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
現像スリーブ４１Ａの直径をφ３０ｍｍ、供給スクリュー４３の直径をφ３０ｍｍに設定し、水平距離Ｘを３０〜３７．５ｍｍ間の６段階、垂直距離Ｙを５〜１０［ｍｍ］間の３段階に対応する最小間隙Ｇと俯角θｂを算出した。供給スクリュー４３は現像スリーブ４１Ａに対して俯角θｂが５°〜２５°の範囲内に設置される。

最適な現像条件はこれらの条件を満たすものの中から、更に、５極構成の磁界発生手段４１Ｂでは、法線方向の磁束密度Ｂｒが下記の条件を満たすものを選定する。

４０≦Ｂｒ≦６０［ｍＴ］
また、７極構成の磁界発生手段では、法線方向の磁束密度Ｂｒが下記の条件を満たすものを選定する。

５０≦Ｂｒ≦７０［ｍＴ］

表２（ａ）は、図２に示した現像装置４における５極構成の磁界発生手段４１Ｂの仕様と実測値を示す。

主磁極Ｎ１から１６４°の位置にある汲上磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒは、実測値で−５０［ｍＴ］、接線方向の磁束密度Ｂθは−１５［ｍＴ］、磁気吸引力Ｆｒは６［ｇ］である。

図８（ａ）は磁気吸引力を測定する測定装置５０の構成図である。

磁界発生手段４１Ｂを駆動部５１と支持腕５２に水平に取り付ける。電子天秤５３に磁界発生手段４１Ｂの回転軸に平行であり、磁界発生手段４１Ｂの回転軸を通る垂線が中心となるように吸引部材５４ａを保持した保持部材５４を設定する。

図８（ｂ）は保持部材５４の斜視図、図８（ｃ）は吸引部材５４ａの側面図、図８（ｄ）は吸引部材５４ａの正面図である。

磁性体である鉄の棒からなる吸引部材５４ａは、図８（ｂ）に示すように保持部材５４に保持され、図８（ｃ）に示すように高さ１０±０．１ｍｍ、幅１０±０．１ｍｍ、長さ３５±０．５ｍｍであり、底部の両側部に、２×２ｍｍの面取りを付けた比透磁率５０００の鉄材からなる棒である。磁界発生手段４１Ｂと吸引部材５４ａ間の間隔は、吸引ギャップ設定部５５により設定される。

駆動部５１で磁界発生手段４１Ｂを回転させ、電子天秤５３で、磁界発生手段４１Ｂの各回転位置における磁気吸引力を測定する。測定結果は、コントローラ５６で演算されてレコーダ５７において記録される。

前記磁気吸引力は、吸引ギャップ設定部５５により、現像剤担持体４１Ａの外周面から０．１ｍｍ上方の位置に相当する位置に、吸引部材５４ａの上面を設定した条件での測定値である。

磁気吸引力が０．３Ｎよりも小さいと、キャリア付着やパッキングが発生しやすくなる。０．５Ｎよりも大きな磁気吸引力は通常の磁石材料によって達成しにくい。

また、剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの９０％幅、即ち、−５０×０．９＝−４５［ｍＴ］における角度θは、表２（ａ）に示すように３３°である。同様にして、剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの８０％幅、即ち、−５０×０．８＝−４０［ｍＴ］における角度θは４１°である。取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの５０％幅、即ち、−５０×０．５＝−２５［ｍＴ］における角度θは５６°である。

図９（ａ）は図２に示した現像装置４における５極の磁極構成の磁界発生手段４１Ｂにより発生する法線方向の磁束密度Ｂｒ［ｍＴ］を示す特性図である。

主磁極Ｎ１から１６４°の位置にある汲上磁極Ｓ２における法線方向の磁束密度Ｂｒは−５０［ｍＴ］である。破線は剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの９０％幅、８０％幅、５０％幅の磁束密度Ｂｒを示す。

図９（ｂ）は図２に示した現像装置４における５極の磁極構成の磁界発生手段４１Ｂにより発生する法線方向の磁気吸引力Ｆｒ［ｇ］を示す特性図である。主磁極Ｎ１から１６４°の位置にある汲上磁極Ｓ２の磁気吸引力Ｆｒは６［ｇ］である。

表２（ｂ）は、図５に示した現像装置４における７極構成の磁界発生手段４１Ｂの仕様と実測値を示す。

主磁極Ｎ１から１４２°の位置にある汲上磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒは、実測値で−６０［ｍＴ］、接線方向の磁束密度Ｂθは−３５［ｍＴ］、磁気吸引力Ｆｒは１０［ｇ］である。

また、剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの９０％幅、即ち、−６０×０．９＝−５４［ｍＴ］における角度θは、表２（ａ）に示すように８°である。同様にして、剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの８０％幅、即ち、−６０×０．８＝−４２［ｍＴ］における角度θは１２°である。取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの５０％幅、即ち、−６０×０．５＝−３０［ｍＴ］における角度θは２１°である。

