JP6016393B2

JP6016393B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP6016393B2
Application number: JP2012058902A
Authority: JP
Inventors: 坂巻　智幸; 智幸坂巻
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: US20130243489A1; JP2013190758A; CN103309211A; US9329523B2; KR20130105389A; CN105511241A; EP2639649A2; US20160062275A1; EP2639649A3; CN103309211B

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置にかんする。特に、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を使用する現像装置を備えた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式や静電記録方式を採用する画像形成装置、特に電子写真方式によってフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、発色性や混色性といった観点から現像装置がトナーとキャリアを混合した２成分現像剤を使用している場合が多い。

周知のように、２成分現像剤を用いた現像法は、キャリアとトナーの摩擦帯電によりトナーに電荷を付与し、電荷が付与されたトナーを潜像に対して静電的に付着させることによって画像を形成する方法である。このような２成分現像方式において、濃度の変動を少なく高安定に画像を提供していくためには、安定したトナー帯電量（以下「トリボ」と称す。）を付与していくことが重要であり、そのためには現像装置内のトナー濃度分布を均一にさせることが必要である。一般的にトリボはトナー濃度の影響を受けやすく、トナー濃度が下がるとトリボの絶対値が上がり、トナー濃度が上がるとトリボの絶対値が下がる傾向にある。

そこで、従来の現像装置では、現像時にトナーが消費されて現像剤のトナー濃度が低くなった場合、消費されたトナーに見合う分だけの量のトナーを補給し、攪拌することで、トナー濃度が一定になるよう制御している。

しかしながら、長期に使用していく間に、現像時にトナーが消費された状態で現像スリーブから現像装置に回収された現像剤が、現像装置中の現像剤と十分混ざり合わずに、部分的にトナー濃度が不均一な状態で再び現像スリーブに現像剤が供給される場合がある。結果として、濃度の低下を生じたりする問題を有していた。

上記問題の対策として、現像時にトナーが消費されたトナー濃度の低い状態の現像剤が、現像装置に回収した後、再びすぐに現像スリーブに供給されないように以下のような構成とするものがある。即ち、現像スリーブに現像剤を供給する供給室と現像スリーブから現像剤を回収する回収室を分けた現像装置が提案されている（特許文献１）。この現像装置は、図１１には示すように、現像装置１０１上部に供給室１０２、下部に回収室１０３を設ける。そして、搬送方向が相反する上下２本の第１搬送スクリュー１０４と第２搬送スクリュー１０５を用いて、回収室１０３と供給室１０２を現像剤が循環するようになっている。そして、現像剤を循環する間に、上方の供給室１０２から現像スリーブ１０６に現像剤を供給し、感光体１００の現像を行う一方、現像終了後、下方の回収室１０３にて現像スリーブ１０６から現像剤を回収している。これにより、現像終了後のトナー濃度の低くなった現像剤がすぐに現像スリーブ１０６に供給されることがないので、部分的なトナー濃度の不均一な状態を生じたり、濃度低下をしてしまったりする問題は軽減される。

しかしながら、このような現像装置を用いた場合でも、高印字率の画像の場合など、トナー消費量が多い場合には、依然として部分的なトナー濃度の不均一な状態を生じたり、濃度低下をしてしまったりする問題を有していた。

回収室においては、現像剤中に補給されたトナーと現像スリーブから回収された現像剤が合流し攪拌搬送される。そのため、回収室の搬送方向下流に行くに従って現像剤の剤面が高くなる傾向にある。現像剤の剤面が高くなると、回収室に設けられた撹拌スクリューによって十分な撹拌が得られないまま、供給室へ搬送されることになる。そのため、回収室の搬送方向下流側領域で回収された現像剤は、トナー補給を受けた現像剤と十分な攪拌がなされず、混ざり合わないまま供給室に移送されやすい。印字率の低い画像の場合は問題ないが、高印字率の場合にトナー攪拌が不十分だと濃度が不均一なまま供給室に移送され現像スリーブに供給される可能性が残る。

