JP5326439B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真法を用いた画像形成装置において、キャリアとトナーから成る２成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。

電子写真式画像形成の分野において、耐久性、画像特性に優れている等の点から２成分現像剤を用いた２成分現像方式が広く採用されている。この方式の現像装置においては、現像剤の撹拌・搬送に用いるスクリュを水平方向に二つ並列配置している構成を取るものが多い。現像剤は現像スリーブ（現像剤担持体）に内包された磁石の磁気力によってスクリュから現像スリーブへ移り、現像スリーブの回転により、静電潜像が形成されている感光体（潜像担持体）へと搬送され現像される。

一方、近年のフルカラー化に伴い、文書等の印字率の低い原稿を対象とする画像形成に比べて、写真等の印字率の高い原稿を対象として複写・印刷する機会が増えつつある。印字率の高い原稿から複写・印刷する場合、トナーの消費量は多くなるため、現像剤のトナー濃度分布にムラが発生し、プリント用紙面内、或いはプリント用紙間で、画像濃度にムラが発生するといった問題が生じた。

そこで、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。このような従来技術に係る現像装置においては、現像スリーブの長手方向に沿って上下に搬送スクリュを備えた第１搬送路と第２搬送路が配され、現像スリーブに担持され現像領域に搬送され現像処理に用いられた現像剤のうち、現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブの回転に伴って上側の第１搬送路に回収されるのではなく、下側の第２搬送路に回収され、したがって第１搬送路内には常に第２搬送路で十分攪拌された現像剤のみが存在することになる。このため、現像スリーブには常に均一なトナー濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラ（攪拌が不十分なために起こる画像ムラ）や濃度差（攪拌が不十分なために起こる濃度差）のない均一な画像を得ることができるのである。

更に、このように搬送スクリュを上下に２本配置した縦攪拌型の現像装置は、２つの搬送路が垂直方向に配置されるため、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。

しかしながら、上記のような従来技術の場合には、現像スリーブに供給される現像剤のトナー濃度が均一であるという利点を有するものの、以下のような問題が存在する。

一般的に２成分現像剤を用いた現像装置では、現像剤中のトナーは、キャリアとの摩擦により摩擦帯電された後、現像領域において現像剤中のトナーのみが現像に用いられる。

現像剤中のトナー濃度が低下すると、現像性も低下してしまい、均一な画像が得られなくなるため、現像消費されたトナー量に応じて、現像処理後にトナーを補給する必要がある。トナーとキャリアは、摩擦帯電により互いに引き付けあっているが、補給直後のトナーは、キャリアとの摩擦が十分でないために、キャリアに拘束されず、したがって現像剤中に取り込まれず、現像容器内で浮遊し易くなる。

このように浮遊するトナーが現像容器外に飛散すると、画像形成装置内をトナーで汚染したり、感光体（潜像担持体）の非画像部に付着した場合等は、地肌汚れ等の不具合を引き起こしてしまう。また、補給したトナーのうち、現像剤中に取り込まれないトナーが存在すると、現像剤中のトナー濃度は狙いのトナー濃度よりも低くなり、現像性も低下してしまう。このため、補給後のトナーは、十分に摩擦帯電させ、確実に現像剤中に取り込む必要がある。

通常、２成分現像剤を用いた現像装置では、スクリュやパドル等の現像剤搬送部材で現像剤を搬送しながらトナーとキャリアを摩擦帯電させ、互いの静電的付着力によりキャリアにトナーを拘束させる。キャリアとトナーの摩擦帯電を引き起こす接触時間を稼ぐためには、トナー補給位置を、現像スリーブに現像剤を供給する位置から最も遠い箇所とすることが望ましい。

従来の２軸スクリュ型の現像装置では、トナー補給位置は２軸ある搬送路のうち現像スリーブ（現像剤担持体）から離れている側、即ち、現像スリーブに直接現像剤を供給しない側の搬送路にあるため、トナー補給直後にトナーが浮遊したとしても、補給部周辺は現像容器で覆われており、補給直後のトナーが現像容器外部もしくは感光体等に飛散する可能性が低かった。

