JP2006091247A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤担持体を像形成体よりも上方に配置した場合、トナー飛散が起きやすいと言う問題を解決し、高画質の画像を形成する画像形成装置を実現する。
【解決手段】 前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、下流側に磁束ピークを形成するように主磁極が形成されるとともに、前記水平線Ｌ２に対して、９５°≦θ３≦１０５°の角度θ３で、磁束ピークを形成するように、下流側で前記主磁極の直ぐ下流に位置する下流側磁極が形成され、更に、
前記下流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の下端部縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線よりも下流側に形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能の２以上を合わせ持つ複合機等の画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、一般に、感光体等の像形成体上に静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録紙等の記録材に転写し、転写されたトナー像を定着することにより、記録材上に画像を形成する。

また、カラー画像形成装置では、像形成体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体から記録材にトナー像を転写し、記録材に転写されたトナー像を定着することにより記録材上に画像を形成する画像形成プロセスが多く用いられている。

装置を小型化するために像形成体として円筒状のものを用い、且つ、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体として円筒状のものを用いた画像形成装置が一般に用いられている。

特許文献１、２では、像形成体に対して、現像剤担持体を水平位置に又は現像剤担持体を下方に配置している。すなわち、像形成体の回転中心に対して、現像剤担持体の回転中心を同じ高さ又は下方に配置している。

このような配置に対して、更に装置を小型化するためや、カラー画像形成装置において、複数の現像装置を配置するために、像体形成体に対して、現像剤担持体を上方に配置した装置構成が必要となる場合がある。
特開２００２−６６３５号公報 特開平７−１２８９２号公報

前記のように、現像剤担持体が像形成体よりも上方に配置される構成では、トナー飛散が起こりやすいという問題がある。

高画質を目的として、小粒径トナーを用いる場合には、トナー飛散に加えて、更に、前記の配置が原因で像形成体にキャリアが付着するキャリア付着や現像領域において現像剤が詰まって滞留する現像剤詰まり等が発生しやすくなる。

本発明は、像形成体に対して現像剤担持体を上方に配置した場合に生ずる前記の問題を解決することを目的とする。

本発明の前記目的は、下記の発明のいずれかにより達成される。
（請求項１）
回転可能に支持された像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
（１）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
（２）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、下流側に主磁極が形成され、
（３）前記水平線Ｌ２に対して、９５°≦θ３≦１０５°の角度θ３で、前記主磁極の直ぐ下流に位置する下流側磁極が形成され、且つ、
（４）前記下流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の下端部縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ３よりも下流側に形成された、
ことを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
回転可能に支持された像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
（１）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
（２）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、下流側に主磁極が形成され、且つ、
（３）前記現像剤担持体上に現像剤の層を形成する層形成磁極と前記主磁極との間に１又は２の磁極が配置された
ことを特徴とする画像形成装置。
（請求項３）
回転可能に支持された像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
（１）前記現像装置は、体積平均粒径が２５μｍ〜３５μｍであり、１００ｍＴの磁界下での磁化が５５〜６５ｅｍｕ／ｇの磁性キャリアを有する現像剤を用いて現像を行い、
（２）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
（３）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、磁束密度が１１０ｍＴ以上の磁束ピークを下流側に形成するように主磁極が配置され、
（４）前記水平線Ｌ２に対して、９５°≦θ３≦１０５°の角度θ３で、前記主磁極の直ぐ下流側に下流側磁極が配置され、且つ、
（５）前記下流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の下側端縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ３よりも下流側に形成された、
ことを特徴とする画像形成装置。
（請求項４）
回転可能に支持された像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
（１）前記現像装置は、体積平均粒径が２５μｍ以上３５μｍ以下であり、１００ｍＴの磁界下での磁化が５５ｅｍｕ／ｇ以上６５ｅｍｕ／ｇ以下の磁性キャリアを有する現像剤を用いて現像を行い、
（２）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
（３）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、且つ、磁束密度が１１０ｍＴ以上の磁束ピークを下流側に形成するように、主磁極が配置され、
（４）前記主磁極の直ぐ上流側に、前記主磁極に対して、４５°≦θ４≦６０°の角度θ４で上流側磁極が形成され、且つ、
（５）前記上流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の上側端縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ４よりも上流側に配置された、
ことを特徴とする画像形成装置。

