JP5769067B2 - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる現像装置、並びに、これを備えた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真法、磁気記録法等によって画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
電子写真複写装置、静電記録装置、磁気記録装置等の画像形成装置としては、潜像担持体上に形成された静電潜像を二成分現像剤(以下、単に「現像剤」という。)を用いて現像処理する二成分現像方式の現像装置を利用したものが知られている。この現像処理では、現像装置筐体等に回転自在に取り付けられた現像剤担持体の表面上に現像剤を磁気的に担持しつつ搬送し、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域にて現像剤に磁気力を作用させて穂立ちさせる。そして、この穂立ちによって形成された磁気ブラシを潜像担持体の表面に摺擦させて、潜像担持体表面上の静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を顕像化する。このような現像処理には、一般に、現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有するマグネット等の磁界発生手段が必要となる。この磁界発生手段による磁極としては、現像剤担持体上に現像剤を汲み上げるための磁気力を発生させる汲み上げ磁極が挙げられる。また、現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを通過する際に現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極も挙げられる。また、現像領域で現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせるための現像磁気力を発生させる現像磁極も挙げられる。
このような二成分現像方式の現像装置は、例えば特許文献1に開示されており、現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送する現像剤供給搬送路を含む現像剤循環経路に沿って現像装置内の現像剤を循環搬送している。現像剤供給搬送路は、現像剤担持体の表面に隣接して配置されており、搬送中の現像剤は、現像剤供給搬送路における現像剤担持体側の側壁上端を超えて、汲み上げ磁気力の作用により現像剤担持体表面に引き寄せられ、該現像剤担持体の表面に担持される。このようにして現像剤担持体上に担持された現像剤は、現像剤担持体の回転に伴って現像剤担持体表面移動方向へ搬送され、現像剤担持体表面と現像剤規制部材とが対向する規制ギャップを通過する。この通過時、現像剤担持体表面に近い距離で担持されている現像剤は規制ギャップを通過できるが、現像剤担持体表面から遠い距離で担持されている現像剤は現像剤規制部材に通過が阻止されて規制ギャップを通過できない。この現像装置では、規制ギャップを通過させることで一定量の現像剤が現像領域へ搬送されるようにしている。なお、現像剤規制部材によって規制ギャップの通過を阻止された現像剤は、現像剤供給搬送路側へ戻り、現像剤供給搬送路に回収され、再び現像剤担持体に汲み上げられることになる。
ここで、経時使用による現像剤の劣化や環境変動によって現像剤の流動性等の特性が変化すると、規制ギャップを通過する現像剤量が変動し、一定量の現像剤を現像領域へ搬送することができなくなり、現像能力を安定して維持できないという不具合が生じるおそれがある。このような不具合に対しては、規制磁気力を発生させる規制磁極を設けて、規制ギャップを通過する現像剤に対して規制磁気力を作用させて穂立ちさせることで、その不具合を軽減できることが知られている。
ところが、このような規制磁極を配置した場合、その規制磁気力が規制ギャップの通過を阻止された現像剤に作用し、現像剤規制部材の現像剤担持体表面移動方向下流側の空間(以下「規制滞留空間」という。)に現像剤を滞留させる事態を招く。この規制滞留空間に滞留する現像剤(以下「規制滞留現像剤」という。)は、現像剤担持体の表面移動によって当該規制滞留空間内を現像剤担持体の回転の向きとは逆向きに回転(循環移動)しながら当該規制滞留空間内に滞留する。規制滞留現像剤は、規制磁気力の拘束力を受けながら当該規制滞留空間内を循環移動する間に摺擦帯電が進み、現像装置内を循環搬送されている他の現像剤と比較して、トナー帯電量が高くなっている。そのため、規制滞留現像剤とそれ以外の現像剤との間で現像能力(現像時に静電潜像に付着する単位面積当たりのトナー付着量)に違いが生じる。このような現像能力に違いのある現像剤であっても、互いに均一に分散して混ざり合った状態であれば、これが現像に用いられても、人間が認識できるほどの画像濃度ムラが生じることはない。しかしながら、これらの現像剤の混ざり具合が不十分な状態で現像に用いられると、人間が認識できるほどの画像濃度ムラが生じ、画質劣化を生じさせることになる。特許文献1に記載のような従来の現像装置は、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤が、通常のトナー帯電量をもつ他の現像剤との混ざり具合が不十分な状態で現像に用いられてしまい、画像濃度ムラが生じて画質劣化を生じさせるという問題があった。
詳しく説明すると、循環移動中に規制磁気力の拘束を逃れた規制滞留現像剤は、順次、現像剤供給搬送路へ回収される。現像剤供給搬送路に回収されれば、規制滞留現像剤も他の現像剤と十分に混ざり合ってから再び汲み上げられることになり、上述した画質劣化の問題は発生しない。しかしながら、特許文献1に記載の現像装置のように、規制磁極に対し、これと逆極性の汲み上げ磁極が現像剤担持体表面移動方向上流側に隣接して配置されている場合、規制磁極と汲み上げ磁極との間を結ぶ磁力線が規制滞留現像剤の滞留する規制滞留空間を通るような磁界が形成される。このような磁界中では、規制滞留現像剤の一部、詳しくは汲み上げ磁極に最も近接している規制滞留現像剤の部分が、その磁力線に沿って汲み上げ磁極側に移動し、現像剤担持体表面へと引き寄せられる。その結果、規制滞留現像剤の一部が現像剤供給搬送路に回収されないまま、現像剤担持体の表面に担持されてしまう。
このとき、現像剤担持体の表面上には現像剤供給搬送路からの現像剤が既に汲み上げられているため、その汲み上げ量が十分な箇所では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤供給搬送路からの現像剤の上に重なるようにして現像剤担持体の表面に担持される。この場合、規制滞留現像剤は現像剤担持体の表面から遠い領域に担持されるため、現像剤規制部材によって規制ギャップを通過できず、現像領域へと搬送されずに再び規制滞留空間内に滞留することになる。よって、この場合には、画像濃度ムラが生じて画質劣化が発生することはない。
しかしながら、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤供給搬送路からの現像剤の汲み上げを阻害し、現像剤供給搬送路から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足する箇所を生じさせる場合がある。特に、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられた搬送スクリューにより現像剤供給搬送路内の現像剤をその回転軸方向へ搬送する構成においては、その羽根部によって現像剤担持体側に現像剤を送り出す力が当該回転軸方向で不均一である。そのため、現像剤担持体側に現像剤を送り出す力が弱い箇所では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤によって現像剤供給搬送路からの現像剤の汲み上げが阻害され、現像剤供給搬送路からの現像剤汲み上げ量が不足する。現像剤供給搬送路からの現像剤汲み上げ量が局所的に不足する箇所では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤担持体の表面に近い領域に担持されてしまい、規制ギャップを通過して現像領域へと搬送されてしまう。その結果、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤と、通常のトナー帯電量をもつ他の現像剤との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれ、画像濃度ムラを生じさせて画質劣化が発生する。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、規制滞留現像剤と現像剤供給搬送路から汲み上げられた他の現像剤との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生を抑制して、画像濃度ムラによる画質劣化を抑制することができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記阻止部材における上記供給通路に面する端面の現像剤供給搬送路側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、該供給通路から離れる方向を向くように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、上記阻止部材における上記現像剤供給搬送路側の表面上に現像剤が上記汲み上げ磁気力の作用により担持されるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、上記阻止部材は、金属材料で形成されていて、上記現像剤担持体と同電位となるように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、現像剤担持体回転軸方向から見たときに、上記現像剤担持体の回転中心位置と上記搬送スクリューの回転中心位置とを結んだ直線が上記供給通路を通るように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、現像領域を通過した現像剤を該現像剤担持体の表面から回収して現像剤回収搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送する現像剤回収搬送路を、上記現像剤供給搬送路とは別に備えていることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の現像装置において、上記磁界発生手段は、現像領域を通過した現像剤担持体の表面上の現像剤を上記現像剤回収搬送路に向けて剥離するための剥離磁気力を発生させるものであり、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端は、上記剥離磁気力が作用する剥離領域よりも現像剤担持体表面移動方向下流側に位置することを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送路内から該現像剤供給搬送路の上記側壁上端を超えて移動した現像剤が上記汲み上げ磁気力によって水平面よりも上側の向きに移動するように、上記現像剤担持体に対して上記現像剤供給搬送路を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7の現像装置において、当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端における現像剤担持体側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、水平方向又は水平よりも上方向を向くように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、現像剤担持体表面移動方向における上記供給通路の幅は2mm以上であることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送路内の作像時における現像剤の界面が少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路の上記側壁上端よりも上側に位置するように構成したことを特徴とするものである
た、請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置において、上記阻止部材と上記現像剤担持体の表面とが最も近接する箇所のギャップは、上記規制ギャップよりも広いことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の現像装置において、上記供給通路の現像剤担持体回転軸方向両端位置は、最大作像領域の現像剤担持体回転軸方向両端位置よりも現像剤担持体回転軸方向外側に位置していることを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、上記阻止部材は、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤を、上記現像剤供給搬送路内の現像剤面における上記搬送スクリューの回転方向下流側の領域へ案内するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の現像装置において、上記阻止部材は、非磁性材料で形成されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の現像装置において、上記汲み上げ磁極の発生させる磁気力が上記規制磁極の発生させる磁気力よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記磁界発生手段が発生させる磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記阻止部材における上記供給通路に面する端面の現像剤供給搬送路側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、該供給通路から離れる方向を向くように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記磁界発生手段が発生させる磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、上記阻止部材は、金属材料で形成されていて、上記現像剤担持体と同電位となるように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、請求項1乃至17のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端が上記現像剤担持体の回転軸よりも高く位置するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項1乃至18のいずれか1項に記載の現像装置において、上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように、構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項20の発明は、請求項16又は17に記載の現像装置において、上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように構成され、上記磁界発生手段は、上記汲み上げ箇所から上記規制箇所まで現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面部分に対向する位置に少なくとも2つの固定磁極が配置された構成であることを特徴とするものである。
また、請求項21の発明は、請求項16又は17に記載の現像装置において、上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように構成され、上記磁界発生手段は、上記汲み上げ箇所から上記規制箇所へ搬送されるまでの間に上記現像剤担持体上の現像剤が少なくとも2回は穂立ちするように、現像剤担持体表面移動方向に沿って複数の磁極が周回移動するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項22の発明は、請求項1乃至21のいずれか1項に記載の現像装置において、上記供給通路内における現像剤担持体回転軸方向の1箇所又は2箇所以上で、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端と上記阻止部材とが連結部材により連結されていることを特徴とするものである。
また、請求項23の発明は、請求項22の現像装置において、現像剤担持体回転軸方向における上記連結部材の最大長さは1mm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項24の発明は、請求項22又は23の現像装置において、上記連結部材は、現像剤供給搬送路側から現像剤担持体側に向けて先細った形状を有することを特徴とするものである。
