JP2005266366A - 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁界発生手段を備えた現像ローラ５１と、２成分現像剤を収容する現像容器内で現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、現像ローラを囲うケース部材とを有し、上記現像剤を現像ローラ５１の回転により搬送し、感光体ドラム２０上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置において、省スペース、高速化を図りつつ、画像濃度ムラ等の異常画像を抑える。
【解決手段】 隣接して現像ローラ５１の回転方向上流側から順に配置される同極性磁極Ｐ３極、Ｐ４極の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが現像ローラ５１を囲うケース部材５５の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルＢが、前記法線ベクトル方向側の水平線ＬＬ１に対して、角度α＝０度〜７０度であり、かつ前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極Ｐ４の法線方向のピーク磁力を３５mT以上５５mT以下とした。
【選択図】図５

Description

この発明は、像担持体上の静電画像を２成分現像剤で現像する現像装置、この現像装置を用いたプロセスカートリッジ、このプロセスカートリッジを用いた画像形成装置に関する。

回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと現像物質である非磁性トナーより成る２成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記２成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、上記現像剤を上記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置がある（例えば、特許文献１、２参照）。

これらの現像装置は、前記２成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容する現像容器と、現像担持体である現像ローラと、これに内包されるマグネットローラとを備えている。この現像ローラについて、マグネットローラに設けられた複数の磁極のうち、前記現像容器の最も近くに配置された磁極は、磁力を前記現像容器内部まで到達させるように構成され、この磁力によって現像容器から汲み上げられて現像ローラの表面に担持された現像剤は、現像ローラの回転に伴って規制ブレード等の規制部材との対向位置を通過する際にその層厚が規制される。

そして、感光体ドラム等の潜像担持体と、現像ローラとが対向する現像位置まで搬送され、この潜像担持体上の潜像にトナーを静電的に付着させる。現像位置を通過した現像剤は、その後、現像ローラに内包されるマグネットローラのうち、互いに隣合う同極の磁極同士によって作られる反発磁界によって両磁極のおよそ中間位置の磁力がほとんどゼロになる部分でマグネットの拘束力から解放されて現像ローラの表面から離脱する。現像ローラから離脱した現像剤は、現像容器内を移動してくる現像剤と混合攪拌され、改めて現像ローラで汲み上げられて上記サイクルを繰り返す。

近年、ユーザーの機械選択の重要要因として省スペース化・印刷の高速化の占める割合は増加し、それに伴う現像装置の小型化、如いては現像ローラの小径化、それを覆うカバーの小型化、現像ローラとカバーの隙間の狭化、現像ローラ回転速度の高速化等は避けられない現状である。

このような省スペース・高速化構成の現像装置において、前記反発磁力で離脱した現像剤を、現像容器内を移動してくる現像剤と十分混合攪拌して、トナー濃度、トナー帯電量等をリフレッシュして繰返し現像することは困難となってきている。すなわち、反発磁力によって離脱した現像後現像剤が、十分なリフレッシュをされることなく、再び現像ローラによって汲み上げられ、現像位置まで到達して現像されてしまい、画像濃度のムラが発生し易くなっている。

特開平１０−３１３６２号公報 特許第２６６００５０号公報

この発明は上記の経緯に鑑みてなされたものであり、その課題は、省スペース、高速化構成の現像装置において、画像濃度ムラ等の異常画像を抑えることができる現像装置、および該現像装置を含むプロセスカートリッジ、および該プロセスカートリッジを本体に対して脱着可能にした画像形成装置を低コストにて提供することである。

この発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 請求項１記載の発明では、回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る２成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって前記２成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を上記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置において、前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を現像ローラから分離させる２つの同極性磁極の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記ケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、０度〜７０度とし、かつ前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を３５mT以上５５mT以下とした（請求項１）。

