JP2002287501A

JP2002287501A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002287501A
Application number: JP2001085969A
Authority: JP
Inventors: Junichi Terai; 純一寺井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】後端白抜け等といった画像劣化を低減する一
方で、小粒径キャリアを使用した場合でもキャリア付着
を防止して、細線、小径ドットの忠実な再現や、均一で
ざらつき感の少ないハーフトーン画像の再現を可能とす
る。【解決手段】現像剤担持体上に穂立ちした現像剤で可
視化される潜像を有した潜像担持体に対向する位置にあ
る第１の磁極Ｐ１ｂとその現像剤搬送方向下流側に位置
する第２の磁極Ｐ１ｃを少なくとも有し、第１の磁極の
法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であり、第１の
磁極と第２の磁極の間における法線方向磁束密度と接線
方向磁束密度のベクトル和が少なくとも８５ｍＴ以上で
ある。

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、とりわけ
磁力を用いて現像処理を行う画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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、従来より、現像剤
がトナーのみからなる一成分現像方式と、現像剤がトナ
ーとキャリアを含む二成分現像方式とが知られている。
このうち二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
で、優れた現像方式として認識されている。かかる磁気
ブラシ現像方式は、現像剤担持体上にブラシチェーン状
に穂立ちされ保持された二成分現像剤が、潜像担持体に
対向する現像領域において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】かかる二成分現像においては、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
近接していた方が良好な画像濃度が得られ、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
が、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所謂「後端白抜け」と呼ばれる画
質劣化が発生する。後端白抜けの例を図６（ｂ）に示
す。

【０００４】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７に、二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を
示す。図中右側には現像剤担持体である現像ローラが、
図中左側には潜像担持体である感光体が示されている。
現像ローラは方向Ｄへと移動する現像スリーブと、内部
に固定された現像磁極とからなり、その表面を非磁性ト
ナーと磁性キャリアとでなる二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と運ばれてい
る。

【０００５】二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７において、小さな丸がトナー、大きな
丸がキャリアを意味しているが、理解の容易化のために
感光体との対向部内の一本の磁気ブラシだけを実線で示
し、他の磁気ブラシを破線で示すと共にトナーも省略し
ている。一方、感光体はその表面に静電潜像を保持しつ
つ方向Ｃに回転している。図７では静電潜像はＡ範囲に
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
体上の潜像に摺擦し、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、Ｂ範囲に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
上の一点に対し現像剤担持体の一点のみが接するだけだ
と画像濃度が出ないので、感光体上の一点に対し現像剤
担持体の或る範囲が摺擦するように感光体と現像スリー
ブの速度に差を設けるのが一般的であり、ここでは現像
スリーブが感光体よりも早く移動するものとする。

【０００６】このような二成分現像方式を例にとり、図
８に後端白抜けのメカニズムを表す。図８において(a)
〜(c)はいずれも図７の感光体と現像スリーブの対向部
付近を拡大したものであり、左側の感光体に対し、右側
の磁気ブラシ先端が近づいてくる。(a)、(b)、(c)は時
系列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８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、すなわち「後端白抜け」が発生する
状態にあり、感光体の回転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。この状態の感光体に向か
い、現像スリーブ上の１つの磁気ブラシが近づいてく
る。ここで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。
そのため図８(a)〜(c)において感光体は静止しているも
のとしてモデルを簡略化する。(a)において感光体に近
づいてくる磁気ブラシは、現像すべき画像部位置Ａに至
るまでの間に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の結果、
(b)のように磁気ブラシが位置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が剥き出し
の状態になる。このため、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。さらに(c)にお
いて磁気ブラシが位置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より再付着することもあ
る。この結果、画像部と非画像との境界では現像が行わ
れないことがあり、これが「後端白抜け」の原因とな
る。

