JP3840139B2

JP3840139B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP3840139B2
Application number: JP2002127538A
Authority: JP
Inventors: 文武廣部; 勝日比野; 智幸坂巻
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Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2006-11-01
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びレーザービームプリンタなどの画像形成装置に使用される現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた複写機等の画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を、現像剤を付着させて可視像化する。このような現像に使用される従来の現像装置のうち、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いるものの一例を図６に示す。この図６のように二成分現像剤を用いる現像装置１０２においては、二成分現像剤Ｔを攪拌しながら搬送し、現像容器内を循環させる循環手段である第１の搬送スクリュー５と第２の搬送スクリュー６とを水平方向に２本配置しているものが多い。
【０００３】
２本の循環手段５、６のうち感光ドラム１０に近い方に位置する第１の搬送スクリュー５は現像剤担持体（現像スリーブ）８に現像剤を供給し、現像領域を通過した後の現像剤を回収するために用いられる。又、第２の搬送スクリュー６は、現像スリーブ８から回収された現像剤と新しく補給された現像剤とを混合攪拌するために用いられる。
【０００４】
一方、近年、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省スペースを達成するために装置本体の小型化の要求が強くなっており、特に、フルカラー方式の画像形成装置においては、現像装置を複数用いるため、小型化の要望が強い。
【０００５】
この問題を解決するため、図７に示すような、特開平５−３３３６９１公報等に提案されている現像装置が考案されている。この図７の現像装置１０３は、現像剤の循環手段である２本の搬送スクリュー５、６が上下に配置されていることが特徴である。より詳細に説明すれば、現像装置１０３は現像剤を収容した現像容器２を備え、現像容器２の感光ドラム１０と対面した開口部に現像剤担持体である現像スリーブ８を有している。そして、現像容器２内の開口部との反対側には隔壁７によって区画された現像室３と攪拌室４が上下に形成されており、これらの現像室３と攪拌室４内には現像剤を攪拌・搬送し、現像容器内を循環させる循環手段として第１及び第２の搬送スクリュー５、６がそれぞれ設置されている。第１の搬送スクリュー５は現像室３内の現像剤を搬送し、又、第２の搬送スクリュー６はトナー補給口（不図示）から攪拌室４内に第２の搬送スクリュー５の上流側に供給されるトナーと攪拌室４内に既にある現像剤とを攪拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。
【０００６】
以上説明したように、図７に示した縦攪拌型の現像装置１０３は、現像室３と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されているため、その水平方向の占有スペースが小さくて済むという長所があり、例えば複数の現像装置を水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形成装置でも小型化が可能となる。
【０００７】
更に、この縦攪拌型の現像装置１０３は以下の利点も有している。
【０００８】
即ち、現像室３から矢印ａに従って供給された現像剤は、現像スリーブ８内に非回転に設けられた磁界発生手段であるマグネットローラ８’の現像容器２内部に位置する磁極Ｎ１により現像スリーブ８に汲み上げられ、現像スリーブ８の回転にともない、現像スリーブ８上を、磁極Ｓ１を通過し、現像スリーブ８が感光ドラム１０側に露出している部分の磁極Ｎ２へと、現像容器２の内部から外部に搬送され、現像スリーブ８と感光ドラム１０とが対向した、現像磁極Ｓ２のある現像領域に至る。その搬送途中で現像剤は、現像剤規制部材である現像剤規制ブレード９によりそれと対向する位置にある磁極Ｓ１と協同して磁気的に層厚を規制することで、現像剤の薄層化が達成し、現像領域において静電潜像を現像する。
【０００９】
その後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ８回転方向で現像領域の下流にある磁極Ｎ３で現像容器２内部に搬送され、現像容器２内部側に位置する隣り合った同極の磁極Ｎ１、Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ８から除去され、現像容器２内下部分の攪拌室４に回収される。
【００１０】