請求項１に記載の現像装置において、前記現像ローラには法線方向のピーク磁力が前記像担持体の中心へ向かうように設定されたＰ１極から当該現像ローラの回転方向順にＰ２極、Ｐ３極、Ｐ４極、Ｐ５極の順に磁極が配置されていて、前記２つの同極性磁極が前記Ｐ３極と前記Ｐ４極であり、前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極が前記Ｐ４極である（請求項２）。請求項１又は２に記載の現像装置において、前記２つの同極性磁極（Ｐ３極、Ｐ４極）の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極（Ｐ４極）の法線方向のピーク磁力が、前記現像ローラの長手方向一端側から他端側にかけて部分的に異なる値に設定されている（請求項３）。請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、前記２つの同極性磁極（Ｐ３極、Ｐ４極）の中、現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極（Ｐ４極）の磁力を前記現像ローラの長手方向一端側に対して他の側よりも高めに設定した（請求項４）。
（２）． 像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段を構成する現像ローラの磁界発生手段を構成する磁極のうちで、現像位置を通過した現像剤を現像ローラから分離させる２つの同極性磁極間の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記現像ローラを囲うケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、０度〜７０度とし、かつ該Ｐ４極の法線方向のピーク磁力を３５mT以上５５mT以下とした（請求項５）。請求項５に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記２つの同極性磁石の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を、現像ローラの一端側から他端側にかけて部分的に異なる値に設定する（請求項６）。
（３）． 像担持体と現像装置を含むこれら部材を一体的に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジを、本体に対して着脱可能にしている画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが請求項５に記載のものである（請求項７）。像担持体と現像装置を含むこれら部材を一体的に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジを、本体に対して着脱可能にしている画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが請求項６に記載のものである（請求項８）。

この発明によれば、反発磁力によって離脱した現像剤を、現像容器内を移動してくる現像剤と十分混合攪拌して、リフレッシュすることによって、画像濃度ムラ等の異常画像を抑えることができる省スペース、高速化対応の現像装置、および該現像装置を含むプロセスカートリッジ、および該プロセスカートリッジを本体に対して脱着可能にした画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
（画像形成装置における画像形成プロセス）
この発明の画像成装置の一例としてカラー画像形成装置について、カラー画像を得る過程を説明する。図１において、カラー画像形成装置には中間転写ベルト１１を有する転写ベルト装置１０と４つの画像ステーションが配置され、各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋが設けられている。

これら感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋのまわりには、それぞれ専用の帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋ、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋ、クリーニング装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが設けられている。画像形成装置本体７０の上部には、図中左からトナーを補給するトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが配置されており、これらのトナーボトルには順にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）のトナーが充填されており、ここから図示しない搬送経路を経て所定の補給量だけ各色のトナーが現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋに補給される。

動作に関しては、転写紙２が給紙カセット１より給紙ローラ３によって送り出され、転写紙２の先端がレジストローラ対４まで到達すると図示しないセンサによって検知される。この検出信号でタイミングを取りながら、レジストローラ対４によって転写紙２は２次転写ローラ５と中間転写ベルト１１とのニップ部に搬送される。

予め帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって一様に帯電された感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、光書込み装置８によりレーザー光にて露光走査され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上に静電潜像が作られる。

各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋにより現像され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。

次に１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋに電圧が印加され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上のトナーが、中間転写ベルト１１上に順次転写されていく。この時各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト１１の回転方向での上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。

中間転写ベルト１１上に形成された重ねトナー画像は、２次転写ローラ５の位置まで搬送され、転写紙２に２次転写される。各色のトナー像が転写された転写紙２は、定着装置６に搬送されて熱定着され、排紙ローラ７により排紙されて、排紙トレイ７Ｔに積載される。

なお、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋでクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電用電圧を印加する帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって除電と同時に帯電され、次の作像に備える。また、中間転写ベルト１１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１３によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
（画像ステーション、現像装置）
ここでは、図１における画像ステーションの1つを拡大した図２、現像装置５０の外観部を示した図３、図２に示したのと同じ現像装置を表した図形の上に各種寸法、磁力線等を描き表した図４等を参照して説明する。以下の説明では、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋに共通な構造の説明であるから、色の区別を表すＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの各符号を除いた数字だけの符号で表示し、説明する。

現像装置５０は開口部を有するケース部材たる現像ケース５５、感光体ドラム２０表面に近接対向するように配置された現像ローラ５１、現像ローラ５１上の現像剤を一定の高さに規制するブレードからなる規制部材５２、現像ローラ５１の下方で対向する位置に配置される第１搬送スクリュ５３とこの第１搬送スクリュ５３と平行して水平方向上に並べて設けられた第２搬送スクリュ５４等により構成されている。