しかしながら、現像剤の供給部と回収部を分離した所謂一方向循環現像装置においては、現像スリーブに現像剤を供給する場所から最も離れた位置は、回収部の最上流部となる。前述したように、従来の２軸スクリュ型の現像装置では、トナー補給位置が現像容器で覆われており、補給直後のキャリアに拘束されていないトナーが現像容器外に飛散する可能性が低かったが、一方向循環現像装置では、補給位置近傍、つまり現像剤回収部は、現像スリーブと対向しており、現像容器と現像スリーブ間に空間が空いているため、従来の２軸現像装置と比較すると補給直後のトナーが現像装置外に飛散していく可能性が高くなっている。

特許文献２に開示される従来技術では、現像後の現像剤が現像容器内に回収される部位において、現像スリーブと現像容器のケースとの間隔を狭くし、現像スリーブに担持されている現像剤の磁気ブラシ穂を現像容器と接触させることにより、現像スリーブと現像容器の間に存在する空気を密閉し、磁気ブラシ穂が作り出すポンピング作用により、現像容器内への吸い込み気流を作り出し、現像容器外へのトナーの飛散を押さえ込むようになっている。

しかし、このポンピング作用は、あくまでも補給部から現像剤供給部へ撹拌スクリュ等により十分に撹拌搬送された現像剤のうち、帯電が十分ではなくキャリアが拘束することができなかった僅かなトナーが現像機外に飛散することを防止する機構であり、多量の浮遊トナーを現像容器外へ出さないための方式としては必ずしも十分とはいえない。

現像スリーブと現像容器の間隔を更に狭めれば、磁気ブラシ穂のポンピング作用は強くなり、より強力な現像容器内への吸い込み気流を作り出すことは可能であるが、吸い込み気流が強くなりすぎると、吸い込まれた空気の逃げ道がなくなり、逆に現像容器内の内圧が上昇して、現像容器外に空気を吐き出し、それに伴って浮遊トナーも吐き出してしまう不具合がある。また、このような構成の場合、現像スリーブと第１搬送路の間を抜けていく浮遊トナーを確保することができない。

特許文献３に開示されている従来技術では、現像スリーブと第１搬送路の障壁の間に仕切部材を設けて、現像スリーブと第１搬送路の障壁の間を抜けていく浮遊トナーを抑え込む工夫がなされている。しかし、この場合、仕切部材と現像スリーブが接触しているため、現像スリーブと第１搬送路の障壁の間を浮遊トナーが通過することは防ぐことはできるものの、長期の使用においては、仕切部材と現像スリーブはその摩擦により徐々に劣化してしまう問題があった。また、浮遊したトナーが直接現像スリーブに付着した場合には、付着トナーは現像スリーブと仕切部材の間を通過してしまい、十分に摩擦帯電されていないトナーが現像領域へと搬送されてしまう問題もあった。

特開平５−３３３６９１公報／特許第３１０４７２２号公報 特開２００６−２５０９７３号公報 特開２０００−１８７３８９号公報

そこで、本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成にて、現像容器内中の浮遊トナーが、現像容器外へと飛散することを抑制することができる現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題は、本発明にしたがって、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、上記第２搬送部材の断面最外周輪郭に沿って、仕切り部材を設けることで、解決される。

また上記課題は、本発明にしたがって、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、上記現像剤担持体が、第１搬送路内の現像剤を汲み上げる汲み上げ極と、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられ、現像剤担持体から現像剤を離脱するための剤離れ極とを少なくとも有する磁石を内包し、上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、上記仕切り部材の下方先端部は、上記剤離れ極の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像剤担持体の回転方向下流側に設けられること、あるいは、上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、上記現像剤担持体が、同極の磁極が回転方向に沿って並んで設けられている磁石を内包し、上記仕切り部材の下方先端部が、上記同極の磁極のうち、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられている磁極の下流側の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像剤担持体の回転方向下流側に設けられること、によっても、解決される。更に、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、上記第２搬送路に脱気口を設けたことによっても、解決される。上記仕切り部材は非磁性体であれば、好ましい。

請求項１に係る発明によれば、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、上記第２搬送部材の断面最外周輪郭に沿って、仕切り部材を設けるので、現像剤の跳ね飛ばしによる捕捉効果により、仕切り部材やケーシング内面に付着したトナーを捕捉することができ、現像剤中に取り込まれない浮遊トナーが現像装置外へ飛散したり、現像剤担持体に付着することを防ぐことができる。

