JP4882641B2 - 現像装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式や静電記録方式を適用したプリンタ、複写機等に代表される画像形成装置においては、感光体等の像保持体に形成される静電潜像を現像する現像装置として、トナーと磁性キャリアを含む現像剤（二成分現像剤など）を利用した現像装置を採用するものがある。

このような現像装置では、一般に、ハウジング（筐体）の一部に収容している現像剤を、そのハウジングの像保持体と対向する現像領域に面する開口部に一部露出させた状態で設置されて回転する現像ロールに磁気力で保持させた後、その保持された現像剤の層厚を層厚規制部材により一定に規制したうえで現像工程域まで搬送している。そして、その現像領域まで搬送された現像ロール上の現像剤（トナー成分）を像保持体の潜像部分に静電的に付着させ、これにより静電潜像の現像を行っている。この場合、現像ロールとしては、回転する円筒状のスリーブと、このスリーブの内部空間内に位置固定された状態で設置され、複数の磁極が配置されたマグネットロールとで構成されるものが主に使用されている。

ところで、このような現像装置においては、現像領域を通過した後の現像ロールの外周面が通過する側のハウジング開口部の領域から、現像剤が外部に飛散して浮遊することがある。また、この現像剤の飛散が発生した場合には、その現像剤によって画像形成装置の内部が汚染されたり、その現像剤が現像装置等に堆積した後に振動等で落下して画像不良になる等の問題を誘発するおそれがある。

これに対し、従来においても、上記したような現像剤の飛散の発生を抑制する対策を講じた現像装置や画像形成装置が知られている。

例えば、現像剤戻り部側に位置するハウジングのうちハウジング開口から離間した部位に、マグネットロール側に突出して微小隙間を形成するスペーサ部を設け、かつ、このスペーサ部にマグネットロールの搬送磁極の１つを配設するとともに、この搬送磁極とその両隣りに位置する逆極性の搬送磁極との間に上記スペーサ部の両端部位置を配置した現像装置が知られている（特許文献１）。

また、現像領域の下流側に位置する現像器筐体の現像剤担持体（現像スリーブ）との対向面をその現像剤担持体の周面にそう凹円筒面で構成し、しかも、その凹円筒面と現像剤担持体の外周面との隙間が、特定の搬送極の磁束密度値、現像剤搬送量等のパラメータを含む算出式から得られる値を超えないように構成した画像形成装置が知られている（特許文献２）。

実開平８−８４４号公報 特開平２００５−４３５０１号公報

この発明は、現像領域を通過した後の円筒状の現像剤搬送体が通過して対向する側の筐体の開口部領域において現像剤が外部に飛散することを、その現像剤搬送体における現像剤搬送量の影響を受けることなく、また筐体の現像剤搬送体との広範囲な隙間管理を要することもなく、きわめて簡便に抑制することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を提供するものである。

この発明（Ａ１）の現像装置は、現像領域と対向する現像用開口部が形成された筐体と、この筐体の現像用開口部に一部露出させた状態で設置されて回転し、トナー及び磁性キャリアを含む現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体と、この現像剤搬送体の内部空間内に固定して設置され、現像磁極及び現像剤剥離磁極を含む複数の磁極がその搬送体の回転方向に順次配置された磁石体とを有し、前記筐体のうち現像領域を通過した後の前記現像剤搬送体の外周面と対向する部位であって前記磁石体の現像磁極から当該現像剤搬送体の回転方向に進んで現像剤剥離磁極に至るまでの間で法線方向磁束密度が２０ｍＴ（ミリテスラ）以下の領域に該当する部位に、その現像剤担持体の外周面との間隙が最も狭くなる突出部を少なくとも存在させるように形成していることを特徴とするものである。

また、この発明（Ａ２）の現像装置は、上記発明Ａ１の現像装置において、その突出部が、前記磁石体の前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域から前記現像剤搬送体の回転方向上流側において最初に配置されている磁極の法線方向磁束密度がピーク値になる地点に該当する部位には存在しないように形成されているものである。

また、この発明（Ａ３）の現像装置は、上記発明Ａ１の現像装置において、その突出部が、前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域に該当する部位内にのみ存在するように形成されているものである。

また、この発明（Ａ４）の現像装置は、上記発明Ａ１の現像装置において、その筐体のうち前記突出部から前記現像剤搬送体の回転方向上流側の部位を、その現像剤搬送体の外周面との間隙が、前記磁石体の前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域から当該現像剤搬送体の回転方向上流側において最初に配置されている磁極の法線方向磁束密度がピーク値になる地点に該当する部位に近づくにつれて増大する形状に形成しているものである。

また、この発明（Ａ５）の現像装置は、上記発明Ａ１の現像装置において、前記突出部の前記現像剤搬送体の回転方向下流側を、その現像剤搬送体の外周面との間隙を急激に変化させるように切り立つ面で形成しているものである。