このとき、現像スリーブ８の回転に伴って、横攪拌型の現像装置１０２のように現像室３側に回収されるのではなく、矢印ｂに従って、鉛直方向で現像室３の下方に位置する攪拌室４側に回収されるために、現像室３内には常に攪拌室４で十分攪拌された現像剤のみが存在する。このため、現像スリーブ８には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の縦攪拌型の現像装置１０３の構成では以下のような問題が存在する。
【００１２】
現像装置１０３では上述したように、現像剤規制ブレード９を用いて現像剤層厚規制を達成している。現像剤規制ブレード９は、ここでは、現像容器２の開口部に備えられている。現像容器２内の現像剤規制ブレード９近傍では、ブレード９に掻き取られることにより現像スリーブ８から排除された現像剤が溜まりがちである。このブレード９の現像容器２内部側においては、現像スリーブ８内に固定されたマグネット８’のブレード９に対向するＳ１極と、現像スリーブ８回転方向でその上流に位置するＮ１極と、の２極により発生する磁力により現像剤が保持されるので、ブレード９に掻き取られた現像剤が大量に溜まりやすく、更に、ここには、現像スリーブ８によって次々に現像室３から現像剤が搬送されてくるため、更に大量に溜まった現像剤に大きな圧力がかかり現像剤の磁性キャリアとトナーが加圧されて、トナーに外添した酸化チタン等の微粒子がトナー中に埋め込まれると言った現象を生じる。
【００１３】
更に、トナーと磁性キャリアとの摩擦によって、トナー自体の粒子形状も角がとれて丸みを帯びてくる。又、長時間使用すると、磁性キャリアの表面にトナーが付着して取れなくなる、いわゆるスペント現象が生じる。
【００１４】
このような現像剤劣化が生じると、トナーの摩擦帯電量（いわゆるトリボ）が使用時間とともに変化し、トナーの現像性が変わって画像濃度が変化したり、磁性キャリアや感光ドラムに対するトナーの機械的付着力が増大し、電界に対応した現像や転写が行われにくくなって、トナーの部分的欠落（ムラ）が発生してしまい、使用とともに、初期の画像と比べると、極めて印象の悪い画像になってしまっていた。
【００１５】
上記問題は、本発明者の検討により、現像剤劣化レベルは現像駆動トルクと大きな関係があることがわかった。例えば、従来現像装置から現像剤規制部材を除去して、現像スリーブ上に現像剤をコートしただけで、現像駆動トルクとしては約１／１０に低下し、空回転をおこなっても全く現像剤劣化がすすんでないことが発見された。これらの実験を繰り返すことで、現像駆動トルクアップの主原因が、現像剤規制ブレード部近傍に留まる現像剤量に起因することが明らかになった。
【００１６】
そこで現像駆動トルク軽減化するために、図８に示す現像装置１０４のように、現像剤規制ブレード９を、現像スリーブ８内部のマグネット８’の現像容器２内部に位置する、隣り合うＮ３極とＮ１極である反発極のうち現像スリーブ８回転方向下流側のＮ１極近傍に対向させ、汲み上げと同時に現像剤の層厚規制をおこなう軽負荷現像装置構成が特開平１１−１９４６１７公報等に提案されている。
【００１７】
即ち、現像剤規制ブレード９の現像容器２内部側、即ち現像スリーブ８回転方向上流側面の先端で規制され、排除された現像剤は現像剤規制ブレード９の上流側面に沿って流れ、余った現像剤は、Ｎ１とＮ３の反発極により現像容器２内に落下するので、現像剤規制ブレード９の上流側面つまり現像容器２内部側に大量の現像剤が溜まることはなく、そこで現像剤が大きな圧力を受けることはない。
【００１８】
その結果、現像駆動トルクを従来例から１／４に低減することができ、その結果現像剤の劣化防止を大幅に減少することができた。
【００１９】
しかしながら、この現像装置１０４の構成は、現像領域へ搬送するための現像剤溜り部となる領域を非常に少なくした構成でもあり、現像領域へ搬送する現像剤が溜まらないが故に、現像剤搬送スクリュー５から現像スリーブ８へ現像剤が移動する際の現像剤供給ムラや、現像終了後のトナー濃度が減少した現像剤のスリーブ８連れ回りによる現像剤トナー濃度ムラが層厚ムラとして現われる、軽負荷現像装置特有の画像欠陥を生じやすかった。
【００２０】
特に、現像装置１０４のような縦攪拌型の現像装置における剤循環経路は、図９に示した方向ｄであり、現像室３と攪拌室４を分割する隔壁７の軸方向両端部に設けられた開口のうちの片方である連通部７１を通って、攪拌室４から現像室３へ受け渡される、この現像剤Ｔのすべてが現像室３において第１の搬送スクリュー５の下流端に到達するわけではなく、途中で現像スリーブ８に供給され、現像領域を通過後、攪拌室４に回収される成分が存在する。
【００２１】
この現像スリーブ８への現像剤Ｔの受け渡しは、現像スリーブ８のスラスト方向のほぼ全域にわたってなされる。このため、現像室３内において第１の搬送スクリュー５により搬送される現像剤Ｔの量は、搬送方向上流端から下流端に行くに従い徐々に減少する傾向がある。一方、攪拌室４において第２の搬送スクリュー６により搬送される現像剤Ｔの量は、搬送方向上流端から下流端にいくに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置１０４内の現像剤Ｔの分布は図９に図示したように、片寄りが非常に起こりやすい。
【００２２】