上記問題の対策として、回収室内の第２搬送スクリューに加え第２スクリューと反対方向に現像剤を搬送する第３搬送スクリューを備える現像装置が提案されている（特許文献２）。図１２示したように、第３搬送スクリュー１０７設けることで、回収室１０３から供給室１０２へ現像剤を移送する連通部に近い奥側に滞留した現像剤を第２搬送スクリュー１０５の搬送方向と反対側に押し戻すことができる。結果、現像剤面を均一化し、落下した現像剤の攪拌効果を高める事が可能となる。

特開平５−３３３６９１号特許第３１２７５９４号

特許文献２の構成のように、回収室から現像室への連通部に滞留した現像剤のうち第３搬送スクリュー側に溢れた現像剤を第３のスクリューに拠って押し戻すことで搬送方向下流側の剤面上昇を抑制でき、一定の効果を得ることができる。しかしながら、特許文献２のように単に現像剤面高さを均一化する構成では、回収室に回収されるトナー濃度の低下した現像剤の一部が充分に撹拌されないまま、すぐに供給室への連通部に搬送されてしまう場合がある。従って、上記課題の解決のためには、回収室に回収されたトナー濃度の低下した現像剤が供給室への連通部に搬送される前に、トナー補給を受けた現像剤と十分に混ざり合わせることが必要である。

本発明が解決しようとしている課題は、上記課題を背景としており、現像剤担持体から現像剤を回収する回収室内の搬送方向下流側の剤面の上昇を抑制しながら、回収された現像剤とトナー補給を受けた現像剤とが効率的に撹拌可能な現像装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の構成は、回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する現像剤担持体と、第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットと、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、を備えた現像装置において、前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、前記現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間に対して、前記第３のスクリューの回転軸の中心が重力方向下側で重なるように設けられていることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための本発明の別の構成は、回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する現像剤担持体と、第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットと、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、を備えた現像装置において、前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、前記現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間の全領域が、前記第３のスクリューと重力方向下側で重なるように設けられていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための本発明の別の構成は、回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する第１の現像剤担持体と、回転可能に設けられ、前記第１の現像剤担持体から受け取った現像剤を担持し、前記静電潜像に対してトナーを供給可能な第２の現像剤担持体と、前記第１の現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる第１のマグネットと、第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記第１の現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記第２の現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記第２の現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる第２のマグネットと、前記第１の現像剤担持体と対向して配置され、前記第１の現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記第２の現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、を備えた現像装置において、前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、前記第２の現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記第２の現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記第２の現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記第２の現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間の全領域が、前記第３のスクリューと重力方向下側で重なるように設けられていることを特徴とする。

本発明に拠れば、現像剤担持体から現像剤を回収する回収室内の搬送方向下流側の剤面の上昇を抑制しながら、回収された現像剤とトナー補給を受けた現像剤とが効率的に撹拌可能な現像装置を提供することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。現像装置の説明図である。現像装置の説明図である。実施例の現像装置を説明するための現像スリーブ付近の拡大図と磁束密度分布である。実施例の現像装置を説明するための磁束密度分布である。実施例の現像装置を説明するための磁束密度分布である。実施例と比較例の現像装置のベタ濃度を測定した結果である。比較例の現像装置の説明図である。本発明における他の実施例の説明するための説明図である。本発明における他の実施例の説明するための説明図である。従来の現像装置の説明図である。従来の他の現像装置の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

（実施例１）
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２、３は現像装置の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿って各色の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。中間的な転写媒体に沿って画像形成部を複数配置している。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト５に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト５に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置８で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、積載トレイ９へ排出される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、静電像の現像に用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ６ａ、クリーニング装置７ａを配置している。

感光ドラム１ａは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印方向に回転する。コロナ帯電器２ａは、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１ａに照射して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電する。露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データに応じてＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、磁性キャリアと非磁性トナーとを主成分とする二成分現像剤を攪拌して、磁性キャリアを正極性に、非磁性トナーを負極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極の周囲で回転する現像スリーブに担持されて感光ドラム１ａを摺擦する。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が現像スリーブへ印加されることによって、負極性に帯電したトナーが、現像スリーブよりも相対的に正極性になった感光ドラム１ａの静電像へ移転して静電像が反転現像される。

一次転写ローラ６ａは、中間転写ベルト５を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５との間に一次転写部を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ６ａに印加されることによって、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が、一次転写部を通過する中間転写ベルト５へ一次転写される。

