JP2008180977A - 現像装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速機で小粒径キャリアを使用した場合でも、効率よく付着キャリアを回収し搬送を可能にする。
【解決手段】帯電性トナーと磁性キャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって、一方向に回転する潜像担持体の外周面上に形成される静電潜像を現像する現像装置２であって、複数の固定磁極部材を内包するマグネットローラ２１４に対し相対的に回転する円筒状スリーブ２１５の表面に現像剤を吸着してから潜像担持体３に現像剤を供給する現像ローラ２０２と、現像ローラに対して潜像担持体の回転方向の下流側に備わるキャリア回収ローラ２２０とを備え、キャリア回収ローラは、磁力が４００Ｇ以上７５０Ｇ以下の磁極の異なる２つの磁極部材２２１を含み、潜像担持体と対面する位置からキャリア回収ローラの中心を挟んで反対側の位置に一方の磁極部材２２１ｂを設け、現像ローラと対面する位置に他方の磁極部材２２１ａを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に用いられる現像装置、およびこの現像装置を備える画像形成装置に関し、特に、高速機の画像形成装置の現像装置に備わるキャリア回収ローラの構成に関する。

近年の複写機、ファクシミリ、プリンタ、およびこれらの各種機能を備えるいわゆる複合機等の画像形成装置は、トナーと磁性キャリアから成る２成分現像剤を用いる２成分現像方式が用いられている。２成分現像方式は、磁性キャリアによって摩擦帯電させられたトナーを感光体上に形成された静電潜像に静電的に付着させて画像形成を行う画像形成方式である。

２成分現像方式に用いられる磁性キャリアは、トナーに対して逆極性に帯電することによってトナーを帯電させ、磁気ブラシを形成して現像を行う働きを持っており、通常、キャリア自身が感光体に付着することはない。ところが、当該キャリアは、トナーと逆極性に帯電しているため、背景部や背景部以外の潜像電位レベルに比べ高い電位の領域にキャリアが付着する場合があった。感光体上にキャリアが付着すると、当該キャリアが転写時における感光体に対する転写材料の密着性を低下させ、いわゆる白抜け等の転写画像の品質低下を招く。また、トナー像転写後の感光体表面に付着する転写残トナーは、一般に、クリーニング装置のクリーニング部材によって除去され、その感光体表面が清掃されるが、そのクリーニング時に感光体表面にキャリアが付着していると、そのキャリアによって感光体に傷が付けられたり、クリーニング部材の劣化が促進され、これらの寿命が縮められるおそれがある。

これらの画像形成装置は、高速・高画質化の方向に進んでおり、その実現のために、キャリアの小粒径化が求められている。しかしながら、キャリアの小粒径化が進むほど、現像時に感光体へのキャリア付着が生じやすくなり、また、画像形成装置の印刷等の高速化に伴い、感光体ドラムの回転も高速化し、それに伴って感光体ドラムからのキャリアの回収・搬送が困難になるという不具合が生じていた。このため、現像装置には、現像ローラの下流側にキャリア回収用のローラが設けられていることが多い。

このようなキャリア回収用のローラを使用して、感光体ドラムからのキャリア回収を容易にする現像装置として、特許文献１には、感光体上に形成された静電潜像を、内部に固定された磁石を備えた現像ローラ上にキャリアとトナーよりなる現像剤で磁気ブラシを形成して現像する現像装置を用いた画像形成装置であって、現像ローラ下流側に配置されて磁化されたキャリア回収ローラ、このキャリア回収ローラと対向する位置で感光体内に設けられた磁石を備え、この磁石による磁界が、感光体外側接線方向と平行に形成されている画像形成装置が開示されている。当該画像形成装置では、現像領域から感光体上に載って移動してきた現像剤を感光体内に配置されている磁石とキャリア回収ローラの磁石で形成される磁界により、キャリア回収ローラ上に付着させることによって、転写器へのキャリアの進入を防止し、白抜け画像の発生や感光体の破壊を防止できる。
特開２００６−２１５４０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された画像形成装置に備わる現像装置には、キャリア回収ローラの磁石の磁極が感光体と対面する位置に設定されており、感光体内に配置されている磁石とキャリア回収ローラの磁石で形成される磁界によって、余剰現像剤をキャリア回収ローラ上に付着させることによって、転写器へのキャリアの進入を防止して、白抜け画像の発生や感光体の破壊を防止できるが、感光体が高速に回転してもキャリアを効率よく回収可能とする旨については、言及されてなく、また、回収キャリアをスムースに搬送・再回収するには、至っていなかった。

そこで、本発明は、従来の現像装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高速機で小粒径キャリアを使用した場合でも、効率よく付着キャリアを回収して搬送することの可能な、新規かつ改良された現像装置および画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある実施の態様によれば、帯電性のトナーと磁性のキャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって、一方向に回転する潜像担持体の外周面上に形成されている静電潜像を現像する現像装置であって、複数の固定磁極部材を内包するマグネットローラに対し相対的に回転する円筒状スリーブの表面に現像剤を吸着してから潜像担持体に現像剤を供給する現像ローラと、現像ローラに対して潜像担持体の回転方向の下流側に備わるキャリア回収ローラと、を備え、キャリア回収ローラは、磁力が４００Ｇ以上７５０Ｇ以下の磁極の異なる２つの磁極部材を含み、潜像担持体と対面する位置からキャリア回収ローラの中心を挟んで反対側の位置に一方の磁極部材を設け、現像ローラと対面する位置に他方の磁極部材を設けることを特徴とする現像装置が提供される。

このような構成とすることにより、キャリア回収ローラの磁極部材を潜像担持体となる感光体ドラムに対面する位置に設けずに、キャリア回収ローラの中心を挟んでその反対の方向に１つの磁極部材を有し、キャリア回収ローラの感光体ドラムと対面する位置には、キャリアを回収するのに十分な大きさの３５Ｇ〜８０Ｇ程度の磁極部材の漏れ磁界が生じるので、当該磁界によってキャリアを回収できるようになる。また、方向性が単一で回収できる磁極幅が狭くなる通常の磁極部材による磁界よりも、キャリア回収ローラの外周面に沿って幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界が発生し、当該漏れ磁界がキャリアを回収するのに十分な大きさであるため、高速で回転する感光体ドラムからも効率良くキャリアを回収可能となる。さらに、当該漏れ磁界が幅広い方向性を有していることから、隣り合う磁極間の幅が実質的に狭くなるので、回収したキャリアの搬送性も良好になる。

このとき、上記実施の態様において、キャリア回収ローラに含まれる２つの磁極部材の磁極間のなす角度が８０°以上であることとしてもよく、これらの磁極部材のうち、潜像担持体と対面する位置からキャリア回収ローラの中心を挟んで反対側の位置に設けられた一方の磁極部材と、キャリア回収ローラの中心からキャリア回収ローラの潜像担持体と最近接する最近接点までを結ぶ最近接中心線とのなす角度が１４０°以上であることとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁極部材のキャリア回収ローラの対向部側の外周面に沿って、キャリア回収に十分な大きさの有効角度の大きい漏れ磁界が発生するようになるので、画像形成装置が高速機で小粒径キャリアを使用した場合でも、効率よく付着キャリアを回収することが可能となる。

このとき、上記実施の態様において、潜像担持体の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることとしてもよい。

