JP2002251071A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汲み上げられる現像剤の量が、ドクタ中央部
の変形によってドクタ中央部で増大しても、現像領域内
において均一な磁気ブラシ状態を作り、画像濃度が良好
で、ハーフトーン画像などの後端白抜けを防止し、横細
線の再現性のよい画像形成装置を得る。 【解決手段】 現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせる
現像装置４と、穂立ちした現像剤に摺擦して潜像を可視
化する潜像担持体１を備える。現像装置４は、穂立ちし
た現像剤が潜像担持体１に摺擦するニップ領域において
現像剤担持体４１の法線方向への磁束密度の減衰率が４
０％以上であり、潜像担持体１に摺擦するニップ領域幅
が、現像剤担持体４１の両端部より中心部で狭い。現像
主磁極の半値幅を、現像剤担持体４１の両端部よりも中
心部で狭くしてもよい。現像主磁極に隣り合う磁極との
０Ｇ変極点角度を、現像剤担持体４１の両端部よりも中
心部で狭くしてもよい。現像主磁極の法線方向の磁束密
度変化率を、現像剤担持体４１の両端部よりも中心部で
大きくしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機、ファクシミリ、プリンタ、ダイレクトデジ
タル製版機等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの電子写真方式の画像形成装置においては、感光
体ドラムや感光体ベルトからなる潜像担持体上に、画像
情報に対応した静電潜像が形成され、現像装置によって
現像動作が実行され、可視像が得られる。かかる電子写
真方式においては、現像剤がトナーのみからなる一成分
現像方式と、トナーとキャリアを含む現像剤を用いる２
成分現像方式とが知られている。このうち２成分現像剤
を用いた磁気ブラシ現像方式は、転写性や温度・湿度に
対する現像特性の安定性が良好な優れた現像方式として
知られている。かかる磁気ブラシ現像方式とは、現像剤
担持体が２成分現像剤をブラシチェーン状に穂立ちさ
せ、潜像担持体に対向する現像領域において、上記穂立
ちして保持された２成分現像剤中のトナーを、潜像担持
体上の静電潜像部分に供給する方式である。

【０００３】かかる２成分現像方式においては、現像が
行われる領域において潜像担持体と現像剤担持体との距
離が近接している方が、良好な画像濃度を得ることがで
き、また、エッジ効果が少ないことが知られている。こ
のため潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させる
ことが望ましい。その反面、潜像担持体と現像剤担持体
とを近接させると、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画
像の後端部が白く抜ける、いわゆる「後端白抜け」と呼
ばれる画質劣化が発生する。

【０００４】後端白抜けの例を図７に示す。図７（ａ）
は後端白抜け現象がない場合、（ｂ）は後端白抜け現象
が発生している場合を模式的に示している。この後端白
抜け現象は以下のメカニズムで起こると考えられる。図
８に２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の一例で
あるネガポジ現像の現像部が示されている。図８におい
て、右側には現像剤担持体である現像ローラが、左側に
は潜像担持体である感光体が示されている。現像ローラ
は、図８において反時計方向に回転することにより、感
光体との対向部においては矢印Ｄで示すように下向きに
移動する現像スリーブと、内部に固定されて配置された
現像磁極とからなり、非磁性トナーと磁性キャリアとを
含む２成分現像剤が現像スリーブの移動により感光体と
の対向部付近へ運ばれるようになっている。２成分現像
剤は感光体との対向部付近では現像磁極の磁力によりキ
ャリアが穂立ちし、磁気ブラシを形成する。図８におい
て、小さな丸はトナー、大きな丸はキャリアを意味して
いるが、図面上においてわかりやすくするために、現像
剤担持体と感光体との対向部内の１本の磁気ブラシだけ
を実線で示し、他の磁気ブラシは破線で示すとともに、
トナーの描写も一部を除いて省略してある。