前記トナーボトルより図示しない搬送経路及び補給部を経てトナーが現像容器５６ｂ（図３では図示省略、図２、４、５、９参照）内の第２搬送スクリュ５４の現像剤送り方向上流側（図３における第２搬送スクリュ５４上又は現像容器５６ｂ内であって矢印Ａで示す現像剤送り方向の上流側、つまり左端部位）に補給される。

この補給されたトナーは第２搬送スクリュ５４によって現像容器５６ｂ（図３では図示省略）内を矢印Ａ方向に送られながら、現像剤中のキャリアと混合、帯電され、図３における第２搬送スクリュ５４の送り方向下流側の端部、つまり、右端部で、図示しないギヤを介して第２搬送スクリュ５４と連動回転する第１搬送スクリュ５３側に矢印Ｂに示す向きに受け渡される。この受け渡し部では仕切り板５６ａ１が切り欠かれている。そして、今度は現像容器５６ａ内で矢印Ａ方向と反対の矢印Ｃ方向に送られ、その過程で、現像ローラ５１に供給される。そして、矢印Ｃ方向への搬送端部、つまり、左端部で矢印Ｃの向きから直角方向に向きを変えた矢印Ｄの向きに進み、第２搬送スクリュ５４に受け渡されて矢印Ａの向きに送られる。この受け渡し部でも仕切り板５６ａ１が切り欠かれている。

図４に示すように、現像ローラ５１は第１搬送スクリュ５３に対し鉛直方向からθの角度を以って配置されている。また現像ローラ５１と第１搬送スクリュ５３とはδの中心間距離をもっている。本例では、感光体ドラムは外周部がＯＰＣ（optical photo conductor）からなるドラムであり、直径３０ｍｍで回転外周線速度１５５mm/sec、現像ローラ５１は直径１８ｍｍで回転速度３２９rpm 、第１、第２搬送スクリュ５３、５４は攪拌機能も備えた撹拌搬送手段でスクリュ形状をなし外径は１５ｍｍで回転速度４６９rpm、θ＝２５．５度、δ＝２４.４mmである。

現像ローラ５１と第１搬送スクリュ５３との水平方向での中心間距離は１０ｍｍ、同鉛直方向での中心間距離は２１ｍｍ、図４、図５における現像容器５６ａの開口幅は１６ｍｍでその上方に磁極Ｐ３、Ｐ４、及び現像ケース５５の傾斜した内壁面（後述する法線ベクトルＡが反射する部位）が位置している。該内壁面が水平線ＬＬ１となす傾き角βは４４度であり、該内壁は現像容器５６ａの開口を形成する仕切り板５６ｃの位置に及んでいる。

クリーニング装置４０は開口部を有するクリーニングケース４３、感光体ドラム２０上の残留トナーをクリーニングする為のクリーニングブレード４１、クリーニングした廃トナーを図示しない廃トナーボトルに搬送する為の廃トナースクリュ４２等により構成されている。

図１、図２において、転写ベルト装置１０は中間転写ベルト１１、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１１に転写するための１次転写ローラ１２、それらの部品を保持する中間転写ベルトケース１４等にて構成されている。

なお、帯電ローラ３０Ｒと現像ローラ５１との間の感光体ドラム２０上には、光書き込み装置８からのレーザ光Ｌが照射されるようになっている。

図４に示した磁力分布を拡大して示したのが図５である。図４、図５において、現像ローラ５１のまわりには、「複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段により磁極Ｐ１乃至磁極Ｐ５が現像スリーブ回転方向にＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５極の順に並んで構成されている。

すなわち、現像ローラ５１にはその回転方向上、感光体ドラム２０（像担持体）の中心へ向かうように設定されたＰ１極（Ｎ極）を起点として当該現像ローラ５１の回転方向順にＰ２極（Ｓ極）、Ｐ３極（Ｎ極）、Ｐ４極（Ｎ極）、Ｐ５極（Ｓ極）の順に磁極が配置されていて、隣り合う２つの同極性磁極がＰ３極（Ｎ極）とＰ４極（Ｎ極）であり、これら２つの同極性磁極の中、現像ローラ５１の回転方向下流側に位置する磁極が前記Ｐ４極（Ｎ極）である（請求項２）。