このような構成とすることにより、感光体の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上では、キャリアは、感光体ドラムから離れて飛散し、キャリア回収ローラの感光体ドラムに対向していない磁極部材で発生する磁極に付着して回収される。そして、感光体ドラム上に残存するキャリアは、キャリア回収ローラの漏れ磁界で回収されるようになる。

このとき、上記実施の態様において、キャリア回収ローラの回転方向の下流側には、このキャリア回収ローラの外周面に当接して、この外周面に付着した不要物を掻き取るスクレーパ部材が設けられることとしてもよい。

このような構成とすることにより、キャリア回収ローラに付着したトナーやトナーの外添剤等の不要物をスクレーパ部材によって、掻き取られるので、キャリア回収ローラの外周面がクリーニングされるようになる。

このとき、上記実施の態様において、スクレーパ部材は、このスクレーパ部材の先端がキャリア回収ローラの外周面に対する垂直方向の磁力が最も弱くなっている位置に当接するように設けられることとしてもよい。

このような構成とすることにより、スクレーパ部材によってキャリア回収ローラの外周面に付着したトナーやトナーの外添剤等の不要物を効率よく除去することができるようになる。

このとき、上記実施の態様において、マグネットローラに含まれる固定磁極部材とキャリア回収ローラに含まれる磁極部材の最近接する磁極部材は、互いに同極であることとしてもよい。

このような構成とすることにより、感光体ドラムに付着したキャリアの回収が円滑に実行されるようになる。

上記課題を解決するために、本発明の別の実施の態様によれば、上記の実施の態様の何れかの現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。

このような構成とすることにより、画像形成装置が高速機で小粒径キャリアを使用した場合でも、現像装置が効率よく付着キャリアを回収して搬送するので、感光体ドラム上にキャリアが付着することによって生じる当該キャリアが転写時における感光体に対する転写材料の密着性の低下やいわゆる白抜け等の転写画像の品質低下を抑制可能とする。

以上説明したように本発明によれば、感光体ドラム上に付着したキャリアをキャリア回収ローラで回収するのに必要な大きさの磁力が確保される角度、すなわちキャリア回収ローラの磁極の有効角度を大きくすることができるので、感光体ドラムが高速に回転しても、感光体ドラムに付着したキャリアを効率よく回収することが可能となる。また、キャリア回収ローラ内の磁極間隔が実質的に狭くなるため、回収キャリアをスムースに搬送・再回収することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の構成を示す説明図であり、図２は、かかる画像形成装置の装置本体の構成を示す部分詳細図である。

本実施の形態に係る画像形成装置１Ａは、図１、図２に示すように、スキャナ等に読み込まれた画像データや外部から伝達された画像データを電子写真方式によって、回転駆動される円筒状の感光体ドラム（潜像担持体）３上に静電潜像を形成して、この静電潜像を帯電性のトナーと磁性キャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって現像剤像として可視像化した後、記録媒体となる所定のシート状の記録用紙（以下、用紙と称する。）に転写してモノクロ（単色）画像として出力する画像形成装置であって、感光体ドラム３上の静電潜像を可視像化する現像装置として、感光体ドラム３に付着した磁性キャリアを回収するキャリア回収ローラ２２０と、キャリア回収ローラ２２０によって回収された磁性キャリアをキャリア回収ローラ２２０から除去するキャリア除去装置２３０とを備えた本発明に係る特徴的な現像装置２を採用したものである。

画像形成装置１Ａの構成として、用紙Ｐを複数枚積載可能な給紙トレイ８と、この給紙トレイ８から供給される用紙Ｐを画像形成部１４に搬送する用紙搬送部５９と、画像形成部１４で印字された用紙Ｐ上の未定着トナーを溶融させて定着させる定着ユニット６へ搬送する用紙搬送装置７とを備えており、予め設定された複数の排出処理モードに対応した用紙Ｐの搬送速度に基づいて、印字要求に応じて選択的に用紙Ｐの搬送速度を制御して給紙トレイ８から自動的に排紙トレイ９に用紙Ｐを供給可能としたものである。

まず、画像形成装置１Ａの全体構成について説明する。画像形成装置１Ａは、図１に示すように、主に、露光ユニット１、現像装置２、トナー供給装置３０、感光体ドラム３、帯電器４、除電装置４１、クリーナユニット５、定着ユニット６、用紙搬送装置７、用紙搬送路７ａ、給紙トレイ８、排紙トレイ９および転写機構１０等を備える装置本体１Ａ１と、自動原稿処理装置１Ａ２とにより構成されている。

装置本体１Ａ１の上面部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台２１が設けられ、この原稿載置台２１の上方には、自動原稿処理装置１Ａ２が上方に向かい揺動開放自在に設けられ、一方、この原稿載置台２１の下方には、原稿の画像情報を読み取る原稿読み取り部であるスキャナ部２２が配置されている。

そのスキャナ部２２の下方には、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器４、除電装置４１、クリーナユニット５、定着ユニット６、用紙搬送装置７、用紙搬送路７ａ、排紙トレイ９、および転写機構１０が配設され、さらに、その下方には、用紙Ｐが収納された給紙トレイ８が配設されている。

露光ユニット１は、画像処理部（図示省略）から出力された画像データに応じて、レーザ光を帯電器４によって均一に帯電された感光体ドラム３の表面に照射して露光することにより感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を書込み形成する機能を有するものである。この露光ユニット１は、スキャナ部２２の直下で且つ感光体ドラム３上方に配置され、レーザ照射部１１および反射ミラー１２を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１３ａ、１３ｂが採用されている。本実施の形態では、高速印字処理を行うために、複数のレーザ光を利用し、照射タイミングの高速化を低減する手法を用いた２ビーム手法を採用しているものとする。なお、本実施の形態では、露光ユニット１にレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１３ａ、１３ｂを用いているが、発光素子をアレイ状に並べたもの、例えば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いるものであっても良い。

感光体ドラム３は、略円筒形状を呈し、露光ユニット１の下方に配設され、図示しない駆動手段と制御手段により所定方向（図中の矢印Ａ方向）に回転するように制御されている。この感光体ドラム３の外周面に沿って、図２に示すように、画像転写終了後の位置を基準として感光体ドラム回転方向下流側に向かい、用紙剥離爪３１、クリーナユニット５、電界発生部としての帯電器４、現像装置２、除電装置４１の順に配置されている。

用紙剥離爪３１は、ソレノイド３２により感光体ドラム３の外周面に接離可能に配置されている。この用紙剥離爪３１は、感光体ドラム３の外周面に当接した状態で、感光体ドラム３上の未定着トナー像を用紙Ｐに転写する際にその感光体ドラム３の表面に張り付いた用紙Ｐを剥離するものである。なお、用紙剥離爪３１の駆動手段として、ソレノイド３２の換わりに駆動用モータ等を採用しても良く、その他の駆動手段の選択も可能である。

現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を黒トナーで顕像化するものであって、感光体ドラム回転方向（図中の矢印Ａ方向）で帯電器４より下流側で感光体ドラム３の側方で略水平（図中で右側）に配置されている。この現像装置２の下方には、記録媒体搬送方向上流側にレジストローラ１５が配置されている。なお、現像装置２の詳細については後述するものとする。

