現像装置およびこれを備えた画像形成装置
【課題】現像剤担持体と撹拌部材を近接配置する場合でも、充分に撹拌された現像剤を効率良く像担持体に供給することができる現像装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置５０は、現像槽５３、現像ローラ５１、第２撹拌搬送部材５６を備える。現像ローラ５１は、現像スリーブ５１Ｂと、現像スリーブ５１Ｂ内に汲み上げ極Ｎ２及び釈放極Ｎ３を有する。第２撹拌搬送部材５６は、現像スリーブ５１Ｂの軸方向に平行に配置され回転方向Ｅに回転し撹拌および搬送することで現像剤溜まりＨＧを生成する。現像スリーブ５１Ｂは、第２撹拌搬送部材５６と感光体ドラム３１に近接配置され回転方向Ｃに回転し感光体ドラム３１に現像剤Ｇを搬送する。汲み上げ極Ｎ２は、現像剤溜まりＨＧに近接配置され現像剤溜まりＨＧから現像スリーブ５１Ｂへ現像剤Ｇを吸着させる。釈放極Ｎ３は、現像スリーブ５１Ｂから現像剤Ｇを離脱させる。
【解決手段】現像装置５０は、現像槽５３、現像ローラ５１、第２撹拌搬送部材５６を備える。現像ローラ５１は、現像スリーブ５１Ｂと、現像スリーブ５１Ｂ内に汲み上げ極Ｎ２及び釈放極Ｎ３を有する。第２撹拌搬送部材５６は、現像スリーブ５１Ｂの軸方向に平行に配置され回転方向Ｅに回転し撹拌および搬送することで現像剤溜まりＨＧを生成する。現像スリーブ５１Ｂは、第２撹拌搬送部材５６と感光体ドラム３１に近接配置され回転方向Ｃに回転し感光体ドラム３１に現像剤Ｇを搬送する。汲み上げ極Ｎ２は、現像剤溜まりＨＧに近接配置され現像剤溜まりＨＧから現像スリーブ５１Ｂへ現像剤Ｇを吸着させる。釈放極Ｎ３は、現像スリーブ５１Ｂから現像剤Ｇを離脱させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像剤を像担持体に供給する現像装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の小型化に伴い、画像形成装置に搭載される現像装置も小型化が進められている。小型化された現像装置では、充分に撹拌されていない現像剤が像担持体に供給され、像担持体から用紙に転写されるトナー像の濃度が不均一なものとなる、いわゆる濃度ムラを招くという問題があった。
【０００３】
このような現像装置の中には、現像剤担持体から離脱した現像剤が現像剤担持体に面する筐体の内壁に一旦当接してから貯留槽の所定位置に落下し、現像剤が充分に撹拌されることで濃度ムラを抑制するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２６６３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に示す現像装置では、現像剤担持体と撹拌部材とをさらに近接させて配置すると、現像剤担持体から離脱した現像剤が貯留槽で撹拌される前に、現像剤を吸い上げる磁極の磁力により現像剤担持体に吸着される。このため、現像担持体と撹拌部材とを近接配置して現像装置の小型化を図ると、像担持体に供給する現像剤を充分に撹拌し帯電させることができなかった。このため、帯電量の不足した現像剤が像担持体に供給され、濃度ムラを招くという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、現像剤担持体と撹拌部材を近接配置する場合でも、充分に撹拌された現像剤を効率良く像担持体に供給することができる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である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の現像装置は、貯留槽、現像剤担持体、撹拌部材を備えている。貯留槽は、現像剤を貯留する。現像剤担持体は、像担持体の軸方向と平行に配置された円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に配置された第１磁性部材および第２磁性部材と、から構成される。撹拌部材は、現像スリーブの軸方向と平行に貯留槽に配置され、現像剤担持体へ向かう方向に回転し撹拌および搬送することで現像剤溜まりを生成する。第１磁性部材は、現像スリーブにおいて現像剤溜りと近接する位置に配置され現像剤溜りから現像スリーブへ現像剤をひきつける。現像スリーブは、撹拌部材および像担持体に近接する位置に配置され所定の回転方向に回転して像担持体に現像剤を搬送する。第２磁性部材は、現像スリーブにおいて所定の回転方向における第１磁性部材の上流側且つ現像スリーブが像担持体と対向する位置の下流側となる位置に配置され、第１磁性部材と反発磁界を形成し現像スリーブから現像剤を離脱させる。
【０００７】
この構成では、撹拌部材が現像剤担持体へ向かう方向に回転して現像剤溜まりが生成される。現像スリーブにおいて、第１磁性部材は現像剤溜まりと近接する位置に配置され、現像剤溜まりから現像剤スリーブへ現像剤を吸着させる。
【０００８】
これにより、第１磁性部材と、撹拌された現像剤から成る現像剤溜りと、を近接配置することができる。このため、現像剤溜まりから現像剤を効率よく現像剤スリーブへ吸着することができる。
【０００９】
この構成において、現像剤担持体は撹拌部材の斜め上方に配置され、現像スリーブの所定の回転方向は撹拌部材の回転方向と同一方向であり、第１磁性部材の磁力が現像スリーブ表面において最大となる位置は撹拌部材および現像剤担持体の中心を結ぶ直線よりも所定の回転方向の下流側に位置するものとしても良い。これにより、第１磁性部材が現像剤溜まり以外の場所から現像剤を現像スリーブへ吸着するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、像担持体に充分に帯電された現像剤を供給し、用紙に転写されるトナー像の濃度が不均一になるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す図である。図２は、感光体ドラム３１周辺の構成を示す図である。画像形成装置１００は、スキャナ部２００、画像形成部３００、給紙部４００を備えている。
【００１３】
スキャナ部２００は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ:Automatic Document Feeder）２０１、第１原稿台２０２、第２原稿台２０３等を備えている。
【００１４】
画像形成部３００は、プロセス部３０を構成する感光体ドラム（像担持体）３１、帯電器３２、露光装置３３、現像装置５０、転写ベルト３５、クリーナ３６、定着装置３７を備え、用紙Ｐに印字処理を行なう。
【００１５】
感光体ドラム３１は、表面に感光層が形成された円筒状の像担持体であり回転方向ＢＲへ回転する。
【００１６】
帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器３２は、チャージャによる非接触方式、または、ローラ若しくはブラシによる接触方式の何れを用いてもよい。
【００１７】
露光装置３３は、感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光を照射する。これによって、感光体ドラム３１の表面には、感光層における光導電作用によって静電潜像が形成される。露光装置３３は、画像データに基づいて変調されたレーザ光をポリゴンミラーを介して感光体ドラム３１の軸方向に走査する。
【００１８】
現像装置５０は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。
【００１９】
転写ベルト３５は、感光体ドラム３１の下方において複数のローラ間にループ状に張架されている。転写ベルト３５のループ状の移動経路の内側には、転写ベルト３５を挟んで感光体ドラム３１に圧接する転写ローラ３５Ａが備えられている。転写ローラ３５Ａに印加されている転写電界により、転写ベルト３５と感光体ドラム３１との間を通過する用紙Ｐに感光体ドラム３１が担持するトナー像が転写される。
【００２０】
定着装置３７は、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱および加圧する定着ローラ対３７Ａを有しており、用紙Ｐに定着処理を行なう。定着処理された用紙Ｐは、搬送経路Ａに沿って下流側へ搬送され排紙トレイから排出される。
