JP2010061064A - 現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体による現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ６とを含む複数の磁極を備えた磁界発生手段２５と、磁界発生手段２５を収容するとともに軸心を中心に回転される円筒状の中空体と、を有する現像剤担持体において、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ５とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の中央部における磁束密度の半値幅と同じ、又は、該磁極の中央部における磁束密度の半値幅より狭く形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、静電潜像を可視化するための現像剤担持体（現像ローラ）、該現像剤担持体を有する現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、該現像装置又は該プロセスカートリッジを有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式の画像形成装置において、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て、可視像が得られる。このような電子写真方式における現像処理にあたり、磁気ブラシ現像方式が広く利用されている。ここで、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を用いる場合には、この磁気ブラシ現像では、現像剤担持体外周面に当該現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像領域（現像剤担持体と潜像担持体の間で現像可能電界が確保されている領域）において、静電潜像が形成された潜像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、上記磁気ブラシから対向する潜像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、現像が行われる。

上記画像形成装置にて用いられる現像剤担持体は、剤切れ極と汲み上げ極とを含む複数の磁極を備えた磁界発生手段（マグネットローラ）と、磁界発生手段を収容するとともに軸心を中心に回転される円筒状の中空体（現像スリーブ）と、を備えている。上述した現像剤は、現像剤担持体の磁界発生手段が生じる磁力によって、現像剤供給部から中空体外周面に汲み上げられて（吸着されて）、上記現像領域まで担持搬送されて現像に用いられたのち、中空体外周面から現像剤供給部に離脱（剤切れ）される。現像剤供給部に離脱された現像剤は、現像剤廃棄容器に送られて廃棄されたり、又は、トナーと磁性粒子とが均一になるように十分攪拌されたのち再度現像に用いられたりする。

近年、上記画像形成装置に対する高画質化の要求が非常に高くなってきている。そして、このような要求に対し、特許文献１、特許文献２等では現像バイアスを直流のみにする等の技術にて高画質化を行っている。
特開２００３−３２３０５０号公報 特開２００４−２１２５６０号公報 特開２００７−８６０９１号公報

しかしながら、上述した現像剤担持体の長手方向両端部において、一度現像に用いた現像剤が中空体外周面から現像剤供給部に離脱せずに、続けて現像領域に担持搬送されて現像に用いられてしまう、「現像剤連れまわり」という現象が発生することがあった。そして、このような現像剤連れまわりが発生すると、トナー量が不十分な現像剤によって磁気ブラシが形成されるので、潜像担持体へトナーを十分に供給付着することができず、そのため、形成された画像の両端部の濃度が薄くなる、「端部白抜け」という現象が発生してしまうという問題があった。

このような現像剤連れまわりに関して、本発明者らが調査したところ、以下の理由によって発生することが判った。

現像剤担持体を構成する磁界発生手段には、例えば、Ｓｒフェライト又はＢａフェライトなどの磁性粉を高分子化合物と混合して円柱状に形成されたプラスチックマグネット又はゴムマグネットが用いられる。このような磁界発生手段は、図３に示すような着磁治具５００を用いて、その外周面に磁極が形成される。着磁治具５００は、台座５１０と着磁ヨーク５２０を備え、着磁ヨーク５２０の上面５２１が平面視長方形状の磁化された装置であり、着磁治具５００の上面５２１を磁界発生手段の外周面に近接又は当接させることにより、磁界発生手段の軸方向に沿いその全長に亘って着磁して磁極を形成する。

そして、このようにして磁界発生手段に磁極を形成すると、磁界発生手段の長手方向中央部においては、磁界発生手段の外周面の法線方向に向かい着磁治具の幅の応じた幅（磁界発生手段の周方向の長さ）の磁界が発生するが、磁界発生手段の長手方向両端部においては、磁界発生手段の外周面の法線方向に向かう磁界と、磁界発生手段の端面から軸方向に向かう磁界と、が結びついて該磁界の磁束密度が大きくなり、現像剤を吸着する磁界の幅が磁界発生手段の周方向に拡大してしまうことが判った。そして、磁界発生手段の両端部の磁界が周方向に拡大してしまうことにより、現像剤を中空体（即ち、現像剤担持体）の外周面に吸着する範囲が周方向に広がって隣接する磁極に近づき、そのため、現像剤が中空体の外周面から離脱しにくくなり、現像剤連れまわりが発生していた。

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、現像剤担持体による現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明者らは、磁気特性を示す複数のパラメータの中で、剤切れ極及び汲み上げ極における磁束密度の半値幅に着目し、多くの実験を繰り返して鋭意検討を行った。ここでいう剤切れ極とは、現像剤担持体から現像剤を磁気の力により離脱させることを主とした磁極であり、汲み上げ極とは、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を現像剤供給部内より磁極の力により現像剤担持体上へ吸着保持する磁極である。その結果、以下に示す、磁束密度の半値幅と現像剤連れまわりの相関関係を見いだした。

図６は、磁束密度の半値幅及び半値中央角度を説明する概略図である。図６において、実線Ｂが中空体２６の外周面２６ａから離れるほど法線方向の磁束密度が大きいことを示している。磁束密度の半値幅Ｗ（以下、「半値幅」ともいう）とは、図６に概略を示すように、磁界発生手段２５の磁極によって中空体（即ち、現像剤担持体）２６の外周面に生じる磁界において、その磁界の法線方向の磁束密度の最大値の半分以上の値の磁束密度が生じている箇所の周方向の大きさを示している。半値幅Ｗは、現像剤担持体の軸心Ｐにおける周方向の角度［°］で示される。また、現像剤担持体の外周面における磁束密度の半値幅Ｗの位置は、半値中央角度Ｋで示される。この半値中央角度Ｋとは、半値幅Ｗの周方向の中心位置Ｑと基準となる位置とがなす、現像剤担持体の軸心Ｐにおける周方向の角度［°］である。

そして、この磁束密度の半値幅Ｗによって、現像剤を現像剤担持体の外周面に吸着する周方向の幅が変化することが判明した。具体的には、半値幅が大きい（広い）ほど現像剤を吸着する範囲が周方向に広がり、半値幅が小さい（狭い）ほど現像剤を吸着する範囲が周方向に狭まることが判明した。そして、磁極の長手方向両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の長手方向中央部における磁束密度の半値幅より広いと、現像剤担持体の外周面の両端部において、現像剤を吸着する範囲が相対的に周方向に広がってしまい、磁極の長手方向両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の長手方向中央部における磁束密度の半値幅と同じ又はより狭いと、現像剤担持体の外周面の両端部において、現像剤を吸着する範囲が周方向に相対的に広がることを防止できることが判った。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、剤切れ極と汲み上げ極とを含む複数の磁極を備えた磁界発生手段と、前記磁界発生手段を収容するとともに軸心を中心に回転される円筒状の中空体と、を有する現像剤担持体において、前記剤切れ極と前記汲み上げ極とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されていることを特徴とする現像剤担持体である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の上流側に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の下流側に設けられていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記中空体の外周面が、回転磁場によって、前記中空体の外周面に沿って自転しながら回転される複数の線条材を衝突させることにより、粗面化処理されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、現像剤担持体を少なくとも有する現像装置において、前記現像剤担持体として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像剤担持体を有していることを特徴とする現像装置である。