仕切り部材の先端を現像スリーブ内に内設された磁石の剤切り極の上部に設ければ、剤離れ近傍で現像剤が滞留を起こすことなく現像剤の剤離れを実施できる。第２搬送路内に脱気口を設けることで、第２搬送路内の内圧上昇を抑えることができる。仕切り部材を非磁性とすれば、剤離れ極近傍での現像剤の流れを円滑にすることができる。

図１は本発明に係るカラー画像形成装置の内部構成の概略を示すものである。同図において、画像形成装置は画像形成部、給紙部、定着部、給紙搬送部、排紙部から基本的に構成されている。本例に係る画像形成装置は、用紙２８を搬送する搬送ベルト３５に沿って当該搬送ベルトの移動方向（搬送方向）上、上流側から順に、複数の画像形成部３７Ｋ，３７Ｍ，３７Ｙ，３７Ｃが配列された、所謂間接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置である。もちろん、本発明の対象には、用紙の両面に画像形成する画像形成装置も含まれる。

複数の画像形成部はそれぞれが複数部材の組み合わせからなり画像形成を行うが、必ずしもユニットとして構成されている必要はない。画像形成部３７Ｋは黒、画像形成部３７Ｍはマゼンタ、画像形成部３７Ｙはイエロー、画像形成部３７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。よって、以下の説明では、画像形成部３７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部３７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部３７ＭについてはＭ、画像形成部３７ＹについてはＹ、画像形成部３７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。

搬送ベルト３５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラ、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ３８，３９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトであり、これら搬送ローラの回転と共に、図中矢印の向きに回転させられるようになっている。搬送ベルト３５の下方には用紙２８が収納された給紙トレイ４０，４１，４２が備えられている。

例えば、給紙トレイ４０に収納された用紙２８のうち、最上位置にある用紙２８は、画像形成時に送り出されてレジストローラ４３で一旦待機させられ、画像形成部３７Ｋにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト３５に吸着される。こうして搬送ベルト３５に吸着された用紙２８は最初の画像形成部３７Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。

画像形成部３７Ｋは、その機構が従来と基本的に同じであり、矢印で示すように時計回りに向きに回転する感光体２１Ｋの周囲に、帯電装置２２Ｋ、書込み手段３６Ｋ、本発明の現像装置１Ｋ、転写装置３５Ｋ、クリーニング装置３６Ｋが設けられている。帯電装置２２Ｋにより感光体２１Ｋの表面は暗中で一様に帯電された後、書込み手段３６Ｋからの露光用の光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体２１Ｋの回転と共に下流側に移動し現像装置１Ｋに至る。現像装置１Ｋはケーシング内に、現像スリーブや撹拌搬送スクリュを有しているが、詳細は後述する。現像装置１Ｋによって静電潜像から顕像化されたトナー像は、感光体２１Ｋの回転と共に下流側に移動し転写装置２５Ｋに至る。本例では、帯電装置や転写装置は回転体で示されているが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。感光体と転写装置とが対向する領域を転写領域と称する。

感光体２１Ｋ上のトナー像は転写領域において用紙２８に転写され用紙２８上の画像となる。転写後の感光体２１Ｋは感光体２１Ｋの回転と共に下流側へ移動してクリーニング装置２６Ｋに至る。クリーニング装置は、用紙に転写し切れずに感光体表面に残ったトナーを除去するものであり、クリーニング装置を通過した感光体の表面は、その後、帯電装置により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。

このようにして、画像形成部３７Ｋで単色（黒）を転写された用紙２８は、搬送ベルト３５によって次の画像形成部３７Ｍに搬送される。画像形成部３７Ｍでは、黒用画像形成部３７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体２１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が用紙２８上の黒のトナー像に重ね転写される。

用紙２８は更に次の画像形成部３７Ｙに搬送され、同様にして感光体２１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が用紙２８上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にして更に、次の画像形成部３７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。

こうしてフルカラーの重ね画像が形成された用紙２８は、画像形成部３７Ｃを通過した後、搬送ベルト３５から剥離されてから定着部４４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ４５へ排紙される。

