JP3910181B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式、静電記録方式等の画像形成装置に用いられる現像装置及び画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、静電潜像を感光体ドラム上に形成し、現像剤を現像装置から感光体ドラムへと給送し、現像剤により感光体ドラム上の静電潜像を現像して、感光体ドラム上に可視像を形成し、この可視像を感光体ドラムからシートに転写し、該シートを加熱及び加圧して、可視像をシート上に定着させている。

現像装置では、例えばトナーと磁性体キャリアを混合してなる２成分現像剤を攪拌し、現像ローラを回転させつつ、現像剤を現像ローラの周面に付着させ、該現像ローラの現像剤の層厚を層厚規制部材により規制して、現像剤を現像ローラから感光体ドラムへと給送し、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム上の静電潜像に付着させて、トナー像（可視像）を感光体ドラム上に形成する。また、層厚規制部材よりも感光体ドラム側に配置され、現像ローラ上を覆うカバーと、該カバーから感光体ドラム側へ延出され、感光体ドラムの周面に摺接して前記現像剤が前記カバーから外部に飛散するのを抑制するための飛散抑制シートとを設けて、現像ローラ周面のトナーが現像装置内及び感光体ドラムへと飛散して、現像装置内及び感光体ドラムの周面が汚れて、画像品質が著しく低下しないように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−６２９７８号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、プロセス速度を速くするとトナーの飛散も多くなり飛散抑制シートの端縁が感光体ドラムの周面に摺接しているだけであるため、前記カバーが設けられているにも係らず、該カバー内で飛散したトナーが飛散抑制シートの端縁周辺に廻り込み、感光体ドラムから受ける静電吸引力により飛散抑制シートの端縁部で堆積し、体積したトナーが塊となって感光体ドラムの周面に落下し、黒点、または黒スジ状の画像汚れが発生して、画像品質が低下することがある。

また、反転現象のプロセスにおいては黒ベタの画像が連続すると感光体ドラムから受ける静電吸引力が強まるので飛散抑制シートの端縁部に捕獲されるトナーの量が急増し、白地の画像に切替わると、今度は感光体ドラムより静電反発力を受けるので一気に落下して顕著な汚れとなってしまう。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は層厚規制部材と飛散抑制部材との間に配置された１つの磁極の磁極中心軸よりも飛散抑制部材側に移行抑制部を設けることにより、現像剤が飛散抑制部材に堆積し難くでき、また、堆積した場合においても堆積した現像剤を落下し難くできる現像装置及び画像形成装置を提供することである。

また、他の目的は移行抑制部と現像ローラとの間で形成されるギャップを、層厚規制部材と現像ローラとで形成されるギャップよりも大きくすることにより、移行抑制部による現像剤層の層厚の乱れを防ぐことができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。

また、他の目的は、飛散抑制部材を端縁が潜像担持体に接触すべき長さとすることにより、移行抑制部を潜り抜けて飛散抑制部材の端縁部周辺に現像剤が回り込んでも、現像剤が潜像担持体から受ける静電吸引力を弱めることができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明に係る現像装置及び画像形成装置は、複数の周方向位置に磁極を有するマグネットローラ及び該マグネットローラに回転自在に外嵌されたスリーブを有し、現像剤を潜像担持体へ給送して静電潜像を現像するための現像ローラと、該現像ローラが搬送する現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、該層厚規制部材よりも潜像担持体側となるべき位置に配置され、前記現像ローラ上を前記層厚規制部材及び現像ローラの間で形成されるギャップＧ１よりも大きく離隔して覆うカバーと、該カバーよりも潜像担持体側となるべき位置に配置され、前記現像剤が前記カバーの外部に飛散するのを抑制するための飛散抑制部材とを備えた現像装置において、前記マグネットローラの１つの磁極は、前記層厚規制部材と前記飛散抑制部材との間に配置してあり、該１つの磁極の磁極中心軸よりも前記飛散抑制部材側に、該飛散抑制部材及び前記カバーの内面よりも前記現像ローラ側へ突出し、前記カバー内の現像剤が前記飛散抑制部材側に移行するのを抑制するための移行抑制部を備えており、前記移行抑制部と前記現像ローラとの間で形成されるギャップＧ３は、前記ギャップＧ１に対して(1) 式を満たすことを特徴とする。
２×Ｇ１＜Ｇ３≦５×Ｇ１……(1) 式

