JP5712154B2 - 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性一成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像する為の現像装置、およびこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンター等の画像形成装置に用いられ、磁性一成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置として、特許文献１に記載されているような現像装置が知られている。かかる現像装置は、固定マグネットを内包する回転スリーブと、この回転スリーブ上に形成されるトナー層の厚みを規制するトナー層厚規制部材と、回転スリーブにトナーを供給する攪拌部材と、を有する。トナー層厚規制部材は、磁性体の板状部材から構成されたブレードを備える。また、攪拌部材は、回転スリーブの下端よりも、下方に配置された回転軸を中心に回転駆動され、回転スリーブにトナーを供給する。

上記の技術では、回転スリーブの内側の固定マグネットのうち、トナー層規制部材が対向する位置には、層規制用の磁極が配置される。

特開２００３−１６７４２６号公報

上記のように、磁性一成分の現像剤が層規制されるにあたって、層規制部材に対向する磁極に、トナーが引き寄せられながら流動されると、トナーがストレスを受け、トナーの劣化が促進することがある。この結果、トナーの回転スリーブへの付着力が弱まり、トナーの現像性能が低下してしまう。

一方、前記磁極の磁力を低下させ、層規制領域におけるトナーのストレスを低減すれば、トナーの劣化は抑制されるが、トナーの帯電が不十分となる。この結果、トナーのかぶりなどが問題となる。この場合、現像装置のライフの短縮を許容することや、現像装置に投入するトナー量を増大させるなどの対応が必要となってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特に、磁性一成分現像剤が、攪拌部材から現像剤担持体に供給されたのち、層規制部材によって層規制されるにあたり、層規制領域における現像剤の劣化を抑止し、現像剤を好適に帯電させることが可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る現像装置は、円筒形状を有し、回転駆動され、周面に磁性トナーを担持するスリーブと、前記スリーブに内包され、前記スリーブの周方向に複数の磁極を有する固定磁石と、を備える現像剤担持体と、前記固定磁石の前記複数の磁極のうち、第１の磁極に対向して、前記スリーブと間隔をおいて配置され、磁性材料から構成され、前記スリーブ上の前記磁性トナーの厚さを規制する層規制部材と、前記固定磁石の前記第１の磁極の前記スリーブの回転方向上流側において、前記第１の磁極とは異極磁極であって、前記第１の磁極に隣接する第２の磁極に対向して、前記スリーブと間隔をおいて前記現像剤担持体の下方に配置され、前記スリーブに前記磁性トナーを供給する攪拌部材と、を備え、前記第１の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ１（ｍＴ）、前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ２（ｍＴ）とした場合、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）を満たし、前記スリーブの軸方向と直交する断面視における前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の磁力の分布において、前記最大磁力を備える位置よりも前記回転方向上流側の磁力の積分値Ａ１および前記最大磁力を備える位置よりも前記回転方向下流側の磁力の積分値Ａ２が、Ａ１：Ａ２＝１：１．２〜１．５の関係を満たすことを特徴とする。

本構成によれば、現像剤担持体は、回転駆動されるスリーブと、スリーブに内包される固定磁石とを備える。現像剤担持体のスリーブと間隔をおいて配置される層規制部材によって、スリーブ上のトナーの厚さが規制される。層規制部材は、固定磁石の第１の磁極に対向して配置される。また、層規制部材よりも、スリーブの回転方向上流側では、前記第１の磁極とは異極の磁極であって、前記第１の磁極に隣接する第２の磁極に対向して、攪拌部材が配置される。攪拌部材は、現像剤担持体の下方に配置され、スリーブ上に磁性トナーを供給する。前記第１の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ１（ｍＴ）、前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ２（ｍＴ）とした場合、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）が満たされる。本構成によれば、第２の磁極に引き寄せられて、攪拌部材からスリーブに供給される磁性トナーの量が好適に低減される。したがって、トナーが攪拌部材から層規制部材まで至る領域において、トナーが受けるストレスが低減される。また、第２の磁極よりも高い磁力を備えた第１の磁極と層規制部材とが対向する領域において、磁性トナーが好適に帯電される。この結果、層規制領域における磁性トナーの劣化が抑止されるとともに、磁性トナーの帯電が安定して実現される。また、本構成によれば、第２の磁極の磁力分布が、スリーブの回転方向の上流側と下流側とで、非対称とされる。この結果、攪拌部材からスリーブ上に供給された磁性トナーの流動性が向上する。したがって、第２の磁極の最大磁力が、比較的弱いながらも、下流側の磁力配分が大きくされることで、トナーが攪拌部材から層規制部材に至る領域のトナーの搬送性を高めることが可能となる。

上記の構成において、Ｐ１／Ｘ３≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ４、（Ｘ３＝５．０、Ｘ４＝３．０）を満たすことが好ましい。

本構成によれば、層規制領域における磁性トナーの劣化が、更に抑止されるとともに、磁性トナーの帯電が、更に安定して実現される。

上記の構成において、前記攪拌部材は、前記スリーブの前記周面のうち、鉛直下方に面する第１の位置に向かって、前記磁性トナーを前記スリーブに供給し、前記層規制部材は、前記スリーブの前記周面のうち、鉛直上方に面し、かつ、前記第１の位置の上方に位置する第２の位置において、前記スリーブ上の前記磁性トナーの厚さを規制することが好ましい。

本構成によれば、現像剤担持体の下方に配置される攪拌部材から、スリーブに磁性トナーが供給される構成において、第１の磁極と第２の磁極の磁力バランスが好適に維持されることによって、磁性トナーの供給機能に加え、安定したトナーの帯電とトナー劣化の抑止が実現される。