これらの磁極は、現像ローラ５１の法線方向の磁力であって感光体２０上の潜像を現像するための現像剤を供給するのが磁極Ｐ１（Ｎ極）であり、現像位置（現像ローラ５１と感光体ドラム２０とが近接対向していて現像が行なわれる領域）で現像に使用された現像剤を現像ローラ５１の回転との相乗作用によって現像容器５６ａ（第１搬送スクリュ５３の回り）の側に引き寄せるのが磁極Ｐ２（Ｓ極）であり、第１搬送スクリュ５３から現像剤を現像ローラ５１上に吸着するのが磁極Ｐ４（Ｎ極）であり、磁極Ｐ４と同極の磁極で構成して磁極Ｐ２と磁極Ｐ４の間に位置し、磁極Ｐ４との反発磁界によって磁極Ｐ２で引き寄せられた該現像剤を現像ローラ５１から離脱させるのが磁極Ｐ３（Ｎ極）であり、磁極Ｐ４の磁力によって現像ローラ５１表面に拘束されている現像剤を、現像剤の厚みを規制する規制部材５２まで引き寄せて移動するのが磁極Ｐ５（Ｓ極）である。なお、この磁極Ｐ５は第１搬送スクリュ５３により搬送される現像剤を搬送過程で汲み上げる機能も有する。また、磁極Ｐ３と磁極Ｐ４で作られる反発磁界（以下、磁極Ｐ３-４とする）は、水平方向、法線方向共に１０mT以下の磁力としている。

図示の例では、現像ローラ５１を時計の文字盤に見立てた場合、現像位置が３時の位置、磁極Ｐ１の位置が２時〜４時の位置、磁極Ｐ２の位置が１２時〜２時の位置、磁極Ｐ３が１０時〜１２時の位置、磁極Ｐ４が８時〜９時の位置、磁極Ｐ５が５時〜７時の位置にある。なお、各磁極の法線方向のピーク位置は各磁極の円周方向の中心にある。

図４、図５において、Ｐ３-４極の法線磁界が最も低い部位で現像ローラ５１の周面に立てた法線ベクトルＡが現像ローラ５１を囲う現像ケース５５の内壁面で反射して作られる反射ベクトルをＢとする。このベクトルＢが水平線ＬＬ１となす交点を中心として、該交点の左側の水平線部分を起点とし、反時計回りの向きに計ったベクトルＢまでの角度を角度αとする。

また、磁極Ｐ４の法線方向のピーク磁力をＭ(mT)とする。図６、図７は、角度αおよびピーク磁力Ｍを水準振り（値を変えて現像）したときの、それぞれモヤ状濃度ムラランク、および画像濃度ＩＤ値をまとめたものである。実験は、室温２７°Ｃ、相対湿度８０％および、室温１０℃、相対湿度１５％の環境下にてトナー補給を行ってトナー濃度を７ｗｔ％に保ちながら全面露光画像（ベタ画像）を連続２０枚出力したときの画像を評価したもので、モヤ状濃度ムラの場合はランク４以上は実使用上問題無いレベルと判断できる。また、画像濃度ＩＤはX-Rite９３８（米国エックスライト社）の測定器を用いて、画像中央部を測定したもので、１．４０以上は実使用上問題無いと判断できる。トナーはモヤ状濃度ムラの判断がし易いブラックトナー（平均粒径６．８μm）を、キャリアは平均粒径３５μmを用いた。

これによると、隣接して前記現像ローラの回転方向上流側から順に配置される２つの同極性磁極Ｐ３と磁極Ｐ４の極間で形成される反発磁界の最も低い部分で現像ローラ５１の周面上に立てた法線ベクトルが現像ローラ５１を囲うケース部材たる現像ケース５５の内壁面と反射して作られる法線反射ベクトルＢの向きが、前記法線ベクトル方向側の水平線ＬＬ１に対して、「角度α＝０度〜７０度」であり、かつ前記２つの同極性磁極Ｐ３、磁極Ｐ４の中、現像ローラ５１の回転方向下流の磁極Ｐ４の法線方向のピーク磁力が３５mT以上５５mT以下である場合に、モヤ状濃度ムラ、および画像濃度ＩＤが共に実使用上問題ないレベルに達する（請求項１）。なお、図４、図５は、実験に用いた装置の構造を実寸比率で示している。因みに、磁極Ｐ１の法線方向のピーク磁力は９５ｍＴ、磁極Ｐ５の法線方向のピーク磁力は６５ｍＴである。