さらに、この発明（Ｂ）の画像形成装置は、潜像が形成される像保持体と、この像保持体の潜像を現像剤により現像する現像装置とを有し、前記現像装置が上記発明Ａ１乃至Ａ５のいずれかの現像装置であるものである。

上記発明Ａ１の現像装置によれば、筐体のうち現像領域を通過した後の現像剤担持体の外周面との間隙が最も狭くなる突出部が法線方向磁束密度２０ｍＴ以下の領域にも該当するため、その突出部を通過するときの現像剤搬送体の外周面に形成される現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）の高さがその搬送体の現像剤搬送量の変動（増減）に殆ど依存することなく一定に保持されやすくなる。このため、その突出部の現像剤搬送体の外周面との（最狭の）間隙を２０ｍＴ以下の磁束密度による磁力で形成される現像剤の穂立ちの（最小の）高さと同じ値に設定することで、その突出部において現像剤の穂立ちとの間に不要な空隙が発生することを阻止することが可能になる。この結果、筐体内にある現像剤がそのような突出部と穂立ちとの間に発生する空隙を通して筐体外部に放出されて飛散することを簡易に抑制することができる。

上記発明Ａ２の現像装置では、その最初に配置されている磁極のピーク値を示す法線方向磁束の磁力により現像剤搬送体に形成される現像剤の最も高い穂立ち部分が突出部に衝突するおそれがなくなる。これにより、その穂立ち部分が突出部に衝突することで発生するような現像剤の飛散（浮遊）を抑制することができる。

上記発明Ａ３の現像装置では、突出部が記磁束密度２０ｍＴ以下の領域に該当する部位内にのみ存在するように構成すればよいため、筐体の現像剤搬送体の外周面との隙間管理がきわめて狭い領域で済み容易になる。また、その磁束密度２０ｍＴ以下の領域を外れた筐体の部位は、現像剤搬送体の外周面との間隙が突出部における当該間隙よりも広いものになるため、特に２０ｍＴ以下の領域を現像剤搬送体の回転方向上流側に外れた筐体の部位において現像剤の穂立ちが強く接触することで現像剤が筐体外部に飛散してしまうことが抑制される。

上記発明Ａ４の現像装置では、その筐体のうち突出部から現像剤搬送体の回転方向上流側の部位に、当該最初に配置されている磁極のピーク値を示す法線方向磁束で形成される現像剤の（最高の）穂立ち部分が衝突することが抑止される。これにより、その穂立ち部分が筐体の当該部位に衝突することで発生するような現像剤の飛散（浮遊）を抑制することができる。

上記発明Ａ５の現像装置では、突出部を通過した現像剤が現像剤剥離磁極の磁力により再び穂立ち状態になるが、その穂立ちのうち突出部を通過した直後の穂立ち部分の上端部が現像剤搬送体の回転方向とは逆の方向に倒れこむようなことがあっても、その逆方向に倒れこむ現像剤の穂立ちが切り立つ面に当接する状態になる。これにより、その突出部の切り立つ面が倒れこんで当接する現像剤の穂立ちで塞がれた状態になるため、突出部と現像剤穂立ちの間に不用意な隙間が発生することがなく、これによっても現像剤の飛散が抑制される。

上記発明Ｂの画像形成装置では、前述したように現像装置の現像領域を通過した後の現像剤搬送体が通過して対向する側の筐体の開口部領域において現像剤が外部に飛散することが簡易に抑制されるため、その飛散した場合の現像剤に起因した画像形成装置の内部汚染や画質不良の発生が抑制され、信頼性の向上した画像形成が可能になる。

図１乃至図３はこの発明の実施の形態に係る現像装置であり、図１はその概略断面図、図２及び図３はその要部を拡大した説明図である。

この現像装置１は、基本的に、筐体としてのハウジング１０と、現像剤搬送体としての現像ロール２０と、層規制部材としてのトリミング板３０と、現像剤攪拌搬送部材としての２本のスクリューオーガー４１、４２とでその主要部が構成されている。図中において、符号２は非磁性トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤、３は画像情報に応じた静電潜像が形成される像形成体としての感光ドラム、Ｄは感光ドラム３上の現像領域であり、また、矢印は回転する部品の回転方向を示している。

ハウジング１０は、感光ドラム３の現像領域Ｄと対向する端部となる部位に現像ロール２０が一部露出するように配設される開口部１２が形成されるとともに、その開口部１２とは反対側の端部にかけての部位に二成分現像剤２を収容する現像剤収容部１３が形成された構造になっている。現像剤収容部１３は、両端部で連通しかつ中央部で仕切り壁１３ａにて仕切られた平行する２列の現像剤循環搬送路１３ｂ，１３ｃを有する形態になっている。