この発明にあっては、層厚規制部材と飛散抑制部材との間に配置された１つの磁極の磁極中心軸よりも飛散抑制部材側に移行抑制部が設けられているため、磁極中心軸の近傍での現像剤の穂立ちによりカバー内に飛散した現像剤が飛散抑制部材側に回り込むのを移行抑制部により抑制することができ、現像剤が飛散抑制部材に堆積し難くでき、また、堆積した場合においても堆積した現像剤を落下し難くでき、潜像担持体の汚れ及び画像品質の劣化の発生をなくし得る。

この発明にあっては、層厚規制部材と現像ローラとで形成されるギャップよりも移行抑制部と現像ローラとの間で形成されるギャップが大であるため、現像ローラ上の現像剤層が移行抑制部に摺接するのを防ぐことができ、移行抑制部による現像剤層の層厚の乱れを防ぐことができ、画像品質の劣化の発生をより一層なくし得る。

また、本発明に係る現像装置及び画像形成装置は、前記飛散抑制部材は、端縁が潜像担持体に接触すべき長さであることを特徴とする。

この発明にあっては、飛散抑制部材の端縁が潜像担持体の潜像担持面に接触し、端縁を除く部分が潜像担持面から離隔するため、移行抑制部を潜り抜けて飛散抑制部材の端縁部周辺に現像剤が回り込んでも、現像剤が潜像担持体から受ける静電吸引力を弱めることができ、カバー内の飛散現像剤が飛散抑制部材の端縁部に堆積するのを防ぎ得る。

以上のように本発明によれば、磁極中心軸の近傍での現像剤の穂立ちによりカバー内に飛散した現像剤が飛散抑制部材側に回り込むのを移行抑制部により抑制することができるため、現像剤が飛散抑制部材に堆積し難くでき、また、堆積した場合においても堆積した現像剤を落下し難くでき、潜像担持体の汚れ及び画像品質の劣化の発生をなくし得る。

また、本発明によれば、現像ローラ上の現像剤層が移行抑制部に摺接するのを防ぐことができ、移行抑制部による現像剤層の層厚の乱れを防ぐことができ、画像品質の劣化の発生をより一層なくし得る。

また、本発明によれば、移行抑制部を潜り抜けて飛散抑制部材の端縁部周辺に現像剤が回り込んでも、現像剤が潜像担持体から受ける静電吸引力を弱めることができるため、カバー内の飛散現像剤が飛散抑制部材の端縁部に堆積するのを防ぎ得る。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は本発明に係る現像装置の構成を示す断面図である。

この現像装置は、２成分の現像剤が収容されるホッパ１と、感光体ドラム２に担持された静電潜像に前記現像剤を給送し、前記静電潜像を現像するための現像ローラ３と、該現像ローラが給送する現像剤の層厚を規制する層厚規制部材４と、層厚規制部材４側へ給送する現像剤の層厚を規制して該現像剤を摺擦するための摺擦部材５と、層厚規制部材４により規制された余剰現像剤を層厚規制部材４と離隔する位置へ還流する還流板６と、層厚規制部材４よりも感光体ドラム２側となるべき位置に配置され、現像ローラ３上を覆うカバー７と、該カバー７から層厚規制部材４と反対側へ延出され、カバー７内の現像剤がカバー７から外部に飛散するのを抑制するための飛散抑制シート８と、カバー７内の現像剤が飛散抑制シート８側に移行するのを抑制するための移行抑制部９と、ホッパ１内の現像剤を撹拌する撹拌ローラ１０とを備えている。尚、層厚規制部材４、摺擦部材５、還流板６、カバー７、飛散抑制シート８及び移行抑制部９は現像ローラ３に対応する長さに形成されている。また、層厚規制部材４と現像ローラ３との間で第１のギャップＧ１が形成されており、摺擦部材５と現像ローラ３との間で第２のギャップＧ２が形成されており、移行抑制部９と現像ローラ３との間で第３のギャップＧ３が形成されている。また、感光体ドラム２が潜像担持体を構成しており、飛散抑制シート８が飛散抑制部材を構成している。

