JP4019617B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば電子写真複写機、プリンタ等に用いられる現像装置としては、例えば図７に示すように、潜像担持体（図示せず）と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラ６１と、その後方（図では右方）に当該現像ローラ６１と対向して配置された、現像ローラ６１の軸方向に伸びる供給スクリュー６２Ａと、その後方に当該供給スクリュー６２Ａと対向して配置された撹拌スクリュー６２Ｂとを備えてなる構成のものが知られている。図７において、６０Ａはハウジング、６５は図示しないトナー補給機構よりトナーが補給されるトナー補給口である。
このような現像装置６０においては、撹拌スクリュー６２Ｂとの相互作用によって撹拌された現像剤が供給スクリュー６２Ａにより現像ローラ６１に供給されるが、この現像剤は、現像ローラ６１の下方に設けられた現像剤量規制部材６３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極Ｎ２、Ｎ３によって形成された反発磁界により現像ローラ６１上から除去され、スクレーパ６４を介して撹拌スクリュー６２Ｂ上に混入される。
【０００３】
しかしながら、このような現像装置６０においては、現像領域を通過した現像剤が、十分に撹拌されないままの状態で現像ローラ６１に再供給されることがあり、これによりトナーの帯電が不十分な状態、またはトナー濃度が低い状態となって、画像濃度ムラが生じやすい、という問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、例えば図８に示すように、現像剤を現像ローラ７１に供給するための供給室７０１の下方に、現像剤を撹拌、混合するための撹拌室７０２が、突出壁７４を介して形成された構成の現像装置７０が知られている。
この現像装置７０においては、上方に位置する供給室７０１に配置された供給スクリュー７２Ａにより現像ローラ７１に向かって現像剤が供給され、現像ローラ７１の上方に設けられた現像剤量規制部材７３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極（図ではＮ極）によって形成された反発磁界により現像ローラ７１上から除去され、供給室７０１の下方に位置する撹拌室７０２に混入され、撹拌スクリュー７２Ｂにより撹拌、混合が行われて供給室７０１に搬送される。
【０００５】
しかしながら、このような現像装置７０では、現像領域を通過した現像剤を撹拌室７０２で撹拌することが可能となる反面、ハウジング７０Ａを含めた現像装置全体の高さ方向の寸法が大きくなるため、例えばカラー画像形成装置において、複数の現像装置を上下方向に重なるよう配置する場合には、画像形成装置全体が、特に上下方向において大型化してしまう。
【０００６】
また、図７に示すような、現像ローラ６１が現像剤を上方に向かって搬送するよう回転する構成である場合において、現像用磁極Ｎ１と、現像剤量規制部材６３に対向する対向磁極Ｓ１の両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されている場合には、現像剤がこぼれやすくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、現像剤が十分に撹拌されてトナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができ、しかも高さ方向の寸法を小さくすることのできる現像装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、画像濃度ムラ、現像剤飛散（こぼれ）等の発生が防止され、従って良好な画質の画像を好適に形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、潜像担持体と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラと、この現像ローラの後方において、区画壁により上下に区画された上部の回収搬送室および下部の供給搬送室を形成するハウジングと、前記回収搬送室内に配置された、現像領域を通過した現像ローラ上から回収された現像剤を現像ローラの軸方向に搬送する機能を有するスクリューよりなる回収搬送手段と、前記供給搬送室内に配置された、現像ローラの軸方向に対して回収搬送手段と同方向に現像剤を搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する機能を有するスクリューよりなる供給搬送手段と、前記回収搬送室と互いに連通して循環搬送経路を形成する撹拌搬送室内に配置された、その軸方向に対して前記供給搬送手段とは反対方向に現像剤を搬送する機能を有するスクリューよりなる撹拌搬送手段とを備えてなり、
ハウジングは、現像領域に相当する部分の、供給搬送室内における現像剤の搬送方向の下流側の端部を越えて外方に伸びる側部部分を有し、当該側部部分において、回収された現像剤を回収搬送室から供給搬送室に混入させる現像剤混入用開口と、トナー補給機構より撹拌搬送室へトナーが補給されるトナー補給口とが現像剤の搬送方向に対してこの順序で設けられており、
回収搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より下方レベルに位置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の現像装置においては、ハウジングの側部部分における、現像剤混入用開口とトナー補給口との中間位置に、現像剤におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記の現像装置においては、現像ローラは、内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する現像マグネットを備えてなり、当該現像マグネットにおける、現像ローラの下向面に対向する位置に設けられた、当該現像ローラに供給される現像剤量を規制する現像剤量規制部材に対向する位置に、現像剤量規制部材対向磁極が配置されると共に、現像領域に対応する位置に現像用磁極が配置されており、両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されていると共に、下記に示す条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足する構成とされていることが好ましい。
【００１３】
条件（イ）現像マグネットが、現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との間に磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）現像ローラの単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 であること。
条件（ハ）現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、この潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、上記の現像装置とにより構成される画像形成ユニットの複数が、上下方向に重ねられた状態で配置されていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができ、しかも、必要な機能、例えば現像剤の供給、回収、撹拌、搬送などは、十分に確保することができる。
【００１７】
このような現像装置を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００１８】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００１９】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図、図２は、図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図、図３は、図２に示す現像装置の説明用平面図である。