現像ロール２０は、ハウジング１０の開口部１２付近に一部露出した状態で回転する円筒形状のスリーブ２１と、このスリーブ２１の内部空間内に複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール２２が位置を固定された状態で配設されている。また、現像ロール２０（のスリーブ２１）は、図示しない回転駆動装置からの動力を得て回転駆動するようになっているとともに、感光ドラム３との間で現像電界を形成するための所定の現像バイアスが図示しない現像バイアス電源から印加されている。現像バイアスとしては、例えば交流成分を重畳した直流が印加される。ちなみに、現像装置１は、この現像ロール２０（のスリーブ２１）と感光ドラム３の現像領域Ｄとなる外周面部分との間隙（ｄ：図３参照）が所定の値になるように設置される。

スリーブ２１は、感光ドラム３の軸方向における画像形成有効領域とほぼ同じ幅（長さ）を有する円筒形状からなり、非磁性材料（例えばステンレス、アルミニウム等）を用いて形成されている。また、マグネットロール２２は、そのロール軸２２ａに対し、図２に点線で示すような法線方向の磁束密度分布を形成する５つの磁極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｎ１，Ｎ２が適宜配置されている。このうち、磁極Ｓ１は現像磁極、磁極Ｎ１は現像磁極Ｓ１に対してスリーブ回転方向の下流側に位置する現像後搬送磁極、磁極Ｎ２、Ｎ３は現像後搬送磁極Ｎ１に対してスリーブ回転方向の下流側に間隔をあけて位置する同極どうしの現像剤剥離磁極、Ｎ２は現像磁極Ｓ１に対してスリーブ回転方向の上流側に位置する現像剤搬送及び層厚規制用磁極である。

トリミング板３０は、スリーブ２１の軸方向における現像有効領域とほぼ同じ長さを有する板形状からなり、非磁性材料（例えばステンレス）を用いて形成されている。トリミング板としては、この他にも、例えばその非磁性部材に磁性材料を貼り付けた構成のものを用いてもよい。そして、このトリミング板３０は、その先端部３０ａが現像ロール２０（スリーブ２１）の表面に対して、その表面に保持される二成分現像剤２の層厚を所定の厚さに規制するための間隙（γ：図３参照）を保持して対向する状態でもってハウジング１０の開口部１２側の部位にネジ等の取り付け手段により固定されている。

スクリューオーガー４１、４２は、回転軸部４１ａ，４２ａに二成分現像剤２を攪拌搬送するための羽根部４１ｂ，４２ｂを螺旋状に所定のピッチで巻きつけた状態に形成した回転部材である。このオーガー４１，４２は、ハウジング１０の現像剤収容部１３における２列の現像剤循環搬送路１３ｂ，１３ｃ内に、その両搬送路にある現像剤３を一定の方向に循環して搬送する所定の方向にそれぞれ回転するように取り付けられている。

また、この現像装置１においては、図１〜３に示すように、ハウジング１０のうち開口部１２の近傍であって現像領域Ｄを通過した後の現像ロール２０（のスリーブ２１）の外周面と対向する部位１４に、そのスリーブ２１の外周面との間隙αが最も狭くなる突出部１５をスリーブ２１の軸方向とほぼ平行するような状態で形成している。この対向する部位１４は、基本的に、その開口部１２に近い部分のみがスリーブ２１の外周面と概ね間隙βでもってほぼ平行するような円筒面となっており、その部位を越えた部分がスリーブ２１の外周面から徐々に離れる状態の平面になっている。

上記突出部１５は、ハウジング１０の上記対向部位１４内において、マグネットロール２２の現像磁極Ｓ１からスリーブ２０の回転方向Ａに進んで現像剤剥離磁極Ｓ２に至るまでの間で法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅに該当する部位に、少なくとも存在させるように形成されている。この実施の形態では、法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下になる領域Ｅが、現像後搬送磁極Ｎ１と現像剤剥離磁極Ｓ２との間に１つ存在しているため、その領域Ｅを対象にして突出部１５の形成位置を設定している。図２等において一点鎖線で示す符合Ｍｏは、その領域Ｅにおいて法線方向磁束密度が０（ゼロ）ｍＴの地点を示す。この方線方向磁束密度については、例えばガウスメーター（例えば、電子磁気工業社製：ＧＭ−４００２など）測定装置により測定して確認することができる。この他にも、スリーブ外周面の穂立ち方向が、その外周面の接線方向に向いていることを目視または光学顕微鏡などで確認するという方法によって確認することも可能である。