【０００５】一方、感光体は図８において時計方向に回
転駆動され、その表面に静電潜像を保持しつつ、現像剤
担持体との対向部においては矢印Ｃで示すように下向き
に移動する。図８では静電潜像は符号Ａで示すように非
画像部が負に帯電しているものとする。感光体と現像ロ
ーラとの対向部において磁気ブラシは感光体上の潜像に
摺擦され、画像部には現像電界によってトナーが付着す
る。その結果、符号Ｂで示すように現像部の下流側では
感光体上の潜像の画像部にトナー像が形成される。以
下、感光体表面に沿って磁気ブラシが感光体に摺擦する
感光体の移動方向の長さをニップと呼ぶ。なお、感光体
表面の一点に対し現像剤担持体から穂立ちした磁気ブラ
シの一本のみが摺擦すると所定の画像濃度が出ないの
で、感光体上の一点に対し複数本の磁気ブラシが摺擦す
るように、感光体と現像スリーブの周速度に差を設ける
のが一般的であり、これによって現像スリーブは感光体
よりも早く移動するようになっている。

【０００６】このような２成分現像方式を例にとり、図
９に後端白抜けのメカニズムを示す。図９（ａ）〜
（ｃ）はいずれも図８の感光体と現像スリーブの対向部
付近を拡大した図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は時
系列的な磁気ブラシの動きを表し、（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の順番で時間が経過していく。図９において感光
体と現像ローラの対向部はちょうど非画像部と黒ベタ画
像との境界を現像している状態、したがって「後端白抜
け」が発生する状態にあり、感光体の回転方向下流側に
は、現像されたばかりのトナー像が形成されている。こ
の状態において左側の感光体に向かい、右側の現像スリ
ーブ上に生じている１つの磁気ブラシ先端が近づいてく
る。

【０００７】感光体は実際には時計回りに回転している
が、上述のように現像スリーブが感光体よりも早く移動
しているため、磁気ブラシは感光体を追い越していく。
図９（ａ）〜（ｃ）においては、感光体は静止している
ものとしてモデルを簡略化している。図９（ａ）におい
て、感光体に近づいてくる磁気ブラシは、非画像部から
これに隣接する現像すべき画像部位置Ａに至るまでに、
上記非画像部を通ることになり、このときマイナス電荷
同士の反発力Ｂによりトナーは次第に感光体から離れ、
スリーブ側に移動していく。この現象を以下「トナード
リフト」と呼ぶ。トナードリフト現象が生じる結果、図
９（ｂ）に示すように、磁気ブラシが上記の位置Ａに到
達する頃には、感光体近くの磁気ブラシは正に帯電した
キャリアの表面が剥き出しの状態になっている。このた
め、画像部位置Ａの潜像に付着するトナーは存在せず、
位置Ａは現像されない。

【０００８】さらに、図９（ｃ）において、磁気ブラシ
が上記画像部位置Ａに隣接する画像部位置Ｃに到達する
と、トナーと感光体との付着力が弱い場合には、一度感
光体に付着したトナーが静電気力によりキャリアに再付
着することもある。この結果、画像部と非画像部との境
界では現像が行なわれないことがあり、これが「後端白
抜け」の原因となる。

【０００９】以上、現像ローラと感光体との対向部の１
つの断面を図示して説明してきたが、現像ローラの長手
方向に沿って観察すると磁気ブラシの長さは一定ではな
く、長手方向の位置によって大きさの異なる磁気ブラシ
が立ち上がっている。この様子を図１０に示す。図１０
は感光体が存在しないときの磁気ブラシの状態を模式的
に示すもので、（ａ）は長手方向に広がる磁気ブラシの
状態を、（ｂ）は（ａ）に示す磁気ブラシを長手方向に
対して垂直方向の平面Ａ−Ａ‘で切ったときの断面図を
示している。すなわち（ｂ）は図８と同じ断面において
磁気ブラシを観察した図である。他の図との関係がわか
るようにするため、（ｂ）には模式的に感光体との位置
関係を示しておく。

【００１０】図１０（ａ）に示すように、現像剤担持体
の長手方向に並ぶ一つ一つの磁気ブラシの高さは大きく
ばらついている。このため潜像担持体への各磁気ブラシ
の接触位置が現像剤担持体の長手方向に沿って不揃いに
ばらつく。この結果、トナードリフトの度合も現像剤担
持体の長手方向にばらつくために、「後端白抜け」の起
こる度合は現像剤担持体の長手方向に一定ではなく、結
果として図７に示すような現像剤担持体の長手方向にぎ
ざぎざした形の後端白抜けが発生することになる。同様
なメカニズムにより、横細線が縦細線に比べて細る「横
線細り」現象や、孤立ドットの形成が不安定になる現象
も発生し、高画質化の妨げとなっている。以上が、２成
分磁気ブラシ現像の問題点ということができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は上記「後端
白抜け」を解決するため、ニップを狭くする２成分磁気
ブラシ現像装置、および、磁気ブラシが潜像担持体に摺
擦するニップ領域において磁気ブラシを密に形成する２
成分磁気ブラシ現像装置を先に提案した。これらの現像
装置はともに「後端白抜け」を低減する効果が確認され
ているが、その原理は以下に示すものであると考えられ
ている。