また、請求項25の発明は、請求項1乃至24のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、上記搬送スクリューの回転軸は非磁性金属のみで形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項26の発明は、請求項25の現像装置において、上記搬送スクリューの羽根部は樹脂で形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項27の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー及びキャリアを含む現像剤により該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置により該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項1乃至26のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明においては、汲み上げ磁極及び規制磁極が、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性である。そのため、規制滞留空間内に滞留する規制滞留現像剤の一部が、規制磁極と汲み上げ磁極との間を結ぶ磁力線に沿って汲み上げ磁極側に移動し、現像剤担持体表面へと引き寄せられる。このように引き寄せられる規制滞留現像剤が、現像剤供給搬送路における現像剤担持体側の側壁上端を越えて現像剤供給搬送路から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足している箇所へ移動すると、規制ギャップを通過して現像領域へと搬送され、画像濃度ムラによる画質劣化を生じさせる。しかしながら、本発明においては、上記阻止部材を設けたことで、汲み上げ磁気力によって引き寄せられる規制滞留現像剤が規制磁気力の磁力線に沿って現像剤担持体の表面側へ移動することが阻止される。その結果、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤供給搬送路からの現像剤の汲み上げを阻害することがなくなる。よって、現像剤供給搬送路から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足する箇所を生じにくくなり、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が、規制ギャップを通過し得る現像剤担持体表面に近い領域に担持されにくくなる。したがって、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤と通常のトナー帯電量をもつ他の現像剤との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が抑制される。
なお、本発明によれば、このような阻止部材を設けても、この阻止部材と現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に供給通路が確保されているので、現像剤供給搬送路内の現像剤を現像剤担持体表面に汲み上げる動作が阻害されることはない。
また、本発明は、汲み上げ磁極及び規制磁極が現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していてかつ互いに逆極性であるという構成に限らず、規制滞留空間内に滞留する規制滞留現像剤の一部が磁界発生手段の磁気力の磁力線に沿って現像剤担持体表面へと引き寄せられる構成において適用できる。例えば、現像剤担持体の内部に配置される磁界発生手段として、現像剤担持体表面移動方向に沿って複数の磁極が周回移動するような構成を採用した場合でも、規制滞留空間内に滞留する規制滞留現像剤の一部が磁界発生手段の磁気力の磁力線に沿って現像剤担持体表面へと引き寄せられる。このような構成においても、引き寄せられる規制滞留現像剤が、現像剤供給搬送路における現像剤担持体側の側壁上端を越えて現像剤供給搬送路から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足している箇所へ移動し、規制ギャップを通過して現像領域へと搬送されて画像濃度ムラによる画質劣化を生じさせるおそれがある。
以上、本発明によれば、規制滞留現像剤と現像剤供給搬送路から汲み上げられた他の現像剤との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生を抑制して、画像濃度ムラによる画質劣化を抑制することができるという優れた効果が得られる。
実施形態1に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。 同プリンタにおける現像ユニットの概略構成を示す説明図である。 同現像ユニットにおけるスリット幅と最大作像領域幅との関係を示す説明図である。 現像ユニット内に現像剤が存在しない状態において、現像スリーブと供給スクリューとの間の各地点における磁気力の向きを概略的に示した磁気力分布図である。 遮蔽壁下面の現像剤供給搬送路側縁部に配置される1つの磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力の説明図である。 仕切壁上面の現像スリーブ側縁部に配置される1つの磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力の説明図である。 実施形態2における現像ユニットを示す拡大図である。 遮蔽壁が設けられていない従来の現像ユニットの一例を示す説明図である。 遮蔽壁下面の現像剤供給搬送路側縁部に位置する磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が水平面よりも下側を向くように構成された比較例の現像ユニットの構成を示す説明図である。 仕切壁上面の現像スリーブ側縁部に位置する磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が水平面よりも下側を向くように構成された他の比較例の現像ユニットの構成を示す説明図である。 仕切壁の高さが低すぎてスリーブ表面から剥離された現像済みの現像剤が仕切壁を超えて現像剤供給搬送路側へ移動するように構成された更に他の比較例の現像ユニットの構成を示す説明図である。 汲み上げ磁極と規制磁極との間にこれらと逆極性の中間磁極が配置された更に他の比較例の現像ユニットの構成を示す説明図である。 実施形態3における現像ユニットを示す拡大図である。 変形例1に係る現像ユニットの内部上方部分を示す拡大図である。 変形例1における現像ユニットの仕切壁と遮蔽壁との間に形成されるスリットを経由して現像剤が現像スリーブ表面に供給されたときの様子を示す模式図である。 現像剤汲み上げ時に現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる比較構成と、変形例1における構成とについて、キャリアのコート削れ量を比較した結果を示すグラフである。 変形例2に係る現像ユニットの内部上方部分を示す拡大図である。 汲み上げ箇所から規制箇所までの間に固定配置する磁極の数と規制滞留現像剤及び現像実施現像剤のトナー帯電量との関係の概要を示すグラフである。 変形例3における現像ユニットの内部を上方から見たときの模式図である。 変形例3におけるスリットの拡大図である。 変形例3のリブの変更例を説明するために、現像ユニットの内部を上方から見たときの模式図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)の一実施形態(以下、本実施形態を「実施形態1」という。)について説明する。
図1は、本実施形態1に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。
このプリンタは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック(以下、M、C、Y、Kと記す。)の各色のトナー像を形成するための4つのトナー像形成部1M,1C,1Y,1Kを備えている。また、互いに鉛直方向に並べられたこれらトナー像形成部1M,1C,1Y,1Kの側方に、転写ユニット50を備えている。
トナー像形成部1M,1C,1Y,1Kは、使用するトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっている。Mトナー像を形成するためのM用のトナー像形成部1Mについて説明すると、これは、プロセスユニット2Mと、光書込ユニット10Mと、現像ユニット20Mとを有している。
M用のプロセスユニット2Mは、図中反時計回り方向に回転駆動されるドラム状の感光体3Mの周りに、一様帯電装置4M、ドラムクリーニング装置5M、除電ランプ6M等を有しており、これらを共通のケーシングで保持してプリンタ本体に対して一体的に着脱されるようになっている。潜像担持体としての感光体3Mは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものである。
一様帯電装置4Mは、図中反時計回り方向に回転駆動される感光体3Mの表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電せしめる。
光書込ユニット10Mは、レーザーダイオード等からなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、fθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて駆動される光源から射出されたレーザー光Lは、ポリゴンミラー面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、感光体3Mに到達する。これにより、感光体3Mの表面がそれぞれ光走査されて、感光体3Mの表面にM用の静電潜像が形成される。
現像装置であるM用の現像ユニット20Mは、ケーシングに設けられた開口から周面の一部を露出させる現像ロール21Mを有している。この現像ロール21Mは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像剤担持体としての現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しない磁界発生手段としてのマグネットローラとを有している。現像ユニット20M内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のMトナーとを含む図示しないM現像剤が内包されている。このM現像剤は、後述する3本の搬送スクリューによって撹拌搬送されてMトナーの摩擦帯電が促されながら、現像ロール21M内のマグネットローラの磁気力により、現像ロール21Mの回転する現像スリーブ表面に吸着されて汲み上げられる。そして、現像スリーブの回転に伴って、規制部材たるドクターブレード25Mとの対向位置を通過する際にその層厚が規制された後、感光体3Mに対向する現像位置に搬送される。
この現像位置では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像スリーブと、感光体3M上の静電潜像との間に、負極性のMトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体3Mの一様帯電箇所(地肌部)との間に、負極性のMトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像スリーブ上のM現像剤内のMトナーは、現像ポテンシャルの作用によって感光体3Mの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体3M上の静電潜像がMトナー像に現像される。なお、現像によってMトナーを消費したM現像剤は、現像スリーブの回転に伴ってケーシング内に戻される。また、感光体3M上のMトナー像は、後述する転写ユニット50の中間転写ベルト51上に中間転写される。
また、現像ユニット20Mは、透磁率センサからなる図示しないトナー濃度センサを有している。このトナー濃度センサは、現像ユニット20Mの後述する現像剤回収搬送路内に収容されているM現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と良好な相関を示すため、トナー濃度センサはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しないトナー補給制御部に送られる。このトナー補給制御部は、RAM等の記憶手段を備えており、その中にM用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるM用Vtrefや、他の現像ユニットに搭載されたトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるC,Y,M用のVtrefのデータを格納している。M用の現像ユニット20Mについては、M用のトナー濃度センサからの出力電圧の値とM用のVtrefを比較し、図示しないMトナー濃度補給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより、補給用のMトナーを現像ユニット20Mの現像剤回収搬送路内に補給する。このようにしてMトナー補給装置の駆動が制御(トナー補給制御)されることで、現像に伴ってMトナー濃度を低下させたM現像剤に適量のMトナーが補給され、現像ユニット20M内のM現像剤のMトナー濃度が所定の範囲内に維持される。なお、現像ユニット20C,20Y,20Kについても、同様のトナー補給制御が実施される。
感光体3M上で現像されたMトナー像は、後述する中間転写ベルト51のおもて面に転写される。そして、転写工程を経た感光体3Mの表面には、中間転写ベルト51上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置5Kによって除去される。このようにして転写残トナーが除去された感光体3Mの表面は、除電ランプ6Mによって除電された後、一様帯電装置5Kによって再び一様帯電せしめられる。
M用のトナー像形成部1Mについて詳しく説明したが、他色用のトナー像形成部1C,1Y,1Kにおいても、同様のプロセスによって感光体3C,3Y,3Kの表面にC、Y、Kトナー像が形成される。
互いに鉛直方向に並ぶように配設されたトナー像形成部1M,1C,1Y,1Kの図中右側方には、転写ユニット50が配設されている。この転写ユニット50は、無端状の中間転写ベルト51のループ内側に駆動ローラ52とテンションローラ53と従動ローラ54とを有している。そして、これら3本のローラによって中間転写ベルト51を張架しながら、駆動ローラ52の回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめる。このようにして無端移動せしめられる中間転写ベルト51は、その図中左側の張架面のおもて面を、M、C、Y、K用の感光体3M,3C,3Y,3Kにそれぞれ当接させており、これによってM、C、Y、K用の1次転写ニップが形成されている。
中間転写ベルト51のループ内側には、上述した3本のローラの他に、4つの転写チャージャー55M,55C,55Y,55Kが配設されている。これら転写チャージャー55M,55C,55Y,55Kは、M、C、Y、K用の1次転写ニップの裏側で、中間転写ベルト51の裏面に電荷を付与するように配設されている。この電荷の付与により、M、C、Y、K用の1次転写ニップ内には、トナーを感光体3M,3C,3Y,3K側からベルトおもて面側に静電移動させる向きの転写電界が形成される。なお、コロナチャージ方式の転写チャージャーに代えて、転写バイアスが印加される転写ローラを用いてもよい。
各色の感光体3M,3C,3Y,3K上に形成されたM、C、Y、Kトナー像は、各色の1次転写ニップにおいて、ニップ圧や転写電界の影響によって感光体側からベルトおもて面側に移動して中間転写ベルト51上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト51上には4色重ね合わせトナー像(以下「4色トナー像」という。)が形成される。
中間転写ベルト51における駆動ローラ52に対する掛け回し箇所には、2次転写バイアスローラ56がベルトおもて面側から当接しており、これによって2次転写ニップが形成されている。この2次転写バイアスローラ56には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって2次転写バイアスが印加されている。これにより、2次転写バイアスローラ56と、接地された駆動ローラ52との間に2次転写電界が形成されている。中間転写ベルト51上に形成された4色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って2次転写ニップに進入する。
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Pを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Pを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Pは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対60のローラ間に挟み込まれる。