本明細書において、上流、下流とは、現像剤担持体の回転方向を基準として用いられる。

請求項１の発明により、像形成体を現像剤担持体よりも下方に配置した装置構成において、発生しやすいトナー飛散が良好に防止されるとともに、カブリ等の画質低下が少なく高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。特に、現像領域の下方からのトナー飛散が良好に防止される。

請求項２の発明により、像形成体を現像剤担持体よりも下方に配置した装置構成において、発生しやすいトナー飛散が良好に防止されるとともに、カブリ等の画質低下が少なく高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。特に、現像領域の上方からのトナー飛散が良好に防止される。

請求項３の発明により、像形成体を現像剤担持体よりも下方に配置した装置構成において、発生しやすいトナー飛散が良好に防止されるとともに、現像領域における現像剤の詰まりやキャリア付着が良好に防止され、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。特に、ハーフトーンの再現性に優れた画像形成装置が実現される。

請求項４の発明により、像形成体を現像剤担持体よりも下方に配置した装置構成において、発生しやすいトナー飛散が良好に防止されるとともに、現像領域における現像剤の詰まりやキャリア付着が良好に防止され、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。特に、現像領域の上方からのトナー飛散が良好に防止されるとともに、ハーフトーンの再現性に優れた画像形成装置が実現される。

＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は像形成体としての感光体、１１は帯電装置、１２は露光装置、１３は現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１６は現像装置１３を構成する現像剤担持体としての現像スリーブ、２０は中間転写ベルトをそれぞれ示す。画像形成手段１は感光体１０、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３及びクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。帯電装置１１及び露光装置１２は像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段を構成する。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配置されており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写装置２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０又は外部機器からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、露光装置１２によって感光体１０が像露光される。

現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。なお、現像装置１３の詳細については後述する。

中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０１５〜０．０５ｍｍの半導電性シームレスベルトである。

２５は転写装置であり、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写装置２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。

２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な転写ローラからなる転写装置であり、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像を記録材Ｐに再転写する。

２８はクリーニングブレード２９を有するクリーニング装置であり、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー画像を記録材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０はクリーニング装置２８を通過し、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。

４は定着装置で、中間転写ベルト２０上のトナー像が転写された記録材Ｐ上のトナー像を、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とで形成されるニップ部Ｔにおいて加熱加圧して定着する。８１は排紙ローラで、定着された記録材を排紙皿８２へ排紙する。
＜現像装置＞
次に、現像装置１３について説明する。

現像装置１３としては、キャリアとトナーとを主成分とする二成分現像剤を用いる現像装置又はキャリアの含まず、トナーを主成分とする一成分現像剤を用いる現像装置が用いられるが、小粒径トナーを用いた二成分現像装置が好ましい。また、正規現像で現像を行うもの又は反転現像を行うものを現像装置に用いることができるが、現像スリーブ１６に感光体１の帯電と同極性の現像バイアスを印加し、感光体の帯電と同極性に帯電されたトナーで現像を行う反転現像が好ましく、本実施の形態では、負帯電トナーを用いた反転現像により現像が行われる。

小粒径トナーとしては、体積平均粒径が４．５μｍ〜６．０μｍのものが好ましい。

体積平均粒径は、体積基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−ＩＩ」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。

このような小粒径トナーにより高解度、高画質の画像を形成することができる。体積平均粒径が６．０μｍより大のトナーでは、高画質の特徴が弱まる。

体積平均粒径が４．５μｍよりも小さいトナーを用いた場合、かぶり等による画質の低下が起きやすくなる。

また、本発明においては、球形トナーが望ましく、その球形化度が０．９５以上、０．９８以下であることが望ましい。

球形化度＝（粒子投影像と同一面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
前記球形化度は、５００個の樹脂粒子について、走査型電子顕微鏡又はレーザ顕微鏡により５００倍に拡大した樹脂粒子の写真を撮影し、画像解析装置「ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＩＭＡＧＥ ＡＮＡＬＹＳＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行って円形度を測定し、その算術平均値を求めることにより算出することができる。また簡便な測定方法としては、「ＦＰＩＡ−１０００」（東亜医用電子株式会社製）により測定することができる。