攪拌室４内の現像剤量に片寄りが生じたために、下部の攪拌室４から上部の現像室３への連通部７１近傍で、攪拌室４の搬送スクリュー６の現像剤搬送方向下流側においては、現像剤量が最も多くなり、現像スリーブ８近傍まで現像剤が堆積してしまう。通常は、現像領域を通過してトナー濃度の低くなった現像剤は、図８に示す矢印ｂに従って攪拌室４に回収されるが、現像スリーブ８近傍まで現像剤が堆積すると、現像スリーブ８に連れまわり、隔壁７をすり抜けて、矢印ｃに従い現像室３に搬送され、再び攪拌室４内での搬送スクリュー６による攪拌を受けずに現像領域に搬送されるという現象が発生する。
【００２３】
その結果、縦攪拌型現像装置と軽負荷現像装置の組み合わせでは、濃度の薄い攪拌されていない現像剤がそのまま現像スリーブ８に搬送されやすく、現像剤層厚ムラによる濃度ムラ等の画像不良が発生するといった問題が発生した。特に、流動性の低いトナーや球形のトナー等を用いて、片寄りの程度が激しくなる場合には更に厳しくなる。
【００２４】
又、上述した連れまわり現象は、特に高速の複写機やプリンタに対応させて現像スリーブ８の周速度を高速化した場合に顕著に現われる。これは、周速度が速くなったことにより現像スリーブ８の現像剤搬送力や現像剤の運動エネルギー、つまり連れまわり力が増したためと考えられる。そのため、上記のような問題は、最近の電子写真方式を用いたプリンタや複写機の更なる高速化の流れの中でますます重要な問題となると考えられる。
【００２５】
具体的には、現像スリーブの回転速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃを超えると、更には５００ｍｍ／ｓｅｃを超えた高速対応現像装置で特に問題となる。
【００２６】
上記対策として、反発極間であるＮ１−Ｎ３極間を広げる検討をおこなったが、そのためにＮ３極をＮ１極と反対側に隣り合った現像極であるＳ２極へ近づけることになってしまい、現像終了後の現像剤がＳ２−Ｎ３極間に滞留してしまい、穂のバタツキによる下部飛散が発生してしまった。これは高速化すると顕著に現われた。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、高速の複写機やプリンタのような画像形成装置にて、現像装置内の現像剤を攪拌・搬送し、循環させる循環手段が鉛直方向上下に配置され、更に現像剤担持体内部の磁界発生手段の反発極の下流側の磁極に現像剤規制部材を配置した軽負荷構成をとる現像装置において、現像容器内での現像剤の片寄りや現像剤規制部材付近への集中によって生じる現像剤劣化、現像スリーブ上への現像剤連れまわりや滞留、濃度ムラ等の画像不良の発生を防止し、良好な画像形成を行う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。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を現像領域に向けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像する回転可能な第１の現像剤担持体と、
複数の磁極を有し、前記第１の現像剤担持体の内部に設けられた第１の磁界発生手段と、
前記第１の現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
該現像室から前記第１の現像剤担持体に供給された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
前記第１の現像剤担持体に近接配置され、前記第１の現像剤担持体と同一方向に回転し、前記第１の現像剤担持体から受け渡された現像剤を搬送する第２の現像剤担持体と、
複数の磁極を有し、前記第２の現像剤担持体の内部に設けられた第２の磁界発生手段と、
前記現像室の下方に配置され、前記第２の現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室と前記攪拌室との間で現像剤を循環する循環手段と、
を備えた現像装置において、
前記第１の磁界発生手段は、前記第２の現像剤担持体に対向する位置に配置された第１磁極と、該第１磁極よりも前記第１の現像剤担持体移動方向下流側に隣り合って設けられた前記第１磁極と同極性の第２磁極と、を有し、
前記現像剤規制部材は、前記第２磁極の対向位置近傍に配置され、
前記第２の磁界発生手段は、前記第１磁極に略対向する位置に配置された前記第１磁極と異極性の第３磁極と、該第３磁極よりも前記第２の現像剤担持体移動方向上流側に隣り合って設けられた前記第３磁極と同極性の第４磁極と、を有する、
ことを特徴とする現像装置を提供する。
【００２９】
第１の本発明の一実施態様によると、前記第２の現像剤担持体は像担持体上に形成された潜像の現像に供される。
【００３０】
第２の本発明は、表面に潜像が形成される像担持体と、第１の本発明の現像装置と、が備えられ、記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による現像装置及び画像形成装置の実施例を添付図面に従って説明する。なお、この現像装置は、例えば以下に述べるような画像形成装置の中で使用されるが、必ずしもこの形態に限られるものではない。
【００３２】
実施例１