レジストローラ対60は、給紙カセットから送られてきた記録紙Pをローラ間に挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Pの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Pを中間転写ベルト51上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで2次転写ニップに向けて送り出す。2次転写ニップでは、中間転写ベルト51上の4色トナー像が2次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙P上に一括2次転写される。そして、記録紙Pの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Pは、2次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト51表面に付着している2次転写残トナーは、従動ローラ54との間に中間転写ベルト51を挟み込んでいるベルトクリーニング装置57によってベルト表面から除去される。
図2は、トナー像形成部1の現像ユニット20の概略構成を示す説明図である。
同図において、マグネットローラ23の外周面上における法線方向の磁束密度のグラフを重ねて表示してある。
以下の説明では、色分け符号であるM、C、Y、Kの記載を省略する。
同図において、ドラム状の感光体3は、その軸線方向を図紙面に直交する方向に延在させる姿勢で配設されている。現像ユニット20の内部には、現像剤供給搬送路27と、現像剤回収搬送路28とが設けられており、これらには図示しない現像剤が収容されている。また、現像剤供給搬送路27には、現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー32が回転可能に収容されている。また、現像剤回収搬送路28には、現像剤回収搬送部材としての受取スクリュー35が回転可能に収容されている。
現像ロール21は、感光体3と対向する側のケーシングに形成された開口から、現像スリーブ22の周面の一部が露出するように配置されている。現像スリーブ22における感光体3と対向する側とは反対側は、その軸線方向のほぼ全域にわたって、現像剤供給搬送路27及び現像剤回収搬送路28が対向している。現像剤回収搬送路28は、現像ロール21の下側に配置されており、現像剤供給搬送路27は、現像ロール21の真横から僅かに下側にずれた位置に配置されている。
現像剤供給搬送路27内に収容されている供給スクリュー32は、樹脂等の非磁性材料からなり、感光体3や現像ロール21と同様に水平方向に延在する姿勢をとっている。そして、棒状の回転軸部材33とこれの周面に螺旋状に立設せしめられたスクリュー羽根34とが、図示しないモータや駆動伝達系などからなる駆動手段によって図中反時計回り方向に一体的に回転駆動される。
現像剤回収搬送路28内に収容されている受取スクリュー35も、感光体3、現像ロール21、供給スクリュー32と同様に、水平方向に延在する姿勢をとっている。そして、図示しない駆動手段により、樹脂等の非磁性材料からなる回転軸部材36とスクリュー羽根37とが図中時計回り方向に一体的に回転駆動される。
現像剤供給搬送路27と現像剤回収搬送路28との間は、現像剤供給搬送路27の現像ロール側の側壁を構成する仕切壁43によって仕切られているが、現像ロール軸線方向両端において仕切壁43には開口部が形成されており、この開口部を介して現像剤供給搬送路27と現像剤回収搬送路28とが互いに連通している。
現像剤供給搬送路27内においては、供給スクリュー32の羽根内に保持された現像剤G1が、供給スクリュー32の回転に伴って、図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。この搬送の過程において、現像剤G1は、図中太実線矢印で示すように、仕切壁43の上端を乗り越えて現像スリーブ22側へ順次供給され、現像スリーブ22内のマグネットローラ23の磁気力(汲み上げ磁気力)によって現像スリーブ22の表面に汲み上げられる。現像スリーブ22に汲み上げられずに現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側端部付近(図中奥側端部付近)まで搬送された現像剤G1は、仕切壁43の開口部を通じて現像剤回収搬送路28内に落下する。
現像スリーブ22の回転に伴って、上述した現像領域まで搬送されて現像に寄与した現像剤G2は、その後、現像スリーブ22の回転に伴って現像剤回収搬送路28との対向位置まで搬送される。そして、マグネットローラ23が形成する反発磁界の影響によってスリーブ表面から剥離されて、図中一点鎖線矢印で示すように、現像剤回収搬送路28内に落下する。
現像剤回収搬送路28内では、受取スクリュー35の羽根内に保持された現像剤G2が、受取スクリュー35の回転に伴って、図紙面に直交する方向の奥側から手前側へと搬送される。そして、この搬送の過程において、上述したトナー補給装置によってトナーが補給される。また、現像剤回収搬送路28の現像剤搬送方向上流側端部付近(図中奥側端部付近)では、仕切壁43の開口部を介して現像剤供給搬送路27から落下してくる現像剤を取り込む。受取スクリュー35により現像剤回収搬送路28内を現像剤搬送方向下流側端部付近(図中手前側端部付近)まで搬送された現像剤は、仕切壁43の開口部を通って現像剤供給搬送路27へと持ち上げられる。
本実施形態1におけるマグネットローラ23は、図2に示すように、5つの磁極N1,S1,N2,S2,S3が現像スリーブ表面移動方向に沿って配置された構成となっている。磁極N1は、現像スリーブ22の表面上に担持されている現像剤を現像領域で穂立ちさせるための現像磁気力を発生させる現像磁極である。磁極S1は、現像スリーブ22の表面上に担持されている現像剤を現像領域へと搬送するための磁気力を発生させる搬送磁極である。磁極N2は、現像スリーブ22の表面と現像剤規制部材としてのドクターブレード25との間に形成される規制ギャップを通過する際に現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極である。磁極S2は、現像スリーブ22の表面上に現像剤を汲み上げるための磁気力を発生させる汲み上げ磁極が挙げられる。磁極S3は、磁極S2と協働して上述した反発磁界を形成して、現像スリーブ22の表面から現像剤を剥離して現像剤回収搬送路28へ回収させるための磁極である。
以上の基本的な構成を有する本実施形態1のプリンタでは、4つの感光体3M,3C,3Y,3Kがそれぞれ回転によって無端移動する表面に潜像を担持する潜像担持体として機能している。また、光書込ユニット10M,10C,10Y,10Kが、一様帯電後の感光体表面に潜像を形成する潜像形成手段として機能している。また、各色の現像ユニット20M,20C,20Y,20Kがそれぞれ、感光体3M,3C,3Y,3K表面上の潜像を現像する現像装置として機能している。
次に、従来の画像形成装置における現像ユニットについて説明しておく。
図8は、従来の現像ユニットの一例を示す説明図である。
この従来の現像ユニット120は、図2に示す本実施形態1の現像ユニット20と比較すると、仕切壁143の上端位置が高く、かつ、本実施形態1の現像ユニット20が備える後述の遮蔽壁(阻止部材)44が設けられていない。
このような構成を有する従来の現像ユニット120では、規制磁極N2による規制磁気力が規制ギャップの通過を阻止された現像剤G3に作用し、ドクターブレード25の現像スリーブ表面移動方向下流側に隣接する規制滞留空間に現像剤G3を滞留させる事態を招く。この規制滞留空間に滞留する規制滞留現像剤G3は、図中点線矢印で示すように、現像スリーブ22の表面移動によって当該規制滞留空間内を現像スリーブ22の回転の向きとは逆向きに回転(循環移動)しながら、規制滞留空間内に滞留する。なお、規制滞留現像剤G3には、供給スクリュー32により跳ね上げられた現像剤G1も取り込まれる場合がある。規制滞留現像剤G3は、規制磁気力の拘束力を受けながら規制滞留空間内を循環移動する間に摺擦帯電が進み、現像剤供給搬送路27内の現像剤G1と比較して、トナー帯電量が異常に高くなっている。そのため、規制滞留現像剤G3と現像剤供給搬送路27内の現像剤G1との間で現像能力に違いが生じる。このような現像能力に違いのある現像剤G1,G3であっても、互いに均一に分散して混ざり合った状態であれば、これが現像に用いられても、人間が認識できるほどの画像濃度ムラが生じることはない。しかしながら、これらの現像剤G1,G3の混ざり具合が不十分な状態で現像に用いられると、人間が認識できるほどの画像濃度ムラが生じ、画質劣化を生じさせることになる。
図8に示す従来の現像ユニット120においては、循環移動中に規制磁気力の拘束を逃れた規制滞留現像剤G3は、現像剤供給搬送路27へ回収される。現像剤供給搬送路27に回収されれば、規制滞留現像剤G3は現像剤G1と十分に混ざり合ってから再び汲み上げられることになり、上述した画質劣化の問題は発生しない。しかしながら、規制磁極N2に対して、これと逆極性の汲み上げ磁極S2が現像スリーブ表面移動方向上流側に隣接して配置しているため、図8に示す従来の現像ユニット120では、規制磁極N2から出る磁力線が規制滞留空間を通ってと汲み上げ磁極S2へと回り込むような磁界が形成される。このような磁界中では、規制滞留現像剤G3のうち汲み上げ磁極S2に最も近接している規制滞留現像剤部分(仕切壁143の上端に近接した部分)が、その磁力線に沿って汲み上げ磁極S2側に移動し、現像スリーブ22の表面へと引き寄せられる。その結果、規制滞留現像剤G3の一部が現像剤供給搬送路27に回収されないまま、現像スリーブ22の表面に担持されてしまう。
このとき、現像スリーブ22の表面上に現像剤供給搬送路27からの現像剤G1が十分に汲み上げられていれば、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3はその現像剤G1の上に重なるようにして現像スリーブ22の表面に担持されることになる。この場合、規制滞留現像剤G3は現像スリーブ表面から遠い領域に担持されるため、ドクターブレード25によって規制ギャップの通過が阻止され、現像領域へは現像剤G1のみからなる現像剤層が搬送される。よって、この場合には、画像濃度ムラが生じて画質劣化が発生することはない。しかしながら、図8に示す従来の現像ユニットにおいては、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が現像剤供給搬送路27からの現像剤G1の汲み上げを阻害してしまう。特に、供給スクリュー32のスクリュー羽根34による現像スリーブ側への送り出し力が弱い箇所(スクリュー羽根34の外周端部が現像スリーブ22の近傍を通過していない箇所)で現像スリーブ側へ供給された現像剤G1の部分は、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3によって汲み上げが阻害される。その結果、このような箇所では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が現像スリーブ22の表面に近い領域に担持されてしまい、規制ギャップを通過して現像領域へと搬送されてしまう。そのため、図8に示す従来の現像ユニットでは、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と、通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれ、画像濃度ムラを生じさせて画質劣化が発生する。
特に、図8に示す従来の現像ユニットは、現像領域を通過した現像スリーブ22上の現像剤を現像剤供給搬送路27とは別の現像剤回収搬送路28へ回収する供給回収分離方式の現像ユニットである。このような現像ユニットにおいては、現像剤供給搬送路27内の現像剤G1が現像スリーブ22の表面に汲み上げられながら現像剤搬送方向下流側端部まで搬送される。そのため、現像剤供給搬送路27内を流れる現像剤G1の量は現像剤搬送方向下流側ほど少ないので、現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側端部では現像剤供給搬送路27から現像スリーブ22側へ供給される現像剤G1の量が不足しやすい。そのため、現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側端部では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3により現像剤G1の汲み上げを阻害されやすく、画像濃度ムラによる画質劣化が発生しやすい。
そこで、本実施形態1における現像ユニット20においては、このような画質劣化を抑制するために、図2に示すように、図8に示す従来の現像ユニット120よりも仕切壁43の上端位置を下げて仕切壁43の高さを低くするとともに、阻止部材としての遮蔽壁44を設けた構成としている。この遮蔽壁44は、ドクターブレード25によって規制ギャップの通過を阻止された規制滞留現像剤G3が規制磁気力の磁力線に沿って現像スリーブ22の表面側へ移動するのを阻止する位置に配置されている。
このような遮蔽壁44を設けたことで、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が現像剤供給搬送路27からの現像剤G1の汲み上げを阻害することがなくなる。よって、現像剤供給搬送路27から汲み上げられる現像剤G1の量が局所的に不足する箇所を生じにくくなり、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が、規制ギャップを通過し得る現像スリーブ表面に近い領域で担持されにくくなる。したがって、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が抑制される。
また、本実施形態1の遮蔽壁44は、少なくとも現像領域の現像スリーブ回転軸方向全域にわたって現像剤供給搬送路27内の現像剤G1を現像スリーブ22側へ通過させるための供給通路であるスリット45を、仕切壁43の上端との間に形成する。よって、このような遮蔽壁44を設けても、現像剤供給搬送路27内の現像剤G1を現像スリーブ22の表面へ汲み上げる動作が阻害されることはない。特に、本実施形態1においては、現像スリーブ軸線方向から見て、現像スリーブ22の回転中心位置と供給スクリュー32の回転中心位置とを結ぶ直線がスリット45を通るような位置に、スリット45が配置されている。よって、現像剤供給搬送路27内の現像剤G1を最短距離で現像スリーブ22の表面へ供給することができる。
また、本実施形態1におけるスリット45の現像スリーブ回転軸方向長さは、図3に示すように、最大作像領域の幅よりも大きく設定されている。スリット45の現像スリーブ回転軸方向長さが最大作像領域より狭いと、最大作像領域の現像スリーブ回転軸方向両端部分に対応する現像スリーブ22の表面部分には、スリット45を通過して現像スリーブ回転軸方向へ回り込むように移動した現像剤G1が担持されることになる。そのため、最大作像領域の現像スリーブ回転軸方向両端部分に対応する現像スリーブ22の表面部分に担持される現像剤G1の量が不足しやすい。よって、現像スリーブ22の当該表面部分では、規制滞留空間において規制滞留現像剤G3により不足分が補われる。その結果、最大作像領域全域を使って画像形成を行う場合に、現像スリーブ回転軸方向中央部と両端部との間で画像濃度ムラが生じ、画質劣化を引き起こす。本実施形態1では、スリット45の現像スリーブ回転軸方向長さが最大作像領域の幅よりも大きく設定されているので、このような画質劣化は生じない。
スリット45の開口幅(現像スリーブ表面移動方向長さ)は2mm以上であるのが好ましい。2mm未満であると、体積平均粒径が50μm程度のキャリアを用いる場合に、汲み上げ磁気力の作用により現像剤G1がスリット45をスムーズに通過することが困難となる。現像剤G1がスリット45をスムーズに通過できないと、現像スリーブ22の表面に汲み上げられる現像剤G1の量が不足し、その不足部分に規制滞留現像剤G3が補充されて規制ギャップを通過して現像領域へと搬送されてしまう。この場合、画像濃度ムラによる画質劣化が生じるおそれがある。2mm以上であれば、体積平均粒径が50μm程度のキャリアを用いる場合でも、スリット45に対して現像剤G1をスムーズに通過させることができるので、キャリアの小粒径化が進んでいる近年の小粒径キャリアを用いた現像剤であれば、特に安定してスリット45に対して現像剤G1をスムーズに通過させることができる。よって、スリット45を現像剤G1がスムーズに通過できずに画像濃度ムラによる画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。