【００２１】
給紙部４００は、給紙カセット４０１、４０２、４０３、４０４、手差しトレイ４０５、給紙機構４１３、搬送部４３０を備えている。給紙カセット４０１、４０２、４０３、４０４のそれぞれには、同じサイズの複数枚の用紙が収納される。手差しトレイ４０５には、使用頻度の低いサイズや紙質の用紙が載置される。そして、各給紙カセットに収納されている用紙Ｐは、各給紙トレイに対応して配置されている給紙機構４１３によって１枚ずつ繰り出され、搬送部４３０を介して各所定の搬送経路に沿って下流側のプロセス部３０へと搬送される。
【００２２】
制御部６０は、スキャナ部２００、画像形成部３００、給紙部４００、を制御する。
【００２３】
図３は、この発明の現像装置である現像装置５０の具体的な構成を示す概略図である。
【００２４】
現像装置５０は、現像ローラ（現像剤担持ローラ）５１、ドクターブレード５２、第１撹拌搬送部材５５、第２撹拌搬送部材５６、仕切り板５７、筐体５９、を備えている。
【００２５】
筐体５９は、感光体ドラム３１と面する位置に感光体ドラム３１の軸方向に沿って開口５９Ｓが形成されており、現像ローラ５１の周面の一部が開口５９Ｓから感光体ドラム３１側へ露出し感光体ドラム３１と対向するように配置されている。また、筐体５９の下部には、現像槽（貯留槽）５３が設けられており、現像剤Ｇを貯留している。
【００２６】
現像槽５３は、感光体ドラム３１の軸方向と平行に設けられた仕切り板５７によって第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとに区画されている。仕切り板５７の両端部と筐体５９との間には隙間が形成されており、第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとを連通させている。これにより、現像槽５３に貯留されている現像剤Ｇを第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとの間を循環させることができる。
【００２７】
第１撹拌搬送部材５５は、第１撹拌槽５３Ａに現像ローラ５１と平行に配置され、その周面の上部が第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇの貯留面（上面）ＳＵから突き出す位置に配置されている。第１撹拌搬送部材５５は、回転方向Ｆに回転して現像剤Ｇを撹拌しつつ軸方向に搬送するスクリュー状のローラ部材である。
【００２８】
第２撹拌搬送部材５６は、上記第１撹拌搬送部材５５と同様に、現像剤Ｇの貯留面ＳＵから突き出す位置に第２撹拌槽５３Ｂに配置され、回転方向Ｅに回転して現像剤Ｇを撹拌しつつ軸方向に現像剤Ｇを搬送するスクリュー状のローラ部材である。ここで、第２撹拌搬送部材５６の現像剤Ｇを搬送する軸方向は、第１撹拌搬送部材５５の現像剤Ｇを搬送する軸方向とは反対に設定されている。これにより、現像剤Ｇを撹拌して帯電させるとともに第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとの間で循環させることができる。第２撹拌搬送部材５６の外径は、１６ｍｍである。
【００２９】
第２撹拌搬送部材５６の回転方向Ｅへの回転動作に伴い、現像ローラ５１近傍に位置する第２撹拌搬送部材５６が第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇの貯留面ＳＵと交差する位置近傍に現像剤溜まりＨＧが生成される。
【００３０】
現像剤溜まりＨＧは、貯留面ＳＵよりも上方に盛り上がって形成されており、第２撹拌搬送部材５６によって撹拌され帯電された現像剤Ｇによって形成されている。
【００３１】
現像ローラ５１は、円筒状に形成された現像スリーブ５１Ｂと、現像スリーブ５１Ｂの内部に配置された磁石部材５１Ａとを有し、第２撹拌搬送部材５６および感光体ドラム３１に近接して第２撹拌搬送部材５６の斜め上方に配置されている。現像スリーブ５１Ａは、感光体ドラム３１の軸方向に平行に配置されている。ここで、現像スリーブ５１Ｂの外径は、１８ｍｍである。
【００３２】
現像ローラ５１は、経路Ｋに沿って第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇを吸い上げる。現像スリーブ５１Ｂの周面に吸着された現像剤Ｇに含まれるトナーは、現像領域Ｊにおいて静電潜像が形成されている感光体ドラム３１へ供給される。さらに、現像スリーブ５１Ｂは、その周面に残留している現像剤Ｇを経路Ｋに沿って回転搬送する。
【００３３】
なお、本実施形態では、現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ吸い上げる汲み上げ方式としているがこれに限定されるものではない。例えば、貯留槽に貯留されている現像剤Ｇと接触する位置に現像スリーブ５１Ｂを配置するようにしても良い。なお、現像スリーブ５１Ｂは、非磁性材料からなる部材である。より具体的には、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅、などによって形成される。
【００３４】
ドクターブレード５２は、開口５９Ｓの下端に現像スリーブ５１Ｂとの間に所定の隙間を挟んで設けられており、現像スリーブ５１Ｂに磁気ブラシ状に担持される現像剤Ｇの量を均一に均す規制部材である。ここで、上記所定の隙間は、例えば、０．２ｍｍから０．８ｍｍに設定されている。
【００３５】
現像スリーブ５１Ｂは回転方向Ｃに沿って回転し、現像剤Ｇは現像領域Ｊと対向する位置で静電潜像が形成されている感光体ドラム３１表面に供給される。これにより、第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇを現像領域Ｊへ供給することができる。さらに、現像スリーブ５１Ｂは、現像スリーブ５１Ｂの表面に残留した現像剤Ｇ、および、現像領域Ｊから引き戻されたキャリアを回転方向Ｃに沿って釈放極Ｎ３近傍の位置まで現像スリーブ５１Ｂ上に担持する。ここで、回転方向Ｃ、Ｅ、Ｆ、ＢＲは、回転方向が同じ方向に設定されている。
【００３６】
磁石部材５１Ａは、現像スリーブ５１Ｂの内側に配置され筐体５９に固定支持されたマグネットローラである。磁石部材５１Ａは、現像スリーブ５１Ｂを回転支持している。磁石部材５１Ａは、汲み上げ極（第１磁性部材）Ｎ２、規制極Ｓ１、主極（第３磁性部材）Ｎ１、Ｓ２極、釈放極（第２磁性部材）Ｎ３、を回転方向Ｃに沿ってこの順に設けられている。なお、永久磁石の代わりに、電磁石を磁石部材５１Ａとして用いても良い。また、磁石部材５１Ａは、汲み上げ極Ｎ２、釈放極Ｎ３、主極Ｎ１、を有し、現像スリーブ５１Ｂ上に現像剤Ｇを担持できる場合には、磁極数は５極に限らない。また、磁石部材５１Ａは、複数の磁石を組み合わせて構成しても良い。
【００３７】
汲み上げ極Ｎ２は、磁石部材５１Ａの最下部近傍に位置しており、経路Ｋに沿って第２撹拌槽５３Ｂに形成されている現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂの表面に吸い上げる。吸い上げられた現像剤Ｇは、磁気ブラシ状に現像スリーブ５１Ｂの表面に担持される。ここで、現像スリーブ５１Ｂ表面において汲み上げ極Ｎ２の磁力が最大となる位置は、現像剤溜まりＨＧの直上方に位置している。このため、充分に撹拌されている現像剤溜まりＨＧの現像剤Ｇを効率良く現像スリーブ５１Ｂへ汲み上げることができる。
【００３８】
汲み上げ極Ｎ２、規制極Ｓ１、主極Ｎ１、Ｓ２極、釈放極Ｎ３の周辺には、それぞれ現像剤Ｇを吸引する磁界が形成されている。一方、周方向に隣り合う位置に配置されている汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間には、反発磁界が形成されるため、現像剤Ｇを吸引する磁力は生成されていない。
【００３９】
汲み上げ極Ｎ２、規制極Ｓ１、主極Ｎ１、Ｓ２極、釈放極Ｎ３は、この順に配置されることにより、現像スリーブ５１Ｂの外周面に現像剤Ｇを担持させる磁界を汲み上げ極Ｎ２近傍から釈放極Ｎ３近傍にかけて生成している。これにより、汲み上げ極Ｎ２近傍の現像スリーブ５１Ｂの外周面に磁力によって吸着された現像剤Ｇを釈放極Ｎ３近傍の現像スリーブ５１Ｂの外周面まで磁気ブラシ状に担持することができる。
