JP2013134286A - 現像装置、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤へのストレスをより抑制可能で、現像剤に含まれるキャリアとトナーの摩擦帯電に必要なエネルギーを与えることも可能な現像装置を提供すること。
【解決手段】 現像装置４ｂにおいて、ガイド部材４５ｂは、ハウジング４０の供給箇所に対し回転方向ＣＷの下流側で、現像ローラ４１と空隙をあけて荷電極Ｎ１に対向配置されることで、現像ローラ４１に担持された現像剤Ｄが搬送される案内通路４６を形成する。また、ガイド部材４５ｂは、ハウジング４０の内面との間で還流通路４７を形成し、該還流通路４７は、案内通路４６と連通路４８を介して接続され、規制部材４３で規制された現像剤を回転方向ＣＷに対し上流側端部４５１へと還流させる。現像装置４ｂは、さらに、荷電極Ｎ１の磁力により案内通路４６内で穂立ちする現像剤Ｄの先端部分に対しせん断力を付与する突起４９をせん断力付与手段として備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、２成分現像剤の現像域への搬送量を規制する規制部材を備えた現像装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

上記のような現像装置は、従来から、電子写真方式を採用した画像形成装置に広く用いられる。従来の現像装置８は、図１０に示すように、例えば感光体ドラムのような静電像担持体８０に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成するために、ハウジング８１と、撹拌スクリュー８２と、磁石体８３と、現像ローラ８４と、規制部材８５とを備えている。

ハウジング８１は、現像装置８の筐体であり、例えば画像形成装置のフレーム（図示せず）に固定される。また、ハウジング８１には、トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する）Ｄが収容される。撹拌スクリュー８２は、ハウジング８１内の現像剤Ｄを撹拌するとともに、該ハウジング８１内における現像剤Ｄの供給箇所に向けて搬送する。

磁石体８３は、静電像担持体８０に近接配置され、かつ、例えばハウジング８１に対し固定される。また、磁石体８３は、例えば円柱状や円筒状の形状をしており、周方向に複数の磁極を有する。複数の磁極として、図示した例では、キャッチ極Ｓ２と、規制極Ｎ２と、搬送極Ｓ１と、現像極Ｎ１と、分離極Ｓ３とが設けられる。なお、各磁極の詳細については後述される。

現像ローラ８４は、現像剤担持体の典型例である。この現像ローラ８４は、スリーブ状になっており、磁石体８３の外周面に沿って回転可能に構成されている。なお、図示した例では、現像ローラは、矢印ＣＷで示す時計回りに回転する。また、現像ローラ８４は、静電像担持体８０と近接し対向するように配置される。以下、現像ローラ８４と静電像担持体８０とが互いに近接し対向しあう領域を現像域Ｄａと称する。

規制部材８５は、上記現像領域Ｄａから現像ローラ８４の外周面に沿って反時計回りに所定距離離れた位置で、該外周面と所定量の間隔（クリアランス）をあけて対向配置されている。

次に、磁石体８３の各磁極について詳説する。キャッチ極Ｓ２は、ハウジング８１における現像剤Ｄの供給箇所と対向するように設けられる。このキャッチ極Ｓ２の位置が、現像剤Ｄの搬送経路の最上流となる。規制極Ｎ２は、キャッチ極Ｓ２と下流側で隣接し、規制部材８５と対向する位置に設けられる。搬送極Ｓ１は、規制極Ｎ２の下流側で、該規制極Ｎ２と現像極Ｎ１との間に設けられる。現像極Ｎ１は、搬送極Ｓ１の下流側であって、現像域Ｄａと対向する位置に設けられる。分離極Ｓ３は、現像極Ｎ１とキャッチ極Ｓ２との間に設けられ、これらの間に反発磁界を形成して、磁束密度が例えば５ｍＴ以下の低磁力域ＬＭを形成する。

上記構成の現像装置８において、現像剤Ｄは、以下のようにして搬送される。まず、ハウジング８１における撹拌スクリュー８２の回転により、現像剤Ｄを構成するキャリアとトナーを摩擦帯電させ、静電気力により互いに吸着させる。その後、現像剤Ｄは、ハウジング８１の供給箇所からキャッチ極Ｓ２の磁力により、現像ローラ８４の外周面に吸引（供給）される。現像ローラ８４の回転により、外周面に担持された現像剤Ｄはやがて、規制部材８５に到達するが、クリアランスを通過した現像剤Ｄのみが下流へと搬送される。このように、規制部材８５は、現像剤Ｄの搬送量を規制している。その後、現像剤Ｄは、現像域Ｄａに到達して、静電像担持体８０に形成された静電潜像の現像に供され、これによってトナー画像が形成される。