クリーニング装置７ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５への一次転写を逃れて感光ドラム１ａに残った転写残トナーを回収する。転写ベルトクリーニング装置１０は記録材Ｐへの二次転写を逃れて中間転写ベルト５に残った転写残トナーを回収する。

＜現像装置＞
図２、３に示すように、現像装置４は、現像容器２２を備え、現像容器２２内に現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２２内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２８と、現像スリーブ２８上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材３０を有している。

本実施形態においては、現像容器２２の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置に開口部があり、この開口部に現像スリーブ２８が感光体ドラム１方向に一部露出するように回転可能に配設されている。

ここで、現像スリーブ２８の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１の直径は８０ｍｍ、又、この現像スリーブ２８と感光体ドラム１との最近接領域を約３００μｍの距離としている。こうすることによって、現像部に搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２８はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２９が非回転状態で設置されている。このマグネットローラ２９は、現像部における感光体ドラム１に対向して配置された現像極Ｓ２を備える。更に、穂切り部材３０に対向して配置された規制極Ｎ１、前記磁極Ｎ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｓ１、Ｎ２、回収室２４に対向して配置された剥ぎ取り極Ｎ３を有している。

現像スリーブ２８は、現像時に図示矢印方向（時計方向）に回転し、前記穂切り部材２９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持して、これを感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送する。

前記穂切り部材である規制ブレード３０は、現像スリーブ２８の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成され、感光体ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材３０の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。尚、規制ブレード３０の現像スリーブ２８の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード３０によって、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。

現像スリーブ２８上の２成分現像剤は、現像スリーブ２８の回転に伴い感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送され、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を二成分現像剤中のトナーで現像し、潜像をトナー像として顕在化させる。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２８には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１５００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧が印加されている。

現像容器２２の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁２７によって供給室２３と回収室２４に区画されており、現像剤は供給室２３及び回収室２４に収容されている。

供給室２３及び回収室２４には、現像剤攪拌・搬送手段として第１及び第２搬送スクリュー２５、２６がそれぞれ配置されている。第１の搬送部材としての第１の搬送スクリュー２５は、現像スリーブ２８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、図２の矢印方向（反時計回り方向）に回転して供給室２３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送部材としての第２搬送スクリュー２６は、回収室２４内に第１搬送スクリュー２５とほぼ平行に配置され、第１搬送スクリュー２５と反対方向（時計回り）に回転して回収室２４内の現像剤を第１搬送スクリュー２５と反対方向に搬送する。このように、第１及び第２搬送スクリュー２５、２６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の開口部（即ち、連通部）１１、１２を通じて供給室２３と回収室２４との間で循環される。

回収室２４には、さらに第３の搬送部材としての第３搬送スクリュー３１が、上記第２搬送スクリュー２６に隣接してほぼ平行に配置されており、回転しながら第２搬送スクリュー２６と逆方向に搬送するようになっている。第１及び第２、第３搬送スクリュー３１は、回転軸の周りに螺旋状の羽が形成されたスクリュー部材である。

しかしながら、発明が解決すべき課題の項でも述べたように、第３搬送スクリュー３１をただ配置するだけでは、回収室２４に回収されたトナー濃度の低下した現像剤がすぐに供給室２３への連通部１１に搬送されるのを、必ずしも防ぎきれない。それは、従来のように、第３搬送スクリュー３１が回収室内の現像剤を搬送方向と逆側に押し戻すだけの場合、現像スリーブ２８から落下したトナー濃度の低下した現像剤が必ずしも第３搬送スクリュー３１によって反対側に搬送されるとは限らないからである。

上記課題を解決するには、現像スリーブ２８から落下したトナー濃度の低下した現像剤をより優先的に第３搬送スクリュー３１によって攪拌搬送される必要がある。

そこで本発明は、現像スリーブ２８から落下したトナー濃度の低下した現像剤を、第３搬送スクリュー３１上にうまく落下させることで、トナー濃度の低下した現像剤を優先的に第３搬送スクリュー３１で攪拌搬送するようにしていることが特徴である。以下に図４を用いて、詳しく述べる。

現像スリーブ２８からの現像剤落下位置は現像スリーブ２８内部のマグネットローラ２９のパターンに拠って決まる。したがって、マグネットローラ２９のマグパターンの設定により、現像スリーブ２９から落下した現像剤を第３搬送スクリュー３１上にうまく落下させることが可能である。

