JP2019082602A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置の現像剤による自己発熱を抑制すると共に、現像剤からなる層の形成不良を防止できるようにする。【解決手段】現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラ２１と、現像ローラと並置して収容され、現像剤を攪拌しながら現像ローラに供給する攪拌供給部材１２１と、現像ローラの周面上に付着した現像剤層の厚さを規制する層規制部材１６０とを備える。現像ローラの内部には、層規制部材と対向する位置に設けられた層規制極Ｎ２と、現像剤を攪拌供給部材から現像ローラに移動させる引上げ極Ｓ３とを有する磁石部材２１ａが配設される。攪拌供給部材には、その外周面に複数条の螺旋羽根１２１ｂが設けられる。層規制極の法線方向のピーク磁力ａと引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂとはａ＞ｂ，ａ＋ｂ≦９５ｍＴを満たし、螺旋羽根の肉厚ｔはｔ≦２ｍｍを満たし、螺旋羽根の隣接間のピッチｗは５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍを満たす。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置は、ディジタル方式の複写機及びプリンタ等に搭載され、一様に帯電させた感光体ドラムの外周面を露光して形成された静電潜像をトナーによって現像する。さらに、画像形成装置は可視化されたトナー像を形成し、記録媒体（例えば用紙）に転写して定着させる。このような画像形成装置では、例えば、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が使用され、現像装置における現像剤担持体を介して、帯電したトナーを感光体ドラムの外周面に付着させることにより、静電潜像の現像が行われる。

特開平０９−１２０２０１号公報

近年の複合機及びプリンタでは、装置の高速化により、各モータ及び各機能部材が高速で回転摺動することにより、装置の機内温度が上昇する傾向にある。このため、現像剤へのストレスの上昇及び凝集体の生成等、様々な不具合を発生させる要因となっている。

現像装置の自己発熱抑制には、現像剤担持体（例えば現像ローラ）により担持される現像剤量及び層規制部材（例えばドクター板）により規制される現像剤量を低減させるのが効果的である。但し、現像剤量の低減は、現像剤からなる層の形成不良及び濃度むらとのトレードオフの関係にあり、その両立を可能とする構成が期待されている。

また、コスト及び資源削減の観点から、装置本体及び消耗品の長寿命化技術が適用されつつあり、Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ Ｒｅｆｉｌｌ（ＡＤＲ）技術のような、自動で現像剤の供給及び排出を行って長寿命化を図るシステム等を採用した機械、例えば、現像機内の現像剤量が変化する構成の機械の場合においても、濃度むら等の画質不良を発生しない構成が要求されている。

本開示は、前記従来の問題を解決し、現像装置における現像剤による自己発熱を抑制すると共に、現像剤からなる層の形成不良を防止できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本開示は、現像剤担持体が有する磁石における磁力を低減すると共に、現像剤担持体に現像剤を攪拌しながら供給する現像剤攪拌供給部材における搬送スパイラルの条数を複数本とする構成とする。

具体的に、本開示は、現像装置及びこれを用いた画像形成装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、本開示の第１の態様は、現像剤を収容する収容部と、収容部に収容され、現像剤を担持して所定の現像領域に搬送するように回転する筒状体である現像剤担持体と、収容部に現像剤担持体と並置して収容され、収容部に収容された現像剤を回転により攪拌しながら現像剤担持体に供給する棒状の現像剤攪拌供給部材と、現像剤担持体の周面上に付着した現像剤からなる現像剤層の厚さを所定の厚さに規制する層規制部材とを備えている。現像剤担持体の内部には、層規制部材と対向する位置に設けられた層規制極と、現像剤を現像剤攪拌供給部材から現像剤担持体に移動させる引上げ（ピックアップ）極とを有する磁石部材が配設されている。現像剤攪拌供給部材には、その外周面に複数の条数を持つ搬送スパイラルが設けられており、層規制極の法線方向のピーク磁力ａと、引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂとは、式（１）及び式（２）の関係ａ＞ｂ…（１），ａ＋ｂ≦９５ｍＴ…（２）を満たし、搬送スパイラルの肉厚ｔは、式（３）の関係ｔ≦２ｍｍ…（３）を満たし、搬送スパイラルの隣接間のピッチｗは、式（４）の関係５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍ…（４）を満たす。

