JP2011242559A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 第２室の上流側で現像剤の剤面の高さの低下を従来よりも抑制し、現像剤担持体からの現像剤の剥ぎ取り効率を向上させることができる現像装置を提供する。
【解決手段】 現像剤容器２と、現像スリーブ８と、現像剤容器２に区画された現像室３に回転可能に設けられた第１スクリュー５と、現像室３よりも重力方向に設けられ、現像室３と循環路を形成する撹拌室４に回転可能に設けられた第２スクリュー６と、現像スリーブ８の内部に設けられた第１磁極と、第１磁極と同一極性の第２磁極を有するマグネットと、現像スリーブ８に対向して撹拌室４に回転可能に設けられ、撹拌室４の現像剤を撹拌する第３スクリュー７と、を有し、第３スクリュー７は、第１磁極よりも現像スリーブ８の回転方向上流側の位置で現像スリーブ８に最近接し、現像スリーブ８の回転軸線方向で、現像剤担持領域の中心よりも撹拌室４の現像剤搬送方向上流側に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式により形成された静電像を現像するための現像装置に関する。

従来、像担持体に対向する現像剤担持体に現像剤を供給する第１スクリューを有する第１撹拌搬送室、及び、第１撹拌搬送室と連通すると共に第２スクリューを有する第２撹拌搬送室を備える現像装置に関する発明として、特許文献１に記載の発明が開示される。

特許文献１に記載の発明では、前述の第１撹拌搬送室が上方に配置され、前述の第２撹拌搬送室が下方に配置され、第１撹拌搬送室及び第２撹拌搬送室を区画する隔壁が設けられる。そして、第１撹拌搬送室及び第２撹拌搬送室の間は、隔壁の長手方向の端部が切れて２つの連通孔で連通されている。第１撹拌搬送室の現像剤搬送方向の下流側及び第２撹拌搬送室の現像剤搬送方向の上流側は連通されて第１連通孔が形成されている。第１撹拌搬送室の現像剤搬送方向の上流側及び第２撹拌搬送室の現像剤搬送方向の下流側は連通されて第２連通孔が形成されている。

また、特許文献１に記載の発明では、第２撹拌搬送室の内部には、第１連通孔及び第２連通孔の間で隔壁よりも小さい範囲で、第３スクリューが配置されている。この第３スクリューは、第２スクリューと逆方向に現像剤を撹拌搬送する機能を有する。第３スクリューが無い場合には、第２撹拌搬送室の内部では、現像剤搬送方向の上流側では現像剤が少なく、現像剤搬送方向の下流側では現像剤が多くなる傾向にある。ところが、第３スクリューが有ることで、第２撹拌搬送室の内部で現像剤の分布が偏った場合でも、特に第２連通孔の側で現像剤の分布が均一化され、濃度ムラが無い良好な画像が得られる。

特開平６−５１６３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、第１連通孔の側が第２連通孔の側よりも現像剤の剤面の高さが低くなる傾向を更に抑制すべきとの課題が残る。特に、第１連通孔の側で現像剤の剤面が低くなると、現像剤担持体の表面と現像剤の剤面とが接触しない状態になることから、現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り効率が低下するという問題が生じ得る。

本発明は、上記実情に鑑み、第２室の現像剤搬送方向上流側で現像剤の剤面の高さの低下を従来よりも抑制し、現像剤担持体からの現像剤の剥ぎ取り効率を向上させることができる現像装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に回転可能に支持され、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像容器に区画された第１室に回転可能に設けられた第１搬送部材と、前記第１室よりも重力方向下方に設けられ、前記第１室と循環路を形成する第２室に回転可能に設けられた第２搬送部材と、前記現像剤担持体の内部に設けられた第１磁極と、前記第１磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側で隣接し、前記第１磁極と同一極性の第２磁極と、を少なくとも有するマグネットと、前記現像剤担持体に対向するように前記第２室に回転可能に設けられ、前記第２室の現像剤を撹拌する撹拌部材と、を有し、前記撹拌部材は、前記第１磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側の位置で前記現像剤担持体に最近接するとともに、前記現像剤担持体の回転軸線方向に関して、少なくとも現像剤担持領域の中点よりも前記第２室の現像剤搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、第２室の現像剤搬送方向上流側で現像剤の剤面の高さの低下を従来よりも抑制し、現像剤担持体からの現像剤の剥ぎ取り効率を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。 感光体ドラム１及び現像装置の構成を示す断面図である。 図２のＬ−Ｌ線に沿う断面図である。 安息角の測定方法を示す断面図である。 第３スクリューの構成の概略を示す拡大断面図である。 変形例に係る第３スクリューを有する場合の図２のＬ−Ｌ線に沿う断面図である。 現像スリーブの表面と第３スクリューの外周との距離（現像スリーブ及び第３スクリューの間の距離）に対する溢れの効果を示す表である。 現像スリーブ及び磁性板の配置関係の概略を示す側面図等である。 実施例２に係る現像装置の構成を示す断面図である。 実施例４に係る現像装置の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る現像装置１０（図２参照）を備える画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１ａ〜５１ｄが設けられる。画像形成部５１ａ〜５１ｄは、静電像及び現像剤像を担持可能な『像担持体』である感光体ドラム１ａ〜１ｄ、『転写装置』である１次転写ローラ１０５ａ〜１０５ｄ等を含む。少なくとも感光体ドラム１については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体１００Ａに組み込まれる構成となっていても良い。各々の画像形成部５１ａ〜５１ｄは、トナーの色が異なる以外は同じ構成である。そこで、前述及び以下において、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図面に付した添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する場合もある。

画像形成装置１００は、４個の画像形成部５１（５１ａ〜５１ｄ）を有する４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置１００は、中間転写体である中間転写ベルト１０７の回転方向（矢印Ｊ１方向）に沿って上流側から下流側にかけて４個の画像形成部５１（５１ａ〜５１ｄ）（画像形成ステーション）が配設されている。

各々の画像形成部５１は、ドラム形の電子写真感光体ドラム（以下「感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ」という）を備えており、この順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。感光体ドラム１は、それぞれ図１中の反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。各々の感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置１０２、露光装置１０３、現像装置１０、１次転写ローラ１０５、ドラムクリーナ１０６が配設されている。

１次転写ローラ１０５、２次転写対向ローラ１０８及びローラ３１、３２には、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１０７が掛け渡されている。中間転写ベルト１０７は、その裏面側から１次転写ローラ１０５によって押圧されていて、その表面を感光体ドラム１に当接させている。こうして、１次転写ニップＴ１（１次転写部）が形成される。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラも兼ねる２次転写対向ローラ１０８の矢印Ｊ１の方向の回転に伴って、矢印Ｊ２の方向に回転するようになっている。この中間転写ベルト１０７の回転速度は、前述の各々の感光体ドラム１の回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。

中間転写ベルト１０７の表面における２次転写対向ローラ１０８と対向する位置には、２次転写ローラ１０９が配設されている。２次転写ローラ１０９は２次転写対向ローラ１０８との間に中間転写ベルト１０７を挟持しており、２次転写ローラ１０９と中間転写ベルト１０７との間には、２次転写ニップＴ２（２次転写部）が形成されている。

画像形成に供される転写材Ｐは、給送カセット１１０に積載された状態で収納されている。この転写材Ｐは、給送ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、前述の２次転写ニップＴ２に供給されるようになっている。転写材Ｐの搬送方向に沿う２次転写ニップＴ２の下流側には、定着ローラ１１２とこれに加圧された加圧ローラ１１３とを有する定着装置１１１が配設されており、さらに定着装置１１１の下流側には、図示しない排出トレイが配設されている。

次に、画像形成装置１００が、転写材Ｐの表面に４色フルカラーのトナー像を形成する動作に関して説明する。まず、感光体ドラム１は所定のプロセススピードで回転駆動され、帯電装置１０２によって所定の極性及び電位に一様に帯電される。帯電後の感光体ドラム１は、露光装置１０３によって画像情報に基づく露光が行われ、各色毎の静電像が形成される。