【００４０】
一方、現像スリーブ５１Ｂ上を釈放極Ｎ３近傍まで担持搬送された現像剤Ｇは上記反発磁界の作用によって現像スリーブ５１Ｂから離脱する。そして、下方に配置された第２撹拌槽５３Ｂへ落下する。
【００４１】
本実施形態の現像剤Ｇは、非磁性トナーと磁性キャリアから成る２成分現像剤である。１成分現像剤を用いた場合には、トナー粒子間での摩擦力が低下すると、トナーの帯電量の低下を招く。これに対して、２成分現像剤では、非磁性トナー粒子と磁性キャリアが混合されているため、1成分現像剤と比較して粒子間での摩擦が低下しても帯電量の低下を抑制することができる。
【００４２】
図４は、汲み上げ極Ｎ２の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ1を示す図である。ここで、角αは、位置Ｐ1を通る現像スリーブ５１Ｂの半径と、第２撹拌搬送部材５６の中心５６Ｃから現像スリーブ５１Ｂの中心５１Ｃに引いた直線と、が成す角である。角αは、回転方向Ｃを正方向として示している。なお、位置Ｐ1における汲み上げ極Ｎ２の磁力をＡとする。中心５６Ｃと中心５１Ｃとの間の距離は２２ｍｍである。
【００４３】
図５は、主極Ｎ１の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ２を示す図である。ここで、角βは、位置Ｐ２を通る現像スリーブ５１Ｂの半径と、現像スリーブ５１Ｂの中心５１Ｃから感光体ドラム３１の中心３１Ｃに引いた直線と、が成す角である。角βは、回転方向Ｃと反対方向を正方向とする。なお、位置Ｐ２における主極Ｎ１の磁力をＢとする。
【００４４】
図６は、画像形成装置１００において、角α、角β、磁力Ａ、磁力Ｂを種々変化させて行なった画像品質評価試験の結果を示す表である。この画像品質評価試験では、サンプル１〜１５の設定値ごとに、１００００枚の用紙Ｐに印字処理を連続して行ない、「現像剤の凝集」、「濃度ムラの有無」、「キャリアの付着」について評価した。用紙ＰはＡ４サイズである。また、各用紙Ｐに印字処理された画像の印字率は５％である。
【００４５】
現像剤の凝集は、印字処理を行なった後の現像剤Ｇの流動性を測定して凝集の有無を測定した。なお、流動性測定は、流動性測定装置（振動移送式流動性測定装置 株式会社エトワス社製）を用い、電圧６０Ｖ、振動数１３７Ｈｚの試験条件で現像剤Ｇの移送時間を測定して行なった。ここで、未使用の現像剤Ｇの移送時間は５分未満であった。
【００４６】
評価方法は、移送時間が５分未満の場合には「○」、移送時間が５分以上１０分未満の場合には「△」、移送時間が１０分以上の場合には「×」として評価した。なお、移送時間が５分未満の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像にかすれは発生しない。移送時間が５分以上１０分未満の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像にかすれが発生する。移送時間１０分以上の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像に白スジが発生する。
【００４７】
濃度ムラの有無は、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像を目視で確認し判定した。濃度ムラが確認できない場合には「○」、濃度ムラがはっきりと確認できる場合には「×」として評価した。
【００４８】
キャリア付着は、用紙Ｐに印字処理を行なった後、感光体ドラム３１に付着しているキャリアの数を測定して判定した。具体的には、１８ｍｍ×３６０ｍｍのテープを感光体ドラム３１の回転方向ＢＲに沿って張り、テープに付着したキャリアの数を測定した。テープは、住友スリーエム（株）社製の商品名メンディングテープ（ＣＡＴ．ＮＯ．８１０‐８‐１８）を用いた。上記テープに付着したキャリアの数が５個未満の場合には「○」、１０個以上の場合には「×」として評価した。ここで、キャリアの数が５個未満の場合には、用紙Ｐに印字処理された画像に濃度ムラ等の画質劣化が起こらない。キャリアの数が１０個以上の場合には、用紙Ｐに印字処理された画像に画質劣化が発生する。
【００４９】
以下、各実験結果について説明する。
【００５０】
角αについては、サンプル９、１２〜１５のように角αを８．１°に設定した場合や、サンプル１０の角αを−０．３°に設定すると、汲み上げ極Ｎ２が現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇをスムーズに吸い上げることができず、現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着が発生することが判明した。
【００５１】
これに対し、サンプル１〜８、１１のように角αが式（１）の条件を満たすことで、現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制できることが判明した。
【００５２】
０°＜α≦７．６°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（1）
そこで、現像装置５０では、式（１）の条件を満たすように、角αを設定している。
【００５３】
これにより、汲み上げ極Ｎ２の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ1を現像剤溜まりＨＧの直上方に位置させて、現像剤溜まりＨＧからスムーズに現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ汲み上げることができる。すなわち、角αを０°よりも大きく設定することで、現像剤溜まりＨＧ以外の場所から汲み上げ極Ｎ２が現像剤Ｇを吸い上げるのを防止することができる。より具体的には、汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間に形成される反発磁界の磁力によって現像スリーブ５１Ｂから離脱された現像剤Ｇがそのまま汲み上げ極Ｎ２の磁力により現像スリーブ５１Ｂへ吸着されるといったことを防止することができる。一方、角αを７．６°以下とすることにより、貯留面ＳＵから隆起して形成される現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇを吸い上げることができる。ここで、現像剤溜まりＨＧは、第２撹拌搬送部材５６が下方から上方に現像剤Ｇを撹拌する位置に生成されるため、充分に撹拌され帯電した現像剤Ｇによって形成されている。また、現像剤溜まりＨＧの直上方にＰ1を位置させることで、汲み上げ極Ｎ２の磁力が小さい場合でもスムーズに現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ吸着させるという効果も得ることができる。この結果、感光体ドラム３１に充分に帯電された現像剤Ｇに含まれるトナーを供給し、用紙Ｐに転写されるトナー像の濃度が不均一となることを防止することができる。
【００５４】
本実施形態の現像装置５０では、スクリュー状に形成された第２撹拌搬送部材５６によって現像剤Ｇを撹拌し、角αが式（１）の条件を満たすように配置されている例を挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スクリュー状に形成された第２撹拌搬送部材５６の代わりに櫛歯状に形成された撹拌部材によって現像剤Ｇを撹拌することも考えられる。この場合には、撹拌部材によって生成される現像剤溜まりの直上方の近接位置に汲み上げ極を配置できるのであれば、角αが式（１）の条件を満たさなくとも良い。但し、櫛歯状に形成された撹拌部材では、現像剤Ｇを撹拌しつつ搬送することができないので、本実施形態のように第２撹拌搬送部材５６を用いる方がより好ましい。
【００５５】
Ａ／Ｂの絶対値については、サンプル９、１１、１４、１５のように７．０よりも大きく設定した場合には、汲み上げ極Ｎ２の磁力が相対的に小さくなりすぎ現像スリーブ５１Ｂへスムーズに現像剤Ｇを吸着させることができず濃度ムラ等が発生することが判明した。
【００５６】