また、現像域Ｄａで使用されなかった現像剤Ｄは、現像ローラ８４に吸着したまま、さらに下流に搬送される。この現像剤Ｄは、上述の低磁力域ＬＭで、現像ローラ８４からハウジング８１内に落下する。

なお、現像ローラ８４の回転により現像剤Ｄを搬送するには、現像剤Ｄと現像ローラ８４との間に一定の摩擦力が必要となる。この摩擦力は、現像剤Ｄと現像ローラ８４との接触界面における垂直抗力と摩擦係数との積で表される。ここで、垂直抗力は、主として、磁石体８３からの磁界に基づく磁力における、現像ローラ８４の半径方向成分である。このような垂直抗力を得るには、例えば、磁石体８３を内蔵する現像ローラ８４における外周面の磁束密度分布は、数十〜数百ｍＴ程度である。

ところで、現像ローラ８４への現像剤Ｄの供給量は、主に、ハウジング８１内での現像剤Ｄの嵩の変動、及び／又は、撹拌スクリュー８２の回転に応じて変動する。しかし、現像装置８によれば、ハウジング８１からの現像剤Ｄの供給量を多めにして、規制部材８５にて一定以上の圧力下で現像剤Ｄの量を規制することが可能となる。これにより、現像剤Ｄの供給量の変動によらず、均一な現像剤Ｄの層を現像ローラ８４の外周面上に形成することが可能となる。

その一方で、規制部材８５で与えられる高い圧力は、現像剤Ｄへのストレスにもなる。例えば、規制部材８５で規制された現像剤Ｄは、磁力により、図１０の破線ＢＬに示すように、規制部材８５の手前に滞留する。この滞留した現像剤Ｄには摩擦等でストレスが発生する。このような現像剤Ｄを長期にわたり使用すると、現像剤Ｄの劣化を招くことから、規制部材８５での圧力は適切にすることが求められる。

現像剤Ｄの滞留を抑制するために、図１１の現像装置８’に示すように、規制部材８５の直前の空間を狭くすることが考えられる。これにより、規制部材８５の直前でストレスを受ける現像剤Ｄは減少するが、ハウジング８１から現像ローラ８４へと供給されてから規制部材８５を通過するまでの間、現像剤Ｄが狭い空間に詰め込まれる恰好になり、現像剤Ｄの構成する各粒子が受けるストレスは高くなってしまう。

以上の問題点を鑑み、以下の特許文献１には、規制部材に加え、スリップ規制部材を備えた現像装置が記載されている。このスリップ規制部材は、規制部材に対し、現像ローラの外周面に沿って上流方向に所定距離離れた位置に設けられている。これにより、規制部材の手前で圧力が解放されるため、規制部材でのストレスの抑制が可能となる。

特開２００８−１５１９７号公報（図１）

しかしながら、特許文献１の構成では、スリップ規制部材の上流側端部にて現像剤が滞留してしまうため、現像剤にストレスが加わることには変わりがない。

それゆえに、本発明の目的は、現像剤へのストレスをより抑制可能な現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、静電像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像装置であって、前記現像剤を収容するハウジングと、前記静電像担持体に対向配置され、前記ハウジングから供給された現像剤を担持しながら回転し、前記静電像担持体との対向箇所である現像域に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に固定的に内蔵され、複数の磁極として、少なくともキャッチ極、荷電極、規制極、及び、現像極を有する磁石体と、を備えている。

ここで、前記キャッチ極は、前記ハウジングにおける現像剤の供給箇所に対向配置されるとともに該供給箇所から現像剤を現像剤担持体に吸着させ、前記荷電極は、前記キャッチ極に対し前記現像剤担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記規制極は、前記荷電極に対し前記回転方向の下流側に設けられ、前記現像極は、前記規制極に対し前記回転方向の下流側でかつ前記現像域に対向配置される。

前記現像装置は、前記供給箇所に対し前記回転方向の下流側で、前記現像剤担持体と空隙をあけて前記荷電極に対向配置されることで、該現像剤担持体に担持された現像剤が搬送される案内通路を形成するガイド部材と、前記ガイド部材に対し前記回転方向の下流側で、前記現像剤担持体と間隙をあけて前記規制極に対向配置され、前記案内通路を通過した現像剤の量を規制する規制部材と、をさらに備えている。

前記ガイド部材は、さらに、前記ハウジングの内面との間の間隙により還流通路を形成し、該還流通路は、前記案内通路と連通路を介して接続され、前記規制部材で規制された現像剤を前記回転方向に対し該ガイド部材の上流側端部へと還流させる。