【０００７】以上の説明では、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いるが、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り大きさ（高さ）の
異なる磁気ブラシが立ち上がっている。この様子を図９
に示す。図は感光体が存在しないときの磁気ブラシの状
態を模式的に示しているが、(a)は長手方向に広がる磁
気ブラシの状態を示し、(b)は(a)に示す磁気ブラシを長
手方向に対して垂直な平面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７と同じ断面において
磁気ブラシを観察した図である。他の図との関係が分か
るように、(b)には模式的に感光体との位置関係を示し
ておく。(a)に示すように、磁気ブラシの高さは長手方
向にばらつきが大きい。このため潜像担持体への接触位
置が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長手方向にばらつくために「後端
白抜け」の起こる度合は長手方向に一定ではなく、結果
として図６(b)に示すような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。

【０００８】なお、同様なメカニズムにより横細線が縦
細線に比して細る「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、二成分磁気ブラシ現像の
高画質化の妨げとなっていた。

【０００９】本出願人は上記「後端白抜け」を解決する
ため、先に、ニップを狭くする二成分磁気ブラシ現像装
置、及び、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二成分磁気ブラシ
現像装置を提案した。これら現像装置では共に「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。

【００１０】まず本出願人はニップを短くすることで後
端白抜けを改善できることを発見した。その原理は、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
像部を摺擦する時間が短くなり、それによってトナード
リフトを低減すると考えられる。このことを図１０に示
す。図１０は図８に比べ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１０においては図８と異な
り、(a)において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)ではトナー
ドリフトが低減されているために位置Ａにトナーが供給
され、(c)においてもキャリアがむき出しになっていな
いために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が低減される。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の磁
力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部
分（２個所）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の値を指す部分の角度幅のことである。

【００１１】しかし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出来ないこ
とがその後に判明した。その原因は、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９に示されるように磁気ブラシ
の高さは通常現像ローラ長手方向にばらついており、長
手方向で長い磁気ブラシの穂が発生する部分が存すれば
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。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、ニッ
プ領域で磁気ブラシを密に形成する現像装置を提案し
た。このような現像装置により、磁気ブラシの高さが長
手方向にばらつくことを防止できる。磁気ブラシを密に
形成することで磁気ブラシの高さの長手方向におけるば
らつきが防止されることを図６に示す。図６において
(c)が密に形成された磁気ブラシ、(d)が従来の磁気ブラ
シである。(c)で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ローラ長手方向におけるば
らつきは低減され、その結果(a)のように「後端白抜
け」のない画像が得られる。一方(d)は高さにばらつき
がある従来の磁気ブラシであり、この状態の磁気ブラシ
を用いると(b)のように「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時に充分密に形成
されていれば、磁気ブラシの長手方向における長さのば
らつきは充分に低減され、それ故に磁気ブラシが長手方
向に充分均一な状態でニップに突入し、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、ローラ長手方向の各位置において後端白抜け
を充分に低減できる。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良い。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（ｘ−
ｙ）÷ｘ×100 ％であり、例えば現像ローラ表面の法線
方向磁束密度が１００ｍＴ、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８０ｍＴのとき減衰
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-8300）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、より好ましくは５０％以上で、磁気ブラシの長手方
向のばらつきが充分低減できるほど密な磁気ブラシが形
成されることが分かった。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り、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
きないほど弱まって、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。減衰率を高めるためには現像磁極を形成
する磁石の材料を適宜選択したり、現像磁極から出る磁
力力線の回り込みを強める構成が考えられる。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構成とし
ては、例えば現像磁極を、磁気ブラシを穂立ちさせる主
磁極だけでなく、現像剤担持体の移動方向に沿って主磁
極の上流、下流に主磁極と逆の極性を有する補助磁極を
存在させることで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、例えば現像剤担持体に搬送磁極等、現像磁極以外の
存する磁極に対して、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そのような搬送磁極
へ回り込ませることが考えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ニップ
を狭くする二成分磁気ブラシ現像装置によって「後端白
抜け」は低減でき、またニップ領域において磁気ブラシ
を密に形成する現像装置によって「後端白抜け」はさら
に低減できることが確認された。

【００１３】上記現像装置により、後端白抜けが低減す
ることが可能になったが、近年、後端白抜けの改善とと
もに更なる高画質化の要望も市場で高まってきており、
具体的には細線や小径ドットの忠実な再現、均一でざら
つき感の少ないハーフトン画像の再現等である。