【００１２】まず、本出願人はニップを短くする事で後
端白抜けを改善できる事を発見した。これは、現像部で
のニップを狭くすることにより磁気ブラシが非画像部に
摺擦している時間が短くなり、これによりトナードリフ
トが低減されることがその原理であると考えられる。こ
のことを図１１に示す。図１１は、図９においてニップ
を狭めたときの現象を示す図である。すなわち、図１１
においては図９と異なり、（ａ）に示すように磁気ブラ
シは感光体に摺擦する時間が短いためにトナードリフト
が低減され、（ｂ）に示すようにトナードリフトが低減
されているため、非画像部に隣接する画像位置Ａにトナ
ーが供給され、（ｃ）に示すように、磁気ブラシが上記
位置Ａを通り過ぎたあともキャリアの周囲にトナーが付
着していてキャリアが剥き出しになっていないため、感
光体上のトナーがキャリアに再付着することもない。こ
のため後端白抜けは低減される。

【００１３】上記のようにニップを狭めるためには、現
像磁極の半値幅を小さくすることが効果的である。ここ
で半値幅とは、現像磁極の法線方向磁力分布曲線の最高
法線磁力（頂点）の半分の値を示す部分の角度幅のこと
であり、例えばＮ極によって作成されている磁石の最高
法線磁力が１２０ｍＴであれば、６０ｍＴの値を示す部
分の角度幅のことである。

【００１４】しかしながら、現像磁極の半値幅を小さく
するだけでは後端白抜けの発生を完全に抑えることはで
きないことがわかった。この原因は、現像剤担持体の長
手方向に広がる全ての位置においてニップを狭めること
が困難なためと考えられる。すなわち、図１０に示され
るように、磁気ブラシの高さは通常現像剤担持体の長手
方向にばらついており、長い磁気ブラシの穂が発生する
部分があればその部分はニップが狭くならず、結果とし
てトナードリフトが発生してしまうと考えられる。

【００１５】そこで本出願人はさらに「後端白抜け」を
低減させる現像装置として次のような現像装置を提案し
た。すなわち磁気ブラシが潜像担持体に摺擦するニップ
領域において磁気ブラシを密に形成することで、現像剤
担持体の長手方向に広がる磁気ブラシの高さがばらつく
ことを防止する現像装置である。磁気ブラシを密に形成
することで磁気ブラシの高さのばらつきが防止されるこ
とを図１２に示す。図１２において（ａ）は密に形成さ
れた磁気ブラシを、（ｂ）は従来の磁気ブラシを示す。
（ａ）は磁気ブラシが密に形成されており、このため磁
気ブラシの高さのばらつきは低減されている。その結
果、（ｃ）のように「後端白抜け」のない画像が得られ
ている。

【００１６】一方、（ｂ）は磁気ブラシの高さにばらつ
きがある従来の磁気ブラシの例を示しており、この状態
の磁気ブラシを用いると、（ｄ）に示すように「後端白
抜け」が発生する。このように磁気ブラシがニップに到
達するときに充分密に形成されていれば、現像剤担持体
の長手方向に広がる磁気ブラシの長さのばらつきは充分
に低減される。このため磁気ブラシが現像剤担持体の長
手方向に充分均一な状態でニップに突入するため、現像
剤担持体の長手方向の各位置においてトナードリフトを
充分低減することができ、この結果、長手方向の各位置
において後端白抜けを充分に低減することができる。

【００１７】ここで、磁気ブラシを密に形成するには、
磁気ブラシを形成する現像磁極の法線方向磁束密度の減
衰率を高めればよい。現像磁極の法線方向磁束密度の減
衰率とは、現像ローラ表面の法線方向磁束密度ｘに対し
て現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁
束密度ｙがどの程度減衰したかを表す数値、すなわち、 （ｘ−ｙ）÷ｘ×１００（％） である。例えば、現像ローラ表面の法線方向磁束密度が
１００「ｍＴ」、現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分
での法線方向磁束密度が８０「ｍＴ」であれば、減衰率
は２０％となる。法線方向磁束密度を測定する装置とし
ては、例えばＡＤＳ社製ガウスメータ（ＨＧＭ−８３０
０）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブがあ
る。検討の結果、現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率
が４０％以上、好ましくは５０％以上であれば、現像剤
担持体の長手方向における磁気ブラシのばらつきを充分
低減できる程度に密な磁気ブラシが形成されることが分
かった。