前記現像装置は、さらに、前記荷電極の磁力により前記案内通路内で穂立ちする現像剤の先端部分に対しせん断力を付与するせん断力付与手段、を備えている。

また、本発明の他の局面は、上記現像装置を備えた画像形成装置である。

上記構成により、現像剤へのストレスをより抑制可能な、現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。また、上記構成のせん断力付与手段によれば、現像剤に含まれるキャリアとトナーの摩擦帯電に必要なエネルギーを与えることも可能である。

本発明の各実施形態に係る現像装置を適用可能な画像形成装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る現像装置の模式的な構成を示す縦断面図である。 図２の現像装置及び従来の現像装置における現像ローラの回転トルクを測定した結果を示すグラフである。 ガイド部材の上流側クリアランスと下流側クリアランスが現像ローラの回転トルクに与える影響を示すグラフである。 第２の実施形態に係る現像装置の模式的な構成を示す縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図５の現像装置における作用効果を示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図５の突起を例示する斜視図である。 第３の実施形態に係る現像装置の模式的な構成を示す縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図８の現像装置における作用効果を示す模式図である。 従来の現像装置の一例を示す縦断面図である。 従来の現像装置の他の例を示す縦断面図である。

（画像形成装置の概略構成）
まず、本発明の一実施形態に係る現像装置を適用可能な画像形成装置について説明する。図１において、画像形成装置１０は、例えば記録紙等の記録媒体Ｓ上にモノクロ画像を形成するプリンタである。

この画像形成装置１０は、静電像担持体の典型例としての感光体ドラム１を備えている。画像形成装置１０において、感光体ドラム１の周囲には、帯電器２と、画像露光装置３と、現像装置４と、転写ローラ５と、クリーニング装置６とが、この順番で配置されている。画像形成装置１０は、他にも、記録媒体Ｓの供給部と、この供給部からの記録媒体Ｓの搬送方向に沿って転写ローラ５の下流に定着装置７及び排出トレイとを備えている。なお、供給部及び排出トレイについては、便宜上、図示を省略している。

感光体ドラム１は、例えば負帯電性の感光体であり、その表面を帯電器２により一様に所定の負電位に帯電される。

画像露光装置３には、図示しない画像読取装置、コンピュータ又は外部ファクシミリ等から、画像情報が送信されてくる。画像露光装置３は、受信した画像情報に基づき、帯電器２により帯電させられた感光体ドラム１の表面を露光し、これによって該表面上に静電潜像を形成する。

現像装置４は、トナー及び磁性キャリアを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する）を用いて、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。トナーは、例えば、重合法により作られた平均粒径６μｍの負帯電トナーである。また、磁性キャリアは、平均粒径３３μｍを有する。現像装置４は、負帯電トナーを用いた反転現像により静電潜像を現像してトナー画像を形成する。なお、現像装置４の詳細な構成については後述する。

以上の構成の画像形成装置１０によれば、以下のようにして記録媒体Ｓに対してトナー画像が形成される。まず、図示しない感光体駆動モータにより、感光体ドラム１は、図１の矢印ＣＷで示す時計回り方向（以下、回転方向ＣＷと記載する）に回転駆動される。この感光体ドラム１の表面は、一様に、帯電バイアスが印加された帯電器２により所定電位に帯電される。この帯電域に、画像露光装置３は露光を行い、これによって、入力画像情報に基づく静電潜像が感光体ドラム１の表面上に形成される。この静電潜像を現像装置４は現像し、これによって、トナー画像が感光体ドラム１上に形成される。

また、図１のタイミングローラＴＲには、供給部からの記録媒体Ｓが供給される。この記録媒体Ｓは、タイミングローラＴＲによりタイミング調整され、感光体ドラム１と転写ローラ５の間の転写ニップに導入され通過する。この時、転写ローラ５には、転写電源（図示せず）からの転写電圧が印加されており、感光体ドラム１上のトナー画像が記録媒体Ｓ上に転写される。トナー画像が転写された記録媒体Ｓは定着装置７を通過する。定着装置７において記録媒体Ｓは加熱・加圧され、これにより、トナー画像が記録媒体Ｓ上に定着され、排出トレイ上に排出される。トナー画像が転写された後、感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６により清掃され、次の画像形成に備えられる。

（第１の実施形態）
次に、図２〜図４を参照して、図１の現像装置４ａについて詳説する。図２において、現像装置４ａは、ハウジング４０と、現像ローラ４１と、磁石体４２ａと、規制部材４３とを含んでいる。

現像ローラ４１は、現像剤担持体の典型例である。現像ローラ４１は、非磁性材料からなり、例えば１６ｍｍの外径の円筒状のスリーブである。現像ローラ４１の外周表面は、例えばブラスト加工により、現像剤Ｄの搬送に適度な粗さを有する。