上記の構成において、前記層規制部材の前記スリーブの回転方向上流側に前記スリーブと間隔をおいて配置され、前記第１の磁極の前記周面と垂直な方向の最大磁力を備える位置と重複する位置に、対向する対向面を有し、かつ、前記対向面に前記第１の磁極と同極の磁極を備える対向磁石を有することが好ましい。

本構成によれば、スリーブと対向磁石との間には、反発磁界が形成される。該反発磁界は、スリーブの回転方向上流側に向かう磁界と、回転方向下流側に向かう磁界とに分類される。この結果、スリーブ上を搬送され、対向磁石の下部に進入された磁性トナーは、スリーブの周面に移動する力を付与される。この結果、磁性トナーが薄層化された状態で、トナーの層規制が実現される。

上記の構成において、前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力は、４０ｍＴ以下であることが好ましい。

本構成によれば、攪拌部材からスリーブに供給される磁性トナーの量が必要最小限に維持される。この結果、第２の磁極から第１の磁極までの領域において、スリーブ上に滞留する磁性トナーの量が低減される。したがって、層規制部材の周辺に位置する磁性トナーに、無駄な押圧力（ストレス）が付与されず、トナーの劣化が効果的に抑止される。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記に記載の現像装置と、表面に静電潜像が形成され、前記現像剤担持体から前記トナーが供給される像担持体と、を備えることを特徴とする。

本構成によれば、第２の磁極に引き寄せられて、攪拌部材からスリーブに供給される磁性トナーの量が好適に低減される。したがって、攪拌部材から層規制部材までの領域において、トナーが受けるストレスが低減される。また、第２の磁極よりも高い磁力を備えた第１の磁極と層規制部材とが対向する領域において、磁性トナーが好適に帯電される。この結果、層規制領域における磁性トナーの劣化が抑止されるとともに、磁性トナーの帯電が安定して実現される。したがって、長期に亘って、トナーかぶりと濃度低下の抑止された画像形成が実現される。

本発明によれば、磁性一成分現像剤が、攪拌部材から現像剤担持体に供給されたのち、層規制部材によって層規制されるにあたり、層規制領域における現像剤の劣化を抑止し、現像剤を好適に帯電させることが可能となる。この結果、長期に亘って、トナーかぶりの無い画像を得ると共に、安定した画像濃度を得ること可能となる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像ローラーの磁力分布を示す模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の外観を示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す側断面図である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロプリンターを例示するが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、またカラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング１０と、この本体ハウジング１０内に収容される給紙部２０、画像形成部３０、定着部４０及びトナーコンテナ５０と、を含む。

本体ハウジング１０の前面側には前カバー１１が、後面側には後カバー１２が各々備えられている。前カバー１１が開放されることで、トナーコンテナ５０が前面側に露出する。これにより、ユーザーは、トナー切れの際にトナーコンテナ５０を本体ハウジング１０の前面側から取り出すことができる。後カバー１２は、シートジャムやメンテナンスの際に開放されるカバーである。画像形成部３０及び定着部４０の各ユニットは、後カバー１２が開放されることで、本体ハウジング１０の後面側から取り出し可能となる。また、本体ハウジング１０の側面には、左カバー１２Ｌ（図１）と、左カバー１２Ｌとは反対側の右カバー１２Ｒ（図１には表れていない）とが、それぞれ鉛直方向に延伸するように配設されている。左カバー１２Ｌの前側部分には、本体ハウジング１０内に空気を取り込むための吸気口１２Ｌａが配設されている。また、本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が備えられている。前カバー１１と、後カバー１２と、左カバー１２Ｌと、右カバー１２Ｒと、排紙部１３とによって画定される内部空間Ｓ（図２）に、画像形成を実行するための各種装置が内装される。

給紙部２０は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット２１を含む（図２）。この給紙カセット２１は、その一部が本体ハウジング１０の前面からさらに前方に突出している。給紙カセット２１のうち、本体ハウジング１０内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板２１Ｕによって覆われている。給紙カセット２１には、前記シートの束が収容されるシート収容空間、前記シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット２１の後端側の上部にはシート繰出部２１Ａが設けられている。このシート繰出部２１Ａには、給紙カセット２１内のシート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すための給紙ローラー２１Ｂが配置されている。

画像形成部３０は、給紙部２０から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像形成処理を行う。画像形成部３０は、感光体ドラム３１（像担持体）と、この感光体ドラム３１の周囲に配置された、帯電装置３２、露光装置（図２には表れていない）、現像装置３３、転写ローラー３４及びクリーニング装置３５とを含む。画像形成部３０は、左カバー１２Ｌと右カバー１２Ｒとの間に、配設される。

感光体ドラム３１は、回転軸と、回転軸回りに回転する円筒面と、を備える。円筒面には、静電潜像が形成されるとともに、該静電潜像に応じたトナー像が円筒面に担持される。感光体ドラム３１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面を均一に帯電するものであって、感光体ドラム３１に当接する帯電ローラーを含む。

クリーニング装置３５は、不図示のクリーニングブレードを有し、トナー像転写後の感光体ドラム３１の周面に付着したトナーを清掃するとともに、不図示の回収装置に該トナーを搬送する。

露光装置は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３１の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づいて変調された光を照射して、静電潜像を形成する。現像装置３３は、感光体ドラム３１上の前記静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体ドラム３１の周面にトナーを供給する。現像装置３３は、感光体ドラム３１に供給するトナーを担持する現像ローラー３３１と、現像ハウジング３３０（図３）の内部で現像剤を攪拌しながら循環搬送する第１搬送スクリュー３３２及び第２搬送スクリュー３３３とを含む。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の円筒面に当接し、転写ニップ部を形成している。この転写ローラー３４には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。