球形化度が０．９５より小の場合は、現像装置内で強いストレスを受ける結果、粉砕され、カブリやトナー飛散が発生し易くなる。また、球形化度が０．９８よりも大の場合には、クリーニング性能を高く維持することが困難になる場合がある。

前記のような小粒径、且つ、球形化度の高いトナーには重合トナーを用いることが望ましい。

重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られるトナーを意味する。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。

具体的には懸濁重合法により作製されるものや、乳化液を加えた水系媒体の液中にて単量体を乳化重合して微粒の重合粒子を製造し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で製造することができる。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤などの分散液と混合して会合させ調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤などのトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法などがあげられる。ここで会合とは樹脂粒子および着色剤粒子が複数個融着することをいう。

キャリアの磁気粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いる。特にフェライト粒子が好ましい。

キャリアは、磁気粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁気粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。なお、キャリアの粒径等については後に説明するが、キャリアの粒径も前記したトナーの粒径と同様な方法で測定された値である。
＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る現像装置であり、図１における現像装置１３の断面を拡大した図である。

図３は、現像装置１３全体を上方から視た断面図、図４は感光体１０の回転中心Ｐ１、現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２に対する磁極等の配置関係を示す図である。

図２において、１３０はトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するケーシングで、現像スリーブ１６の内側には、磁界発生手段としての固定のマグネットロール１３２が内設される。マグネットロール１３２はＮ１、Ｎ２で示す２つのＮ極及びＳ１〜Ｓ３で示す３つのＳ極を有する。

マグネットロール１３２の着磁中心、即ち、各磁極の着磁方向の中心は現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２にほぼ一致する。

Ｎ１極は現像スリーブ１６が感光体１０に対向する現像領域Ｇにおいて現像剤の磁気ブラシを形成する主磁極、Ｓ１極とＳ２極は反発磁界を形成する磁極であり、該反発磁界により、現像スリーブ１６上の現像剤が剥離される。Ｓ１極は主磁極であるＮ１極の直ぐ下流側に形成された下流側磁極である。Ｓ２極は、現像スリーブ１６に現像剤を付着させ、層を形成する層形成極でる。現像シリーブ１６は矢印Ｗ１で示すように回転して現像剤を搬送するが、搬送方向に順に形成されたＳ２、Ｎ２、Ｓ３、Ｎ１は交互に異極が配列された搬送磁極列であり、現像剤は該搬送磁極列により搬送されて現像領域Ｇに供給される。Ｓ２極とＮ２極の間に規制部材１３３が現像スリーブ１６に対向して配置され、層形成磁極としてのＳ２極と規制部材１３３との規制作用により、現像スリーブ１６上を搬送される現像剤の量が規制され、現像スリーブ１６上に均一な現像剤の層が形成される。

１３５は現像剤を攪拌搬送する第１スクリューである。第１スクリュー１３５は図２の矢印Ｗ２で示すように回転し、図３において矢印Ｗ４で示す回転軸右方向に現像剤を攪拌しつつ現像剤を搬送する。１３６は図２の矢印Ｗ３で示すように回転し、図３において矢印Ｗ５で示すように、回転軸左方向に現像剤を攪拌しつつ搬送する第２スクリューである。

トナーは図３において１４０で示す開口（図２におけるハウジング１３０に対する上蓋１３８に設けられた開口）から現像装置１３内に供給され、図３における矢印Ｗ４で示す搬送過程において現像剤に混合される。

第１スクリュー１３５が配置された攪拌室ｂと第２スクリュー１３６が配置された供給回収室ｃとは仕切１３１により隔てられ、仕切１３１には、現像剤が通過する通過穴ｆ、ｈが設けられる。

ハウジング１３０には、現像スリーブ１６が感光体１に対向する部分で開口が形成され現像領域Ｇが形成される。

現像は次のようにして行われる。

図２において、感光体１０がＷ０で示すように、現像スリーブ１６がＷ１で示すように、第１スクリュー１３５が矢印Ｗ２で示すように、第２スクリュー１３６が矢印Ｗ３で示すようにそれぞれ回転して、現像剤が第１スクリュー１３５→第２スクリュー１３６→現像スリーブ１６のように搬送され、現像領域Ｇにおいて、現像が行われる。なお、現像スリーブ１６には、電源Ｅ１及びＥ２により交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。