また、現像ローラ４１は、感光体ドラム１に向かって開口するハウジング４０内に、該感光体ドラム１に対し空隙をおいて臨んでいる。なお、図２には、図示の都合上、感光体ドラム１は部分的にしか描かれていない。また、現像ローラ４１は、図示しない現像モータにより、図２中の回転中心線ＣＬを中心として矢印方向ＣＷに回転駆動される。この矢印方向ＣＷを以降回転方向ＣＷと称する。また、この回転方向ＣＷが現像剤Ｄの搬送方向にもなる。ここで、記録媒体Ｓ（図１参照）の搬送方向に垂直な方向を記録媒体Ｓの幅方向とする。現像ローラ４１は、幅方向に様々なサイズを有する記憶媒体Ｓに対応可能なように、回転中心線ＣＬに沿う方向に長く形成される。

ここで、ハウジング４０には、例えば２個一対のスクリューコンベアからなる搬送部材４４１，４４２が設けられている。搬送部材４４１，４４２は、上述の回転中心線ＣＬと平行に配置される。これら搬送部材４４１，４４２は、上述の現像モータからの駆動力を伝動機構を介して受け取る。この駆動力により、搬送部材４４１，４４２は、ハウジング４０内で回転駆動される。これにより、ハウジング４０内の現像剤Ｄは撹拌される。この撹拌により、トナーは、互いに摩擦し合い帯電する。

また、搬送部材４４１，４４２の回転駆動により、現像剤Ｄは、現像ローラ４１の長手方向（回転中心線ＣＬの方向）に沿ってハウジング４０内を搬送される。具体的には、現像剤Ｄは、一方の搬送部材４４１により、図２の紙面手前側から奥側に搬送される。その後、現像剤Ｄは、両搬送部材４４１，４４２の間に設けられた仕切り４００の奥側に形成された開口（図示せず）から他方の搬送部材４４２へと移動する。この搬送部材４４２により、現像剤Ｄは、紙面奥側から手前側へと搬送され、仕切り４００の手前側に形成された開口から搬送部材４４１に移動する。このように、現像剤Ｄは、撹拌されながら、ハウジング４０内を循環搬送される。

また、ハウジング４０には、現像ローラ４１に対向して、現像剤Ｄの供給箇所が設けられている。現像剤Ｄは、以上の循環搬送により、ハウジング４０の供給箇所に概ね均等に分配され、この供給箇所から現像ローラ４１の外周面に供給される。なお、トナーの補給に関しては、例えば搬送部材４４２の奥側から行われる。

磁石体４２ａは、現像ローラ４１に内蔵されており、例えば５個のマグネットピースを円周方向にロール状に配列したものである。磁石体４２ａは、その周面上に磁極として、キャッチ極Ｓ２と、規制極Ｎ２と、搬送極Ｓ１と、現像極Ｎ１と、分離極Ｓ３とを有している。なお、参照符号に含まれる「Ｓ」，「Ｎ」は、Ｓ極、Ｎ極であることを意味する。

まず、キャッチ極Ｓ２は、ハウジング４０の供給箇所と対向するように配置されており、該供給箇所からハウジング４０内の現像剤Ｄを現像ローラ４１の表面に吸着させ担持させる。

規制極Ｎ２は、キャッチ極Ｓ２に対し前述の回転方向ＣＷの下流側で隣接するように、かつ規制部材４３（後述）と対向する位置に設けられる。

搬送極Ｓ１は、規制極Ｎ２に対し回転方向ＣＷの下流側に隣接するように設けられる。また、搬送極Ｓ１は、規制部材４３の間隙ｇ１（後述）を通過した現像剤Ｄを感光体ドラム１上の静電潜像を現像するための現像域Ｄａに向けて搬送するための磁極である。

現像極Ｎ１は、現像域Ｄａと対向する位置に設けられる。

分離極Ｓ３は、現像極Ｎ１とキャッチ極Ｓ２との間に設けられ、これらの間に反発磁界を形成して、磁束密度が例えば５ｍＴ以下の低磁力域ＬＭ（図中、二点鎖線で囲まれた領域を参照）を形成する。この低磁力域ＬＭにおいて、感光体ドラム１の表面に供されず現像ローラ４１により担持されたまま戻ってくる現像剤Ｄはハウジング４０内に落下する。

なお、磁石体４２ａにおける磁極配置は、以上に限定されるものではなく、他の磁極配置でも構わない。

規制部材４３は、磁性材料からなり、前述の回転方向ＣＷに対し現像域Ｄａよりも上流側に配置される。また、規制部材４３は、現像ローラ４１との間に間隙ｇ１をあけて対向するように配置される。また、図２中左側に拡大図示されているように、この規制部材４３の上流側端面に、回転方向ＣＷとは逆方向に長さＰを有する突起４３１が形成されることが好ましい。