図４（ａ）に示すように、マグネットローラ２９は、現像極Ｓ２の現像スリーブ２９回転方向下流側に、剥ぎ取り極Ｎ３を配置している。さらに、剥ぎ取り極Ｎ３の下流側にはＮ３極と同極性の規制極Ｎ１を配置し、反発磁界が形成されている。即ち、現像スリーブの回転方向に関して、互いに同極性の第１の磁極としての剥ぎ取り極Ｎ３と、第２の磁極としての規制極Ｎ１を有することで反発磁界を形成している。

現像極Ｓ２極を通過する際、現像に供されることでトナー濃度の低くなった現像剤は、現像スリーブ２９の回転に伴い、剥ぎ取り極Ｎ３まで搬送される。先に述べたように、剥ぎ取り極Ｎ３は規制極Ｎ１とは隣り合っており反発磁界が形成されているため、Ｎ３とＮ１間で磁束密度は０ｍＴ近くまで減少する。図４（ｂ）には磁束密度ＢｒのＮ３−Ｎ１間の分布を示した。磁束密度のｒ成分（現像スリーブ２９垂直方向成分）Ｂｒが小さくなると、現像剤中のキャリアが現像スリーブ方向に引きつけられる力は小さくなる。そのため、キャリアを含む現像剤は、剥ぎ取り極Ｎ３の磁束密度のｒ成分（現像スリーブ法線方向成分）Ｂｒのピーク位置（極大ピーク位置）を通過するあたりから現像剤が落下し始める。その後も磁束密度の減少に伴い、現像剤は落下し続け剥ぎ取り極Ｎ３と規制極Ｎ１間の磁束密度のｒ成分Ｂｒの極小ピーク位置までに現像剤はほぼ落下する。剥ぎ取り極Ｎ３下流領域は反発磁界が形成されているため、磁束密度はｒ成分Ｂｒ、θ成分Ｂθ共に減少し、磁束密度の絶対値｜Ｂ｜＝（Ｂｒ^２＋Ｂθ^２）^１／２もＢｒ同様に減少する。一般に磁気力は磁束密度の絶対値｜Ｂ｜の変化（勾配）に応じて｜Ｂ｜の絶対値が小さい場所から大きい方向に向かって発生する。現像スリーブ２９上の接線方向の力Ｆθ（∝∂｜Ｂ｜／∂θ）はＢｒの極小ピークまでの間は｜Ｂ｜が減少するので現像スリーブ回転方向と逆方向に向かって磁気力が働くこととなる。従って、現像剤は剥ぎ取り極Ｎ３の磁束密度ｒ成分ＢｒのピークからＢｒの極小ピークまでの間は、スリーブ回転方向と逆方向に向かって力が働くこととなるが、この力は現像剤の搬送に対してはブレーキとして働くため、徐々に現像剤の搬送速度は低下する。この領域では、Ｂｒ減少にともなって現像スリーブ２９に引きつけられる力も徐々に小さくなる。このため、搬送速度が低下していることもあいまって、剥ぎ取り極Ｎ３の磁束密度ｒ成分ＢｒのピークからＢｒの極小ピークまでの間で、現像剤は重力に従って概ね真下方向に落下することとなる。

そこで、本実施例では、現像スリーブ２９より落下した現像剤のトナー濃度不均一をよりなくすために、以下の構成としている。本発明では、剥ぎ取り極Ｎ３の磁束密度のｒ成分Ｂｒのピーク（Ａ）から反発極間のＢｒの極小ピーク（Ｂ）までの位置の重力方向真下に第３搬送スクリューを配置している。この時、本実施例では、図４（ａ）に示したように、剥ぎ取り極Ｎ３の磁束密度のｒ成分Ｂｒのピーク（Ａ）の重力方向真下位置と反発極間のＢｒの極小ピーク（Ｂ）の重力方向真下位置との間に第３搬送スクリュー３１の軸中心がくるように配置している。