これによれば、現像剤担持体の内部に設けられた磁石部材の層規制極における法線方向のピーク磁力及び引上げ極における法線方向のピーク磁力を低減している。これにより、現像剤担持体で担持される現像剤量と、層規制部材によって規制される現像剤量とが減少する。その結果、層規制部材の近傍での現像剤に掛かる圧力が減少して、現像剤担持体のトルクが低減するので、現像装置の自己発熱が抑制される。一方、磁力の低下によって生じる、現像剤担持体の表面の層の形成不良による濃度むらに対しては、搬送スパイラルの条数の複数化によって、搬送速度を落とすことなく、細かい頻度及び疎密が生じない現像剤量で現像剤担持体に現像剤を供給することができるようになる。その上、搬送スパイラルの肉厚ｔを２ｍｍ以下に設定すると共に、スパイラルの隣接間のピッチｗを５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍとすることにより、条数の増加による搬送部材の搬送性能が最適化される。従って、収容部内での現像剤量の変化時における濃度むらの発生マージンを大きくすることができる。

本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、層規制極の法線方向のピーク磁力ａは、６０ｍＴ以下であってもよい。

これによれば、層規制部材の近傍における現像剤と層規制部材との摩擦による発熱を効果的に抑制することができる。

本開示の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂは、３５ｍＴ以下であってもよい。

これによれば、現像剤担持体で保持する、引上げ極による現像剤量が減少して、現像剤と現像剤担持体の表面との摩擦が低減するので、発熱が抑制される。

本開示の第４の態様は、上記第１〜第３の態様において、層規制極の法線方向のピーク磁力ａと引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂとの間に形成される接線方向のピーク磁力ｃは、４５ｍＴ以下であってもよい。

この場合でも、現像剤と現像剤担持体の表面との摩擦が低減するので、発熱が抑制される。

本開示の第５の態様は、上記第１〜第４の態様において、筒状体の現像剤担持体の外径は、１６ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下であってもよい。

これによれば、本開示の効果を大きく得ることができる。

本開示の第６の態様は、上記第１〜第５の態様において、現像剤攪拌供給部材における搬送スパイラルの外径は、１０ｍｍ以上且つ２１ｍｍ以下であってもよい。

この場合でも、本開示の効果を大きく得ることができる。

本開示の第７の態様は、上記第１〜第６の態様において、現像剤担持体の外周部と、現像剤攪拌供給部材における搬送スパイラルの外周部との間隔は、３．５ｍｍ以上であってもよい。

この場合でも、本開示の効果を大きく得ることができる。

本開示の第８の態様は、上記第１〜第７の態様において、収容部に現像剤攪拌供給部材と並置して収容され、現像剤を回転により攪拌しながら現像剤攪拌供給部材に搬送する棒状の現像剤攪拌搬送部材をさらに備え、現像剤攪拌供給部材の回転軸の位置は、現像剤担持体の回転軸よりも低く設定され、且つ、現像剤攪拌供給部材の回転軸の位置は、現像剤攪拌搬送部材の回転軸よりも高く設定されていてもよい。

これによれば、現像剤の滞留が顕著となる、現像剤担持体、現像剤攪拌供給部材及び現像剤攪拌搬送部材が上側から順次配置される構成であっても、本開示の第１の態様に示した効果によって、現像剤の循環搬送時における滞留量のバランスが大きく崩れることがない。

本開示の第９の態様は、上記第１〜第８の態様において、収容部には現像剤補給装置から現像剤が供給される一方、余剰の現像剤は収容部から排出されてもよい。

これによれば、現像剤補給装置を備えた現像装置の場合は、様々な条件により現像装置内の現像剤量に増減が生じる。このように、現像剤量に変化が生じた場合においても、本開示の第１の態様に示した効果によって、安定した画像を得ることができる。