この画像形成装置は、図１に示すように、静電潜像が形成されるドラム状感光体１１と、この感光体１１を帯電させるための帯電部１２と、感光体１１上に光像を照射して静電潜像を形成する像露光手段１３と、感光体１１に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置２０と、感光体１１に形成されたトナー像を記録材１９に転写させる転写部１４と、感光体１１に密着した記録材１９を分離させる分離部１５と、記録材１９の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置１６とを備えてなるものである。図１において、１７は分離された記録材の搬送機構、１８は感光体クリーニング部である。
【００２１】
現像装置２０は、図２に示すように、感光体１１と現像領域を介して対向する現像ローラ２２が前方（図において左方）に配置され、当該現像ローラ２２の後方（図において右方）に、区画壁２１１により上下に区画された上部の回収搬送室２１Ａおよび下部の供給搬送室２１Ｂを形成するハウジング２１を備えている。そして、このハウジング２１には、更に、供給搬送室２１Ｂの後方に撹拌搬送室２１Ｃが設けられており、この撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと互いに連通し、これにより、循環搬送経路が形成されている。
【００２２】
この現像装置２０において、ハウジング２１は、図３に示すように、現像領域に相当する部分（以下、「主体部分」という。）Ｐと、この主体部分Ｐにおける、現像ローラ２２の軸方向の一方の外端を越えて外方に伸びる側部部分Ｅとを有し、この側部部分Ｅは、主として供給搬送室２１Ｂおよび撹拌搬送室２１Ｃの一部分により形成されている。
【００２３】
現像ローラ２２は、回転可能に設けられた例えばアルミニウムなどの非磁性材料からなる現像スリーブ２２１と、この現像スリーブ２２１の内部に固定して設けられた、例えば複数の磁極を有する柱状の複数の磁石体からなる現像マグネット２２２とにより構成されており、現像スリーブ２２１は、図２に矢印で示すように、時計方向に回転し、現像領域に対向する部分が上方に移動される。
【００２４】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２は、当該現像ローラ２２の内部における現像領域に対応する位置に現像用磁極Ｓ１１、当該現像ローラ２２の内部の下部位置に現像剤規制部材対向磁極Ｎ１３、当該現像ローラ２２の内部の上部位置に、現像領域を通過した現像剤を除去する剥ぎ取り磁極Ｎ１２がそれぞれ配置されている。現像マグネット２２２におけるＮ１１およびＳ１２は、現像ローラ２２上の現像剤を上方に向かって搬送する搬送磁極である。
【００２５】
供給搬送室２１Ｂには、例えばスクリューよりなり、現像剤を現像ローラ２２の軸方向の外方（図２において紙面の上面方向、図３において下方）に向かって搬送しながら現像ローラ２２に供給する供給搬送手段２６が配置されている。
また、供給搬送手段２６と現像ローラ２２との間には、現像ローラ２２の軸方向の全域にわたって伸びるよう回転羽根２８が設けられており、これにより、供給搬送手段２６からの現像剤の一部が現像ローラ２２に供給される。
【００２６】
現像ローラ２２の下端に接近した下向面に対向する位置には、現像ローラ２２に供給される現像剤量を規制する穂切り板よりなる現像剤量規制部材２９が、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３に対向し、現像ローラ２２の外周面から離間した状態で設けられている。
【００２７】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における剥ぎ取り磁極Ｎ１２に対向する位置には、現像領域を通過した現像剤を、いわば強制的に剥ぎ取って転移させる剥ぎ取りローラ２３が設けられている。
この剥ぎ取りローラ２３は、回転可能に設けられたスリーブ２３１と、このスリーブ２３１の内部に固定して配置された剥ぎ取りマグネット２３２とにより構成されており、スリーブ２３１は、現像ローラ２２の回転方向と順方向（時計方向）に回転する。図２において、２５は剥ぎ取りローラ２３に設けられたスクレーパであり、これにより、剥ぎ取りローラ２３上の現像剤が回収搬送室２１Ａに送られる。
【００２８】
回収搬送室２１Ａには、例えばスクリューよりなり、剥ぎ取りローラ２３から回収された現像剤（以下、「回収現像剤」ともいう。）を、現像ローラ２２の軸方向の外方、すなわち供給搬送室２１Ｂにおける供給搬送手段２５と互いに同じ方向に向かって搬送する回収搬送手段２４が配置されている。
【００２９】
図３および図４に示すように、回収搬送室２１Ａにおける、現像剤の搬送方向の下流側の一方の端部において、回収搬送室２１Ａと供給搬送室２１Ｂとを区画する区画壁２１１に、回収搬送室２１Ａを供給搬送室２１Ｂと連通させる現像剤混入用開口３０が形成されている。具体的には、回収搬送室２１Ａがハウジング２１の主体部分Ｐの一方の外端を越えて外方に伸びるよう形成されており、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０が形成されている。従って、回収搬送手段２４によって搬送される回収現像剤は、現像剤混入用開口３０から重力によって落下して、供給搬送室２１Ｂにおける、現像領域に相当する領域よりも現像剤の流れの下流側の位置に混入される。
【００３０】
現像剤混入用開口３０の大きさは、回収搬送手段２４の回収現像剤の搬送量などの条件によっても異なるが、回収現像剤が遅滞なく供給搬送室２１Ｂ内に落下する大きさであれば特に制限されるものではない。
【００３１】
撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと連通しており、その内部には、例えばスクリューよりなる撹拌搬送手段２７が配置されている。これにより、供給搬送室２１Ｂの一端側の連通口２１Ｄから撹拌搬送室２１Ｃに供給された現像剤は、後述するトナー補給口３１からのトナーと共に撹拌されながら、供給搬送手段２６と互いに異なる方向（図３において上方）に搬送されて撹拌搬送室２１Ｃの側の連通口２１Ｅから供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００３２】
この現像装置２０においては、回収搬送手段２４の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段２６の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より下方のレベルに位置されている。
具体的には、図２に示すように、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であることが好ましく、さらに現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることが好ましい。
ここに、「実質的に同等」とは、両者の高さ（ａとｂ、またはｃとｄ）の誤差が少なくとも一方の高さの±１０％以内で一致していることをいう。
【００３３】
上記の現像装置２０においては、図３に示すように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０と、トナー補給機構（図示せず）よりトナーが補給されるトナー補給口３１とが現像剤の搬送方向（図において矢印で示す。）に対して、この順序となる状態で設けられていると共に、両者の中間位置にトナー濃度検知部３２が設けられている。具体的には、撹拌搬送室２１Ｃの一方の端部にトナー補給口３１が設けられており、トナー濃度検知部３２は、現像剤混入用開口３０より現像剤の搬送方向に、供給搬送手段２６のスクリューピッチの１〜３倍、より好ましくは２〜３倍の距離だけ下流の位置に設けられている。これにより、トナー濃度検知部３２に到達するまでにある程度撹拌することができるので、トナー濃度の不均一性の程度を小さくしてトナー濃度の検出を行うことができる。
【００３４】
トナー濃度検知部３２は、回収現像剤が混入された後の現像剤について、例えば透磁率によるトナー濃度を検知し、その識別信号を図示しない制御装置に供給するものである。
制御装置によりトナー補給機構の動作が制御され、これにより、新しいトナーが、トナー濃度の減少の程度に応じてトナー補給口３１から撹拌搬送室２１Ｃの最上流位置に補給される。
【００３５】
この例の現像装置２０における現像ローラ２２は、現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の、現像ローラ２２の軸中心に対する極間角度（以下、単に「極間角度」という。）αの大きさが７０゜以上に設定されていると共に、下記の条件（イ）〜（ハ）の１つまたは２つ以上を満足する構成とされている。
【００３６】
条件（イ）；