一方、Ａ／Ｂの絶対値をサンプル１０、１３のように４．４よりも小さく設定した場合には、汲み上げ極Ｎ２の磁力が相対的に大きくなりすぎる。このため、現像スリーブ５１Ｂへ吸着させる現像剤Ｇの量が増えすぎる。この結果、現像スリーブ５１Ｂに吸着された現像剤Ｇが現像スリーブ５１Ｂとドクターブレード５２との隙間を通過するときに大きな摩擦力が現像剤Ｇに作用し、現像剤Ｇの凝集が発生することが判明した。
【００５７】
また、多量の現像剤Ｇが感光体ドラム３１に供給され、感光体ドラム３１へのキャリアの付着も発生することも判明した。これは、感光体ドラム３１へ供給されたキャリアを感光体ドラム３１から引き戻す磁力が不足して発生する。ここで、感光体ドラム３１がマイナス帯電しているのに対し、キャリアはプラス帯電している。
【００５８】
これに対し、サンプル１〜８のようにＡ／Ｂの絶対値が式（２）の条件を満たすことで、現像剤の凝集や、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制できることが判明した。但し、サンプル１２のように、Ａ／Ｂの絶対値が式（２）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には濃度ムラやキャリア付着を防止できないことも判明した。
【００５９】
４．４≦｜Ａ／Ｂ｜≦７．０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
そこで、現像装置５０では、式（２）の条件を満たすようにＡ／Ｂの絶対値を設定している。
【００６０】
Ａの絶対値については、サンプル９、１１、１４、１５のように１４０以上に設定する場合には、希土類磁石以外の強力な磁力を有する磁石を磁極に用いる必要がある。このため、製造コストの増加を招くという問題がある。
【００６１】
一方、Ａの絶対値をサンプル１０の１０６やサンプル１２の１１０に設定すると、感光体ドラム３１にキャリアが付着し濃度ムラが発生することが判明した。
【００６２】
これに対し、サンプル１〜８のようにＡの絶対値が式（３）の条件を満たすことで濃度ムラの発生等を防止することができることが判明した。但し、サンプル１３のようにＡの絶対値が式（３）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００６３】
１１１ｍＴ≦｜Ａ｜≦１３９ｍＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
そこで、現像装置５０では、式（３）の条件を満たすように、Ａの絶対値を設定し、濃度ムラの発生を抑制している。
【００６４】
なお、製造コストが問題とならない場合には、希土類磁石以外の強力な磁力を有する磁石を磁極に用いても良い。
【００６５】
角βについては、サンプル１０の０°に設定した（位置Ｐ２が中心５１Ｃと中心３１Ｃを結ぶ直線上に位置する）場合には、感光体ドラム３１からキャリアを現像スリーブ５１Ｂへスムーズに引き戻して吸着させることができないことが判明した。このため、濃度ムラが発生する。
【００６６】
一方、角βをサンプル９、１２、１３、１５のように４°に設定すると、現像スリーブ５１Ｂ表面に吸着されている現像剤Ｇの搬送が不安定なものとなり、感光体ドラム３１へ現像剤Ｇをスムーズに供給することができず濃度ムラが発生することが判明した。但し、サンプル１１のように角βを４°に設定する場合でも角αが式（１）の条件を満たす場合には濃度ムラ、キャリアの付着については防止できることも判明した。
【００６７】
また、サンプル１〜８のように、角βが式（４）の条件を満たすことで、感光体ドラム３１に付着しているキャリアを現像スリーブ５１Ｂへスムーズに引き戻すことができ、濃度ムラの発生等を防止できることが判明した。但し、サンプル１４のように、角βが式（４）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００６８】
０°＜β≦３°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
そこで、現像装置５０では、角βが式（４）の条件を満たすように設定し、濃度ムラの発生を防止している。
【００６９】
Ｂの絶対値については、サンプル９の１８（ｍＴ）に設定すると、汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間に形成される反発磁界が小さくなりすぎる。このため、反発磁界の作用によって、現像スリーブ５１Ｂから現像剤Ｇを充分に離脱させることができなくなり、現像スリーブ５１Ｂに残留した現像剤Ｇがそのまま感光体ドラム３１に供給され濃度ムラが発生することが判明した。但し、サンプル１１のように１８（ｍＴ）に設定した場合でも、角αが式（１）の条件を満たす場合には濃度ムラとキャリアの付着の発生は防止でき、一定の効果が得られることが判明した。
【００７０】
一方、Ｂの絶対値をサンプル１０の２７（ｍＴ）に設定すると、汲み上げ極Ｎ２が吸い上げる現像剤Ｇの量が増えすぎる。このため、感光体ドラム３１とドクターブレード５２との隙間を現像剤Ｇが通過する際に、現像剤Ｇに大きな摩擦力が作用し現像剤の凝集を招き、白抜けといった画質劣化が発生することが判明した。
【００７１】
これに対して、サンプル１〜８のようにＢの絶対値が式（５）の条件を満たすことで現像剤Ｇの凝集を防止できることが判明した。但し、サンプル１５のようにＢの絶対値が式（５）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００７２】
１９ｍＴ≦｜Ｂ｜＜２５ｍＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
そこで、現像装置５０では、Ｂの絶対値が式（５）の条件を満たすように設定し、現像剤Ｇの凝集を防止している。
【００７３】
現像装置５０では、式（１）〜（５）の条件を満たすことにより、図６に示す用紙Ｐに転写されるトナー像の濃度の安定度を評価する基準である「現像剤の凝集」、「濃度ムラ」、「キャリア付着」について良好な結果を得ることができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、現像装置の仕様に応じて式（２）〜（５）の条件を充足できない場合でも、式（１）の条件を満たすことで現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制する効果を得ることができる。
【００７４】
なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す図である。
【図２】感光体ドラム周辺の構成を示す図である。
【図３】現像装置の構成を示す図である。
【図４】汲み上げ極の磁力が現像スリーブ表面で最大となる位置を示す図である。
【図５】主極の磁力が現像スリーブ表面で最大となる位置を示す図である。
【図６】画像形成装置において設定したサンプルごとに行なった画像品質評価試験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００７６】
３１ 感光体ドラム（像担持体）
５０ 現像装置
５１ 現像ローラ（現像剤担持ローラ）
５１Ｂ 現像スリーブ
５３ 現像槽（貯留槽）
５６ 第２撹拌搬送部材
Ｎ２ 汲み上げ極（第１磁性部材）
Ｎ３ 釈放極（第２磁性部材）
Ｇ 現像剤
ＨＧ 現像剤溜まり
ＳＵ 貯留面（上面）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像剤を像担持体に供給する現像装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の小型化に伴い、画像形成装置に搭載される現像装置も小型化が進められている。小型化された現像装置では、充分に撹拌されていない現像剤が像担持体に供給され、像担持体から用紙に転写されるトナー像の濃度が不均一なものとなる、いわゆる濃度ムラを招くという問題があった。
【０００３】