本開示の第１０の態様は、画像形成装置であって、上記第１〜第９の態様に係る現像装置によって、画像の形成が行われる。

本開示によれば、現像装置における現像剤による自己発熱を抑制すると共に、現像剤からなる層の形成不良を防止することができる。

図１は一実施形態に係る現像装置を含む画像形成装置の概略構成を示す正面図である。 図２は一実施形態に係る現像装置を示す長軸方向の断面図である。 図２のIII−III線における断面図である。 図４は一実施形態に係る現像装置における現像ローラと該現像ローラからトナーの供給を受ける感光体ドラムとを含む部分を拡大して示す部分断面図である。 図５は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に設けられる磁石部材の極磁力を示す模式図である。 図６は一実施形態に係る現像装置を構成する攪拌供給部材の一部を示す正面図である。 図７は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された引上げ極の磁力と温度上昇抑制効果との関係を示すグラフである。 図８は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された層規制極の磁力と濃度むらとの関係を示すグラフである。 図９は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された 層規制極の法線方向及び引上げ極の法線方向の各ピーク磁力の和と、温度上昇抑制効果との関係を示すグラフである。 図１０は比較例に係る攪拌供給部材が現像剤を搬送する様子を部分的に示す正面図である。 図１１は一実施形態に係る攪拌供給部材が現像剤を搬送する様子を部分的に示す正面図である。 図１２は一実施形態に係る攪拌供給部材におけるスパイラル肉厚及びスパイラル間距離と、濃度むら及び現像剤の搬送性との関係を示すグラフである。 図１３は一実施形態に係る現像装置を構成する攪拌供給部材の軸受及び層規制部材における温度上昇抑制効果を２種類の比較例と共に示すグラフである。 図１４は一実施形態に係る現像装置を構成する現像器内の現像剤量と濃度むらとの関係を２種類の比較例と共に示すグラフである。 図１５は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された層規制極の法線方向の磁力と温度上昇抑制効果との関係を示すグラフである。 図１６は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された引上げ極の法線方向の磁力と温度上昇抑制効果との関係を示すグラフである。 図１７は一実施形態に係る現像装置を構成する現像ローラの内部に配置された層規制極及び引上げ極の各法線方向のピーク磁力同士の間の接線方向のピーク磁力と温度上昇抑制効果との関係を示すグラフである。

（一実施形態）
本開示の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態に係る現像装置を含む画像形成装置（例えば、プリンタ）の概略構成（側面構成）を表している。

（画像形成装置の全体構成）
画像形成装置１は、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示すように、画像形成装置１は、画像形成部１００を含み、用紙（記録媒体）Ｐに画像を形成する。画像形成部１００には、図示しない廃トナー回収部が設けられており、余剰の現像剤が排出される。また、画像形成部１００には、図示しない現像剤補給装置から新たな現像剤が供給される。

詳細には、画像形成部１００は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着ユニット５０とを備えている。

記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラにより１枚毎ピックアップされて搬送される。

現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。続いて、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域にまで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動して、静電潜像が現像される。

転写ユニット３０は、各現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、該転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。

感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３とが設けられている。

帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化して、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられた、色ごとのトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像して、トナー像を生成する。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に、感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。

定着ユニット５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させて定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５１と、該加熱ローラ５１を押圧する加圧ローラ５２とを備えている。加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間には両者の接触領域であるニップ部５１ａが設けられている。該ニップ部５１ａに用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着することができる。トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト３１に残存するトナーは、ベルトクリーニング装置によって回収される。

画像形成装置１には、定着ユニット５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置の外部へ排出するための排出ローラ５３，５４が設けられている。

また、現像装置２０における現像工程では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。形成された積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

（現像装置の概略構成）
図２及び図３に示すように、本実施形態に係る現像装置２０は、収容部（ハウジング）１４０と、該収容部１４０にそれぞれ区画されて収容された、撹拌搬送部１１０と、供給搬送部１２０と、現像ローラ（マグネットローラ）２１とを備えている。

撹拌搬送部１１０は、例えば、現像装置２０の外部からギアボックスを介して伝達される駆動力によって、図１における左方向に現像剤を撹拌しながら搬送する。ここで、現像剤はトナーとキャリアとを含む２成分現像剤であってもよい。

供給搬送部１２０は撹拌搬送部１１０の上側に併設されている。撹拌搬送部１１０から左端部の第１連通部１４２を介して上方向（矢印Ａ方向）に受け渡された現像剤は、供給搬送部１２０において、図２の右方向に搬送しながら、その直上に併設された現像ローラ２１に供給される。現像ローラ２１に供給された残りの現像剤は、供給搬送部１２０の右端部まで搬送されると、第２連通部１４３を介して下方向（矢印Ｂ方向）に移動する。さらに、必要に応じて補給されたトナーと共に撹拌搬送部１１０により再度撹拌され且つ搬送されて、上記の循環が繰り返される。

現像ローラ２１は、例えば、回転可能なスリーブと、その内部に固定され、複数の磁極を持つ磁石部材を有する軸部材とから構成される。現像ローラ２１には、供給搬送部１２０から供給された現像剤が、層規制部材１６０（図３を参照。）によって所定の層厚に規制された後、感光体ドラム４０（図４を参照。）の近傍に運ばれ、該感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像が現像剤中のトナーによって現像される。