キャリア回収ローラ２２０は、現像装置２の下部に設けられ、感光体ドラム３に付着した磁性キャリアを回収するものであり、キャリア除去装置２３０は、キャリア回収ローラ２２０によって回収された磁性キャリアをキャリア回収ローラ２２０から除去する機能を備える。なお、本実施の形態のキャリア回収ローラ２２０については、後述する。

トナー供給装置３０は、トナーが充填されたトナー容器３００から排出されるトナーを一時的に中間ホッパ部３３に貯留してから現像装置２に供給するものであって、現像装置２に隣接するようにして配置されている。このトナー供給装置３０の下側には、現像装置２の作動中に生ずる動作熱を強制冷却するために、現像装置２の現像槽２００に風を送り込むダクト５０が設けられる。

レジストローラ１５は、給紙トレイ８から供給された用紙Ｐの先端と感光体ドラム３上のトナー像とを整合して感光体ドラム３と転写ベルト１０３との間に搬送するように、図示しない駆動手段および制御手段により動作制御されている。

帯電器４は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であって、感光体ドラム３の上方でその外周面に近接して配置されている。なお、本実施の形態では、チャージャー型の帯電器４を使用しているが、接触型のローラ方式によるものやブラシ方式によるものに代用しても良い。

除電装置４１は、感光体ドラム３の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写し易くするために、この感光体ドラム３の表面電位を低下させるための転写前除電手段であって、感光体ドラム回転方向で現像装置２より下流側で、かつ感光体ドラム３の下方でその外周面に近接して配置されている。なお、本実施の形態では、除電装置４１は、除電電極を用いて構成されているが、除電電極の替わりに除電ランプを使用したり、その他の方式により除電するようにしたものであっても良い。

クリーナユニット５は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収するものであって、感光体ドラム３を挟んで現像装置２と略対向する位置で感光体ドラム３の側方で略水平（図中で左側）に配置されている。

上述したように、感光体ドラム３上で顕像化された静電像は、静電像が有する電荷の逆極性の電界が搬送される用紙Ｐ上に転写機構１０から印加されることで用紙Ｐ上に転写される。例えば、静電像が（−）極性の電荷を有している時は、転写機構１０の印加極性は（＋）極性となる。

転写機構１０は、駆動ローラ１０１、従動ローラ１０２、および他のローラで架橋されるとともに、所定の抵抗値（本実施の形態では、１×１０９〜１×１０１３Ω・cmの範囲）を有する転写ベルト１０３が配置された転写ベルト式ユニットで構成され、感光体ドラム３の下方で、転写ベルト１０３の表面が感光体ドラム３の外周面の一部と接触するように配置されている。この転写ベルト１０３により、用紙Ｐを感光体ドラム３に押圧しながら搬送するようになっている。感光体ドラム３と転写ベルト１０３の接触部１０４には、駆動ローラ１０１および従動ローラ１０２とは異なる導電性で転写電界を印加可能な弾性導電性ローラ１０５が配置されている。

弾性導電性ローラ１０５は、弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料により構成されている。この弾性導電性ローラ１０５が弾性を有することで、感光体ドラム３と転写ベルト１０３とが線接触でなく転写ニップと呼ばれる所定の幅を有する面接触となるので、搬送される用紙Ｐへの転写効率の向上を図ることができる。

さらに、転写ベルト１０３の転写領域の用紙搬送方向下流側には、搬送される用紙Ｐが転写領域で印加された電界を除電し、次工程への搬送をスムーズに行う為の除電ローラ１０６が転写ベルト１０３の背面側に配置されている。

また、図２に示すように、転写機構１０には、転写ベルト１０３の残留トナーによる汚れを取るクリーニングユニット１０７と、転写ベルト１０３の除電を行う複数の除電機構１０８が配置されている。この除電機構１０８に用いられる除電を行うための手法として、装置を介して接地する手法、若しくは積極的に転写電界の極性と逆極性を印加する手法がある。

転写機構１０で用紙Ｐ上に転写された静電像（未定着トナー）は、定着ユニット６に搬送されて加圧・加熱されることで未定着トナーが溶融されて用紙Ｐ上に定着される。当該定着ユニット６は、図２に示すように、加熱ローラ６ａ、加圧ローラ６ｂを備え、この加熱ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとによって、用紙Ｐを挟持した状態で加熱ローラ６ａを回転させ、加熱ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの間を通過させることにより、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を溶融して定着させるものである。定着ユニット６の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを搬送する搬送ローラ１６が設けられている。この搬送ローラ１６の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを排紙トレイ９に排紙するための排紙ローラ１７が設けられている。

加熱ローラ６ａは、その外周部には用紙剥離爪６１１、ローラ表面温度検出部材であるサーミスター６１２、ローラ表面クリーニング部材６１３が配置され、内周部には加熱ローラ表面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）とする熱源６１４が設けられている。

加圧ローラ６ｂは、ローラの両端部で加熱ローラ６ａに対し所定圧量で加圧ローラ６ｂが圧接することが可能な加圧部材６２１が配置され、さらに、加圧ローラ６ｂの外周には加熱ローラ６ａの外周と同様に用紙剥離爪６２２、ローラ表面クリーニング部材６２３が配置されている。

定着ユニット６は、図２に示すように、いわゆる定着ニップ部と呼ばれる加熱ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの圧接部６００において、搬送される用紙Ｐ上の未定着トナーを加熱ローラ６ａにより加熱して溶融し、加熱ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの圧接力による用紙Ｐ上への投鋲作用で、未定着トナーを用紙Ｐ上に定着するようになっている。

給紙トレイ８は、図１に示すように、画像情報が出力（印字）されるシート（用紙）を複数枚蓄積しておくためのものであり、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器４、除電装置４１、クリーナユニット５、定着ユニット６等で構成される画像形成部１４の下側に構成されている。この給紙トレイ８の排紙側上部には、用紙ピックアップローラ８ａが配置されている。

この用紙ピックアップローラ８ａは、給紙トレイ８内に積載収容された用紙Ｐを最上層から１枚ずつピックアップし、下流側に向かって（便宜上の用紙Ｐの流れ出し側、換言するとカセット側を上流、排紙側を下流とする。）用紙搬送路７ａ上のレジストローラ（「アイドルローラ」とも称する。）１５側に搬送するようになっている。

本実施の形態に係る画像形成装置１Ａでは、高速印字処理を行うことを目的とするため、画像形成部１４の下方に定型サイズの用紙Ｐを各々のトレイに５００〜１５００枚収納可能な複数の給紙トレイ８が配置され、一方、装置側面には複数の用紙種類を多量に収納可能な大容量給紙カセット８１が配置されるとともに、この大容量給紙カセット８１の上方に、主に不定型サイズの印字等に対応する手差しトレイ８２が設けられている。

排紙トレイ９は、手差しトレイ８２とは反対側の装置側面に配置されている。また、排紙トレイ９に変わって、排紙用紙のステープル、パンチ処理等を行う後処理装置や複数段排紙トレイ等をオプションとして配置することも可能な構成となっている。

用紙搬送装置７は、前述した感光体ドラム３と給紙トレイ８との間に構成され、用紙搬送装置７に備わる用紙搬送路７ａを経由させて、給紙トレイ８から供給される用紙Ｐを一枚ずつ転写機構１０に搬送し、転写機構１０において、感光体ドラム３からトナー像が転写された用紙を定着ユニット６に搬送し、定着ユニット６において、未定着トナー像を用紙に定着した後に、指定された排紙処理モードに応じて形成された用紙搬送路や分岐爪によって用紙を搬送するように構成されている。