【００１８】減衰率が高まると磁気ブラシが密になる理
由は、減衰率が高い場合には現像ローラから離れるに従
い磁力が急速に小さくなるために、磁気ブラシの先端位
置における磁力が磁気ブラシを維持することができない
ほど弱まり、その結果、磁気ブラシ先端のキャリアが磁
力の強い現像ローラ表面に引き付けられるためと考えら
れる。ここで、減衰率を高めるためには現像磁極を形成
する磁石の材料を選択すること、あるいは、現像磁極か
ら出る磁力力線の回り込みを強めることが考えられる。
このうち現像磁極から出る磁力力線の回り込みを強める
手段としては、例えば現像磁極を、磁気ブラシを穂立ち
させる主磁極と、現像剤担持体の移動方向に沿って主磁
極の上流および下流に存在する主磁極と逆の極性を有す
る補助磁極とから構成することが考えられる。また現像
磁極から出る磁力力線の回り込みを強める別の手段とし
ては、例えば現像剤担持体に搬送磁極など、現像磁極以
外の磁極が存在する場合に、現像磁極の半値幅を狭める
ことで現像磁極から出る磁力線の大部分を搬送磁極へ回
り込ませることが考えられる。

【００１９】以上のように、２成分磁気ブラシ現像装置
によって生じる「後端白抜け」は、ニップを狭くするこ
とで低減でき、また、ニップ領域において磁気ブラシを
密に形成することによって「後端白抜け」はさらに低減
できることが確認されている。

【００２０】ところで、現像剤担持体としての現像ロー
ラに付着する２成分現像剤を現像ローラの長手方向にお
いて均一化するために、現像剤規制部材（以下「ドク
タ」という）が用いられる。ドクタの長さはＡ３版に対
応する機種で３３０ｍｍ前後、Ａ４版に対応する機種で
２６０ｍｍほどあり、このような長さを持った板状部材
により形成されている。また、ドクタは端部より３０ｍ
ｍ前後中央に寄った位置でネジ等により機体に締結され
ている。現像ローラとドクタとの間の距離は、画像形成
装置の現像条件によって差異はあるが、おおむね０．３
ｍｍから０．７ｍｍ離れて設定されている。このドクタ
と現像スリーブとの間の距離をドクタギャップと呼び、
このドクタギャップを通過した現像剤量を汲み上げ量と
呼んでいる。

【００２１】汲み上げ極に汲み上がった現像剤はスリー
ブの回転により下流側へと運ばれ、ドクタ部に突き当た
るような形でドクタに接触する。このとき、磁石ローラ
から発せられる磁力線に保持された現像剤は下流側に進
もうとするが、ドクタに阻まれ後方に還流される。ドク
タギャップの空隙を通過した現像剤のみが現像領域に搬
送される。図６にも示すように、還流されるべき現像剤
はドクタ壁面に磁力線に沿って押圧されているので、そ
の圧力でドクタ中心部が下流側に押し出され、ドクタギ
ャップがわずかながら広がる。現像剤の汲み上げ量はド
クタギャップに比例しており、ドクタギャップが広がる
ことにより汲み上げ量は増加する。上記のように、ドク
タの中心部は現像剤の圧力でドクタギャップが広がり、
ドクタの中心部は、端部寄りの位置にある支持部よりも
汲み上げ量が５〜１５％増大する。

【００２２】現像領域における現像剤の汲み上げ量が増
加することによって、感光体と現像ローラとの間の現像
スリーブギャップ（現像ギャップ）を通過する現像剤の
量が、現像スリーブ中央部において端部よりも増加す
る。現像剤量が端部と中央部で異なることによって現像
能力が異なるので、中央部と端部では画像濃度が異なる
という不具合が発生する。また、現像領域における現像
ギャップが均一であったとしても、現像領域に送られる
現像剤の汲み上げ量が異なると、現像剤ニップ幅（現像
剤が感光体に接触している幅）が中央部と端部とでは異
なる。現像ニップ幅が広がった部分では、ハーフトーン
画像後端白抜けや横細線再現性が悪くなる異常画像が発
生することも知られている。