図１は、図２に示されるようなフルカラー画像形成装置における、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各ステーションにおける像担持体（感光ドラム）１０と現像装置１との位置関係を示したものである。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各ステーションはほぼ同様の構成であり、フルカラー画像において、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。以下の説明において、例えば現像装置１とあれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各ステーションにおける現像装置１Ｙ、現像装置１Ｍ、現像装置１Ｃ、現像装置１Ｋを共通して指すものとする。
【００３３】
まず、図２により、画像形成装置全体の動作を説明する。
【００３４】
像担持体である感光ドラム１０は回動自在に設けられており、その感光ドラム１０を一次帯電器２１で一様に帯電し、例えばレーザーのような発光素子２２によって情報信号に応じて変調された光で露光して潜像を形成する。その潜像は現像装置１により、後述のような過程で現像像（トナー像）として可視像化される。そのトナー像を、第１転写帯電器２３によって、転写材搬送シート２４によって搬送されてきた記録材である転写紙２７上に各ステーションごとに転写し、その後、定着装置２５によって定着して永久画像を得る。又、感光ドラム１０上の転写残トナーはクリーニング装置２６により除去する。又、画像形成で消費された現像剤中のトナーはトナー補給槽２０から補給される。又、ここでは、感光ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋから転写材搬送シート２４に搬送された記録材である転写紙２７に直接転写する方法をとったが、転写紙搬送シート２４の代わりに中間転写体を設け、各色の感光ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋから中間転写体に各色のトナー像を一次転写した後、転写紙に各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置においても、本発明は適用できる。
【００３５】
次に、図１により、現像装置１の動作を説明する。本実施例の現像装置１は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容された現像容器２内に、第１の現像剤担持体としての第１現像スリーブ８と、現像スリーブ８と対向して設置され、現像スリーブ８表面に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材である規制ブレード９と、を有している。
【００３６】
そして、現像容器２内の略中央部は紙面に垂直方向に延在する隔壁７によって現像室３と攪拌室４に上下に区画されており、現像剤は現像室３及び攪拌室４に収容されている。
【００３７】
現像室３及び攪拌室４には現像剤Ｔを攪拌・搬送し、現像容器２内を循環させる循環手段である第１及び第２の搬送スクリュー５、６がそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー５は現像室３の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室３内の現像剤Ｔを軸線方向に沿って一方向に搬送する。又、第２の搬送スクリュー６は攪拌室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配置され、攪拌室４内の現像剤Ｔを第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー５、６の回転による搬送によって、現像剤Ｔが、図９に示すものと同様に設けられた隔壁７の両端部の開口部（連通部）（図９では連通部７１、７２）を通じて現像室３と攪拌室４との間で循環される。
【００３８】
更に、上記現像容器２の感光ドラム１０に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に第１の現像剤担持体としての現像スリーブ８が感光ドラム１０側に一部露出するように回転可能に配設されている。尚、この現像スリーブ８は非磁性材料で構成され、その内部には第１の磁界発生手段であるマグネットローラ８’が非回転状態で設置されており、このマグネットローラ８は現像極Ｓ２と現像剤を搬送する磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有している。このうち同極である第１磁極Ｎ３極と第２磁極Ｎ１極は、隣り合って現像容器２内部側に設置されており、極間に反発磁界が形成され、現像剤Ｔに対してはバリアが形成されており、攪拌室４にて現像剤Ｔを離すように構成されている。
【００３９】
ここで、本発明の第１の特徴である軽負荷現像装置構成について説明する。本実施例では、現像剤規制部９での現像剤劣化を防止するために、現像室３上部には現像剤規制部材である規制ブレード９を、現像スリーブ８の回転方向において、内部のマグネット８’のＮ１極とＮ３極である反発極のうちスリーブ８回転方向下流側の第２磁極であるＮ１極より回転角５°下流側に現像スリーブ８と４００μｍの間隔を開けて最近接点が位置するように配置した。このスリーブ８−ブレード９間距離（ＳＢ距離）は、Ｎ１極の磁力、スリーブ８上のコート量（本実施例では約３０ｍｇ／ｃｍ²）により最適化するように決定される。