また、この突出部１５は、図２〜図４に示すように、そのスリーブ２１の回転方向下流側となる端部１５ａが、法線方向磁束密度０ｍＴとなるスリーブ２１の法線（Ｍｏ）と交差する対向部位１４の地点１４ａとほぼ一致し、その法線（面）の方向とほぼ平行な状態で切り立った段差面（１５ａ）となっている。一方、突出部１５のスリーブ２１の回転方向Ａ上流側となる部位１５ｂは、スリーブ２１との隙間αが現像後搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束密度のピーク値（図２中の点線Ｍｐ）になる地点（点線Ｍｐと交差する部位）に該当する部位１４ｂに近づくにつれて増大する、換言すればその突出する高さが次第に低くなる傾斜面として形成されている。さらに、突出部１５のスリーブ２１の回転方向上流側となる端部１５ｃは、上記現像後搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束密度のピーク値になる地点に該当する部位１４ｂに存在しないように、その部位１４ａの手前側の位置に止まるように形成されている。

この実施の形態における突出部１５は、そのスリーブ２１の回転方向Ａ下流側となる端部１５ａの突出角部（１５ａａ：図４参照）においてスリーブ２１の外周面との間隙αが最小の値（αmin）となっている。この間隙の最小値（αmin）は、スリーブ２１の法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅに該当する外周面部分で形成される二成分現像剤２の穂立ち（磁気ブラシ）の高さとほぼ同じ値に設定される。この場合、その端部１５ａの端部角部（１５ａａ）は、スリーブ２１の軸方向とほぼ平行する直線状の形状で構成されている。また、突出部１５のスリーブ２１の回転方向上流側となる端部１５ｃは、そのスリーブ２１の外周面との間隙αが最大値（この場合、ハウジング１０の上記対向部位１４の平均間隙βとほぼ同じ値）に設定されている。この他、突出部１５は、その最小の間隙（αmin）となる部位１５ａが、スリーブ２１を挟んで、トリミング板３０とほぼ対向する反対側の位置（トリミング板３０のスリーブ２１との対向位置からほぼ１８０°の角度（１８０±４０°）となる反対位置）に配置されている。

以上のように、突出部１５は、スリーブ２１の外周面との間隙αが最小値である端部１５ａが少なくとも法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下になる領域Ｅ内に存在する関係で形成されている。また、このような突出部１５は、ハウジング１０（の少なくとも対向部位１４）と一体的に形成されるが、例えば、ハウジング１０とは別に製作した後にその対向部位１４に取り付けるように構成しても差し支えない。

次に、この現像装置１の動作について説明する。

この現像装置１を装備する電子写真方式等の画像形成装置において画像形成の動作時になると、まず、現像ロール２０とオーガー４１、４２が回転し始めるとともに、現像ロール２０に現像バイアス電圧が印加される。これにより、ハウジング１０の現像剤収容部１３に収容されている二成分現像剤２が回転するオーガー４１、４２によって攪拌されながら現像剤収容部１３の循環経路内を循環搬送される。この際、二成分現像剤２におけるトナーが、キャリアと十分に攪拌されて摩擦帯電されるとともに、キャリアの表面に静電的に付着した状態となる。

続いて、現像ロール２０に近い側のオーガー４１によって搬送される二成分現像剤２の一部が、現像ロール２０に磁力により保持される。即ち、現像ロール２０における回転するスリーブ２１の表面に、マグネットロール２２の磁極Ｓ３、Ｎ２の磁力により、トナーが付着した磁性キャリアが多数鎖状に繋がった磁気ブラシを形成した状態で保持される。次いで、このスリーブ２１に保持された二成分現像剤２は、そのスリーブの回転に伴って搬送される途中でトリミング板３０との間に形成される一定の間隙（γ）を通過する際にその通過状態を規制され、ほぼ一定の層厚（磁気ブラシ高さ）にされる。

そして、このように層厚が規制された二成分現像剤２は、その後、現像ロール２０のスリーブ２１の回転に伴って感光ドラム３と対向する現像領域Ｄに搬送される。しかる後、現像領域Ｄに搬送された二成分現像剤２は、その現像磁極Ｓ１の磁力により形成される磁気ブラシの先端部を感光ドラム３の外周面に接触させた状態で通過させられ、その通過の際に、現像ロール２０に印加される現像バイアス電圧により現像ロール２０と感光ドラム３の間に形成される現像（交番）電界により、そのトナーのみが感光ドラム３上の静電潜像に静電的に付着されることなる。これにより、現像装置１による静電潜像の現像が行われる。

また、現像領域Ｄを通過した後の現像ロール２０上の二成分現像剤２は、現像後搬送磁極Ｎ１の磁力によりスリーブ２１に保持された状態で搬送された後、現像剤剥離磁極Ｓ２，Ｓ３の間を通過する際に原則、同極性の剥離磁極Ｓ２，Ｓ３により形成される反発磁力（磁界）によってスリーブ２１から剥離されてハウジング１０内に戻される。この剥離されて戻された現像剤２は、ハウジング１０の現像剤収容部１３内で再び攪拌される。一方、この現像剤が剥離された後の現像ロール２０には、現像剤収容部１３で攪拌された二成分現像剤２が前述したような原理で改めて補充されるように供給されて保持される。