また、現像領域へ搬送する現像剤量の変動は現像能力に大きな影響を与えるため、ドクターブレード25と現像スリーブ22の表面との規制ギャップで規定量の現像剤が安定して現像領域へ送られるように設定されている。ここで、遮蔽壁44と現像スリーブ22の表面との遮蔽壁ギャップ(最近接部分の隙間)が規制ギャップよりも狭い場合、現像スリーブ22の表面に担持されて遮蔽壁ギャップを通過する現像剤の量は、規制ギャップを通過する量よりも少ないものとなる。そのため、遮蔽壁ギャップを通過する現像剤に、現像剤供給搬送路27から汲み上げられた現像剤G1だけが含まれ、規制滞留現像剤G3が含まれていない場合でも、現像剤G1の上に規制滞留現像剤G3が重なった現像剤層が規制ギャップを通過することになる。この場合でも、規制ギャップを通過する現像剤層において規制滞留現像剤G3が均一に分散しているのであれば、上述したような画像濃度ムラによる画質劣化は生じない。しかしながら、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤を多く含んだ現像剤層が現像領域で現像に寄与する結果、正常な画像濃度が得られないという不具合を引き起こす。
そこで、本実施形態1においては、遮蔽壁44と現像スリーブ22の表面との遮蔽壁ギャップを規制ギャップと同じか規制ギャップよりも広く設定している。これにより、規制ギャップを通過する現像剤層は、遮蔽壁ギャップを通過した現像剤層、すなわち、現像剤供給搬送路27から汲み上げられたトナー帯電量が正常な現像剤G1のみからなる現像剤層となる。よって、正常な画像濃度が得られないという上述した不具合は解消できる。
ここで、仮に、図9に示すように、遮蔽壁44’におけるスリット45に面する端面(下面)の現像剤供給搬送路27側の縁部44a’に位置する磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力F1’が、スリット45内へ向かう方向すなわち水平面よりも下側を向くように構成されている場合、規制滞留現像剤G3がスリット45内へ入り込みやすくなってしまい、規制滞留現像剤G3が規制磁気力の磁力線に沿って現像スリーブ22の表面側へ移動することを遮蔽壁44’で阻止する効果が不十分となるおそれがある。そこで、本実施形態1では、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態で遮蔽壁44におけるスリット45に面する端面(下面)の現像剤供給搬送路27側の縁部44aに1つの磁性キャリア(以下「第1特定磁性キャリア」という。)C1を配置したときの当該第1特性磁性キャリアC1に作用する磁気力F1及び重力F1の合成力F1は、スリット45から離れる方向すなわち水平面と平行か水平面よりも上側を向くように、遮蔽壁44及びマグネットローラ23の構成が調整されている。
図4は、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態において、現像スリーブ22と供給スクリュー32との間の各地点における磁気力の向きを概略的に示した磁気力分布図である。
なお、図4において、磁気力の向きを示す各矢印の長さは、その地点の磁気力の大きさを示すものではない。
図5は、遮蔽壁44におけるスリット45に面する端面(下面)の現像剤供給搬送路27側の縁部44aに配置される1つの磁性キャリアC1に作用する磁気力F1及び重力F1の合成力F1の説明図である。
当該縁部44aに存在する磁性キャリアがスリット45の内部に入り込むには、スリット45内へ向かう外力すなわち本実施形態1では水平方向下側へ向かう外力が作用する必要がある。当該縁部44aに存在する磁性キャリアに作用する外力は、磁気力F1と重力F1が支配的である。本実施形態1においては、図4及び図5に示すように、第1特性磁性キャリアC1に作用する磁気力F1及び重力F1の合成力F1が水平面よりも上側を向いているので、第1特性磁性キャリアC1がスリット45内に入り込むことはない。
ここで、実際には、現像ユニット20内に現像剤が充填されているが、現像ユニット20内に現像剤が充填されている場合には、磁力線に沿って磁性キャリアが隣接する磁性キャリアと磁気力で連結して磁性キャリアのチェーンが形成される。そのため、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態よりも、現像ユニット20内に現像剤が充填されている状態の方が、1つの磁性キャリアに作用する磁気力成分が強まる。その結果、重力F1に対して磁気力F1が相対的に強まるので、合成力F1は水平面よりも更に上側を向くようになり、スリット45からより離れる方向へ向かうようになる。よって、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態で第1特定磁性キャリアC1がスリット45へ入り込まない条件であれば、現像ユニット20内に現像剤が充填されている実際の状況下では、その第1特定磁性キャリアC1と同じ地点に位置する磁性キャリアがスリット45へ入り込むことはない。そして、当該縁部44aに位置する磁性キャリアがスリット45内へ入り込まない条件であれば、規制滞留現像剤G3がスリット45内へ入り込むことを十分に阻止することができる。
よって、本実施形態1によれば、規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44を回り込んでスリット45内に入り込むことが有効に阻止され、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が更に抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が更に抑制される。
なお、このように規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44を回り込んでスリット45内に入り込むことを有効に阻止するためには、少なくとも、遮蔽壁44におけるスリット45に面する端部(下端)の位置が、汲み上げ極S2と規制磁極N2との間の変極点と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線よりも現像スリーブ表面移動方向上流側に位置するように設定する必要がある。
また、本実施形態1では、図2に示すように、遮蔽壁44における現像剤供給搬送路27側の表面上に、現像剤G4が汲み上げ磁気力の作用によって担持されるように、遮蔽壁44の形状や配置、マグネットローラ23の構成などを調整している。このような構成であれば、汲み上げ磁気力によって遮蔽壁44上に穂立ちした現像剤G4が壁となって、汲み上げ磁気力によりスリット45側へ引き寄せられる規制滞留現像剤G3の移動を阻止することができる。その結果、規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44を回り込んでスリット45を通過するような事態を阻止できるので、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が更に抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が更に抑制される。
なお、遮蔽壁44の形状を設計変更し、遮蔽壁44上に穂立ちした現像剤G4の壁と同じ機能を遮蔽壁44それ自体で実現するように構成しても、上記と同様の効果が得られる。しかしながら、この場合には、遮蔽壁44の寸法が大きくなり、そのような寸法の大きな遮蔽壁44を、現像スリーブ22と供給スクリュー32との間の狭いスペースに配置することが要求される。そのため、遮蔽壁44の部品精度や組み付け精度に高い精度が要求される結果、コスト増大を招く。よって、コスト面では、本実施形態1のように遮蔽壁44上に穂立ちした現像剤G4で壁を形成する構成の方が有利である。
また、上述したように、現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側端部では、現像剤G1の量が少なく、現像剤供給搬送路27から現像スリーブ22側へ供給される現像剤G1の量が不足しやすい。しかしながら、本実施形態1においては、図8に示す従来の現像ユニット120と比較して仕切壁43の高さを低くしている。したがって、従来の現像ユニット120では現像スリーブ22への現像剤供給量不足が生じるほど少ない現像剤量しか現像剤供給搬送路27内に現像剤G1が存在していなくても、仕切壁43が低い本実施形態1の現像ユニット20であれば、現像剤供給量不足が生じるのを回避することができる。よって、現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側端部でも、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が抑制される。
ただし、仕切壁43の高さを低くし過ぎると、仕切壁43の上端を乗り越えた現像剤G1が汲み上げ磁気力に捕捉されずに落下してしまうおそれがある。具体的には、図10に示すように、仕切壁43’の上端面における現像スリーブ22側の縁部43a’に位置する磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力F2’が、水平方向よりも下側を向いていると、仕切壁43’の上端を乗り越えた現像剤G1が汲み上げ磁気力に捕捉されずに落下してしまう。このような落下が生じると、現像剤供給搬送路27から現像スリーブ22側へ供給される現像剤G1の量が不足し、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44の下端を回り込んで進入し、規制ギャップを通過し得る現像スリーブ表面に近い領域で担持されるおそれがある。
そこで、本実施形態1においては、図4及び図6に示すように、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態で仕切壁43の上端面における現像スリーブ22側の縁部43aに1つの磁性キャリア(以下「第2特定磁性キャリア」という。)C2を配置したときの当該第2特定磁性キャリアC2に作用する磁気力F2及び重力F2の合成力F2が、水平方向又は水平よりも上方向を向くように、仕切壁43及びマグネットローラ23の構成が調整されている。この場合、当該第2特定磁性キャリアC2は汲み上げ磁気力F2の作用により重力F2に抗して現像スリーブ22の表面に汲み上げられるため、落下することはない。ここで、実際には、現像ユニット20内に現像剤が充填されているが、現像ユニット20内に現像剤が充填されている場合には、磁力線に沿って磁性キャリアが隣接する磁性キャリアと磁気力で連結して磁性キャリアのチェーンが形成される。そのため、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態よりも、現像ユニット20内に現像剤が充填されている状態の方が、1つの磁性キャリアに作用する磁気力成分が強まる。その結果、重力F2に対して磁気力F2が相対的に強まるので、合成力F2は水平面よりも更に上側を向くようになる。よって、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態で第2特定磁性キャリアC2が落下しない条件であれば、現像ユニット20内に現像剤が充填されている実際の状況下では、その第2特定磁性キャリアC2と同じ地点に位置する磁性キャリアが落下することはない。
また、当該縁部43aよりも現像スリーブ22の表面に近い側(当該縁部43aと現像スリーブ表面との間)に位置する他の磁性キャリアは、当該縁部43aに位置する磁性キャリアよりも汲み上げ磁気力F2の作用が強いので、当該縁部43aに位置する磁性キャリアが落下しない条件であれば、当該他の磁性キャリアも落下することはない。また、当該縁部43aよりも鉛直方向上方に位置する他の磁性キャリアは、当該縁部43aに位置する磁性キャリアよりも汲み上げ磁極S2の法線方向磁束密度のピーク地点に近いので、汲み上げ磁気力F2の作用は、当該縁部43aに位置する磁性キャリアよりも大きい。よって、当該縁部43aに位置する磁性キャリアが落下しない条件であれば、当該他の磁性キャリアも落下することはない。なお、汲み上げ磁極S2の法線方向磁束密度のピーク地点を超えて更に上方に位置する他の磁性キャリアは、その下方に位置する磁性キャリアによって下支えされるため、落下することはない。
したがって、現像ユニット20内に現像剤が存在しない状態で仕切壁43の上端面における現像スリーブ22側の縁部43aに1つの磁性キャリア(第2特定磁性キャリアC2)を配置したときの当該第2特定磁性キャリアC2に作用する磁気力F2及び重力F2の合成力F2が、水平方向又は水平よりも上方向を向くように調整されている本実施形態1の現像ユニット20であれば、仕切壁43の上端を乗り越えた現像剤G1が汲み上げ磁気力に捕捉されずに落下してしまうことはない。
また、図11に示すように、仕切壁43’の高さを低くし過ぎると、マグネットローラ23が形成する反発磁界の影響によってスリーブ表面から剥離された現像済みの現像剤G2が仕切壁43’を超えて現像剤供給搬送路27側へ移動するおそれがある。現像済みの現像剤G2は、現像領域でトナーを消費しているため、トナー濃度が低い状態となっている。このような現像剤G2が現像剤供給搬送路27側へ移動してそのまま現像スリーブ22の表面に担持されてしまうと、トナー濃度が正常な現像剤供給搬送路27から汲み上げられた現像剤G1とトナー濃度が低い現像剤G2とが十分に混ざり合っていない状態で規制ギャップを通過し、現像に寄与するおそれがある。この場合も、画像濃度ムラによる画質劣化が生じる。そのため、仕切壁43の高さは、現像済みの現像剤G2が現像剤供給搬送路27側へ移動するのを阻止できる程度にする必要がある。そのためには、仕切壁43の上端位置は、現像スリーブ22の表面から現像済みの現像剤G2を剥離させるための剥離磁気力が作用する剥離領域よりも現像スリーブ表面移動方向下流側に位置するように設定する。具体的には、例えば、汲み上げ極S2と磁極S3との間の変極点と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線よりも現像スリーブ表面移動方向下流側に位置するように設定する。
なお、本実施形態1においては、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2とが現像スリーブ表面移動方向において互いに隣接して配置されている。すなわち、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2との間には他の磁極が存在しない。このような構成により、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2との間で現像スリーブ22の表面上に担持される現像剤は、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2との磁力線に沿って寝た状態となる。現像剤が寝た状態では、現像剤が密な状態となる。そのため、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2との間で規制滞留現像剤G3が現像スリーブ22の表面に強い力で引き寄せられても、既に現像スリーブ表面に担持されている現像剤G1(現像剤供給搬送路27から供給された現像剤)の上に乗るだけで、当該現像剤G1を押し退けて現像スリーブ表面近くまで入り込むようなことはない。したがって、規制ギャップを通過する現像剤に規制滞留現像剤G3が混入されることが抑制され、正常なトナー帯電量をもつ現像剤G1だけで現像処理を行うことができる。
仮に、図12に示すように、汲み上げ磁極S3と規制磁極S2との間にこれらと逆極性の中間磁極N3が配置されている場合、中間磁極N3と規制磁極S2との間の磁気力に沿って現像剤G3に磁気力が作用し、これにより現像剤G3が滞留することになる。すなわち、規制滞留現像剤G3’は、汲み上げ磁極S3が対向する現像スリーブ表面部分ではなく、中間磁極N3が対向する現像スリーブ表面部分に向けて引き寄せられることになる。その結果、規制滞留現像剤G3’が現像スリーブ22の表面に汲み上げられる箇所は、現像剤供給搬送路27からの現像剤G1の汲み上げ箇所よりも現像スリーブ表面移動方向下流側に大きく外れた位置になる。よって、現像剤供給搬送路27からの現像剤G1を現像スリーブ22の表面上に汲み上げる際に規制滞留現像剤G3’が邪魔をする事態が生じにくい。よって、このような中間磁極N3が配置された構成では、そもそも、上述した画像濃度ムラによる画質劣化が生じにくい。
しかも、図12に示すような現像ユニットの構成においては、規制滞留現像剤G3’に起因した画像濃度ムラによる画質劣化が生じにくい理由が別にある。すなわち、現像スリーブ22の表面上に担持される現像剤の磁気力チェーン(穂)は、磁力線に沿って形成されるため、現像スリーブ表面移動方向位置が磁極に近接した位置である箇所では穂立ちし、また2つの磁極の中間位置では寝た状態となる。そのため、現像スリーブ22の表面に担持された現像剤(大部分は現像剤供給搬送路27から汲み上げられた現像剤G1)は、汲み上げ磁極S3と規制磁極S2との間の中間磁極N3に近接した位置で一旦穂立ちし、現像剤密度が疎の状態となる。そして、このように穂立ちした現像剤G1は、現像スリーブの回転に伴って更に中間磁極N3と規制磁極S2との中間地点付近を通過する間に、穂が寝た状態になる。このような一連の現像剤G1の挙動により、現像スリーブ上の現像剤G1内には規制滞留現像剤G3’が均一に分散した状態で取り込まれ、規制滞留空間の規制滞留現像剤G3’は順次消費されていく。これにより、規制滞留空間内に同じ現像剤が長期間滞留することが少なくなるので、現像スリーブ上の現像剤G1内に取り込まれた規制滞留現像剤G3’が現像領域へ搬送されても、あまり画質劣化が生じない。