【００４０】
又、本実施例での規制ブレード９は、非磁性材料にて作製されたブレードと、その側面に接着された厚み０．３ｍｍの磁性材料にて作製された磁性板とから構成されている。
【００４１】
発明者の実験によると、Ｎ１極の半値幅をＸ°としたとき規制ブレード９は、Ｎ１極の最大磁束密度位置対向位置から、現像スリーブ８の回転方向下流側にＸ°／２の間の位置に配置されることが好ましい。
【００４２】
現像スリーブ８は、現像時に、ここでは現像領域を鉛直方向上から下に移動する図示矢印方向に回転し、規制ブレード９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤Ｔを担持してこれを感光ドラム１０と対向した現像領域に搬送し、感光ドラム１０上に形成された潜像に現像剤Ｔを供給して潜像を現像する。この時、現像効率（つまり、潜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。
【００４３】
第１の搬送スクリュー５は、現像室３内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おり、本実施例では、強磁性体で構成される回転軸の周りに非磁性材料で構成された羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、回転して現像室３内の現像剤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。
【００４４】
又、第２の搬送スクリュー６も第１の搬送スクリュー５と同様に回転軸の周りに羽根部材を第１の搬送スクリュー５とは逆向きにしてスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、攪拌室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配設され、第１の搬送スクリュー５と同方向に回転して攪拌室４内の現像剤Ｔを第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。
【００４５】
このような第１及び第２の搬送スクリュー５、６の回転によって、現像剤Ｔが現像室３と攪拌室４との間で循環するが、本現像装置１では、現像室３と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されており、現像室３から攪拌室４への現像剤は上から下へ、又、攪拌室４から現像室３への現像剤は下から上へ動く。特に、攪拌室４から現像室３へは、端部に溜まった現像剤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が受け渡される。
【００４６】
この時、従来例で述べたように、攪拌室４から現像室３へ受け渡たす連通部７１近傍の攪拌室４には現像剤が溜まりやすく現像剤Ｔ面が高くなり、その結果現像領域通過後のトナー濃度の低下した現像剤Ｔが現像スリーブ８に連れ回って現像室３に汲み上げられ、再び現像領域に搬送される現象が起こりやすい。更に、本発明の第１の特徴として説明した軽負荷現像装置の構成では、現像剤が現像剤規制ブレード９の現像容器２側に溜まりにくいので、現像終了後に連れ回りムラが発生しやすくなっていた。
【００４７】
そこで、本発明の第２の特徴である現像スリーブ上の現像剤連れ回り防止について説明する。本発明の現像装置において、本実施例の現像装置１を用いて説明すると、更に、現像スリーブ８の下部の現像スリーブ８と対向した領域に第２の現像剤担持手段である搬送スリーブ１１を、図示した矢印方向つまり現像スリーブ８と同方向に回転可能に配設した。
【００４８】
この搬送スリーブ１１は非磁性材料で構成され、現像スリーブ８と同様、その内部には第２の磁界発生手段であるマグネットローラ１１’が非回転状態で設置されており、このマグネットローラ１１’は磁極Ｓ３、Ｓ４、Ｎ４の３極を有している。このうち同極である第３磁極Ｓ３極と第４磁極Ｓ４極は現像容器２内部で隣り合い、その間には反発磁界が形成され、現像剤Ｔに対してバリアが形成されている。この反発磁界を形成している磁極Ｓ３とＳ４のうちスリーブ１１回転方向で下流側の第３磁極Ｓ３極は現像スリーブ８に内包されたマグネット８’の第１磁極Ｎ３極に、両スリーブ８、１１が最も接近している位置の近傍で対向している。ここで、マグネット８’のＮ３極は、前記に説明した現像スリーブ８側の反発磁極を形成している磁極Ｎ１、Ｎ３のスリーブ８回転方向上流側である。
【００４９】
以下、現像剤Ｔの流れを図３に示す現像スリーブ８と搬送スリーブ１１付近の拡大図を用いて説明する。上記に説明したように、現像スリーブ８内の第１磁極Ｎ３極と第２磁極Ｎ１極間には反発磁界が形成されおり、又、搬送スリーブ１１の第３磁極Ｓ３極と第４磁極Ｓ４極間にも反発磁界が形成されている。そして、現像スリーブ８の第１磁極Ｎ３極と搬送スリーブ１１の第３磁極Ｓ３極は近接している。尚、現像スリーブ８内のＮ１極とＮ３極の反発磁界及び搬送スリーブ１１内のＳ３極とＳ４極の反発磁界は同じ側を向き、現像容器２の内部方向を向いている。
【００５０】