そして、この現像装置１においては、現像領域Ｄを通過した後の現像ロール２０のスリーブ２１に保持される二成分現像剤２が、そのスリーブ２１の回転に伴ってハウジング１０の対向部位１４と対向するようにして通過する際に以下のような状態に保持される。

まず、そのスリーブ２１上の二成分現像剤２は、図４に示すように、マグネットロール２２の現像後搬送磁極Ｎ１と対向する位置を通過する際に、スリーブ２１上を搬送磁極Ｎ１の磁力により山形状に盛り上がった状態の磁気ブラシ２ａを形成しながら移動する。

続いて、その磁気ブラシ２ａを形成する現像剤２は、現像後搬送磁極Ｎ１と現像剤剥離磁極Ｓ２の間の法線方向磁極密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅを通過する際に、その穂の高さが磁極密度の低下に応じて次第に低くなる状態の磁気ブラシ２ｂを形成するようになり、特にその磁極密度が０ｍＴの地点（Ｍｏ）を通過するときに最も低い穂の高さ（ｈ）の磁気ブラシになって移動する。

この際、スリーブ２１上の二成分現像剤２は、その磁力がその前後の部位に比べて弱くなった領域Ｅを通過することで穂の高さが低くなり、その最も低い穂の高さ（ｈ）になったときにハウジング１０の対向部位１４にある上記突出部１５のうちスリーブ２１との間隙（α）が最も狭い値（αmin）に設定された端部１５ａ（の角部１５ａａ）を通過することになる。

この突出部１５を通過した後のスリーブ２１上の二成分現像剤２は、現像剤剥離磁極Ｓ２に近づくにつれて現像剤剥離磁極Ｓ２の磁力を受け、再び山形状に盛り上がった状態の磁気ブラシ２ｃを形成しながら移動する。

これにより、現像領域Ｄを通過した後のスリーブ２１に保持される二成分現像剤２（の磁気ブラシ２ｂ）は、法線方向磁極密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅであってその磁極密度が０ｍＴの地点（Ｍｏ）を通過する際に、その磁気ブラシ高さｈとほぼ同じ値にスリーブ２１との最小の間隙αが設定されている突出部の端部１５ａ（角部１５ａａ）を通過することになる。特に、この法線方向磁極密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅ内を通過する際の磁気ブラシ２ｂの高さｈは、スリーブ２１の現像剤搬送量の変動（増減）に殆ど依存することなく一定に保持されやすい。

従って、ハウジング１０の対向部位１４における突出部１５の端部１５ａとその部位を通過するスリーブ２１上の磁気ブラシ２ｂとの間は、不要な空隙が発生することが阻止される。つまり、突出部１５の端部１５ａとスリーブ２１の外周面との間は、磁気ブラシ２ｂによって安定して塞がれた状態に維持される。この結果、ハウジング１０内にある現像剤（特にトナー）２が、そのような突出部１５の端部１５ａと磁気ブラシ２ｂとの間に形成される空隙を通してハウジング１０の開口部１２から外部に放出されて飛散することが抑制される。

また、突出部１５は、図４に示すように、そのスリーブ回転方向上流側の端部１５ｃが現像後搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束密度のピーク値になる地点（Ｍｐ）に該当する部位１４ｂに存在しないように形成されているので、その搬送磁極Ｎ１のピーク値を示す法線方向磁束の磁力によりスリーブ２１に形成される磁気ブラシ２ａのうち高さｈが最も高い部分２ｄが、突出部１５の全体や特にその最狭間隙（αmin）となる端部１５ａに衝突することがなくなる。この結果、その磁気ブラシ部分２ｄが突出部１５に衝突することによって、その磁気ブラシ２ｄのキャリアに付着しているトナーが離脱してハウジング１０の開口部１２側に向けて飛散（浮遊）するという現象の発生が抑制される。

さらに、突出部１５は、図４に示すように、そのスリーブ回転方向上流側の部位１５ｂがその回転方向上流側に位置するにつれて突出する高さが次第に低くなる傾斜面として形成されているため、その傾斜面からなる突出部の部位１５ｂに、現像後搬送磁極Ｎ１の磁力で形成される磁気ブラシ２ａ（特に、搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束のピーク値となる地点からスリーブ回転方向下流側で形成されるブラシ部分）が衝突することが抑止される。この結果、その磁気ブラシ部分２ａがハウジング１０の傾斜面からなる突出部の部位１５ｂに積極的に（必要以上に）衝突することで発生するような現像剤の飛散（浮遊）が抑制される。