現像装置４ａはさらに、前述の回転方向ＣＷに対し規制部材４３よりも上流側に配置されたガイド部材４５ａを含んでいる。ガイド部材４５ａは非磁性材料で形成されており、現像ローラ４１とハウジング４０の内面４０１との間に配置される。

より具体的には、ガイド部材４５ａは、現像ローラ４１との間に空隙ｇ２をあけて配置される。このガイド部材４５ａと現像ローラ４１との間には、間隙ｇ１へ現像剤Ｄ１を導く案内通路４６が形成されている。なお、ガイド部材４５ａの現像ローラ４１との対向面は、例えばフッ素系樹脂のコーティング等により良好な潤滑性を有していることが望ましい。

また、ガイド部材４５ａは、ハウジング内面４０１との間に間隙ｇ６をおいて配置されている。ガイド部材４５ａとハウジング内面４０１との間には、回転方向ＣＷに対しガイド部材４５ａの上流側端部４５１へ向け現像剤Ｄを還流させる還流通路４７が形成されている。

また、ガイド部材４５ａにおいて回転方向ＣＷに沿う下流側端部、さらに言えば、規制部材４３に近い部分（本実施例では規制部材４３から上流側に距離Ｐだけ戻った位置）には、案内通路４６から還流通路４７に連通する、間隙寸法ｇ５の連通路４８が形成される。

ここで、前述の低磁力域ＬＭに対し下流側で最も近い磁極（本実施形態ではキャッチ極Ｓ２）のピーク位置を通過する、現像ローラ４１の外周面に対する法線をＮＬとする。上述の上流側端部４５１はこの法線ＮＬに沿うように、上流側端部４５１は配置される。なお、本実施形態では、キャッチ極Ｓ２の現像ローラ４１の半径方向に沿う磁束密度Ｂｒは、現像ローラ４１の表面上で４５ｍＴとする。

ここで、前述の間隙ｇ１は例えば０．５ｍｍであり、空隙ｇ２は例えば１．５ｍｍであり、間隙ｇ６は２．０ｍｍであり、距離Ｐは例えば３．０ｍｍであり、ｇ５は例えば１．５ｍｍである。

現像装置４ａによれば、磁石体４２ａのキャッチ極Ｓ２の磁力により現像ローラ４１の表面に吸着される現像剤Ｄは、現像ローラ４１の回転により、摩擦力の作用下で、規制部材４３の間隙ｇ１に向けて搬送される。この間隙ｇ１により、現像剤Ｄの量が規制された後、通過した現像剤Ｄは、現像極Ｎ１により穂立ちした状態で現像域Ｄａを搬送される。この穂立ちした現像剤Ｄが、感光体ドラム１上に形成された静電潜像の現像に用いられる。また、現像に用いられなかった現像剤Ｄは、現像ローラ４１に保持されたままハウジング４０に戻って来て、低磁力域ＬＭにて現像ローラ４１から落下する。

ここで注目すべきは、現像装置４ａによれば、現像ローラ４１への現像剤Ｄの供給量は、ガイド部材４５ａの上流側端部４５１によって過剰にならないように制限されている。また、ガイド部材４５ａの上流側端部４５１は、低磁力域ＬＭより下流側において該低磁力域ＬＭに最も近い磁極Ｓ２の磁束密度のピークに対応して位置している。それゆえ、上流側端部４５１近傍での現像ローラ４１への現像剤Ｄの吸着力はそれほど強くなく、上流側端部４５１の近傍での現像剤Ｄのストレスは小さく抑制される。

さらにガイド部材４５ａによって、規制部材４３の直ぐ上流側において現像剤Ｄの経路として、以下の案内通路４６と還流通路４７とが形成されている。案内通路４６は、現像ローラ４１とガイド部材４５ａとの間に形成される空間である。案内通路４６では、現像ローラ４１の回転方向ＣＷと同方向に現像剤Ｄが搬送される。また、還流通路４７は、ガイド部材４５ａとハウジング４０との間に形成される空間である。この還流通路４７では、回転方向ＣＷとは逆方向に現像剤Ｄが移動する。具体的には、規制部材４３により現像域Ｄａへの搬送が規制された現像剤Ｄが、案内通路４６から連通路４８を介して還流通路４７に流入する。流入した現像剤Ｄは、ガイド部材４５ａの上流側端部４５１に向けて重力に従って移動する。

ここで、ガイド部材４５ａにより現像ローラ４１の表面との間隔が制限されているので、該案内通路４６を搬送されてくる現像剤Ｄが規制部材４３の直前で滞留する量は、ガイド部材４５ａが無い場合のそれと比較して少ない。

また、規制部材４３の直前で現像剤Ｄに加わる圧力は連通路４８により解放され、さらに、間隙ｇ１を通過できない現像剤Ｄは、還流通路４７を通って上流側端部４５１に向け送り返されるので、規制部材４３の直前にて現像剤Ｄの圧力が高まりすぎることを防ぐことが可能になる。