【００２３】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、汲み上げられる現像剤
の量が、ドクタ中央部の変形によってドクタ中央部で増
大しても、現像領域内において均一な磁気ブラシ状態を
作ることを可能にし、もって、良好な画像濃度が得ら
れ、かつ、ハーフトーン画像などの後端白抜けを防止す
ることができ、横細線の再現性を向上させることができ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
現像剤担持体上の現像剤を現像磁極により穂立ちさせる
手段を有する現像装置と、穂立ちした現像剤に摺擦する
ことにより潜像を可視化する潜像担持体とを備えた画像
形成装置であって、上記現像装置は、穂立ちした現像剤
が潜像担持体に摺擦するニップ領域において現像剤担持
体の法線方向への磁束密度の減衰率が４０％以上であ
り、潜像担持体に摺擦するニップ領域幅が、現像剤担持
体の両端部より中心部で狭くなっていることを特徴とす
る。

【００２５】請求項２記載の発明は、現像剤担持体上の
現像剤を現像磁極により穂立ちさせる手段を有する現像
装置と、穂立ちした現像剤に摺擦することにより潜像を
可視化する潜像担持体とを備えた画像形成装置であっ
て、上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に
摺擦するニップ領域において現像剤担持体の法線方向へ
の磁束密度の減衰率が４０％以上であり、現像主磁極の
半値幅が、現像剤担持体の両端部よりも中心部で狭くな
っていることを特徴とする。

【００２６】請求項３記載の発明は、現像剤担持体上の
現像剤を現像磁極により穂立ちさせる手段を有する現像
装置と、穂立ちした現像剤に摺擦することにより潜像を
可視化する潜像担持体とを備えた画像形成装置であっ
て、上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に
摺擦するニップ領域において現像剤担持体の法線方向へ
の磁束密度の減衰率が４０％以上であり、現像主磁極に
隣り合う磁極との０Ｇ変極点角度が、現像剤担持体の両
端部よりも中心部で狭くなっていることを特徴とする。

【００２７】請求項４記載の発明は、現像剤担持体上の
現像剤を現像磁極により穂立ちさせる手段を有する現像
装置と、穂立ちした現像剤に摺擦することにより潜像を
可視化する潜像担持体とを備えた画像形成装置であっ
て、上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に
摺擦するニップ領域において現像剤担持体の法線方向へ
の磁束密度の減衰率が４０％以上であり、現像主磁極の
法線方向の磁束密度変化率が、現像剤担持体の両端部よ
りも中心部で大きくなっていることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる画像形成装置の実施形態について説明する。図
１において、潜像担持体である感光体ドラム１の周囲に
は、帯電ローラ等で感光体ドラム１の表面を帯電させる
帯電装置２、均一に帯電処理された感光体ドラム１の表
面にレーザー光線等を照射して静電潜像を形成する露光
装置３、感光体ドラム１の表面の静電潜像に対し帯電し
たトナーを付着させることでトナーによる可視像を形成
させる現像装置４、転写ベルトまたは転写ローラ、チャ
ージャー等で感光体ドラム１上に形成されたトナー像を
記録紙に転写する転写装置５、転写後に感光体ドラム１
上に残ったトナーを除去するクリーニング装置７、感光
体ドラム１上の残留電位を除去する除電装置８が順に配
列されている。

【００２９】このような構成において、帯電装置２の帯
電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１の上
記表面には、露光装置３によって静電潜像が形成され、
現像装置４によってトナー像が形成される。このトナー
像は、転写装置５によって感光体ドラム１の表面から、
図示されない給紙トレイから搬送されてきた記録紙に転
写される。その後、記録紙上のトナー像は定着装置によ
って記録紙に定着される。一方、転写されることなく感
光体ドラム１上に残ったトナーはクリーニング装置７に
よって回収される。残留トナーが除去された感光体ドラ
ム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロ
セスに供される。