法線反射ベクトルＢの向き及び磁極Ｐ４のピーク磁力を上記範囲に設定することによって、現像剤の循環、すなわち現像に使われた現像剤を磁極Ｐ３-４で離脱し、離脱した現像剤が直接または現像ローラ５１の上の現像ケース５５の内壁に跳ね返って第１搬送スクリュ５３または第１搬送スクリュ５３を囲む現像容器５６ａに落下し、その落下位置が現像剤を汲み上げる磁極Ｐ５から離れた位置であるので、落下直後に磁極Ｐ５で吸引されることなく第１搬送スクリュ５３が搬送してきた後続の現像剤と十分混合攪拌されながらさらに搬送されて再び磁極Ｐ４で汲み上げられるからである。

一方、角度αを７０度より大きく設定すると、磁極Ｐ３-４で離脱した現像剤のうち、第１搬送スクリュ５３を囲む現像容器５６ａ内に落下し、第１搬送スクリュ５３が搬送してきた後続の現像剤と十分混合攪拌されないで、すぐさま磁極Ｐ４または磁極Ｐ５で汲み上げられてしまうものの割合が増加する。よって、部分的にトナー濃度が低い現像剤を汲み上げてしまうことになるために、現像時にモヤ状のトナー濃度ムラを発生させてしまう。

また、該磁極Ｐ４の法線方向のピーク磁力Ｍが５５mTより大きい場合は、磁極Ｐ３-４で離脱した現像剤を直接磁極Ｐ４で引っ張る力が大きくなり、現像剤が現像ローラ５１上を連れ回る格好となり、同じく現像時にモヤ状のトナー濃度ムラを発生させてしまう。ピーク磁力Ｍが３５mTよりも小さい場合、第１搬送スクリュ５３の下部を囲む現像容器の現像剤を汲み上げる力が弱くなり、全体的に画像濃度ＩＤが低くなってしまう不具合が生じる。

ここで、例えば高速化に適合させるために、感光体２０の線速度を１８６mm/secにして画像出力速度を上記の１．２倍にする。それに伴い、現像ローラ５１、第１搬送スクリュ５３、第２搬送スクリュ５４の速度も１．２倍にする。

すると、画像右部が中央、左部に比べて濃度（ＩＤ）が低くなり、さらには全体的にモヤ状の濃度ムラを生じ易くなる。これは、第２搬送スクリュ５４から第１搬送スクリュ５３への現像剤の受け渡し部及び第１搬送スクリュ５３から第２搬送スクリュ５４への現像剤の受け渡し部の現像剤送り速度が、それぞれの搬送スクリュによる現像剤送り速度に比べて遅くなり、第１搬送スクリュ５３の最上流側、すなわち図３における現像ローラ５１の右側、画像右側端部（画像右側）での現像剤量が他の位置に比べて少なめになることによる。

この傾向は感光体ドラム２０、現像ローラ５１、現像剤攪拌用の第１、第２搬送スクリュ５３，５４の回転速度が速い程、また現像剤の充填量が低いほど顕著になる傾向がある。

図８は全面露光画像を出力した際の画像上各部位の濃度を測定した結果である。磁極Ｐ４を４５mT、角度αを３５度としている。ただし、図３において、現像ローラ５１の最上流側（画像上位置右側）のＰ４極の磁力のみ、４５mT、４７mT、５０mTと水準振りしている。

この場合、磁極Ｐ４の磁力を現像ローラ５１の長手方向上で異ならせている（請求項３）。本例では、現像ローラ５１の長手方向に沿う第１搬送スクリュ５３による現像剤の搬送方向の最上流側（Ｆ側）を最下流側（Ｒ側）、中央側（Ｃ側）よりも高めに設定し、現像剤を汲み上げし易くしている。これによって、画像右部と中央、左部の濃度差は小さくなる（請求項４）。

すなわち、２つの同極性磁極Ｐ３、Ｐ４極の中、現像ローラ５１の回転方向下流側に位置する磁極Ｐ４の法線方向のピーク磁力を、現像ローラ５１の長手方向の一端側から他端側にかけて部分的に異ならせることによって、第１搬送スクリュ５３の下部を囲む現像容器での現像剤の容量バランスに合わせて汲み上げ量を現像ローラ５３長手方向に一定に設定し、画像濃度ムラがない画像を提供することができる。