よって、現像スリーブ８上を搬送され現像領域を通過してきた現像剤Ｔは、マグネット８’の第１磁極Ｎ３極の位置へ至り、下流の第２磁極Ｎ１極との反発磁界によって、両スリーブ８と１１の対向部である最近接位置をすり抜けて、矢印ｅのように通過することができず、即ち現像スリーブ８に現像剤Ｔが連れ回ることができず、矢印ｆのように現像スリーブ８側のＮ３極から搬送スリーブ１１側のマグネット１１’の第３磁極Ｓ３極方向へのびる磁力線に従って、搬送スリーブ１１側へ移動し、搬送スリーブ１１上を攪拌室４内の第２の搬送スクリュー５まで搬送される。
【００５１】
図８で示したような従来の１本のスリーブ８で構成される系においては、現像剤Ｔは、現像容器２内部から外部へ現像領域を通過して再び現像容器２内部に戻るように、Ｎ１→Ｓ１→Ｎ２→Ｓ２→Ｎ３順序で搬送されたのち、図８の矢印ｃで示したようにＮ３→Ｎ１というように現像剤Ｔの連れ回りが発生する可能性が高かったが、本実施例のように、現像容器２の感光ドラム１０に対向する開口部において、現像スリーブ８に対向するように搬送スリーブ１１を設けることで、現像剤Ｔの流れは現像スリーブ８を現像容器２外部をＮ１→Ｓ１→Ｎ２→Ｓ２→Ｎ３と搬送された後、現像スリーブ８上の現像剤Ｔは両スリーブ８、１１の反発磁界によりブロックされるため、両スリーブ８と１１の最近接部分の隙間からすり抜けることなく、搬送スリーブ１１へと移動し、搬送スリーブ１１上をＳ３→Ｎ４→Ｓ４と搬送され、現像容器２内で、第４磁極であるＳ４極で第３磁極Ｓ３極との反発磁界にブロックされ攪拌室４へと現像剤Ｔが剥ぎ落とされる。このように、搬送スリーブ１１によって現像スリーブ８上の現像剤Ｔを完全に剥ぎ取ることにより、連れ回りは防止できる。
【００５２】
第１の特徴である軽負荷現像装置の構造の問題としては、従来の現像装置である図８に示すような現像装置１０４において説明すると、現像主極Ｓ２→Ｎ３と現像剤Ｔは移動し、Ｎ１極との反発磁界により、攪拌室４へ落とす構成であるので、矢印ｃ方向への連れまわりを防止するには、Ｎ１−Ｎ３極間の磁極０Ｇ帯を大きくとらなければならず、Ｎ３極は反発極であるので磁力はＳ２極側へのみ伸びやすくなり、現像剤が滞留しやすくなることが挙げられた。
【００５３】
こうした、現像剤の滞留についても、Ｓ２→Ｎ３→Ｓ３へとスムーズに搬送スリーブへ現像剤を受け渡されるため、磁力線はＳ２極よりもＳ３極へ伸びやすくなるので、Ｎ３極の位置制約がなくなり、現像スリーブ８側の反発極の間隔を幅広く設けることができるので、攪拌されていない現像剤が現像スリーブ８に供給されることもなく、画像不良が発生することはない。
【００５４】
このように、現像剤Ｔを搬送スリーブ１１により現像スリーブ８から完全に剥ぎとるためには、本実施例のように、両スリーブ８と１１の最近接位置近傍で互いに逆極性となる極同士、つまり引き合う極性同士を対向させるのが良い。これにより、現像剤が両スリーブ８と１１の最近接部をすり抜けるのを防止できる。
【００５５】
この時、本実施例においては、最近接部近傍において逆極性の磁極（Ｎ３極とＳ３極）を対向させたが、同極同士を対向させても、同様な剥ぎ取り効果が得られる。又、剥ぎ取られた後搬送スリーブ１１上を搬送された現像剤Ｔは、再び現像スリーブ８に戻り搬送されるのを防止するため、搬送スリーブ１１上から現像剤が剥ぎ落とされる位置、つまり反発磁極のもう片方の磁極、本実施例では第４磁極Ｓ４極は現像スリーブ８から離れているほど良い。
【００５６】
即ち、搬送スリーブ１１の反発磁界を形成する同極間距離、本実施例でいえばＳ３極、Ｓ４極間の距離は離れているほどよく、角度で１００°以上、より好ましくは１５０°以上、更に好ましくは１８０°以上であるとよい。又、搬送スリーブ１１は径が大きいほど距離が離れるので、直径が１５ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であるとよい。図示しないが、搬送スリーブを２個以上設け、順次現像剤を受け渡す構成でも効果がある。
【００５７】
一般に、連れ回り現象は、特に高速の複写機やプリンタに対応するために現像スリーブの周速度を早くした場合に、顕著に現われるようになる。具体的には、現像スリーブの回転速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃを超えると、更には５００ｍｍ／ｓｅｃ以上で特に問題になる。又、一般に、現像スリーブの回転を１０００ｍｍ／ｓｅｃ以上にすると現像スリーブからの遠心力によるトナーの飛散が問題になるので、本発明は、現像スリーブの周速を２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上１０００ｍｍ／ｓｅｃ以下の高速対応現像装置に有効なものといえる。
【００５８】
以上のように、現像装置内の現像剤を攪拌・搬送し、循環させる循環手段が上下に配置された場合において、現像スリーブの下部の対向した領域に第２の現像剤担持手段である搬送スリーブを設けることで、現像スリーブ上の現像剤を完全に剥ぎ取ることできるため、現像剤が現像スリーブに連れまわらず、従って軽負荷現像装置特有の画像不良の発生を防ぐことのできる現像装置を提供することができる。
【００５９】
実施例２
次に、図４に示す本発明の実施例２の現像装置１００について説明する。
【００６０】