【００１４】一般に二成分現像においては、トナーやキ
ャリアを小粒径化すると、高解像度化を達成でき、画像
が向上することが知られている。しかしながら、６５μ
ｍ以下（体積平均）の小粒径キャリアが用いられると、
「キャリア付着」を生じ易くなり、これが原因で著しい
場合には画像の欠損を招くことがある。また磁性キャリ
アの飽和磁化率を小さくすると、磁気ブラシの穂が緻密
になり、しかも穂立ちが柔らかくなって、方向性のない
画像を得ることが期待できるが、一方で８０ｅｍｕ／ｇ
以下ではキャリア付着の問題を生じる。

【００１５】キャリア付着とは、キャリアが潜像担持体
に付着する現象である。潜像担持体にキャリアが付着す
ると、転写時に記録紙と潜像担持体との間にエアーギャ
ップを生じ、そのためこの部分での電界が弱まり、キャ
リアの近傍にある画像の転写が不十分となり、画像欠損
を生じることがある。このキャリアが記録紙上に転写さ
れると、転写されたキャリアが記録紙に定着されないだ
けでなく、その近傍のトナーも定着されないことがあ
り、定着不良を生じることがある。この未定着画像が擦
り取られると、画像欠損を生じ、記録紙の汚染も生じ
る。また未定着のキャリアが定着時に移動し、他の画像
に欠損を生じることもある。逆に潜像担持体に付着した
キャリアが記録紙上に転写されずにそのまま残っている
と、クリーニング部でキャリアを除去する際に潜像担持
体を傷つけてしまうことがあり、その傷によって画像に
欠損を生じることもある。また、キャリア付着により徐
々にキャリアを消費すると現像剤全体の量が不足し画像
濃度不足に発展することも考えられる。

【００１６】二成分現像剤においては、トナーとキャリ
アが互いに逆極性に帯電する。即ちトナーが正に帯電す
る場合はキャリアは負に帯電し、トナーが負に帯電する
場合はキャリアは正に帯電する。したがって現像により
トナーが潜像担持体上の画像部に付着するときに、キャ
リアは非画像部に付着し易い。このキャリア付着は、潜
像担持体の非画像部と現像剤担持体との電位差に影響さ
れる。

【００１７】電位差が小さい場合は、非画像部にもトナ
ーが付着する地汚れを生じ易く、逆に電位差が大きい場
合は、非画像部にキャリア付着を生じ易くなる。キャリ
ア付着を防止するためには、現像領域において現像剤担
持体上のキャリアを引き付ける磁気的吸引力を大きくす
る必要がある。調査の結果、キャリア付着は現像ニップ
の下流端、つまり現像剤担持体上の現像剤が現像領域を
通過し、離れる瞬間に発生することが分かった。したが
って現像極よりも下流に位置する磁極（第２磁極）によ
る潜像担持体（現像剤担持体ではない）上での磁気吸引
力を大きくすることがキャリア付着の防止上必要があ
る。

【００１８】そこで本発明は、後端白抜け等といった画
像劣化を低減する一方で、小粒径キャリアを使用した場
合でもキャリア付着を防止して、細線、小径ドットの忠
実な再現や、均一でざらつき感の少ないハーフトーン画
像の再現を可能とすることを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
り、現像剤担持体上に穂立ちした現像剤で可視化される
潜像を有した潜像担持体に対向する位置にある第１の磁
極とその現像剤搬送方向下流側に位置する第２の磁極を
少なくとも有し、第１の磁極の法線方向磁束密度の減衰
率が４０％以上であり、第１の磁極と第２の磁極の間に
おける法線方向磁束密度と接線方向磁束密度のベクトル
和が少なくとも８５ｍＴ以上であることによって解決さ
れる。