ホッパ１は感光体ドラム２の周面に臨む位置に開放部１ａが設けられており、この開放部１ａと離隔した位置に現像剤補給部１ｂが開設されている略角柱形であり、このホッパ１内の開放部１ａに臨む位置に現像ローラ３及び層厚規制部材４が配置され、現像剤補給部１ｂに臨む位置に撹拌ローラ１０が回転自在に配置されている。また、現像剤補給部１ｂと撹拌ローラ１０との間には現像剤補給部１ｂからホッパ１内へ供給された現像剤（トナー）を撹拌ローラ１０へ給送する搬送ローラ１１が回転自在に配置されている。また、撹拌ローラ１０の下側にはホッパ１内のトナーの濃度を検出するための透磁率センサ１２が設けられており、撹拌ローラ１０により撹拌されるトナー量が適正量よりも減少したとき検出値に基づいて現像剤補給部１ｂからトナーを補給することができるように構成されている。

現像ローラ３は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磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３及び磁極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４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３１と、該マグネットローラ３１に回転自在に外嵌された非磁性のスリーブ３２とを備えている。マグネットローラ３１は両端部がホッパ１の両側壁に非回転に支持されており、磁極Ｎ１が感光体ドラム２の周面と向き合う位置に配置され、磁極Ｎ２が第２のギャップＧ２と向き合う位置に配置され、磁極Ｓ１がカバー７の内面と向き合う位置に配置されている。この磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１は現像ローラ３の周方向となる幅寸法の中央が磁極中心軸Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３になっており、この磁極中心軸Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を棒磁石の全長に亘って有する。

感光体ドラム２の周面と向き合う磁極Ｎ１は感光体ドラム２の中心軸Ｏ１及び現像ローラ３の中心軸Ｏ２を通る直線に対して磁極中心軸Ｐ１が現像剤の搬送上流側へ３°変位するように配置されている。この磁極Ｎ１の磁極中心軸Ｐ１の偏倚量は計測器により計測される。この計測器には感光体ドラム２の中心軸Ｏ１を中心として回動する磁性の指針を有しており、この指針の回動角度に基づいて前記偏倚量が検出される。

図２は要部の拡大図である。第２のギャップＧ２と向き合う磁極Ｎ２は第２のギャップＧ２の最小位置ａに対して磁極中心軸Ｐ２が層厚規制部材４と反対側、換言すれば現像剤の搬送上流側へ１．５°変位した位置よりも層厚規制部材４側（搬送下流側）となるように配置されている。カバー７の内面と向き合う磁極Ｓ１は磁極Ｎ１，Ｎ２の間であり、第１及び第３のギャップＧ１，Ｇ３の間に配置されている。また、磁極Ｎ２，Ｓ１は現像ローラ３の周方向となる幅寸法Ｄｍを４mmとしてある。

層厚規制部材４は現像ローラ３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、断面形状が長方形の非磁性の金属板からなり、該層厚規制部材４の幅方向一端面が現像ローラ３の周面と第１のギャップＧ１で向き合っている。この層厚規制部材４と摺擦部材５とは線膨張係数がほぼ等しい、換言すれば近似している材料により形成されており、温度変化により層厚規制部材４及び摺擦部材５が長手方向両端間で湾曲変位する場合においても第１及び第２のギャップＧ１，Ｇ２の変動を少なくすることができるようにしてある。また、層厚規制部材４はホッパ１の開放部１ａ内側であり、磁極Ｓ１及びＮ２の間となるように配置され、該層厚規制部材４に取着されたカバー７により開放部１ａに取着されている。尚、層厚規制部材４と摺擦部材５とはアルミニウム、ステンレス等の金属板により形成される。

摺擦部材５は現像ローラ３との間で第１のギャップＧ１へ給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行うものであり、この摺擦部材５が非磁性の還流板６と一体に形成されている。還流板６は現像ローラ３の上部から撹拌ローラ１０の上部にかけて現像ローラ３側が高くなるように傾斜配置されており、この還流板６の現像ローラ３側端部を現像ローラ３側へ折り返すことにより折返片６ａが形成されており、該折返片６ａを摺擦部材５としてある。

摺擦部材５は扁平になっているのに対して現像ローラ３は円形であるため、第２のギャップＧ２には最小位置ａがある。

第２のギャップＧ２と、第１のギャップＧ１（mm）及び磁極Ｎ２の幅寸法Ｄｍ（mm）とは次の関係となるように設定されている。

Ｇ１＜Ｇ２≦０．８×Ｄｍ
第１のギャップＧ１は主として０．５mmとし、第２のギャップＧ２は主として２．３mm、３．２mmとするのが好ましい。また、磁極Ｎ２の幅寸法Ｄｍは前記したように４mmになっているが、この幅寸法は適宜の寸法であればよい。