定着部４０は、転写されたトナー像をシート上に定着する定着処理を行う。定着部４０は、加熱源を内部に備えた定着ローラー４１と、この定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー４２とを含む。トナー像が転写されたシートが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧により、シート上に定着される。

トナーコンテナ５０は、現像装置３３に補給するトナーを貯留する。トナーコンテナ５０は、トナーの主な貯留箇所となるコンテナ本体５１と、コンテナ本体５１の一側面の下部から突設された筒状部５２と、コンテナ本体５１の他の側面を覆う蓋部材５３と、コンテナ内部に収容されトナーを搬送する回転部材５４とを含む。トナーコンテナ５０内に貯留されたトナーは、回転部材５４が回転駆動されることによって、筒状部５２の先端下面に設けられたトナー排出口５２１から現像装置３３内に供給される。また、トナーコンテナ５０の上方を覆うコンテナ天板５０Ｈは、排紙部１３の下方に位置する（図２参照）。

本体ハウジング１０内には、シートを搬送するために、主搬送路２２Ｆ及び反転搬送路２２Ｂが備えられている。主搬送路２２Ｆは、給紙部２０のシート繰出部２１Ａから画像形成部３０及び定着部４０を経由して、本体ハウジング１０上面の排紙部１３に対向して設けられている排紙口１４まで延びている。反転搬送路２２Ｂは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路２２Ｆにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

主搬送路２２Ｆは、感光体ドラム３１および転写ローラー３４によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって、通過するように延設される。また、主搬送路２２Ｆの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対２３が配置されている。シートは、レジストローラー対２３にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路２２Ｆ及び反転搬送路２２Ｂの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されており、例えば排紙口１４の近傍には排紙ローラー対２４が配置されている。

反転搬送路２２Ｂは、反転ユニット２５の外側面と、本体ハウジング１０の後カバー１２の内面との間に形成されている。なお、反転ユニット２５の内側面には転写ローラー３４及びレジストローラー対２３の一方のローラーが搭載されている。後カバー１２及び反転ユニット２５は、それらの下端に設けられた支点部１２１の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路２２Ｂにおいてシートジャムが発生した場合、後カバー１２が開放される。主搬送路２２Ｆでシートジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム３１のユニットや現像装置３３が外部に取り出される場合には、後カバー１２に加えて反転ユニット２５も開放される。

＜現像装置の説明＞
図３は、現像装置３３の内部構造を示す平面図である。現像装置３３は、一方向（現像ローラー３３１の軸方向）に長尺の箱形形状を有する現像ハウジング３３０を備え、現像ハウジング３３０は内部空間３３５を有する。内部空間３３５には、現像ローラー３３１（現像剤担持体）と、第１攪拌スクリュー３３２および第２攪拌スクリュー３３３とが、平行に配設されている。本実施形態では、この内部空間３３５には、磁性一成分現像剤として、磁性トナーが充填される。

前記トナーは、内部空間３３５内において攪拌搬送され、静電潜像を現像するために、逐次現像ローラー３３１に供給され、消費される。その消費分に対応して、補充トナーがトナーコンテナ５０から適宜供給される。

現像ローラー３３１は、現像ハウジング３３０の長尺方向に延設される円筒形状を有し、外周に回転駆動されるスリーブ部分を有する。スリーブ表面に担持されたトナーは、現像ハウジング３３０に配設された開口部（不図示）まで搬送され、対向する感光体ドラム３１に供給される。現像ローラー３３１には、不図示のバイアス印加手段から、現像バイアスが印加される。現像バイアスは、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアスである。なお、現像ローラー３３１の構造については、後記で詳述する。

現像ハウジング３３０の内部空間３３５は、左右方向に延びる仕切り板３３４によって、左右方向に長尺の第１通路３３６と第２通路３３７とに区画されている。仕切り板３３４は、現像ハウジング３３０の左右方向幅よりも短く、仕切り板３３４の右端及び左端には、第１通路３３６と第２通路３３７とをそれぞれ連通させる上流連通部３３８及び下流連通部３３９が備えられている。これにより、現像ハウジング３３０の内部には、第１通路３３６、上流連通部３３８、第２通路３３７及び下流連通部３３９に至る循環経路が形成されている。

第１通路３３６には第１攪拌スクリュー３３２が収容され、第２通路３３７には第２攪拌スクリュー３３３（攪拌部材）が収容されている。第１攪拌スクリュー３３２及び第２攪拌スクリュー３３３は、それぞれ回転軸と、この回転軸の周上にスパイラル状に突設された撹拌羽根とを含む。第１攪拌スクリュー３３２は、回転軸回りに回転駆動されることで、図３の矢印ａ方向にトナーを搬送する。一方、第２攪拌スクリュー３３３は、回転軸回りに回転駆動されることで、矢印ｂ方向にトナーを搬送する。第１攪拌スクリュー３３２及び第２攪拌スクリュー３３３が回転駆動されることで、上述の循環経路に沿ってトナーが循環搬送される。

尚、現像装置３３の第１攪拌スクリュー３３２及び第２攪拌スクリュー３３３は、本来は図示しない天板で覆われている。現像装置３３にトナーが補給されるトナー補給口３５０は、この天板に穿孔された開口部であり、第１通路３３６の右端付近の上方に配置されている（図３の点線部）。トナー補給口３５０の上方には、トナー搬送路が形成されたトナーコンテナ５０が配置されている。トナーコンテナ５０は、トナーコンテナ５０の長手方向（トナー搬送路が形成されている方向）が、現像装置３３の長手方向（第１攪拌スクリュー３３２の現像剤搬送方向）に直交する方向に位置するように、現像装置３３に組みつけられている。トナーコンテナ５０から落下したトナーは、トナー補給口３５０を介して、現像装置３３に補給される。