（撹拌搬送部及び供給搬送部の構成）
撹拌搬送部１１０は、収容部１４０内に、回転軸１１１ａを有する棒状の攪拌搬送部材１１１が軸受１１２を介して回転自在に設けられて構成されている。攪拌搬送部材１１１の回転軸１１１ａにおける現像剤の搬送下流側の端部付近を除く領域には、現像剤を撹拌しながら搬送する１条の螺旋羽根（搬送スパイラル）１１１ｂが設けられている。該螺旋羽根１１１ｂには、特に限定されないが、例えば現像剤をより撹拌するために、部分的にパドルが設けられていてもよい。また、攪拌搬送部材１１１の回転軸１１１ａにおける現像剤の搬送下流側には、空隙部を介して逆螺旋羽根１１１ｇが設けられている。

撹拌搬送部１１０と、その上方に配置された供給搬送部１２０とは、仕切壁１４１で区画されると共に、上述した第１連通部１４２及び第２連通部を介して連通している。

一方、供給搬送部１２０は、収容部１４０内において、撹拌搬送部１１０と現像ローラ２１との間に、回転軸１２１ａを有する棒状の攪拌供給部材１２１が軸受１２２を介して回転自在に設けられて構成されている。攪拌供給部材１２１の回転軸１２１ａには、現像剤を攪拌し且つ搬送しながら現像ローラ２１に供給する複数条の螺旋羽根（搬送スパイラル）１２１ｂが設けられている。ここでは、一例として、２条の螺旋羽根１２１ｂとしてもよい。回転軸１２１ａの外径は、攪拌搬送部材１１１の回転軸１１１ａよりも大きく設定され、攪拌供給部材１２１による現像剤の搬送速度が攪拌搬送部材１１１よりも遅くなるように設定されている。なお、回転軸１２１ａにおける第１連通部１４２の近傍の外径は他の部分よりも小さく設定されてもよい。これにより、第１連通部１４２を通して供給搬送部１２０に流入する現像剤の受け渡しが容易となる。また、現像ローラ２１の外周部と、攪拌供給部材１２１における螺旋羽根１２１ｂの外周部との間には、所定の間隔が設けられている。

（現像装置の動作）
上記のように構成された現像装置２０において、撹拌搬送部１１０内の現像剤は、螺旋羽根１１１ｂによって撹拌されながら、第１連通部１４２に向かって搬送される。現像剤が第１連通部１４２まで搬送されると、この空隙部の左端側は上述したように、現像剤には、逆螺旋羽根１１１ｇによって空隙部に向けて絞られるように寄せ集められて上方へ持ち上げられる作用が働く。このとき、装置の高速化により、現像剤の温度がより上昇することになる。

撹拌搬送部１１０から供給搬送部１２０に受け渡された現像剤は、攪拌供給部材１２１の螺旋羽根１２１ｂによって図２の右方向に搬送されながら、その一部が現像ローラ２１の周面上に供給される。

（現像ローラの構成）
次に、本実施形態に係る現像ローラの構成について図面を参照しながら説明する。

図４は本実施形態に係る現像ローラ２１と、該現像ローラ２１からトナーの供給を受ける感光体ドラム４０とを含む部分を拡大した断面構成を示している。また、図５は現像ローラ２１における極磁力の詳細例を表している。

図４及び図５に示すように、現像ローラ２１の内部には、少なくとも、層規制部材１６０と対向する位置に設けられた層規制極Ｎ２と、現像剤を攪拌供給部材１２１から現像ローラ２１に移動させる引上げ極Ｓ３とを有する磁石部材２１ａが設けられている。この磁石部材２１ａは、現像ローラ２１の軸体との一体成型であってもよく、また、軸体との別体成型であってもよい。
ここで、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａと、引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂとは、ａ＞ｂ、且つ、ａ＋ｂ≦９５ｍＴを満たすことが好ましい。

さらに、図２及び図６に示すように、攪拌供給部材１２１には、その外周面に複数の条数を持つ螺旋羽根１２１ｂが設けられている。ここで、螺旋羽根１２１ｂの肉厚ｔは、ｔ≦２ｍｍを満たすことが好ましい。以下、螺旋羽根１２１ｂの肉厚ｔを「スパイラル肉厚ｔ」とも呼ぶ。

また、螺旋羽根１２１ｂにおける隣接間のピッチｗは、５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍを満たすことが好ましい。以下、螺旋羽根１２１ｂにおける隣接間のピッチｗを「スパイラル間距離ｗ」とも呼ぶ。