次に、図２〜図４を参照して、本発明に係る現像装置について説明する。
一方向に現像剤が循環する現像装置１は、磁性キャリアと磁性若しくは非磁性トナーを有する粉体状の２成分系現像剤２を収容したケーシング３内に、現像領域Ａに現像剤を搬送して現像を行うための現像剤担持体としての現像スリーブ４Ａと、現像スリーブ上に担持された現像剤を層厚規制する剤規制部材５とを有している。現像剤搬送のため回転する現像スリーブ４Ａの内部には現像剤を現像スリーブ表面に引き付けるための磁石ローラ４Ｂが固定収容され、これらによって現像ローラが構成される。またケーシング３は、隔壁６によって紙面上下に現像剤搬送路７，８が区画されており、現像剤はこれら搬送路に収容されている。

搬送路７，８には、現像剤を撹拌・搬送するために第１搬送スクリュ９と第２搬送スクリュ１０がそれぞれ配されている。当該搬送スクリュは回転軸の周りに羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュ構造をとっている。これら搬送スクリュ９，１０は夫々現像スリーブ４Ａの軸方向に沿ってほぼ平行に配置され、回転することにより搬送路内の現像剤を軸方向に沿って互いに逆方向の一方向に搬送する。このようにして、第１及び第２搬送スクリュ９，１０の回転搬送によって、現像剤は隔壁６の両端に設けられた連通部１１，１２（図３）を通じて第１搬送路７と第２搬送路８の間を循環する。

更に第１搬送路７内の現像剤は、第１搬送スクリュ９の回転によって搬送されている間、第１搬送路７と現像スリーブ４Ａの間に配され隔壁６から移行する障壁１３を乗り越えるか、若しくは現像スリーブ４Ａに内蔵された磁石ローラ４Ｂの磁気力によって現像スリーブ４Ａへと供給される。現像スリーブ４Ａに供給された現像剤は、当該現像スリーブ４Ａの回転と、内設された磁石ローラ４Ｂの磁気力とによって、現像スリーブ４Ａに担持されつつ、矢印Ｂの方向に搬送される。即ち、先ず現像スリーブ４Ａに供給担持された現像剤は、当該現像スリーブ４Ａに担持されつつ矢印Ｂで示すように剤規制部材５を通過し、このとき矢印Ｂ１で示すように余分な現像剤を掻き取られる。剤規制部材５を通過した適正量の現像剤は、矢印Ｂ２で示すように現像スリーブ４Ａと感光体２１との間の現像領域Ａを通過した後、現像スリーブ４Ａから離れ、ケーシング３の底部へ流れて再び第２搬送路８へと搬送される。

即ち、現像スリーブ４Ａ上に担持されて現像領域Ａに搬送され、現像に供された後、現像領域Ａにおいて現像に供されずに残った現像剤は、現像スリーブ４Ａの回転に伴って第１搬送路７に再度回収されるのではなく、いったん第２搬送路８の領域に回収されるため、隔壁６の片端に設けられた連通部１１を介して送り渡されるまでに第２搬送路８で十分攪拌された現像剤のみが、第１搬送路７内には常に存在する。

ところで、このような現像装置では、第１搬送路７と第２搬送路８とが垂直方向上下に配置されているため、図３に示すように第１搬送路７から第２搬送路８への現像剤は上から下へ、また、第２搬送路８から第１搬送路７への現像剤は下から上へ動く。特に、第２搬送路８から第１搬送路７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。この時の剤循環経路を図４に示すが、第２搬送路８から第１搬送路７へ受け渡された現像剤のすべてが第１搬送路７において第１搬送スクリュ９の下流端に達するわけではなく、途中で現像スリーブ４Ａに供給され、現像領域Ａを通過後に、第２搬送路８に回収される分が存在する。この分の経路を図４に矢印ａで示す。現像スリーブ４Ａへの現像剤のこの受け渡しは、現像スリーブ４Ａのほぼ全幅にわたってなされる。このため、第１搬送路７内において第１搬送スクリュ９で搬送される現像剤の量は、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、第２搬送路８内において第２搬送スクリュ１０で搬送される現像剤の量は、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、現像装置内の現像剤の分布には片寄りが存在する。