このような現像装置の中には、現像剤担持体から離脱した現像剤が現像剤担持体に面する筐体の内壁に一旦当接してから貯留槽の所定位置に落下し、現像剤が充分に撹拌されることで濃度ムラを抑制するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２６６３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に示す現像装置では、現像剤担持体と撹拌部材とをさらに近接させて配置すると、現像剤担持体から離脱した現像剤が貯留槽で撹拌される前に、現像剤を吸い上げる磁極の磁力により現像剤担持体に吸着される。このため、現像担持体と撹拌部材とを近接配置して現像装置の小型化を図ると、像担持体に供給する現像剤を充分に撹拌し帯電させることができなかった。このため、帯電量の不足した現像剤が像担持体に供給され、濃度ムラを招くという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、現像剤担持体と撹拌部材を近接配置する場合でも、充分に撹拌された現像剤を効率良く像担持体に供給することができる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である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の現像装置は、貯留槽、現像剤担持体、撹拌部材を備えている。貯留槽は、現像剤を貯留する。現像剤担持体は、像担持体の軸方向と平行に配置された円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に配置された第１磁性部材および第２磁性部材と、から構成される。撹拌部材は、現像スリーブの軸方向と平行に貯留槽に配置され、現像剤担持体へ向かう方向に回転し撹拌および搬送することで現像剤溜まりを生成する。第１磁性部材は、現像スリーブにおいて現像剤溜りと近接する位置に配置され現像剤溜りから現像スリーブへ現像剤をひきつける。現像スリーブは、撹拌部材および像担持体に近接する位置に配置され所定の回転方向に回転して像担持体に現像剤を搬送する。第２磁性部材は、現像スリーブにおいて所定の回転方向における第１磁性部材の上流側且つ現像スリーブが像担持体と対向する位置の下流側となる位置に配置され、第１磁性部材と反発磁界を形成し現像スリーブから現像剤を離脱させる。
【０００７】
この構成では、撹拌部材が現像剤担持体へ向かう方向に回転して現像剤溜まりが生成される。現像スリーブにおいて、第１磁性部材は現像剤溜まりと近接する位置に配置され、現像剤溜まりから現像剤スリーブへ現像剤を吸着させる。
【０００８】
これにより、第１磁性部材と、撹拌された現像剤から成る現像剤溜りと、を近接配置することができる。このため、現像剤溜まりから現像剤を効率よく現像剤スリーブへ吸着することができる。
【０００９】
この構成において、現像剤担持体は撹拌部材の斜め上方に配置され、現像スリーブの所定の回転方向は撹拌部材の回転方向と同一方向であり、第１磁性部材の磁力が現像スリーブ表面において最大となる位置は撹拌部材および現像剤担持体の中心を結ぶ直線よりも所定の回転方向の下流側に位置するものとしても良い。これにより、第１磁性部材が現像剤溜まり以外の場所から現像剤を現像スリーブへ吸着するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、像担持体に充分に帯電された現像剤を供給し、用紙に転写されるトナー像の濃度が不均一になるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す図である。図２は、感光体ドラム３１周辺の構成を示す図である。画像形成装置１００は、スキャナ部２００、画像形成部３００、給紙部４００を備えている。
【００１３】
スキャナ部２００は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ:Automatic Document Feeder）２０１、第１原稿台２０２、第２原稿台２０３等を備えている。
【００１４】
画像形成部３００は、プロセス部３０を構成する感光体ドラム（像担持体）３１、帯電器３２、露光装置３３、現像装置５０、転写ベルト３５、クリーナ３６、定着装置３７を備え、用紙Ｐに印字処理を行なう。
【００１５】
感光体ドラム３１は、表面に感光層が形成された円筒状の像担持体であり回転方向ＢＲへ回転する。
【００１６】
帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器３２は、チャージャによる非接触方式、または、ローラ若しくはブラシによる接触方式の何れを用いてもよい。
【００１７】
露光装置３３は、感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光を照射する。これによって、感光体ドラム３１の表面には、感光層における光導電作用によって静電潜像が形成される。露光装置３３は、画像データに基づいて変調されたレーザ光をポリゴンミラーを介して感光体ドラム３１の軸方向に走査する。
【００１８】
現像装置５０は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。
【００１９】
転写ベルト３５は、感光体ドラム３１の下方において複数のローラ間にループ状に張架されている。転写ベルト３５のループ状の移動経路の内側には、転写ベルト３５を挟んで感光体ドラム３１に圧接する転写ローラ３５Ａが備えられている。転写ローラ３５Ａに印加されている転写電界により、転写ベルト３５と感光体ドラム３１との間を通過する用紙Ｐに感光体ドラム３１が担持するトナー像が転写される。
【００２０】
定着装置３７は、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱および加圧する定着ローラ対３７Ａを有しており、用紙Ｐに定着処理を行なう。定着処理された用紙Ｐは、搬送経路Ａに沿って下流側へ搬送され排紙トレイから排出される。
【００２１】
給紙部４００は、給紙カセット４０１、４０２、４０３、４０４、手差しトレイ４０５、給紙機構４１３、搬送部４３０を備えている。給紙カセット４０１、４０２、４０３、４０４のそれぞれには、同じサイズの複数枚の用紙が収納される。手差しトレイ４０５には、使用頻度の低いサイズや紙質の用紙が載置される。そして、各給紙カセットに収納されている用紙Ｐは、各給紙トレイに対応して配置されている給紙機構４１３によって１枚ずつ繰り出され、搬送部４３０を介して各所定の搬送経路に沿って下流側のプロセス部３０へと搬送される。
【００２２】
制御部６０は、スキャナ部２００、画像形成部３００、給紙部４００、を制御する。
【００２３】
図３は、この発明の現像装置である現像装置５０の具体的な構成を示す概略図である。
【００２４】
現像装置５０は、現像ローラ（現像剤担持ローラ）５１、ドクターブレード５２、第１撹拌搬送部材５５、第２撹拌搬送部材５６、仕切り板５７、筐体５９、を備えている。
【００２５】
筐体５９は、感光体ドラム３１と面する位置に感光体ドラム３１の軸方向に沿って開口５９Ｓが形成されており、現像ローラ５１の周面の一部が開口５９Ｓから感光体ドラム３１側へ露出し感光体ドラム３１と対向するように配置されている。また、筐体５９の下部には、現像槽（貯留槽）５３が設けられており、現像剤Ｇを貯留している。
【００２６】
現像槽５３は、感光体ドラム３１の軸方向と平行に設けられた仕切り板５７によって第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとに区画されている。仕切り板５７の両端部と筐体５９との間には隙間が形成されており、第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとを連通させている。これにより、現像槽５３に貯留されている現像剤Ｇを第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとの間を循環させることができる。
【００２７】
第１撹拌搬送部材５５は、第１撹拌槽５３Ａに現像ローラ５１と平行に配置され、その周面の上部が第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇの貯留面（上面）ＳＵから突き出す位置に配置されている。第１撹拌搬送部材５５は、回転方向Ｆに回転して現像剤Ｇを撹拌しつつ軸方向に搬送するスクリュー状のローラ部材である。
【００２８】