現像マグネット２２２が、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との間に搬送磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）；
現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 であること。
条件（ハ）；
現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００３７】
以上においては、現像装置２０内に充填される現像剤は、１成分現像剤および２成分現像剤のいずれでもよいが、例えば２成分現像剤の場合には、トナー粒子は、その粒径が４〜１５μｍのもの、キャリアは、その粒径が３０〜１００μｍ、磁化率が３０〜８０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。
また、現像スリーブ２２１は、例えば直径が１５〜４０ｍｍ、回転数が１００〜３５０ｒｐｍである。
【００３８】
上記の現像装置２０の動作について説明する。
ハウジング２１内に充填された現像剤は、循環搬送経路において、撹拌搬送手段２７および供給搬送手段２６によって撹拌されながら搬送され、一部の現像剤が回転羽根２８によって現像スリーブ２２１の外周面に供給され、現像マグネット２２２の磁力によって磁気ブラシが形成された状態で保持される。そして、現像剤量規制部材２９によって現像剤スリーブ２２１上の磁気ブラシが穂切りされて適正な量に規制されて現像領域に搬送され、現像用磁極Ｓ１１の作用により、例えば磁気ブラシを感光体１１の表面に接触させることによって、感光体１１上に形成された静電潜像の現像が行われる。
【００３９】
現像領域を通過した現像スリーブ２２１上に残存する現像剤は、搬送磁極Ｎ１１、Ｓ１２によってそのままの状態で搬送され、剥ぎ取り磁極Ｎ１２が配置された位置において、剥ぎ取りローラ２３に転移し、その後、スクレーパ２５によって回収搬送室２１Ａに回収される。そして、回収搬送室２１Ａに回収された現像剤（回収現像剤）は、回収搬送手段２４により現像ローラ２２の軸方向の外方に向かって搬送され、側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０から供給搬送室２１Ｂに混入される。その後、撹拌搬送室２１Ｃにおいて十分に撹拌されて供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００４０】
上記の現像装置２０によれば、回収搬送室２１Ａが区画壁２１１によって供給搬送室２１Ｂと区画されているため、主体部分Ｐにおいては、回収現像剤が直接的に供給搬送室２１Ｂに混入されることがなく、撹拌搬送室２１Ｃによる長い循環搬送経路において必ず十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像スリーブ２２１に供給することができる。
【００４１】
また、回収搬送手段２４と供給搬送手段２６とが、現像ローラ２２の軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、各搬送手段の必要な機能、例えば現像ローラ２２への現像剤の供給、現像領域を通過した現像剤の回収、現像剤の撹拌などを確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。特に、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であること、および／または現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることにより、現像装置の高さ方向の寸法の小型化が確実に達成される。
【００４２】
以上のような現像装置２０を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
【００４３】
以上の例のように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、区隔壁２１１に現像剤混入用開口３０が形成された構成の現像装置２０によれば、回収現像剤が現像領域に影響を与えることがなく、しかも特定の位置においてのみ供給搬送室２１Ｂに混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
また、側部部分Ｅを有することにより、トナー補給口３１およびトナー濃度検知部３２を側部部分Ｅに設けることができるので、より一層長い循環搬送経路を確保することができる。
【００４４】
また、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２の現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の極間角度αが７０゜以上であって、更に上記の条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足することにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００４５】
すなわち、上記条件（イ）を満足することにより、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間においては、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層は「穂が外周面に沿って寝ている状態」に維持され、現像スリーブ２２１上に安定に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の法線方向の最大磁束密度を５００〜１２００ガウスとして作動させた場合において、下記表１に示すように、現像ローラ２２の単位面積当たりの現像剤搬送量を１００ｍｇ／ｃｍ2 以下に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
これに対して、現像マグネットが現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に搬送磁極（法線方向の最大磁束密度が７００ガウス以下）が存在するものである場合には、同じ条件で現像装置を作動させた場合に、現像剤飛散（こぼれ）が発生するようになる（下記表３参照）。
【００４６】
【表１】
【００４７】
上記条件（ロ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が現像スリーブ２２１上に十分確実に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との磁極間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速１８０ｍｍ／ｓｅｃ、各磁極の法線方向の最大磁束密度を６００ガウス以上（現像用磁極Ｓ２１が１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４が８００ガウス、搬送磁極Ｎ２３が６００または８００ガウス）に設定した場合に、下記表２に示すように、現像ローラ２２による現像剤搬送量を２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
特に、現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量を２０〜６０ｍｇ／ｃｍ2 とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を一層確実に防止することができる。
【００４８】
【表２】
【００４９】
上記条件（ハ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が、現像スリーブ２２１の法線方向に対して十分に高い磁力で保持されるので、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像用磁極Ｓ２１の法線方向の最大磁束密度を１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４の法線方向の最大磁束密度を８００ガウスと設定した場合に、下記表３に示すように、少なくとも搬送磁極Ｎ２３の法線方向の最大磁束密度を８００ガウス以上に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を十分に防止することができ、優れた現像性が得られることが確認された。