請求項６に記載された発明は、請求項５に記載された発明において、前記現像剤担持体に担持される現像剤には、トナーと磁性キャリアとが含まれているとともに、前記磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ〜５０μｍにされていることを特徴とするものである。

請求項７に記載された発明は、現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項５又は６に記載の現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジである。

請求項８に記載された発明は、現像装置を少なくとも有する画像形成装置において、前記現像装置として請求項５又は６に記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置である。

請求項９に記載された発明は、現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジを少なくとも備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、剤切れ極と汲み上げ極とを含む複数の磁極を備えた磁界発生手段と、前記磁界発生手段を収容するとともに軸心を中心に回転される円筒状の中空体と、を有する現像剤担持体において、前記剤切れ極と前記汲み上げ極とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているので、現像剤担持体の剤切れ極の両端部における現像剤の離脱性（剤切れ性）を向上させることができ、又は、現像剤担持体の汲み上げ極の両端部において現像剤が続けて再吸着されることを防止でき、そのため、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像剤担持体を提供できる。

請求項２に記載された発明によれば、前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の上流側に設けられているので、現像剤担持体の剤切れ極の両端部の磁界における現像剤を吸着する範囲を、中空体の回転方向の上流側、即ち、汲み上げ極からさらに離して設けることができ、そのため、現像剤担持体の剤切れ極の両端部における現像剤の離脱性をより向上させた現像剤担持体を提供できる。

請求項３に記載された発明によれば、前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の下流側に設けられているので、現像剤担持体の汲み上げ極の両端部の磁界における現像剤を吸着する範囲を、中空体の回転方向の下流側、即ち、剤切れ極からさらに離して設けることができ、そのため、現像剤担持体の汲み上げ極の両端部において現像剤が続けて再吸着されることをより防止する現像剤担持体を提供できる。

請求項４に記載された発明によれば、前記中空体の外周面が、回転磁場によって、前記中空体の外周面に沿って自転しながら回転される複数の線条材を衝突させることにより、粗面化処理されているので、経時劣化の少ない均一な濃度の画像を得ることができる現像剤担持体を提供できる。

請求項５に記載された発明によれば、現像剤担持体を少なくとも有する現像装置において、前記現像剤担持体として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像剤担持体を有しているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像装置を提供できる。

請求項６に記載された発明によれば、前記現像剤担持体に担持される現像剤には、トナーと磁性キャリアとが含まれているとともに、前記磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ〜５０μｍにされているので、経時的に安定し且つ粒状度に優れた画像を現像できる現像装置を提供できる。

請求項７に記載された発明によれば、現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項５又は６に記載の現像装置を有しているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供できる。

請求項８に記載された発明によれば、現像装置を少なくとも有する画像形成装置において、前記現像装置として請求項５又は６に記載の現像装置を有しているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる画像形成装置を提供できる。

請求項９に記載された発明によれば、現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジを少なくとも備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる画像形成装置を提供できる。

以下、本発明に係る現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置の実施形態の一例について説明する。

まず、本発明に係る現像剤担持体の一実施形態である現像ローラについて、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、現像ローラの一部の分解斜視図である。図２は、図１の現像ローラが備えるマグネットローラに着磁する着磁治具の概略の一例を示す斜視図である。図３は、図１の現像ローラが備えるマグネットローラに着磁する着磁治具の概略の他の一例を示す斜視図である。図４は、マグネットローラに複数の磁極を形成するときの、マグネットローラと着磁治具との位置関係を示す側面図である。図５は、着磁治具が備える着磁ヨークの上面端部の平面視形状と、形成される磁極の磁束密度分布の形状と、の関係を示す概略図である。図６は、磁束密度の半値幅及び半値中央角度を説明する図である。図７は、図１の現像ローラの外周面に生じる磁束密度分布の概略を示す側面図である。

現像ローラ１６は、その外周面上に現像剤を担持して、現像剤供給部から現像ローラ１６と後述する感光体１との間に形成される現像領域まで担持搬送するための部材である。現像ローラ１６は、図１に示すように、磁界発生手段としてのマグネットローラ２５と、中空体としての現像スリーブ２６と、を備えている。

マグネットローラ２５は、硬質の金属等で形成された芯金２９と、前記芯金２９を軸心として磁性粉を高分子化合物と混合したプラスチックマグネット又はゴムマグネットなどからなる円柱状の本体部３０と、で構成されている。芯金２９は、後述する現像装置４のケースなどに回転しないように固定されている。また、芯金２９と本体部３０も互いに固定されている。本体部３０は、磁性粉として、例えば、Ｓｒフェライト又はＢａフェライトなどを用いることができ、高分子化合物として、例えば、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のポリアミド系材料、エチレン・エチル共重合体又はエチレン・ビニル共重合体等のエチレン系化合物、塩素化ポリエチレン等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料を用いることができる。マグネットローラ２５は、その軸方向に沿い全長に亘ってＮ極又はＳ極に形成された複数の磁極を備えている。

これら複数の磁極は、図２、図３に示す着磁治具５００を用いて、マグネットローラ２５の本体部３０の外周面３０ａ上に直接形成される。この着磁治具５００は、台座５１０と、該台座５１０上に設けられた、強磁界を発生する着磁ヨーク５２０と、を備えている。着磁ヨーク５２０は、その上面５２１の全面に亘ってＮ極又はＳ極の均一な磁界を生じるように、図示しない着磁コイル等が配設されている。この着磁ヨーク５２０を、外周面３０ａに近接又は当接することにより、マグネットローラ２５に各磁極が形成される。

着磁治具５００によってマグネットローラ２５の本体部３０の外周面３０ａ上に形成される磁極は、着磁ヨーク５２０の上面５２１の平面視形状によって、その磁気特性が変化する。例えば、図２に示すように、着磁ヨーク５２０の上面５２１（符号５２１Ａで示す）の平面視形状が、その長手方向中央部の幅より長手方向両端部の幅が狭められた形状であれば、それぞれの幅を適宜調整することにより、磁極の長手方向両端部（以下、「両端部」ともいう）の磁束密度の半値幅Ｗを、磁極の長手方向中央部（以下、「中央部」ともいう）の磁束密度の半値幅Ｖと同じ又はより小さく（狭く）することができる。また、両端部の磁束密度の最大値（以下、「ピーク磁束密度」ともいう）についても、中央部と同じ又はより小さくすることができる。このような着磁ヨーク５２０（符号５２０Ａで示す）を備えた着磁治具５００（符号５００Ａで示す）を用いて、図４に示す、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６を形成する。また、上記では上面５２１の両端部の幅を中央部の幅より狭めるとともに、上面５２１の両端部の平面高さを中央部の平面高さより低くして、両端部の半値幅若しくはピーク磁束密度を調整しても良い。

剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６は、上面５２１の平面視形状が凸状でそれぞれの着磁ヨーク５２０Ａの凸部が互いに向き合うように配置した着磁治具５００Ａを用いて形成するのが好ましい。このようにすることで、剤切れ極Ｐ４の両端部における磁束密度の半値幅Ｗが、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅Ｖと同じ又はより狭く形成されるとともに、剤切れ極Ｐ４の両端部における磁束密度の半値幅Ｗの中心位置Ｑが、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅Ｖの中心位置Ｒより現像スリーブ２６の回転方向の上流側に設けられる。また、汲み上げ極Ｐ６の両端部における磁束密度の半値幅Ｗが、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅Ｖと同じ又はより狭く形成されるとともに、汲み上げ極Ｐ６の両端部における磁束密度の半値幅Ｗの中心位置Ｑが、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅Ｖの中心位置Ｒより現像スリーブ２６の回転方向の下流側に設けられる。なお、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６のいずれか一方のみ、着磁治具５００Ａを用いて形成してもよい。

また、図３に示すように、着磁ヨーク５２０の上面５２１（符号５２１Ｂで示す）の平面視形状が長方形であれば、磁極の中央部の磁束密度の半値幅より、磁極の両端部の磁束密度の半値幅が大きくなり、また、ピーク磁束密度についても、中央部より両端部のほうが大きくなる。このような着磁ヨーク５２０（符号５２０Ｂで示す）をそなえた着磁治具５００（符号５００Ｂで示す）を用いて、図４に示す、現像主極Ｐ１、搬送極Ｐ２、Ｐ３、補極Ｐ５を形成する。

着磁ヨーク５２０の上面５２１の端部の平面視形状と、該着磁ヨーク５２０によって形成される磁極の両端部における磁束密度分布形状のイメージ図を、図５に示す。図５（ａ）は、上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０によって形成される磁極の磁束密度分布を示し、図５（ｂ）は、上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０によって形成される磁極の磁束密度分布を示し、図５（ｃ）は、上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０によって形成される磁極の磁束密度分布を示す。各図とも、着磁ヨーク５２０の上面５２１の一端部を示している。

図５に示すように、着磁ヨーク５２０の両端部の幅を中央部の幅より狭くすることにより、磁極の両端部における磁束密度の半値幅Ｗを狭くすることができ（Ｗｂ＜Ｗａ、Ｗｃ＜Ｗａ）、さらに、着磁ヨーク５２０の両端部の幅の中心位置を、中央部の幅の中心位置とずらすことにより、磁極の両端部における磁束密度の半値幅Ｗの中心位置Ｑを、磁極の中央部における磁束密度の半値幅Ｖの中心位置Ｒとずらすことができる。

現像スリーブ２６は、非磁性体からなり、マグネットローラ２５を内包（収容）して、軸心回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ２６は、その内周面がマグネットローラ２５の各磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ２６は、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などからなる。アルミニウムは、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウムを用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。

現像スリーブ２６は、現像剤を担持するため、その外周面２６ａに粗面化加工が施されている。この粗面化加工としては、規則的にＶ字溝を形成するＶ字溝加工、砂などの研磨剤を吹き付けるサンドブラスト、又は、回転磁場によって、前記中空体の外周面に沿って自転しながら回転される複数の線条材を衝突させて、平面視楕円形状の凹みをランダムに形成するＳＷＢと呼ばれるブラスト処理がある。粗面化加工として、好ましくはＳＷＢであり、外周面２６ａに形成される凹みは、平面視楕円形状の長手方向が現像スリーブ２６の軸方向に沿う凹みが、平面視楕円形状の長手方向が現像スリーブ２６の周方向に沿う凹みより多く形成されており、さらに、凹みの長手方向の長さ（長径）は、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍに形成され、凹みの短手方向の長さ（短径）は、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍに形成されていることが好ましい。なお、ＳＷＢを行う装置（表面処理装置）については、本発明者らより出願された特許文献３を参照されたい。

図７に、本発明の現像ローラ１６によって形成される磁束密度分布を模式的に示す。図の実線Ｃは、現像ローラ１６の長手方向中央部における磁束密度分布を示しており、図の点線Ｓは、現像ローラ１６の長手方向両端部における磁束密度分布を示している。剤切れ極Ｐ４においては、その両端部の磁束密度分布が狭くなるとともに現像スリーブ２６の回転方向の上流側寄りに位置しており、汲み上げ極Ｐ６においては、その両端部の磁束密度分布が狭くなるとともに現像スリーブ２６の回転方向の下流側寄りに位置している。

以上より、本発明によれば、現像ローラ１６において、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ５とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の中央部における磁束密度の半値幅と同じ、又は、該磁極の中央部における磁束密度の半値幅より狭く形成されているので、現像ローラ１６の剤切れ極Ｐ４の両端部における現像剤の離脱性（剤切れ性）を向上させることができ、又は、現像ローラ１６の汲み上げ極Ｐ６の両端部において現像剤が続けて再吸着されることを防止でき、そのため、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像ローラ１６を提供できる。

また、剤切れ極Ｐ４の両端部における磁束密度の半値幅の中心位置が、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅の中心位置より現像スリーブ２６の回転方向の上流側に設けられているので、現像ローラ１６の剤切れ極の両端部の磁界における現像剤を吸着する範囲を、現像スリーブ２６の回転方向の上流側、即ち、汲み上げ極Ｐ６からさらに離して設けることができ、そのため、現像ローラ１６の剤切れ極Ｐ４の両端部における現像剤の離脱性をより向上させた現像ローラ１６を提供できる。

また、汲み上げ極Ｐ６の両端部における磁束密度の半値幅の中心位置が、汲み上げ極の中央部における磁束密度の半値幅の中心位置より現像スリーブ２６の回転方向の下流側に設けられているので、現像ローラ１６の汲み上げ極Ｐ６の両端部の磁界における現像剤を吸着する範囲を、現像スリーブ２６の回転方向の下流側、即ち、剤切れ極Ｐ４からさらに離して設けることができ、そのため、現像ローラ１６の汲み上げ極Ｐ６の両端部において現像剤が続けて再吸着されることをより防止する現像ローラ１６を提供できる。

次に、本発明に係る現像装置の一実施形態について、図８〜図１２を参照して説明する。

図８は、本発明に係る現像装置の斜視図である。図９は、図８の現像装置の上ケースをはずした状態を示す斜視図である。図１０は、本発明に係るプロセスカートリッジの断面図である。図１１は、図８の現像装置の一部の分解斜視図である。図１２は、図８の現像装置で用いられる現像剤に含まれる磁性キャリアの断面図である。