本実施の形態に係る画像形成装置１Ａは、予め設定された排出処理モードとして、片面印字モードおよび両面印字モードが設定されている。片面印字モードにおいて、排出処理として印字面を上方に向けて排出されるフェースアップ排出、および、印字面を下方に向けて排出されるフェースダウン排出が設定されている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１Ａに備わる現像装置２とその周辺構成について図面を参照して説明する。図３は、本実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置およびトナー供給装置の構成を側面側から示す概略構成図である。

本実施の形態では、図３に示すように、現像装置２に隣接してトナー供給装置３０が設けられている。このトナー供給装置３０の下側には、現像装置２の作動中に生ずる動作熱を強制冷却するために、現像装置２の外装部を形成する現像槽２００に風を送り込むダクト５０が設けられる。

現像装置２は、図３に示すように、外装部を形成する現像槽２００のトナー供給装置３０に備わるトナーを供給するための開口部３０ａと当接する部位には、トナーを導入するためのトナー導入口２０１が形成されている。現像槽２００内部には、現像ローラ２０２、パドルローラ２０３、混合ローラ２０４、搬送ローラ２０５、仕切り板２０６、規制部材２０７が設けられている。現像装置２は、現像ローラ２０２の周面と感光体ドラム３の周面（周面領域に付着した現像剤）とが接するように、画像形成装置１Ａ内に取り付けられる。現像ローラ２０２の周面領域において、感光体ドラム３との接触部付近が現像位置となる。また、現像槽２００の開放部２００ａの現像ローラ２０２下側で隣接する位置には、感光体ドラム３に付着したキャリアを回収するキャリア回収ローラ２２０を備えるキャリア除去装置２３０が配置されている。

現像槽２００では、トナー供給装置３０から供給され、トナー導入口２０１から導入されたトナーが搬送ローラ２０５で混合ローラ２０４へ搬送され、磁性キャリアと混合されて二成分系現像剤が形成される。混合ローラ２０４は、前述した新たに形成された二成分系現像剤と、上記の仕切り板２０６で還流された余剰現像剤とを混合する。このように、混合ローラ２０４で混合して得られた現像剤がパドルローラ２０３で撹拌されながら帯電されてから、静電潜像を現像するための現像ローラ２０２に供給され、感光体ドラム３に担持された静電潜像に搬送される。

また、現像ローラ２０２に供給された現像剤は、まず、仕切り板２０６の一端側に一体成形で設けられる摺擦部材２１１が現像ローラ２０２へ搬送する現像剤の搬送量（層厚）を規制しつつ現像剤を摺擦して現像剤の予備帯電をする。その後、現像槽２００に備わる支持部材２１２によって支持される規制部材２０７が現像ローラ２０２で搬送される現像剤の層厚を規制することによって、現像剤供給量が規制され、規制された余剰現像剤は、余剰現像剤を還流させる還流板となる仕切り板２０６によって、規制部材２０７と離隔する位置へ還流される。これら規制部材２０７、摺擦部材２１１、および仕切り板２０６は、現像ローラ２０２に対応する長さに形成されている。

さらに、仕切り板２０６上には、余剰現像剤を所定の方向に振り分ける複数の整流板２０８が設けられ、仕切り板２０６の下側には、余剰現像剤を搬送する搬送スクリュー２１０で搬送する仕切り板側搬送部２０９が設けられている。なお、これら現像装置２に備わる構成要素の細部の詳細な説明は、後述するものとする。

トナー供給装置３０は、現像装置２に隣接して配設され、トナーが充填されたトナー容器３００から排出されるトナーを一時的に中間ホッパ部３３に貯留してから現像装置２に供給する。本実施の形態では、トナー容器３００は、トナーが充填される容器本体３１０が支持部材３５０に回転可能に支持される構成となっている。

中間ホッパ部３３に送出されたトナーは、中間ホッパ部３３内にて、まず、撹拌部材３４によって撹拌される。撹拌部材３４は、撹拌軸３４ａに撹拌羽根３４ｂが設けられている構成であり、撹拌軸３４ａが回転することによって撹拌軸３４ａ周りを撹拌羽根３４ｂが回転してトナー容器３００から供給された中間ホッパ部３３内のトナーが撹拌される。

撹拌部材３４によって撹拌されたトナーは、撹拌部材３４の撹拌動作によって搬送ローラ３５を介して供給ローラ３６側に送出される。供給ローラ３６は、撹拌部材３４から搬送ローラ３５を経て送出されたトナーを中間ホッパ部３３の現像装置２と当接する部位に形成された開口部３０ａへトナーを送出することによって、トナーを現像装置２に供給する。

また、トナー容器３００の支持部材３５０の底面側（画像形成装置１Ａにトナー容器３００を装着したときの下面）には、図３に示すように、トナー容器３００から供給されるトナーを支持部材３５０外部に排出するためのトナー供給孔３００ａを開閉するためのシャッタ開閉機構４００が設けられている。つまり、シャッタ開閉機構４００により支持部材３５０のトナー供給孔３００ａが開放状態になると、トナー供給孔３００ａと中間ホッパ部３３に設けられた開口部３３ａとが連通状態となり、トナー容器３００から排出されるトナーが中間ホッパ部３３に供給される。

次に、本実施の形態に係る特徴的な現像装置２の構成について図面を参照して詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る現像装置の構成を示す断面図、図５（ａ）は当該現像装置を構成する混合ローラの構成を示す側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視図、（ｄ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３矢視図、（ｅ）は（ａ）のＢ４−Ｂ４矢視図である。

現像装置２は、図４に示すように、外装部を形成する現像槽２００を備え、当該現像槽２００におけるトナー供給装置３０に備わるトナーを供給するための開口部３０ａと当接する部位には、トナーを導入するためのトナー導入口２０１が形成されている。この現像槽２００内部には、現像剤が貯留されるとともに、現像ローラ２０２、パドルローラ２０３、混合ローラ２０４、搬送ローラ２０５、規制部材２０７およびキャリア回収ローラ２２０が設けられている。

現像装置２は、現像槽２００から一部露出した現像ローラ２０２の周面と感光体ドラム３の周面（周面領域に付着した現像剤）とが対向して近接するように画像形成装置１Ａ内に取り付けられる。そして、現像ローラ２０２の周面領域において、感光体ドラム３との対向部付近が現像位置（現像領域）となる。

現像槽２００では、トナー供給装置３０から供給され、トナー導入口２０１から導入されたトナーが搬送ローラ２０５で混合ローラ２０４へ搬送され、磁性キャリアと混合されて二成分系現像剤が形成される。混合ローラ２０４は、前述した新たに形成された二成分系現像剤と現像槽２００内に既存の現像剤とを混合する。混合ローラ２０４で混合して得られた現像剤は、パドルローラ２０３で撹拌されながら帯電されてから静電潜像を現像するための現像ローラ２０２に供給され、現像ローラ２０２により感光体ドラム３に担持された静電潜像に搬送される。現像ローラ２０２に供給された現像剤は、現像槽２００を構成する支持部材２１２によって支持される規制部材２０７により現像ローラ２０２で搬送される現像剤の層厚が規制される。これにより、感光体ドラム３に供給される現像剤供給量が規制される。