この他にも、突出部１５は、図５に示すように、そのスリーブ回転方向上流側の端部１５ａが段差面として形成されているため、例えばスリーブ２１上の現像剤搬送量が多くなるような場合、以下のような作用効果が得られる。

即ち、その現像剤搬送量が多くなると、スリーブ２１上の磁気ブラシの高さが総体的に高めになり、これにより突出部１５を通過して現像剤剥離磁極Ｓ２の磁力で形成される磁気ブラシ２ｃのうち突出部１５を通過した直後の磁気ブラシ２ｅ部分の上端部が、スリーブ２１の回転方向上流側に折り曲がって倒れこむような現象（いわゆる逆倒れ現象）が発生することがある。しかし、このような逆倒れ現象が発生しても、その逆倒れした磁気ブラシ２ｅの部分は、突出部１５の端部１５ａの段差面に当接するような状態になる。この結果、突出部における端部１５ａの切り立つ段差面が倒れこんで当接する磁気ブラシ部分で塞がれた状態になるため、突出部１５と現像ブラシ（２ｂ）の間に不用意な隙間が発生することがない。従って、これによっても、例えばそのような隙間を通してハウジング１０の内部から外部にむけて流れるような気流が発生するようなことが抑制されるようになるので、かかる気流に乗ってハウジング１０内にある現像剤が外部に噴出して飛散するような現象の発生が抑制される。

また、突出部１５は、その最小の間隙（αmin）となる部位１５ａが、スリーブ２１を挟んでトリミング板３０とほぼ対向する反対側の位置に配置されているので、次のような作用効果が得られる。即ち、まず、スリーブ２１が、トリミング板３０と対向する位置を通過する際に、そのスリーブ２１とトリミング板３０の先端部３０ａとの間隙に現像剤２が密に存在するため、そのトリミング板３０とは反対側の方向に僅かに押し上げられた状態で安定して回転する。これにより、現像時においてスリーブ２１が位置変動の抑制された安定した状態で回転するようになるため、突出部１５の端部１５ａとの最小間隙（αmin）の寸法変動が抑制される。この結果、突出部１５の端部１５ａと磁気ブラシ２ｂとの間に不要な空隙が発生することがより一層防止されるようになるので、現像剤の飛散もより抑制されるようになる。

以下、この現像装置を用いて行った試験について説明する。

＜試験１＞
試験１では、上記実施の形態における突出部１５を形成した現像装置１（実施例）とその突出部１５を形成していない現像装置（比較例１〜３）とを用い、その各現像装置を適用して画像形成を行ったときの現像剤の飛散（トナークラウド）の発生状況について調べた。

実施例に係る現像装置１としては、次のような条件からなるものを用意した。スリーブ２１としては、肉厚が０．５ｍｍ程度で、外径が１８ｍｍ程度のものを使用した。マグネットロール２２としては、法線方向磁束密度のピーク値（１２０ｍＴ以上）が水平線(図２の二点鎖線Ｓ)から１５°程度の仰角となる位置に現れるようにＳ極の現像磁極Ｓ１を配し、法線方向磁束密度のピーク値（８０〜１００ｍＴ）が水平線に対して９０°程度のほぼ鉛直角となる位置に現れるようにＮ極の現像後搬送磁極Ｎ１を配し、法線方向磁束密度のピーク値（４０〜７０ｍ）が水平線から３５°程度の仰角となる位置に現れるようにＳ極の現像剤剥離磁極Ｓ２を配したものを使用した。このマグネットロール２２において法線方向磁束密度が０ｍＴとなる地点（Ｍｏ）は、水平線から６０°程度の仰角になるスリーブ２１の位置であった。トリミング板３０のスリーブ２１との間隙γは、０．４〜０．６ｍｍの範囲内の値とした。

また、ハウジング１０の突出部１５のスリーブ回転方向下流側の端部１５ａにおけるスリーブ２１との最小間隙（αmin）は、約１．３ｍｍとした。突出部１５のスリーブ回転方向上流側の端部１５ｂは、搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束密度が約１／２となる地点と同じ位置に設定した。なお、ハウジング１０の対向部位１４のスリーブ２１との間隙βは、約１．５ｍｍ以上の値に設定した。

一方、比較例１〜３の現像装置としては、以下の条件を変更した以外は実施例と同じ条件のものを用意した。即ち、図１１に示すように、ハウジング１０の対向部位１４に突出部１５を形成せず、その対向部位１４として、開口部１２から法線方向磁束密度が０ｍＴの地点（Ｍｏ）と交差する部位１４ａに至るまでの範囲におけるスリーブ２１との間隙βが所定の値からなるほぼ円筒面の形状に形成した。その範囲の間隙βは、２．０ｍｍ（比較例１）、１．０ｍｍ（比較例２）及び０．５ｍｍ（比較例３）にそれぞれ設定した。