これらの感光体ドラム１の表面の静電像は、現像装置１０ａ〜１０ｄによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として現像される。これら４色のトナー像は、１次転写ニップＴ１において、１次転写ローラ１０５により、中間転写ベルト１０７の表面に順次に１次転写される。こうして、４色のトナー像が中間転写ベルト１０７上で重ね合わされる。１次転写時に、中間転写ベルト１０７に転写されないで感光体ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）は、ドラムクリーナ１０６によって除去される。

中間転写ベルト１０７の表面で重ね合わされた４色のトナー像は、転写材Ｐに２次転写される。給送カセット１１０から給搬送装置によって搬送された転写材Ｐは、レジストローラによって中間転写ベルト１０７上のトナー像にタイミングを合わせるようにして２次転写ニップＴ２に供給される。供給された転写材Ｐには、２次転写ニップＴ２において、２次転写ローラ１０９により、中間転写ベルト１０７上の４色のトナー像が一括で２次転写される。

４色のトナー像が２次転写された転写材Ｐは定着装置１１１に搬送される。トナー像は、定着装置１１１で加熱及び加圧されて転写材Ｐの表面に定着される。トナー像が定着された後の転写材Ｐは、図示しない排出トレイ上に排出される。

図２は、感光体ドラム１及び現像装置１０（１０ａ）の構成を示す断面図である。なお、実施例１の画像形成装置１００の内部に配置される各々の現像装置１０（１０ａ〜１０ｄ）は同一の構成であるので、その中の１つの現像装置１０ａについてのみ説明を行うが、その説明は、現像装置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにも援用されるものとする。

まず、実施例１の現像装置１０に用いられるトナー及びキャリアを含む２成分現像剤（以下、現像剤Ｔという）について説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。

また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０^８Ωｃｍのものを用いた。

現像容器である現像剤容器２に収容される現像剤Ｔに含まれるトナーの樹脂のガラス転移温度は、トナーが現像スリーブ８の表面に融着する温度よりも低く設定されている。これは、以下の理由によるものである。図８を参照しつつ後述する現像スリーブ８の端部側に磁性板１５ａ、１５ｂがあると、磁性板１５ａ、１５ｂと現像スリーブ８の間に現像剤Ｔによる磁気ブラシが立つことで、現像スリーブ８の表面に現像剤Ｔが局所的に滞留する箇所ができる。現像剤Ｔが局所的に滞留すると、ほとんど動かない現像剤Ｔとある程度の高速回転している現像スリーブ８の表面との間に速度差が生じる。このため、現像剤Ｔと現像スリーブ８の表面との摩擦が大きくなり、その摩擦熱によって現像スリーブ８上の表面処理領域の端部にトナーが融着しやすくなる。表面処理された領域とは、表面粗さＲｚが他の領域よりも高くなるよう処理された（例えば、凹凸状のブラスト処理やＶ溝加工等に処理された）領域を指し、通常、この領域にて現像剤Ｔが現像スリーブ８の表面に担持され、搬送される。

トナーの融着によって表面処理領域の表面粗さが大きくなり、現像剤Ｔの搬送力が上がるため、局所的に現像スリーブ８の表面上の単位面積当たりの現像剤重量（Ｍ／Ｓ）が適正値よりも多くなる。現像剤重量が増えることで、第２スクリュー６によって現像スリーブ８上から撹拌室４に回収される現像剤量も増える。その結果、撹拌室４に現像剤を回収して取り込むことができなくなり、取り込み不良による溢れが発生する。したがって、現像剤Ｔ中のトナーが現像スリーブ８の表面に融着しないようにするために、トナーの樹脂のガラス転移温度が前述のごとく設定されるのである。

図２に示されるように、現像装置１０ａは、現像剤Ｔを収容する現像剤容器２を備える。現像剤容器２の内部は隔壁１２で現像室３及び撹拌室４に区画される。現像室３よりも重力方向下方に撹拌室４が配置される。『第１室』である現像室３は、現像剤容器２の内部に区画され、第１搬送部材である第１スクリュー５を回転自在に支持する。『第２室』である撹拌室４は、現像剤容器２の内部に区画され、第２搬送部材である第２スクリュー６を回転自在に支持する。撹拌室４は、現像室３の第１回転軸Ｘの軸方向の上流側と第１連通孔Ｌ１で連通する（図３参照）。また、撹拌室４は、現像室３の第２回転軸Ｙの軸方向の下流側でと第２連通孔Ｌ２で連通する（図３参照）。現像室３及び撹拌室４の内部には、磁性粒子を含む現像剤Ｔが収容されている。

また、現像剤容器２における現像室３及び撹拌室４以外の領域には、『現像剤担持体』である現像スリーブ８が配置されている。現像スリーブ８は、その内部で回転しないように固定された『磁界発生体』であるマグネットローラ１１を有している（図８参照）。現像スリーブ８は、感光体ドラム１に対向し、現像剤容器２の開口部である開口２Ｌに回転自在に支持され、現像剤容器２の内部の現像剤Ｔを担持可能なものである。なお、図２中で、現像スリーブ８は、開口２Ｌの上側縁部２Ｌ１及び下側縁部２Ｌ２の間に配置されている。

図３は、図２のＬ−Ｌ線に沿う断面図である。図３に示されるように、『第１撹拌搬送手段』である第１スクリュー５は、現像スリーブ８の担持体軸Ｑの方向と平行な第１回転軸Ｘを中心に回転して現像剤Ｔを撹拌しつつ搬送すると共に、現像スリーブ８に現像剤Ｔを供給する部材である。詳しくは、以下の通りである。第１スクリュー５は、現像室３の内部の底部に現像スリーブ８の軸方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。第１スクリュー５は、強磁性体で構成される第１回転軸Ｘの周りに非磁性材料で構成されたリブ５ａをスパイラル状に設けたスクリュー構造で構成されている。第１スクリュー５は、回転して現像室３の内部の現像剤Ｔを現像室３の底部にて現像スリーブ８の軸線方向に沿って搬送する。

『第２撹拌搬送手段』である第２スクリュー６は、現像スリーブ８の担持体軸Ｑの方向と平行な第２回転軸Ｙを中心に回転して現像剤Ｔを撹拌しつつ搬送すると共に、現像スリーブ８から現像剤Ｔを回収する部材である。詳しくは、以下の通りである。第２スクリュー６は、第１スクリュー５と同様に、第２回転軸Ｙの周りにリブ６ａが第１スクリュー５と同方向（現像室３の内部の矢印方向）にスパイラル状に設けられたスクリュー構造で構成されている。撹拌室４の内部の底部に第１スクリュー５とほぼ平行に配設され、第１スクリュー５と逆方向に回転して撹拌室４の内部の現像剤Ｔを第１スクリュー５と反対方向（撹拌室４の内部の矢印方向）に搬送する。これによって、第２スクリュー６及び第１スクリュー５で現像剤Ｔは撹拌室４及び現像室３を循環するようになる。

このような第１スクリュー５及び第２スクリュー６の回転によって、現像剤Ｔが現像室３と撹拌室４との間で循環する。現像装置１０ａでは、現像室３と撹拌室４とが鉛直方向で上下に配置されており、現像室３から撹拌室４への現像剤Ｔは第１連通孔Ｌ１を通って上から下へ、又、撹拌室４から現像室３への現像剤Ｔは第２連通孔Ｌ２を通って下から上へ動く。特に、撹拌室４から現像室３へは、端部に溜まった現像剤Ｔの圧力により下から上へと押し上げられるようにして現像剤Ｔが受け渡される。なお、撹拌部材である第３スクリュー７に関しては、図４及び図５を参照しつつ、後述する。