【００５０】
【表３】
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
（１）回転羽根および剥ぎ取りローラは、必ずしも必須のものではない。
（２）トナー濃度検知部およびトナー補給口は、側部部分において、所定の順序で設けられるのであれば、その位置は特に制限されない。
（３）現像方式としては、接触現像方式でも非接触現像方式でもよい。
【００５２】
図６は、本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
この例のカラー画像形成装置は、４つのドラム状感光体に形成された各色トナー像を、中間転写ベルトよりなる中間転写体に一旦転写することにより、当該中間転写体上で各色トナー像を重ね合わせ、ここに形成されたフルカラートナー像を記録材に一括して転写することにより、記録材上にフルカラートナー像を形成するものである。
【００５３】
具体的に説明すると、このカラー画像形成装置においては、４つの画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられた状態で設けられており、その各々は、ドラム状感光体１１、帯電部１２、像露光手段１３、現像装置２０およびクリーニング装置１８により構成されている。そして、４つの現像装置２０の各々には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーによる現像剤が充填されている。
【００５４】
駆動ローラを含む適宜の支持ローラに張架された無端状の中間転写ベルト４２が、画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのドラム状感光体１１に対接ローラ４３によってこの順に対接しながら循環移動されるよう設けられており、これにより、各感光体１１に形成されたトナー像は、当該中間転写ベルト４２に順次に転写されて重ね合わせられ、これにより、中間転写ベルト４２上に各色のトナー像よりなるフルカラートナー像が形成される。
【００５５】
この中間転写ベルト４２上に形成されたフルカラートナー像は、記録材転写位置Ｔにおいて、転写ローラ４４により、給送されてきた記録材１９に一括して転写され、その後、加熱定着装置４５に搬送されて加熱ローラ４５１と加圧ローラ４５２との圧着領域Ｎを通過し、これにより、加熱定着されて記録材１９にカラートナー像が形成され、その後、排出される。
【００５６】
このようなカラー画像形成装置においては、複数の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられており、しかも上記のように各画像形成ユニットを構成する現像装置は小型化を図ることのできるものであるので、画像形成装置全体を小型化することが可能となる。
【００５７】
本発明の現像装置２０によれば、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができるので、上下方向に対してデッドスペースを生じさせることなく、高い空間の利用効率で各色の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを配置することができる。すなわち、供給搬送室２１Ｂの後方（図において右方）に撹拌搬送室２１Ｃが形成された構成であるので、ハウジング２１の下面と並行に像露光手段１３を配置することができる。また、ハウジング２１の主体部分Ｐにおける前方上部が傾斜面となっているので、この傾斜面によって形成される空間Ｒ１を利用して、上方の画像形成ユニットの帯電部１２が位置するよう配置することも可能である。さらに、隣接する画像形成ユニットの感光体１１と中間転写ベルト４２とにより囲まれた空間Ｒ２にクリーニング装置１８を配置することもでき、これにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。
【００５９】
本発明の画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。さらに、複数の現像装置（現像ユニット）が潜像担持体の外周面に沿って上下方向に重ねられた状態で配置される場合であっても、個々の現像装置が高さ方向に無駄のないものであるので、例えば潜像担持体を大きなものとする必要がなく、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００６０】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００６１】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図である。
【図３】図２に示す現像装置の説明用平面図である。
【図４】図３におけるａ−ａ面の縦断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置における現像装置の具体的な構成の他の例を示す説明用拡大断面図である。
【図６】本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
【図７】従来における現像装置の構成の一例を示す説明用縦断面図である。
【図８】従来における現像装置の構成の他の例を示す説明用縦断面図である。
【符号の説明】
１１ 感光体
１２ 帯電部
１３ 像露光手段
１４ 転写部
１５ 分離部
１６ 定着装置
１７ 搬送機構
１８ クリーニング部
１９ 記録材
２０ 現像装置
２１ ハウジング
２１１ 区画壁
２１Ａ 回収搬送室
２１Ｂ 供給搬送室
２１Ｃ 撹拌搬送室
２１Ｄ 連通口
２２ 現像ローラ
２２１ 現像スリーブ
２２２ 現像マグネット
Ｓ１１、Ｓ２１ 現像用磁極
Ｎ１２ 剥ぎ取り磁極
Ｎ１３、Ｓ２４ 現像剤量規制部材対向磁極
Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ２３ 搬送磁極
２３ 剥ぎ取りローラ
２３１ スリーブ
２３２ 剥ぎ取りマグネット
２４ 回収搬送手段
２５ スクレーパ
２６ 供給搬送手段
２７ 撹拌搬送手段
２８ 回転羽根
２９ 現像剤量規制部材
３０ 現像剤混入用開口
３１ トナー補給口
３２ トナー濃度検知部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ベルト
４３ 対接ローラ
４４ 転写ローラ
４５ 加熱定着装置
４５１ 加熱ローラ
４５２ 加圧ローラ
６０、７０ 現像装置
６０Ａ、７０Ａ ハウジング
６１、７１ 現像ローラ
６２Ａ、７２Ａ 供給スクリュー
６２Ｂ、７２Ｂ 撹拌スクリュー
６３、７３ 現像剤量規制部材
６４ スクレーパ
６５ トナー補給口
７０１ 供給室
７０２ 撹拌室
７４ 突出壁
Ｐ 主体部分
Ｅ 側部部分
Ｔ 記録材転写位置
Ｎ 圧着領域
Ｒ１、Ｒ２ 空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば電子写真複写機、プリンタ等に用いられる現像装置としては、例えば図７に示すように、潜像担持体（図示せず）と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラ６１と、その後方（図では右方）に当該現像ローラ６１と対向して配置された、現像ローラ６１の軸方向に伸びる供給スクリュー６２Ａと、その後方に当該供給スクリュー６２Ａと対向して配置された撹拌スクリュー６２Ｂとを備えてなる構成のものが知られている。図７において、６０Ａはハウジング、６５は図示しないトナー補給機構よりトナーが補給されるトナー補給口である。
このような現像装置６０においては、撹拌スクリュー６２Ｂとの相互作用によって撹拌された現像剤が供給スクリュー６２Ａにより現像ローラ６１に供給されるが、この現像剤は、現像ローラ６１の下方に設けられた現像剤量規制部材６３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極Ｎ２、Ｎ３によって形成された反発磁界により現像ローラ６１上から除去され、スクレーパ６４を介して撹拌スクリュー６２Ｂ上に混入される。
【０００３】
しかしながら、このような現像装置６０においては、現像領域を通過した現像剤が、十分に撹拌されないままの状態で現像ローラ６１に再供給されることがあり、これによりトナーの帯電が不十分な状態、またはトナー濃度が低い状態となって、画像濃度ムラが生じやすい、という問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、例えば図８に示すように、現像剤を現像ローラ７１に供給するための供給室７０１の下方に、現像剤を撹拌、混合するための撹拌室７０２が、突出壁７４を介して形成された構成の現像装置７０が知られている。