また、第１及び第２のギャップＧ１，Ｇ２と、第１のギャップＧ１から搬送された単位長さ当りの現像剤量Ｍ１（ｇ／ｓ／ｃｍ）と，第２のギャップＧ２へ搬送される単位長さ当りの現像剤量Ｍ２（ｇ／ｓ／ｃｍ）とは次の関係となるように設定されている。

Ｍ２＞（Ｍ１／Ｇ１）Ｇ２
尚、Ｍ１，Ｍ２は層厚規制部材４及び摺擦部材５の長手方向の測定長さ寸法が５cm、１０秒間のギャップ通過量を測定したものである。
（Ｍ１／Ｇ１）はギャップの単位長さ当りのギャップ通過現像剤重量（ｇ）である。

カバー７は層厚規制部材４と感光体ドラム２との間の開放部１ａに配置され、層厚規制部材４よりも静電潜像を現像する側の現像ローラ３上を覆っており、現像ローラ３の軸長方向となる両端部がホッパ１に取着されている。また、カバー７は両端部から現像ローラ３に向けて突設された鍔部７ａが設けられおり、現像ローラ３の周面に対応して湾曲する内面及び現像ローラ３周面間の間隔を３．０mmとしてある。このカバー７の層厚規制部材４と反対側の端部外面には端縁が感光体ドラム２の周面と摺接してカバー７内の現像剤がカバー７及び感光体ドラム２間の隙間から外部に飛散するのを抑制するための飛散抑制シート８と、カバー７内の現像剤が飛散抑制シート８側に移行するのを抑制するための移行抑制部９とが設けられている。

飛散抑制シート８は厚み０．１mm程度のウレタンゴム等の可撓性を有するシートからなり、カバー７の前記端部外面に貼付手段等により取着され、端縁が感光体ドラム２の周面と接触する長さとなるように層厚規制部材４と反対側へ延出されており、この飛散抑制シート８の端縁が感光体ドラム２の周面、換言すれば潜像担持面と摺接することによりカバー７及び感光体ドラム２間の隙間を減少させている。飛散抑制シート８の端縁部８ａは感光体ドラム２の周面と端縁が接触することにより、感光体ドラム２の周面に対して傾斜し（図２参照）、端縁部８ａを除く部分が感光体ドラム２の周面から離隔するようにしてある。

移行抑制部９は断面形状が長方形の板体からなり、磁極Ｓ１の磁極中心軸Ｐ３よりも飛散抑制シート８側に配置され、カバー７の層厚規制部材４と反対側端縁に取着されており、現像ローラ３の周面と第３のギャップＧ３で向き合っている。磁極Ｓ１の磁極中心軸Ｐ３よりも飛散抑制シート８側に移行抑制部９を設けるのは、磁極中心軸Ｐ３に対して層厚規制部材４側では磁気力が磁極中心軸Ｐ３へ吸引され、現像剤の飛散は少ないが、磁極中心軸Ｐ３に対して飛散抑制シート８側では磁気力が磁極中心軸Ｐ３から離反され、現像剤の現像ローラ３からの穂立ちが発生し、飛散現像剤量が多くなるため、この飛散現像剤量が多くなる位置で飛散現像剤が飛散抑制シート８側へ移行するのを抑制する。

第３のギャップＧ３は第１のギャップＧ１よりも大きくしてあるが、第１のギャップＧ１の２倍よりも大きくすることにより現像ローラ３上の現像剤が移行抑制部９に摺接して該現像剤の層厚が乱れるのをより一層防ぐことができるため、望ましくは第１のギャップＧ１の２〜３倍程度で有り、現像剤の移行抑制効果が減少する点から上限は５倍程度である。

ホッパ１内に配置された層厚規制部材４の近傍には第１のギャップＧ１へ給送する現像剤、換言すれば層厚規制部材４により給送が規制された余剰現像剤が層厚規制部材４に対して給送上流側に滞留するのを抑制するための第１の現像剤滞留抑制部材１３が設けられており、また、摺擦部材５の近傍には第２のギャップＧ２へ給送する現像剤が摺擦部材５に対して給送上流側で滞留するのを抑制するための第２の現像剤滞留抑制部材１４が取着されている。