第２撹拌搬送部材５６は、上記第１撹拌搬送部材５５と同様に、現像剤Ｇの貯留面ＳＵから突き出す位置に第２撹拌槽５３Ｂに配置され、回転方向Ｅに回転して現像剤Ｇを撹拌しつつ軸方向に現像剤Ｇを搬送するスクリュー状のローラ部材である。ここで、第２撹拌搬送部材５６の現像剤Ｇを搬送する軸方向は、第１撹拌搬送部材５５の現像剤Ｇを搬送する軸方向とは反対に設定されている。これにより、現像剤Ｇを撹拌して帯電させるとともに第１撹拌槽５３Ａと第２撹拌槽５３Ｂとの間で循環させることができる。第２撹拌搬送部材５６の外径は、１６ｍｍである。
【００２９】
第２撹拌搬送部材５６の回転方向Ｅへの回転動作に伴い、現像ローラ５１近傍に位置する第２撹拌搬送部材５６が第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇの貯留面ＳＵと交差する位置近傍に現像剤溜まりＨＧが生成される。
【００３０】
現像剤溜まりＨＧは、貯留面ＳＵよりも上方に盛り上がって形成されており、第２撹拌搬送部材５６によって撹拌され帯電された現像剤Ｇによって形成されている。
【００３１】
現像ローラ５１は、円筒状に形成された現像スリーブ５１Ｂと、現像スリーブ５１Ｂの内部に配置された磁石部材５１Ａとを有し、第２撹拌搬送部材５６および感光体ドラム３１に近接して第２撹拌搬送部材５６の斜め上方に配置されている。現像スリーブ５１Ａは、感光体ドラム３１の軸方向に平行に配置されている。ここで、現像スリーブ５１Ｂの外径は、１８ｍｍである。
【００３２】
現像ローラ５１は、経路Ｋに沿って第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇを吸い上げる。現像スリーブ５１Ｂの周面に吸着された現像剤Ｇに含まれるトナーは、現像領域Ｊにおいて静電潜像が形成されている感光体ドラム３１へ供給される。さらに、現像スリーブ５１Ｂは、その周面に残留している現像剤Ｇを経路Ｋに沿って回転搬送する。
【００３３】
なお、本実施形態では、現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ吸い上げる汲み上げ方式としているがこれに限定されるものではない。例えば、貯留槽に貯留されている現像剤Ｇと接触する位置に現像スリーブ５１Ｂを配置するようにしても良い。なお、現像スリーブ５１Ｂは、非磁性材料からなる部材である。より具体的には、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅、などによって形成される。
【００３４】
ドクターブレード５２は、開口５９Ｓの下端に現像スリーブ５１Ｂとの間に所定の隙間を挟んで設けられており、現像スリーブ５１Ｂに磁気ブラシ状に担持される現像剤Ｇの量を均一に均す規制部材である。ここで、上記所定の隙間は、例えば、０．２ｍｍから０．８ｍｍに設定されている。
【００３５】
現像スリーブ５１Ｂは回転方向Ｃに沿って回転し、現像剤Ｇは現像領域Ｊと対向する位置で静電潜像が形成されている感光体ドラム３１表面に供給される。これにより、第２撹拌槽５３Ｂに貯留されている現像剤Ｇを現像領域Ｊへ供給することができる。さらに、現像スリーブ５１Ｂは、現像スリーブ５１Ｂの表面に残留した現像剤Ｇ、および、現像領域Ｊから引き戻されたキャリアを回転方向Ｃに沿って釈放極Ｎ３近傍の位置まで現像スリーブ５１Ｂ上に担持する。ここで、回転方向Ｃ、Ｅ、Ｆ、ＢＲは、回転方向が同じ方向に設定されている。
【００３６】
磁石部材５１Ａは、現像スリーブ５１Ｂの内側に配置され筐体５９に固定支持されたマグネットローラである。磁石部材５１Ａは、現像スリーブ５１Ｂを回転支持している。磁石部材５１Ａは、汲み上げ極（第１磁性部材）Ｎ２、規制極Ｓ１、主極（第３磁性部材）Ｎ１、Ｓ２極、釈放極（第２磁性部材）Ｎ３、を回転方向Ｃに沿ってこの順に設けられている。なお、永久磁石の代わりに、電磁石を磁石部材５１Ａとして用いても良い。また、磁石部材５１Ａは、汲み上げ極Ｎ２、釈放極Ｎ３、主極Ｎ１、を有し、現像スリーブ５１Ｂ上に現像剤Ｇを担持できる場合には、磁極数は５極に限らない。また、磁石部材５１Ａは、複数の磁石を組み合わせて構成しても良い。
【００３７】
汲み上げ極Ｎ２は、磁石部材５１Ａの最下部近傍に位置しており、経路Ｋに沿って第２撹拌槽５３Ｂに形成されている現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂの表面に吸い上げる。吸い上げられた現像剤Ｇは、磁気ブラシ状に現像スリーブ５１Ｂの表面に担持される。ここで、現像スリーブ５１Ｂ表面において汲み上げ極Ｎ２の磁力が最大となる位置は、現像剤溜まりＨＧの直上方に位置している。このため、充分に撹拌されている現像剤溜まりＨＧの現像剤Ｇを効率良く現像スリーブ５１Ｂへ汲み上げることができる。
【００３８】
汲み上げ極Ｎ２、規制極Ｓ１、主極Ｎ１、Ｓ２極、釈放極Ｎ３の周辺には、それぞれ現像剤Ｇを吸引する磁界が形成されている。一方、周方向に隣り合う位置に配置されている汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間には、反発磁界が形成されるため、現像剤Ｇを吸引する磁力は生成されていない。
【００３９】
汲み上げ極Ｎ２、規制極Ｓ１、主極Ｎ１、Ｓ２極、釈放極Ｎ３は、この順に配置されることにより、現像スリーブ５１Ｂの外周面に現像剤Ｇを担持させる磁界を汲み上げ極Ｎ２近傍から釈放極Ｎ３近傍にかけて生成している。これにより、汲み上げ極Ｎ２近傍の現像スリーブ５１Ｂの外周面に磁力によって吸着された現像剤Ｇを釈放極Ｎ３近傍の現像スリーブ５１Ｂの外周面まで磁気ブラシ状に担持することができる。
【００４０】
一方、現像スリーブ５１Ｂ上を釈放極Ｎ３近傍まで担持搬送された現像剤Ｇは上記反発磁界の作用によって現像スリーブ５１Ｂから離脱する。そして、下方に配置された第２撹拌槽５３Ｂへ落下する。
【００４１】
本実施形態の現像剤Ｇは、非磁性トナーと磁性キャリアから成る２成分現像剤である。１成分現像剤を用いた場合には、トナー粒子間での摩擦力が低下すると、トナーの帯電量の低下を招く。これに対して、２成分現像剤では、非磁性トナー粒子と磁性キャリアが混合されているため、1成分現像剤と比較して粒子間での摩擦が低下しても帯電量の低下を抑制することができる。
【００４２】
図４は、汲み上げ極Ｎ２の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ1を示す図である。ここで、角αは、位置Ｐ1を通る現像スリーブ５１Ｂの半径と、第２撹拌搬送部材５６の中心５６Ｃから現像スリーブ５１Ｂの中心５１Ｃに引いた直線と、が成す角である。角αは、回転方向Ｃを正方向として示している。なお、位置Ｐ1における汲み上げ極Ｎ２の磁力をＡとする。中心５６Ｃと中心５１Ｃとの間の距離は２２ｍｍである。
【００４３】
図５は、主極Ｎ１の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ２を示す図である。ここで、角βは、位置Ｐ２を通る現像スリーブ５１Ｂの半径と、現像スリーブ５１Ｂの中心５１Ｃから感光体ドラム３１の中心３１Ｃに引いた直線と、が成す角である。角βは、回転方向Ｃと反対方向を正方向とする。なお、位置Ｐ２における主極Ｎ１の磁力をＢとする。
【００４４】
図６は、画像形成装置１００において、角α、角β、磁力Ａ、磁力Ｂを種々変化させて行なった画像品質評価試験の結果を示す表である。この画像品質評価試験では、サンプル１〜１５の設定値ごとに、１００００枚の用紙Ｐに印字処理を連続して行ない、「現像剤の凝集」、「濃度ムラの有無」、「キャリアの付着」について評価した。用紙ＰはＡ４サイズである。また、各用紙Ｐに印字処理された画像の印字率は５％である。
【００４５】
現像剤の凝集は、印字処理を行なった後の現像剤Ｇの流動性を測定して凝集の有無を測定した。なお、流動性測定は、流動性測定装置（振動移送式流動性測定装置 株式会社エトワス社製）を用い、電圧６０Ｖ、振動数１３７Ｈｚの試験条件で現像剤Ｇの移送時間を測定して行なった。ここで、未使用の現像剤Ｇの移送時間は５分未満であった。
【００４６】
評価方法は、移送時間が５分未満の場合には「○」、移送時間が５分以上１０分未満の場合には「△」、移送時間が１０分以上の場合には「×」として評価した。なお、移送時間が５分未満の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像にかすれは発生しない。移送時間が５分以上１０分未満の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像にかすれが発生する。移送時間１０分以上の場合には、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像に白スジが発生する。