以上のようにして、本現像装置４ａによれば、規制部材４３の直前における現像剤Ｄの滞留量を、現像剤Ｄを構成する個々の粒子に与えるストレスを抑制しつつ低減でき、それにより規制部材４３の直前で現像剤Ｄに発生するストレスを低減できる。

また、本現像装置４ａによれば、規制部材４３の直前での滞留を抑制できるので、規制部材４３を通過できない現像剤Ｄの現像ローラ４１による摺擦（換言すると、現像ローラ４１に加わる摺擦反力）を抑制することもできるため、現像ローラ４１の回転トルクを低く抑制することができるという利点もある。

以上の実施形態では、上流側端部４５１は、キャッチ極Ｓ２の磁束密度がピーク位置に対向する位置に設けられていた。しかし、これに限らず、上流側端部４５１は、現像ローラ４１の表面に現像剤Ｄを吸着させることが可能であれば、キャッチ極Ｓ２よりも上流側で、かつ低磁力域ＬＭよりも下流側に設けられていても構わない。

また、本実施形態では、間隙ｇ２を１．５ｍｍに設定するとして説明した。しかし、還流通路４７全体にわたって間隙ｇ２は均一の１．５ｍｍである必要はない。例えば、現像剤Ｄの詰め込みを抑制するために、還流通路４７の上流側の間隙寸法を下流側のそれと比較して小さくしても構わない。

また、本願発明者は、本現像装置４ａの現像ローラ及び従来の現像装置８（図８参照）の現像ローラそれぞれの回転トルクを測定した。測定条件は、現像装置４ａ，８それぞれの現像ローラ、磁石体、規制部材等は同じものとし、現像ローラの周速はいずれも３０２ｍｍ／秒とした。

規制部材の直前にて現像剤の滞留量が多くなると、現像ローラによる現像剤の摺擦力が増加し、現像ローラの回転トルクが増加してくる。しかしながら、図３に示すように、従来の現像装置８においては、現像ローラの回転トルクは０．２０Ｎ・ｍであり、本現像装置４ａにおける現像ローラの回転トルクは０．１５Ｎ・ｍである。このように、本現像装置４ａでは、従来の現像装置８よりも回転トルクが約２割程度低減される。以上説明した通り、本現像装置４ａによれば、規制部材の直前で現像剤の滞留量が少なく抑制されており、ひいては、現像剤のストレスも抑制されていることが分かる。

また、本願発明者は、本現像装置４ａにおいて、ガイド部材４５ａの下流側端部と、現像ローラ４１の表面との間隙（下流側クリアランス）を１．５ｍｍとし、ガイド部材４５ａの上流側端部と現像ローラ４１の表面との間隙（上流側クリアランス）を０．６ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍとした場合の現像ローラの回転トルクを測定した。同様に、下流側及び上流側クリアランスをそれぞれ２．０ｍｍとした場合と、３．０ｍｍとした場合の現像ローラの回転トルクを測定した。その測定結果を図４に示す。図４によれば、ガイド部材４５ａと現像ローラとのクリアランスを概ね２ｍｍ以下とすれば、０．１５Ｎ・ｍという従来よりも低い回転トルクが得られることが分かる。なお、本現像装置４ａにおいて、ガイド部材４５ａはハウジング４０と一体化して、部品点数を減らしても構わない。

（第２の実施形態）
上述の通り、第１の実施形態の現像装置４ａによれば、現像剤へのストレスを抑制できる。しかしながら、別の問題として、現像剤の荷電不足が懸念される。具体的に説明すると、現像剤の荷電は、通常、現像剤を構成する磁性キャリアとトナーとの間の摩擦帯電で行われる。従って、現像剤へのストレスが弱まるということは、摩擦帯電のためのエネルギーも弱まるからである。

それゆえに、第２の実施形態の現像装置４ｂでは、現像剤へのストレスを抑制しつつ、摩擦帯電に必要なエネルギーを与えることを可能とすることを目的とする。

図５は、図１の現像装置４ｂの模式的な構成を示す縦断面図である。図５において、現像装置４ｂは、前述の現像装置４ａと比較すると、磁石体４２ａに代えて磁石体４２ｂを備える点と、ガイド部材４５ａに代えてガイド部材４５ｂを備える点とで相違する。それ以外に、両現像装置４ａ，４ｂの間に相違点は無い。それゆえ、図５において、図２の構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