現像槽２００は、現像装置２内の温度上昇対策として、ダクト５０からの送風で強制冷却するより大きな効果を奏するために、熱伝導性の大きいアルミニウム等の金属材料により形成されており、感光体ドラム３の周面に臨む位置に開放部２００ａが存在する。

現像槽２００の上部を構成する支持部材２１２の外側上部には、現像槽２００内の圧抜きをするための圧抜機構部２１７が設けられている。この圧抜機構部２１７を定期的に作動させることにより、現像装置２内の圧抜きが実行され、装置内のトナー飛散を防止できるようになる。

現像槽２００内の開放部２００ａに臨む位置には、現像ローラ２０２が配置され、トナー導入口２０１に臨む位置には、トナー導入口２０１から現像槽２００内へ供給された現像剤（トナー）を混合ローラ２０４へ搬送する搬送ローラ２０５が回転自在に配置されている。

現像槽２００の混合ローラ２０４の下側と対向する位置には、現像槽２００内のトナーの濃度を検出するためのトナー濃度センサ２１３が設けられており、混合ローラ２０４により混合・撹拌されるトナー量が適正量よりも減少したときの検出値に基づいて、トナー導入口２０１からトナーを補給するように構成されている。

また、現像槽２００の開放部２００ａの現像ローラ２０２下側には、換言すると、現像ローラ２０２に対して、感光体ドラム３の回転方向の下流側の位置には、感光体ドラム３に付着した磁性キャリアを回収するためのキャリア回収ローラ２２０が感光体ドラム３と約１ｍｍの微小間隔を有して配置されている。このキャリア回収ローラ２２０の回転方向の上流側の位置には、当該キャリア回収ローラ２２０によって回収された磁性キャリアをキャリア回収ローラ２２０から除去するキャリア除去装置２３０が備わっている。

現像ローラ２０２は、図４に示すように、感光体ドラム３との間に現像ギャップ（０．５〜１．５ｍｍ程度）を設けて配置され、複数の周方向位置に断面形状が長方形の棒磁石からなるＮ極の磁性を有する磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４およびＳ極の磁性を有する磁極部材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が離隔して放射状に配設された多極着磁のマグネットローラ２１４と、このマグネットローラ２１４に回転自在に外嵌された略円筒形状のアルミニウム合金および黄銅等で形成される非磁性のスリーブ２１５とを備えている。

マグネットローラ２１４は、両端部が現像槽２００の両側壁に非回転に固定・支持されており、磁極部材Ｎ１が感光体ドラム３の周面と対向する位置に配置されている。磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、現像ローラ２０２の周方向となる幅寸法の中央がそれぞれ現像ローラ中心軸に対して、磁極の中心軸がＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４になっており、この磁極中心軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を棒磁石の全長にわたって有している。感光体ドラム３の周面と対向する磁極部材Ｎ１は、感光体ドラム３の中心軸および現像ローラ２０２の中心軸を通る直線に対して磁極中心軸Ｐ１がほぼ一致するように配置されている。

このように構成された磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４およびＳ１、Ｓ２、Ｓ３による磁界によって、スリーブ２１５の外周に沿って、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を吸着して磁気ブラシを形成される。感光体ドラム３と現像ローラ２０２の回転により形成された磁気ブラシによって、上述した現像ギャップ部で感光体ドラム３の表面を摺擦して現像が行なわれる。

また、現像槽２００の開放部２００ａの現像ローラ２０２下側で隣接する位置には、感光体ドラム３に付着したキャリアを回収するキャリア回収ローラ２２０が設けられ、感光体ドラム３に付着した磁性キャリアを回収する。キャリア回収ローラ２２０によって回収された磁性キャリアは、キャリア除去装置２３０によって、除去される。なお、本実施の形態のキャリア回収ローラ２２０については、後述する。

規制部材２０７は、現像ローラ２０２との間で現像剤の搬送量を規制しつつ現像剤の主帯電を行うものであり、断面形状が略矩形の非磁性の金属板からなり、規制部材２０７の幅方向一端面が現像ローラ２０２（スリーブ２１５）の外周面と所定の大きさの隙間部を有して対向している。この規制部材２０７は、カバー体２１６により取り付けられ、開放部２００ａに設置されている。なお、規制部材２０７は、アルミニウム、ステンレス等の非磁性の金属板により形成される。

混合ローラ２０４は、図５（ａ）に示すように、トナー供給装置３０から供給されたトナーを撹拌、搬送するもので、現像ローラ２０２に対して略平行に配置された回転軸２０４ａと、複数の分離された皿状の撹拌体２０４ｂとを備える。

撹拌体２０４ｂは、回転軸２０４ａの軸心方向に対して略４５度傾斜して配置され、回転軸２０４ａの略中央部に配置された撹拌体２０４ｂ３を中心に、軸線方向で図中右端の撹拌体２０４ｂ１と複数の撹拌体２０４ｂ２からなる集合体２０４Ｂ１と、複数の撹拌体２０４ｂ２と図中左端に有する撹拌体２０４ｂ４からなる集合体２０４Ｂ２とに分割して構成されている。

本実施の形態では、これら集合体２０４Ｂ１、２０４Ｂ２に含まれる撹拌体２０４ｂ２は、同数である。すなわち、混合ローラ２０４の撹拌体２０４ｂは、奇数枚となる。このように撹拌体２０４ｂを奇数枚とすることにより、全体としての現像剤の流れのバランスを崩して設定された一方向への現像剤の撹拌搬送が可能となる。

回転軸２０４ａの両端側に配置される撹拌体２０４ｂ１、２０４ｂ４は、図５（ｂ）、（ｅ）に示すように、回転軸２０４ａを中心に点対称の略半月状に形成されている。詳しくは、撹拌体２０４ｂ１、２０４ｂ４は、それぞれ回転軸２０４ａを通る長い法線Ｌ１に沿った方向に対して略垂直に分割された半月状となっている。

撹拌体２０４ｂ１、２０４ｂ４と撹拌体２０４ｂ３との間に設けられる各撹拌体２０４ｂ２は、図５（ｃ）に示すように、略楕円形状であり、回転軸２０４ａの軸心方向に対して傾斜して複数配置されている。このような構成とすることにより、個々の撹拌体により大きな回転軸方向の搬送力を生じさせることができる。

回転軸２０４ａの略中央部に配置される撹拌体２０４ｂ３は、図５（ｄ）に示すように、略楕円形状で形成され、前述したトナー濃度センサ２１３と対向する位置に切欠部２０４ｃが形成され、トナー濃度センサ２１３からの検出光が通過可能となるようにされている。この切欠部２０４ｃは、回転軸２０４ａを中心に点対称の位置にさらに１カ所に形成されている。すなわち、切欠部２０４ｃは、回転軸２０４ａを中心に点対称に一対設けられている。このように、撹拌体２０４ｂ３に混合ローラ２０４の撹拌体２０４ｂの通過に伴う現像剤かさ密度変動によるトナー濃度センサ２１３の出力リップルを防止できる。

現像ローラ２０２と混合ローラ２０４との間には、図４に示すように、混合ローラ２０４で混合して得られた現像剤を撹拌しながら帯電させてから現像ローラ２０２に供給するパドルローラ２０３が設けられている。