−効果−
以上のように、本実施形態においては、現像ローラ２１の内部に配設された磁石部材２１ａであって、層規制部材１６０と対向する位置に設けられた層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａと、現像剤を供給搬送部材１２１から現像ローラ２１へと移動させる引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂとの関係が、ａ＞ｂ、且つ、ａ＋ｂ≦９５ｍＴを満たす構成としている。

従って、図５に示すように、引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを従来（比較例）よりも小さくすることにより、現像ローラ２１によって保持される現像剤の量を減少させることができる。その結果、現像剤と現像ローラ２１の外殻であるスリーブとの摩擦が低減し、また、層規制部材１６０によって規制される現像剤量が減少することになる。従って、現像剤と層規制部材１６０との摩擦の低減により、現像剤の発熱を抑制することができる。この場合、層規制極Ｎ２の法線方向の磁力ａを固定値とすると、温度上昇に対し有効な効果を得られる極磁力は図７に示す領域Ｄ１となる。領域Ｄ２は効果が小さい領域を表す。

図７に示すグラフは、横軸に引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを表している。また、上述のように、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａは固定値としている。縦軸は比較例（従来例）との温度差（低減値）を表す。温度の測定箇所は層規制部材１６０である。温度の測定器は熱電対である。低減温度の設計目標値は３℃以上である。

また、引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを固定値とし、層規制極磁力ａを大きく変化させた場合に、濃度むらに対して有効な効果を得られる極磁力は、図８に示す領域Ｄ３となる。領域Ｄ４は許容外の領域を表す。

図８に示すグラフは、横軸に層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａを表している。また、上述のように、引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂは固定値としている。縦軸は濃度むらの発生グレードを表す。発生グレードは、例えば、「Ｇ０（良）：未発生」、「Ｇ１：非常に軽微に発生」、「Ｇ２：軽微に発生」、「Ｇ３：顕著に発生」、「Ｇ４：非常に顕著に発生」、及び「Ｇ５：著しく発生」としている。

図７及び図８に示すように、温度上昇の抑制と濃度むらと両立する極磁力は、ａ＞ｂの関係となる。また、図９に示すように、ａ＋ｂ≦９５ｍＴとすることにより、低減温度差が３℃以上となり、温度上昇の抑制に対して有効な効果を得ることができる（領域Ｄ５）。図９に示すグラフは、横軸に上記のピーク磁力ａとピーク磁力ｂとの和を表している。縦軸は比較例（従来例）との温度差（低減値）を表す。

しかしながら、本実施形態のように、現像剤の温度上昇を抑制するために、現像ローラ２１における極磁力を小さくすることは、現像剤の引上げ不良による現像ローラ２１上の層形成むらが生じることと、互いにトレードオフの関係にある。

従って、本実施形態においては、攪拌供給部材１２１における螺旋羽根１２１ｂの条数を複数とし、且つ、該螺旋羽根１２１ｂの肉厚ｔを２ｍｍ以下に設定している。さらに、螺旋羽根１２１ｂにおける隣接間のピッチｗを５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍに設定している。このように、螺旋羽根１２１ｂの条数を増やすことによって、搬送速度を下げることなく、より細かい頻度、すなわち、疎密が生じない間隔の現像剤量によって、現像ローラ２１に現像剤を供給することが可能となる。

例えば、図１０の比較例（従来例）に係る攪拌供給部材１２１Ａに示すように、螺旋羽根１２１ｂにおける隣接間のピッチが比較的に大きい場合に、搬送される現像剤６０には粗密が発生する。これに対し、図１１の本実施形態に係る攪拌供給部材１２１の場合は、複数条の螺旋羽根１２１ｂを持つ攪拌供給部材１２１によって現像剤６０が搬送されることにより、搬送される現像剤６０に生じる粗密の発生を防止することができる。

なお、本実施形態に係る複数条の羽根を持つ螺旋羽根１２１ｂは、その肉厚ｔが２ｍｍ以下で且つ隣接間のピッチｗが５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍを満たす範囲内で、３条以上の条数を用いることができる。

ところで、搬送中の現像剤に生じる粗密を改善するために、螺旋羽根の条数を１条として、その隣接間のピッチｗを単純に小さくすることは、単位時間当たりに搬送される現像剤量を著しく低下させるので好ましくない。