本実施例は前実施例１とほぼ同様の構成であるが、本実施例においては現像スリーブ８に対向して設けた第２の現像剤担持体である搬送スリーブ１１を、感光ドラム１０にも近接させたのが特徴である。更に、搬送スリーブ１１には現像バイアス電圧を印加することで、Ｎ４極を現像極として搬送スリーブ１１上の現像剤も現像させている。
【００６１】
これにより、現像の回数は現像スリーブ８による現像と搬送スリーブ１１による現像の２回となり、現像回数を増やすことで現像効率を上げることが可能となる。この搬送スリーブ１１に印加する現像バイアスは直流電圧のみでもよいが、現像スリーブ８に印加する現像バイアスと同様に直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を印加することでより現像効率を上げることが可能となる。まとめると、現像スリーブか搬送スリーブのいずれか、更に好ましくは両方に交流電圧を印加させることが好ましい。
【００６２】
この時、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧であれば現像スリーブ８と搬送スリーブ１１は同一である必要はないが、同一にすることで電源の共通化がはかれ、コスト等の観点でメリットはある。
【００６３】
このような、２つの現像剤担持体で２回現像を行う現像装置でも、現像剤が現像スリーブに連れ回らず、現像スリーブへ供給される現像剤のトナー濃度分布が軸方向にほぼ均一で、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことのできる現像装置を提供することができる。
【００６４】
この結果、複写機を高速化した際にもスリーブ周速を低下することができ、高速化による問題点であった連れ周りラチチュードを大幅に改善することが可能となった。
【００６５】
このようにして得られた画像形成装置でも、現像スリーブ上の現像剤を完全に剥ぎ取ることできるため、軽負荷現像装置特有の画像不良の発生を防ぐことのできる現像装置を提供することができる。
【００６６】
実施例３
次に本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。尚、図５は本発明に係る現像装置１０１の断面図である。
【００６７】
本実施例は実施例２とほぼ同様の構成であるが、本実施例においては、感光ドラム１０に対向させた第２の現像剤担持体である搬送スリーブ１１内のマグネットロール１１’の磁極を実施例１や２より増やして、５極（図５で第２現像主極はＳ４極）にしたことが特徴である。５極マグネットを採用すると、各極間が狭くできるため現像剤の搬送能力が向上し、更なる現像剤循環安定性を達成することができた。
【００６８】
尚、本発明では、実施例１〜３にて説明した現像装置１、１００、１０１のような、鉛直方向上に位置する現像室にて現像剤を第１の現像剤担持体に供給し、下の攪拌室にて現像後の現像剤を回収する構成の現像装置についてのものとする。
【００６９】
又、本発明の現像装置の特徴である、現像容器を現像室と攪拌室に分割する構成は、一般に二成分現像装置に対して実行されているが、現像剤は、二成分現像剤に限定されるわけではなく、トナーを含んでキャリアを含まない一成分現像剤を用いても良い。一成分現像剤の場合は、特に連れまわりによる剤劣化抑制を目的として本発明が適用できる。
【００７０】
以上に述べた本発明により、現像装置内の現像剤を攪拌・搬送し、循環させる循環手段が上下に配置された場合に、現像剤劣化を容易に防止でき、更に現像スリーブ上の現像剤連れまわりや滞留を防止できるため、軽負荷現像装置特有の濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことができ、本発明の目的が達成される。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、現像剤を現像領域に向けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像する回転可能な第１の現像剤担持体と、複数の磁極を有し、第１の現像剤担持体の内部に設けられた第１の磁界発生手段と、第１の現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、現像室から第１の現像剤担持体に供給された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、第１の現像剤担持体に近接配置され、第１の現像剤担持体と同一方向に回転し、第１の現像剤担持体から受け渡された現像剤を搬送する第２の現像剤担持体と、複数の磁極を有し、第２の現像剤担持体の内部に設けられた第２の磁界発生手段と、現像室の下方に配置され、第２の現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する攪拌室と、現像室と攪拌室との間で現像剤を循環する循環手段と、を備えた現像装置において、第１の磁界発生手段は、第２の現像剤担持体に対向する位置に配置された第１磁極と、第１磁極よりも第１の現像剤担持体移動方向下流側に隣り合って設けられた第１磁極と同極性の第２磁極と、を有し、現像剤規制部材は、第２磁極の対向位置近傍に配置され、第２の磁界発生手段は、第１磁極に略対向する位置に配置された第１磁極と異極性の第３磁極と、第３磁極よりも第２の現像剤担持体移動方向上流側に隣り合って設けられた第３磁極と同極性の第４磁極と、を有する現像装置及びそれを備えた画像形成装置であるので、