この現像装置７０においては、上方に位置する供給室７０１に配置された供給スクリュー７２Ａにより現像ローラ７１に向かって現像剤が供給され、現像ローラ７１の上方に設けられた現像剤量規制部材７３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極（図ではＮ極）によって形成された反発磁界により現像ローラ７１上から除去され、供給室７０１の下方に位置する撹拌室７０２に混入され、撹拌スクリュー７２Ｂにより撹拌、混合が行われて供給室７０１に搬送される。
【０００５】
しかしながら、このような現像装置７０では、現像領域を通過した現像剤を撹拌室７０２で撹拌することが可能となる反面、ハウジング７０Ａを含めた現像装置全体の高さ方向の寸法が大きくなるため、例えばカラー画像形成装置において、複数の現像装置を上下方向に重なるよう配置する場合には、画像形成装置全体が、特に上下方向において大型化してしまう。
【０００６】
また、図７に示すような、現像ローラ６１が現像剤を上方に向かって搬送するよう回転する構成である場合において、現像用磁極Ｎ１と、現像剤量規制部材６３に対向する対向磁極Ｓ１の両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されている場合には、現像剤がこぼれやすくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、現像剤が十分に撹拌されてトナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができ、しかも高さ方向の寸法を小さくすることのできる現像装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、画像濃度ムラ、現像剤飛散（こぼれ）等の発生が防止され、従って良好な画質の画像を好適に形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、潜像担持体と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラと、この現像ローラの後方において、区画壁により上下に区画された上部の回収搬送室および下部の供給搬送室を形成するハウジングと、前記回収搬送室内に配置された、現像領域を通過した現像ローラ上から回収された現像剤を現像ローラの軸方向に搬送する機能を有するスクリューよりなる回収搬送手段と、前記供給搬送室内に配置された、現像ローラの軸方向に対して回収搬送手段と同方向に現像剤を搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する機能を有するスクリューよりなる供給搬送手段と、前記回収搬送室と互いに連通して循環搬送経路を形成する撹拌搬送室内に配置された、その軸方向に対して前記供給搬送手段とは反対方向に現像剤を搬送する機能を有するスクリューよりなる撹拌搬送手段とを備えてなり、
ハウジングは、現像領域に相当する部分の、供給搬送室内における現像剤の搬送方向の下流側の端部を越えて外方に伸びる側部部分を有し、当該側部部分において、回収された現像剤を回収搬送室から供給搬送室に混入させる現像剤混入用開口と、トナー補給機構より撹拌搬送室へトナーが補給されるトナー補給口とが現像剤の搬送方向に対してこの順序で設けられており、
回収搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より下方レベルに位置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の現像装置においては、ハウジングの側部部分における、現像剤混入用開口とトナー補給口との中間位置に、現像剤におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記の現像装置においては、現像ローラは、内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する現像マグネットを備えてなり、当該現像マグネットにおける、現像ローラの下向面に対向する位置に設けられた、当該現像ローラに供給される現像剤量を規制する現像剤量規制部材に対向する位置に、現像剤量規制部材対向磁極が配置されると共に、現像領域に対応する位置に現像用磁極が配置されており、両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されていると共に、下記に示す条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足する構成とされていることが好ましい。
【００１３】
条件（イ）現像マグネットが、現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との間に磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）現像ローラの単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 であること。
条件（ハ）現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、この潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、上記の現像装置とにより構成される画像形成ユニットの複数が、上下方向に重ねられた状態で配置されていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができ、しかも、必要な機能、例えば現像剤の供給、回収、撹拌、搬送などは、十分に確保することができる。
【００１７】
このような現像装置を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００１８】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００１９】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図、図２は、図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図、図３は、図２に示す現像装置の説明用平面図である。
この画像形成装置は、図１に示すように、静電潜像が形成されるドラム状感光体１１と、この感光体１１を帯電させるための帯電部１２と、感光体１１上に光像を照射して静電潜像を形成する像露光手段１３と、感光体１１に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置２０と、感光体１１に形成されたトナー像を記録材１９に転写させる転写部１４と、感光体１１に密着した記録材１９を分離させる分離部１５と、記録材１９の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置１６とを備えてなるものである。図１において、１７は分離された記録材の搬送機構、１８は感光体クリーニング部である。
【００２１】
現像装置２０は、図２に示すように、感光体１１と現像領域を介して対向する現像ローラ２２が前方（図において左方）に配置され、当該現像ローラ２２の後方（図において右方）に、区画壁２１１により上下に区画された上部の回収搬送室２１Ａおよび下部の供給搬送室２１Ｂを形成するハウジング２１を備えている。そして、このハウジング２１には、更に、供給搬送室２１Ｂの後方に撹拌搬送室２１Ｃが設けられており、この撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと互いに連通し、これにより、循環搬送経路が形成されている。
【００２２】
この現像装置２０において、ハウジング２１は、図３に示すように、現像領域に相当する部分（以下、「主体部分」という。）Ｐと、この主体部分Ｐにおける、現像ローラ２２の軸方向の一方の外端を越えて外方に伸びる側部部分Ｅとを有し、この側部部分Ｅは、主として供給搬送室２１Ｂおよび撹拌搬送室２１Ｃの一部分により形成されている。
【００２３】
現像ローラ２２は、回転可能に設けられた例えばアルミニウムなどの非磁性材料からなる現像スリーブ２２１と、この現像スリーブ２２１の内部に固定して設けられた、例えば複数の磁極を有する柱状の複数の磁石体からなる現像マグネット２２２とにより構成されており、現像スリーブ２２１は、図２に矢印で示すように、時計方向に回転し、現像領域に対向する部分が上方に移動される。