このように配置することで、第３搬送スクリュー３１の軸中心からみて片側のみに落下させた場合に比べ、現像スリーブより落下した現像剤の攪拌能力を高めることができる。これは、回収した現像剤にトナー濃度が局所的に低い領域があったとしても、予め現像剤が軸の両側に分散して落下させることができる。そして、軸の両側で各々別れて第３搬送スクリュー３１の羽根の攪拌作用を受けることで、拡散作用が促進されて十分拡散した上で第２搬送スクリュー２６に受け渡すことができるからである。その結果、回収室２６に回収されたトナー濃度の低下した現像剤がすぐに供給室２５への連通部１１に供給されるのを防ぎ、かつ、トナー濃度の不均一な状態も解消可能となる。

さらに、本実施例では、図４に示したように、剥ぎ取り極Ｎ３のＢｒのピーク（Ａ）から反発極間のＢｒの極小ピーク（Ｂ）までの全てが第３搬送スクリュー３１とオーバーラップするように配置している。これにより、現像部を通過してトナー濃度の低下した現像剤は、そのほとんどが第３スクリュー３１上に落下させることが可能となる。その結果、現像スリーブ２９より落下した現像剤は第３スクリュー３１により優先的に第２搬送スクリュー２６と反対方向に搬送されるようになるため、トナー濃度の低下した現像剤がすぐに供給室２３への連通部１１に供給されるのを防ぐことが可能となる。

なお、ここでいう極小ピークは剥ぎ取り極Ｎ３とその下流の同極である規制極Ｎ１間のＢｒの極小点である。極小点が一つしかない場合はその位置で問題ないが、２つ以上極小点がある場合は最も剥ぎ取り極Ｎ３に近い極小点、即ち剥ぎ取り極Ｎ３の直下流にある極小点を指す（図５）。これは、剥ぎ取り極Ｎ３を通過後、最初に到達する極小点で現像剤の剥ぎ取りがほぼ完了するからである。また、現像スリーブ２９表面位置の磁束密度Ｂｒの非常に小さな領域が広く分布し、極小点が判然としない場合もある。そのような場合は、Ｎ３極からＮ１極間で現像スリーブ２９表面位置での磁束密度Ｂｒ＝１０ｍＴ以下となる領域のうち、剥ぎ取り極Ｎ３に最も近い位置を極小ピークと置き換えてもよい（図６）。なぜなら、磁束密度が１０ｍＴと小さな領域では、キャリア１個にかかる磁気力が非常に小さくなるため、重力の作用も鑑みると、現像剤の剥ぎ取りがほぼ完了するからである。

なお、これまで、剥ぎ取り極Ｎ３のＢｒピーク位置およびその下流のＢｒ極小点位置が現像スリーブ２９の軸中心高さより重力方向下側に配置している場合について述べた。このうち剥ぎ取り極Ｎ３のＢｒピーク位置に関しては現像スリーブ２９の軸中心高さより重力方向下側に配置していることが必要である。一方、その下流のＢｒ極小点位置に関しては現像スリーブ２９の軸中心高さより重力方向上側に配置してもよい。この場合、剥ぎ取り極Ｎ３のＢｒピーク位置からその下流のＢｒ極小点位置の間で現像剤の拘束力が弱まっても、現像スリーブ２９の軸中心より上側の領域では重力方向下方に現像スリーブ２９が存在するため落下を妨げられる。従って、この場合の現像剤の落下位置は剥ぎ取り極Ｎ３のＢｒピーク位置からその下流側の現像スリーブ表面の軸中心高さの位置までの重力方向下側の区間となる。したがってこの領域に第３スクリューを配置し、落下した現像剤がうまく第３スクリューに搬送されるようにすれば本発明の効果は得られる。

上記構成の現像器を用いて、ベタ黒画像を連続して１０枚現像した際の１０枚目の画像濃度を手前、中、奥の３点測定した結果を図７に示した。図７に示した通り、現像スリーブ軸方向のいずれの位置においても濃度がほぼ均一であった。図７には比較例として図８に示す現像装置を用いて、同様の検討を行った場合の濃度を示したが、攪拌室から現像室への連通部に近い奥側でやや濃度の低下が起きており、濃度ムラが発生している。これは、図８に示す現像装置では、現像スリーブよりはぎ取り落下した現像剤の一部が、第３搬送スクリュー３１上に落下せずに第２の搬送スクリューに直接供給されるためである。このため、現像スリーブから回収した現像剤の攪拌が不十分なまますぐに現像室に搬送され、現像スリーブに供給されたためである。