トナーコンテナ５０のトナー排出口５２１から供給されたトナーは、第１通路３３６に落下して既存のトナーと混合され、第１攪拌スクリュー３３２により矢印ａ方向に搬送される。この際、トナーは攪拌され、帯電される。

ここで、第１攪拌スクリュー３３２には、トナー補給口３５０よりトナー搬送方向下流側に搬送能力抑制部３５１が設けられている。搬送能力抑制部３５１は、第１攪拌スクリュー３３２の攪拌羽根が一部欠損している部分であり、この欠損部におけるトナーの搬送量は欠損部以外の搬送量に比べて低下する。このため、第１通路３３６を搬送されるトナーは、搬送能力抑制部３５１の搬送方向上流側で滞留することになる。

尚、本実施の形態では、第１攪拌スクリュー３３２の攪拌羽根が欠損した部分を搬送能力抑制部３５１とするが、この他に、第１攪拌スクリュー３３２の攪拌羽根の周縁部に回転軸と並行して棒部材を配設し、この棒部材が付設された部分が搬送能力抑制部３５１であってもよい。攪拌羽根に付設された棒部材によって、トナーの搬送能力が抑制され、トナーを滞留させることができる。

搬送能力抑制部３５１を設けることで、第１通路３３６を矢印ａ方向へ搬送されるトナーは、搬送能力抑制部３５１の直ぐ上流側であって、トナー補給口３５０に対向する位置にて滞留し、滞留部が形成される。従って、トナー補給口３５０からトナーが補給されて現像ハウジング３３０内のトナー量が増えると、この滞留部で滞留したトナーがトナー補給口３５０を塞ぐように作用し、それ以上のトナーの補給を抑制する。その後、現像ハウジング３３０内のトナーが消費され、滞留部で滞留したトナーが減少すると、トナー補給口３５０を塞いでいたトナーが減り、再びトナーがトナー排出口５２１から流入するようになる。

＜現像ローラー３３１の周辺の構造＞
次に、本実施形態に係る現像装置３３の現像ローラー３３１の周囲の構造について、詳述する。図４は、現像装置３３を拡大した断面図である。同図は、現像ローラー３３１の回転軸と直交する断面における断面図である。

現像ローラー３３１（現像剤担持体）は、回転駆動される円筒形状のスリーブ３３１Ｓと、スリーブ３３１Ｓの内部に、軸方向に沿って固定配置される円柱形状のマグネット３３１Ｍ（固定磁石）とを備える。スリーブ３３１Ｓは、不図示の駆動手段によって、矢印Ｄ４１方向に回転駆動され、周面に磁性トナーを担持する。マグネット３３１Ｍは、スリーブ３３１Ｓの内部に、スリーブ３３１Ｓの周方向に複数の磁極を有する固定磁石である。マグネット３３１Ｍは、周方向に配置される４つの磁極Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極を備える。図４において、現像ローラー３３１を囲む曲線ＭＣは、各磁極によってもたらされる現像ローラー３３１の半径方向の磁力を、スリーブ３３１Ｓ上の周方向の分布として示したものである。

Ｓ１極（第１の磁極）は、マグネット３３１Ｍのうち、前方かつ上方の位置に配置される。Ｓ１極は、規制極として、トナー層を規制するために使用される。

Ｎ１極は、マグネット３３１Ｍのうち、後方かつ上方の位置に配置される。Ｎ１極は、現像極として、感光体ドラム３１にトナーを供給する機能を備える。

Ｎ２極（第２の磁極）は、マグネット３３１Ｍのうち、前方かつ下方の位置に配置される。Ｎ２極は、キャッチ極（汲上極）として、現像ローラー３３１にトナーを汲み上げる機能を備える。

Ｓ２極は、マグネット３３１Ｍのうち、Ｎ１極よりもスリーブ３３１Ｓの回転方向下流側であって、Ｎ２極よりもスリーブ３３１Ｓの回転方向上流側の位置に配置される。Ｓ２極は、主に、マグネット３３１Ｍのうち、後方かつ下方の位置に配置される。Ｓ２極は、Ｎ１極において、感光体ドラム３１側に移動されなかったトナーを、現像ハウジング３３０に回収する搬送極としての機能を備える。

現像ローラー３３１よりも、前方かつ下方の位置に、第２攪拌スクリュー３３３が配置される。すなわち、第２攪拌スクリュー３３３は、マグネット３３１ＭのＮ２極に、対向して配置される。第２攪拌スクリュー３３３の回転（矢印Ｄ４２）に伴って、第２攪拌スクリュー３３３からスリーブ３３１Ｓにトナーが供給される。第２攪拌スクリュー３３３の回転軸３３３Ｃは、スリーブ３３１Ｓの回転軸３３１Ｃよりも下方に位置する。更に、第２攪拌スクリュー３３３の回転軸３３３Ｃは、スリーブ３３１Ｓの周面の下端部３３１Ｌよりも下方に位置する。本実施形態では、現像ローラー３３１へのトナーの供給経路は、第２攪拌スクリュー３３３から供給される経路のみによって、形成される。したがって、第２攪拌スクリュー３３３は、現像ローラー３３１に対して、下方からトナーを汲み上げることによって、スリーブ３３１Ｓにトナーを供給する。