現像装置４は、図８などに示すように、ケース２８と、上述した現像ローラ１６と、現像剤供給部としての第１現像剤溜まり４１及び第２現像剤溜まり４２と、第１搬送スクリュ１８と、第２搬送スクリュ１９と、現像ドクタ１７と、トナー濃度検知手段２１と、を備えている。

ケース２８は、金属又は合成樹脂などからなり、図１０に示すように、断面Ｌ字状の中空箱形で、上下に二分割可能に形成されており、その内部に上述した現像装置４が備える各構成部材を収容している。ケース２８の上面には、出荷時に現像剤を入れるプリセットスペース２８１が設けられている。第１現像剤溜まり４１は、断面Ｕ字の樋状に形成されており、その内部には現像剤及び第１搬送スクリュ１８が収容されている。第２現像剤溜まり４２は、第１現像剤溜まり４１と同様に断面Ｕ字の樋状に形成されており、その内部には現像剤及び第２搬送スクリュ１９が収容されている。第１現像剤溜まり４１と第２現像剤溜まり４２とはそれぞれの両端が互いに連通されている。

第１搬送スクリュ１８は、芯金と該芯金の周囲に設けられた螺旋状のブレードとを備えている。第１搬送スクリュ１８は、軸心を中心として第１現像剤溜まり４１内で回転することにより、第１現像剤溜まり４１内の現像剤を現像ローラ１６に供給しつつ、その長手方向の一端部から他端部に向けて現像剤を搬送する。第２搬送スクリュ１９は、第１搬送スクリュ１８と同様に芯金と該芯金の周囲に設けられた螺旋状のブレードとを備えている。第２搬送スクリュ１９は、軸心を中心として第２現像剤溜まり４２内で回転することにより、第２現像剤溜まり４２内の現像剤を攪拌しつつ、その長手方向の他端部から一端部に向けて現像剤を搬送する。即ち、これら搬送スクリュにより第１現像剤溜まりと第２現像剤溜まりの間で現像剤を循環している。

現像ドクタ１７は、図１１に示すように、現像ドクタ母体１７１と、磁性部材からなる現像ドクタ補助１７２と、で構成されている。現像ドクタ母体１７１をケース２８に固定することにより、現像ローラ１６に対して所定の間隔を開けて対向する構成となっている。現像ドクタ母体１７１は現像ローラ１６の外周面上の現像剤量をある一定量に規制する役割をもち、かつ現像剤を規制する際に現像剤圧をこの現像ドクタ母体１７１にて受けることになるので、非磁性部材である程度の厚さ（約１．５〜２ｍｍ）と先端部０．０５ｍｍ程度の真直性を要求されるのが一般的である。

現像ドクタ補助１７２は、現像領域に搬送されるトナーの帯電を補う役割をもち、通常現像ドクタ母体１７１よりかなり薄い板金（０．２ｍｍ程度）にて構成されている。これら部品の位置関係は、トナー帯電性を長手方向にて均一にする必要があるので、精度良く維持されなければならず、そのため、スポット溶接やカシメ等により一体化し現像ローラ１６上からの距離が一定になるようにしている。また、図示の例では現像ローラ１６の中心（軸心）に対し現像ドクタが下方にある。ケース２８の前後の側板の内側には、現像ローラ１６の両端部からの現像剤飛散を抑えるための磁性板２７が取り付けられている。

トナー濃度検知手段２１は、現像剤供給部内の現像剤の濃度を測定するためのセンサであり、トナー濃度検知手段２１が測定した現像剤の濃度に応じて、トナー収容部から第２現像剤溜まり４２に適宜トナーが補給される。

このような現像装置４の現像剤として、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。トナーは乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られてもよい。トナーの平均粒径は、３μｍ〜７μｍにされている。

磁性キャリア１３５は、図１２に示すように、芯材１３６と、該芯材１３６の外表面を被覆した樹脂コート膜１３７と、樹脂コート膜１３７に分散されたアルミナ粒子（大粒子）１３８と、を備えている。芯材１３６は、磁性材料としてのフェライトで構成されているとともに、球形に形成されている。樹脂コート膜１３７は、芯材１３６の外表面全体を被覆している。樹脂コート膜１３７は、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分、及び、帯電調整剤、を含有している。この樹脂コート膜１３７は、弾力性と強い接着力を有している。アルミナ粒子１３８は、外径が樹脂コート膜１３７の厚みより大きく形成されている。アルミナ粒子１３８は、樹脂コート膜１３７の強い接着力で保持されている。アルミナ粒子１３８は、樹脂コート膜１３７より磁性キャリア１３５の外周側に突出している。磁性キャリア１３５の平均粒径は、２０μｍ〜５０μｍにされている。現像装置４は、このような現像剤を用いているので、経時的に安定し且つ粒状度に優れた画像を現像することができる。

以上より、本発明によれば、現像装置４が上述した本発明に係る現像ローラ１６を備えているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができる現像装置を提供できる。

次に、本発明に係るプロセスカートリッジの一実施形態について、図１０を参照して説明する。

プロセスカートリッジ６０は、図示しないカートリッジケースと、潜像担持体としての感光体１と、帯電手段としての帯電ローラ２と、クリーニング手段としての感光体クリーニングブレード９と、上述した現像装置４と、を備えている。図示しないカートリッジケースは、後述する画像形成装置としてのカラー複写機５０に着脱自在で、且つ、感光体１と、帯電ローラ２と、感光体クリーニングブレード９と、現像装置４と、を収容している。

帯電ローラ２は、感光体１の外周面を一様に帯電する。感光体１は、現像装置４の現像ローラ１６と間隔をあけて配されている。感光体１と現像ローラ１６との前記間隔には、現像領域が形成されている。感光体１は、軸心を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体１は、対応するレーザ書き込みユニットにより、外周面上に静電潜像が形成される。感光体１は、外周面上に形成され且つ担持する静電潜像に、現像装置４によって供給される現像剤（トナー）が吸着して現像し、こうして得られたトナー像を後述する中間転写ベルト５に転写する。感光体クリーニングブレード９は、中間転写ベルト５にトナー像を転写したあとに、感光体１の外表面に残留した転写残トナーを除去する。

以上より、本発明によれば、プロセスカートリッジ６０が上述した本発明に係る現像装置４を備えているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供できる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるカラー複写機について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明に係るカラー複写機の概略構成図である。

カラー複写機５０は、並設された複数の感光体（潜像担持体）にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれイエロー（ａ）、マゼンダ（ｂ）、シアン（ｃ）、黒（ｄ）の単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次中間転写ベルトに転写して転写紙に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものである。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットやその構成部材などを、以下、符号の末尾に各々ａ、ｂ、ｃ、ｄを付けて示す。