【００２４】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２は、当該現像ローラ２２の内部における現像領域に対応する位置に現像用磁極Ｓ１１、当該現像ローラ２２の内部の下部位置に現像剤規制部材対向磁極Ｎ１３、当該現像ローラ２２の内部の上部位置に、現像領域を通過した現像剤を除去する剥ぎ取り磁極Ｎ１２がそれぞれ配置されている。現像マグネット２２２におけるＮ１１およびＳ１２は、現像ローラ２２上の現像剤を上方に向かって搬送する搬送磁極である。
【００２５】
供給搬送室２１Ｂには、例えばスクリューよりなり、現像剤を現像ローラ２２の軸方向の外方（図２において紙面の上面方向、図３において下方）に向かって搬送しながら現像ローラ２２に供給する供給搬送手段２６が配置されている。
また、供給搬送手段２６と現像ローラ２２との間には、現像ローラ２２の軸方向の全域にわたって伸びるよう回転羽根２８が設けられており、これにより、供給搬送手段２６からの現像剤の一部が現像ローラ２２に供給される。
【００２６】
現像ローラ２２の下端に接近した下向面に対向する位置には、現像ローラ２２に供給される現像剤量を規制する穂切り板よりなる現像剤量規制部材２９が、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３に対向し、現像ローラ２２の外周面から離間した状態で設けられている。
【００２７】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における剥ぎ取り磁極Ｎ１２に対向する位置には、現像領域を通過した現像剤を、いわば強制的に剥ぎ取って転移させる剥ぎ取りローラ２３が設けられている。
この剥ぎ取りローラ２３は、回転可能に設けられたスリーブ２３１と、このスリーブ２３１の内部に固定して配置された剥ぎ取りマグネット２３２とにより構成されており、スリーブ２３１は、現像ローラ２２の回転方向と順方向（時計方向）に回転する。図２において、２５は剥ぎ取りローラ２３に設けられたスクレーパであり、これにより、剥ぎ取りローラ２３上の現像剤が回収搬送室２１Ａに送られる。
【００２８】
回収搬送室２１Ａには、例えばスクリューよりなり、剥ぎ取りローラ２３から回収された現像剤（以下、「回収現像剤」ともいう。）を、現像ローラ２２の軸方向の外方、すなわち供給搬送室２１Ｂにおける供給搬送手段２５と互いに同じ方向に向かって搬送する回収搬送手段２４が配置されている。
【００２９】
図３および図４に示すように、回収搬送室２１Ａにおける、現像剤の搬送方向の下流側の一方の端部において、回収搬送室２１Ａと供給搬送室２１Ｂとを区画する区画壁２１１に、回収搬送室２１Ａを供給搬送室２１Ｂと連通させる現像剤混入用開口３０が形成されている。具体的には、回収搬送室２１Ａがハウジング２１の主体部分Ｐの一方の外端を越えて外方に伸びるよう形成されており、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０が形成されている。従って、回収搬送手段２４によって搬送される回収現像剤は、現像剤混入用開口３０から重力によって落下して、供給搬送室２１Ｂにおける、現像領域に相当する領域よりも現像剤の流れの下流側の位置に混入される。
【００３０】
現像剤混入用開口３０の大きさは、回収搬送手段２４の回収現像剤の搬送量などの条件によっても異なるが、回収現像剤が遅滞なく供給搬送室２１Ｂ内に落下する大きさであれば特に制限されるものではない。
【００３１】
撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと連通しており、その内部には、例えばスクリューよりなる撹拌搬送手段２７が配置されている。これにより、供給搬送室２１Ｂの一端側の連通口２１Ｄから撹拌搬送室２１Ｃに供給された現像剤は、後述するトナー補給口３１からのトナーと共に撹拌されながら、供給搬送手段２６と互いに異なる方向（図３において上方）に搬送されて撹拌搬送室２１Ｃの側の連通口２１Ｅから供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００３２】
この現像装置２０においては、回収搬送手段２４の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段２６の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より下方のレベルに位置されている。
具体的には、図２に示すように、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であることが好ましく、さらに現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることが好ましい。
ここに、「実質的に同等」とは、両者の高さ（ａとｂ、またはｃとｄ）の誤差が少なくとも一方の高さの±１０％以内で一致していることをいう。
【００３３】
上記の現像装置２０においては、図３に示すように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０と、トナー補給機構（図示せず）よりトナーが補給されるトナー補給口３１とが現像剤の搬送方向（図において矢印で示す。）に対して、この順序となる状態で設けられていると共に、両者の中間位置にトナー濃度検知部３２が設けられている。具体的には、撹拌搬送室２１Ｃの一方の端部にトナー補給口３１が設けられており、トナー濃度検知部３２は、現像剤混入用開口３０より現像剤の搬送方向に、供給搬送手段２６のスクリューピッチの１〜３倍、より好ましくは２〜３倍の距離だけ下流の位置に設けられている。これにより、トナー濃度検知部３２に到達するまでにある程度撹拌することができるので、トナー濃度の不均一性の程度を小さくしてトナー濃度の検出を行うことができる。
【００３４】
トナー濃度検知部３２は、回収現像剤が混入された後の現像剤について、例えば透磁率によるトナー濃度を検知し、その識別信号を図示しない制御装置に供給するものである。
制御装置によりトナー補給機構の動作が制御され、これにより、新しいトナーが、トナー濃度の減少の程度に応じてトナー補給口３１から撹拌搬送室２１Ｃの最上流位置に補給される。
【００３５】
この例の現像装置２０における現像ローラ２２は、現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の、現像ローラ２２の軸中心に対する極間角度（以下、単に「極間角度」という。）αの大きさが７０゜以上に設定されていると共に、下記の条件（イ）〜（ハ）の１つまたは２つ以上を満足する構成とされている。
【００３６】
条件（イ）；
現像マグネット２２２が、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との間に搬送磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）；
現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 であること。
条件（ハ）；
現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００３７】
以上においては、現像装置２０内に充填される現像剤は、１成分現像剤および２成分現像剤のいずれでもよいが、例えば２成分現像剤の場合には、トナー粒子は、その粒径が４〜１５μｍのもの、キャリアは、その粒径が３０〜１００μｍ、磁化率が３０〜８０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。
また、現像スリーブ２２１は、例えば直径が１５〜４０ｍｍ、回転数が１００〜３５０ｒｐｍである。
【００３８】
上記の現像装置２０の動作について説明する。
ハウジング２１内に充填された現像剤は、循環搬送経路において、撹拌搬送手段２７および供給搬送手段２６によって撹拌されながら搬送され、一部の現像剤が回転羽根２８によって現像スリーブ２２１の外周面に供給され、現像マグネット２２２の磁力によって磁気ブラシが形成された状態で保持される。そして、現像剤量規制部材２９によって現像剤スリーブ２２１上の磁気ブラシが穂切りされて適正な量に規制されて現像領域に搬送され、現像用磁極Ｓ１１の作用により、例えば磁気ブラシを感光体１１の表面に接触させることによって、感光体１１上に形成された静電潜像の現像が行われる。
【００３９】