磁石体４２ｂは、磁石体４２ａと比較すると、周面上に、キャッチ極Ｓ２と、荷電極Ｎ１と、規制極Ｓ１と、現像極Ｎ２と、分離極Ｓ３とを有する。荷電極Ｎ１は、前述の案内通路４６に対向するように配置される。この荷電極Ｎ１の磁束密度のピーク位置は、案内通路４６、つまり、ガイド部材４５ｂの上流側端部４５１及び下流側端部の間にくるように設計される。規制極Ｓ１は、荷電極Ｎ１に対し前述の回転方向ＣＷの下流側で隣接するように、かつ規制部材４３（後述）と対向する位置に設けられる。現像極Ｎ２は、現像域Ｄａと対向する位置に設けられる。キャッチ極Ｓ２，分離極Ｓ３は、第１の実施形態で説明した通りであるため、その説明を省略する。

ここで、本実施形態で要部となるキャッチ極Ｓ２，荷電極Ｎ１，規制極Ｓ１のピーク磁束密度は以下の通りである。
・キャッチ極Ｓ２：４５ｍＴ
・荷電極Ｎ１ ：５０ｍＴ
・規制極Ｓ１ ：４０ｍＴ

ガイド部材４５ｂは、前述のガイド部材４５ａと比較すると、せん断力付与手段の一例としての突起４９をさらに備える点で相違する。それ以外に両ガイド部材４５ａ，４５ｂの間に相違点はない。それゆえ、両ガイド部材４５ａ，４５ｂにおいて互いに同一の構成には同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

突起４９は、図５中左側に拡大図示した通り、ガイド部材４５ｂにおける現像ローラ４１との対向面から突出するように設けられる。ここで、荷電極Ｎ１の磁束密度のピーク位置を通る、現像ローラ４１の表面に対する法線をＮＬｂとする。突起４９は、現像ローラ４１の対向面において法線ＮＬｂと交差するように設けられる。

ここで、現像ローラ４１の外周面を基準として、ガイド部材４５ｂの対向面までの距離（ギャップ）をｇ２とすると、ｇ２は、本実施形態では、例えば１．５ｍｍである。また、現像ローラ４１の外周面に対する突起４９までの距離をｇ８とすると、このｇ８は例えば０．６ｍｍである。

以上の構成において、現像ローラ４１の外周面には、キャッチ極Ｓ２の磁力により現像剤Ｄが供給される。ここで、現像剤Ｄとしては以下のものを用いるとする。
キャリア：フェライトコアを樹脂で薄膜コート化
平均粒径３３μｍ．（磁化６０ｅｍｕ／ｇ）
トナー ：平均粒径６μｍ
Ｔ／Ｃ比：７％

現像ローラ４１に担持された現像剤Ｄは、ガイド部材４５ｂの上流側端部４５１に到達し、上流側端部４５１により、案内通路４６への現像剤Ｄが規制される。案内通路４６内を搬送される現像剤Ｄは、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、荷電極Ｎ１の磁束密度ピーク位置に近づくにつれ、穂立ちしてくる。

このピーク位置で穂立ちした現像剤Ｄを観測した結果、その穂高は０．８ｍｍ程度であった。上述の通り、ｇ８は０．６ｍｍであるので、図６（Ｃ）に示すように、穂立ちした現像剤Ｄの先頭部分は突起４９に衝突する。その結果、現像剤Ｄの穂に、回転方向ＣＷの逆方向のせん断力を与えることが可能となる。このようなせん断力を与えることにより、現像剤Ｄに含まれる磁性キャリアとトナーとの間で摩擦帯電がより良好に行われる。

以上説明した通り、本実施形態では、まず、ガイド部材４５ｂの上流側端部４５１により、案内通路４６への現像剤Ｄが規制される。案内通路４６に案内された現像剤Ｄは、最終的に現像域Ｄａに提供される可能性が高い。このような現像剤Ｄに対し、突起４９により現像剤Ｄにせん断力が与えられることから、現像で必要とされる可能性が高い現像剤Ｄにのみ効率的に摩擦帯電のためのエネルギーを与えることが可能となる。

なお、突起４９は、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように様々な形態を採りうる。図７（Ａ）においては、突起４９は、現像ローラ４１の回転中心線ＣＬ（長手方向）に平行で、１本の線状に構成されている。また、図７（Ｂ）においては、突起４９は、現像ローラ４１の長手方向に平行な、２本の破線状に構成されている。また、図７（Ｃ）において、突起４９は、ガイド部材４５ｂの表面上に、現像ローラ４１の長手方向に平行な、２本の破線状に構成されている。

（第３の実施形態）
図８は、図１の現像装置４ｃの模式的な構成を示す縦断面図である。図８において、現像装置４ｃは、前述の現像装置４ｂと比較すると、ガイド部材４５ｂに代えて第１の実施形態と同様のガイド部材４５ａを備える点と、荷電極Ｎ１のピーク磁束密度が５０ｍＴよりも大きい点とで相違する。それ以外に、両現像装置４ｂ，４ｃの間に相違点は無い。それゆえ、図８において、図２の構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