パドルローラ２０３は、その長手方向に延びる支軸、および該支軸に平行な向きの羽根を備えており、支軸まわりに回転することができる。パドルローラ２０３がその支軸まわりに回転することにより、現像剤を攪拌することができる。

上述したように、現像ローラ２０２の下方には、感光体ドラム３に付着した磁性キャリアを回収するためのキャリア回収ローラ２２０が感光体ドラム３に当接するようにして備わる。このキャリア回収ローラ２２０の回転方向の下流側の位置には、当該キャリア回収ローラ２２０によって回収された磁性キャリアをキャリア回収ローラ２２０から除去するキャリア除去装置２３０が備わっている。

次に、本実施の形態に係る現像装置２に備わる現像ローラ２０２と、その周辺構成について図面を参照して説明する。図６は、本実施の形態に係る現像装置の現像ローラおよびキャリア回収ローラの要部の構成を側面側から示す概略構成図である。

本実施の形態の画像形成装置１Ａは、感光体ドラム３の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機であり、この画像形成装置１Ａに備わる現像装置２は、図６に示すように、７つの固定磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を回転中心から放射状に設けられるように内包するマグネットローラ２１４に対して、相対的に回転する円筒状スリーブ２１５の表面に現像剤を吸着してから、感光体ドラム３に現像剤を供給する現像ローラ２０２と、この現像ローラ２０２に対して感光体ドラム３の回転方向の下流側に備わるキャリア回収ローラ２２０と、を備える構成である。

キャリア回収ローラ２２０は、感光体ドラム３との間に約１ｍｍの微小間隔を設けて配置され、図６に示すように、アルミニウム等の金属で形成され、Ｓ極、Ｎ極と磁極の異なる２つの磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０が回転軸Ｏ₂₂₀を中心に放射状に配設された二極着磁のキャリア回収用マグネットローラ２２１と、このキャリア回収用マグネットローラ２２１に回転自在に外嵌された略円筒形状のアルミニウム合金および黄銅等で形成される非磁性のキャリア回収用スリーブ２２２とを備えている。

キャリア回収用マグネットローラ２２１は、両端部が現像槽２００の両側壁に非回転に固定・支持されており、当該キャリア回収用マグネットローラ２２１に備わる磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０のうち、感光体ドラム３と対面する位置からキャリア回収ローラ２２０の中心（回転軸Ｏ₂₂₀）を挟んで反対側の位置に、Ｎ極の磁極部材Ｎ１０が設けられている。一方、Ｓ極の磁極部材Ｓ１０は、現像ローラ２２０と対向する位置に設けられている。

本実施の形態では、これらの磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁力が４００〜７５０Ｇの大きさであり、これらの磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が８０°〜１５０°となるように設けられている。また、これらの磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０のうち、磁極部材Ｎ１０と、キャリア回収ローラ２２０の中心Ｏ₂₂₀からキャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と最近接する最近接点までを結ぶ最近接中心線Ｌ１とのなす角度が１４０°以上１８０°以下になるように、磁極部材Ｎ１０が設けられている。このとき、感光体ドラム３に付着したキャリアの回収が円滑に実行されるために、Ｓ極の磁極部材Ｓ１０は、マグネットローラ２１４に含まれる固定磁極部材のうち、最近接する磁極部材Ｓ３は、互いにＳ極で同極となることが好ましい。

キャリア回収ローラ２２０の回転方向の下流側には、キャリア回収ローラ２２０に含まれるキャリア回収用スリーブ２２２の外周面２２０ａをクリーニングするために、当該外周面２２０ａに当接して、この外周面２２０ａに付着したトナーやトナーの外添剤等の不要物を掻き取るスクレーパ部材２４０が設けられている。本実施の形態では、スクレーパ部材２４０は、図４に示すように、キャリア除去装置２３０の一端にスクレーパ部材２４０の基端部が固定されるようにして設けられる。本実施の形態では、キャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに付着したトナーやトナーの外添剤等を効率よく除去するために、スクレーパ部材２４０は、先端２４０ａがキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに対する垂直方向の磁力が最も弱くなっている位置に当接するように設けられている。なお、本実施の形態では、スクレーパ部材２４０は、ＳＵＳ／０．１ｔで形成されているが、かかる材質に限定されない。

このように、本実施の形態では、キャリア回収ローラ２２０の磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０を感光体ドラム３に対面する位置に設けずに、キャリア回収ローラ２２０の中心を挟んでその反対の方向に磁力が４００以上７５０Ｇ以下のＮ極の磁極部材Ｎ１０を設け、磁力が４００以上７５０Ｇ以下のＳ極の磁極部材Ｓ１０を現像ローラ２２０と対面する位置に設ける。このため、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対面する外周面には、キャリアを回収するのに十分な大きさの３５Ｇ〜８０Ｇ程度の磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の漏れ磁界が広範囲に生じるので、当該漏れ磁界によって、磁性のキャリアを確実に回収できるようになる。なお、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁力が４００Ｇ未満では、有効な漏れ磁界が発生せず、７５０Ｇより大きい場合には、キャリア回収ローラ２２０でのキャリア回収が円滑に実行されない。

また、キャリア回収ローラ２２０の磁極部材２２１を感光体ドラム３に対面する位置に直接磁極部材２２１を設けないで、上述したような態様で磁極部材２２１を設けるので、方向性が単一で回収できる磁極幅が狭くなる通常の磁極部材による磁界よりも、キャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに沿って、幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界が発生するようになる。

このため、上述したように、キャリアを回収するのに十分な大きさの漏れ磁界がキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａのうち、感光体ドラム３に対面する側の外周面２２０ａに沿って、幅広い範囲の方向性を有する形状であるため、高速で回転する感光体ドラム３からも効率良くキャリアを回収可能となる。また、当該漏れ磁界が幅広い範囲の方向性を有していることから、隣り合う磁極間の幅が実質的に狭くなるので、回収したキャリアの搬送性も良好になる。

さらに、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度を８０°以上１５０°以下、磁極部材Ｎ１０と、最近接中心線Ｌ１とのなす角度が１４０°以上１８０°以下とすることによって、磁極部材Ｎ１０の対向部、すなわち、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対面する側に有する外周面２２０ａには、キャリアを回収するのに十分な大きさの３５Ｇ〜８０Ｇ程度の磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の漏れ磁界が生じるようになる。このため、高速機の画像形成装置１Ａで小粒径キャリアを使用した場合でも、効率よく付着キャリアを回収することが可能となる。

このとき、キャリア回収ローラ２２０に備わる磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間の成す角度が８０°より小さくなると、磁極部材Ｎ１０の対向部側となるキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界が発生せず、磁極部材Ｎ１０の近傍に有効角度の小さい漏れ磁界が発生するため、キャリア回収ローラ２２０として使用不能となる。また、１５０°より大きい場合は、現像ローラ２０２の対面部に磁極部材Ｓ１０を有し、感光体ドラム３と対面する位置からローラ中心を挟んで反対側の位置に磁極部材Ｎ１０を有する本実施の形態の構成と合わなくなるので、１５０°以上の磁極間の角度を必要としない。このため、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が上記のような８０°以上１５０°以下の範囲となる。なお、キャリア回収ローラ２２０に備わる磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間の成す角度とキャリア回収ローラ２２０のキャリア回収量との関係の詳細な説明は、後述する。