以上からわかるように、本発明の構成をとれば、現像スリーブから回収した現像剤が攪拌が不十分なまますぐに現像室に搬送されることがなくなり、連続してコピーを行った場合にも画像濃度ムラの発生を抑制することが可能である。

尚、本実施例では、図４のように第３搬送スクリュー３１の回転軸の中心が区間ＡＢの重力方向下方に配置されるとともに、区間ＡＢの全領域が第３搬送スクリュー３１と重力方向で重なっている例について説明した。しかしながら、上記構成のうち、どちらか一方の構成が少なくともあれば回収トナーの撹拌効率を高めて、部分的なトナー濃度低下を抑制しながら現像剤面を均一化することができる。即ち、第３搬送スクリュー３１の回転軸の中心が区間ＡＢの重力方向下方から外れていても、少なくとも区間ＡＢの全区間が第３搬送スクリュー３１と重力方向で重なっていれば、本発明の効果を得ることができる。また、区間ＡＢの全領域が第３搬送スクリュー３１と重力方向で重なっていなくても、少なくとも第３搬送スクリュー３１の回転軸の中心が区間ＡＢの重力方向下方に配置される構成であれば、本発明の効果を得ることができる。

（実施例２）
この実施例２は、以下に述べる点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。そのため、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図９に示したように、実施例２は、概ね実施例１と同じであるが、回収室２４の第２搬送スクリュー２６と第３搬送スクリュー３１との間に凸部３２を設けたのが特徴である。

この凸部３２は第２搬送スクリュー２６と第３搬送スクリュー３１の下端を滑らかに結んだライン（図９中の点線）より上方に飛び出すように配置している。この凸部３２の存在により、現像スリーブ２９から第３搬送スクリュー３１上方に回収された現像剤がすぐに第２搬送スクリュー２６側に搬送されるのを妨げる役割をする。そのため、現像スリーブ２９から回収した現像剤がすぐに第２搬送スクリュー２６に搬送されるのをより確実に防止することが可能となる。

なお、この時の第３搬送スクリュー３１は、図９に示したように、反時計回りとしている。これは、現像剤の溜まりやすい底面付近の第３搬送スクリュー３１の羽根の回転方向が第２搬送スクリューから離れる方向に回転させることで、すぐに第２搬送スクリュー２６に搬送されるのをさらに確実に防止するためである。

また、この時凸部３２の高さは第３スクリュー３１の軸中心高さ（図９中の破線）より低いことが好ましい。なぜなら、第３搬送スクリュー３１のから第２搬送スクリュー２６への現像剤の移動が第３スクリュー３１の上半分のみで行われるようになると、第３搬送スクリュー３１が半分以上現像剤で埋まった状態となってしまうためである。この場合、現像スリーブ２９より落下してきた現像剤が第３搬送スクリュー３１の底部の現像剤とうまく攪拌されなくなってしまう。このような状態では、現像スリーブ２９より落下してきた現像剤が、第３搬送スクリュー３１の攪拌をあまり受けずに、第３搬送スクリュー３１の上面のみを通過して第２搬送スクリュー２６に供給される可能性が高まる。特に、本実施例のように、第３搬送スクリュー３１の軸中心より上半分の羽根の動きが第２搬送スクリュー２６方向に向かって回転している場合、上記課題が顕著になりやすい。従って、凸部３２の高さは第３スクリュー３１の軸中心より低いことが好ましい。

（実施例３）
この実施例３は、以下に述べる点で前記実施例１、２と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。そのため、この実施例３の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

実施例３は、概ね実施例１と同じであるが、図１０に示すように、非回転のマグネットローラ３７，３９を内包した現像スリーブ３６，３８を２つ備えているのが特徴である。

本実施例の現像装置４では、供給室２３から上流現像スリーブ３６に供給された現像剤は下流現像スリーブ３８に受け渡される。下流現像スリーブ３８に受け渡された現像剤は、下流現像スリーブ３８内のマグローラ３９の複数の磁極のうち、反発極を構成する上流側の剥ぎ取り極Ｓ５のＢｒピーク位置から回収室２４に現像剤が剥ぎ落され始める。その後、剥ぎ取り極Ｓ５とその下流の同極Ｓ３間のＢｒの極小ピーク迄の間で剥ぎ取りは終了する。従って、第３搬送スクリュー３１を下流現像スリーブ３８の剥ぎ取り極Ｓ５の磁束密度ｒ成分Ｂｒのピーク（Ａ）から反発極間のＢｒの極小ピーク（Ｂ）までの位置の重力方向真下に配置することで、発明の効果が得られる。