ここで、図２に戻って、現像装置１０ａの構成に関して説明する。図２に示されるように、現像剤容器２の感光体ドラム１に近接する部位には開口２Ｌが設けられている。そして、その開口２Ｌにアルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の材質で、その表面に適度な凹凸を設けて表面粗さＲｚを高くした表面処理領域を有する現像スリーブ８が感光体ドラム１に対向して配置されている。ここで、表面処理領域を、ガラスビーズやアルミナ粒子を吹き付けて凹凸状の処理を施し、Ｒｚ＝１０〜２０ｕｍとしたいわゆるブラスト加工領域としたが、これに限定されるものではない。現像剤Ｔを搬送可能な表面粗さＲｚとなっていれば、たとえば、Ｖ溝加工等でもかまわない。なお、表面粗さＲｚは表面粗さ測定器ＳＥ−３４００（株式会社小坂研究所製）で測定した。

現像スリーブ８は、感光体ドラム１が回転する回転方向Ｋ１の方向とは逆の回転方向Ｋ２の方向に回転する。そして、現像スリーブ８は、現像剤容器２の開口２Ｌの上端にある規制ブレード９にて周面に担持された現像剤Ｔが適正な現像剤層厚に規制された後、この現像剤Ｔを現像領域Ａに担持しつつ搬送する。ここでは、規制ブレード９によって、現像スリーブ８の表面の単位面積当りの現像剤Ｔのコート量を３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。なお、規制ブレード９及び現像スリーブ８の間は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。ここでは、規制ブレード９及び現像スリーブ８の間は、５００μｍに設定した。

現像領域Ａにおいては、感光体ドラム１が回転方向Ｋ１の方向に回転し、現像スリーブ８が回転方向Ｋ２の方向に回転する。現像スリーブ８は、感光体ドラム１と同じ順方向に回転している。現像スリーブ８は、感光体ドラム１に対する１．７５倍の周速比で回転している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。

現像スリーブ８の内部には磁界発生手段であるローラ状のマグネットローラ１１（図８参照）が固定配置されている。このマグネットローラ１１は、感光体ドラム１の現像領域Ａに対向する磁極Ｓ１を有している。磁極Ｓ１が、現像領域Ａに形成する現像磁界により現像剤Ｔの磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが現像領域Ａで回転方向Ｋ１の方向に回転する感光体ドラム１に接触して静電像をこの現像領域Ａ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８の表面に付着しているトナーも、静電像の画像領域に転移して現像する。マグネットローラ１１は、磁極Ｓ１の他に磁極Ｎ１、磁極Ｓ２、第２磁極である磁極Ｎ２、第１磁極である磁極Ｎ３を有しており、このうちＮ３極とＮ２極は同一極性で隣り合っており反発磁界が形成されるため、現像剤Ｔに対してバリアが形成されている。この反発磁極のうちの上流側の磁極Ｎ３ は現像剤Ｔの取り込み極、下流側の磁極Ｎ２ は現像剤Ｔの汲み上げ極である。なお、前述のことから、磁極Ｎ２は、磁極Ｎ３に対して現像スリーブ８の回転方向下流側で隣接する。

現像剤容器２の内部の現像剤Ｔは、回転する現像スリーブ８の表面上に磁極Ｎ２の作用により汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ８の回転にともない、磁極Ｓ２→磁極Ｎ１→磁極Ｓ１と搬送される。その現像剤Ｔは、その途上で、規制ブレード９により層厚が規制されて、現像剤薄層に形成される。現像部に搬送された現像剤Ｔは、磁極Ｓ１ の磁力により穂立ちして感光体ドラム１の表面に接触し、感光体ドラム１上に形成された静電像を現像する。この時、現像効率、つまり、静電像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ８には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。実施例１では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。

一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生し易くなる。このため、現像スリーブ８に印加する直流電圧と感光体ドラム１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止する。

現像部を経て現像を終了した現像剤Ｔは、現像スリーブ８の回転に従って撹拌室４の内部に取り込まれ、磁極Ｎ３及び磁極Ｎ２による反発磁界で現像スリーブ８の表面から剥離されて、撹拌室４の内部に落下し回収される。

現像スリーブ８は現像スリーブ駆動機構１３で駆動され、第１スクリュー５及び第２スクリュー６は搬送スクリュー駆動機構１４で駆動される。現像スリーブ駆動機構１３及び搬送スクリュー駆動機構１４は互いに独立の駆動制御によって制御される。また、第３スクリュー５０は、第１スクリュー５及び第２スクリュー６と同じく、搬送スクリュー駆動機構１４から駆動される。なお、現像スリーブ駆動機構１３及び搬送スクリュー駆動機構１４は、モータ、モータに連結されるギア、その他の部材を含む。

ここから、第３スクリュー７の構成及び配置について詳述する。まず、第３スクリュー７の構成及び配置に関わるトナー流動性と溢れの関係について説明し、その後に第３スクリュー７の構成及び配置について説明する。

（トナー流動性と溢れの関係）
一般に、現像剤容器２の内部の滞在時間が長くなると、トナーが第１スクリュー５や第２スクリュー６による撹拌、規制ブレード９を通過するときの規制ブレード９による摺擦を受ける確率が高くなってしまう。印字率が高い場合には、トナーが頻繁に入れ替わるため、個々のトナーが現像剤容器２の内部に留まる平均滞在時間は短くなる。しかしながら、印字率が低い場合には、個々のトナーが現像剤容器２の内部に留まる平均滞在時間が長くなり、規制ブレード９を通過する回数が増える。摺擦を受けたトナーは、前述したトナーの外添剤が剥れたり、トナー表面に埋め込まれたりして、トナー劣化が促進され、流動性が低下することが知られている。

そこで、本発明者らは平均滞在時間と流動性との関係を明らかにするために以下のような実験を行った。即ち、本発明を適用できる画像形成装置１００の現像装置１０において、現像スリーブ８と第１〜第３スクリュー５、６、７を空回転させて、初期剤と１７０分空回転剤とを用意し、それぞれの流動性の指標として安息角を測定した。つまり、平均滞在時間の異なる現像剤Ｔを用意し流動性の違いを測定した。測定結果は、初期剤（即ち、平均滞在時間０分の未耐久剤）の安息角は３０度、１７０分空回転剤（即ち、平均滞在時間１７０分の耐久剤）の安息角は４２度であった。つまり空回転剤の方が第１〜第３スクリュー５、６、７や規制ブレード９の周辺での摺擦を受けて、トナーの劣化によって流動性が低下していることが分かった。

図４は、安息角の測定方法を示す断面図である。ここで、安息角の測定方法は、温度が２３℃、湿度が５０％の環境で、フルイ３００（７１０μｍ目開き、線径φ４５０μｍ）の上に置かれた現像剤Ｔが振動により落ち、フルイ３００の下にあるロート３１０（トナー噴出穴φ５ｍｍ）を通過する。その後、その下に置かれた測定用テーブル３２０（φ８０ｍｍ円形）に現像剤Ｔが積もり山となる。現像剤Ｔが積もると角度θが徐々に大きくなり、ある一定以上に積もると現像剤Ｔはすべり落ちてしまい、角度θは一定の値となる。その時の角度θが安息角となる。

以上のように、トナーが劣化して流動性が低下すると、現像スリーブ８の回転に伴って撹拌室４の内部に回収されるべき現像剤Ｔが第１スクリュー５や第２スクリュー６によって搬送されにくくなる。第１及び第２スクリュー５、６と現像剤容器２の隙間に留まりやすくなって、現像スリーブ８と撹拌室４の取り込み部分（現像剤容器２の下側縁部２Ｌ２（顎部分））から漏れだし、取り込み不良による溢れが生じる。以下、この取り込み不良による溢れについて詳しく説明する。