このカラー複写機５０は、上記各色に対応したプロセスカートリッジ６０と、中間転写ベルト５と、を備えており、この中間転写ベルト５の展張部に対向するように、各プロセスカートリッジ６０ａ〜６０ｄが備える複数の感光体１ａ〜１ｄが配設されている。帯電手段である帯電ローラ２ａ〜２ｄによって均一に帯電された感光体１ａ〜１ｄに対し書込手段としてのレーザ書き込みユニット３による書き込みがされて（書込位置３ａ〜３ｄ）光学的に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置４ａ〜４ｄで現像され、感光体１ａ〜１ｄ上にトナーからなる可視像（トナー像）が形成される。

各感光体１ａ〜１ｄに形成されたトナー像は中間転写ベルト転写手段としての一次転写ローラ１２ａ〜１２ｄによって中間転写ベルト５に順次重ね合わせて転写される。中間転写ベルト５のトナー像は、レジストローラ対６を経て搬送された記録媒体としての転写紙に、紙転写手段としての紙転写ベルト７によって転写される。転写紙に転写されたトナー像は紙転写ベルト７により定着手段８に搬送され転写紙上に熱により定着される。トナー像が定着された転写紙は図示しない排紙トレイなどに上に排出される。

感光体１ａ〜１ｄ上の中間転写ベルト５に転写されなかった未転写トナーは感光体クリーニングブレード９ａ〜９ｄによって各感光体上から掻き落とされる。感光体１ａ〜１ｄは、各感光体上の残留電荷が図示しない除電手段により除電され、次の作像動作に備える。

感光体クリーニングブレード９ａ〜９ｄによって掻き落とされた未転写トナーは回収トナー搬送経路１４ａ〜１４ｄを通って廃トナー収容容器１５に収容される。また中間転写ベルト５上の未転写トナーやプロセスコントロール用のパターン像は中間転写クリーニングブレード１３によって中間転写ベルト５上から掻き落とされ、同じく回収トナー搬送経路１４ｅを通って廃トナー収容容器１５に収容される。

上記現像装置４ａ〜４ｄへはニュートナー（未使用トナー）が補給される。トナーカートリッジ（トナーボトル）に充填されたニュートナーがトナー補給装置１０ａ〜１０ｄによりカラー複写機５０本体の後側（図１３奥側）のトナー収容部としてのトナーホッパ部１１ａ〜１１ｄへ補給される。各現像装置４内のトナー濃度検知手段２１により各現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、各トナーホッパ内のトナー補給スクリュ（図示せず）を回転させ、適量のトナーをトナーホッパ内からそれぞれの現像装置４へ供給する。トナーボトルのトナー残量検知はトナーホッパ内にトナー有り無しセンサ（図示せず）を用いて行う。具体的には、このセンサがトナー無しを検知した場合にトナー補給装置１０ａ〜１０ｄにトナーの供給を要求する。そして所定時間要求してもトナー有りを検知しなかった場合にトナー無しと判断する。

以上より、本発明によれば、カラー複写機５０が上述した本発明に係るプロセスカートリッジ６０（即ち、現像装置４）を備えているので、現像剤連れまわりを防止して、均一な濃度の画像を得ることができるカラー複写機を提供できる。

次に、本発明者らは、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６の磁気特性（即ち、磁束密度の半値幅など）がそれぞれ異なる複数の現像ローラ１６を作製して、上述したカラー複写機５０に組み込み、濃度ムラ試験を実施した。

現像ローラ１６のマグネットローラ２５は、異方性ストロンチウムフェライトとエチレンエチルアクリレート共重合体からなり、外径φ１６ｍｍ、長さ３０９ｍｍに形成された本体部３０に、上述した着磁治具５００（５００Ａ、５００Ｂ）を用いて着磁したものを使用した。詳細には、磁極Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ５については、着磁治具５００Ｂを用いて着磁し、磁極Ｐ４（剤切れ極）及び磁極Ｐ６（汲み上げ極）については、着磁治具５００Ａ又は５００Ｂを用いて着磁した。現像ローラ１６の磁気特性の測定にはＡＤＳ社製ＨＧＭ−８９００型を用い、現像ローラ１６の外周面に突き当てて測定を行い、ガウスメータ内でガウス量を電圧に換算した値から磁束密度分布（法線磁気特性）を求めている。半値中央角度は、図７に示すように、芯金２９のＤカット面２９ａを基準とし、Ｄカット面右側を０°として反時計回りに角度を追っている。即ち、図７において、Ｄカット面２９ａを上方に向けたとき、Ｄカット面２９ａの右は０°、上は９０°、左は１８０°、下は２７０°となる。また、現像ローラ１６の現像スリーブ２６は、アルミＡ６０６３からなり、外径φ１８ｍｍ、内径１６．５ｍｍ、長さ３２６ｍｍに形成されており、その外周面２６ａの粗面化処理として上述したＳＷＢを施している。現像剤は、上述した二成分現像剤であり、磁性キャリアの平均粒径が３５μｍのものを用いている。以下の各実施例、各比較例に示す現像ローラ１６を、上述したカラー複写機５０に組み込み、試験用ベタ画像を印刷して、印刷された画像の濃度ムラ（端部白抜け）について目視にて確認を行い、次の基準に基づいて判定した。
◎・・・画像に全く問題ない
○・・・画像に問題ない
△・・・画像にやや問題あるが、実用上支障なし
×・・・画像に問題有り

（実施例１）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ｂ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３５．０°で半値中央角度が１６２．２°、一端部（図７の手前側の端部）における磁束密度の半値幅が３４．６°で半値中央角度が１６３．３°、他端部（図７の奥側の端部）における磁束密度の半値幅が３３．８°で半値中央角度が１６２．８°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．２°で半値中央角度が２７５．５°、一端部における磁束密度の半値幅が５０．８°で半値中央角度が２７３．８°、他端部における磁束密度の半値幅が４７．６°で半値中央角度が２７４．８°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が狭くなるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が通常（中央部と同様）に形成されている。

（実施例２）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ｃ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３４．７°で半値中央角度が１６２．３°、一端部における磁束密度の半値幅が３３．８°で半値中央角度が１６１．８°、他端部における磁束密度の半値幅が３３．０°で半値中央角度が１６１．７°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４５．９°で半値中央角度が２７５．５°、一端部における磁束密度の半値幅が４９．７°で半値中央角度が２７４．１°、他端部における磁束密度の半値幅が４７．６°で半値中央角度が２７５．０°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の上流寄りになるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成されている。