そして、この実施例及び比較例の現像装置を電子写真式のプリンタにそれぞれ装着した後、試験用のプリントを個々に行った。この際、現像装置はいずれも、そのスリーブ２１の感光ドラム３との間隙ｄが０．３５〜０．５０ｍｍ程度となるように設置するとともに、スリーブ２１をＡ４判横の記録用紙に対してプリント速度が８枚／分となるのに充分な速度で回転させた（感光ドラム３の線速：約１７０ｃｍ／ｓｅｃに対して約２倍の線速になるように設定した）。現像剤２としては、平均粒径が６μｍ程度の非磁性トナーと平均粒径が３０μｍ程度の磁性キャリアを含み、トナー濃度が約１１ｗｔ％である二成分現像剤を使用した。試験用のプリントは、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿の環境（トナークラウドが発生しやすい環境）下において、像密度が１６％の試験画像をＡ４判の記録用紙１５００枚に連続して形成する条件で行った。また、このプリントは、スリーブ２１の現像剤搬送量を２５０〜６５０ｇ／ｍ²の範囲内で５０ｇ／ｍ²ずつ変更した各値にそれぞれ設定したうえで行った。ちなみに、現像剤搬送量の通常使用時における設定値は、例えば３００〜６００ｇ／ｍ²の範囲内の値である。

トナークラウドの発生状況は、上記の試験用プリントが終了した後に、そのハウジング１０の開口部１２よりも上面側に付着したトナーを粘着テープに転写して付着トナーの重さを計測し、以下の基準（トナークラウドレベル）で評価した。結果を表６に示す。表には、各結果とともにそれらの近似曲線をそれぞれ記した。なお、許容レベルは「レベル２以下）」であり、より好ましくは「レベル１」である。
レベル１：付着量が０．０１５ｇ／ｍ²以下の場合
レベル２：付着量が０．０３０ｇ／ｍ²以下の場合
レベル３：付着量が０．０５０ｇ／ｍ²以下の場合
レベル４：付着量が０．０７５ｇ／ｍ²以下の場合
レベル５：付着量が０．１００ｇ／ｍ²を超える場合

＜試験２＞
試験２では、上記実施の形態におけるハウジング１０の対向部位１４に形成する突出部（１５）の形成位置を以下のように変更した現像装置を用い、その各現像装置を適用して画像形成を行ったときの現像剤の飛散（トナークラウド）の発生状況について調べた。

突出部については、図１２に示すように、厚さが０．５ｍｍでスリーブ回転方向の長さが３ｍｍからなる断面長方形状の試験片５０を用い、その試験片５０をハウジング１０の対向部位１４の各位置にそれぞれ貼り付けることで形成するようにした。この場合、試験片５０の貼り付け位置（形成位置）は、対向部位１４のうち法線方向磁束密度が０ｍＴとなる地点（Ｍｏ）と交差する部位１４ａを基準し、その試験片５０のスリーブ回転方向下流側の端部（端面）５０ａの当該交差部位１４ａとのなす角度：±θ（°）で特定した。例えば、試験片５０の端部５０ａを当該交差部位１４ａに合致させた場合、その形成位置はθ＝０°と表される。

現像装置は、上記突出部の条件を上記のように変更した以外は、試験１と同じ条件のものを用意した。そして、試験１の場合と同様に、その各現像装置をプリンタにそれぞれ装着して試験用プリントを実行した後、トナークラウドの発生状況について調べて評価した。この試験用プリントでは、現像剤搬送量を４５０ｇ／ｍ²に設定した。結果を図７に示す。なお、図７には、近似曲線を示しているとともに、法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下となる範囲を示している。

［他の実施の形態］
上記実施の形態におけるハウジング１０の対向部位１４に形成する突出部１５については、その実施の形態で示した構成のものに限定されず、例えば、図８〜図１０に示すような構成のものを適用してもよい。

図８に示す突出部１５は、その端部１５ａからスリーブ２１の回転方向上流側に幅ｗでもってスリーブ２１の外周面と同じ最小の間隙（αmin）で対向する最小間隙面部１５ｄを形成したものである。その最小間隙面部１５ｄの幅ｗは、法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅの内側に含まれるような寸法にすることが好ましい。また、この突出部１５は、その最小間隙面部１５ｄからスリーブ回転方向上流側の対向部位１４の部分を、スリーブ２１の外周面との間隙（δ）が開口部１２に至るまで次第に大きくなる傾斜曲面１５ｅとして形成している。

図９に示す突出部１５は、図８に示す突出部の場合と同様に最小間隙面部１５ｄを形成することに加えて、そのスリーブ回転方向上流側の端部１５ａを対向部位１４の開口部１２側の端部１４ｃとともに現像後搬送磁極Ｎ１の法線方向磁束密度がピーク値となる地点（Ｍｐ）の手前側の位置で終わるように形成したものである。この突出部１５における最小間隙面部１５ｄは、法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅから外れた位置に至るまで形成しているが、好ましくは当該領域Ｅの内側に含まるように形成する。