図１０（ａ）は図５に示した現像装置４における７極の磁極構成の磁界発生手段４１Ｂにより発生する法線方向の磁束密度Ｂｒ［ｍＴ］を示す特性図である。

主磁極Ｎ１から１４２°の位置にある汲上磁極Ｓ２における法線方向の磁束密度Ｂｒは−６０［ｍＴ］である。破線は剥取磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒの９０％幅、８０％幅、５０％幅の磁束密度Ｂｒを示す。

図１０（ｂ）は図５に示した現像装置４における７極の磁極構成の磁界発生手段４１Ｂにより発生する法線方向の磁気吸引力Ｆｒ［ｇ］を示す特性図である。主磁極Ｎ１から１４２°の位置にある汲上磁極Ｓ２の磁気吸引力Ｆｒは１０［ｇ］である。

本実施例によれば、現像スリーブ４１ａと磁界発生手段４１Ｂと供給スクリュー４３の配置と、磁束密度Ｂｒを規定する事により、供給スクリュー４３により形成される現像剤のスクリューピッチむらを有効に解消するとともに、現像剤の供給が円滑に行われ、現像ゴーストとを防止する事が可能となった。

本発明に係る画像形成装置の構成図。 本発明に係る現像装置の第１の実施の形態を示す断面図。 現像装置の下部機構の平面図。 現像スリーブと供給スクリューとの配置を説明する模式図。 本発明の第２の実施の形態を示す現像装置の断面図。 現像装置における現像剤の循環を示す模式図。 現像ゴースト評価用画像パターン及び画像濃度の特性図。 磁気吸引力を測定する測定装置の構成図、保持部材の斜視図、吸引部材の側面図及び正面図。 第１の実施の形態の現像装置の磁束密度及び磁気吸引力を示す特性図。 第２の実施の形態の現像装置の磁束密度及び磁気吸引力を示す特性図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
４１Ａ 現像剤担持体（現像スリーブ）
４１Ｂ 磁界発生手段（マグネットロール）
４２ 現像剤量規制部材
４３ 現像剤供給部材（供給スクリュー）
４４現像剤攪拌部材（攪拌スクリュー）
４５ 現像剤均し部材
４６ 隔離部材
５１ 駆動部
５２ 支持腕
５３ 電子天秤
５４ 保持部材
５４ａ 吸引部材
５５ 吸引ギャップ設定部
５６ コントローラ
５７ レコーダ
Ａ 画像形成装置
Ｃ 最近接距離
Ｇ 最小間隙
Ｎ１ 主磁極
Ｓ２ 汲上磁極
Ｓ１ 剥取磁極
Ｘ 水平距離
Ｙ 垂直距離
θａ 仰角
θｂ 俯角

Claims (3)

1. 静電潜像を担持する像担持体に対向して配置されトナーとキャリアから成る二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、
   前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、
   前記現像剤量規制部材の先端部を前記汲上磁極の近傍に配置し、
   前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最小間隙をＧ、
   前記汲上磁極による前記現像剤担持体法線方向の磁束密度をＢｒ、
   前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極に対応する前記現像剤担持体の表面とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａ、
   前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂ、とするとき、下記の条件を満足し、
   ５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
   ４０≦Ｂｒ≦６０［ｍＴ］
   ４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
   且つ、前記現像剤量規制部材の前記現像剤担持体の回動方向上流側に隣接して、前記汲上磁極によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を前記現像剤担持体の回転軸方向に沿って均す現像剤量均し部材と、
   前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点の近傍に、前記現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤と前記現像剤担持体に供給される現像剤とを隔てる隔離部材と、
   を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 静電潜像を担持する像担持体に対向して配置されトナーとキャリアから成る二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、
   前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、
   前記現像剤量規制部材の先端部を前記汲上磁極とは異なる位置に配置し、
   前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最小間隙をＧ、
   前記汲上磁極による前記現像剤担持体法線方向の磁束密度をＢｒ、
   前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極に対応する前記現像剤担持体の表面とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす仰角をθａ、
   前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ直線が前記回転軸中心を通る水平線となす俯角をθｂ、とするとき、下記の条件を満足し、
   ５≦Ｇ≦８［ｍｍ］
   ５０≦Ｂｒ≦７０［ｍＴ］
   ４０°≦（θａ＋θｂ）≦６０°
   且つ、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点の近傍に、前記現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤と前記現像剤担持体に供給される現像剤とを隔てる隔離部材を設けたことを特徴とする現像装置。
3. 異なる色の現像剤をそれぞれ収容した請求項１又は２に記載の現像装置を複数備え、複数の前記現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録紙にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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