第１及び第２の現像剤滞留抑制部材１３，１４は現像ローラ３に対応する長さを有する金属、合成樹脂等の非磁性材料からなる。第１の現像剤滞留抑制部材１３は層厚規制部材４の幅方向他端部及びホッパ１の上壁間に還流板６と上下に離隔して配設されており、前記余剰現像剤を還流板６へスムーズに還流させるようにしてある。また、現像剤滞留抑制部材１３の下部には還流板６の上面に当接する複数の凸部１３ａが長手方向に離隔して突設されており、この凸部１３ａにより還流板６の上方への撓みを規制するようにしてある。尚、図１の現像剤滞留抑制部材１３は層厚規制部材４から還流板６の一端部にかけて設けられているが、現像剤滞留抑制部材１３の層厚規制部材４からの長さは特に制限されない。また、現像剤滞留抑制部材１３は層厚規制部材４と一体であってもよい。

第２の現像剤滞留抑制部材１４は摺擦部材５及び還流板６の間から還流板６の下面に沿って配設されており、現像剤を第２のギャップＧ２へスムーズに給送させるようにしてある。尚、現像剤滞留抑制部材１４は還流板６と一体であってもよい。

図３は現像ローラ等の支持構造を示す分解斜視図である。以上のようにホッパ１内に配置された現像ローラ３、層厚規制部材４、還流板６（及び摺擦部材５）、カバー７は２つの共通の支持部材１５，１５に支持されており、この支持部材１５，１５に支持した状態でホッパ１内に組み込むことができるようにしてある。支持部材１５，１５は扁平の板体からなり、中央部には現像ローラ３の両端軸部３ａが嵌入される大径の貫通孔１５ａ，１５ａが穿設されており、一端部には層厚規制部材４に取着された現像剤滞留抑制部材１３の両端部に穿設された複数のねじ孔１３ｂ，１３ｂと向き合う小径の貫通孔１５ｂ，１５ｂ、及び摺擦部材５に取着された現像剤滞留抑制部材１４の両端部に穿設された複数のねじ孔１４ａ，１４ａと向き合う小径の貫通孔１５ｃ，１５ｃが穿設されている。そして、現像ローラ３の両端軸部３ａが貫通孔１５ａ，１５ａに嵌入され、支持部材１５，１５間に層厚規制部材４、摺擦部材５及びカバー７を配置した状態で貫通孔１５ｂ，１５ｃからねじ孔１３ｂ，１４ａに子小ねじ等の雄ねじを螺締することによりユニットを形成することができ、このユニットをホッパ１内に組み込むことができる。

以上のように構成された現像装置のホッパ１内には２成分の現像剤が収容される。現像剤は磁性粉体等のキャリア及びトナーからなる。この現像剤は一般的な粒径よりも小粒径とした現像剤が用いられる。キャリアは一般的な平均粒径が８５μｍであるのに対して、本発明のキャリアは平均粒径を６５μｍ以下としてある。また、トナーの一般的な平均粒径が８．５μｍであるのに対して、本発明のトナーは平均粒径を７．５μｍ以下としてある。

感光体ドラム２に担持された静電潜像を現像する場合、感光体ドラム２は図１の時計回りに回転し、現像ローラ３のスリーブ３２及び撹拌ローラ１０は図１の反時計回りに回転し、ホッパ１内の現像剤は撹拌ローラ１０により撹拌されつつ現像ローラ３により第２のギャップＧ２へ給送され、この第２のギャップＧ２により給送量（層厚）が規制され、摺擦部材５により摺擦されつつ第２のギャップＧ２を通過する。第２のギャップＧ２へ給送される現像剤は第２の現像剤滞留抑制部材１４により滞留が抑制されつつ第２のギャップＧ２へスムーズに給送される。第２のギャップＧ２を通過した現像剤は第１のギャップＧ１へ給送される。第２のギャップＧ２は第１のギャップＧ１よりも大きく設定してあるため、層厚規制部材４により余剰現像剤を確実に発生させることができ、また、摺擦部材５により現像剤循環量を得ることができる。余剰現像剤は第１の現像剤滞留抑制部材１３により滞留が抑制されつつ還流板６側へ還流され、該還流板６により撹拌ローラ７の上部へ還流され、全体として還流板６の周りを現像剤が循環する。