（実施例３）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｂ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３５．６°で半値中央角度が１６０．２°、一端部における磁束密度の半値幅が３７．８°で半値中央角度が１６１．０°、他端部における磁束密度の半値幅が３７．１°で半値中央角度が１６１．２°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．５°で半値中央角度が２７５．３°、一端部における磁束密度の半値幅が４６．０°で半値中央角度が２７３．７°、他端部における磁束密度の半値幅が４６．１°で半値中央角度が２７３．８°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭くなるように形成されている。

（実施例４）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｃ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３４．９°で半値中央角度が１６０．４°、一端部における磁束密度の半値幅が３８．２°で半値中央角度が１６０．８°、他端部における磁束密度の半値幅が３６．８°で半値中央角度が１６１．１°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．８°で半値中央角度が２７５．０°、一端部における磁束密度の半値幅が４５．８°で半値中央角度が２７５．３°、他端部における磁束密度の半値幅が４６．０°で半値中央角度が２７５．３°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の下流寄りになるように形成されている。

（実施例５）
剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｂ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３２．９°で半値中央角度が１６２．１°、一端部における磁束密度の半値幅が３２．４°で半値中央角度が１６３．３°、他端部における磁束密度の半値幅が３１．６°で半値中央角度が１６２．８°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４５．９°で半値中央角度が２７５．４°、一端部における磁束密度の半値幅が４５．２°で半値中央角度が２７３．７°、他端部における磁束密度の半値幅が４５．１°で半値中央角度が２７４．２°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭くなるように形成されている。

（実施例６）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ｂ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｃ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３３．４°で半値中央角度が１６２．３°、一端部における磁束密度の半値幅が３２．７°で半値中央角度が１６３．０°、他端部における磁束密度の半値幅が３２．０°で半値中央角度が１６２．７°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．０°で半値中央角度が２７５．４°、一端部における磁束密度の半値幅が４４．９°で半値中央角度が２７５．５°、他端部における磁束密度の半値幅が４５．０°で半値中央角度が２７５．６°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が狭くなるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の下流寄りになるように形成されている。

（実施例７）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ｃ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｂ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３３．０°で半値中央角度が１６２．０°、一端部における磁束密度の半値幅が３２．５°で半値中央角度が１６１．０°、他端部における磁束密度の半値幅が３１．８°で半値中央角度が１６１．８°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．２°で半値中央角度が２７４．０°、一端部における磁束密度の半値幅が４５．５°で半値中央角度が２７２．２°、他端部における磁束密度の半値幅が４５．３°で半値中央角度が２７３．６°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の上流寄りになるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭くなるように形成されている。

（実施例８）
剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６を、図５（ｃ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３３．３°で半値中央角度が１６１．８°、一端部における磁束密度の半値幅が３２．０°で半値中央角度が１６１．５°、他端部における磁束密度の半値幅が３１．７°で半値中央角度が１６１．４°、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．０°で半値中央角度が２７４．０°、一端部における磁束密度の半値幅が４５．５°で半値中央角度が２７４．７°、他端部における磁束密度の半値幅が４４．９°で半値中央角度が２７４．６°、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の上流寄りになるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が狭く且つその中央位置が現像スリーブ２６の回転方向の下流寄りになるように形成されている。

（比較例１）
剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３６．０°で半値中央角度が１６０．２°、ピーク磁束密度が４４．８ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が３８．０°で半値中央角度が１６１．０°、ピーク磁束密度が４８．０ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が３７．１°で半値中央角度が１６１．２°、ピーク磁束密度が４８．７ｍＴ、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．２°で半値中央角度が２７５．３°、ピーク磁束密度が６３．３ｍＴ，一端部における磁束密度の半値幅が４７．６°で半値中央角度が２７３．８°、ピーク磁束密度が６８．０ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が４５．６°で半値中央角度が２７３．６°、ピーク磁束密度が６７．８ｍＴ、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成されている。

（比較例２）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じで、且つ、上面５２１の両端部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離が、上面５２の中央部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離より大きくされた着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３６．１°で半値中央角度が１６０．０°、ピーク磁束密度が４５．０ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が３８．５°で半値中央角度が１６１．５°、ピーク磁束密度が４５．５ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が３８．０°で半値中央角度が１６１．５°、ピーク磁束密度が４６．０、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．０°で半値中央角度が２７５．４°、ピーク磁束密度が６３．５ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が４８．０°で半値中央角度が２７４．０°、ピーク磁束密度が６７．７ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が４５．６°で半値中央角度が２７３．８°、ピーク磁束密度が６７．５ｍＴ、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、中央部と両端部とのピーク磁束密度の偏差が小さくなるように形成され、汲み上げ極Ｐ６は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成されている。

（比較例３）
剤切れ極Ｐ４を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ｂを用いて形成し、汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じで、且つ、上面５２１の両端部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離が、上面５２の中央部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離より大きくされた着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３６．２°で半値中央角度が１６０．７°、ピーク磁束密度が４５．２ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が３８．０°で半値中央角度が１６１．７°、ピーク磁束密度が４８．０ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が３７．１°で半値中央角度が１６２．１°、ピーク磁束密度が４８．７ｍＴ、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．１°で半値中央角度が２７５．３°、ピーク磁束密度が６３．３ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が４８．５°で半値中央角度が２７４．２°、ピーク磁束密度が６３．９ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が４９．０°で半値中央角度が２７４．０°、ピーク磁束密度が６３．１ｍＴ、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４は、両端部における磁束密度の半値幅が通常に形成され、汲み上げ極Ｐ６は、中央部と両端部とのピーク磁束密度の偏差が小さくなるように形成されている。

（比較例４）
剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ６を、図５（ａ）に示すような上面５２１の両端部の幅が中央部の幅と同じで、且つ、上面５２１の両端部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離が、上面５２の中央部とマグネットローラ２５の外周面２５ａとの距離より大きくされた着磁ヨーク５２０を備えた着磁治具５００Ａを用いて形成した。このようにして磁極を形成した現像ローラ１６は、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅が３６．１°で半値中央角度が１６０．３°、ピーク磁束密度が４５．２ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が３８．６°で半値中央角度が１６１．８°、ピーク磁束密度が４５．２ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が３７．８°で半値中央角度が１６２．３°、ピーク磁束密度が４５．５ｍＴ、となり、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅が４６．３°で半値中央角度が２７５．３°、ピーク磁束密度が６３．３ｍＴ、一端部における磁束密度の半値幅が４８．８°で半値中央角度が２７４．９°、ピーク磁束密度が６３．９ｍＴ、他端部における磁束密度の半値幅が４８．８°で半値中央角度が２７３．５°、ピーク磁束密度が６３．１ｍＴ、となった。即ち、剤切れ極Ｐ４及び汲み上げ極Ｐ４は、中央部と両端部とのピーク磁束密度の偏差が小さくなるように形成されている。