【００３０】上記現像装置４の詳細な構成を、図２を参
照しながら説明する。図２において、現像剤担持体とし
ての現像ローラ４１は、潜像担持体としての感光体ドラ
ム１に近接するようにして配置されており、両者の対向
部分に現像領域が形成されるようになっている。上記現
像ローラ４１には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、
導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる現像
スリーブ４３が図示を省略した回転駆動機構によって矢
印方向すなわち時計回り方向に回転されるようにして備
えられている。

【００３１】現像スリーブ４３内にはこの現像スリーブ
４３の表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成
する磁石ローラ体４４が固定状態で備えられている。現
像剤を構成するキャリアは、上記磁石ローラ体４４から
発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ４３の
表面からチェーン状に穂立ちされるとともに、このチェ
ーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付
着されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形
成された磁気ブラシは、現像スリーブ４３の回転移送に
ともなって現像スリーブ４３と同方向、すなわち時計回
りの向きに移送されることとなる。現像剤の搬送方向す
なわち時計回り方向における前記現像領域の上流側部分
には、現像剤チェーン穂の高さ、すなわち現像剤の量を
規制するドクタブレード４５が設置されている。さらに
上記現像ローラ４１の後方領域には、現像ケーシング４
６内の現像剤を撹拌させながら現像ローラ４１側に汲み
上げるスクリュー４７が設置されている。

【００３２】図３に示すように、磁石ローラ体４４は、
複数の磁極を備えている。具体的には、現像領域部分に
現像剤を穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１ｂと、現像主磁極
Ｐ１ｂを挟んで磁石ローラ体４４の回転方向前後に配置
されかつ現像主極磁力と極性の異なる補助磁極Ｐ１ａ，
Ｐ１ｃと、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げるた
めの磁極Ｐ４と、現像スリーブ４３上に汲み上げられた
現像剤を現像領域まで搬送させる磁極Ｐ５およびＰ６
と、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ２および
Ｐ３とを備えている。これらの各磁極Ｐ１ｂ，Ｐ１ａ，
Ｐ１ｃ，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２およびＰ３は、現像ス
リーブ４３の半径方向に向けて配置されている。このよ
うに、磁石ローラ４１は、８極の磁石によって構成され
ているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させる
ために、Ｐ３極からドクタ４５までの間において磁極を
さらに増やし、たとえば、１０極や１２極で構成される
磁石ローラとしてもよい。

【００３３】本実施の形態では図３に示されているよう
に、上記現像主極Ｐ１ａと補助磁極Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃはと
もに横断面の小さい磁石により構成されている。横断面
が小さくなると一般に磁力は弱くなるが、現像ローラ表
面の磁力が小さくなりすぎるとキャリアを保持する力が
充分ではなくなるために、感光体へのキャリア付着を生
じることがある。そこで、これらの磁石は磁力の強い希
土類金属合金磁石により作製した。希土類金属合金磁石
のうち代表的な鉄−ネオジウム−ボロン合金磁石では、
最大エネルギー積が３５８ｋＪ／ｍ^３であり、鉄−ネオ
ジウム−ボロン合金ボンド磁石では、最大エネルギー積
が８０ｋＪ／ｍ^３前後である。これにより、従来通常用
いられていた、最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ^３前後
であるフェライト磁石、最大エネルギー積が２０ｋＪ／
ｍ^３前後であるフェライトボンド磁石等と比べて、強い
磁力を確保することが可能となったため、横断面の小さ
い磁石を用いても、現像ローラ表面の大きな磁力を確保
することが可能となった。大きな磁力を確保するために
は、このほかにサマリュウム−コバルト金属合金磁石等
を用いることもできる。

【００３４】上記のような構成により、主磁極Ｐ１ｂの
半値幅が小さくなり、その結果ニップが短くなった。こ
のように本実施の形態においては、感光体１の表面に摺
擦する磁気ブラシのニップが短くなるため、磁気ブラシ
先端部でトナードリフトが起こりにくくなり、結果とし
て、「後端部白抜け」を低減させることが可能となる。

【００３５】また、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの存在によ
り、主磁極Ｐ１ｂの磁力線の回り込みが強くなり、その
結果、ニップ部における法線方向の磁力密度の減衰率が
高くなるため、ニップ内で磁気ブラシが密に形成され
る。このため磁気ブラシはニップ部において現像ローラ
の長手方向におけるばらつきが低減されて充分に均一に
なり、現像ローラの長手方向にわたる全領域で後端白抜
けが低減される。