第２のギャップＧ２は現像ローラ３との間で現像剤を摺擦するための摺擦部材５により形成されているため、現像剤が第２のギャップＧ２を通過するとき、現像剤を予備帯電することができ、この予備帯電した現像剤の給送量を層厚規制部材４が規制するため、予備帯電した現像剤を層厚規制部材４により主帯電することができる。しかも、磁極Ｎ２の磁極中心軸Ｐ２が第２のギャップＧ２の最小位置ａに対して給送上流側へ１．５°変位した位置よりも給送下流側となるように磁極Ｎ２を配置してあるため、図４〜図７に示すように磁極Ｎ２の磁極中心軸Ｐ２へ向かう磁気力が第２のギャップＧ２に発生する。

図４は磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度のスカラー量を現わした図であり、図５は磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度の半径方向成分を現わした図であり、図６は磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度の回転方向成分を現わした図である。尚、図４〜図６において半径方向距離は現像ローラ３の半径寸法に第２のギャップＧ２の寸法を加算した距離である。

図７の（ａ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する半径方向成分の磁束密度を現わした図であり、図７の（ｂ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する半径方向成分の正規化磁束密度を現わした図であり、横軸の正数は最小位置ａからの変位角度が給送上流側であり、横軸の負数は最小位置ａからの変位角度が給送下流側である。この図７では磁極中心軸Ｐ２上での第２のギャップＧ２の寸法、及び磁極中心軸Ｐ２の最小位置ａからの変位角度を変えることにより磁束密度成分を変更することができ、また、この磁束密度成分を正規化することにより、磁極Ｎ２の幅寸法Ｄｍ＝４mmでは図７の（ｂ）のように１つのパラグラフにできることが分かる。尚、図７においては現像ローラ３の半径寸法を２５mmとし、この２５mmの半径寸法に第２のギャップＧ２の寸法２．５mm、３．５mm、７．０mmを加算した寸法が現像ローラ３の半径方向距離２７．５mm、２８．５mm、３２．０mmである。

図８の（ａ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する回転方向成分の磁束密度を現わした図であり、図８の（ｂ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する回転方向成分の正規化磁束密度を現わした図であり、横軸の正数は最小位置ａからの変位角度が給送上流側であり、横軸の負数は最小位置ａからの変位角度が給送下流側である。図８の（ａ）の回転方向成分の磁束密度を正規化することにより図８の（ｂ）のように１つのパラグラフにできることが分かる。

図９は磁極中心軸上での半径方向距離と正規化磁束密度との関係を示す図である。磁極Ｎ２の幅寸法Ｄｍは４mmであり、第２のギャップＧ２は、Ｇ１＜Ｇ２≦０．８×Ｄｍとなるように設定されているため、Ｇ２≦０．８×Ｄｍを２．３mm≦３．２mmとすることにより、還流板６近傍の磁束密度Ｂが高い状態（Ｂ≧４１％）、即ち、磁束密度の２乗に比例する磁気吸引力が現像剤のキャリアに加わり（Ｂ＾２≧１７％）、比較的大きな摩擦力を受ける状態で摺擦部材５の給送下流側端で層厚規制され、予備帯電を効率よくできる。また、望ましくはＧ２≦（２／３）・Ｄｍ、即ち、２．３mm≦２．７mmとすることにより還流板６近傍の磁束密度Ｂが比較的高い状態（Ｂ≧４５％）、即ち、磁束密度の２乗に比例する磁気吸引力がキャリアに加わる（Ｂ＾２≧２０％）。

しかも、第１及び第２のギャップＧ１，Ｇ２と、単位長さ当りの現像剤量Ｍ１と，単位長さ当りの現像剤量Ｍ２とはＭ２＞（Ｍ１／Ｇ１）Ｇ２となるように設定されているため、第２のギャップＧ２に給送される現像剤は摺擦部材５により層厚の規制を受けないので層厚は不均一であり、給送量の平均値Ｍ２avが第２のギャップＧ２・（Ｍ１／Ｇ１）以下でも現像剤の一部が層厚規制部材４と接触摺動し、予備帯電による循環量を増加させる効果がある。しかし、規制量以下の状態では摺擦状態は給送量、現像剤層形成状態に大きく依存するため不安定となるが、上記の設定により不安定となることを抑制できる。