【００２０】第２の磁極の現像剤担持体表面での法線方
向への磁束密度を８０ｍＴ以上、磁束密度の減衰率を３
５％以下とすることで、現像剤担持体表面から離れた潜
像担持体表面の個所でも磁気吸引力を十分確保し、キャ
リア付着を防止できる。第２の磁極の磁束密度８０ｍＴ
は従来通りのフェライト磁石、フェライトボンド磁石等
の廉価な磁石で達成可能である。

【００２１】また用いられる現像剤のキャリア粒径が体
積平均で６５μｍ以下であると、一層キャリア付着の有
無の点で効果的である。キャリアの飽和磁化率が８０ｅ
ｍｕ／ｇ以下である場合も同じことがいえる。

【００２２】第１磁極の法線方向磁束密度の減衰率を４
０％以上とするにあたり、該磁極から出る磁力力線の回
り込みを強めるために、一つのやり方として、現像磁極
を、磁気ブラシを穂立ちさせる主磁極と、現像剤搬送方
向上流側に存在し主磁極と逆の極性を有する補助磁極か
ら構成する。更に磁力力線の回り込みを強めるために現
像主磁極とその上流側の補助磁極のみ高磁性材料を使用
する。両者の最大エネルギー積が５０ＫＪ／ｍ^３以上で
十分な磁力力線の回り込みを確保でき、後端白抜けの改
良が可能である。主磁極の下流側に存在し主磁極と逆の
極性を有する横断面の大きい補助磁極は前述したように
従来通りのフェライト磁石、フェライトボンド磁石等の
廉価な磁石で構わない。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置であ
る。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の表面を帯電する帯電装置２、
レーザー光線等で感光体ドラム１の一様帯電処理面に潜
像を形成する露光３、感光体ドラム１上において潜像に
対し帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する現
像装置４、転写ベルト又は転写ローラ、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。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は、露光3に
よって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー
像を形成される。該トナー像は転写装置5によって感光
体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送され
た記録紙へ転写される。その後、記録紙上のトナー像は
不図示の定着装置によって記録紙に定着される。一方、
転写されずに感光体ドラム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。残留トナーを除去され
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。

【００２４】現像装置４の構成を図２に基づき説明す
る。現像装置４は、現像容器４Ａとトナー補給部４Ｂと
で構成されており、そのうち現像容器４Ａ内には現像剤
担持体としての現像ローラ４１が、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Ｄ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、すなわち反時計回り方向に回転されるようにして備
えられている。

【００２５】現像スリーブ４３内には、該現像スリーブ
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４４が固定状態で備えられている。この
とき現像剤を構成するキャリアは上記磁石ローラ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
上に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
れて磁気ブラシを形成す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の回転移送に伴って
現像スリーブ４３と同方向、すなわち反時計回り方向に
移送されることとなる。現像剤の搬送方向、すなわち反
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穂高さ、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、撹拌ローラ４６及びパ
ドルホイール４７が設けられており、撹拌ローラ４６に
より撹拌混合された現像剤がパドルホイール４７によっ
て汲み上げられるようになっている。現像ローラ４１，
パドルホイール４７，撹拌ローラ４６を包み込むように
現像剤収納部材としての現像剤ケース５１が下側に配置
されている。

【００２６】また、トナー補給部４Ｂは、例えば、感光
体ドラム１に供給されるトナーの濃度が低下したことを
トナー濃度センサ４８が検知した場合、トナー補給ロー
ラ４Ｂ１の回転によりトナーＴを撹拌ローラ４６に向け
て繰り出すようになっている。そして、前述したドクタ
ブレード４５の近傍には、延長方向一端をドクタブレー
ド４５の近傍に位置させ且つ延長方向他端を撹拌ローラ
４６の上に位置させたセパレータ４９がそれぞれ配置さ
れており、このセパレータ４９における延長方向他端に
は、回転可能な搬送スクリュー５０が配置されている。