【００３６】具体的には、感光体ドラム１のドラム径を
６０ｍｍ、現像スリーブ４３のスリーブ径を２０ｍｍと
し、また、図４に示すように、主磁極Ｐ１ｂの両側にあ
る補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを３０°以下の角度としたと
ころ、主磁極Ｐ１ｂの半値幅は２２゜以下となった。さ
らに、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの角度を２５゜としたと
きの主磁極Ｐ１ｂの半値幅は１６°となった。さらに、
補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと補助磁極の外側にある磁極Ｐ
２，Ｐ６との変極点（０ｍＴ：磁力がＮ極からＳ極、Ｓ
極からＮ極に変わる点）間の角度は１２０°以下で形成
し、この状態で感光体ドラムを２４０ｍｍ／秒、現像ス
リーブを６００ｍｍ／秒で現像したところ、ニップが２
ｍｍ以下となった。また、ＡＤＳ社製ガウスメータ（Ｈ
ＧＭ−８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプ
ローブを用いて測定した主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表
面での磁束密度は１１７「ｍＴ」であるのに対し、現像
スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での磁束密度は５
４．４「ｍＴ」であり、減衰率は５３．５％であった。

【００３７】なお、上記実施の形態では補助磁極を用い
ていたが、補助磁極を用いることなく主磁極Ｐ１ｂのみ
を用いた場合でも、搬送磁極Ｐ２〜Ｐ６等への磁力線の
回り込みが強まる結果、ニップ部において法線方向にお
ける磁束密度の減衰率が４０％以上になれば、磁気ブラ
シは密に形成され、後端白抜けを充分に低減することが
できる。

【００３８】現像ギャップが同じであっても、現像剤の
汲み上げ量が異なり、現像領域に送られる現像剤の量が
異なることによって、現像剤ニップ幅（現像剤が感光体
に接触している幅）が現像ローラ長手方向中央部と端部
とでは異なる。現像ニップ幅が広がることにより、ハー
フトーン画像の後端白抜けや横細線再現性が悪くなるな
ど、異常画像が発生の原因となることは既に説明した
が、前記本発明の実施形態では、現像ローラの長手方向
に関し、現像主磁極を構成する磁石幅を、図５に示すよ
うに、磁石ローラ本体４４の長さ方向中央部と端部とで
異ならせ、中央部の幅ａを端部の幅ｂよりも細く（ａ＜
ｂ）している。より具体的には、端部から中央部に向か
って磁石幅が連続的に狭まっている。こうすることによ
り、現像主磁極の半値幅、減衰率および０ガウス変極点
が変わる。

【００３９】現像主磁極の半値幅を、端部よりも中央部
において狭くすることにより、現像ニップ幅が狭くな
り、トナードリフトの効果がより弱くなることから、画
像後端白抜けならびに細線再現性が向上する。また、端
部よりも中央部の減衰率を増加させることによって、端
部より中央部の磁気ブラシがより密で短く形成されるこ
とになり、画像後端白抜けならびに細線再現性がより一
層向上する。さらに、０ガウス変極点位置を、端部より
中央部において大きくすることにより、中央部において
現像剤の立ち上がり位置が端部より狭くなり、トナード
リフトの効果が弱まる。トナードリフトの効果が弱まる
ことによって画像後端白抜けならびに細線再現性が向上
する。以上のように、現像剤汲み上げ量が多くなる中央
部の現像領域における磁気ブラシの状態を現像領域内で
長手方向に関し均一にすることが可能となり、形成画像
の品質を高めることができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、潜像担持
体に摺擦するニップ領域幅を、現像剤担持体の両端部よ
り中心部で狭くしたことにより、後端白抜け等の画像劣
化が低減された高品質の画像を形成することができる。
さらに、現像領域内での端部と中央部の有効現像領域幅
が略同一となり、端部と中央部の現像能力が等しくなる
ことで、画像後端白抜けを防止することができるととも
に、細線再現性が現像剤担持体の長手方向に関し均一に
なる効果がある。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、現像主磁極
の半値幅を、現像剤担持体の両端部よりも中心部で狭く
したことにより、現像領域内での端部と中央部の現像ニ
ップ幅が略同一となり、現像剤担持体の長手方向に関し
トナー移動量が略同一となり、画像後端白抜けを防止す
ることができるとともに、細線再現性が現像剤担持体の
長手方向に関し均一になる効果がある。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、現像主磁極
に隣り合う磁極との０ガウス変極点角度を、現像剤担持
体の両端部よりも中心部で狭くしたことにより、潜像担
持体に接触する現像剤の位置が現像剤担持体の長手方向
に関し略同一となり、トナー移動量が略同一となること
で、画像後端白抜けを防止することができるとともに、
細線再現性が現像剤担持体の長手方向に関し均一になる
効果がある。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、現像主磁極
の法線方向の磁束密度変化率を、現像剤担持体の両端部
よりも中央部において高めることにより、現像領域内の
磁気ブラシの空隙が中央部で密になり、これによって、
現像剤担持体の長手方向に関し磁気ブラシの密度が略同
一となる。したがって、現像能力が現像剤担持体の長手
方向に関し均一になり、画像ざらつきが均一になる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示
す正面図である。