ただし、規制滞留現像剤G3’であっても現像剤供給搬送路27から汲み上げられる現像剤G1と比較すれば、摩擦帯電が進んでいてトナー帯電量が高くなっているので、現像処理には規制滞留現像剤G3’を使用しない方が好ましい。この点で、図12に示すような現像ユニットよりも、本実施形態1の現像ユニットの方が有利であるといえる。
しかも、本実施形態1の現像ユニットの方が、磁極配置が簡易であるため、この点でも有利である。
〔実施形態2〕
次に、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの他の実施形態(以下、本実施形態を「実施形態2」という。)について説明する。
上記実施形態1の現像ユニットは、現像剤担持体(現像スリーブ22)を1つだけ備えた現像装置であったが、本発明は、複数の現像剤担持体を感光体3に対向させ、各現像剤担持体表面に担持した現像剤によって感光体3の表面に形成された静電潜像に対して重複して現像処理を行う多段現像方式の現像装置においても、同様に適用することができる。
なお、以下の説明では、上記実施形態1とは異なる部分についてのみ説明し、上記実施形態1と同様の部分については説明を省略する。
図7は、本実施形態2における現像ユニット220を示す拡大図である。
本実施形態2における現像ユニット220は、第1現像剤担持体としての第1現像ロール221Aと、第2現像剤担持体としての第2現像ロール221Bという2つの現像剤担持体が設けられた多段現像方式の現像装置である。各現像ロール221A,221Bは、それぞれ感光体3の表面に近接するように対向配置されていて、その対向位置が現像領域となる。現像領域では、各現像ロール221A,221Bの表面に穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシが感光体3の表面に接触する。現像ユニット220の内部には、トナーTと磁性キャリアCとを含む現像剤G(二成分現像剤)が収容されている。そして、現像ユニット220は、感光体3上に形成される静電潜像を現像してトナー像化する現像処理を行う。
ここで、本実施形態2における現像ユニット220は、プレミックス現像方式のものであって、現像ユニット220内に適宜に新品の現像剤Gが図示しない剤カートリッジから供給されるとともに、劣化した現像剤Gが現像ユニット220の外部に設置された剤貯留容器に向けて排出される。剤カートリッジは、その内部に現像ユニット220内に供給するための現像剤G(トナーT及びキャリアC)を収容している。現像ユニット220に設置された磁気センサによって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合)の情報に基づいて、剤カートリッジから現像ユニット220内に向けて現像剤Gを適宜に供給する。剤カートリッジの現像剤GにおけるキャリアCに対するトナーTの混合率(トナー濃度)が比較的高く設定されている。
本実施形態2における現像装置220内には、現像剤Gを搬送して循環経路を形成する3つの現像剤搬送路227,228,229が形成されている。各現像剤搬送路227,228,229内には、それぞれ搬送スクリュー232,235,238が配置されており、いずれも、軸部上に螺旋状にスクリュー部が形成されたものであって、現像装置220内に収容された現像剤Gをその軸部に沿って搬送する。供給スクリュー232は、現像剤供給搬送路227の内部に配設されていて、現像剤供給搬送路227内の現像剤Gを長手方向へと搬送する。供給スクリュー232により搬送されている間に、現像剤供給搬送路227内の現像剤Gは第1現像ロール221Aの表面に順次汲み上げられる。受取スクリュー235は、現像剤回収搬送路228の内部に設置されている。受取スクリュー235は、供給スクリュー232の鉛直方向下方に位置している。第2現像ロール221Bから離脱して現像剤回収搬送路228内に回収された現像処理後の現像剤Gは、現像剤回収搬送路228内を長手方向へと搬送される。供給スクリュー232及び受取スクリュー235は、その軸部が現像ロール221A,221Bの回転軸とほぼ平行になるように配設されている。
攪拌スクリュー238は、現像剤攪拌搬送路229の内部に設置されている。攪拌スクリュー238は、現像剤回収搬送路228の現像剤搬送方向下流部と現像剤供給搬送路227の現像剤搬送方向上流部とを直線的に結ぶように、供給スクリュー232及び受取スクリュー235に対して斜めに配置されている。攪拌スクリュー238は、受取スクリュー235によって現像剤回収搬送路内を搬送されてきた現像剤Gを現像剤供給搬送路227の現像剤搬送方向上流側へと搬送する。また、攪拌スクリュー238は、供給スクリュー232によって現像剤供給搬送路227の現像剤搬送方向下流端まで搬送されて落下経路を通過した現像剤Gも、現像剤供給搬送路227の現像剤搬送方向上流側へと搬送する。
次に、本実施形態2における感光体3上で行われる作像プロセスについて説明する。
感光体3が反時計方向に回転駆動されると、まず、一様帯電装置4の位置で感光体3の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体3の表面部分は、光書込ユニット10により露光されて静電潜像が形成される。その後、静電潜像が形成された感光体3の表面部分は、現像ユニット220との対向位置に達する。感光体3上の静電潜像は、2つの現像ロール221A,221B上の磁気ブラシと順次接触して、磁気ブラシ中のトナーTが付着されて可視化される。
詳しくは、図中上方に配置されている第1現像ロール221A上に汲み上げられた現像剤Gは、現像剤規制部材としてのドクターブレード225によって適量化された後に、感光体3との対向部である第1現像領域に搬送される。第1現像領域では、第1現像ロール221A上の現像剤Gが第1現像ロール内の現像磁極の磁気力によって穂立ちし、これにより形成される磁気ブラシで感光体3の表面を摺擦する。このとき、現像剤G中のトナーTは、不図示の電源部から第1現像ロール221Aに対して印加されている所定の現像バイアスによって形成される現像電界の作用により、感光体3上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。第1現像領域を通過した第1現像ロール221A上の現像剤Gは、第1現像ロール221Aの回転に伴い、第2現像ロール221Bの内部に配置された受渡磁極と対向する現像剤受渡領域まで搬送される。この現像剤受渡領域では、第1現像ロール221A上の一部又は全部の現像剤Gが受渡磁極の磁気力(受渡磁気力)の作用を受けて第2現像ロール221Bの表面に移動し、第2現像ロール221Bの表面上に担持される。このようにして第2現像ロール221Bに担持された現像剤Gは、感光体3の表面と対向する第2現像領域へと搬送される。第2現像領域でも、第2現像ロール221B上の現像剤Gが第2現像ロール内の現像磁極の磁気力によって穂立ちし、これにより形成される磁気ブラシで感光体3の表面を摺擦する。このとき、現像剤G中のトナーTは、不図示の電源部から第2現像ロール221Bに対して印加されている所定の現像バイアスによって形成される現像電界の作用により、感光体3上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。その後、第2現像領域を通過した第2現像ロール221B上の現像剤Gは、第2現像ロール221Bの表面から離脱して現像ユニット220内に戻される。
第1現像領域及び第2現像領域での現像処理によってトナー像が形成された感光体3の表面部分は、その後、上記実施形態1と同様の作像プロセスを経る。
本実施形態2における現像ユニット220においても、上記実施形態1と同様、阻止部材としての遮蔽壁244が設けられている。この遮蔽壁244は、ドクターブレード225によって規制ギャップの通過を阻止された規制滞留現像剤が規制磁気力の磁力線に沿って第1現像ロール221Aの表面側へ移動するのを阻止する位置に配置されている。したがって、上記実施形態1と同様、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤供給搬送路227からの現像剤の汲み上げを阻害することがなくなる。よって、現像剤供給搬送路227から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足する箇所を生じにくくなり、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が、規制ギャップを通過し得る第1現像ロール221Aの表面に近い領域で担持されにくくなる。したがって、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤と通常のトナー帯電量をもつ現像剤との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が第1現像領域や第2現像領域に送り込まれる事態の発生が抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が抑制される。
〔実施形態3〕
次に、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの更に他の実施形態(以下、本実施形態を「実施形態3」という。)について説明する。
上記実施形態3では、上記実施形態2と同様、複数の現像剤担持体を感光体3に対向させ、各現像剤担持体表面に担持した現像剤によって感光体3の表面に形成された静電潜像に対して重複して現像処理を行う多段現像方式の現像装置である現像ユニットを例に挙げて説明するが、上記実施形態1のように現像剤担持体(現像スリーブ22)を1つだけ備えた現像装置であっても同様である。
なお、以下の説明では、上記実施形態2とは異なる部分についてのみ説明し、上記実施形態2と同様の部分については説明を省略する。
図13は、本実施形態3における現像ユニット320を示す拡大図である。
本実施形態3における現像ユニット320は、第1現像剤担持体としての第1現像ロール321Aと、第2現像剤担持体としての第2現像ロール321Bという2つの現像剤担持体が設けられた、上記実施形態2と同様の多段現像方式の現像装置である。本実施形態3における現像装置320内には、上記実施形態2と同様、現像剤Gを搬送して循環経路を形成する3つの現像剤搬送路327,328,329が形成されている。各現像剤搬送路327,328,329内には、それぞれ搬送スクリュー332,335,338が配置されており、いずれも、軸部上に螺旋状にスクリュー部が形成されたものであって、現像装置320内に収容された現像剤Gをその軸部に沿って搬送する。
供給スクリュー332は、現像剤供給搬送路327の内部に配設されていて、現像剤供給搬送路327内の現像剤Gを長手方向へと搬送する。この供給スクリュー332の回転方向は、図13に示すように、第1現像ロール321Aと対向する供給スクリュー332の外周部分において下方から上方に向かって螺旋状のスクリュー部が移動するように規定されている。現像剤供給搬送路327内の現像剤は、回転する螺旋状のスクリュー部によって、供給スクリュー332の軸部に沿った方向だけでなく、スクリュー部の移動方向(供給スクリュー332の回転方向)にも搬送力を受ける。したがって、現像剤供給搬送路327内の現像剤は、現像剤供給搬送路327内を供給スクリュー332の軸部に沿って移動しながら、供給スクリュー332の軸部回りを供給スクリュー332の回転方向へ移動する。また、供給スクリュー332の回転方向への搬送力を受けることで、現像剤供給搬送路327内の現像剤の上面は、軸部を挟んで第1現像ロール321Aに近い側が遠い側よりも盛り上がった状態になる。すなわち、現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー332の回転方向上流側の領域が下流側の領域よりも盛り上がった状態になる。そして、第1現像ロール321Aに近い側(現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー332の回転方向上流側の領域)の現像剤面から、現像剤が第1現像ロール321Aへ供給される。
本実施形態3における現像ユニット320においても、上記実施形態2と同様、阻止部材としての遮蔽壁344が設けられている。ただし、本実施形態3において、この遮蔽壁344は、ドクターブレード325によって規制ギャップの通過を阻止された規制滞留現像剤が規制磁気力の磁力線に沿って第1現像ロール321Aの表面側へ移動するのを阻止するだけでなく、規制滞留現像剤を現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向下流側の領域(第1現像ロール321Aから遠い側)へ案内するように構成されている。これにより、上記実施形態2と同様、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤が現像剤供給搬送路327からの現像剤の汲み上げを阻害することがなくなるだけでなく、その規制滞留現像剤を現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向下流側の領域に戻すことができる。
ここで、仮に、規制滞留現像剤を現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向上流側の領域すなわち第1現像ロール321Aから近い側に戻すと、その規制滞留現像剤は、現像剤供給搬送路327内の他の現像剤と十分に混ざり合わないうちに第1現像ロール321Aへ供給されるおそれがある。この場合、混合不足による画質劣化が生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態3のように、規制滞留現像剤を現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向下流側の領域すなわち第1現像ロール321Aから遠い側に戻すと、現像剤供給搬送路327内の現像剤面上に戻された規制滞留現像剤は、現像剤供給搬送路327内を供給スクリュー332の軸部に沿って移動しながら、供給スクリュー332の軸部回りを供給スクリュー332の回転方向へ移動する。すなわち、戻された規制滞留現像剤は、現像剤供給搬送路327の現像剤内に潜り込み、供給スクリュー332の軸部の下方を通過して、現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向上流側の領域(第1現像ロール321Aから近い側)に到達した後に、第1現像ロール321Aへ供給されることになる。この場合、戻された規制滞留現像剤は、現像剤供給搬送路327内の他の現像剤と十分に混ざり合った後に第1現像ロール321Aへ供給されることになる。したがって、上述した混合不足による画像濃度ムラが生じにくい。
〔変形例1〕
次に、上述した実施形態1〜3のプリンタにおける現像ユニットの一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施形態1のプリンタを例に挙げて説明するが、上記実施形態2や上記実施形態3のプリンタでも同様である。
上述した実施形態1の現像ユニットは、図2や図4に示したように、現像剤供給搬送路27の仕切壁43の上端が現像ロール21の回転軸よりも低く位置するように構成されている。この構成では、仕切壁43の上端を超えて現像剤供給搬送路27内の現像剤を現像スリーブ22の表面に汲み上げるためには、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる必要がある。そのため、現像剤を持ち上げるのに十分な磁気力を作用させるために、汲み上げ磁極S2とこの汲み上げ磁極の現像スリーブ表面移動方向下流側に隣接する規制磁極N2との合成磁力を比較的大きくする必要がある。その結果、現像剤に与えるストレスが大きくなり、例えば、現像剤中のトナーやキャリアの摩擦が大きくなって現像剤の温度が上昇し、現像剤中のトナーが軟化してしまうという問題が発生する。また、キャリアの表面のコート削れが進み、現像剤の寿命が短くなるといった問題も発生する。
図14は、本変形例1に係る現像ユニットの内部上方部分を示す拡大図である。
本変形例1では、図14に示すように、現像剤供給搬送路27の仕切壁43の上端の高さH2が現像ロール21の回転軸の高さH1よりも高く位置するように構成されている。このような構成を採用することで、仕切壁43の上端を超えて現像剤供給搬送路27内の現像剤を現像スリーブ22の表面に供給する際、現像剤の自重により仕切壁43の上端から現像スリーブ22の表面に向けて移動することができる。したがって、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成と比較して汲み上げ磁極S2の磁力を小さくしても、現像スリーブ22に対する現像剤の安定した供給を実現できる。
図15は、本変形例1における現像ユニットの仕切壁43と遮蔽壁44との間に形成されるスリット45を経由して現像剤G1が現像スリーブ表面に供給されたときの様子を示す模式図である。