現像領域を通過した現像スリーブ２２１上に残存する現像剤は、搬送磁極Ｎ１１、Ｓ１２によってそのままの状態で搬送され、剥ぎ取り磁極Ｎ１２が配置された位置において、剥ぎ取りローラ２３に転移し、その後、スクレーパ２５によって回収搬送室２１Ａに回収される。そして、回収搬送室２１Ａに回収された現像剤（回収現像剤）は、回収搬送手段２４により現像ローラ２２の軸方向の外方に向かって搬送され、側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０から供給搬送室２１Ｂに混入される。その後、撹拌搬送室２１Ｃにおいて十分に撹拌されて供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００４０】
上記の現像装置２０によれば、回収搬送室２１Ａが区画壁２１１によって供給搬送室２１Ｂと区画されているため、主体部分Ｐにおいては、回収現像剤が直接的に供給搬送室２１Ｂに混入されることがなく、撹拌搬送室２１Ｃによる長い循環搬送経路において必ず十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像スリーブ２２１に供給することができる。
【００４１】
また、回収搬送手段２４と供給搬送手段２６とが、現像ローラ２２の軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、各搬送手段の必要な機能、例えば現像ローラ２２への現像剤の供給、現像領域を通過した現像剤の回収、現像剤の撹拌などを確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。特に、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であること、および／または現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることにより、現像装置の高さ方向の寸法の小型化が確実に達成される。
【００４２】
以上のような現像装置２０を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
【００４３】
以上の例のように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、区隔壁２１１に現像剤混入用開口３０が形成された構成の現像装置２０によれば、回収現像剤が現像領域に影響を与えることがなく、しかも特定の位置においてのみ供給搬送室２１Ｂに混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
また、側部部分Ｅを有することにより、トナー補給口３１およびトナー濃度検知部３２を側部部分Ｅに設けることができるので、より一層長い循環搬送経路を確保することができる。
【００４４】
また、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２の現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の極間角度αが７０゜以上であって、更に上記の条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足することにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００４５】
すなわち、上記条件（イ）を満足することにより、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間においては、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層は「穂が外周面に沿って寝ている状態」に維持され、現像スリーブ２２１上に安定に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の法線方向の最大磁束密度を５００〜１２００ガウスとして作動させた場合において、下記表１に示すように、現像ローラ２２の単位面積当たりの現像剤搬送量を１００ｍｇ／ｃｍ2 以下に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
これに対して、現像マグネットが現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に搬送磁極（法線方向の最大磁束密度が７００ガウス以下）が存在するものである場合には、同じ条件で現像装置を作動させた場合に、現像剤飛散（こぼれ）が発生するようになる（下記表３参照）。
【００４６】
【表１】
上記条件（ロ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が現像スリーブ２２１上に十分確実に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との磁極間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速１８０ｍｍ／ｓｅｃ、各磁極の法線方向の最大磁束密度を６００ガウス以上（現像用磁極Ｓ２１が１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４が８００ガウス、搬送磁極Ｎ２３が６００または８００ガウス）に設定した場合に、下記表２に示すように、現像ローラ２２による現像剤搬送量を２０〜８０ｍｇ／ｃｍ2 とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
特に、現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量を２０〜６０ｍｇ／ｃｍ2 とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を一層確実に防止することができる。
【００４８】
【表２】
上記条件（ハ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が、現像スリーブ２２１の法線方向に対して十分に高い磁力で保持されるので、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像用磁極Ｓ２１の法線方向の最大磁束密度を１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４の法線方向の最大磁束密度を８００ガウスと設定した場合に、下記表３に示すように、少なくとも搬送磁極Ｎ２３の法線方向の最大磁束密度を８００ガウス以上に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を十分に防止することができ、優れた現像性が得られることが確認された。
【００５０】
【表３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
（１）回転羽根および剥ぎ取りローラは、必ずしも必須のものではない。
（２）トナー濃度検知部およびトナー補給口は、側部部分において、所定の順序で設けられるのであれば、その位置は特に制限されない。
（３）現像方式としては、接触現像方式でも非接触現像方式でもよい。
【００５２】
図６は、本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
この例のカラー画像形成装置は、４つのドラム状感光体に形成された各色トナー像を、中間転写ベルトよりなる中間転写体に一旦転写することにより、当該中間転写体上で各色トナー像を重ね合わせ、ここに形成されたフルカラートナー像を記録材に一括して転写することにより、記録材上にフルカラートナー像を形成するものである。
【００５３】
具体的に説明すると、このカラー画像形成装置においては、４つの画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられた状態で設けられており、その各々は、ドラム状感光体１１、帯電部１２、像露光手段１３、現像装置２０およびクリーニング装置１８により構成されている。そして、４つの現像装置２０の各々には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーによる現像剤が充填されている。
【００５４】