図２を参照しつつ前述したように、現像剤Ｔは、固定配置されたマグネットローラ１１の磁極Ｎ２によって現像スリーブ８上に汲み上げられ、現像スリーブ８の回転とともに磁極Ｓ２→磁極Ｎ１→磁極Ｓ１と搬送される。磁極Ｓ１において現像を終了した現像剤Ｔは、現像スリーブ８の回転に従い撹拌室４の内部に取り込まれ、磁極Ｎ３及び磁極Ｎ２による反発磁界で現像スリーブ８上から剥離される。現像剤Ｔは、撹拌室４の内部に落下し、第２スクリュー６によって撹拌されつつ搬送され、回収される。すなわち、反発磁界において磁性体である磁性キャリア（磁性粒子）にはたらく磁気力Ｆは、徐々に弱くなるため、現像剤Ｔの重力Ｇが磁気力Ｆを上回ったとき、現像剤Ｔが現像スリーブ８上に拘束されなくなって剥がれ落ちる。

ここで、磁気力Ｆは、外部磁界（磁束密度）をＢとして、以下の式（１）にて表せる。

（数１）
Ｆ＝（ｍ・▽）Ｂ、Ｆ＝（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）・・・（１）
この時、磁気力の大きさは、
（数２）
｜Ｆ｜＝（Ｆｘ^２＋Ｆｙ^２＋Ｆｚ^２）^１／２・・・（２）
また、上記式中の磁性キャリア中の磁気双極子モーメントｍは、一般的に外部磁界に比例した磁化を持つので、以下のように表せる。

（数３）
ｍ＝｜Ａ｜Ｂ・・・（３）
Ｆ＝｜Ａ｜（Ｂ・▽）Ｂ ＝−｜Ａ｜▽Ｂ^２・・・（４）
Ｆｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＝−｜Ａ｜｛Ｂ^２（ｘ，ｙ，ｚ）−Ｂ^２（ｘ＋Δｘ，ｙ，ｚ）｝／Δｘ・・・（４）
Ｆｙ（ｘ，ｙ，ｚ）＝−｜Ａ｜｛Ｂ^２（ｘ，ｙ，ｚ）−Ｂ^２（ｘ，ｙ＋Δｙ，ｚ）｝／Δｙ・・・（５）
Ｆｚ（ｘ，ｙ，ｚ）＝−｜Ａ｜｛Ｂ^２（ｘ，ｙ，ｚ）−Ｂ^２（ｘ，ｙ，ｚ＋Δｚ）｝／Δｚ・・・（６）
ただし、｜Ａ｜は透磁率などを含む関数であり、キャリアが球形の場合は以下のように表せる。

（数４）
｜Ａ｜＝（４π／μ０） ×（μ−１）／（μ−２） ×ｒ^３・・・（７）
ここで、ｒはキャリアの半径、μはキャリアの比透磁率、μ０は真空透磁率である。

以上から磁界の強さ｜Ｂ｜（＝｛Ｂｘ^２＋Ｂｙ^２＋Ｂｚ^２｝^１／２）・・・（８）に変化がある場合、磁束密度の小さい地点から磁束密度の大きな方向に向かい磁気力が生じることが分かる。逆に磁界の強さ｜Ｂ｜に変化がない方向には磁気力が働かないといえる。

外部磁界の大きさ（磁束密度）｜Ｂ｜は、市販のガウス（テスラ）メータで測定することが可能である。本発明者らはベル社製のガウスメータ モデル６４０を用いた。ガウスメータによりプローブ先端部における１方向の磁束密度の測定が可能なため、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３種類のプローブを用いて３方向の磁束密度（ＢｘとＢｙとＢｚ）を測定し、その結果より磁界の強さを導き出した。このように、磁束密度の測定を繰り返すことにより、磁界の強さの分布を導き、その結果を元に磁気力Ｆの大きさ及び方向を求めた。測定の際のΔｘ、Δｙ、Δｚは２５０μｍとして、測定を行った。Δｘ、Δｙ、Δｚに関しては、小さくすればする程に磁界の分布は正確に把握できるが、測定に時間がかかる問題がある。一方、大きくすると正確な磁界の分布を把握することができない。１００〜３００μｍ程度が適当である。

上記測定結果及び上記式を元にキャリアに働く磁気力が求まる。例えば、半径が１７．５μｍ、比透磁率μが１２、真比重ρが４．８ｇ／ｃｍ^３の球形と近似したキャリアの場合、真空の透磁率は４π×１０^−７なため、｜Ａ｜＝２．４６×１０^−６ｍ^３となり、磁界の強さの２乗Ｂ^２の測定値を元に磁気力が求まる。

Ｆｙ＝｜Ａ｜ΔＢｙ^２／Δｙ
＝（２．５×１０^−６）／（２．５×１０^−４）×ΔＢｙ^２
＝１０^−２×ΔＢｙ^２（Ｎ）
＝１０^−２×（Ｂｙ^２−Ｂｙ＋Δｙ^２）（Ｎ）・・・（９）
磁界の強さの２乗の差分なので、磁界の強さが大きいほど、また差が大きいほど磁気力は大きくなる。磁界の強さがが小さい場合は差がある程度大きくても磁気力は小さい。これは実際の現象と一致する。

さらに、磁極Ｎ３と磁極Ｎ２によって形成される反発磁界領域において、キャリアすなわち現像剤Ｔの受ける磁気力Ｆｙが重力Ｇよりも小さくなる位置から現像剤Ｔが剥れ始めるとすると、以下のように表せる。

Ｆｙ−Ｇ＝１０^−２×ΔＢｙ^２−９．８×１０^−３×４π／３×ｒ^３
＝１０^−２×ΔＢｙ^２−１．０６×１０^−９＜０・・・（１０）
上記式より、マグネットローラ１１のつくる磁場（磁束密度）によって現像剤Ｔが剥れ始める位置が計算でき、初期の現像剤Ｔの実挙動とほぼ一致することが確認できた。

しかしながら、トナーが劣化して凝集度が高くなり、流動性の悪くなった現像剤Ｔは以下のような挙動を示す。すなわち、流動性が高い場合と同様に、現像剤Ｔは磁極バリア部（すなわち、現像スリーブ８の磁極Ｎ３及び磁極Ｎ２の間のエリア）で剥ぎ取られる。しかし、剥ぎ取られた現像剤Ｔの一部は、流動性が低いために、第２スクリュー６に回収されずに、磁極Ｎ３へ再度トラップされる。

その結果、現像スリーブ８上の磁極Ｎ３で現像剤Ｔが滞留しやすくなり、次に現像を終えて磁極Ｎ３へ搬送されてくる現像剤Ｔを堰きとめてしまう。そのために、現像スリーブ８と現像室３の間の取り込み部分（現像剤容器２の開口２Ｌの下側縁部２Ｌ２（顎部分））から現像剤Ｔが漏れ出して、取り込み不良による溢れが生じる。この取り込み不良による溢れは、現像スリーブ８の回転速度が速いほど、トナーが規制ブレード９を通過する回数が多くなり、劣化が促進されて凝集度が高くなるため、発生しやすくなる。

上記問題を回避するために、第２スクリュー６の位置を変更して、滞留する現像剤Ｔを低減する方法が考えられる。しかし、第２スクリュー６は現像スリーブ８からの現像剤Ｔを回収する必要性、及び、第１スクリュー５との上下の位置関係から、その位置は容易に変更できない。ここでは、現像スリーブ８及び第２スクリュー６の最接近位置が、現像スリーブ８の反発極間となるように設定されている。すなわち、取り込み磁極Ｎ３から取り込まれた現像剤Ｔを回収するためには、第２スクリュー６は、磁極Ｎ２とＮ３の間の磁界バリア部近傍に配置されなければならない。

よって、上記滞溜する現像剤量が増えても、第２スクリュー６の位置を変更することなく、撹拌室４の内部に確実に回収して撹拌させつつ搬送させることの可能な構成が必要となる。すなわち、トナーの凝集度が高く流動性が低下しても、常に収容可能な現像剤量を超えないように、現像剤Ｔを回収できるような構成とすればよい。