本変形例1において、スリット45を経由して現像スリーブ22の表面に供給された現像剤G1は、現像スリーブ22の回転軸中心よりも上方に位置するスリーブ表面部分に汲み上げられる。このとき、1つの現像剤(トナーによって被覆された1つの磁性キャリア)には、汲み上げ極S2による磁気力Fと自重Wの外力が作用する。この現像剤G1に作用する自重Wは、現像スリーブ22の表面の接線方向に向かう接線方向成分Wtと、現像スリーブ22の表面の法線方向に向かう法線方向成分Wnとに分解できる。自重Wの法線方向成分Wnは、スリット45を経由して仕切壁43の上端を超えた現像剤G1を現像スリーブ表面へ移動させる外力として作用する。したがって、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成と比較して汲み上げ磁極S2の磁力が小さくても、現像スリーブ表面へ現像剤G1を汲み上げることができる。
また、現像スリーブ22の表面に現像剤を汲み上げる際、現像スリーブ22の表面に担持された現像剤G1を現像スリーブ22の表面移動に追従移動させる必要がある。そのためには、現像剤G1と現像スリーブ表面との間に十分な摩擦力を生じさせる必要がある。現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成では、現像スリーブ22の下方を向いている表面部分に現像剤G1が供給される。現像スリーブ22の下方を向いている表面部分に担持された現像剤には、これに作用する自重Wの法線方向成分Wn’が当該スリーブ表面部分から離れる方向を向く。よって、現像スリーブ22の下方を向いている表面部分に担持された現像剤と当該スリーブ表面部分との間に必要な摩擦力を生じさせるために要する垂直抗力Nを得るには、汲み上げ極S2による磁気力Fの法線方向成分をFnとすると、Fn=N+Wn’が得られる磁気力Fを汲み上げ極S2によって発生させる必要がある。
これに対し、本変形例1の構成によれば、現像剤G1が供給されるスリーブ表面部分は上方を向いている。よって、その現像剤G1に作用する自重Wの法線方向成分Wn’は当該スリーブ表面部分に近づく方向を向くので、必要な垂直抗力Nは、Fn=N−Wnが得られる磁気力Fを汲み上げ極S2により発生させることで得ることができる。したがって、本変形例1によれば、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成と比較して汲み上げ磁極S2の磁力が小さくても、現像剤G1を現像スリーブ22の表面に追従移動させることができる。よって、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成と比較して、汲み上げ磁極S2による磁気力が小さくても、現像スリーブ22に対して現像剤G1を安定して汲み上げることができる。その結果、汲み上げ磁極S2と規制磁極N2との合成磁力が小さくなり、現像剤に与えるストレスを低減できる。
図16は、現像剤汲み上げ時に現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる比較構成と、本変形例1における構成とについて、キャリアのコート削れ量を比較した結果を示すグラフである。
このグラフからわかるように、キャリアのコート削れ量は、汲み上げ磁極S2による磁気力(汲み上げ磁気力)が大きくなるほど増大する。本変形例1によれば、必要な汲み上げ量を得るのに必要な汲み上げ磁気力が比較構成よりも小さくて済む。よって、必要な汲み上げ量を確保しつつ、キャリアのコート削れを抑制して現像剤の寿命を延ばすことが可能となる。
〔変形例2〕
次に、上述した実施形態1〜3のプリンタにおける現像ユニットの他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施形態1のプリンタを例に挙げて説明するが、上記実施形態2や上記実施形態3のプリンタでも同様である。
上述した実施形態1の現像ユニットにおいては、ドクターブレード25によって規制された現像剤G3が、規制磁極N2によって規制滞留現像剤として規制滞留空間(ドクターブレード25の現像スリーブ表面移動方向下流側の空間)に滞留する。この規制滞留現像剤の量が増大すると、現像ユニット内を循環する現像剤量が相対的に減ることになる。その結果、上記実施形態1の現像ユニットのように、現像領域を通過した現像スリーブ22上の現像剤を現像剤供給搬送路27とは別の現像剤回収搬送路28へ回収する供給回収分離方式を採用する場合、現像剤供給搬送路27の現像剤搬送方向下流側において現像スリーブ22への現像剤供給が不十分となる場合がある。このような現像スリーブ22への現像剤供給不足が生じると、現像スリーブ22に汲み上げられる現像剤の量が不足し、その不足分は、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤によって補われる。その結果、規制滞留現像剤が規制ギャップを通過して現像領域へと搬送され、現像に寄与することになる。
上述した実施形態1の現像ユニットにおいては、規制滞留空間に滞留する規制滞留現像剤の剤入れ替え量が少なく、同じ現像剤が長期に渡って規制滞留空間に滞留し続けるので、規制滞留現像剤のトナー帯電量は異常に高い。そのため、上述したように現像スリーブ22への現像剤供給不足が生じて汲み上げ不足分が規制滞留現像剤によって補われた場合、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤が規制ギャップを通過して現像に寄与してしまい、画像濃度ムラを発生させる。
図17は、本変形例2に係る現像ユニットの内部上方部分を示す拡大図である。
本変形例2のマグネットローラ23は、図17に示すように、供給スクリュー32が設けられた現像剤供給搬送路27内の現像剤G1が現像スリーブ22の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、ドクターブレード25によって現像剤量が規制される規制箇所(規制ギャップの位置)へ搬送されるまでの間に、現像スリーブ上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように、構成されている。具体的には、汲み上げ箇所から規制箇所まで現像剤G1を担持して搬送するスリーブ表面部分に対向する位置に、少なくとも2つの固定磁極S4,N3を追加配置した構成となっている。
本変形例2において、汲み上げ磁極S2によって汲み上げられた現像剤G1は、規制ギャップへ搬送されるまでの間に、第1追加磁極N3と第2追加磁極S4との対向箇所を通過する。これにより、汲み上げ磁極S2によって汲み上げられた正常なトナー帯電量をもつ正常現像剤G1は、規制ギャップへ搬送されるまでの間に、寝た状態、穂立ち状態(第1追加磁極N3の通過時)、寝た状態、穂立ち状態(第2追加磁極S4の通過時)、寝た状態という挙動を順次示すようになる。正常現像剤が穂立ち状態と寝た状態とを繰り返すことで、規制滞留空間内の規制滞留現像剤が正常現像剤内に取り込まれ、かつ、一部の正常現像剤が規制滞留空間内の規制滞留現像剤に取り込まれる。その結果、規制滞留現像剤の剤入れ替えが促進され、同じ現像剤が長期に渡って規制滞留空間に滞留し続けることを抑制できる。これにより、規制滞留現像剤のトナー帯電量が異常に高くなる事態を防ぐことができ、上述したように現像スリーブ22への現像剤供給不足が生じ、汲み上げ不足分が規制滞留現像剤によって補われた場合でも、画像濃度ムラの発生が抑制される。
図18は、汲み上げ箇所から規制箇所までの間に固定配置する磁極の数と規制滞留現像剤及び現像実施現像剤(現像に寄与する現像剤)のトナー帯電量との関係の概要を示すグラフである。
上述した実施形態1の現像ユニットのように、汲み上げ箇所から規制箇所までの間の固定磁極数がゼロである場合あるいは1個である場合、図18に示すように、規制滞留現像剤のトナー帯電量と現像実施現像剤のトナー帯電量との間には大きな差が生じる。そのため、これらの現像剤が同じ画像に対する現像処理に使用されると、顕著な画像濃度ムラを生じさせる。これに対し、本変形例2では、汲み上げ箇所から規制箇所までの間の固定磁極数が2個である。この場合、図18に示すように、規制滞留現像剤と現像実施現像剤との間のトナー帯電量の差が十分に小さくなる。そのため、これらの現像剤が同じ画像に対する現像処理に使用されても、画像濃度ムラは抑制される。
〔変形例3〕
次に、上述した実施形態1〜3のプリンタにおける現像ユニットの更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施形態1のプリンタを例に挙げて説明するが、上記実施形態2や上記実施形態3のプリンタでも同様である。
上述した実施形態1の現像ユニットにおいては、仕切壁43と遮蔽壁44との間には現像スリーブ回転軸方向に長尺なスリット45が形成される。このスリット45の下端を形成する仕切壁43は、現像スリーブ回転軸方向にわたって、現像剤供給搬送路27の壁部を形成する現像ケースと一体に形成できる。よって、仕切壁43は、スリット45を通過する現像剤により現像スリーブ22側への押圧力を受けても撓むようなことはない。これに対し、遮蔽壁44は、その上端側には規制滞留空間が形成されるためにその上端側は不支持の状態であり、また、その下端側にはスリット45が形成されるためにその下端側も不支持の状態である。そのため、この遮蔽壁44は現像スリーブ回転軸方向両端でのみ支持されている。このため、遮蔽壁44は、スリット45を通過する現像剤により現像スリーブ22側への押圧力を受けると、現像スリーブ回転軸方向両端を支点として撓みが発生する。この撓み量が大きくなると、遮蔽壁44が現像スリーブ22に接触し、異常画像の発生、異音の発生、異物の生成などの問題が生じる。
図19は、本変形例3における現像ユニットの内部を上方から見たときの模式図である。
図20は、本変形例3におけるスリット45の拡大図である。
本変形例3においては、スリット45内における現像スリーブ回転軸方向の1箇所又は2箇所以上で、仕切壁43と遮蔽壁44とが連結部材であるリブ46によって連結された構成となっている。このようなリブ46によって遮蔽壁44を仕切壁43に連結させることで、遮蔽壁44の強度が向上し、スリット45を通過する現像剤により現像スリーブ22側への押圧力を受けたときに遮蔽壁44が撓むのを抑制できる。なお、本変形例3では、現像スリーブ回転軸方向に3つのリブ46を設けているが、リブ46の数は適宜設定される。
下記の表1は、現像スリーブ回転軸方向におけるリブ46の長さ(リブ46の幅)を変えて出力画像を評価した結果をまとめた表である。この評価は、画像を観測者による目視によって以下のようにランク分けしたものである。すなわち、異常画像が無い場合をランク「1」とし、少し画像濃度が薄くなるが問題が無いレベルをランク「2」とし、画像濃度が薄くて問題があるレベルをランク「3」とした。
Figure 0005769067
リブ46の幅が1mm以下である場合には、ランク1又はランク2という評価が得られ、出力画像に問題は発生しなかった。一方、リブ46の幅が1.5mm以上であると、ランク3の評価となり、出力画像に問題が発生した。これは、現像剤供給搬送路27から現像スリーブ22への現像剤の供給がリブ46が存在する箇所で阻害され、その箇所で規制滞留現像剤が汲み上げられた結果、トナー帯電量の高い規制滞留現像剤が現像に寄与して画像濃度を下げたことが原因である。
以上より、リブ46の幅を1mm以下にすることで、出力画像に問題を発生させることなく遮蔽壁44の強度を向上させてることができ、遮蔽壁44が撓んで現像スリーブ22に接触することを防止できる。
なお、リブ46の形状は、図21に示すように、現像剤供給搬送路27側から現像スリーブ22側に向けて先細った形状とするのが好ましい。この場合、リブ46に妨げられることなくスロット45を通過した現像剤がリブ46の裏側(現像スリーブ側)に回り込みやすくなり、リブ46と対向する箇所でも現像スリーブへの現像剤供給不足が生じるのを抑制できる。図21に示す例についての評価結果は下記の表2のとおりである。この評価は上記表1の場合と同様である。なお、ここでいうリブ46の幅とは、リブ46の最大幅を意味する。
Figure 0005769067
〔変形例4〕
次に、上述した実施形態1〜3のプリンタにおける現像ユニットの更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例4」という。)について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施形態1のプリンタを例に挙げて説明するが、上記実施形態2や上記実施形態3のプリンタでも同様である。
すでに述べたとおり、供給スクリュー32のスクリュー羽根34によって現像スリーブ22側に現像剤を送り出す力は、当該回転軸方向で不均一であり、当該回転軸方向において現像スリーブ側に現像剤を送り出す力が弱い箇所が出てくる。このような箇所では、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤によって現像剤供給搬送路27からの現像剤の汲み上げが阻害され、現像剤供給搬送路からの現像剤汲み上げ量が不足する。その結果、その不足分が規制滞留現像剤によって補われ、規制滞留現像剤が現像スリーブ表面に近い領域に担持されてしまい、規制ギャップを通過して現像領域へと搬送される。これにより画像濃度ムラが発生する。
供給スクリュー32のスクリュー羽根34によって現像スリーブ22側に現像剤を送り出す力が当該回転軸方向において不均一であることに起因して発生する画像濃度ムラを抑制する方法としては、次のような方法が考えられる。
第1の方法としては、スクリュー羽根34の回転軸方向ピッチを小さくする方法がある。この方法によれば、スクリュー羽根34によって現像スリーブ22側に現像剤を送り出す力の回転軸方向ムラが小さくなり、画像濃度ムラが抑制される。しかしながら、この方法においては、供給スクリュー32による現像剤搬送速度(単位時間当たりの現像剤移動量)が低下するため、必要な現像剤搬送量(単位時間当たりの現像剤搬送量)を確保するためには、供給スクリュー32の回転数を上げたり、スクリュー羽根34の外径を大きくしたりするなどの対策が必要となる。その結果、現像剤に与えるストレスが増大し、現像剤の温度上昇による現像剤凝集や現像剤劣化といった不具合が発生したり、現像装置の大型化を招くといった不具合が発生したりする。
第2の方法としては、スクリュー羽根34の条数を増やす方法である。この方法でも、スクリュー羽根34によって現像スリーブ22側に現像剤を送り出す力の回転軸方向ムラが小さくなり、画像濃度ムラが抑制される。しかしながら、この方法では、スクリュー羽根34が増える分だけ現像剤搬送路内におけるスクリュー羽根34の占有率が高まり、現像剤が存在できる空間が狭まる。その結果、現像剤搬送量(単位時間当たりの現像剤搬送量)が減少するので、第1の方法と同様の不具合が発生する。
そこで、本変形例4においては、供給スクリュー32の回転軸33を非磁性金属のみで形成している。一般に、供給スクリュー32は、その全体が樹脂製のものであるか、金属製回転軸基材の外側を樹脂で被覆した二重構造の回転軸と樹脂製のスクリュー羽根34とで構成されたものである。本変形例4の供給スクリュー32は、樹脂よりも強度が強い非磁性金属のみで回転軸33が形成されているので、回転軸全体が樹脂製である従来構成よりも、回転軸33の径を小さくすることができる。また、金属製回転軸基材の外側を樹脂で被覆した二重構造の回転軸である従来構成と比較しても、本変形例4の供給スクリュー32によれば、樹脂を被覆しない分、回転軸33の径が小さくなる。回転軸33の径を小さくできることにより、現像剤搬送路内における回転軸の占有率が減少するので、現像剤が存在できる空間を広げることができる。その結果、現像剤搬送量(単位時間当たりの現像剤搬送量)を増大させることができる。
本変形例4によれば、画像濃度ムラを抑制するために上記第1の方法や上記第2の方法を採用する場合でも、供給スクリュー32の回転数を上げたり、スクリュー羽根34の外径を大きくしたりするなどの対策をとる必要がないか、最小限の対策で済む。よって、現像剤に与えるストレスが増大して現像剤の温度上昇による現像剤凝集や現像剤劣化といった不具合や、現像装置の大型化を招くといった不具合などを抑制しつつ、画像濃度ムラを更に軽減することができる。
また、受取スクリュー35についても、同様に回転軸36を非磁性金属のみで形成することで、その全体を樹脂製で形成したものや金属と樹脂の二重構造のものと比べて、回転軸径を小さくすることができる。よって、上述した不具合を抑制しつつ現像剤搬送量を増やすことができる。
なお、上述した実施形態1〜3(上述した各変形例を含む。)においては、現像ロール21,221A,321Aに印加する電圧は交流が好ましい。この電圧は、プラス側とマイナス側のピーク電圧が同じである対称型交互電圧でも、このような交互電圧に直流電圧を重畳した形の非対称交互電圧でも良い。この場合のピーク間電圧は300V以上3000V以下の範囲、周波数は200Hz以上10000Hz以下の範囲が好ましく、それぞれ現像プロセスにより適宜選択して用いることができる。また、電圧波形としては、三角波、矩形波、正弦波、あるいはDuty比を変えた波形等選択して用いることができる。このような交互電圧を用いた場合、直流電圧時と比べて、現像効率が高くなるので現像領域まで搬送する現像剤の量が少なくて済む。このため、現像ロール21,221A,321Aの表面とドクターブレード25,225,325とのギャップ(規制ギャップ)を狭くすることができ、現像ロール21,221A,321Aの表面により近い現像剤のみ規制ギャップを通過させることができる。よって、規制滞留現像剤G3が規制ギャップを通過することを更に抑制でき、遮蔽壁44,244,344による画質劣化抑制効果を高めることができる。