また、本実施の形態では、現像装置２は、感光体ドラム３の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機に対応する構成である。すなわち、感光体ドラム３の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上では、キャリアは、感光体ドラム３から離れて飛散し、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３に対向していない磁極部材Ｎ１０で発生する漏れ磁界に付着することによって回収される。そして、感光体ドラム３上に残存するキャリアは、キャリア回収ローラ２２０の漏れ磁界で回収されるようになる。仮に、感光体ドラム３の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ未満、例えば、回転速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃの場合では、キャリアの飛散が生じないため、キャリア回収ローラ２２０の磁極が感光体ドラム３に対向していなければキャリアを回収できないので、キャリア回収ローラ２２０としての役目を果たせないこととなる。

以上説明したような構成の現像装置２とすることにより、画像形成装置１Ａが高速機で小粒径キャリアを使用した場合でも、現像装置２に備わるキャリア回収ローラ２２０が効率よく付着キャリアを回収してキャリア除去装置２３０に搬送するので、感光体ドラム３上にキャリアが付着することによって発生する当該キャリアが転写時における感光体ドラム３に対する転写材料の密着性の低下やいわゆる白抜け等の転写画像の品質低下を抑制することができる。

（実施例１）
次に、本実施の形態におけるキャリア回収ローラに備わる各磁極部材の好適な設計値を決定する実施例１について説明する。図７は、本実施の形態の現像装置の実施例１におけるキャリア回収ローラに備わる磁極部材の設定条件に応じた各種効果との関係を示す表であり、図８は、本実施の形態の現像装置の実施例１の現像ローラに含まれるマグネットローラの磁極と磁力の関係を示す表である。また、図９〜図１７は、本実施の形態の現像装置のキャリア回収ローラに備わる磁極部材の磁界強度および磁極間のなす角度の好適値を求めるための実験データを示す図であり、（ａ）は、キャリア回収ローラの磁極部材の磁界強度と磁極間のなす角度、および磁極部材Ｎ１と感光体ドラム最近接点を通る最近接中心線Ｌ１のなす角度との関係を示す表であり、（ｂ）は、キャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。なお、図９〜１７では、磁極Ｎ１０の磁界強度、磁極間のなす角度、および磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度がそれぞれ２８５Ｇ・７０．００°・１３３．２３°、４２７Ｇ・１００．１°・１６３．７４°、４５２Ｇ・９９．４２°・１６０．１０°、５８９Ｇ・９８．７°・１６０．８３°、６５８Ｇ・１４０．７°・１４９．２９°、７３４Ｇ・１０３．４５°・１６９．１０°、８９３Ｇ・１０２．５４°・１６５．３４°、２９７Ｇ・５１．７７°・１１４．２５°、２９２Ｇ・６２．８３°・１２８．０４°の場合のデータを示す。なお、これら各図の（ｂ）では、各磁極部材で形成される磁場の大きさは、マグネットローラの周面の法線方向の成分（以下、単に「法線方向成分」という。）で示している。

実施例１では、使用キャリアの平均粒子径４０μｍ、磁気特性６５emu/g、キャリア回収ローラ２２０の磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間角度を１２０°に固定、マグネット（現像）ローラの径をφ３０mm、感光体ドラム３の回転速度に対するマグネットローラ２１５の回転速度比を２．０、キャリア回収ローラ２２０の径をφ１２、マグネットローラ２１５に対するキャリア回収ローラ２２０の回転速度比を１／１０８、キャリア回収ローラ２２０とマグネットローラ２１５との間のギャップを３ｍｍ、キャリア回収ローラ２２０と感光体ドラム３と間のギャップを０．８ｍｍ、スリーブ材質をアルミニウムで表面にＶ溝８０本形成の設定条件で感光体ドラム３の回転速度を５４０mm/sec、３６０mm/sec、および２５０mm/secのプロセス速度で実施されている。

このような設定条件下で実施されている実施例１では、図７に示すような通常磁極の磁界強度とキャリア回収に対する磁極の有効角度、各通常磁極に対する漏れ磁界強度と漏れ磁界の有効角度の関係が得られる。これらのデータから、磁極部材Ｎ１０、Ｓ１０の磁界強度が４２７Ｇ以上で漏れ磁界の有効角度が広くなり、それに伴い画質評価も良好になっていることがわかる。

また、図７では、感光体ドラム３の回転速度は、３６０ｍｍ／ｓｅｃ、５４０ｍｍ／ｓｅｃ、２５０ｍｍ／ｓｅｃにおいて、実写エージング５００ｋ後のキャリアの減少量と形成画像の画質を調べた結果を示している。図７に示すデータから、本発明のキャリア回収ローラ２２０を使用することによって、回転速度３５０ｍｍ／ｓｅｃ以上でキャリアの減少を大幅に抑制でき、特に、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の磁界強度が４２７〜７３４Ｇでは、キャリア減少量の抑制を図る効果が得られ、キャリア付着による画像不良を改善できることがわかる。

磁極Ｎ１０、Ｓ１０の磁界強度が４００Ｇより小さい場合は、図９（ｂ）に示すように、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対向するドラム最近接点Ｑ１を含む外周面２２０ａには、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の漏れ磁界が発生しない。一方、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の磁界強度が４００Ｇ以上の場合には、図１０〜図１４に示すように、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対向するドラム最近接点Ｑ１を含む外周面２２０ａには、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の漏れ磁界Ｍ１０が発生する。当該漏れ磁界は、３５Ｇ〜８０Ｇ程度の大きさであり、キャリアを回収するために十分な大きさである。このため、高速機の画像形成装置１Ａで小粒径キャリアを使用した場合でも、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対向するドラム最近接点Ｑ１を含む外周面２２０ａを広範に被覆するように発生する漏れ磁界Ｍ１０によって、効率よく感光体ドラム３の付着キャリアを回収することが可能となる。

しかし、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の磁界強度が７５０Ｇより大きい８９３Ｇの場合には、図１５（ｂ）に示すように、キャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と対向するドラム最近接点Ｑ１を含む外周面２２０ａには、磁極Ｎ１０、Ｓ１０の漏れ磁界Ｍ１０が発生するものの、図７の表に示すように、キャリアの減少量が増加してしまい、それに伴って、キャリア付着による画像不良によって、画質評価も低下する。実施例１では、図８に示す表より、現像ローラ２０２に含まれる磁極部材のうち、キャリア回収ローラ２２０に最近接する磁極部材Ｓ３の磁界強度が９２４Ｇであり、キャリア回収ローラ２２０の磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁界強度が７５０Ｇより大きい場合には、現像ローラ２０２の方にキャリアが載り難くなるので、キャリア回収ローラ２２０に回収キャリアが残留してしまい、次の新しいキャリアがキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに載り難くなる。このため、キャリア回収ローラ２２０でのキャリア回収効率が低下するので、キャリア減少量も抑制できずに増加させてしまう。