なお、以下の記載では、トナー自体を補給する場合について記載してあるが、トナーとキャリアを含んだ現像剤を補給した場合でも同様の効果が得られる。
通常、一方向循環現像装置では、補給直後のトナーが現像スリーブに供給されないために、上側の第１搬送路が現像スリーブよりも長手方向に長い場合には、現像スリーブの端部よりも搬送方向下流側もしくは、下側の第２搬送路の搬送方向上流部で現像剤を補給するようになっている。図３に示すように、トナー補給口１５付近では、現像剤の量が少なくなっているため、現像剤に対する補給トナーの割合が高くなり、現像剤中に取り込まれずケーシング内で浮遊するトナーの割合が高くなる。また、現像剤が少ない領域では、搬送スクリュを例えば５００ｒｐｍ以上の高速で回転駆動させる場合、搬送路内の現像剤は、搬送スクリュの回転に伴って跳ね飛ばされながら搬送される。このため、現像剤が少ない領域にトナーを補給する場合、現像剤が十分存する領域にトナーを補給する場合と比較して、現像剤の跳ね飛ばし効果も加わり補給直後のトナーがより浮遊し易くなる。

この不具合を解消するため、現像スリーブ４Ａと第２搬送路８の間に、仕切り部材１６を設ける（図２）と、現像スリーブ４Ａと第２搬送路８は物理的に遮断されるため、現像スリーブ４Ａに直接浮遊トナーが付着したり、現像スリーブ４Ａと第１搬送路７の障壁１３の間を通過して、十分帯電しないまま現像スリーブ４Ａに供給されてしまう事態を抑止できる。このとき、仕切り部材１６を現像スリーブ４Ａに対し非接触に設けると、長時間使用する場合でも、現像スリーブ４Ａ及び仕切り部材１６が劣化することがなく、安定して浮遊トナーの飛散を抑えることができ望ましい。

また、仕切り部材の材質に磁性体を用いると、現像スリーブ４Ａと仕切り部材１６の間で現像剤が詰まり易くなってしまうので、非磁性体を使用することが望ましい。このとき、仕切り部材の先端部は、現像スリーブに内包される磁石が形成する剤離れ極の法線方向の磁束密度が０Ｇとなる点よりも現像スリーブ回転方向の下流側に設けることが望ましい。例えば図５に示すように、感光体２１と対向する磁石から現像スリーブ４Ａの回転方向にＳ１極→Ｎ１極→Ｓ２極→Ｓ３極→Ｎ２極の計５極の磁石が配置されているとする。このとき、Ｓ３極が第１搬送路７から現像剤を汲み上げる汲み上げ極、Ｓ２極が現像スリーブ４Ａから現像剤を離脱させる剤離れ極となる。現像スリーブ上に担持された現像剤は、現像スリーブ４Ａの回転と現像スリーブに内蔵される磁石の磁気力により搬送されるが、剤離れ極の法線方向の磁束密度が弱くなるにつれ、現像スリーブ上の現像剤は徐々に現像スリーブ４Ａから離脱し、剤離れ極の法線方向磁束密度が０Ｇとなる点では、Ｓ２極から受ける磁気的拘束力も０Ｎとなるため、現像剤は自身が持つ遠心力と重力により、現像スリーブ４Ａから完全に離脱する。このとき、仕切り部材１６が、現像スリーブ４Ａの剤離れ点Ｚよりも下に設けられている場合、現像スリーブ４Ａから一度離れた現像剤が、仕切り部材１６と現像スリーブ４Ａの間に溜まってしまい、現像剤の逃げ道がなくなってしまう．そこで、仕切り部材１６の下方先端部は、剤離れ点Ｚより上方（現像スリーブの回転方向下流側）に設けられることが望ましい。