現像装置３３は、更に、層規制部材６０と、磁石プレート７０と、を備える。

層規制部材６０は、現像ローラー３３１よりも、前方かつ上方の位置に配置される。層規制部材６０は、現像ローラー３３１の軸方向に沿って、現像ローラー３３１（スリーブ３３１Ｓ）の周面に対向して配置される。詳しくは、層規制部材６０は、現像ローラー３３１のうち、マグネット３３１ＭのＳ１極に対向して配置される。層規制部材６０は、磁性材料から構成される板状部材である。層規制部材６０は、現像ローラー３３１の回転軸と直交する断面において、現像ローラー３３１に向かう方向を長辺とする矩形形状を備える。層規制部材６０の先端部は、現像ローラー３３１のスリーブ３３１Ｓと、間隔を置いて配置される。この結果、前記先端部と、スリーブ３３１Ｓとの間で、層規制ギャップＧが形成される。層規制部材６０は、第２攪拌スクリュー３３３からスリーブ３３１Ｓ上に汲み上げられたトナーの層厚を規制する。

磁石プレート７０は、層規制部材６０の前側に、層規制部材６０に沿って配置される。換言すれば、磁石プレート７０は、層規制部材６０よりも、現像ローラー３３１のスリーブ３３１Ｓの回転方向（図４の矢印Ｄ４１）上流側に配置される。本実施形態では、磁石プレート７０は、板状形状を備えた永久磁石から構成される。磁石プレート７０は、現像ローラー３３１の回転軸と直交する断面において、層規制部材６０に沿って延設される略矩形形状を備える。磁石プレート７０は、層規制部材６０の下方部分に固定される。磁石プレート７０は、マグネット３３１ＭのＳ１極と対向する位置に、Ｓ１極と同極のＳ極の磁力を備える。また、磁石プレート７０は、マグネット３３１ＭのＳ１極に対して、前記Ｓ極よりも遠い位置に、Ｎ極を備える。

このように、本実施形態では、層規制部材６０よりも、現像ローラー３３１（スリーブ３３１Ｓ）の回転方向上流側に、磁石プレート７０が配置される。換言すれば、現像ローラー３３１の回転方向上流側から下流側に向かって、磁石プレート７０、層規制部材６０が順に、現像ローラー３３１の周面に対向して配置される。

かくして、本実施形態では、第２攪拌スクリュー３３３は、スリーブ３３１Ｓの周面のうち、鉛直下方に面する第１の位置Ｐ１に向かって、トナーをスリーブ３３１Ｓに供給し、層規制部材６０は、スリーブ３３１Ｓの周面のうち、鉛直上方に面し、かつ、第１の位置Ｐ１の上方に位置する第２の位置Ｐ２において、スリーブ３３１Ｓ上のトナーの厚さを規制する。この際、マグネット３３１ＭのＳ１極と磁石プレート７０のＳ極が、同極の磁力を有することから、スリーブ３３１Ｓと磁石プレート７０との間には、反発磁界が作用する。該反発磁界は、スリーブ３３１Ｓの回転方向上流側に向かう磁界と、回転方向下流側（層規制部材６０側）に向かう磁界とに分類される。この結果、スリーブ３３１Ｓ上を搬送され、磁石プレート７０の下部に進入されたトナーは、スリーブ３３１Ｓの周面に移動する力を付与される。この結果、トナーが薄層化された状態で、トナーの層規制が実現される。更に、層規制部材６０の層規制ギャップＧに進入されなかったトナーは、反発磁界に促進され、スリーブ３３１Ｓの回転方向上流側に向かって流動する。

次に、本実施形態におけるマグネット３３１Ｍの磁極について、更に詳述する。本実施形態では、Ｓ１極、Ｓ２極、Ｎ１極、Ｎ２極のそれぞれの径方向の磁力の最大磁力（スリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力）は、９３ｍＴ、２０ｍＴ、８０ｍＴ、３０ｍＴに設定される。

本実施形態では、現像ローラー３３１が製造されるにあたり、Ｎ１極とＮ２極が着磁される際に、Ｎ１極とＮ２極の間に、反発磁極が形成されることを利用して、Ｓ２極が低い磁力をもって設定される。すなわち、Ｓ２極が配置される位置には、マグネット３３１Ｍは、磁石を備えてない。または、マグネット３３１Ｍが着磁される際に、Ｓ２極が配置される位置には、固有の電磁コイルが配置されない。このように、Ｓ２極の磁力が低く設定されることによって、トナーの磁気的な凝集が弱められる。Ｓ２極の磁力が大きい場合、トナーの残留磁化が大きくなり、トナーの磁気的な凝集が起こり易い。一方、Ｓ２極の最大磁力が小さい場合、トナーの残留磁化が小さくなり、トナーの磁気的な凝集が起き難くなる。このように、トナーの磁気的な凝集が抑制されると、トナーの帯電が向上する。この結果、第１攪拌スクリュー３３２や第２攪拌スクリュー３３３の周辺において、トナーが、かまくら状（トンネル状）に凝集することが抑止される。このため、画像形成装置１が低印字条件において動作され、現像装置３３内のトナーの流動性が低下し易い場合であっても、第１攪拌スクリュー３３２や第２攪拌スクリュー３３３におけるトナーの搬送不良が抑止される。

一方、Ｓ２極の磁力が過度に低すぎると、Ｎ１極からＳ２極を経由して現像ハウジング３３０の内部に向かうトナーの搬送がスムーズに行われない。このため、本実施形態では、Ｓ２極の磁力のピークＳ２Ｐが、Ｎ１極に近い位置に設定されている。そして、Ｎ１極側にピークＳ２Ｐが設定される為に、
Ｎ１極の最大磁力（８０ｍＴ）＞Ｎ２極の最大磁力（３０ｍＴ）
の関係が満たされている。特に、Ｎ１極側にＳ２極のピークＳ２Ｐが設定される為に、Ｎ１極の最大磁力は、Ｎ２極の最大磁力の２倍以上とされている。この結果、Ｓ２極のピークが、低磁力をもって、Ｎ１極側に配置される。したがって、トナーの帯電が好適に維持されながら、トナーの現像ハウジング３３０への搬送が安定して実現される。