上記、各実施例及び各比較例において実施した濃度ムラ試験の結果を表１に示す。

表１に示された濃度ムラの試験結果より、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ６の少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、その中央部における半値幅より狭く形成されていれば、端部白抜けを防止して均一な濃度の画像を得ることができることが判った（実施例１〜８、比較例１）。また、剤切れ極Ｐ４の両端部において、磁束密度の半値幅を中央部のそれより狭くするだけではなく、現像スリーブ２６の回転方向の上流寄りに設けることによって、さらに端部白抜けを防止できることが判った（実施例１、２）。また、汲み上げ極Ｐ６の両端部において、磁束密度の半値幅を中央部のそれより狭くするだけではなく、現像スリーブ２６の回転方向の下流寄りに設けることによって、さらに端部の白抜けを防止できることが判った（実施例３、４）。また、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ６のそれぞれの両端部における磁束密度の半値幅を、中央部のそれより狭くすることで、一層画像白抜けを防止でき（実施例５〜７）、さらに、剤切れ極Ｐ４の両端部において、磁束密度の半値幅を中央部のそれより狭くするとともに、現像スリーブ２６の回転方向の上流寄りに設け、且つ、汲み上げ極Ｐ６の両端部において、磁束密度の半値幅を中央部のそれより狭くするとともに、現像スリーブ２６の回転方向の下流寄りに設けることによって、より一層端部白抜けを防止できることが判った（実施例８）。また、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ６の少なくとも一方の磁極の中央部と両端部との磁束密度の偏差を小さくしても、端部白抜けには効果が無いことが判った（比較例１〜４）。また、端部白抜けの判定（評価）が高いと、端部における画像の抜け幅も小さくなることが判った。

上記濃度ムラ試験結果からも、本発明によれば、剤切れ極Ｐ４と汲み上げ極Ｐ５とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅を、該磁極の中央部における磁束密度の半値幅より狭く形成することにより、現像ローラ１６の剤切れ極Ｐ４の両端部における現像剤の離脱性（剤切れ性）を向上することができ、又は、現像ローラ１６の汲み上げ極Ｐ６の両端部において現像剤が続けて再吸着されることを防止でき、そのため、現像剤連れまわりを防止して、端部白抜けのない均一な濃度の画像を得ることができることが判った。

参考データとして、上述した各実施例及び各比較例における複数の磁極の磁力特性値（ピーク磁束密度（表２）、半値中央角度（表３）、磁束密度の半値幅（表４））をまとめた表を以下に示す。

また、図１４に、本発明に係る現像ローラの端部における現像剤の吸着状態を示し、図１５に、従来の現像ローラの端部における現像剤の吸着状態を示す。図１４に示す現像ローラは、現像ローラの両端部における磁束密度の半値幅が、中央部における磁束密度の半値幅より狭く形成されている。図１５に示す現像ローラは、現像ローラの両端部における磁束密度の半値幅が、中央部における磁束密度の半値幅と同等に形成されている。図１４と図１５との端部の現像剤の吸着状態を比較すると、本発明に係る現像ローラの方が現像剤を吸着する範囲が周方向に小さく（狭く）なっていることが判る。

さらに、本発明者らは、剤切れ極Ｐ４において、その中央部における半値幅と両端部における半値幅との比率と、現像剤連れまわりと、の関係を確認する試験を実施した。

現像ローラ１６のマグネットローラ２５は、異方性ストロンチウムフェライトとエチレンエチルアクリレート共重合体からなり、外径φ１６ｍｍ、長さ３０９ｍｍに形成された本体部３０に、上述した着磁治具５００（５００Ａ、５００Ｂ）を用いて着磁したものを使用した。詳細には、磁極Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６については、着磁治具５００Ｂを用いて着磁し、磁極Ｐ４（剤切れ極）については、着磁治具５００Ａ又は５００Ｂを用いて着磁した。そして、表５に示すような、剤切れ極Ｐ４の中央部の半値幅が３７°となり、両端部の半値幅がそれぞれ異なる現像ローラ１６を複数作製した。また、これら現像ローラ１６の剤切れ極Ｐ４における磁束密度は４７±０．５ｍＴとした。現像ローラ１６の磁気特性の測定にはＡＤＳ社製ＨＧＭ−８９００型を用い、現像ローラ１６の外周面に突き当てて測定を行い、ガウスメータ内でガウス量を電圧に換算した値から磁束密度分布（法線磁気特性）を求めている。半値中央角度は、図７に示すように、芯金２９のＤカット面２９ａを基準とし、Ｄカット面右側を０°として反時計回りに角度を追っている。即ち、図７において、Ｄカット面２９ａを上方に向けたとき、Ｄカット面２９ａの右は０°、上は９０°、左は１８０°、下は２７０°となる。また、現像ローラ１６の現像スリーブ２６は、アルミＡ６０６３からなり、外径φ１８ｍｍ、内径１６．５ｍｍ、長さ３２６ｍｍに形成されており、その外周面２６ａの粗面化処理として上述したＳＷＢを施している。現像剤は、上述した二成分現像剤であり、磁性キャリアの平均粒径が３５μｍのものを用いている。表５に示される複数の現像ローラ１６を、上述したカラー複写機５０に組み込み、剤切れ極Ｐ４における現像剤連れまわりを目視にて確認を行い、次の基準に基づいて判定した。
○・・・現像剤連れまわりなし
×・・・現像剤連れまわりあり

表５に示された結果より、剤切れ極Ｐ４において、その中央部における磁束密度の半値幅に対し、その両端部における磁束密度の半値幅が、８０〜１００％であれば、現像剤連れまわりが発生せず、８０％より小さい（狭い）若しくは１００％より大きい（広い）と現像剤連れまわりが発生することが判った。図１６に、剤切れ極Ｐ４の中央部における磁束密度の半値幅に対する両端部における磁束密度の半値幅の割合と、現像剤連れまわりと、の傾向を示す。図中実線内が判定結果「○」のもので、実線外が判定結果「×」のものである。図中点線内は、初期評価での現像剤連れまわりは許容できるが、経時的に問題が生じる可能性があり判定結果「×」としたものである。これにより、剤切れ極Ｐ４の両端部における磁束密度の半値幅は、中央部における磁束密度の半値幅に対して、８０〜１００％の範囲であるときに、現像剤連れまわりを防止して、画像の濃度ムラ（白抜け）を防止できることが判った。