図９は、この発明に係る現像装置５０を、感光体ドラム２０、帯電手段としての帯電ローラ３０Ｒ及びその付帯設備、クリーニング手段たるクリーニング装置４０などと一体的にフレームで支持してプロセスカートリッジ６０として構成している。この一体的に支持しているフレームは、これまで出てきた部材で説明すれば、現像ケース５５、現像容器５６ａ、５６ｂ、クリーニングケース４３などを一体化するフレームである。図９では、これらの部材を一体でつなぐフレームで示してある。

このプロセスカートリッジ６０を画像形成装置本体７０に適宜の取付け基準、案内手段などを介して着脱自在な構成としている。画像形成プロセスを実行する各種ユニット部材などをプロセスカートリッジ６０として一体化したことで、ユーザーやサービスマンが持ち運びし易く、また感光体ドラム２０、帯電手段、現像手段、クリーニング装置等を傷つけにくく、交換操作性が良いカートリッジを提供することができる。（請求項５、６）。

図１０は、各色のプロセスカートリッジ６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｂｋを画像形成装置本体７０に対して着脱可能にした画像形成装置の概略図を示す。図ではプロセスカートリッジ６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｂｋを画像形成装置本体７０から抜き出す（或いは装着する）途中の状態で示している。これら各プロセスカートリッジ６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋはそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒の現像剤で現像できる現像装置５０（この例では現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋ。但し、図示されず。）が入ったプロセスカートリッジである。これにより、ユニット点数が少なくメンテナンス性に優れた本体装置を提供することができる。（請求項７、８）

カラー画像形成装置の構成を説明した図である。 画像ステーションの構成を説明した図である。 現像装置の外観斜視図である。 現像装置の内部構成及び現像ローラまわりの磁力分布を説明した図である。 現像ローラまわりの磁力分布を説明した図である。 磁極Ｐ４の法線方向ピーク磁力などを変えたときの画質を評価したデータをグラフ化した図である。 磁極Ｐ４の法線方向ピーク磁力などを変えたときの画質を評価したデータをグラフ化した図である。 磁極Ｐ４の法線方向ピーク磁力を現像ローラの長手方向で変えたときの画質を評価したデータをグラフ化した図である。 プロセスカートリッジの説明図である。 各色用のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に組み付ける途中の状態を説明した外観斜視図である。

符号の説明

５１ 現像ローラ
５５ 現像ケース
Ｐ４ 磁極

Claims (8)

1. 回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る２成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記２成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置において、前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる２つの同極性磁極の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記ケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、０度〜７０度とし、かつ前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を３５mT以上５５mT以下としたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記現像ローラには法線方向のピーク磁力が前記像担持体の中心へ向かうように設定されたＰ１極から当該現像ローラの回転方向順にＰ２極、Ｐ３極、Ｐ４極、Ｐ５極の順に磁極が配置されていて、
   前記２つの同極性磁極が前記Ｐ３極と前記Ｐ４極であり、
   前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極が前記Ｐ４極であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   前記２つの同極性磁極（Ｐ３極、Ｐ４極）の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極（Ｐ４極）の法線方向のピーク磁力が、前記現像ローラの長手方向一端側から他端側にかけて部分的に異なる値に設定されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
   前記２つの同極性磁極（Ｐ３極、Ｐ４極）の中、現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極（Ｐ４極）の磁力を前記現像ローラの長手方向一端側に対して他の側よりも高めに設定したことを特徴とする現像装置。
5. 像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段を構成する現像ローラの磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる２つの同極性磁極間の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記現像ローラを囲うケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、０度〜７０度とし、かつ前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を３５mT以上５５mT以下としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項５に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記２つの同極性磁石の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を、現像ローラの一端側から他端側にかけて部分的に異なる値に設定したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 像担持体と、現像装置を含むこれら部材を一体的に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジを、画像形成装置本体に対して着脱可能にしている画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジが請求項５に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
8. 像担持体と、現像装置を含むこれら部材を一体的に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジを、本体に対して着脱可能にしている画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジが請求項６に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
   

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