このとき、仕切り部材１６の下方先端部が剤離れ点Ｚよりも上方過ぎると、仕切り部材１６の先端部と剤離れ点Ｚで剤離れした現像剤の間に隙間が空いてしまい、その隙間から浮遊トナーが現像スリーブ４Ａへと付着する可能性があるため、仕切り部材１６の下方先端部は、剤離れ点Ｚの近傍に設けることが望ましい。例えば、φ１０ｍｍ程度の小径の現像スリーブを使用した場合では、剤離れ点から０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度上方に仕切り部材１６の下方先端を設定した場合、浮遊トナーの現像スリーブ４Ａへの付着が抑えられることが確認できた。

また図５においては、現像スリーブ４Ａに内包される磁石は５極であるが、φ１０ｍｍ程度の小径現像スリーブを使用する場合、現像スリーブが小径であるため、多くの磁石を配置すると、各磁石の配置間隔が狭くなり、各磁石が形成する磁力線の影響を受け易くなる。つまりは、狙いの磁力分布を得るためには、高精度に磁石を配置する必要がある。そのため、図５のように３極構成の磁石配置にすると、５極構成の配置と比べ磁石間の距離が離れているため、互いの磁石が形成する磁力線が他の磁石に与える影響が少なくなり、形成できる磁束密度分布の自由度は高くなる。３極構成の磁石配置にする場合においても、５極構成の磁石配置の場合と同様に、仕切り部材１６の下方先端部は剤離れ点Ｚの上方０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度の間に設けることが望ましい。

また図７のように、仕切り部材１６’を、特に少なくとも補給部近傍において、第２搬送スクリュ１０の断面最外輪郭（包絡面）に沿うように設定すると、以下のような効果が得られる。

上述してきたように、補給直後のトナーは、現像剤中に十分に取り込まれないまま搬送されるため、補給口付近では浮遊トナーが多数存在する。図６のように、ブレード状の仕切り部材１６を設ける場合、現像スリーブ４Ａへの浮遊トナー付着や現像スリーブとケーシングからの浮遊トナーの飛散は防げるものの、仕切り部材１６や、第１搬送路７と第２搬送路８の間の隔壁６を含む第２搬送路８を囲むケーシング３の内表面にトナーが付着することがあった。

このとき、第２搬送スクリュ１０が高速回転駆動しており、さらに補給口付近の現像剤の量は少ない（図３）ため、補給口近傍の現像剤自体も跳ね飛ばされている。このため、跳ね飛ばされた現像剤によって仕切り部材１６や隔壁６及び第２搬送路を囲むケーシング３の内表面に付着したトナーを捕捉することも可能であったが、現像剤の飛ばされ方にはばらつきがあるため、跳ね飛ばされる現像剤に捕捉されず、ケーシング内に付着したままのトナーが存在した。補給したトナーのうち、現像剤中に取り込まれないトナーが存在すると、現像剤のトナー濃度は狙いのトナー濃度よりも低くなってしまい、現像性が不均一になってしまう。

そこで、図７に示すように、仕切り部材１６’を第２搬送スクリュ１０の断面最外周輪郭に沿うように設定することで、補給直後のトナーが仕切り部材１６’の表面に付着したとしても、第２搬送スクリュ１０の回転に伴って跳ね飛ばされる現像剤によって捕捉され、確実に補給トナーを現像剤中に取り込むことができる。このとき、第２搬送スクリュ１０と仕切り部材１６’の間隔が離れすぎると第２搬送スクリュ１０に跳ね飛ばされる現像剤が当らない領域が存在してしまう。発明者らによる検討では、この仕切り部材１６’と第２搬送スクリュ１０の間隔を０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度にすると効率良く付着トナーを捕捉することが分かった。

このとき、更に、回収部の上部に空気を抜く脱気口を設けておくと、回収部に溜まった空気を現像装置外へ逃がすことができ、ケーシング内に溜まり過ぎた空気の逃げ場を確保できるため、滑らかな気流の流れを生み出すことができる。回収部は通常、現像剤循環搬送路中のいずれかの領域に設定されるが、本例の場合、現像処理後の現像剤の搬送経路に当たる第２搬送路に回収部が存在することになり、第１搬送路と第２搬送路が上下に配される本例にあって脱気口はケーシング３の隔壁６移行部より幾らか下に設けられることになる。その際、脱気口から排出される空気には、トナーも含まれる可能性があるため、トナーを通過させず空気のみを通過させ得るメッシュを脱気口に取り付けることが望ましい。なお、回収部に存在する現像剤の剤面近傍に脱気口を配置すると、現像剤搬送中に飛び散った現像剤がメッシュに付着し、メッシュが目詰まりを起こし易くなるため、回収部の上部に配置することが望ましい。