また、本実施形態のように、螺旋羽根１２１ｂの条数を増やした場合においても、現像剤の搬送速度の低下及び搬送量の減少が発生する。例えば、現像剤を循環搬送して画像形成する現像装置の場合に、該現像剤を現像ローラ２１に供給する攪拌供給部材１２１と、補給されたトナーを攪拌搬送する攪拌搬送部材１１１との現像剤の搬送バランスが著しく崩れることになる。

そこで、本実施形態に係る現像装置２０においては、螺旋羽根１２１ｂの肉厚ｔを２ｍｍ以下に設定している。これにより、搬送可能な現像剤の容積を増大して、該螺旋羽根１２１ｂで搬送される現像剤の絶対量を増大することができる。

また、上述したように、複数の条数を持つ螺旋羽根１２１ｂにおける隣接間のピッチｗを、５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍに設定することにより、小さい周期の粗密が少ない状態で現像剤が現像ローラ２１に供給される。このため、現像剤に生じる層形成の不良を防止でき、画像上の濃度むらを大幅に改善することが可能となる。

さらに、螺旋羽根１２１ｂの肉厚との相乗効果によって、現像剤の搬送速度及び現像剤の搬送量が最適化されるので、攪拌搬送部材１１１との現像剤の搬送バランスを崩さないようにすることができる。

また、現像装置２０内における現像剤量が大きく変化する構成の場合、又は環境若しくは経時劣化等により現像剤の状態が変化するような場合においても、安定した画像形成が可能となる。

図１２にスパイラル肉厚及びスパイラル間距離と、濃度むら及び現像剤の搬送性との関係を示す。図１２に示すように、スパイラル肉厚がｔ≦２ｍｍで且つスパイラル間距離が５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍの領域Ｄ６が、濃度むらが少なく且つ現像剤の搬送性が良好となる領域であることが分かる。ここで、領域Ｄ７はスパイラル間距離が小さく且つスパイラル肉厚が相対的に厚い領域である。また、領域Ｄ８はスパイラル間距離が相対的に大きい領域である。

図１３に比較例（従来例）Ｉ、IIに係る構成と、本実施形態に係る構成IIIとの運転中の温度上昇を比較したグラフを示す。左側の棒グラフ（I、II、III）は、それぞれ攪拌供給部材の軸受の温度を表す。右側の棒グラフ（I、II、III）は、それぞれ層規制部材の温度を表す。比較例Ｉは高磁力の現像ローラを低速回転（５００ｒｐｍ）した場合である。比較例IIは高磁力の現像ローラを高速回転（６００ｒｐｍ）した場合である。本実施形態IIIは低磁力の現像ローラ２１を高速回転（６００ｒｐｍ）した場合である。測定条件は、温度を２０℃に設定し、湿度を５５％に設定している。温度の測定器は熱電対である。

図１３に示すように、比較例IIに係る棒グラフ（高磁力且つ高速回転）の場合は、攪拌供給部材の軸受及び層規制部材が共に高い温度を示す。これに対し、本実施形態IIIに係る棒グラフ（低磁力且つ高速回転）の場合は、攪拌供給部材１２１の軸受１２２及び層規制部材１６０が共に、最も低い温度を示す。

また、図１４に比較例（従来例）ＩＶ、Ｖ、及び本実施形態に係る構成ＶＩの運転中における現像器（収容部）内の現像剤量と濃度むらとの関係を比較したグラフを示す。横軸は、現像器内の現像剤量である。縦軸は濃度むらであり、該濃度むらの程度を表す発生グレード（Ｇ０〜Ｇ５）は図８で説明した通りである。比較例ＩＶは高磁力の現像ローラ及び従来の攪拌供給部材を用いた構成の場合である。比較例Ｖは低磁力の現像ローラ及び従来の攪拌供給部材を用いた構成の場合である。本実施形態ＶＩは、低磁力の現像ローラ２１及び複数条のスパイラルを持つ攪拌供給部材１２１を用いた構成の場合である。ここで、現像器内の現像剤量の目標値（設計値）は２５０±２５ｇである。

図１４に示すように、比較例Ｖに係るグラフ（低磁力且つ従来の攪拌供給部材）の場合は、濃度むらの解消に必要な現像剤量が設計値よりも多くなり、現像剤収容室の容積に対する裕度が小さくなる。これにより、供給トナーとの攪拌不良や、現像装置に濃度測定用のセンサ等を設置してある場合には、現像剤の密度の変化によって誤検知を引き起こすこととなる。これに対し、本実施形態ＶＩに係るグラフ（低磁力且つ複数条の攪拌供給部材１２１）の場合は、比較例ＩＶに係るグラフ（高磁力且つ従来の攪拌供給部材）の場合よりも、さらに裕度が大きくなる。