図１０に示す突出部１５は、最小間隙面部１５ｄを、法線方向磁束密度が０ｍＴとなる地点（Ｍｏ）に該当する部位１４ａを挟んで、法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅの内側のみに含まれる幅寸法で形成したものである。

また、ハウジング１０の対向部位１４において法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域Ｅが複数存在するような磁極の配置構成を採用するマグネットロール２２が使用される場合は、その対向部位１４に形成する突出部１５については、そのいずれか１つの領域Ｅに少なくとも含まれるように形成することができるが、好ましくは、その開口部１２に最も近い位置に存在する領域Ｅに少なくとも含まれるように形成するとよい。

以上の各実施の形態に係る現像装置は、電子写真方式や静電記録方式を利用するプリンタ、複写機、ファクシミリ等に代表される、単色又は多色の画像形成装置に適用することができる。

実施の形態に係る現像装置の全体を示す概略断面図である。 図１の現像装置の要部を拡大して示す説明図である。 図１の現像装置の要部を拡大して示す概略説明図である。 突出部とその前後の部位を通過する現像剤の磁気ブラシの状態を拡大して示す説明図である。 現像剤搬送量が多い場合の突出部とその前後の部位を通過する現像剤の磁気ブラシの状態を拡大して示す説明図である。 試験１の結果を示すグラフ図である。 試験２の結果を示すグラフ図である。 突出部の他の構成例１を示す説明図である。 突出部の他の構成例２を示す説明図である。 突出部の他の構成例３を示す説明図である。 試験１における比較例１〜３の構成内容を示す説明図である。 試験２における構成内容を示す説明図である。

符号の説明

１…現像装置、２…二成分現像剤（現像剤）、３…感光ドラム（潜像形成体）、１０…ハウジング（筐体）、１２…開口部（現像用開口部）、１４…対向部位（現像剤搬送体と対向する部位）、１５…突出部、１５ａ…突出部の端部の段差面（切り立つ面）、１５ｂ…傾斜面の部位（突出部の現像剤搬送体の回転方向上流側の部位）、１５ｃ…端部、２１…スリーブ（現像剤搬送体）、２２…マグネットロール（磁石体）、Ｅ…法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域、Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｎ２…複数の磁極、Ｓ１…現像磁極、Ｓ２，Ｓ３…現像剤剥離磁極、Ｎ１…現像後搬送磁極（回転方向上流側で最初に配置されている磁極）、Ａ…スリーブの回転方向（現像剤搬送体の回転方向）、Ｄ…現像領域、α…間隙（突出部の現像剤搬送体の外周面との間隙）、αmin…最小間隙（最も狭い間隙）、Ｍｐ…法線方向磁束密度がピーク値となる地点。

Claims (5)

1. 現像領域と対向する現像用開口部が形成された筐体と、
   この筐体の現像用開口部に一部露出させた状態で設置されて回転し、トナー及び磁性キャリアを含む現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体と、
   この現像剤搬送体の内部空間内に固定して設置され、現像磁極及び現像剤剥離磁極を含む複数の磁極がその搬送体の回転方向に順次配置された磁石体とを有し、
   前記筐体のうち現像領域を通過した後の前記現像剤搬送体の外周面と対向する部位であって前記磁石体の現像磁極から当該現像剤搬送体の回転方向に進んで現像剤剥離磁極に至るまでの間で法線方向磁束密度が２０ｍＴ以下の領域に該当する部位に、その現像剤担持体の外周面との間隙が最も狭くなる突出部を少なくとも存在させるように形成し、
   前記突出部は、前記磁石体の前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域から前記現像剤搬送体の回転方向上流側において最初に配置されている磁極の法線方向磁束密度がピーク値になる地点に該当する部位には存在しないように形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記突出部は、前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域に該当する部位内にのみ存在するように形成されている請求項１に記載の現像装置。
3. 前記筐体のうち前記突出部から前記現像剤搬送体の回転方向上流側の部位は、その現像剤搬送体の外周面との間隙が、前記磁石体の前記磁束密度が２０ｍＴ以下の領域から当該現像剤搬送体の回転方向上流側において最初に配置されている磁極の法線方向磁束密度がピーク値になる地点に該当する部位に近づくにつれて増大する形状に形成されている請求項１に記載の現像装置。
4. 前記突出部の前記現像剤搬送体の回転方向下流側は、その現像剤搬送体の外周面との間隙を急激に変化させるように切り立つ面で形成されている請求項１に記載の現像装置。
5. 潜像が形成される像保持体と、この像保持体の潜像を現像剤により現像する現像装置とを有し、
   前記現像装置が請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

Images