図１０は第２のギャップの最小位置ａに対する磁極中心軸の位置と現像剤循環量との関係を示す図である。

現像剤循環量はホッパ１内の現像剤量及び第２のギャップの距離により影響を受けることになるため、図１０では、ホッパ１内の現像剤量を１４００ｇ又は１２５０ｇとし、第２のギャップＧ２を４mm、３．２mm、２．３mmとして現像剤循環量を測定した。磁極Ｎ２の磁極中心軸Ｐ２が第２のギャップＧ２で最小となる最小位置ａから給送上流側へ１．５°変位した位置に至る間では、最小位置ａに対して給送上流側で磁気力が磁極中心軸Ｐ２へ吸引されるため、第２のギャップＧ２での磁気力による現像剤の給送量が最小位置ａから給送下流側へ変位している場合に比べて低下し、図１０に示すように安定した量の現像剤循環量が得られる。

この現像剤循環量は磁極中心軸Ｐ２を最小位置ａに対して給送下流側へ変位した位置となるように磁極Ｎ２を配置することにより、図１０に示すように漸次増加することになるが、第２のギャップＧ２が２．３mmでは、磁極中心軸Ｐ２が最小位置ａに対して給送下流側へ１．５°変位した位置で摺擦部材５が現像剤の給送量を規制し始めることになるため、磁極中心軸Ｐ２を最小位置ａに対して給送下流側へ１．５°以上に変位させても現像剤循環量を安定させることができる。また、第２のギャップＧ２が４mmでは、摺擦部材５が現像剤の給送量を殆ど規制しないため、第２のギャップＧ２が３．２mm、２．３mmの場合のように現像剤循環量を増加することができない。

図１１は移行抑制部を設けていない現像装置の一部の構成を示す断面図である。以上のように第１のギャップＧ１を０．５mm、第２ギャップＧ２を３．２mmに設定して現像剤の循環量を増加させる状態とし、カバー７の現像ローラ３との間の間隔を３．０mmに設定し、移行抑制部９を設けていない現像装置を、感光体ドラム２を有する画像形成装置に装着し、カバー７の端部に取着された飛散抑制シート８の端縁を感光体ドラム２の周面に摺接させてプロセス速度の３９５mm／秒でシートに印字を行い、該シートの画質を評価したところ、黒ベタが連続した領域の後端近傍の白地領域に黒点、もしくは黒スジ状の画像汚れが発生した。この原因を検討した結果、例えば、プロセス速度が３１５mm／秒ではこのような画質劣化は認められなかったが、３９５mm／秒とプロセス速度を速くすると、現像ローラ３及び現像剤の回転移動と、磁極Ｓ１近傍での現像剤の穂立ちとによって飛散トナー量が多くなり、カバー７が設けられているにも係らず、カバー７内で飛散したトナーが飛散抑制シート８の先端周辺に廻り込み、感光体ドラム２から受ける静電吸引力により、飛散抑制シート８の先端部で堆積し、体積したトナーが塊となって感光体ドラム２の周面に落下し、黒点、もしくは黒スジ状となって画質劣化を来すものであると判明した。

この対策として、図２に示すように、層厚規制部材４と飛散抑制シート８との間に配置された磁極Ｓ１の磁極中心軸Ｐ３よりも飛散抑制シート８側にカバー７内の現像剤が飛散抑制シート８側に移行するのを抑制するための移行抑制部９を設けたことにより、該移行抑制部９と現像ローラ３との間の第３のギャップＧ３での流路抵抗を大きくでき、カバー７内で飛散した現像剤がカバー７内より飛散抑制シート８の先端部８ａに向かって流出し難くできた。

図１２は本発明に係る現像装置の他の例を示す要部の断面図である。この現像装置は、飛散抑制シート８の端縁部８ａを感光体ドラム２の周面に密着させてある。このように飛散抑制シート８の端縁部８ａが感光体ドラム２の周面に密着した状態では飛散抑制シート８に現像剤のトナーが堆積し易かったが、図２に示すように端縁を感光体ドラム２の周面に接触させたことにより、飛散抑制シート８の端縁を除く部分が感光体ドラム２の周面から離隔し、感光体ドラム２の静電吸引力が弱くなり飛散トナーが堆積し難くなった。