本実施例のように現像スリーブを複数本備えた場合も、現像剤搬送方向最下流に配置された現像スリーブに対して第３搬送スクリューを実施例１と同様に配置すれば、本発明の効果が得られる。
尚、本実施例では、供給室と回収室は重力方向に関して上下する位置に配置される場合で説明したが、これに限らない。例えば、供給室と回収室を水平方向に並べた構成にも適用可能である。

２９マグローラ
２８現像剤担持体
２３供給室
２４回収室
２５第１搬送スクリュー
２６第２搬送スクリュー
３１第３搬送スクリュー

Claims

回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する現像剤担持体と、
第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットと、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、
前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、
前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、
前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、
前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、
を備えた現像装置において、
前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、
前記現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間に対して、前記第３のスクリューの回転軸の中心が重力方向下側で重なるように設けられている
ことを特徴とする現像装置。
前記第２のスクリューと前記第３のスクリューとの間の前記回収室の底面に凸部が設けられ、
前記凸部の頂点は、前記第３スクリューの回転軸の中心よりも低い
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像室は、前記回収室の重力方向に関して上方に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する現像剤担持体と、
第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させるマグネットと、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像剤担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、
前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、
前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、
前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、
前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、
を備えた現像装置において、
前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、
前記現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間の全領域が、前記第３のスクリューと重力方向下側で重なるように設けられている
ことを特徴とする現像装置。
前記区間に対して、前記第３のスクリューの回転軸の中心が重力方向下側で重なるように設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
前記第２のスクリューと前記第３のスクリューとの間の前記回収室の底面に凸部が設けられ、
前記凸部の頂点は、前記第３スクリューの回転軸の中心よりも低い
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の現像装置。
前記現像室は、前記回収室の重力方向に関して上方に設けられている
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
回転可能に設けられ、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を担持し、静電潜像を現像する第１の現像剤担持体と、
回転可能に設けられ、前記第１の現像剤担持体から受け取った現像剤を担持し、前記静電潜像に対してトナーを供給可能な第２の現像剤担持体と、
前記第１の現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる第１のマグネットと、
第１の磁極と、前記第１の磁極と同極であって、前記第１の磁極よりも前記第１の現像剤担持体の回転方向下流側に配置された第２の磁極と、を備え、前記第２の現像剤担持体の内部に固定して配置され、前記第２の現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる第２のマグネットと、
前記第１の現像剤担持体と対向して配置され、前記第１の現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記第２の現像剤担持体から現像剤を回収する回収室と、
前記現像室に配置され、前記現像室の現像剤を搬送する回転可能な第１のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第１のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第２のスクリューと、
前記回収室に配置され、前記回収室の現像剤を前記第２のスクリューとは逆方向に搬送する回転可能な第３のスクリューと、
前記回収室と前記現像室とを隔てる隔壁と、
前記回収室の現像剤を前記回収室から前記現像室に連通可能な第１の連通部と、
前記現像室の現像剤を前記現像室から前記回収室に連通可能な第２の連通部と、
を備えた現像装置において、
前記第３のスクリューの長手方向の全域にわたって、前記第３のスクリューは、前記第２のスクリューと対面するように配置され、
前記第２の現像剤担持体の表面において、前記第１の磁極の前記第２の現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度の極大ピーク位置から、前記第２の現像剤担持体の回転方向において前記極大ピーク位置の直下流にある前記第２の現像剤担持体の法線方向成分の前記磁束密度の極小ピーク位置までの区間の全領域が、前記第３のスクリューと重力方向下側で重なるように設けられている
ことを特徴とする現像装置。
前記区間に対して、前記第３のスクリューの回転軸の中心が重力方向下側で重なるように設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
前記現像室は、前記回収室の重力方向に関して上方に設けられている
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の現像装置。