（第３スクリューの構成及び配置）
図５は、第３スクリュー７の構成の概略を示す拡大断面図である。前述してきた現像装置１０は、縦撹拌の現像装置であり、横撹拌の現像装置に比べて、現像スリーブ８上の磁極にトラップされた現像剤Ｔが多く滞留するため、取り込み不良による溢れが発生しやすい。なぜなら、前述したように、撹拌室４の内部において現像剤量が多く、現像剤Ｔが一定以上の高さになっている領域では、撹拌及び搬送される現像剤Ｔの力で磁極Ｎ３にトラップされている現像剤Ｔを剥ぎ取ってくれる場合がある。よって、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れは、特に撹拌室４の内部の現像剤量が少なくなっている領域で発生しやすいが、縦撹拌の現像装置１０では下記理由によって、現像剤量が局所的に極端に少なくなる領域が存在する。よって、局所的な溢れが発生しやすく、横撹拌の現像装置よりも溢れに対する耐性が低い。

ここで、上記縦撹拌の現像装置では、図２に示されるように、撹拌室４から現像室３へ受け渡された現像剤Ｔの全てが現像室３において軸方向に順調に搬送されて第１スクリュー５の下流端に到達するわけではない。すなわち、途中で現像スリーブ８に供給され、現像領域Ａを通過後、撹拌室４に回収される成分が存在する。このため、現像室３の内部の現像剤Ｔの量は上流端側が多く、撹拌室４内の現像剤Ｔの量は下流端側が多いという傾向がある。即ち、縦撹拌の現像装置１０の内部の現像剤Ｔの分布は、横撹拌の現像装置に比べて、片寄りが非常に起こりやすい。その結果、撹拌室４の内部の上流側で極端に現像剤Ｔが少なくなり、現像スリーブ８の端部で局所的に溢れが発生する。

そこで、ここでは、以下のように第３スクリュー７を配置することで、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れを抑制する。すなわち、図２に示されるように、第３スクリュー７を、上記隙間部分に溜まった現像剤Ｔを撹拌室４の内部に回収し撹拌及び搬送ための補助スクリューとして働かせることのできるよう、現像スリーブ８に近接した位置に配置した。

『撹拌手段』である第３スクリュー７は、撹拌室４の内部に配置され、担持体軸Ｑと平行な第３回転軸Ｚを中心に回転して現像剤Ｔを撹拌する（図８参照）。第３スクリュー７は、第２スクリュー６よりも小さく形成され、現像剤Ｔを第２スクリュー６とは逆方向に撹拌及び搬送するスパイラル形状で形成される（図５、図３参照）。

第３スクリュー７の現像スリーブ８の回転軸線方向に関する位置について説明する。第３スクリュー７の位置は、現像スリーブ８の回転軸線方向に関して、少なくとも現像スリーブ８の現像剤担持領域の中点よりも現像剤搬送方向上流側と対向する位置に設けられている。

また、第３スクリュー７の現像スリーブ８の周方向に関する位置について説明する。ここで、現像スリーブ８から現像剤Ｔの剥ぎ取りを開始する磁極Ｎ３（現像スリーブ８の法線方向の磁束密度が、現像スリーブ８の周方向でピークとなるピーク位置）と現像スリーブ８の回転中心を結んだ仮想直線Ｍを想定する。この場合に、現像スリーブ８と第３スクリュー７との最近接位置は、第３回転軸Ｚに沿う方向から見た場合に、仮想直線Ｍよりも現像スリーブ８の回転方向Ｋ２で上流側に配置される。上記構成により、撹拌室４の現像剤搬送方向上流側は現像剤面が低下しやすいため現像スリーブ８上から現像剤を剥ぎ取る効率が低下してしまうといった問題を抑制することができる。なお、磁極Ｎ３は『剥取開始磁極』として機能する。

ここでは、第３スクリュー７を現像スリーブ８の表面から３．００ｍｍ離れた位置に配置した。また、第３スクリュー７が現像スリーブ８の回転方向に対して磁極Ｎ３よりも下流側、たとえば磁極Ｎ２とＮ３の間の磁界バリア部に配置される場合、現像スリーブ８上の現像剤Ｔに対して効果的な補助を行うことができなくなる。よって、第３スクリュー７の第３回転軸Ｚは現像スリーブ８の回転方向に対して磁極Ｎ３の上流側にあることが望ましい。ここでは、担持体軸Ｑ及び第３回転軸Ｚを結んだ仮想直線Ｎは、担持体軸Ｑ及び磁極Ｎ３を結んだ仮想直線Ｍに対して現像スリーブ８の回転方向Ｋ２の上流側に２５°の位置に配置されている。

また、ここでは、第３スクリュー７は、軸径４ｍｍの第３回転軸Ｚに、軸方向に亘ってピッチ２０ｍｍ、外径１０ｍｍのリブ７ａ（撹拌羽根、即ち、螺旋翼部であるスクリュー羽根）を設けた。また、第３スクリュー７の回転速度は４００ｒｐｍとし、第３スクリュー７は第２スクリュー６と反対方向に現像剤Ｔを搬送するように回転させられる。また、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れは前述した理由から、撹拌室４の上流側で発生しやすいため、少なくとも撹拌室４の上流側を含めた領域に、スクリュー羽根を設けて搬送性を持たせる必要がある。ここでは、第３スクリュー７のスラスト全域に搬送性を持たせるべくスクリュー羽根を設けて、スラスト全域において、取り込み不良による溢れを抑制できるようにした。

図５に示されるように、第３スクリュー７を配置することで、現像剤Ｔの取り込み不良による現像剤Ｔの溢れを抑制できた。すなわち、第３スクリュー７を、上記隙間部分に溜まった現像剤Ｔを現像室３の内部に回収し撹拌及び搬送ための補助スクリューとして機能できるよう、現像スリーブ８に近接した位置に配置した。

第２スクリュー６は、矢印ｄの方向に回転する。このとき、取り込み磁極Ｎ３を通過した現像剤Ｔは、現像スリーブ８上から剥れ落ちて、第２スクリュー６に回収される。しかし、トナーの凝集度が高くなって流動性が低下している場合、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間の磁界バリア部から離脱した一部の現像剤Ｔは、第２スクリュー６に回収されずに磁極Ｎ３に再度トラップされる。そのため、現像スリーブ８上の磁極Ｎ３に現像剤Ｔが滞留していき、次に現像を終えて磁極Ｎ３へ搬送されてくる現像剤Ｔを堰きとめてしまう。しかし、第３スクリュー７が矢印ｅの方向へ回転することで、流動性が低下して磁極Ｎ３にトラップされている現像剤Ｔを回収し、撹拌及び搬送することが可能となる。第３スクリュー７は、撹拌室４の現像剤搬送方向と逆方向となるようにスパイラル形状となっている。こうすることで、撹拌室４内の現像剤面の傾きを均すことができ、撹拌室４内の現像剤面の低下を抑制することができる。第３スクリュー７の回転方向は、図５中では時計回りに回転しているが、リブの向きが現像剤循環方向に対して第２スクリュー６とは逆方向であれば、図５中で反時計周りに回転することになる。

ここで、図３を参照しつつ、第３スクリュー７に関して更に詳述する。本発明より過去の従来では、縦撹拌の現像装置に多く見られる現像剤Ｔのトナー濃度ムラを低減する目的で、撹拌室４の内部の下流領域すなわち第２連通孔Ｌ２の側に第３スクリューを配置することがあった。