【図２】上記実施の形態中の現像装置部分を示す拡大正
面図である。

【図３】上記現像装置部の現像ローラによって生ずる磁
力線の様子を示す模式図である。

【図４】上記磁力線の様子とそれぞれの磁力線の広がり
角度を示す模式図である。

【図５】上記実施形態における現像主磁極の例を示す斜
視図である。

【図６】現像ローラにおけるドクタに対するトナーの押
圧の様子を示す正面図である。

【図７】従来の画像形成装置における後端白抜けのない
画像と後端白抜けがある画像との違いを示す模式図であ
る。

【図８】従来の画像形成装置における感光体と現像ロー
ラとのニップ部分を示す拡大正面図である。

【図９】従来の画像形成装置において後端白抜けの発生
メカニズムを順に示す正面図である。

【図１０】従来の画像形成装置において穂立ちした磁気
ブラシの様子を示すもので、（ａ）は現像ローラの長手
方向を、（ｂ）は（ａ）中の線Ａ−Ａ´に沿う断面にお
いて感光体が対向した場合を想定した模式図である。

【図１１】穂立ちした磁気ブラシの長さが短い場合に線
像担持体表面にトナーが付着する様子を順に示す正面図
である。

【図１２】後端白抜けのない画像形成時と後端白抜けが
ある画像形成時において穂立ちした磁気ブラシの違いを
示す模式図である。

【符号の説明】

１ 線像担持体 ４ 現像装置 ４１ 現像剤担持体としての現像ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体上の現像剤を現像磁極によ
   り穂立ちさせる手段を有する現像装置と、穂立ちした現
   像剤に摺擦することにより潜像を可視化する潜像担持体
   とを備えた画像形成装置であって、 上記現像装置は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に摺擦
   するニップ領域において現像剤担持体の法線方向への磁
   束密度の減衰率が４０％以上であり、 潜像担持体に摺擦するニップ領域幅が、現像剤担持体の
   両端部より中心部で狭くなっていることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 現像剤担持体上の現像剤を現像磁極によ
   り穂立ちさせる手段を有する現像装置と、穂立ちした現
   像剤に摺擦することにより潜像を可視化する潜像担持体
   とを備えた画像形成装置であって、 上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に摺擦
   するニップ領域において現像剤担持体の法線方向への磁
   束密度の減衰率が４０％以上であり、 現像主磁極の半値幅が、現像剤担持体の両端部よりも中
   心部で狭くなっていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 現像剤担持体上の現像剤を現像磁極によ
   り穂立ちさせる手段を有する現像装置と、穂立ちした現
   像剤に摺擦することにより潜像を可視化する潜像担持体
   とを備えた画像形成装置であって、 上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に摺擦
   するニップ領域において現像剤担持体の法線方向への磁
   束密度の減衰率が４０％以上であり、 現像主磁極に隣り合う磁極との０ガウス変極点角度が、
   現像剤担持体の両端部よりも中心部で狭くなっているこ
   とを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 現像剤担持体上の現像剤を現像磁極によ
   り穂立ちさせる手段を有する現像装置と、穂立ちした現
   像剤に摺擦することにより潜像を可視化する潜像担持体
   とを備えた画像形成装置であって、 上記現像手段は、穂立ちした現像剤が潜像担持体に摺擦
   するニップ領域において現像剤担持体の法線方向への磁
   束密度の減衰率が４０％以上であり、 現像主磁極の法線方向の磁束密度変化率が、現像剤担持
   体の両端部よりも中心部で大きくなっていることを特徴
   とする画像形成装置。