更に、本実施形態では、Ｎ２極の磁力が、低く設定されることによって、第２攪拌スクリュー３３３からスリーブ３３１Ｓに汲み上げられるトナーの量が少なくなるように設定されている。そして、Ｓ１極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力をＰ１（ｍＴ）、Ｎ２極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力をＰ２（ｍＴ）とした場合、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）の関係が満たされる。この結果、Ｎ２極からＳ１極までの領域において、スリーブ３３１Ｓ上に滞留するトナーの量が低減される。したがって、層規制部材６０の周辺に位置するトナーに、無駄な押圧力（ストレス）が付与されず、トナーの劣化が効果的に抑止される。一方、規制極であるＳ１極の磁力が高く設定されることによって、低印字条件の印刷において、トナーかぶり性能が向上される。

＜実施例＞
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。なお、以後の各実施例は、下記の実験条件にて行った。

＜実験条件について＞
・感光体ドラム３１：ＯＰＣドラム
・感光体ドラム３１の周速度：１４６ｍｍ／ｓｅｃ
・現像ローラー３３１（スリーブ３３１Ｓ）の周速度：２０４ｍｍ／ｓｅｃ
・層規制ギャップＧ：０．３ｍｍ
・現像バイアスＡＣ成分：矩形波振幅１．７ｋＶ、Ｄｕｔｙ５０％
現像バイアスＤＣ成分：２７０Ｖ
・感光体ドラム３１の表面電位：４３０Ｖ
・現像ローラー３３１の直径：１６ｍｍ
・感光体ドラム３１の直径：２４ｍｍ
・マグネット３３１ＭのＮ１ピーク磁力：８０ｍＴ
Ｓ１ピーク磁力：９３ｍＴ
Ｎ２ピーク磁力：３０ｍＴ
Ｓ２ピーク磁力：２０ｍＴ
・スリーブ３３１Ｓの表面粗さ（Ｒｚ十点平均粗さ）：６．５μｍ
・磁性トナーの平均粒子径：６．８μｍ（Ｄ５０）

＜実験１＞
表１に、規制極であるＳ１極とキャッチ極であるＮ２極のピーク磁力の関係について評価した実験１の結果を示す。

実験１では、表１に示されるＳ１極およびＮ２極を備える現像ローラー３３１（ＮＯ．１〜ＮＯ．７）を用意した上で、現像ハウジング３３０内にトナーを充填したのち、それぞれ３０００枚分の印刷を実行した。なお、実験１に使用した現像ローラー３３１では、Ｓ１極の最大磁力Ｐ１は、８０ｍＴから１００ｍＴに分布し、Ｎ２極の最大磁力Ｐ２は、１５ｍＴから４０ｍＴに分布している。上記の印刷中、５００枚ごとに画像サンプルを採取し、Ｉ．Ｄ（Image Density：画像濃度＋紙の濃度）を測定した。Ｉ．Ｄの測定には、DENSITOMETER TC-6DS（東京電装株式会社製）が使用された。上記の画像サンプルのＩ．Ｄが１．１未満となった状態が、濃度低下が発生した状態と判断される。本評価方法に基づき、表１において、○は、濃度低下未発生の状態を表し、△は、濃度低下傾向が見られたが、Ｉ．Ｄ１．１以上であったことを表し、×は、濃度低下が顕著に発生したことを表している。

また、上記の画像サンプルにおいて、トナーかぶりの評価を同時に行った。トナーかぶりは目視で評価し、○は、トナーかぶりがほとんど発生していない状態を表し、△は、トナーかぶりが若干発生しているが問題ないレベルを表し、×は、トナーかぶりが顕著に発生している状態を表している。

表１を参照して、Ｓ１極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力Ｐ１（ｍＴ）、Ｎ２極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力Ｐ２（ｍＴ）に関して、Ｐ１／Ｐ２が、２．７以上５．３以下の範囲において、濃度低下が発生せず、トナーかぶりが良好に維持される。この場合、Ｎ２極からＳ１極までの領域において、スリーブ３３１Ｓ上に滞留するトナーの量が低減され、トナーに過度な押圧力（ストレス）が付与されない。この結果、トナーの劣化が効果的に抑止される。また、規制極であるＳ１極の磁力が高く維持されるため、層規制部材６０におけるトナーへの帯電が好適に実現される。
一方、表１において、Ｐ１／Ｐ２が、３．０未満となると若干の濃度低下が見られる。また、Ｐ１／Ｐ２が、２．３未満となると、濃度低下が顕著となる。Ｐ１／Ｐ２が２．３未満の場合、キャッチ極（Ｎ２極）の磁力が高いために、第２攪拌スクリュー３３３から現像ローラー３３１にキャッチされるトナーの量が多く、トナーの劣化が促進されてしまう。トナーの劣化が進むと、トナーのスリーブ３３１Ｓに対する付着力が高まり、トナーが十分現像されなくなる。この結果、トナーの劣化に伴う濃度低下が生じることとなる。