【００４７】
濃度ムラの有無は、用紙Ｐに印字処理されたベタ画像を目視で確認し判定した。濃度ムラが確認できない場合には「○」、濃度ムラがはっきりと確認できる場合には「×」として評価した。
【００４８】
キャリア付着は、用紙Ｐに印字処理を行なった後、感光体ドラム３１に付着しているキャリアの数を測定して判定した。具体的には、１８ｍｍ×３６０ｍｍのテープを感光体ドラム３１の回転方向ＢＲに沿って張り、テープに付着したキャリアの数を測定した。テープは、住友スリーエム（株）社製の商品名メンディングテープ（ＣＡＴ．ＮＯ．８１０‐８‐１８）を用いた。上記テープに付着したキャリアの数が５個未満の場合には「○」、１０個以上の場合には「×」として評価した。ここで、キャリアの数が５個未満の場合には、用紙Ｐに印字処理された画像に濃度ムラ等の画質劣化が起こらない。キャリアの数が１０個以上の場合には、用紙Ｐに印字処理された画像に画質劣化が発生する。
【００４９】
以下、各実験結果について説明する。
【００５０】
角αについては、サンプル９、１２〜１５のように角αを８．１°に設定した場合や、サンプル１０の角αを−０．３°に設定すると、汲み上げ極Ｎ２が現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇをスムーズに吸い上げることができず、現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着が発生することが判明した。
【００５１】
これに対し、サンプル１〜８、１１のように角αが式（１）の条件を満たすことで、現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制できることが判明した。
【００５２】
０°＜α≦７．６°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（1）
そこで、現像装置５０では、式（１）の条件を満たすように、角αを設定している。
【００５３】
これにより、汲み上げ極Ｎ２の磁力が現像スリーブ５１Ｂ表面で最大となる位置Ｐ1を現像剤溜まりＨＧの直上方に位置させて、現像剤溜まりＨＧからスムーズに現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ汲み上げることができる。すなわち、角αを０°よりも大きく設定することで、現像剤溜まりＨＧ以外の場所から汲み上げ極Ｎ２が現像剤Ｇを吸い上げるのを防止することができる。より具体的には、汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間に形成される反発磁界の磁力によって現像スリーブ５１Ｂから離脱された現像剤Ｇがそのまま汲み上げ極Ｎ２の磁力により現像スリーブ５１Ｂへ吸着されるといったことを防止することができる。一方、角αを７．６°以下とすることにより、貯留面ＳＵから隆起して形成される現像剤溜まりＨＧから現像剤Ｇを吸い上げることができる。ここで、現像剤溜まりＨＧは、第２撹拌搬送部材５６が下方から上方に現像剤Ｇを撹拌する位置に生成されるため、充分に撹拌され帯電した現像剤Ｇによって形成されている。また、現像剤溜まりＨＧの直上方にＰ1を位置させることで、汲み上げ極Ｎ２の磁力が小さい場合でもスムーズに現像剤Ｇを現像スリーブ５１Ｂへ吸着させるという効果も得ることができる。この結果、感光体ドラム３１に充分に帯電された現像剤Ｇに含まれるトナーを供給し、用紙Ｐに転写されるトナー像の濃度が不均一となることを防止することができる。
【００５４】
本実施形態の現像装置５０では、スクリュー状に形成された第２撹拌搬送部材５６によって現像剤Ｇを撹拌し、角αが式（１）の条件を満たすように配置されている例を挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スクリュー状に形成された第２撹拌搬送部材５６の代わりに櫛歯状に形成された撹拌部材によって現像剤Ｇを撹拌することも考えられる。この場合には、撹拌部材によって生成される現像剤溜まりの直上方の近接位置に汲み上げ極を配置できるのであれば、角αが式（１）の条件を満たさなくとも良い。但し、櫛歯状に形成された撹拌部材では、現像剤Ｇを撹拌しつつ搬送することができないので、本実施形態のように第２撹拌搬送部材５６を用いる方がより好ましい。
【００５５】
Ａ／Ｂの絶対値については、サンプル９、１１、１４、１５のように７．０よりも大きく設定した場合には、汲み上げ極Ｎ２の磁力が相対的に小さくなりすぎ現像スリーブ５１Ｂへスムーズに現像剤Ｇを吸着させることができず濃度ムラ等が発生することが判明した。
【００５６】
一方、Ａ／Ｂの絶対値をサンプル１０、１３のように４．４よりも小さく設定した場合には、汲み上げ極Ｎ２の磁力が相対的に大きくなりすぎる。このため、現像スリーブ５１Ｂへ吸着させる現像剤Ｇの量が増えすぎる。この結果、現像スリーブ５１Ｂに吸着された現像剤Ｇが現像スリーブ５１Ｂとドクターブレード５２との隙間を通過するときに大きな摩擦力が現像剤Ｇに作用し、現像剤Ｇの凝集が発生することが判明した。
【００５７】
また、多量の現像剤Ｇが感光体ドラム３１に供給され、感光体ドラム３１へのキャリアの付着も発生することも判明した。これは、感光体ドラム３１へ供給されたキャリアを感光体ドラム３１から引き戻す磁力が不足して発生する。ここで、感光体ドラム３１がマイナス帯電しているのに対し、キャリアはプラス帯電している。
【００５８】
これに対し、サンプル１〜８のようにＡ／Ｂの絶対値が式（２）の条件を満たすことで、現像剤の凝集や、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制できることが判明した。但し、サンプル１２のように、Ａ／Ｂの絶対値が式（２）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には濃度ムラやキャリア付着を防止できないことも判明した。
【００５９】
４．４≦｜Ａ／Ｂ｜≦７．０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
そこで、現像装置５０では、式（２）の条件を満たすようにＡ／Ｂの絶対値を設定している。
【００６０】
Ａの絶対値については、サンプル９、１１、１４、１５のように１４０以上に設定する場合には、希土類磁石以外の強力な磁力を有する磁石を磁極に用いる必要がある。このため、製造コストの増加を招くという問題がある。
【００６１】
一方、Ａの絶対値をサンプル１０の１０６やサンプル１２の１１０に設定すると、感光体ドラム３１にキャリアが付着し濃度ムラが発生することが判明した。
【００６２】
これに対し、サンプル１〜８のようにＡの絶対値が式（３）の条件を満たすことで濃度ムラの発生等を防止することができることが判明した。但し、サンプル１３のようにＡの絶対値が式（３）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００６３】
１１１ｍＴ≦｜Ａ｜≦１３９ｍＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
そこで、現像装置５０では、式（３）の条件を満たすように、Ａの絶対値を設定し、濃度ムラの発生を抑制している。
【００６４】
なお、製造コストが問題とならない場合には、希土類磁石以外の強力な磁力を有する磁石を磁極に用いても良い。
【００６５】
角βについては、サンプル１０の０°に設定した（位置Ｐ２が中心５１Ｃと中心３１Ｃを結ぶ直線上に位置する）場合には、感光体ドラム３１からキャリアを現像スリーブ５１Ｂへスムーズに引き戻して吸着させることができないことが判明した。このため、濃度ムラが発生する。
【００６６】
一方、角βをサンプル９、１２、１３、１５のように４°に設定すると、現像スリーブ５１Ｂ表面に吸着されている現像剤Ｇの搬送が不安定なものとなり、感光体ドラム３１へ現像剤Ｇをスムーズに供給することができず濃度ムラが発生することが判明した。但し、サンプル１１のように角βを４°に設定する場合でも角αが式（１）の条件を満たす場合には濃度ムラ、キャリアの付着については防止できることも判明した。