図１３は本発明に係る現像装置が装着された画像形成装置の要部の構成を示す縦断正面図である。以上のように構成された現像装置は例えば電子写真プロセス部を有する画像形成装置に装着される。この画像形成装置は、図１３に示すように原稿の画像を読み取るためのスキャナ２０と、周面に静電潜像が担持される回転可能な感光体ドラム２（画像形成部）と、該感光体ドラム２を帯電する帯電手段２１と、原稿画像に対応する静電潜像を感光体ドラム２に担持させるレーザービームスキャナーを有する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像装置Ａと、現像された感光体ドラム２のトナー画像をシートに転写する転写手段２２と、感光体ドラム２に残留する現像剤を除去するクリーニング手段と、感光体ドラム２の帯電を取り除く除電手段と、感光体ドラム２に向けてシートを供給するシート供給ユニット２３と、画像が形成されたシートを後処理するシート後処理部２４とを備えたデジタル複写機である。

尚、以上説明した実施の形態では移行抑制部９をカバー７に取着した構成としてあるが、その他、移行抑制部９はカバー７又は飛散抑制シート８と一体の構成としてもよい。また、摺擦部材５は還流板６と一体に形成してあるが、その他、摺擦部材５は還流板６と別に形成された構成としてもよい。

本発明に係る現像装置の構成を示す断面図である。 本発明に係る現像装置の要部の拡大図である。 現像ローラ等の支持構造を示す分解斜視図である。 磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度のスカラー量を現わした図である。 磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度の半径方向成分を現わした図である。 磁極中心軸上での半径方向距離、及び磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する磁束密度の回転方向成分を現わした図である。 （ａ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する半径方向成分の磁束密度を現わした図であり、（ｂ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する半径方向成分の正規化磁束密度を現わした図である。 （ａ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する回転方向成分の磁束密度を現わした図であり、（ｂ）は磁極中心軸の最小位置ａからの変位角度に対する回転方向成分の正規化磁束密度を現わした図である。 磁極中心軸上での半径方向距離と正規化磁束密度との関係を示す図及び図表である。 第２のギャップの最小位置ａに対する磁極中心軸の位置と現像剤循環量との関係を示す図及び図表である。 移行抑制部を設けていない現像装置の一部の構成を示す断面図である。 本発明に係る現像装置の他の例を示す要部の断面図である。 本発明に係る現像装置が装着された画像形成装置の要部の構成を示す縦断正面図である。

符号の説明

２ 感光体ドラム（潜像担持体、画像形成部）
３ 現像ローラ
３１ マグネットローラ
４ 層厚規制部材
７ カバー
８ 飛散抑制シート（飛散抑制部材）
９ 移行抑制部
Ｇ１ ギャップ
Ｇ３ ギャップ
Ｐ３ 磁極中心軸
Ａ 現像装置

Claims (3)

1. 複数の周方向位置に磁極を有するマグネットローラ及び該マグネットローラに回転自在に外嵌されたスリーブを有し、現像剤を潜像担持体へ給送して静電潜像を現像するための現像ローラと、該現像ローラが搬送する現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、該層厚規制部材よりも潜像担持体側となるべき位置に配置され、前記現像ローラ上を前記層厚規制部材及び現像ローラの間で形成されるギャップＧ１よりも大きく離隔して覆うカバーと、該カバーよりも潜像担持体側となるべき位置に配置され、前記現像剤が前記カバーの外部に飛散するのを抑制するための飛散抑制部材とを備えた現像装置において、
   前記マグネットローラの１つの磁極は、前記層厚規制部材と前記飛散抑制部材との間に配置してあり、該１つの磁極の磁極中心軸よりも前記飛散抑制部材側に、該飛散抑制部材及び前記カバーの内面よりも前記現像ローラ側へ突出し、前記カバー内の現像剤が前記飛散抑制部材側に移行するのを抑制するための移行抑制部を備えており、
   前記移行抑制部と前記現像ローラとの間で形成されるギャップＧ３は、前記ギャップＧ１に対して(1) 式を満たすことを特徴とする現像装置。
   ２×Ｇ１＜Ｇ３≦５×Ｇ１……(1) 式
2. 前記飛散抑制部材は、端縁が潜像担持体に接触すべき長さであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 静電潜像を現像する請求項１又は２記載の現像装置と、現像された画像をシートに形成する画像形成部とを備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images