現像剤は感光体１０と同極性に帯電されるトナーを含有し、現像バイアスとしては、感光体１０の帯電極性と同極性の直流成分を有す現像バイアスが印加される。

現像領域Ｇを通過した現像剤は、Ｓ１極とＳ２極とにより形成される反発磁界の作用で、現像スリーブ１６から剥離され、剥離された現像剤は第２スクリュー１３６により搬送されて第１スクリュー１３５に還流する。

現像工程における現像剤の流れを図３により更に説明する。

攪拌室ｂ内の現像剤は矢印Ｗ４で示すように、右方向に搬送され、通過穴ｆから供給回収室ｃに供給される。供給回収室ｃ内で現像剤は、第２スクリューにより矢印Ｗ５で示すように左方向に搬送され、搬送の過程で現像スリーブ１６に供給される。

前記に説明したように、現像後の現像剤は現像スリーブ１６から第２スクリュー１３６に搬送されるが、第２スクリュー１３６により図３の左方向に搬送された現像剤は通過穴ｈから攪拌室ｂに供給される。攪拌室ｂにおいては、開口１４０からトナーが供給され、現像において消費された分のトナーが現像剤に供給され、第１スクリュー１３５の攪拌作用によって、現像剤中に均一に混合される。

図２に示すように、現像スリーブ１６は感光体１０よりも上方に配置される。ここに、現像スリーブ１６が感光体１０よりも上方とは、現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２が感光体１０の回転中心Ｐ１よりも上方にあると言うことである。

磁界発生手段１３２における磁極配置を中心とした現像装置の構造について、図２、図４により説明する。

現像領域Ｇにおいて、例えば、Ｗ０で示すように移動する感光体１０に対して、例えば、Ｗ１で示すように現像スリーブ１０が反対方向に移動し、感光体１０の回転中心Ｐ１と現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１が水平線Ｌ２となす角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°の範囲内にある。

このような配置においては、トナーが現像装置１３の外に漏れるトナー飛散が起きやすい。本実施の形態においては、次のような手段により、現像剤飛散を防止している。
（１）主磁極Ｎ１が角度θ２に設定される。

θ２は直線線Ｌ１に対する主磁極としてのＮ１極の角度であり、現像スリーブ１６の回転方向を正とし、３°≦θ２≦１３°の範囲内の値に設定される。

θ２が下限よりも小さいと、カブリが発生しやすくなり、上限よりも大きいとベタ画像の均一性が低下する、いわゆる、粒状性の悪化が生じやすくなる。
（２）主磁極Ｎ１の直ぐ下流に形成される下流側極であるＳ１極はその下流に形成される層形成極であるＳ２極との間に反発磁界を形成し、現像剤を現像スリーブ１６から剥離する。

Ｓ１極は水平線Ｌ２に対して、現像スリーブ１６の回転方向、９０°≦θ３≦１０５°の角度θ３で形成され、且つ、Ｓ１極は感光体１０対向するハウジング１３０の開口の下端部縁１３７と現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ３よりも下流側に配置される。

このようなＳ１極の配置により、良好な現像とともに、トナー飛散、特に、現像領域Ｇの下方におけるトナー飛散が防止される。９０°未満であり、下端部縁１３７よりも上流側にＳ１極が形成されると、トナー飛散が起きやすくなり、１０５°を超えると、現像領域における現像剤の搬送性が不安定になって、現像ムラが起きやすくなる。

また、Ｓ１極が線Ｌ３の上流側に形成された場合、現像領域Ｇの下方におけるトナー飛散が発生しやすくなる。
＜実施の形態２（請求項２の発明の例）＞
本実施の形態に係る現像装置における磁極等の配置を図５に示す。