また、上述した実施形態1〜3(上述した各変形例を含む。)において、汲み上げ磁極S2の発生させる磁気力が規制磁極N2の発生させる磁気力よりも小さくすることで、現像スリーブ22上の現像剤に対して現像スリーブ表面移動方向下流側に向かう磁気力を作用させる磁界を形成できる。この磁気力は、現像スリーブ22上の現像剤に対して現像スリーブが表面移動する向きと同じ向きに作用するので、現像スリーブ22による現像剤の搬送性が向上する。
また、現像領域まで搬送する現像剤の量が少なくなれば、現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤も少なくて済む。このため、供給スクリュー32,232,332の回転軸方向のスクリュー羽根のピッチを小さくしたり、スクリュー羽根の条数を増やすことで、現像ロール21,221A,321A側に現像剤を送り出す力が回転軸方向で不均一なのを抑制し、遮蔽壁44,244,344とともに、さらに画像濃度ムラによる画質劣化を抑制することができる。また、現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤を少なくできれば、スクリュー羽根の外径を小さくしたり供給スクリュー32,232,332の回転数を減らしたりすることができるので、現像剤劣化・現像剤凝集・現像装置小型化に優位である。
以上、本実施形態1乃至3に係るプリンタは、潜像担持体としての感光体3と、感光体3上に静電潜像を形成する潜像形成手段としての一様帯電装置4及び光書込ユニット10と、トナー及びキャリアを含む現像剤により感光体3上の静電潜像を現像する現像ユニット20,220,320とを有し、現像ユニット20,220,320により感光体3上に形成されたトナー像を最終的に記録材としての記録紙Pへ転移させて記録紙P上に画像を形成する画像形成装置である。この現像ユニット20,220,320は、内部に磁界発生手段としてのマグネットローラ23を備えていて、マグネットローラ23が発生させる磁気力により現像剤を表面上に担持して回転することにより感光体3の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ22と、現像スリーブ22の表面上に担持された現像剤が通過することで現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを現像スリーブ22の表面との間に形成する現像剤規制部材としてのドクターブレード25,225,325と、現像スリーブ22の表面に隣接して配置され、現像スリーブ22の表面上に供給される現像剤G1を現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー32により現像スリーブ回転軸方向に沿って搬送するとともに、規制ギャップの通過をドクターブレード25,225,325によって阻止された現像剤G3を回収する現像剤供給搬送路27,227,327とを有している。上記マグネットローラ23は、少なくとも、現像剤供給搬送路27における現像スリーブ22側の側壁である仕切壁43,243,343の上端を超えて現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤G1を現像スリーブ22側に引き寄せて現像スリーブ22の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極S2と、規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極N2とを備えている。上記現像ユニット20,220,320において、汲み上げ磁極S2及び規制磁極N2は、現像スリーブ表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものである。そして、仕切壁43,243,343の上端との間に、少なくとも現像領域の現像スリーブ回転軸方向全域にわたって現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤G1を現像スリーブ側へ通過させるための供給通路であるスリット45を確保しつつ、ドクターブレード25,225,325によって規制ギャップの通過を阻止された規制滞留現像剤G3が規制磁気力の磁力線に沿って現像スリーブ22の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材としての遮蔽壁44,244,344が設けられている。このような構成により、汲み上げ磁気力によって引き寄せられる規制滞留現像剤G3が規制磁気力の磁力線に沿って現像スリーブ22の表面側へ移動することが、遮蔽壁44,244,344によって阻止される。その結果、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が現像剤供給搬送路27,227,327からの現像剤G1の汲み上げを阻害することがなくなる。よって、現像剤供給搬送路27,227,327から汲み上げられる現像剤の量が局所的に不足する箇所を生じにくくなり、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3が、規制ギャップを通過し得る現像スリーブ表面に近い領域に担持されにくくなる。したがって、トナー帯電量が異常に高い規制滞留現像剤G3と通常のトナー帯電量をもつ現像剤G1との混ざり具合が不十分な状態の現像剤層が現像領域に送り込まれる事態の発生が抑制され、画像濃度ムラによる画質劣化が抑制される。
また、本実施形態1及び2の現像ユニット20,220は、当該現像ユニット20,220内に現像剤が存在しない状態で遮蔽壁44,244におけるスリット45に面する端面(下端面)の現像剤供給搬送路側の縁部44aに1つの磁性キャリア(第1特定磁性キャリアC1)を配置したときの当該第1特定磁性キャリアC1に作用する磁気力F1及び重力F1の合成力F1が、スリット45から離れる方向を向くように構成されている。これにより、規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44,244を回り込んでスリット45内に入り込むことが有効に阻止され、画像濃度ムラによる画質劣化が更に抑制される。
また、本実施形態1乃至3において、供給スクリュー32,232,332は、回転軸上に羽根部であるスクリュー羽根34がスクリュー状に設けられ、現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤G1を当該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューである。そして、本実施形態1乃至3では、現像スリーブ回転軸方向から見たときに現像スリーブ22の回転中心位置と供給スクリュー32,232,332の回転中心位置とを結んだ直線がスリット45を通るように構成されている。これにより、現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤G1を最短距離で現像スリーブ22の表面へ供給することができる。これにより、規制ギャップを通過し得る現像スリーブ表面に近い領域に現像剤G1が安定して担持される結果、画像濃度ムラによる画質劣化が更に抑制される。
また、本実施形態1乃至3の現像ユニット20,220,320は、現像スリーブ22の表面に隣接して配置され、現像領域を通過した現像剤G2を現像スリーブ22の表面から回収して現像剤回収搬送部材としての受取スクリュー35,235,335により現像スリーブ回転軸方向に沿って搬送する現像剤回収搬送路28,228,328を、現像剤供給搬送路27,227,327とは別に備えた、いわゆる供給回収分離方式の現像装置である。このような供給回収分離方式の現像装置は、現像剤供給搬送路27内を流れる現像剤G1の量は現像剤搬送方向下流側ほど少ないので、現像剤供給搬送路27,227,327の現像剤搬送方向下流側端部では現像剤供給搬送路27,227,327から現像スリーブ22側へ供給される現像剤G1の量が不足しやすい。そのため、汲み上げ磁気力によって引き寄せられた規制滞留現像剤G3により現像剤G1の汲み上げを阻害されやすく、画像濃度ムラによる画質劣化が発生しやすい。本実施形態1乃至3によれば、画像濃度ムラによる画質劣化が生じやすい供給回収分離方式の現像装置においても、その画質劣化を有効に抑制できる。
また、本実施形態1乃至3では、マグネットローラ23が、現像領域を通過した現像スリーブ22の表面上の現像剤G2を現像剤回収搬送路28に向けて剥離するための剥離磁気力を発生させるものであり、仕切壁43,243,343の上端は、上記剥離磁気力が作用する剥離領域よりも現像スリーブ表面移動方向下流側に位置している。よって、スリーブ表面から剥離された現像済みの現像剤G2が仕切壁43,243,343を超えて現像剤供給搬送路27側へ移動することが仕切壁43,243,343によって阻害される結果、トナー濃度が低い現像済みの現像剤G2がそのまま現像スリーブ22に担持されて再び現像領域へ搬送される事態が抑制される。
また、本実施形態1乃至3においては、現像剤供給搬送路27,227,327内から仕切壁43,243,343の上端を超えて移動した現像剤G1が汲み上げ磁気力によって水平面よりも上側の向きに移動するように、現像スリーブ22に対して現像剤供給搬送路27,227,327が配置されている。このような構成においては、現像剤供給搬送路27,227,327から現像スリーブ22へ現像剤G1を移動させるためには、重力に抗して汲み上げ磁気力により現像剤G1を持ち上げる必要がある。そのため、比較的強い汲み上げ磁気力が必要となる結果、規制滞留現像剤G3を汲み上げ磁極S2に向かって引き寄せる力が強まり、その規制滞留現像剤G3によって現像剤G1の汲み上げが阻害されやすく、画像濃度ムラによる画質劣化が発生しやすい。本実施形態1乃至3によれば、画像濃度ムラによる画質劣化が生じやすい当該構成を有する現像装置においても、その画質劣化を有効に抑制できる。
また、本実施形態1乃至3の現像ユニット20,220,320は、当該現像ユニット20,220,320内に現像剤が存在しない状態で仕切壁43,243,343の上端における現像スリーブ側の縁部43aに1つの磁性キャリア(第2特定磁性キャリアC2)を配置したときの当該第2特定磁性キャリアC2に作用する磁気力F2及び重力F2の合成力F2が、水平方向又は水平よりも上方向を向くように構成されている。これにより、仕切壁43,243,343の上端を乗り越えた現像剤G1が汲み上げ磁気力に捕捉されずに落下してしまうことがなくなる。
また、本実施形態1乃至3においては、現像スリーブ表面移動方向におけるスリット45の幅が2mm以上であるため、体積平均粒径が50μm程度のキャリアを用いる場合でも、スリット45に対して現像剤G1をスムーズに通過させることができるので、キャリアの小粒径化が進んでいる近年の小粒径キャリアを用いた現像剤であれば、特に安定してスリット45に対して現像剤G1をスムーズに通過させることができる。よって、スリット45を現像剤G1がスムーズに通過できずに画像濃度ムラによる画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。
また、本実施形態1乃至3においては、現像剤供給搬送路27,227,327内の作像時における現像剤G1の界面が少なくとも現像領域の現像スリーブ回転軸方向全域にわたって仕切壁43,243,343の上端よりも上側に位置するように構成されている。これにより、現像剤供給搬送路27,227,327内の現像剤G1が仕切壁43,243,343の上端を容易に乗り越えることができ、安定してスリット45を通過して現像スリーブ22に供給される。よって、スリット45を現像剤G1がスムーズに通過できずに画像濃度ムラによる画質劣化が生じてしまうのを回避することができる。
また、本実施形態1及び2においては、遮蔽壁44,244における現像剤供給搬送路27,227側の表面上に現像剤が汲み上げ磁気力の作用により担持されて穂立ちするように構成されている。このような構成により、汲み上げ磁気力によって遮蔽壁44,244上に穂立ちした現像剤G4が壁となって、汲み上げ磁気力によりスリット45側へ引き寄せられる規制滞留現像剤G3の移動を阻止することができる。その結果、規制滞留現像剤G3が遮蔽壁44,244を回り込んでスリット45を通過するような事態を阻止できるので、画像濃度ムラによる画質劣化が更に抑制される。
また、本実施形態1乃至3においては、遮蔽壁44,244,344と現像スリーブ22の表面とが最も近接する箇所の遮蔽壁ギャップが規制ギャップよりも広く設定されている。よって、規制ギャップを通過する現像剤層は、遮蔽壁ギャップを通過した現像剤層、すなわち、現像剤供給搬送路27,227,327から汲み上げられたトナー帯電量が正常な現像剤G1のみからなる現像剤層となる。よって、正常な画像濃度が得られないという上述した不具合は解消できる。
また、本実施形態1乃至3においては、スリット45の現像スリーブ回転軸方向両端位置は、最大作像領域の現像スリーブ方向両端位置よりも現像スリーブ回転軸方向外側に位置しているので、最大作像領域の現像スリーブ方向両端位置へ供給される現像剤G1の量が不足する事態が生じにくい。よって、最大作像領域の現像スリーブ方向両端位置に規制滞留現像剤G3が供給されて画像濃度ムラが生じるような事態は発生しない。
また、本実施形態3において、供給スクリュー332は、回転軸上に羽根部であるスクリュー羽根34がスクリュー状に設けられ、現像剤供給搬送路327内の現像剤G1を当該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューである。そして、遮蔽壁344は、ドクターブレード325によって規制ギャップの通過を阻止された規制滞留現像剤を、現像剤供給搬送路327内の現像剤面における供給スクリュー回転方向下流側の領域へ案内するように構成されている。これにより、現像剤供給搬送路327内の現像剤面上に戻された規制滞留現像剤は、現像剤供給搬送路327内の他の現像剤と十分に混ざり合った後に第1現像ロール321Aへ供給されるので、混合不足による画像濃度ムラが生じにくい。
また、本実施形態1乃至3において、上記遮蔽壁44,244,344は、非磁性材料で形成されるのが好ましい。この場合、遮蔽壁44,244,344を設けても、マグネットローラ23が形成する磁界への影響が少ないからである。
また、本実施形態1乃至3において、上記遮蔽壁44,244,344は、必要な剛性を安価に得るために、金属材料で形成されるのが望ましい。ただし、現像剤との摩擦によって遮蔽壁44,244,344の帯電が進み、現像スリーブ22との間に放電開始電圧以上の電位差が生じると、遮蔽壁44,244,344と現像スリーブ22との間で放電が発生する。このとき、その放電発生部分に対応する画像部分で画質劣化が生じる。そこで、遮蔽壁44,244,344が現像スリーブ22と同電位となるように構成するのが望ましい。具体的には、例えば、現像スリーブ22と同電位となるように現像スリーブ22と電気的に接続されたドクターブレード25,225,325に対し、上記遮蔽壁44,244,344を電気的に接続する。また、例えば、現像スリーブ22に対し、上記遮蔽壁44,244,344を直接接続してもよい。ただし、前者の場合、ドクターブレード25,225,325と遮蔽壁44,244,344との間の放電も防止できる点で、有利である。
また、上記変形例1のように、現像剤供給搬送路27の仕切壁43の上端の高さH2が現像ロール21の回転軸の高さH1よりも高く位置するように構成してもよい。これにより、現像剤の自重に抗して現像剤を持ち上げる構成と比較して、汲み上げ磁極S2による磁気力が小さくても、現像スリーブ22に対して現像剤G1を安定して汲み上げることができる。その結果、現像剤に与えるストレスを低減できる。
また、上述した実施形態1〜3(上述した各変形例を含む。)において、汲み上げ磁極S2の発生させる磁気力が規制磁極N2の発生させる磁気力よりも小さくすることで、現像スリーブ22上の現像剤に対して現像スリーブ表面移動方向下流側に向かう磁気力を作用させる磁界を形成できる。この磁気力は、現像スリーブ22上の現像剤に対して現像スリーブが表面移動する向きと同じ向きに作用するので、現像スリーブ22による現像剤の搬送性が向上する。更に、この構成によれば、汲み上げ磁極S2の磁気力を更に弱くでき、現像剤の劣化を防ぐことが可能となる。
また、上記変形例2のように、マグネットローラ23は、現像剤供給搬送路27内の現像剤G1が現像スリーブ22の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、ドクターブレード25によって現像剤量が規制される規制箇所(規制ギャップの位置)へ搬送されるまでの間に、現像スリーブ上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように、構成されている。これにより、規制滞留現像剤の剤入れ替えが促進され、同じ現像剤が長期に渡って規制滞留空間に滞留し続けることを抑制できる。これにより、規制滞留現像剤のトナー帯電量が異常に高くなる事態を防ぐことができ、現像スリーブ22への現像剤供給不足が生じて汲み上げ不足分が規制滞留現像剤によって補われた場合でも、画像濃度ムラの発生が抑制される。