【００２７】このような構成の現像容器４Ａにおいて
は、パドルホイール４７の回転によって現像剤が汲み上
げられ、現像ローラ４１に向け送り出され、磁石ローラ
４４の磁力により現像ローラ４１の表面に担持される。
そして、現像ローラ４１に担持された現像剤は、現像ス
リーブ４３の回転に伴って表面を移動し、ドクタブレー
ド４５によって層厚を規制された上で、現像ローラ４１
と感光体ドラム１とが対向する現像領域Ｄを通過し、現
像剤ケース５１との間隙を通過し、磁石ローラ４４の磁
力が作用しなくなる位置（後で述べるＰ３付近）で現像
ケース５１の底部に落下し、再度、パドルホイール４７
により撹拌される。また、ドクタブレード４５によって
掻き取られた余剰の現像剤は、セパレータ４９上に配置
された複数の傾斜するフィン４９ａによって画像形成装
置奥側に順次搬送される。セパレータ４９の最奥端には
現像剤案内路が配置され、その延長方向他端に位置する
搬送スクリュー５０に向けて現像剤が案内され、該搬送
スクリュー５０により前述とは反対に画像形成装置の手
前側に搬送され、最手前端に配置された撹拌ローラ４６
と対向する不図示のスリットを通して落下する。この前
後それぞれの現像剤の搬送により、画像形成装置前後方
向においてトナー濃度が均一になるよう撹拌されると同
時に前後それぞれの現像剤の搬送量を等しく設定するこ
とで現像剤の剤レベル（水位）を一定に維持可能であ
る。

【００２８】磁石ローラ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、該現像主極磁力と極性の異な
る補助磁極（Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ）、現像スリーブ４３上に
現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４、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及びＰ６、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁
極Ｐ２及びＰ３である。これらの各磁極Ｐ１ｂ，Ｐ１
ａ，Ｐ１ｃ，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２及び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
磁石ローラ４４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極からドクタブレード４５間に磁極を更に増やし１
０極や１２極で構成される磁石ローラとしても良い。

【００２９】本実施の形態では図３に示されるように、
上記現像主極Ｐ１群のうち、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂは横断面の
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で３
５８ｋＪ／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で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、２０ｋＪ／ｍ^３前後であ
るフェライト磁石や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為、横断面の小さ
い磁石を用いても現像ローラ表面の磁力を確保すること
が可能となった。磁力を確保するためには、この他にサ
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。なお、前記Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ以外のＰ１ｃ、Ｐ２〜Ｐ
６は従来通りフェライト磁石、フェライトボンド磁石等
で構わない。

【００３０】上記のような構成により、主磁極（Ｐ１
ｂ）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、感光体上を摺
擦する磁気ブラシのニップが短くなる為、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、「後端白抜け」を低減させることが可能となる。

【００３１】また、上流側の補助磁極（Ｐ１ａ）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に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長手方
向にばらつかず充分均一になり、長手方向にわたる全領
域で後端白抜けが低減される。

【００３２】具体的には、感光体ドラム１のドラム径を
１００ｍｍ、現像スリーブ４３のスリーブ径を２５ｍｍ
とし、また図４に示すように主磁極（Ｐ１ｂ）の上流側
にある補助磁極（Ｐ１ａ）の主磁極に対する開き角度を
３５°以下の角度、具体的には３０°、下流側にある補
助磁極（Ｐ１ｃ）の開き角度を５０°以下の角度、具体
的には４３°としたところ、主磁極（Ｐ１ｂ）の半値幅
が２２゜以下、具体的には１９°、補助磁極（１ｃ）の
半値幅は２５°以上、具体的には３３°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（Ｐ２，Ｐ６）との変極点（０ｍＴ：磁力がＮ極
からＳ極あるいはＳ極からＮ極に変わる点）間角度を１
３０°以下で形成し、この状態で感光体ドラムを３５０
ｍｍ／秒、現像スリーブを７００ｍｍ／秒の周速で現像
した場合にはニップが２ｍｍ以下となった。またＡＤＳ
社製ガウスメータ（HGM-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法線方向磁束密度と
接線方向磁束密度のベクトル和は図５に示すように、主
磁極（Ｐ１ｂ）から下流側補助磁極（Ｐ１ｃ）の間で最
も落ち込む部分でも９５ｍＴであった。この際、用いた
キャリア粒径の体積平均は５５μｍ、飽和磁化は６５ｅ
ｍｕ／ｇである。各磁極の磁束密度を変えて、合成磁束
密度（ベクトル和）を変化させたところ、Ｐ１ｂとＰ１
ｃの間でベクトル和が８５ｍＴ以上であれば、目立った
キャリア付着を生じることがなかった。この場合、キャ
リア粒径が小さくなるにつれ、キャリア付着防止に必要
とされる合成磁束密度は大きくなることも分かった。