図５において、
（１）主磁極としてのＮ１極が角度θ２に設定される。

θ２は直線線Ｌ１に対する主磁極としてのＮ１極の角度であり、現像スリーブ１６の回転方向を正とし、３°≦θ２≦１３°の範囲内の値に設定される。

θ２が下限よりも小さいと、カブリが発生しやすくなり、上限よりも大きいとベタ画像の均一性が低下する、いわゆる、粒状性の悪化が生じやすくなる。
（２）規制部材１３３の直ぐ上流にあって、規制部材１３３とともに、現像スリーブ１６上を搬送される現像剤の量を規制する層形成磁極としてのＳ２極から、現像スリーブ１６の回転方向に主磁極としてのＮ１極までの間に、１又は２の磁極を配置する。

図５の例では、Ｎ１極から下流に向かって、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ２極、Ｎ４極、Ｓ３極がこの順に配置され、層形成極としてのＳ２極と、主磁極としてのＮ１極との間にＮ４極、Ｓ３極の２極が配置される。

このような磁極の配置により、カブリが少なく、トナー飛散が良好に防止される。

Ｓ２極とＮ１極との間に磁極がない場合、現像剤の搬送力が不足する。また、Ｓ２極とＮ１極との間に３以上の磁極があるのと、感光体１０と対向するハウジング１３０の開口の上端部からトナー飛散が起きやすくなる。層形成磁極と主磁極との間に３磁極を形成した比較例を図６に示す。
＜実施の形態３（請求項３の発明の例）＞
図２、図４は本発明の実施の形態３に係る現像装置を示す。

図２、図４の現像装置において、
（１）主磁極としてのＮ１極が角度θ２に設定される。

θ２は直線線Ｌ１に対する主磁極としてのＮ１極の角度であり、現像スリーブ１６の回転方向を正とし、３°≦θ２≦１３°の範囲内の値に設定される。

θ２が下限よりも小さいと、カブリが発生しやすくなり、上限よりも大きいとベタ画像の均一性が低下する、いわゆる、粒状性の悪化が生じやすくなる。
（２）Ｎ１極の直ぐ下流に形成される下流側磁極としてのＳ１極はその下流に形成されるＳ２極との間に反発磁界を形成し、現像剤を現像スリーブ１６から剥離する。

Ｓ１極は水平線Ｌ２に対して、現像スリーブ１６の回転方向に９０°≦θ３≦１０５°の角度θ４で形成され、且つ、Ｓ１極は、感光体１０に対向するハウジング１３０の開口の下端部縁１３７と現像スリーブ１６の回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ３よりも下流側に配置される。

このＳ１極の配置により、良好な現像とともに、トナー飛散が防止される。９０°未満であり、縁部１３７よりも上流側に剥離極Ｓ１が形成されると、トナー飛散が起きやすくなり、１０５°を超えると、現像領域における現像剤の搬送性が不安定になって、現像ムラが起きやすくなる。
（３）主磁極としてのＮ１極の磁束密度が１１０ｍＴ以上である。

現像スリーブ１６上での現像剤搬送力が低下して、装置設計上の制限が厳しくなる等の問題がある。

図７はＮ１極の磁束密度に対する各現像間隔（Ｄｓ）における現像剤搬送量の関係に関する実験データを示す。図において、○は搬送性良好、×は現像領域における現像剤の詰まりによる搬送不良を示し、△は許容範囲内の搬送性を示し、点線ＣＶ１は、使用可能な搬送量の上限を示し、実線ＣＶ２は下限を示す。ＣＶ１−ＣＶ２は、使用可能な現像剤搬送量の範囲を示し、ＣＶ１ーＣＶ２が大きいと、許容できる現像剤搬送量の変動幅が大きくなり、装置設計の自由度が増すと共に、環境の変化、経時変化等に対して安定し、装置の安定性が向上する。

図７（ａ）に示すように、ＮＩ極の磁束密度が１２０ｍＴでは、使用可能な現像剤搬送量の幅ＣＶ１−ＣＶ２が約２０ｍｇ／ｃｍ²であり、設計の自由度や安定性の点で十分であったのに対して、図７（ｂ）に示すＮＩ極の磁束密度が１０５ｍＴでは、使用可能な現像剤搬送量の幅ＣＶ１−ＣＶ２が約１０ｍｇ／ｃｍ²であり、問題があった。