特に、上記変形例2のように、汲み上げ箇所から規制箇所まで現像剤G1を担持して搬送するスリーブ表面部分に対向する位置に、少なくとも2つの固定磁極S4,N3を配置した構成とすれば、複数の固定磁極で構成されるマグネットローラ23を用いて、汲み上げ箇所から規制箇所までの間で現像スリーブ上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせることができる。
また、汲み上げ箇所から規制箇所へ搬送されるまでの間に現像スリーブ上の現像剤が少なくとも2回は穂立ちするように、現像スリーブ表面移動方向に沿って複数の磁極が周回移動するように、マグネットローラを構成してもよい。この場合、複数の磁極を現像スリーブ表面移動方向に沿って周回移動させるマグネットローラを用いて、汲み上げ箇所から規制箇所までの間で現像スリーブ上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせることができる。
また、上記変形例3のように、スリット45内における現像スリーブ回転軸方向の1箇所又は2箇所以上で、仕切壁43と遮蔽壁44とが連結部材であるリブ46によって連結された構成としてもよい。この場合、遮蔽壁44の強度を向上させることができ、スリット45を通過する現像剤により現像スリーブ22側への押圧力を受けたときに遮蔽壁44が撓むのを抑制できる。その結果、遮蔽壁44が現像スリーブ22に接触して、異常画像を発生させたり、異音を発生させたり、現像剤の凝固物のような異物が生成されたりするといった問題を防止できる。
特に、現像スリーブ回転軸方向におけるリブ46の最大長さが1mm以下であれば、現像剤の供給がリブ46によって阻害される妨げられる事態を軽減でき、トナー帯電量の高い規制滞留現像剤が現像に寄与して画像濃度が低下する事態を抑制できる。
また、リブ46が、現像剤供給搬送路27側から現像スリーブ22側に向けて先細った形状を有するように構成すれば、リブ46に妨げられることなくスロット45を通過した現像剤がリブ46の裏側(現像スリーブ側)に回り込みやすくなり、リブ46と対向する箇所でも現像スリーブへの現像剤供給不足が生じるのを抑制でき、トナー帯電量の高い規制滞留現像剤が現像に寄与して画像濃度が低下する事態を更に抑制できる。
また、上記変形例4のように、供給スクリュー32の回転軸33を非磁性金属のみで形成するようにしてもよい。この場合、画像濃度ムラを抑制するために上述した第1の方法や第2の方法を採用する場合でも、供給スクリュー32の回転数を上げたり、スクリュー羽根34の外径を大きくしたりするなどの対策をとる必要がないか、最小限の対策で済む。よって、現像剤に与えるストレスが増大して現像剤の温度上昇による現像剤凝集や現像剤劣化といった不具合や、現像装置の大型化を招くといった不具合などを抑制しつつ、画像濃度ムラを更に軽減することができる。なお、供給スクリュー32の羽根部は樹脂で形成してもよい。
2 プロセスユニット
3 感光体
4 一様帯電装置
10 光書込ユニット
20,120,220 現像ユニット
21,221A,221B,321A,321B 現像ロール
22 現像スリーブ
23 マグネットローラ
25,225,325 ドクターブレード
27,227,327 現像剤供給搬送路
28,228,328 現像剤回収搬送路
32,232,332 供給スクリュー
35,235,335 受取スクリュー
43,143,243,343 仕切壁
43a 縁部
44,244,344 遮蔽壁
44a 縁部
45 スリット

51 中間転写ベルト
229,329 現像剤攪拌搬送路
238,338 攪拌スクリュー
G1〜G4 現像剤(G3 規制滞留現像剤)
N2 規制磁極
S2 汲み上げ磁極
特開2008‐256813号公報

Claims (27)

  1. 内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
    上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、
    上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、
    上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、
    上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け
    当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記阻止部材における上記供給通路に面する端面の現像剤供給搬送路側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、該供給通路から離れる方向を向くように構成したことを特徴とする現像装置。
  2. 内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
    上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、
    上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、
    上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、
    上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、
    上記阻止部材における上記現像剤供給搬送路側の表面上に現像剤が上記汲み上げ磁気力の作用により担持されるように構成したことを特徴とする現像装置。
  3. 内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
    上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、
    上記磁界発生手段は、少なくとも、上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端を超えて該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側に引き寄せて該現像剤担持体の表面に汲み上げるための汲み上げ磁気力を発生させる汲み上げ磁極と、上記規制ギャップを通過する現像剤を穂立ちさせるための規制磁気力を発生させる規制磁極とを備え、
    上記汲み上げ磁極及び上記規制磁極は、現像剤担持体表面移動方向で互いに隣接していて、かつ、互いに逆極性のものであり、
    上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記規制磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、
    上記阻止部材は、金属材料で形成されていて、上記現像剤担持体と同電位となるように構成されていることを特徴とする現像装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、
    現像剤担持体回転軸方向から見たときに、上記現像剤担持体の回転中心位置と上記搬送スクリューの回転中心位置とを結んだ直線が上記供給通路を通るように構成したことを特徴とする現像装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、現像領域を通過した現像剤を該現像剤担持体の表面から回収して現像剤回収搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送する現像剤回収搬送路を、上記現像剤供給搬送路とは別に備えていることを特徴とする現像装置。
  6. 請求項5の現像装置において、
    上記磁界発生手段は、現像領域を通過した現像剤担持体の表面上の現像剤を上記現像剤回収搬送路に向けて剥離するための剥離磁気力を発生させるものであり、
    上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端は、上記剥離磁気力が作用する剥離領域よりも現像剤担持体表面移動方向下流側に位置することを特徴とする現像装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送路内から該現像剤供給搬送路の上記側壁上端を超えて移動した現像剤が上記汲み上げ磁気力によって水平面よりも上側の向きに移動するように、上記現像剤担持体に対して上記現像剤供給搬送路を配置したことを特徴とする現像装置。
  8. 請求項7の現像装置において、
    当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端における現像剤担持体側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、水平方向又は水平よりも上方向を向くように構成したことを特徴とする現像装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、
    現像剤担持体表面移動方向における上記供給通路の幅は2mm以上であることを特徴とする現像装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送路内の作像時における現像剤の界面が少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路の上記側壁上端よりも上側に位置するように構成したことを特徴とする現像装置。
  11. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記阻止部材と上記現像剤担持体の表面とが最も近接する箇所のギャップは、上記規制ギャップよりも広いことを特徴とする現像装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記供給通路の現像剤担持体回転軸方向両端位置は、最大作像領域の現像剤担持体回転軸方向両端位置よりも現像剤担持体回転軸方向外側に位置していることを特徴とする現像装置。
  13. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、
    上記阻止部材は、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤を、上記現像剤供給搬送路内の現像剤面における上記搬送スクリューの回転方向下流側の領域へ案内するように構成されていることを特徴とする現像装置。
  14. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記阻止部材は、非磁性材料で形成されたものであることを特徴とする現像装置。
  15. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記汲み上げ磁極の発生させる磁気力が上記規制磁極の発生させる磁気力よりも小さいことを特徴とする現像装置。
  16. 内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
    上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、
    上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記磁界発生手段が発生させる磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け
    当該現像装置内に現像剤が存在しない状態で上記阻止部材における上記供給通路に面する端面の現像剤供給搬送路側の縁部に1つの磁性キャリアを配置したときの該磁性キャリアに作用する磁気力及び重力の合成力が、該供給通路から離れる方向を向くように構成したことを特徴とする現像装置。
  17. 内部に磁界発生手段を備えていて、該磁界発生手段が発生させる磁気力によりトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を表面上に担持して回転することにより潜像担持体の表面と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、
    上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が通過することで上記現像領域へ搬送される現像剤の量を規制するための規制ギャップを該現像剤担持体の表面との間に形成する現像剤規制部材と、
    上記現像剤担持体の表面に隣接して配置され、該現像剤担持体の表面上に供給される現像剤を現像剤供給搬送部材により現像剤担持体回転軸方向に沿って搬送するとともに、上記規制ギャップの通過を上記現像剤規制部材によって阻止された現像剤を回収する現像剤供給搬送路とを有する現像装置において、
    上記現像剤供給搬送路における上記現像剤担持体側の側壁上端との間に、少なくとも現像領域の現像剤担持体回転軸方向全域にわたって該現像剤供給搬送路内の現像剤を該現像剤担持体側へ通過させるための供給通路を確保しつつ、上記現像剤規制部材によって上記規制ギャップの通過を阻止された現像剤が上記磁界発生手段が発生させる磁気力の磁力線に沿って上記現像剤担持体の表面側へ移動するのを阻止する阻止部材を設け、
    上記阻止部材は、金属材料で形成されていて、上記現像剤担持体と同電位となるように構成されていることを特徴とする現像装置。
  18. 請求項1乃至17のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端が上記現像剤担持体の回転軸よりも高く位置するように構成されていることを特徴とする現像装置。
  19. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように、構成されていることを特徴とする現像装置。
  20. 請求項16又は17に記載の現像装置において、
    上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように構成され、
    上記磁界発生手段は、上記汲み上げ箇所から上記規制箇所まで現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面部分に対向する位置に少なくとも2つの固定磁極が配置された構成であることを特徴とする現像装置。
  21. 請求項16又は17に記載の現像装置において、
    上記磁界発生手段は、上記現像剤供給搬送路内の現像剤が上記現像剤担持体の表面へ汲み上げられる汲み上げ箇所から、上記現像剤規制部材によって現像剤量が規制される規制箇所へ搬送されるまでの間に、該現像剤担持体上の現像剤を少なくとも2回は穂立ちさせるように構成され、
    上記磁界発生手段は、上記汲み上げ箇所から上記規制箇所へ搬送されるまでの間に上記現像剤担持体上の現像剤が少なくとも2回は穂立ちするように、現像剤担持体表面移動方向に沿って複数の磁極が周回移動するように構成されていることを特徴とする現像装置。
  22. 請求項1乃至21のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記供給通路内における現像剤担持体回転軸方向の1箇所又は2箇所以上で、上記現像剤供給搬送路の上記側壁上端と上記阻止部材とが連結部材により連結されていることを特徴とする現像装置。
  23. 請求項22の現像装置において、
    現像剤担持体回転軸方向における上記連結部材の最大長さは1mm以下であることを特徴とする現像装置。
  24. 請求項22又は23の現像装置において、
    上記連結部材は、現像剤供給搬送路側から現像剤担持体側に向けて先細った形状を有することを特徴とする現像装置。
  25. 請求項1乃至24のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤供給搬送部材は、回転軸上に羽根部がスクリュー状に設けられ、上記現像剤供給搬送路内の現像剤を該回転軸に沿った方向へ搬送する搬送スクリューであり、
    上記搬送スクリューの回転軸は非磁性金属のみで形成されていることを特徴とする現像装置。
  26. 請求項25の現像装置において、
    上記搬送スクリューの羽根部は樹脂で形成されていることを特徴とする現像装置。
  27. 潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー及びキャリアを含む現像剤により該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置により該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
    上記現像装置として、請求項1乃至26のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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