駆動ローラを含む適宜の支持ローラに張架された無端状の中間転写ベルト４２が、画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのドラム状感光体１１に対接ローラ４３によってこの順に対接しながら循環移動されるよう設けられており、これにより、各感光体１１に形成されたトナー像は、当該中間転写ベルト４２に順次に転写されて重ね合わせられ、これにより、中間転写ベルト４２上に各色のトナー像よりなるフルカラートナー像が形成される。
【００５５】
この中間転写ベルト４２上に形成されたフルカラートナー像は、記録材転写位置Ｔにおいて、転写ローラ４４により、給送されてきた記録材１９に一括して転写され、その後、加熱定着装置４５に搬送されて加熱ローラ４５１と加圧ローラ４５２との圧着領域Ｎを通過し、これにより、加熱定着されて記録材１９にカラートナー像が形成され、その後、排出される。
【００５６】
このようなカラー画像形成装置においては、複数の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられており、しかも上記のように各画像形成ユニットを構成する現像装置は小型化を図ることのできるものであるので、画像形成装置全体を小型化することが可能となる。
【００５７】
本発明の現像装置２０によれば、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができるので、上下方向に対してデッドスペースを生じさせることなく、高い空間の利用効率で各色の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを配置することができる。すなわち、供給搬送室２１Ｂの後方（図において右方）に撹拌搬送室２１Ｃが形成された構成であるので、ハウジング２１の下面と並行に像露光手段１３を配置することができる。また、ハウジング２１の主体部分Ｐにおける前方上部が傾斜面となっているので、この傾斜面によって形成される空間Ｒ１を利用して、上方の画像形成ユニットの帯電部１２が位置するよう配置することも可能である。さらに、隣接する画像形成ユニットの感光体１１と中間転写ベルト４２とにより囲まれた空間Ｒ２にクリーニング装置１８を配置することもでき、これにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。
【００５９】
本発明の画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。さらに、複数の現像装置（現像ユニット）が潜像担持体の外周面に沿って上下方向に重ねられた状態で配置される場合であっても、個々の現像装置が高さ方向に無駄のないものであるので、例えば潜像担持体を大きなものとする必要がなく、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００６０】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００６１】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図である。
【図３】図２に示す現像装置の説明用平面図である。
【図４】図３におけるａ−ａ面の縦断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置における現像装置の具体的な構成の他の例を示す説明用拡大断面図である。
【図６】本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
【図７】従来における現像装置の構成の一例を示す説明用縦断面図である。
【図８】従来における現像装置の構成の他の例を示す説明用縦断面図である。
【符号の説明】
１１ 感光体
１２ 帯電部
１３ 像露光手段
１４ 転写部
１５ 分離部
１６ 定着装置
１７ 搬送機構
１８ クリーニング部
１９ 記録材
２０ 現像装置
２１ ハウジング
２１１ 区画壁
２１Ａ 回収搬送室
２１Ｂ 供給搬送室
２１Ｃ 撹拌搬送室
２１Ｄ 連通口
２２ 現像ローラ
２２１ 現像スリーブ
２２２ 現像マグネット
Ｓ１１、Ｓ２１ 現像用磁極
Ｎ１２ 剥ぎ取り磁極
Ｎ１３、Ｓ２４ 現像剤量規制部材対向磁極
Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ２３ 搬送磁極
２３ 剥ぎ取りローラ
２３１ スリーブ
２３２ 剥ぎ取りマグネット
２４ 回収搬送手段
２５ スクレーパ
２６ 供給搬送手段
２７ 撹拌搬送手段
２８ 回転羽根
２９ 現像剤量規制部材
３０ 現像剤混入用開口
３１ トナー補給口
３２ トナー濃度検知部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ベルト
４３ 対接ローラ
４４ 転写ローラ
４５ 加熱定着装置
４５１ 加熱ローラ
４５２ 加圧ローラ
６０、７０ 現像装置
６０Ａ、７０Ａ ハウジング
６１、７１ 現像ローラ
６２Ａ、７２Ａ 供給スクリュー
６２Ｂ、７２Ｂ 撹拌スクリュー
６３、７３ 現像剤量規制部材
６４ スクレーパ
６５ トナー補給口
７０１ 供給室
７０２ 撹拌室
７４ 突出壁
Ｐ 主体部分
Ｅ 側部部分
Ｔ 記録材転写位置
Ｎ 圧着領域
Ｒ１、Ｒ２ 空間
Claims (4)
- 潜像担持体と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラと、この現像ローラの後方において、区画壁により上下に区画された上部の回収搬送室および下部の供給搬送室を形成するハウジングと、前記回収搬送室内に配置された、現像領域を通過した現像ローラ上から回収された現像剤を現像ローラの軸方向に搬送する機能を有するスクリューよりなる回収搬送手段と、前記供給搬送室内に配置された、現像ローラの軸方向に対して回収搬送手段と同方向に現像剤を搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する機能を有するスクリューよりなる供給搬送手段と、前記回収搬送室と互いに連通して循環搬送経路を形成する撹拌搬送室内に配置された、その軸方向に対して前記供給搬送手段とは反対方向に現像剤を搬送する機能を有するスクリューよりなる撹拌搬送手段とを備えてなり、
ハウジングは、現像領域に相当する部分の、供給搬送室内における現像剤の搬送方向の下流側の端部を越えて外方に伸びる側部部分を有し、当該側部部分において、回収された現像剤を回収搬送室から供給搬送室に混入させる現像剤混入用開口と、トナー補給機構より撹拌搬送室へトナーが補給されるトナー補給口とが現像剤の搬送方向に対してこの順序で設けられており、
回収搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より下方レベルに位置されていることを特徴とする現像装置。 - ハウジングの側部部分における、現像剤混入用開口とトナー補給口との中間位置に、現像剤におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
- 現像ローラは、内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する現像マグネットを備えてなり、当該現像マグネットにおける、現像ローラの下向面に対向する位置に設けられた、当該現像ローラに供給される現像剤量を規制する現像剤量規制部材に対向する位置に、現像剤量規制部材対向磁極が配置されると共に、現像領域に対応する位置に現像用磁極が配置されており、両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されていると共に、下記に示す条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
条件（イ）：現像マグネットが、現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との間に磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）：現像ローラの単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ 2 であること。
条件（ハ）：現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。 - 潜像担持体と、この潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置とにより構成される画像形成ユニットの複数が、上下方向に重ねられた状態で配置されていることを特徴とする画像形成装置。
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