図８はＮ１極の磁束密度とカブリマージンの関係を示す。カブリマージンは感光体の帯電電位Ｖｈと現像バイアス電位Ｖｂの差である。なお、現像バイアス電位Ｖｂは、直流バイアスの場合は、直流バイアス電位であり、直流に交流が重畳された現像バイアスの場合は、直流成分の電位である。

図示のように、Ｎ１極の磁束密度が１２０ｍＴの場合は、カブリマージンの幅が１０５ｍＴの場合に比較して広くなり、環境の変化や経時変化等に対する安定性が向上していることが分かる。

また、Ｎ１極の磁束密度が１１０ｍＴよりも低い場合、ハーフトーンの再現性が低下する。
（４）磁性キャリアとして、体積平均粒径が２５μｍ以上３５μｍ以下であり、１００ｍＴの磁界下における磁化が５５ｅｍｕ／ｇ以上６５ｅｍｕ／ｇ以下のものを用いる。また、キャリアの粒径が２５μｍよりも小さい場合、ハーフトーンの再現性の低下やキャリア付着が起きやすくなり、３５μｍよりも大きい場合、ハーフトーンの再現性が低下する。

キャリアの磁化が５５ｅｍｕ／ｇよりも低い場合、キャリア付着が起きやすくなる。また、６５ｅｍｕ／ｇよりも大きい場合、ハーフトーンの再現性が低下する。
＜実施の形態４（請求項４の発明の例）＞
図２、図４は本発明の実施の形態４に係る現像装置を示す。

図２、図４の現像装置において、
（１）主磁極としてのＮ１極が角度θ２に設定される。

θ２は直線線Ｌ１に対する主磁極としてのＮ１極の角度であり、現像スリーブ１６の回転方向を正とし、３°≦θ２≦１３°の範囲内の値に設定される。

θ２が下限よりも小さいと、カブリが発生しやすくなり、上限よりも大きいとベタ画像の均一性が低下する、いわゆる、粒状性の悪化が生じやすくなる。
（２）Ｎ１極の磁束密度が１１０ｍＴ以上である。
（３）磁性キャリアとして、体積平均粒径が２５μｍ以上３５μｍ以下であり、１００ｍＴの磁界下における磁化が５５ｅｍｕ／ｇ以上６５ｅｍｕ／ｇ以下のものを用いる。

Ｎ１極の磁束密度が１１０ｍＴよりも低い場合、ハーフトーンの再現性が低下する。また、キャリアの粒径が２５μｍよりも小さい場合、ハーフトーンの再現性の低下やキャリア付着が起きやすくなり、３５μｍよりも大きい場合、ハーフトーンの再現性が低下する。

キャリアの磁化が５５ｅｍｕ／ｇよりも低い場合、キャリア付着が起きやすくなる。また、６５ｅｍｕ／ｇよりも大きい場合、ハーフトーンの再現性が低下する。
（４）図４に示すように、Ｎ１極に対して、その直ぐ上流の上流側磁極であるＳ３極がＮ１極に対して４５°≦θ４≦６０°の角度θ４で配置され、且つ、感光体１０と対向するハウジング１３０の開口の上端部縁１３９と現像スリーブ１６の回転中心とを結ぶ直線Ｌ４よりも上流側に位置するように形成される。

（４）の条件により、トナー飛散が防止されるとともに、キャリア付着がなく、良好な現像が行われる。

図４におけるＳ４極が直線Ｌ４よりも下流側にあると、トナー飛散が起きやすくなる。また、Ｓ４極のＮ１極に対する角度θ４が前記（４）の範囲外の角度になると、現像領域Ｇにおける現像剤の搬送性が不安定になる。

共通条件
感光体：負帯電性ＯＰＣ
感光体帯電電位：−６００Ｖ
現像バイアス：ＤＣー４００Ｖ
ＡＣ１．０ｋＶ（ｐ−ｐ）
周波数５ｋＨｚ
トナー：体積平均粒径５．５μｍの負帯電性トナー
キャリア：体積平均粒径３０μｍの磁性キャリア
＜実施例１（請求項１の発明の実施例）＞
図２〜図４に示す現像装置において、
θ１＝３６°に設定するとともに、
表１に示すＮ１極の直線Ｌ１に対する角度θ２
Ｓ１極の水平線Ｌ２に対する角度θ３：９５°
Ｓ２極の直線Ｌ１に対する角度：１７０°
Ｎ２極の直線Ｌ１に対する角度：２４５°
Ｓ３極の直線Ｌ１に対する角度３１５°
のように、各磁極を設定した。