また、一方向循環現像機では、回収部の下流に行くほど現像剤の剤面は上昇する傾向である。このため、脱気口は、回収部のスクリュがほぼ埋まるほど現像剤が詰まっている領域に設けることは望ましくない。

また、回収部上流では、補給直後のトナーが現像剤に取り込まれずに浮遊しているトナーの割合が多いため、補給部近傍に脱気口を設けると脱気口へ搬送されてしまう浮遊トナーの割合が多くなってしまうため、トナーとキャリアがある程度撹拌され、トナーの浮遊が収まる領域に設けることが望ましい。

発明者らによる検討では、トナー補給口を第２搬送路８の最上流に設けた場合、長手方向の１／３〜２／３の間の領域に脱気口を設けると、長時間メッシュが目詰まりを起こすことなく脱気を行うことができることが分かった。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係る現像装置の一例を示す構成断面図である。 上下搬送路に関する長手方向断面図である。 上下搬送路における現像装置内での現像剤の流れを示す図である。 磁石ローラが５極構成の場合の仕切り部材と剤流れ極の関係を示す図である。 磁石ローラが３極構成の場合の仕切り部材と剤流れ極の関係を示す図である。 仕切り部材の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 現像剤
３ ケーシング
４Ａ 現像スリーブ
４Ｂ 磁石ローラ
５ 剤規制部材
６ 隔壁
７ 第１搬送路
８ 第２搬送路
９ 第１スクリュ
１０ 第２スクリュ
１３ 障壁
１６ 仕切り部材
２１ 感光体

Claims (10)

1. 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、
   当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、
   上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、
   上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、上記第２搬送部材の断面最外周輪郭に沿って、仕切り部材を設けたことを特徴とする、現像装置。
2. 上記現像剤担持体は、第１搬送路内の現像剤を汲み上げる汲み上げ極と、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられ、現像担持体から現像剤を離脱するための剤離れ極とを少なくとも有する磁石を内包し、上記仕切り部材の下方先端部は、上記剤離れ極の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像担持体の回転方向下流側に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
3. 上記現像剤担持体は同極の磁極が回転方向に沿って並んで設けられている磁石を内包し、上記仕切り部材の下方先端部は、上記同極の磁極のうち、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられている磁極の下流側の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像剤担持体の回転方向下流側に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
4. 上記第２搬送路に脱気口を設けたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、
   当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、
   上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、
   上記現像剤担持体は、第１搬送路内の現像剤を汲み上げる汲み上げ極と、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられ、現像剤担持体から現像剤を離脱するための剤離れ極とを少なくとも有する磁石を内包し、
   上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、上記仕切り部材の下方先端部は、上記剤離れ極の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像剤担持体の回転方向下流側に設けられることを特徴とする、現像装置。
6. 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、
   当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、
   上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、
   上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、
   上記現像剤担持体は同極の磁極が回転方向に沿って並んで設けられている磁石を内包し、上記仕切り部材の下方先端部は、上記同極の磁極のうち、現像剤担持体の回転方向上流側に設けられている磁極の下流側の法線方向の磁束密度が０Ｇになる点よりも現像剤担持体の回転方向下流側に設けられることを特徴とする、現像装置。
7. 上記第２搬送路に脱気口を設けたことを特徴とする、請求項５又は６に記載の現像装置。
8. 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   当該現像剤担持体の軸方向に沿って設けられ、現像剤を搬送し上記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を備えた第１搬送路と、
   当該第１搬送路と上下方向に隣接して設けられ、上記第１搬送路とは逆向きに現像剤を搬送する第２搬送部材を備えた第２搬送路とを有し、
   上記各搬送路間を現像剤が循環する現像装置において、
   上記現像剤担持体と上記第２搬送路の間の現像剤搬送経路に、仕切り部材を設け、上記第２搬送路に脱気口を設けたことを特徴とする、現像装置。
9. 上記仕切り部材は非磁性体であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の現像装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載された現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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