（１）現像装置内の現像剤を攪拌・搬送し、循環させる循環手段が上下に配置され、現像剤担持体内の磁界発生手段が軽負荷構成をとる場合に、２本現像剤担持体を用いることで現像剤が現像剤担持体上を連れまわらない構成が達成され、軽負荷現像装置特有の濃度ムラ等の画像不良の発生を防止でき、現像剤劣化を防止できる高速化対応可能な現像装置を提供することができる。
（２）更に、第２の現像剤担持体を像担持体に対向させ、現像に供することでによる現像効率が改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の一例及び感光ドラムとの位置関係を示す断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る現像装置の一例における現像剤担持体部分を示す拡大図である。
【図４】本発明に係る現像装置の他の例及び感光ドラムとの位置関係を示す断面図である。
【図５】本発明に係る現像装置の他の例を示す断面図である。
【図６】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【図７】従来の現像装置の他の例を示す断面図である。
【図８】従来の現像装置の他の例を示す軸方向の断面図である。
【図９】従来の現像装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１００、１０１現像装置
２現像容器
３現像室
４攪拌室
５第１の搬送スクリュー（循環手段）
６第２の搬送スクリュー（循環手段）
７隔壁
８現像スリーブ（第１の現像剤担持体）
８’ マグネットローラ（第１の磁界発生手段）
９規制ブレード（現像剤規制部材）
１０感光ドラム（像担持体）
１１搬送スリーブ（第２の現像剤担持体）
１１’ マグネットローラ（第２の磁界発生手段）
７１、７２連通部

Claims

現像剤を現像領域に向けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像する回転可能な第１の現像剤担持体と、
複数の磁極を有し、前記第１の現像剤担持体の内部に設けられた第１の磁界発生手段と、
前記第１の現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
該現像室から前記第１の現像剤担持体に供給された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
前記第１の現像剤担持体に近接配置され、前記第１の現像剤担持体と同一方向に回転し、前記第１の現像剤担持体から受け渡された現像剤を搬送する第２の現像剤担持体と、
複数の磁極を有し、前記第２の現像剤担持体の内部に設けられた第２の磁界発生手段と、
前記現像室の下方に配置され、前記第２の現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室と前記攪拌室との間で現像剤を循環する循環手段と、
を備えた現像装置において、
前記第１の磁界発生手段は、前記第２の現像剤担持体に対向する位置に配置された第１磁極と、該第１磁極よりも前記第１の現像剤担持体移動方向下流側に隣り合って設けられた前記第１磁極と同極性の第２磁極と、を有し、
前記現像剤規制部材は、前記第２磁極の対向位置近傍に配置され、
前記第２の磁界発生手段は、前記第１磁極に略対向する位置に配置された前記第１磁極と異極性の第３磁極と、該第３磁極よりも前記第２の現像剤担持体移動方向上流側に隣り合って設けられた前記第３磁極と同極性の第４磁極と、を有する、
ことを特徴とする現像装置。
前記現像剤規制部材は、前記第２磁極よりも前記第２現像剤担持体移動方向下流側に配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１の現像装置。
前記第２の現像剤担持体は前記像担持体上に形成された潜像の現像に供されることを特徴とする請求項１または２の現像装置。
前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体のうち少なくとも１つに交流電圧を印加することを特徴とする請求項３の現像装置。
前記第１の現像剤担持体と前記像担持体との間の距離よりも、前記第２の現像剤担持体と前記像担持体との間の距離の方が、長いことを特徴とする請求項１または２の現像装置。
トナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
前記第１の現像剤担持体の周速が２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上１０００ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像装置。
表面に潜像が形成される像担持体と、請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置と、が備えられ、記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。