スクリューが撹拌室４の下流に設置されない場合、現像剤量が最も多くなる撹拌室４の内部の第２連通孔Ｌ２の近傍において、現像スリーブ８近傍まで現像剤Ｔが堆積してしまう。そうなると、通常では現像領域Ａを通過して撹拌室４の側に回収されるべきトナー濃度が低くなった現像剤Ｔが、現像スリーブ８に連れ回り、隔壁１２と現像スリーブ８との隙間から、現像室３に搬送され、再び現像領域Ａに搬送される現象が発生する。

その結果、このような連れ回りの生じた領域においては、現像に共された現像剤Ｔが撹拌室４に回収されておらず、即ち撹拌されていないため、トナー濃度が低下し、画像濃度が低下する。連れ回りは撹拌室４の内部で現像剤量の多くなる現像剤容器２の端部領域において主に発生し、他の領域においては発生しにくいため、現像スリーブ８に不均一なトナー濃度の現像剤Ｔが供給され、スラスト方向の画像ムラが生じていた。

このような連れ回りによるトナー濃度ムラ現象は、撹拌室４の内部の下流に第２スクリュー６と反対方向に現像剤Ｔを搬送するように回転する第３スクリュー７を配置することで、撹拌室４の下流における現像剤量を低減できるため、抑制されていた。

ここでは、第３スクリュー７を本実施例で規定した位置に配置し、かつ、撹拌室４の下流を含めたスラスト全域に配置することによって、上記トナー濃度ムラの抑制と取り込み不良による溢れの抑制を両立して行うことが可能となる。

以上のように、第３スクリュー７を現像スリーブ８との距離Ｄが５．０ｍｍ以内、かつ、剥ぎ取り磁極Ｎ３よりも上流側に配置する。このことで、現像装置１０において撹拌室４の内部の現像剤Ｔの傾きが大きくなってトナーの凝集度が悪化して現像スリーブ８上の現像剤Ｔの滞留が発生し易くなっても、以下の効果が得られる。すなわち、現像スリーブ８と撹拌室４の間の取り込み部分（現像剤容器２の下側縁部２Ｌ２（顎部分））からの現像剤Ｔの取り込み不良による溢れが抑制される。また、同時に、現像剤量の片寄りを低減することで、トナー濃度ムラを抑制できた。

図６は、変形例に係る第３スクリュー５０７を有する図２のＬ−Ｌ線に沿う断面図である。図６に示されるように、第３スクリュー５０７は、第３回転軸Ｚと、第１連通孔Ｌ１に対向する第３回転軸Ｚに形成されるリブ１０７ａと、を有する。このように、少なくとも、第１連通孔Ｌ１に対向する位置にリブ１０７ａが配置されることで、第１連通孔Ｌ１の近傍の現像剤Ｔが撹拌されて現像剤Ｔの溢れ現象が抑制される。なお、現像スリーブ８の現像剤担持領域の中点よりも現像剤搬送方向の上流側に配置されれば良い。

図７は、現像スリーブ８の表面と第３スクリュー７の外周との距離（現像スリーブ８及び第３スクリュー７の間の距離Ｄ）に対する溢れの効果を示す表である。図７中の距離Ｄの単位はｍｍである。ここでは、第３スクリュー７の第３回転軸Ｚを磁極Ｎ３よりも現像スリーブ８の回転方向に対して上流側に２０°〜４０°の位置に入る範囲で、現像スリーブ８からの距離Ｄを１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍまで１．０ｍｍ毎に変化させた。こうして、トナーの流動性が低下したときの溢れの実力を調べた。なお、このとき、安息角が４２°の１７０分の空回転の現像剤Ｔを使用した。

図７に示されるように、現像スリーブ８及びスクリューの間の距離Ｄが６．０ｍｍ以上のとき、第３スクリュー７が現像スリーブ８から離れすぎて効果的な搬送を補助することができないため、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れが発生してしまう。また、現像スリーブ８及び第３スクリュー７の間の距離Ｄが１．０ｍｍ以上で５．０ｍｍ以下のとき、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れが発生しない。このとき、第３スクリュー７は、流動性が低下して磁極Ｎ３にトラップされている現像剤Ｔに対して、現像スリーブ８から現像剤Ｔを剥がして撹拌室４の内部に回収して現像剤循環路の現像剤搬送方向に搬送を補助するような役割を果たす。よって、現像スリーブ８及び第３スクリューの間の距離Ｄは５．０ｍｍ以下が望ましい。

なお、現像スリーブ８と第３スクリュー７が近接しすぎると、現像スリーブ８と第３スクリュー７の間で摺擦が発生したり、現像スリーブ８上の現像剤Ｔが磁極に従って動作するのを阻害したりする虞がある。発明者の実験結果では、現像スリーブ８及び第３スクリュー７の間の距離Ｄは０．１ｍｍ以上が望ましいことが分かった。ただし、ここでは、第３スクリュー７が現像スリーブ８の表面から３．００ｍｍ離れた位置に配置された構成とした。

前述のように、第３スクリュー７は現像スリーブ８の回転方向に対して磁極Ｎ３の上流側にあることが望ましい。つまり、第３スクリュー７は、第３回転軸Ｚに沿う方向から見た場合に、マグネットローラ１１に形成されて現像スリーブ８から現像剤Ｔの剥ぎ取りを開始する磁極Ｎ３及び第３回転軸Ｚを結んだ仮想直線Ｍよりも現像スリーブ８の回転方向Ｋ２で上流側に配置される。現像スリーブ８の回転方向Ｋ２で上流側は、回転方向上流側と表現しても良い。なお、磁極Ｎ３は、『剥取開始磁極』として機能する。ここでは、第３スクリュー７の回転軸Ｚは、担持体軸Ｑ及び磁極Ｎ３を結んだ仮想直線Ｍに対して現像スリーブ８の回転方向Ｋ２の上流側に２５°の位置に配置されている。

図８（ａ）は、現像スリーブ８及び磁性板１５ａ、１５ｂの配置関係の概略を示す側面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の現像スリーブ８に対する第３スクリュー７のスラスト方向の配置を示す側面図である。現像剤Ｔの取り込み不良による溢れは、撹拌室４のスラスト方向の全域で発生する可能性がある。よって、第３スクリュー７では、第３回転軸Ｚのスラスト方向の全域にリブ７ａが設けられて搬送性を持たせた。また、現像スリーブ８のブラスト加工領域を含む領域に第３スクリュー７を配置することで、以下に説明する効果も発生する。

すなわち、現像スリーブ８のスラスト方向の両端近傍からの現像剤Ｔの漏れを防止し現像有効幅を規制するための磁性部材である磁性板１５ａ、１５ｂが設けられる場合、磁性板１５ａ、１５ｂに対向するブラスト領域部分で融着が発生しやすくなる場合があった。なお、磁性板１５ａ、１５ｂは、現像スリーブ８の外周面に沿って対向する。

即ち、磁性板１５ａ、１５ｂと現像スリーブ８の間に現像剤Ｔによる磁気ブラシが立つことで、現像スリーブ８上に現像剤Ｔが局所的に滞留する箇所ができる。すると、現像剤Ｔと現像スリーブ８の表面との速度差による摩擦熱でブラスト領域の端部にトナーが融着し易くなる。その結果、ブラスト領域の表面粗さが大きくなり、現像剤Ｔの搬送力が上がるため、局所的に現像スリーブ８の表面上の現像剤量が適正値よりも多くなるため、撹拌室４に現像剤Ｔを回収して取り込むことができなくなり、溢れが発生する。

ここで、磁性板１５ａ、１５ｂに対して現像スリーブ８のブラスト領域の最近接位置に対向した位置を含むスラスト方向の全域に、第３スクリュー７のスパイラル状のリブ７ａを設ける。このことで、撹拌室４の内部の磁性板１５ａ、１５ｂに最近接に対向する位置の現像剤搬送性が良くなり、現像スリーブ８上の単位面積当たりの現像剤重量（以下、Ｍ／Ｓという）が増えても現像剤Ｔが撹拌室４の内部に溢れることなく回収される。ここでは、ブラスト領域内に磁性板１５ａ、１５ｂが配置される構成となっている。この場合、磁性板１５ａ、１５ｂに対して現像スリーブ８のブラスト領域の最近接位置に対向した位置とは、磁性板１５ａ、１５ｂに対向する位置と同義である。なお、ブラスト領域外に磁性板１５ａ、１５ｂが配置される構成としてもよい。