表１に示すように、θ２は本発明の範囲内では良好な現像が行われたが、範囲外では、粒状性の悪化が見られた。

＜実施例２（請求項１の発明の実施例）＞
図２〜図４に示す現像装置において、
θ１＝３６°に設定いするとともに、
Ｎ１極の直線Ｌ１に対する角度θ２：５°
表２に示すＳ１極の水平線Ｌ２に対する角度θ３
Ｓ２極の直線Ｌ１に対する角度：１７０°
Ｎ２極の直線Ｌ１に対する角度：２４５°
Ｓ３極の直線Ｌ１に対する角度：３１５°
のように各磁極を設定した。
また、直線Ｌ３に対して、Ｓ１極を下流側と上流側とになるように設定した。

表２に示すように、θ３は本発明の範囲内では良好な現像が行われたが、下限を下回った場合、トナー飛散が発生した。また、上限を超えた場合、現像領域Ｇの下流部における搬送力が不足して濃度ムラが発生した。そして、Ｓ１極を直線Ｌ３よりも下流側に配置した場合、トナー飛散がほとんどないが、上流側に配置した場合、トナー飛散が発生した。

＜実施例３（請求項２の発明の実施例）＞
図５の現像装置において、
θ１＝３６°に設定するとともに、
Ｎ１極の直線Ｌ１に対する角度：５°
Ｓ１極の直線Ｌ１に対する角度：５４°
Ｎ２極の直線Ｌ１に対する角度：９５°
Ｎ３極の直線Ｌ１に対する角度：１８５°
Ｓ２極の直線Ｌ１に対する角度：２２０°
Ｎ４極の直線Ｌ１に対する角度：２６５°
Ｓ３極の直線Ｌ１に対する角度：３１５°
のように各磁極を設定した。

他に層形成磁極と主磁極との間に１磁極を配置した実施例及び層形成磁極と主磁極との間に３磁極を配置した比較例を用いて現像実験を行った。層形成磁極と主磁極との間に３磁極を配置した比較例における磁極配置を図６に示す。

その結果。層形成磁極と主磁極間に１又は２の磁極を配置した例では、トナー飛散がなかったが、３磁極の配置した場合、現像領域Ｇの上方からのトナー飛散があった。
＜実施例４（請求項３の発明の実施例）
図２〜４の現像装置において、
θ１＝３６°に設定するとともに、
Ｎ１極の直線Ｌ１に対する角度：５°
Ｓ１極の直線Ｌ１に対する角度：５４°
Ｓ２極の直線Ｌ１に対する角度：１７０°
Ｎ２極の直線Ｌ１に対する角度：２４５°
Ｓ３極の直線Ｌ１に対する角度：３１５°
のように、各磁極を設定した。

さらに、キャリアの粒子径、キャリア磁化及び主磁極の磁束密度を表３に示すように設定した。なお、表３において、「１００／１１０」は、磁束密度１００ｍＴ及び１１０ｍＴについてそれぞれ実験したことを意味する。

表３に示すように、キャリアの粒子径が４０μｍ超えると、ハーフトーンの再現性が悪化する傾向が見られ、キャリア磁化が６０を超えた場合、特に、ハーフトーンの悪化が顕著であった。

また、キャリアの粒子径が２０μｍでは、キャリア付着が発生した。さらに、主磁極の磁束密度が１００では、許容範囲内ではあるが、現像領域において、感光体と現像スリーブとの間に現像剤が詰まる傾向があった。

＜実施例５（請求項４の発明の実施例）＞
図２〜図４の現像装置において、
θ１＝３６°に設定するとともに、
Ｎ１極の直線Ｌ１に対する角度：５°
Ｓ１極の直線Ｌ１に対する角度：５４°
Ｓ２極の直線Ｌ１に対する角度：１７０°
Ｎ２極の直線Ｌ１に対する角度：２４５°
Ｓ３極の直線Ｌ１に対する角度：３１５°
のように、各磁極を設定した。