また、本発明者らは、汲み上げ極Ｐ６において、その中央部における半値幅と両端部における半値幅との比率と、濃度ムラと、の関係を確認する試験を実施した。

現像ローラ１６のマグネットローラ２５は、異方性ストロンチウムフェライトとエチレンエチルアクリレート共重合体からなり、外径φ１６ｍｍ、長さ３０９ｍｍに形成された本体部３０に、上述した着磁治具５００（５００Ａ、５００Ｂ）を用いて着磁したものを使用した。詳細には、磁極Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ５については、着磁治具５００Ｂを用いて着磁し、磁極Ｐ４（剤切れ極）及び磁極Ｐ６（汲み上げ極）については、着磁治具５００Ａ又は５００Ｂを用いて着磁した。そして、表６に示すような、汲み上げ極Ｐ６の中央部の半値幅が４９．５°となり、両端部の半値幅がそれぞれ異なる現像ローラ１６を複数作製した。また、これら現像ローラ１６の汲み上げ極Ｐ６における磁束密度は６３．５±０．５ｍＴとした。現像ローラ１６の磁気特性の測定にはＡＤＳ社製ＨＧＭ−８９００型を用い、現像ローラ１６の外周面に突き当てて測定を行い、ガウスメータ内でガウス量を電圧に換算した値から磁束密度分布（法線磁気特性）を求めている。半値中央角度は、図７に示すように、芯金２９のＤカット面２９ａを基準とし、Ｄカット面右側を０°として反時計回りに角度を追っている。即ち、図７において、Ｄカット面２９ａを上方に向けたとき、Ｄカット面２９ａの右は０°、上は９０°、左は１８０°、下は２７０°となる。また、現像ローラ１６の現像スリーブ２６は、アルミＡ６０６３からなり、外径φ１８ｍｍ、内径１６．５ｍｍ、長さ３２６ｍｍに形成されており、その外周面２６ａの粗面化処理として上述したＳＷＢを施している。現像剤は、上述した二成分現像剤であり、磁性キャリアの平均粒径が３５μｍのものを用いている。表６に示される複数の現像ローラ１６を、上述したカラー複写機５０に組み込み、試験用ベタ画像を印刷して、印刷された画像の濃度ムラ（端部白抜け）について目視にて確認を行い、次の基準に基づいて判定した。
○・・・画像に問題ない
×・・・画像に問題有り（ウロコ画像、汲み上げ不良）

表６に示された結果より、汲み上げ極Ｐ６において、その中央部における磁束密度の半値幅に対し、その両端部における磁束密度の半値幅が、９０〜１００％であれば、濃度ムラが発生せず、良好な画像が得られ、９０％より小さい（狭い）と現像剤の汲み上げ不良が生じて画像濃度にムラが生じ、１００％より大きい（広い）とウロコ状の濃度ムラ（ウロコ画像）が発生することが判った。図１７に、汲み上げ極Ｐ６の中央部における磁束密度の半値幅に対する両端部における磁束密度の半値幅の割合と、濃度ムラと、の傾向を示す。図中実線内が判定結果「○」のもので、実線外が判定結果「×」のものである。図中点線内は、初期評価での濃度ムラは許容できるが、経時的に問題が生じる可能性があり判定結果「×」としたものである。これにより、汲み上げ極Ｐ６の両端部における磁束密度の半値幅は、中央部における磁束密度の半値幅に対して、９０〜１００％の範囲であるときに、画像の濃度ムラを防止できることが判った。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る現像ローラの一部の分解斜視図である。 図１の現像ローラが備えるマグネットローラに着磁する着磁治具の概略の一例を示す斜視図である。 図１の現像ローラが備えるマグネットローラに着持する着磁治具の概略の他の一例を示す斜視図である。 マグネットローラに複数の磁極を形成するときの、マグネットローラと着磁治具との位置関係を示す側面図である。 着磁治具が備える着磁ヨークの上面端部の平面視形状と、形成される磁極の磁束密度分布の形状と、の関係を示す概略図であり、（ａ）は、上面の両端部の幅が中央部の幅と同じ着磁ヨークによって形成される磁極の磁束密度分布を示し、（ｂ）は、上面の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置と中央部の幅の中心位置とが同一線上に設けられている着磁ヨークによって形成される磁極の磁束密度分布を示し、（ｃ）は、上面の両端部の幅が中央部の幅より狭く形成されているとともに、両端部の幅の中心位置が、中央部の幅の中心位置よりずれて設けられている着磁ヨークによって形成される磁極の磁束密度分布を示す。 磁束密度の半値幅及び半値中央角度を説明する図である。 図１の現像ローラの外周面に生じる磁束密度分布の概略を示す側面図である。 本発明に係る現像装置の斜視図である。 図８の現像装置の上ケースをはずした状態を示す斜視図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの断面図である。 図８の現像装置の一部の分解斜視図である。 図８の現像装置で用いられる現像剤に含まれる磁性キャリアの断面図である。 本発明に係るカラー複写機の概略構成図である。 本発明に係る現像ローラの端部における現像剤の吸着状態を示す図である。 従来の現像ローラの端部における現像剤の吸着状態を示す図である。 剤切れ極の中央部における磁束密度の半値幅に対する両端部における磁束密度の半値幅の割合と、現像剤連れまわりと、の傾向を示す図である。 汲み上げ極の中央部における磁束密度の半値幅に対する両端部における磁束密度の半値幅の割合と、濃度ムラと、の傾向を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像装置
１６ 現像ローラ（現像剤担持体）
２５ マグネットローラ（磁界発生手段）
２６ 現像スリーブ（中空体）
２６ａ 現像スリーブの外周面
２９ 芯金
２９ａ Ｄカット面
３０ マグネットローラの本体部
３０ａ マグネットローラの本体部の外周面
５０ カラー複写機（画像形成装置）
６０ プロセスカートリッジ
５００ 着磁治具
５２０ 着磁ヨーク
５２１ 着磁ヨークの上面
Ｐ１ 現像主極
Ｐ４ 剤切れ極
Ｐ６ 汲み上げ極

Claims (9)

1. 剤切れ極と汲み上げ極とを含む複数の磁極を備えた磁界発生手段と、前記磁界発生手段を収容するとともに軸心を中心に回転される円筒状の中空体と、を有する現像剤担持体において、
   前記剤切れ極と前記汲み上げ極とのうち少なくとも一方の磁極の両端部における磁束密度の半値幅が、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、該磁極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されていることを特徴とする現像剤担持体。
2. 前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、
   前記剤切れ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記剤切れ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
3. 前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅と同じ、又は、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅より狭く形成されているとともに、
   前記汲み上げ極の両端部における前記磁束密度の半値幅の中心位置が、前記汲み上げ極の中央部における前記磁束密度の半値幅の中心位置より前記中空体の回転方向の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
4. 前記中空体の外周面が、回転磁場によって、前記中空体の外周面に沿って自転しながら回転される複数の線条材を衝突させることにより、粗面化処理されてい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剤担持体。
5. 現像剤担持体を少なくとも有する現像装置において、前記現像剤担持体として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像剤担持体を有していることを特徴とする現像装置。
6. 前記現像剤担持体に担持される現像剤には、トナーと磁性キャリアとが含まれているとともに、前記磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ〜５０μｍにされていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項５又は６に記載の現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 現像装置を少なくとも有する画像形成装置において、前記現像装置として請求項５又は６に記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
9. 現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジを少なくとも備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。