上記構成の現像装置４ｃにおいては、現像ローラ４１に担持された現像剤Ｄは、ガイド部材４５ａの上流側端部４５１に到達し、上流側端部４５１により、案内通路４６への現像剤Ｄが規制される。案内通路４６内を搬送される現像剤Ｄは、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、荷電極Ｎ１の磁束密度ピーク位置に近づくにつれ、穂立ちしてくる。

ここで、荷電極Ｎ１のピーク磁束密度を５０ｍＴより大きくしているため、現像剤Ｄの穂が概ねピーク位置に到達すると、図９（Ｃ）に示すように、この穂はガイド部材４５ａの現像ローラ４１との対向面に斜め下方向から衝突することになる。その結果、現像剤Ｄの穂に、回転方向ＣＷの概ね逆方向のせん断力を与えることが可能となる。このように、本実施形態では、ガイド部材４５ａの対向面がせん断力付与手段を構成する。このようなせん断力を与えることにより、現像剤Ｄに含まれる磁性キャリアとトナーとの間で摩擦帯電が行われる。これにより、第２の実施形態と同様の技術的効果を奏することになる。

（付記）
なお、以上の各実施形態では、画像形成装置１０はモノクロ画像を形成するとして説明した。しかし、これに限らず、カラー画像を形成する画像形成装置に本現像装置４ａ〜４ｃを採用しても構わない。また、この場合、画像形成装置には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の４色分の現像装置が備わることになるが、このうちの少なくとも１個の現像装置が本実施形態で説明したものであれば構わない。

また、画像形成装置１０は、本現像装置４ａ〜４ｃを備えることにより、現像剤のストレスが抑制され、ひいては現像剤の劣化が低減される。これにより、画像不良等の発生が抑えられ、良好な画像を形成可能な画像形成装置１０を提供することが可能となる。

本発明に係る定着装置は、現像剤へのストレスをより抑制可能であり、モノクロプリンタやタンデム方式の電子写真プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等に適用可能である。

１０ 画像形成装置
１ 感光体ドラム（静電像担持体）
Ｄａ 現像域
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 現像装置
４０ ハウジング
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４２ａ，４２ｂ 磁石体
Ｓ２ キャッチ極
ＬＭ 低磁力域
４３ 規制部材
４５ａ，４５ｂ ガイド部材（せん断力付与手段）
４５１ 上流側端部
４６ 案内通路
４７ 還流通路
４８ 連通路
４９ 突起（せん断力付与手段）

Claims (4)

1. 静電像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像装置であって、
   前記現像剤を収容するハウジングと、
   前記静電像担持体に対向配置され、前記ハウジングから供給された現像剤を担持しながら回転し、前記静電像担持体との対向箇所である現像域に搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に固定的に内蔵され、複数の磁極として、少なくともキャッチ極、荷電極、規制極、及び、現像極を有する磁石体と、を備え、
   前記キャッチ極は、前記ハウジングにおける現像剤の供給箇所に対向配置されるとともに該供給箇所から現像剤を現像剤担持体に吸着させ、前記荷電極は、前記キャッチ極に対し前記現像剤担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記規制極は、前記荷電極に対し前記回転方向の下流側に設けられ、前記現像極は、前記規制極に対し前記回転方向の下流側でかつ前記現像域に対向配置され、
   前記現像装置は、さらに、
   前記供給箇所に対し前記回転方向の下流側で、前記現像剤担持体と空隙をあけて前記荷電極に対向配置されることで、該現像剤担持体に担持された現像剤が搬送される案内通路を形成するガイド部材と、
   前記ガイド部材に対し前記回転方向の下流側で、前記現像剤担持体と間隙をあけて前記規制極に対向配置され、前記案内通路を通過した現像剤の量を規制する規制部材と、を備え、
   前記ガイド部材は、さらに、前記ハウジングの内面との間の間隙により還流通路を形成し、該還流通路は、前記案内通路と連通路を介して接続され、前記規制部材で規制された現像剤を前記回転方向に対し該ガイド部材の上流側端部へと還流させ、
   前記現像装置は、さらに、前記荷電極の磁力により前記案内通路内で穂立ちする現像剤の先端部分に対しせん断力を付与するせん断力付与手段、を備える、現像装置。
2. 前記案内通路内で穂立ちする現像剤の穂高は、前記現像剤担持体及び前記ガイド部材の間の空隙の距離よりも大きい、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記せん断力付与手段は、前記ガイド部材において前記現像ローラとの対向面に設けられた突起であり、該突起は、前記荷電極の磁束密度のピーク位置上に形成される、請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を備えた、画像形成装置。

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