また、Ｐ１／Ｐ２が、５．３を越えるとトナーかぶりが若干発生し、Ｐ１／Ｐ２が、６．７を越えると、トナーかぶりが顕著となる。Ｐ１／Ｐ２が、６．７を越えると、キャッチ極（Ｎ２極）の磁力が低すぎるために、層規制部材６０の周辺に滞留するトナー量が不足する。この結果、層規制部材６０の周辺において、トナーの帯電が十分行われず、トナーかぶりが発生する。

以上の結果から、Ｐ１／Ｐ２は、２．７以上５．３以下に設定されることが好ましく、３．０以上５．０以下に設定されることが更に好ましい。換言すれば、Ｐ１およびＰ２は、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）を満たすことが好ましく、Ｐ１／Ｘ３≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ４、（Ｘ３＝５．０、Ｘ４＝３．０）を満たすことが更に好ましい。

＜実験２＞
表２に、Ｎ２極（キャッチ極）の垂直磁力の分布について評価した実験２の結果を示す。

実験２では、実験１において、濃度低下およびトナーかぶりの結果が好適であった現像ローラー（ＮＯ．３およびＮＯ．５）と同じ最大磁力を備える現像ローラーを用いて評価した。Ｓ１極およびＮ２極が、上記の磁力を備える現像ローラーであって、Ｎ２極の磁力分布が、それぞれ異なる複数の現像ローラーを用いて、評価を行った。図５は、現像ローラー３３１のマグネット３３１Ｍにおいて、Ｓ１極およびＮ２極のうち、スリーブ３３１Ｓの周面と直交する方向（垂直方向、径方向）の磁力分布を模式的に示した図である。図５において、トナーは、紙面右側から左側に向かって（矢印Ｄ５方向）搬送される。

表２に示される各実験水準において、「Ｎ２極の上下流面積比（Ａ１／Ａ２）」とは、図５に示される領域Ｎ２ａおよびＮ２ｂの面積比を表している。すなわち、Ｎ２極のスリーブ３３１Ｓの周面と直交する方向の磁力分布において、Ｎ２極の最大磁力を備える位置Ｎ２Ｐよりも、回転方向上流側の磁力Ｎ２ａが積分された値が、Ａ１に相当し、Ｎ２極の最大磁力を備える位置Ｎ２Ｐよりも、回転方向下流側の磁力Ｎ２ｂが積分された値が、Ａ２に相当する。表２の実験水準では、該Ａ２／Ａ１が、１．１から１．６の範囲に設定されている。この場合、スリーブ３３１Ｓの回転方向において、Ｎ２極の最大磁力を備える位置Ｎ２Ｐは、Ｎ２極の分布の幅の中心よりも、回転方向上流側にずれている。

このように、Ｎ２極の最大磁力を備える位置Ｎ２Ｐが、回転方向上流側にシフトした磁力分布は、マグネット３３１Ｍの着磁過程において、Ｎ２極を着磁させるための電磁コイルの配置を、Ｓ１極を着磁させるための電磁コイルから遠ざけることで実現される。また、上記の磁力分布は、マグネット３３１Ｍを構成する磁石のうち、Ｎ２極に相当する磁石の一部が欠損されることによっても、実現される。

また、表２におけるキメおよび搬送ムラは、各条件において採取したハーフ画像の画像サンプルにて評価した。ここで、キメとはハーフ画像を構成する各ドットの集合体のキメ（滑らかさ）を意味し、搬送ムラとは、層規制部材６０の周辺において生じたスリーブ３３１Ｓ上のトナーの搬送ムラが、ハーフ画像に濃度ムラとして発生することを意味している。キメおよび搬送ムラのいずれの評価も、Ｎ２極の上下流面積比（Ａ２／Ａ１）が、１の場合の画質に対する相対評価で行っている。すなわち、表２において、◎は、相対的に良い状態を意味し、○は、相対的にやや良い状態を意味し、△は、Ａ２／Ａ１が１の場合と比べて、ほとんど差がない状態を意味している。

表２を参照して、Ｓ２極とＮ２極の最大磁力の比（Ｐ１／Ｐ２）が５．０および３．０のいずれの条件においても、Ｎ２極の上下流面積比（Ａ２／Ａ１）が、１．１から１．６の範囲において、キメおよび搬送ムラが、Ａ２／Ａ１が１の場合と比べて、同等以上の結果を示している。Ｎ２極（キャッチ極）の上下流面積比（Ａ２／Ａ１）が１よりも大きくなると、Ｎ２極の磁力分布が、上流側と下流側とで、非対称となる。そして、下流側磁力Ｎ２ｂの面積Ａ２が大きくなることによって、下流側磁力Ｎ２ｂの勾配が小さくなる。この現象は、図５の領域Ｚの磁力の勾配が緩やかになっていることからも、確認される。このように、下流側磁力Ｎ２ｂの勾配が小さくなると、トナーが現像ロールに引きつけられる力（磁気吸引力）が小さくなる。この結果、トナーが、領域Ｚに対応するスリーブ３３１Ｓ上において、流動し易くなる。

表２において、前記上下流面積比（Ａ１／Ａ２）が、１．２以上１．５以下の領域において、キメおよび搬送ムラが、特に向上される。前記上下流面積比（Ａ１／Ａ２）が、１．６以上となると、下流側磁力Ｎ２ｂが、トナーを上流側から引き寄せる力が減少する。このため、搬送ムラの性能が、若干低下し、Ａ２／Ａ１が１の場合と同等の結果となる。逆に、前記上下流面積比（Ａ１／Ａ２）が、１．１以下となると、Ｎ２極の磁力分布の非対称の効果が低下するため、トナーの流動性が、Ａ２／Ａ１が１の場合と同等となる。このため、画像のキメの性能も、Ａ２／Ａ１が１の場合と同等の結果となっている。