更に、主磁極であるＮ１とのその直ぐ上流側のＳ３極間の角度θ４を表４に示ように設定するとともに、直線Ｌ４に対して、Ｓ４極を上流側又は下流側に設定した。

θ４を４５°よりも小さくすることは、装置の構成上困難であり、また、６０°よりも大きくした場合、現像剤の搬送力が不足してキャリア付着が発生した。

表４に示すように、Ｓ３極を端部１３９よりも上流側に配置することにより、トナー飛散が防止され、下流が側に配置した場合トナー飛散が発生した。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１、３、４における現像装置の断面を拡大した図である。 図２に示す現像装置全体を上方から視た断面図である。 感光体の回転中心と現像スリーブの回転中心及び現像スリーブの回転中心に対する磁極等の配置関係を示す図である。 本発明の実施の形態２における磁極等の配置を示すス図である。 比較例における磁極配置を示す図である。 Ｎ１極の磁束密度に対する各現像間隔（Ｄｓ）における現像剤搬送量の関係に関する実験データを示す図である。 Ｎ１極の磁束密度とカブリマージンの関係を示す図である。

符号の説明

１０ 感光体
１３ 現像装置
１６ 現像スリーブ
１３２ 磁界発生手段
Ｎ１ Ｎ１極
Ｎ２ Ｎ２極
Ｎ３ Ｎ３極
Ｎ４ Ｎ４極
Ｓ１ Ｓ１極
Ｓ２ Ｓ２極
Ｓ３ Ｓ３極
Ｓ４ Ｓ４極

Claims (4)

1. 回転可能に支持された像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
   回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
   （１）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
   前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
   （２）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、下流側に主磁極が形成され、
   （３）前記水平線Ｌ２に対して、９５°≦θ３≦１０５°の角度θ３で、前記主磁極の直ぐ下流に位置する下流側磁極が形成され、且つ、
   （４）前記下流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の下端部縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ３よりも下流側に形成された、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 回転可能に支持された像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
   回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
   （１）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
   前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
   （２）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、下流側に主磁極が形成され、且つ、
   （３）前記現像剤担持体上に現像剤の層を形成する層形成磁極と前記主磁極との間に１又は２の磁極が配置された
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 回転可能に支持された像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
   回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
   （１）前記現像装置は、体積平均粒径が２５μｍ〜３５μｍであり、１００ｍＴの磁界下での磁化が５５〜６５ｅｍｕ／ｇの磁性キャリアを有する現像剤を用いて現像を行い、
   （２）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
   前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
   （３）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、磁束密度が１１０ｍＴ以上の磁束ピークを下流側に形成するように主磁極が配置され、
   （４）前記水平線Ｌ２に対して、９５°≦θ３≦１０５°の角度θ３で、前記主磁極の直ぐ下流側に下流側磁極が配置され、且つ、
   （５）前記下流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の下側端縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ３よりも下流側に形成された、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 回転可能に支持された像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段並びに、
   回転により現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段を有し、静電潜像を現像して前記像形成体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置において、
   （１）前記現像装置は、体積平均粒径が２５μｍ以上３５μｍ以下であり、１００ｍＴの磁界下での磁化が５５ｅｍｕ／ｇ以上６５ｅｍｕ／ｇ以下の磁性キャリアを有する現像剤を用いて現像を行い、
   （２）前記像形成体の回転中心Ｐ１が前記現像剤担持体の回転中心Ｐ２よりも下方に位置し、
   前記回転中心Ｐ１と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ１の水平線Ｌ２に対する角度θ１が、２５°≦θ１≦４５°、を満たすように、前記像形成体及び前記現像剤担持体が配置され、
   （３）前記直線Ｌ１に対して、３°≦θ２≦１３°の角度θ２で、且つ、磁束密度が１１０ｍＴ以上の磁束ピークを下流側に形成するように、主磁極が配置され、
   （４）前記主磁極の直ぐ上流側に、前記主磁極に対して、４５°≦θ４≦６０°の角度θ４で上流側磁極が形成され、且つ、
   （５）前記上流側磁極が、前記現像領域を形成するハウジング開口の上側端縁と前記回転中心Ｐ２とを結ぶ線Ｌ４よりも上流側に配置された、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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