前述したように、第３スクリュー７が現像スリーブ８との距離Ｄが５．０ｍｍ以内の位置に配置され、かつ、第３回転軸Ｚが取り込み磁極Ｎ３よりも上流側に配置する。このことで、トナーの凝集度が高く流動性が低下して現像スリーブ８上の磁極Ｎ３にトラップされた現像剤Ｔが滞溜し続ける場合でも、現像スリーブ８と撹拌室４の間の取り込み部分（現像剤容器２の下側縁部２Ｌ２）からの取り込み不良による溢れが抑制される。また、磁性板１５ａ、１５ｂが配置される構成において、磁性板１５ａ、１５ｂ及び現像スリーブ８の間の局所的な現像剤Ｔの滞留による融着起因の溢れも抑制することができた。

なお、図８（ｃ）は、変形例に係る第３スクリュー５０７の構成を示している。図８（ｃ）に示されるように、第３スクリュー５０７は、第３回転軸Ｚと、第３回転軸Ｚの端部側にスパイラル状のリブ５０７ａと、を有している。このように、現像スリーブ８の回転軸線方向の端部において、現像スリーブ８の外周面に沿って対向する磁性板１５ａ、１５ｂを有する。また、現像スリーブ８の回転軸線方向に関して、磁性板１５ａ、１５ｂと第３スクリュー５０７、７の搬送部（羽根部）であるリブ５０７ａ、７ａが対向している。

図９は、実施例２に係る現像装置２１０ａの構成を示す断面図である。実施例２の構成のうち実施例１の構成と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像装置２１０ａが実施例１の現像装置１０ａと異なる点は、現像スリーブは、開口２Ｌに複数個設けられる。このように、実施例２では、現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂが上下に２つ配置された多段磁気ブラシ現像が採用される。なお、現像装置２１０ａは、イエロー用の現像装置であり、図示しないシアン、マゼンタ、ブラック用の現像装置も同様な構成である。これらの現像装置を総称して現像装置２１０と以下で言う場合もある。

近年、複写機等の画像形成装置における高速化の要求が高まっている。そして、現像スリーブ等の現像剤担持体を２本、又は、それ以上の複数本を使用し、それを互いに隣り合うように周面を近接させて配置する。そして、互いの周面を伝わって連続して現像剤Ｔ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（多段スリーブ方式）が提案されてきている。

図９に示されるように、『現像剤担持体』である『第１現像剤担持体』としての第１現像スリーブ２０８ａの内部には、『磁界発生手段』である『第１磁界発生手段』としての第１マグネットローラ２１１ｘが設けられている。第１マグネットローラ２１１ｘ（図８参照）は、現像磁極である磁極Ｓ１の他に磁極Ｎ１、磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｎ３を有している。このうち磁極Ｎ２と磁極Ｎ３は現像剤容器２の内部で同極で隣り合っており反発磁界を形成し、現像剤Ｔに対してバリアが形成されている。更に、第１現像スリーブ２０８ａの下部で、感光体ドラム１の回転方向Ｋ１の下流側に、第１現像スリーブ２０８ａ及び感光体ドラム１の双方に略対向した領域に、第２現像スリーブ２０８ｂが回転方向Ｋ３に回転可能に配設されている。この『現像剤担持体』である『第２現像剤担持体』としての第２現像スリーブ２０８ｂは、第１現像スリーブ２０８ａと同様に非磁性材料で構成されている。また、第２現像スリーブ２０８ｂの内部には『磁界発生手段』である『第２磁界発生手段』としてのローラ状の第２マグネットローラ２１１ｙが非回転状態で設置されている。この第２マグネットローラ２１１ｙは第２磁極である磁極Ｓ３、磁極Ｎ４、磁極Ｓ４、磁極Ｎ５、第１磁極である磁極Ｓ５の５極を有している。

現像剤Ｔの流れは、第１現像スリーブ２０８ａを磁極Ｎ２→磁極Ｓ２→磁極Ｎ１→磁極Ｓ１→磁極Ｎ３と搬送される。その後に、第１現像スリーブ２０８ａ上の現像剤Ｔは第２現像スリーブ２０８ｂへと移動し、第２現像スリーブ２０８ｂ上を磁極Ｓ３→磁極Ｎ４→磁極Ｓ４→磁極Ｓ５→磁極Ｎ５と搬送される。ここで、現像剤Ｔの受渡は略対向した異極同士（磁極Ｎ３と磁極Ｓ３）で行われる。これは、同極同士の場合は磁力線が形成されないので、安定した受渡が行えないからである。このうち、第２現像スリーブ２０８ｂと感光体ドラム１の対向部、つまり第２現像領域Ａ２にて、磁極Ｎ４は感光体ドラム１に接触しており、第１現像領域Ａ２を通過後の感光体ドラム１上の静電像に対し、更に２度目の現像を行う。

多段スリーブ方式の現像装置は、実施例１で示したようなシングルスリーブ方式の現像装置に対して、感光体ドラム１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る。そのために、多段スリーブ方式の現像装置２１０は、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ことを特徴とする。よって、多段スリーブ方式の現像装置２１０の場合、実施例１で示したようなシングルスリーブ方式の現像装置１０よりも高速化されることが前提となる。すなわち、多段スリーブ方式の場合、現像剤容器２の内部でトナーがより劣化して凝集度が高くなり流動性が悪くなるため、現像スリーブ２０８ｂ上の磁極Ｓ５にトラップされた現像剤Ｔが多く滞留することによる取り込み不良溢れが発生しやすい。

よって、本実施例では、実施例１及び２と同様に、第３スクリュー７を配置することで、現像剤Ｔの取り込み不良による溢れを抑制できた。すなわち、第３スクリュー７を、隙間部分に溜まった現像剤Ｔを撹拌室４の内部に回収して撹拌及び搬送ための補助スクリューとして働かせることのできるよう、第２現像スリーブ２０８ｂに近接した位置に配置した。ここでは、第３スクリュー７を第２現像スリーブ２０８ｂの表面から３．００ｍｍ離れた位置に配置される。同時に、ここでは、第３スクリュー７の回転軸Ｚは、担持体軸Ｑ及び磁極Ｓ５を結んだ仮想直線Ｍに対して現像スリーブ８の回転方向Ｋ２の上流側に２５°の位置に配置されている。

実施例２では、第３スクリュー７を現像スリーブ２０８ｂとの距離Ｄが５．０ｍｍ以内、かつ、取り込み磁極Ｓ５よりも上流側に配置する。この構成で、高速化対応の多段スリーブ方式の現像装置の如くトナーの凝集度が高くなって流動性がより低下し易い現像装置でも、現像スリーブ２０８ｂ上の磁極Ｓ５にトラップされた現像剤Ｔの滞溜による現像剤Ｔの取り込み不良による溢れを抑制できる。

実施例３の現像装置に関しては、図はない。実施例３の構成のうち実施例１及び２の構成と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１及び２と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例３の現像装置が、実施例１及び２の現像装置１０、２１０と異なる点は、現像剤Ｔはトナー及びキャリアを有し、トナーはワックスを有する点である。すなわち、ワックス成分を含有するトナー粒子を用いることが特徴である。まず、実施例３で用いるトナー粒子について説明する。