【００３３】

【発明の効果】本発明では、潜像担持体に対向する位置
にある第１の磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％
以上であり、該第１の磁極とその下流側の第２の磁極の
間における法線方向磁束密度と接線方向磁束密度のベク
トル和が少なくとも８５ｍＴ以上であることにより、後
端白抜け等といった画像劣化を低減する一方で、小粒径
キャリアを使用した場合でもキャリア付着を防止して、
細線、小径ドットの忠実な再現や、均一でざらつき感の
少ないハーフトーン画像の再現が可能である。

【００３４】第２の磁極の現像剤担持体表面での法線方
向への磁束密度を８０ｍＴ以上、磁束密度の減衰率を３
５％以下とすることで、現像剤担持体表面から離れた位
置でも磁気吸引力を十分確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略図である。

【図２】本発明に係る現像装置の概略図である。

【図３】磁石ローラの各磁極の磁束密度を示す図であ
る。

【図４】磁石ローラの現像磁極群を構成する主磁極と補
助磁極の開き角度を表す図である。

【図５】法線方向及び接線方向への磁束密度及びそれら
磁束密度のベクトル和を示す図である。

【図６】後端白抜けの有無と磁気ブラシの疎密の関係を
示す図で、（ａ）が後端白抜けのない画像、（ｂ）が後
端白抜け画像、（ｃ）、（ｄ）がそれぞれ（ａ）画像、
（ｂ）画像の際の磁気ブラシの状態を示すものである。

【図７】二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の一
例としてのネガポジ現像の際の現像部を示す概念図であ
る。

【図８】後端白抜けのメカニズムを説明する図で、
（ａ）から（ｃ）に進むにつれて時間が経過する。

【図９】長手方向で高さの異なる磁気ブラシが立ち上が
っている様子を説明する図で、（ａ）は感光体のない状
態で長手方向に広がる磁気ブラシの状態を示し、（ｂ）
は（ａ）の磁気ブラシを長手方向に対し垂直な平面で切
った場合の断面図である。

【図１０】現像部ニップ領域でのトナードリフトを低減
する原理を説明する図で、（ａ）から（ｃ）に進むにつ
れて時間が経過する。

【符号の説明】

１感光体４１現像スリーブ４４磁石ローラ４５層厚規制部材５１現像剤ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体と該担持体上の現像剤を磁
極により穂立ちさせる手段と可視化を終了した現像剤を
収納する現像剤収納部材とを有する現像装置であって、現像剤担持体上に穂立ちした現像剤で可視化される潜像
を有した潜像担持体に対向する位置にある第１の磁極と
その現像剤搬送方向下流側に位置する第２の磁極を少な
くとも有し、第１の磁極の法線方向磁束密度の減衰率が
４０％以上であり、第１の磁極と第２の磁極の間におけ
る法線方向磁束密度と接線方向磁束密度のベクトル和が
少なくとも８５ｍＴ以上であることを特徴とする現像装
置。
【請求項２】第２の磁極の現像剤担持体表面での法線
方向磁束密度を８０ｍＴ以上、該磁束密度の減衰率を３
５％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の現像
装置。
【請求項３】用いられる現像剤のキャリア粒径が体積
平均で６５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又
は２に記載の現像装置。
【請求項４】キャリアの飽和磁化率が８０ｅｍｕ／ｇ
以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一
項に記載の現像装置。
【請求項５】第１の磁極の最大エネルギー積が５０Ｋ
Ｊ／ｍ^３以上であることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項に記載の現
像装置を備えた画像形成装置。