【００６７】
また、サンプル１〜８のように、角βが式（４）の条件を満たすことで、感光体ドラム３１に付着しているキャリアを現像スリーブ５１Ｂへスムーズに引き戻すことができ、濃度ムラの発生等を防止できることが判明した。但し、サンプル１４のように、角βが式（４）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００６８】
０°＜β≦３°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
そこで、現像装置５０では、角βが式（４）の条件を満たすように設定し、濃度ムラの発生を防止している。
【００６９】
Ｂの絶対値については、サンプル９の１８（ｍＴ）に設定すると、汲み上げ極Ｎ２と釈放極Ｎ３との間に形成される反発磁界が小さくなりすぎる。このため、反発磁界の作用によって、現像スリーブ５１Ｂから現像剤Ｇを充分に離脱させることができなくなり、現像スリーブ５１Ｂに残留した現像剤Ｇがそのまま感光体ドラム３１に供給され濃度ムラが発生することが判明した。但し、サンプル１１のように１８（ｍＴ）に設定した場合でも、角αが式（１）の条件を満たす場合には濃度ムラとキャリアの付着の発生は防止でき、一定の効果が得られることが判明した。
【００７０】
一方、Ｂの絶対値をサンプル１０の２７（ｍＴ）に設定すると、汲み上げ極Ｎ２が吸い上げる現像剤Ｇの量が増えすぎる。このため、感光体ドラム３１とドクターブレード５２との隙間を現像剤Ｇが通過する際に、現像剤Ｇに大きな摩擦力が作用し現像剤の凝集を招き、白抜けといった画質劣化が発生することが判明した。
【００７１】
これに対して、サンプル１〜８のようにＢの絶対値が式（５）の条件を満たすことで現像剤Ｇの凝集を防止できることが判明した。但し、サンプル１５のようにＢの絶対値が式（５）の条件を満たす場合でも、角αが式（１）の条件を満たさない場合には現像剤の凝集や濃度ムラの発生を防止できないことも判明した。
【００７２】
１９ｍＴ≦｜Ｂ｜＜２５ｍＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
そこで、現像装置５０では、Ｂの絶対値が式（５）の条件を満たすように設定し、現像剤Ｇの凝集を防止している。
【００７３】
現像装置５０では、式（１）〜（５）の条件を満たすことにより、図６に示す用紙Ｐに転写されるトナー像の濃度の安定度を評価する基準である「現像剤の凝集」、「濃度ムラ」、「キャリア付着」について良好な結果を得ることができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、現像装置の仕様に応じて式（２）〜（５）の条件を充足できない場合でも、式（１）の条件を満たすことで現像剤の凝集、濃度ムラ、キャリア付着の発生を抑制する効果を得ることができる。
【００７４】
なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す図である。
【図２】感光体ドラム周辺の構成を示す図である。
【図３】現像装置の構成を示す図である。
【図４】汲み上げ極の磁力が現像スリーブ表面で最大となる位置を示す図である。
【図５】主極の磁力が現像スリーブ表面で最大となる位置を示す図である。
【図６】画像形成装置において設定したサンプルごとに行なった画像品質評価試験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００７６】
３１ 感光体ドラム（像担持体）
５０ 現像装置
５１ 現像ローラ（現像剤担持ローラ）
５１Ｂ 現像スリーブ
５３ 現像槽（貯留槽）
５６ 第２撹拌搬送部材
Ｎ２ 汲み上げ極（第１磁性部材）
Ｎ３ 釈放極（第２磁性部材）
Ｇ 現像剤
ＨＧ 現像剤溜まり
ＳＵ 貯留面（上面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を貯留する貯留槽と、
像担持体の軸方向と平行に配置された円筒状の現像スリーブと、前記現像スリーブ内に配置された第１磁性部材および第２磁性部材と、から構成される現像剤担持体と、
前記現像スリーブの軸方向と平行に前記貯留槽に配置され、前記現像剤担持体へ向かう方向に回転し撹拌および搬送することで、現像剤溜まりを生成する撹拌部材と、
を備え、
前記第１磁性部材は、前記現像スリーブにおいて前記現像剤溜りと近接する位置に配置され前記現像剤溜りから前記現像スリーブへ現像剤をひきつけ、
前記現像スリーブは前記撹拌部材および前記像担持体に近接する位置に配置され所定の回転方向に回転して前記像担持体に現像剤を搬送し、
前記第２磁性部材は、前記現像スリーブにおいて前記所定の回転方向における前記第１磁性部材の上流側且つ前記現像スリーブが前記像担持体と対向する位置の下流側となる位置に配置され、前記第１磁性部材と反発磁界を形成し前記現像スリーブから現像剤を離脱させる、
現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は前記撹拌部材の斜め上方に配置され、前記現像スリーブの前記所定の回転方向は前記撹拌部材の回転方向と同一方向であり、
前記第１磁性部材の磁力が前記現像スリーブ表面において最大となる位置は、前記撹拌部材および前記現像剤担持体の中心を結ぶ直線よりも前記所定の回転方向の下流側に位置している、
請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤は、トナーとキャリアから成る２成分現像剤である、
請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する請求項1から３のいずれか1項に記載の現像装置と、
を備えている画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を貯留する貯留槽と、
像担持体の軸方向と平行に配置された円筒状の現像スリーブと、前記現像スリーブ内に配置された第１磁性部材および第２磁性部材と、から構成される現像剤担持体と、
前記現像スリーブの軸方向と平行に前記貯留槽に配置され、前記現像剤担持体へ向かう方向に回転し撹拌および搬送することで、現像剤溜まりを生成する撹拌部材と、
を備え、
前記第１磁性部材は、前記現像スリーブにおいて前記現像剤溜りと近接する位置に配置され前記現像剤溜りから前記現像スリーブへ現像剤をひきつけ、
前記現像スリーブは前記撹拌部材および前記像担持体に近接する位置に配置され所定の回転方向に回転して前記像担持体に現像剤を搬送し、
前記第２磁性部材は、前記現像スリーブにおいて前記所定の回転方向における前記第１磁性部材の上流側且つ前記現像スリーブが前記像担持体と対向する位置の下流側となる位置に配置され、前記第１磁性部材と反発磁界を形成し前記現像スリーブから現像剤を離脱させる、
現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は前記撹拌部材の斜め上方に配置され、前記現像スリーブの前記所定の回転方向は前記撹拌部材の回転方向と同一方向であり、
前記第１磁性部材の磁力が前記現像スリーブ表面において最大となる位置は、前記撹拌部材および前記現像剤担持体の中心を結ぶ直線よりも前記所定の回転方向の下流側に位置している、
請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤は、トナーとキャリアから成る２成分現像剤である、
請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する請求項1から３のいずれか1項に記載の現像装置と、
を備えている画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２３７４３０（Ｐ２００９−２３７４３０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８５７６１（Ｐ２００８−８５７６１）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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