なお、現像ローラ２１における外径（スリーブ径）は、１６ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下であってもよい。このようにすると、このスリーブ径の範囲内において、本実施形態の効果をより大きく得ることができる。

また、攪拌供給部材１２１における螺旋羽根１２１ｂの外径は、１０ｍｍ以上且つ２１ｍｍ以下であってもよい。このようにすると、この螺旋羽根１２１ｂの外径の範囲内において、本実施形態の効果をより大きく得ることができる。

また、現像ローラ２１の外周部と、攪拌供給部材１２１における螺旋羽根１２１ｂの外周部との間隔は、３．５ｍｍ以上であってもよい。このようにすると、この間隔において、本実施形態の効果をより大きく得ることができる。

また、攪拌供給部材１２１の回転軸１２１ａの位置は、現像ローラ２１の回転軸よりも低く設定されていてもよい。同時に、攪拌供給部材１２１の回転軸１２１ａの位置は、攪拌搬送部材１１１の回転軸１１１ａよりも高く設定されていてもよい。この場合、現像ローラ２１が上部に配置され、その下方に順次、攪拌供給部材１２１と攪拌搬送部材１１１とが並設される構成となる。すなわち、現像装置２０における現像ローラ２１、攪拌供給部材１２１及び攪拌搬送部材１１１が重力方向に縦列配置されている。この場合は、上述したように、現像剤の搬送方向の下流端において現像剤が持ち上げられることにより、該現像剤の循環搬送による受け渡しが行われる。これにより、現像剤が図２に示した第１連通部１４２に滞留することになる。このように、現像剤の滞留が顕著となるような構成であっても、本実施形態に係る現像装置２０は、現像剤の循環搬送時における滞留量のバランスが崩れることがない。

また、収容部１４０には、現像剤補給装置から現像剤が供給されてもよく、また、余剰の現像剤は収容部１４０から排出されてもよい。このように、本実施形態に係る現像装置２０は、現像剤の劣化による画質を改善するために、本現像装置２０に新しい現像剤を追加し、この追加によって余剰となった現像剤を排出する機構を備えた現像装置であってもよい。

この機構を用いた現像装置の場合は、様々な条件によって該現像装置内の現像剤量に増減が生じる。このように、現像剤量に変動が生じた場合においても、本実施形態に係る現像装置２０は、より安定した画像を得ることができる。

（第１変形例／層規制極の磁力の限定）
以下、磁石部材２１ａの層規制極Ｎ２における磁力を限定する一例を第１変形例として説明する。

本変形例においては、磁石部材２１ａの層規制部材１６０と対向する位置に設けられた層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａを６０ｍＴ以下に設定する。このようにすると、図１５に示すように、現像ローラ２１の周面上における層規制部材１６０と対向する領域において、現像剤と層規制部材１６０との摩擦による発熱を効果的に抑制することができる。

図１５に示すグラフは、横軸に層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａを表し、縦軸に温度差（低減値）を表している。図１５からは、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａを６０ｍＴ以下、より好ましくは、５８ｍＴ以下に設定すれば、設計目標値である低減温度３℃以上を実現できることが分かる（領域Ｄ９）。

（第２変形例／引上げ極の磁力の限定）
以下、磁石部材２１ａの引上げ極Ｓ３における磁力を限定する一例を第２変形例として説明する。

本変形例においては、磁石部材２１ａの磁力のうち、現像剤を攪拌供給部材１２１から現像ローラ２１に引き上げる引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを３５ｍＴ以下に設定する。このようにすると、図１６に示すように、引上げ極Ｓ３によって現像ローラ２１の周面上に担持される現像剤量が減少する。これにより、現像剤と現像ローラ２１を構成するスリーブとの摩擦による発熱を効果的に抑制することができる。

図１６に示すグラフは、横軸に引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを表し、縦軸に温度差（低減値）を表している。図１６からは、引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂを３５ｍＴ以下に設定すれば、設計目標値である低減温度３℃以上を実現できることが分かる（領域Ｄ１０）。

（第３変形例／層規制極と引上げ極との間の接線方向の磁力の限定）
以下、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力と引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力との間の接線方向のピーク磁力ｃを限定する一例を第３変形例として説明する。