実施例３のトナー粒子は、オイルレス定着を達成するためにワックス成分を含有する粉砕トナーを使用している。トナー粒子は、ワックスを１〜２０重量％含有するのが好ましい。ワックスが１重量％より少ないと、定着装置１１１において分離不良が起きる可能性がある。また、２０重量％を超えると、単位重量あたりのトナー帯電量を所望量付与しづらくなるという問題が発生する。または、２０重量％を超えると、トナーの凝集度が増加してトナーの流動性が悪化して現像剤容器２の内部の現像剤バランスが崩れることによる溢れや現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂのコート不良を起こすという問題が発生する。

従って、実施例３のトナー粒子は、オイルレス定着を達成するためにワックス成分を１〜２０重量％含有する粉砕トナーを使用した例に関して述べる。ここでは、バインダ樹脂、ワックス、着色剤、荷電制御剤を混練したのち、粉砕、分級してトナー粒子を得た。なお、生成法はこの手法に限るものではなく、混練冷凍粉砕法等で作製しても構わず、又、他の添加物が入っていても構わない。粉砕トナーは、その他の例えば重合トナーに比べ、比較的安価に作成可能であるが、その作成方法からワックス成分がトナー表層近傍に存在しやすい。そのため、現像スリーブ８、２０８ａ、２０８ｂにワックスが染み出しやすく、結果として、トナーが劣化してトナーの凝集度が高くなる傾向にある。また、トナーにこのようなトナーを用いると、実施例１及び２で説明したように、現像剤容器２の内部でトナーがより劣化して流動性が悪くなり、トナーの凝集度が高くなる。そのために、現像スリーブ８、２０８ｂ上の磁極Ｎ３，Ｓ５にトラップされた現像剤Ｔが多く滞留することによる取り込み不良溢れが発生しやすい。

よって、実施例３では、実施例１及び２と同様に、第３スクリュー７を配置することで、取り込み不良による溢れを抑制できた。すなわち、第３スクリュー７が現像スリーブ８、２０８ｂとの距離Ｄが５．０ｍｍ以内の位置に配置され、かつ、第３回転軸Ｚが取り込み磁極Ｎ３、Ｓ５よりも上流側に配置する。このことで、トナーを使用した際にトナーの流動性がより悪化して凝集度が高くなる場合においても、現像スリーブ８、２０８ｂ上の磁極Ｎ３、Ｓ５にトラップされた現像剤Ｔの滞溜による取り込み不良溢れを抑制することができ、より効果を発揮することができた。

図１０は、実施例４に係る現像装置４１０ａの構成を示す断面図である。実施例４の構成のうち実施例１〜３の構成と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例４においても、実施例１〜３と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例４の現像装置４１０ａが実施例１〜３の現像装置１０ａと異なる点は、第３回転軸Ｚ及び担持体軸Ｑは、同一の駆動機構すなわち現像スリーブ駆動機構４１３が兼用されて連動させられる。すなわち、第３スクリュー７が現像スリーブ駆動機構４１３と連動することが特徴である。

近年、複写機等の画像形成装置における高速化の要求が高まっており、現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂの回転速度を大きくすることで、現像効率を上げる方法がある。たとえば、実施例２を示す図９において、現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂの回転速度が速い場合、滞留してしまう現像剤Ｔを第３スクリュー７が回収し搬送する前に次の現像剤Ｔが落ちてくることになるため、溢れやすくなる。このため、第３スクリュー７の回転速度を上げて現像剤Ｔの搬送性をより高くする必要がある。しかしながら、第３スクリュー７が搬送スクリュー駆動機構４１４と連動する場合には、第１スクリュー２０５及び第２スクリュー２０６の搬送性も上がるため、現像剤容器２の内部の現像剤Ｔの循環バランスが崩れて、溢れやＭ／Ｓムラになるおそれがある。軸と軸受け部の摩擦熱が大きくなってトナーの融着が発生しやすくなり、トナー融着塊による画像不良や、現像装置のロックなどの不具合を引き起こす可能性がある。

そこで、実施例４においては、図１０に示されるように、第３スクリュー７の駆動を現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂの駆動と連動させるとした。これにより、現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂの回転速度が速くなった場合は、第３スクリュー７の回転駆動も同時に早くなり、現像剤Ｔの搬送性を上げて滞留する現像剤Ｔを低減することが可能となった。また、第３スクリュー７に独立の駆動機構を持たせるよりも、簡易で安価な現像装置を提供することができた。

以上より、高速化に対応するために、現像スリーブ２０８ａ、２０８ｂの回転速度が速くなった場合においても、簡易かつ安価な構成で、現像剤Ｔ取り込み不良による溢れを防止することができた。

実施例１〜４の構成によれば、撹拌室４の上流側で現像剤Ｔの剤面の高さの低下を従来よりも抑制し、現像スリーブ８、４０８ｂからの現像剤Ｔの剥ぎ取り効率を向上させることができる。そして、現像剤容器２の内部で現像剤Ｔの凝集度が高くなって流動性が低下し、現像スリーブ８、４０８ｂのから剥ぎ取られる現像剤Ｔが第２スクリュー６及び現像スリーブ８、４０８ｂの周囲で滞留する現象が抑制される。そして、現像スリーブ８、４０８ｂ及び撹拌室４の間の現像剤Ｔの取り込み部分（現像剤容器２の開口２Ｌの下側縁部２Ｌ２）からの現像剤Ｔの取り込み不良による現像剤Ｔの溢れ現象が抑制される。

なお、実施例１〜４のような感光体ドラム１の材質、現像剤Ｔ、及び、画像形成装置の構成等に限定されなくても良い。すなわち、実施例１〜４の技術思想は、それらと異なる感光体ドラム１、様々な現像剤Ｔ、及び、画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。

また、実施例１〜４の構成では、第３スクリュー７は、第３回転軸Ｚと、第３回転軸Ｚに形成されたスパイラル状のリブ７ａ（羽根部）と、を有する構成であったが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、リブ７ａ（羽根部）の形状は任意に変更可能である。例えば、第３スクリュー７は、スパイラル形状のリブ７ａ、１０７ａの替わりに、現像剤Ｔを撹拌するパドルで構成されても良い。

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 現像剤容器
２Ｌ 開口
２Ｌ１ 上側縁部（開口）
２Ｌ２ 下側縁部（開口）
３ 現像室（第１室）
４ 撹拌室（第２室）
５ 第１スクリュー（第１撹拌搬送手段）
６ 第２スクリュー（第２撹拌搬送手段）
７ 第３スクリュー（撹拌部材）
８ 現像スリーブ（現像剤担持体）
Ｎ３、Ｎ５ 磁極
Ｍ、Ｎ 仮想直線
Ｔ 現像剤
Ｑ 担持体軸
Ｘ 第１回転軸
Ｙ 第２回転軸
Ｚ 第３回転軸

Claims (4)

1. 現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器の開口部に回転可能に支持され、現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像容器に区画された第１室に回転可能に設けられた第１搬送部材と、
   前記第１室よりも重力方向下方に設けられ、前記第１室と循環路を形成する第２室に回転可能に設けられた第２搬送部材と、
   前記現像剤担持体の内部に設けられた第１磁極と、前記第１磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側で隣接し、前記第１磁極と同一極性の第２磁極と、を少なくとも有するマグネットと、
   前記現像剤担持体に対向するように前記第２室に回転可能に設けられ、前記第２室の現像剤を撹拌する撹拌部材と、を有し、
   前記撹拌部材は、前記第１磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側の位置で前記現像剤担持体に最近接するとともに、前記現像剤担持体の回転軸線方向に関して、少なくとも現像剤担持領域の中点よりも前記第２室の現像剤搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記撹拌部材は、回転軸及び前記回転軸の周りに形成された羽根部を有することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の回転軸線方向の端部において、前記現像剤担持体の外周面に沿って対向する磁性部材を有し、前記現像剤担持体の回転軸線方向に関して、前記磁性部材と前記撹拌部材の前記羽根部が対向していることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記撹拌部材は、前記第２搬送部材の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する搬送部を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の現像装置。

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