このように、現像ローラー３３１の下方に配置される第２攪拌スクリュー３３３（図４）から、現像ローラー３３１にトナーが供給される構成において、キャッチ極であるＮ２極と、規制極であるＳ１極の磁力バランスが好適に維持されることによって、トナーの供給機能に加え、安定したトナーの帯電とトナー劣化の抑止が実現される。特に、Ｓ１極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力Ｐ１（ｍＴ）、Ｎ２極のスリーブ３３１Ｓの周面と垂直な方向の最大磁力Ｐ２（ｍＴ）に関して、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）を満たすことが好ましく、Ｐ１／Ｘ３≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ４、（Ｘ３＝５．０、Ｘ４＝３．０）を満たすことが更に好ましい。この結果、好適なトナーの帯電とトナーの劣化抑止が維持され、長期にわたって、トナーかぶりと濃度低下の抑止された画像形成が実現される。

また、Ｎ２極の磁力分布が、上流側と下流側とで、非対称とされることで、トナーの流動性が向上し、キメおよび搬送ムラの画質が向上される。特に、キャッチ極であるＮ２極の上下流面積比（Ａ２／Ａ１）が、１．２以上１．５以下の範囲に設定されることが好ましい。この場合、Ｎ２極の最大磁力が、比較的弱いながらも、下流側の磁力配分が大きくされることで、トナーが第２攪拌スクリュー３３３から層規制部材６０に至る領域のトナーの搬送性を高めることが可能となる。

また、現像ローラー３３１の軸方向のトナー画像を形成する領域において、Ｎ２極の磁力が、最大４０ｍＴ以下に設定されることによって、第２攪拌スクリュー３３３からスリーブ３３１Ｓに汲み上げられるトナーの量が必要最小限に確保される。この結果、Ｎ２極からＳ１極までの領域において、スリーブ３３１Ｓ上に滞留するトナーの量が最小限に維持される。したがって、層規制部材６０の周辺に位置するトナーに、無駄な押圧力（ストレス）が付与されず、トナーの劣化が効果的に抑止される。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置３３、およびこれを備えた画像形成装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

上記の実施形態では、現像ローラー３３１のマグネット３３１Ｍが、４つの磁極を備える態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。マグネット３３１Ｍは、複数の磁極を備えるものであればよく、また、規制極として、層規制部材６０に対向して配置されるマグネット３３１Ｍの磁極は、Ｓ極に限定されるものではない。現像ローラー３３１の使用態様に応じて、Ｓ極またはＮ極が、規制極として層規制部材６０に対向して配置されればよい。この場合、キャッチ極として、第２攪拌スクリュー３３３に対向する磁極には、規制極と異極の磁極が設定される。

３３ 現像装置
３３０ 現像ハウジング
３３１ 現像ローラー（現像剤担持体）
３３１Ｓ スリーブ
３３１Ｍ マグネット
３３２ 第１攪拌スクリュー
３３３ 第２攪拌スクリュー（攪拌部材）
３３４ 仕切り板
３３５ 内部空間
３３６ 第１通路
３３７ 第２通路
３３８ 上流連通部
３３９ 下流連通部
３５０ トナー補給口
６０ 層規制部材
７０ 磁石プレート

Claims (6)

1. 円筒形状を有し、回転駆動され、周面に磁性トナーを担持するスリーブと、前記スリーブに内包され、前記スリーブの周方向に複数の磁極を有する固定磁石と、を備える現像剤担持体と、
   前記固定磁石の前記複数の磁極のうち、第１の磁極に対向して、前記スリーブと間隔をおいて配置され、磁性材料から構成され、前記スリーブ上の前記磁性トナーの厚さを規制する層規制部材と、
   前記固定磁石の前記第１の磁極の前記スリーブの回転方向上流側において、前記第１の磁極とは異極の磁極であって、前記第１の磁極に隣接する第２の磁極に対向して、前記スリーブと間隔をおいて前記現像剤担持体の下方に配置され、前記スリーブに前記磁性トナーを供給する攪拌部材と、を備え、
   前記第１の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ１（ｍＴ）、前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力をＰ２（ｍＴ）とした場合、Ｐ１／Ｘ１≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ２、（Ｘ１＝５．３、Ｘ２＝２．７）を満たし、
   前記スリーブの軸方向と直交する断面視における前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の磁力の分布において、前記最大磁力を備える位置よりも前記回転方向上流側の磁力の積分値Ａ１および前記最大磁力を備える位置よりも前記回転方向下流側の磁力の積分値Ａ２が、Ａ１：Ａ２＝１：１．２〜１．５の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
2. Ｐ１／Ｘ３≦Ｐ２≦Ｐ１／Ｘ４、（Ｘ３＝５．０、Ｘ４＝３．０）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記攪拌部材は、前記スリーブの前記周面のうち、鉛直下方に面する第１の位置に向かって、前記磁性トナーを前記スリーブに供給し、
   前記層規制部材は、前記スリーブの前記周面のうち、鉛直上方に面し、かつ、前記第１の位置の上方に位置する第２の位置において、前記スリーブ上の前記磁性トナーの厚さを規制することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記層規制部材の前記スリーブの回転方向上流側に前記スリーブと間隔をおいて配置され、前記第１の磁極の前記周面と垂直な方向の最大磁力を備える位置と重複する位置に、対向する対向面を有し、かつ、前記対向面に前記第１の磁極と同極の磁極を備える対向磁石を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記第２の磁極の前記スリーブの前記周面と垂直な方向の最大磁力は、４０ｍＴ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置と、
   表面に静電潜像が形成され、前記現像剤担持体から前記磁性トナーが供給される像担持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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