本変形例においては、磁石部材２１ａの磁力のうち、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａと引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂとの間に形成される接線方向のピーク磁力ｃを４５ｍＴ以下に設定する。このピーク磁力ｃは、図４及び図５に示されている。

このようにすると、図１７に示すように、第２変形例と同様に、引上げ極Ｓ３によって現像ローラ２１の周面上に担持される現像剤量が減少する。これにより、現像剤と現像ローラ２１を構成するスリーブとの摩擦による発熱が効果的に抑制される。

図１７に示すグラフは、横軸に、層規制極Ｎ２の法線方向のピーク磁力ａと引上げ極Ｓ３の法線方向のピーク磁力ｂとの間の接線方向のピーク磁力ｃを表し、縦軸に温度差（低減値）を表している。図１７からは、ピーク磁力ｃを４５ｍＴ以下に設定すれば、設計目標値である低減温度３℃以上を実現できることが分かる（領域Ｄ１１）。

なお、上記の第１変形例から第３変形例は、そのうちの少なくとも１つを上記の一実施形態に適用することができる。

１ 画像形成装置
２０ 現像装置
２１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２１ａ 磁石部材
４０ 感光体ドラム
１００ 画像形成部
１１１ 攪拌搬送部材（現像剤攪拌搬送部材）
１１１ｂ 螺旋羽根（搬送スパイラル）
１２１ 攪拌供給部材（現像剤攪拌供給部材）
１２１ａ 回転軸
１２１ｂ 螺旋羽根（搬送スパイラル）
１４０ 収容部
１６０ 層規制部材
Ｎ２ 層規制極
Ｓ３ 引上げ極

Claims (10)

1. 現像剤を収容する収容部と、
   前記収容部に収容され、現像剤を担持して所定の現像領域に搬送するように回転する筒状体である現像剤担持体と、
   前記収容部に前記現像剤担持体と並置して収容され、前記収容部に収容された現像剤を回転により攪拌しながら前記現像剤担持体に供給する棒状の現像剤攪拌供給部材と、
   前記現像剤担持体の周面上に付着した現像剤からなる現像剤層の厚さを所定の厚さに規制する層規制部材とを備え、
   前記現像剤担持体の内部には、前記層規制部材と対向する位置に設けられた層規制極と、現像剤を前記現像剤攪拌供給部材から前記現像剤担持体に移動させる引上げ極とを有する磁石部材が配設されており、
   前記現像剤攪拌供給部材には、その外周面に複数の条数を持つ搬送スパイラルが設けられており、
   前記層規制極の法線方向のピーク磁力ａと、前記引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂとは、式（１）及び式（２）の関係
   ａ＞ｂ …（１），
   ａ＋ｂ≦９５ｍＴ …（２）
   を満たし、
   前記搬送スパイラルの肉厚ｔは、式（３）の関係
   ｔ≦２ｍｍ …（３）
   を満たし、
   前記搬送スパイラルの隣接間のピッチｗは、式（４）の関係
   ５ｍｍ≦ｗ≦８ｍｍ …（４）
   を満たす現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記層規制極の法線方向のピーク磁力ａは、６０ｍＴ以下である現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   前記引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂは、３５ｍＴ以下である現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記層規制極の法線方向のピーク磁力ａと前記引上げ極の法線方向のピーク磁力ｂとの間に形成される接線方向のピーク磁力ｃは、４５ｍＴ以下である現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置において、
   筒状体の前記現像剤担持体の外径は、１６ｍｍ以上且つ２５ｍｍ以下である現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記現像剤攪拌供給部材における前記搬送スパイラルの外径は、１０ｍｍ以上且つ２１ｍｍ以下である現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記現像剤担持体の外周部と、前記現像剤攪拌供給部材における前記搬送スパイラルの外周部との間隔は、３．５ｍｍ以上である現像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記収容部に前記現像剤攪拌供給部材と並置して収容され、現像剤を回転により攪拌しながら前記現像剤攪拌供給部材に搬送する棒状の現像剤攪拌搬送部材をさらに備え、
   前記現像剤攪拌供給部材の回転軸の位置は、前記現像剤担持体の回転軸よりも低く設定され、且つ、
   前記現像剤攪拌供給部材の回転軸の位置は、前記現像剤攪拌搬送部材の回転軸よりも高く設定されている現像装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記収容部には現像剤補給装置から現像剤が供給される一方、余剰の現像剤は前記収容部から排出される現像装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像装置によって、画像の形成が行われる画像形成装置。

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