また、キャリア回収ローラ２２０に備わる磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間の成す角度が８０°より小さくなると、図１６および図１７に示すように、磁極部材Ｎ１０の対向部側となるキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界が発生せず、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の近傍に有効角度の小さい漏れ磁界ｍ１０が発生するため、キャリア回収ローラ２２０として使用不能となる。一方、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間の成す角度が８０°以上の場合では、図１０〜図１４に示すように、磁極部材Ｎ１０の対向部側となるキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに、３５Ｇ〜８０Ｇ程度のキャリア回収に必要な大きさの幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界Ｍ１０が発生するので、キャリア回収ローラ２２０として使用可能となる。

さらに、感光体ドラム３と対面する位置からキャリア回収ローラ２２０の中心Ｏ₂₂₀を挟んで反対側の位置に有する磁極部材Ｎ１０と、キャリア回収ローラ２２０の中心Ｏ₂₂₀からキャリア回収ローラ２２０の感光体ドラム３と最近接する最近接点Ｑ１までを結ぶ最近接中心線Ｌ１とのなす角度が１４０°以上の場合では、図１０〜図１４に示すように、磁極部材Ｎ１０の対向部側となるキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに、３５Ｇ〜８０Ｇ程度のキャリア回収に必要な大きさの幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界Ｍ１０が発生する。一方、磁極部材Ｎ１０と最近接中心線Ｌ１とのなす角度が１４０°未満の場合では、図９、図１６、図１７に示すように、磁極部材Ｎ１０の対向部側となるキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに幅広い範囲の方向性を有する漏れ磁界が発生しないので、キャリア回収ローラ２２０として使用不能となる。

また、本実施の形態では、キャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに付着したトナーやトナーの外添剤等を効率よく除去するために、スクレーパ部材２４０は、先端２４０ａがキャリア回収ローラ２２０の外周面２２０ａに対する垂直方向の磁力が最も弱くなっている位置、すなわち、図１２に示す例では、磁極Ｓ１０と磁極Ｎ１０のちょうど間の位置に当接するように設けられることが好ましい。

このように、実施例１からも本発明のキャリア回収ローラ２２０は、磁極が感光体ドラム３に対面しない位置にＮ極とＳ極を一組有し、各磁極の磁力は、４００Ｇ以上７５０Ｇ以下という構成とすることにより、感光体ドラム３に対面する位置に通常の磁極を設定した場合よりも、キャリアを回収するのに十分な大きさの３５Ｇ〜８０Ｇ程度の大きさの漏れ磁界Ｍ１０が広範囲の角度幅を有するように発生するので、磁界の有効角度が従来の磁極の有効角度よりも大きくなる。このため、感光体ドラム３が高速に回転しても、キャリアを効率よく回収することが可能となる。また、キャリア回収ローラ２２０内の磁極間隔が実質的に狭くなるため、回収したキャリアをスムースに搬送することができ、マグネットローラ２１５の磁極で現像ローラ側にキャリアを効率よく再回収することができる。さらに、従来の５極のマグネットローラよりも効率よくキャリアを回収・搬送でき、コストの低減化を図れるようになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記第１の実施の形態では、一つのトナー容器を設置するモノクロ用の画像形成装置に設置される現像装置に本発明が適用されているが、複数のトナー容器を設置するカラー用の現像装置に本発明のキャリア回収ローラを適用することも可能である。

本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の構成を示す説明図である。 同実施の形態における画像形成装置の装置本体の構成を示す部分詳細図である。 同実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置およびトナー供給装置の構成を側面側から示す概略構成図である。 同実施の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、同実施の形態の現像装置を構成する混合ローラの構成を示す側面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視図、（ｃ）は、（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視図、（ｄ）は、（ａ）のＢ３−Ｂ３矢視図、（ｅ）は、（ａ）のＢ４−Ｂ４矢視図である。 同実施の形態に係る現像装置の現像ローラおよびキャリア回収ローラの要部の構成を側面側から示す概略構成図である。 同実施の形態の現像装置の実施例１におけるキャリア回収ローラに備わる磁極部材の設定条件に応じた各種効果との関係を示す表である。 同実施の形態の現像装置の実施例１における現像ローラに含まれるマグネットローラの磁極と磁力の関係を示す表である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が２８５Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が７０．００°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１３３．２３°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が４２７Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が１００．１°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１６３．７４°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が４５２Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が９９．４２°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１６０．１０°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が５８９Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が９９．７°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１６０．８３°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が６５８Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が１４０．７°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１４９．２９°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が７３４Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が１０３．４５°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１６９．１０°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極Ｎ１０の磁界強度が８９３Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が１０２．５４°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１６５．３４°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極の磁界強度が２９７Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が５１．７７°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１１４．２５°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。 （ａ）は、磁極の磁界強度が２９２Ｇ、磁極部材Ｓ１０、Ｎ１０の磁極間のなす角度が６２．８３°、磁極部材Ｎ１と最近接中心線Ｌ１のなす角度が１２８．０４°のときのキャリア回収ローラの磁力測定結果を示す表であり、（ｂ）は、（ａ）の表で示す条件でのキャリア回収ローラで形成される磁力波形を示す図である。

符号の説明

１Ａ 画像形成装置
２ 現像装置
３ 潜像担持体（感光体ドラム）
２１４ マグネットローラ
２１５ 円筒状スリーブ
２２０ キャリア回収ローラ
２２０ａ 外周面
２４０ スクレーパ部材
２４０ａ 先端
Ｌ１ 最近接中心線
Ｏ₂₂₀ （キャリア回収ローラの）中心
Ｑ１ 最近接点
Ｎ１〜４ 固定磁極部材
Ｓ１〜３ 固定磁極部材
Ｎ１０ 磁極部材
Ｓ１０ 磁極部材

Claims (8)

1. 帯電性のトナーと磁性のキャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって、一方向に回転する潜像担持体の外周面上に形成されている静電潜像を現像する現像装置であって、
   複数の固定磁極部材を内包するマグネットローラに対し相対的に回転する円筒状スリーブの表面に前記現像剤を吸着してから前記潜像担持体に前記現像剤を供給する現像ローラと、
   前記現像ローラに対して前記潜像担持体の回転方向の下流側に備わるキャリア回収ローラと、を備え、
   前記キャリア回収ローラは、磁力が４００Ｇ以上７５０Ｇ以下の磁極の異なる２つの磁極部材を含み、前記潜像担持体と対面する位置から前記キャリア回収ローラの中心を挟んで反対側の位置に一方の磁極部材を設け、前記現像ローラと対面する位置に他方の磁極部材を設けることを特徴とする現像装置。
2. 前記キャリア回収ローラに含まれる前記２つの磁極部材の磁極間のなす角度が８０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記潜像担持体と対面する位置から前記キャリア回収ローラの中心を挟んで反対側の位置に設けられた前記一方の磁極部材と、前記キャリア回収ローラの中心から前記キャリア回収ローラの前記潜像担持体と最近接する最近接点までを結ぶ最近接中心線とのなす角度が１４０°以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記潜像担持体の回転速度が３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記キャリア回収ローラの回転方向の下流側には、該キャリア回収ローラの前記外周面に当接して、該外周面に付着した不要物を掻き取るスクレーパ部材が設けられることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記スクレーパ部材は、該スクレーパ部材の先端が前記キャリア回収ローラの外周面に対する垂直方向の磁力が最も弱くなっている位置に当接するように設けられることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記マグネットローラに含まれる前記固定磁極部材と前記キャリア回収ローラに含まれる前記磁極部材の最近接する磁極部材は、互いに同極であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の現像装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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