JP3610547B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる現像装置、現像方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置の現像方式には、通常の電子写真複写機等に用いられる正規現像方式と、デジタルプリンタやデジタル電子写真複写機等に用いられる反転現像方式とが知られている。反転現像方式は、像担持体として感光体を用い、一般にレーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を光源として用い、帯電、露光により感光体上に形成された潜像を、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより現像してトナー像とする方式である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、トナーの極性も負であり、露光により生じた電位差を利用して現像し、感光体上にトナー像を形成する方式である。
【０００３】
従来の現像装置においては、回転する感光体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されている。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、前記感光体に対向する側に開口部を有する現像器本体に収納されている。該現像剤担持体には、例えば−６５０Ｖの直流電圧に、２７００Ｖ、８０００Ｈｚの交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。該現像剤担持体は、その内部に磁石を有し、現像剤担持体の外周表面にトナー粒子と磁性粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を担持している。
【０００４】
この現像装置は、前記トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像器本体、磁石から成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤搬送部材、前記現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、現像剤を攪拌して現像剤搬送部材に搬送する現像剤攪拌搬送部材から構成されている。
【０００５】
前記現像器本体の上部に設けられた開口であるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから前記現像器本体内に補給されたトナーは、回転する前記現像剤攪拌搬送部材により前記現像器本体内に収容された現像剤と攪拌、混合されて均一なトナー濃度になり、回転する前記現像剤搬送部材により前記現像剤担持体の外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、トナーのみが現像領域で感光体上に付着する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
画像パターンによっては、画像の履歴が現像剤担持体上に残り、所定濃度の画像パターンを現像しているにもかかわらず、「ゴースト」と呼ばれる濃度差が生じる画像欠陥を引き起こすことがある。このゴーストを改善する対策として、従来技術ではスクレーパと呼ぶゴム材料等を現像剤担持体に当接して、現像後に現像剤担持体上に残留する現像剤を掻き取り、新たに攪拌された現像剤を現像剤担持体上に付着させることで、画像の履歴をなくし、ゴーストを防いでいる。
【０００７】
しかし、現像剤担持体に圧接して配置された従来技術のスクレーパ方式は、現像剤担持体とスクレーパ間を現像剤が擦り抜けたり、掻き取られる時に生じる現像剤劣化や、現像スリーブに擦傷痕が発生する等の問題がある。
【０００８】
また、現像剤担持体の磁極に同極性の磁極を隣接させる「剥ぎ取り極」と呼ばれる部分を設けることで、ある程度の現像剤が剥ぎ取り極の反発磁界でスリーブから剥ぎ取ることができる。しかしながら、現像剤担持体と現像剤担持体に隣接する現像剤搬送部材の位置関係が最適化されてない条件では、完全に現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取ることができず、未だ、ゴーストの改善は満足できるレベルではない。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ゴーストの発生を防止し、高画質の画像を形成可能にするとともに、現像剤劣化や、現像剤担持体の擦傷痕発生を防止する現像装置、現像方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、この剥ぎ取り極と周辺プロセスを最適化することで、かなり高いレベルまでゴーストを改善することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、下記の本発明により達成される。
【００１２】
（１）静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置において、前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成し、前記同極性の２磁極のうち反重力方向の磁極と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分と、前記同極性の２磁極間の中立極部と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分とのなす角度範囲内で且つ前記現像剤搬送部材の上方に、磁性体を前記現像剤担持体と非接触状態でかつ他の部材を介在することなく対向して配置し、該磁性体の前記現像剤担持体に対向する側の極性を、前記同極性の２磁極とは異なる極性に配置したことを特徴とする現像装置（請求項１）。
【００１３】
（２）前記磁性体の前記現像剤担持体の接線方向の幅寸法を、前記現像剤担持体の直径以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置（請求項２）。
（請求項２）。
【００１４】
（３）前記磁性体の前記現像剤担持体の前記現像剤担持体の回転軸方向の長さを、前記像担持体の画像形成領域の長さ以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置（請求項３）。
【００１６】
（４）像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像処理して顕像化する現像装置と、前記像担持体に形成された顕像を被転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記現像装置は請求項１〜８の何れか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置（請求項９）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の現像装置を複数組搭載した画像形成装置の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図１の断面構成図によって説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の現像装置及びこの現像装置を搭載した画像形成装置であるカラープリンタを示す断面構成図である。
【００２０】
このカラープリンタは、像担持体である可撓性の無端ベルト状の感光体（以下、感光体と称す）１の周囲に、４組のスコロトロン帯電器（以下、帯電器と称す）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、４組の像露光装置（走査光学装置）３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、４組の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとから成る画像形成ユニット（図示の４組）を縦列に配設したものである。なお、図示の像露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、レーザビーム走査光学装置を使用したものである。
【００２１】
感光体１は、駆動ローラ１１及び下ローラ１２、上ローラ１３に張架され、テンションローラ１４の作用により緊張状態にされ、内周面に設けられたバックアップ部材１５により局部的に当接しながら、図示の時計方向に回動する。バックアップ部材１５は、感光体１の背面に当接して、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの各現像剤担持体（以下、現像スリーブと称す）４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの現像領域及び像露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの結像位置に感光体１を規制している。
【００２２】
二成分現像剤はトナーとキャリアを主成分とする。トナーは、バインダー樹脂、顔料を含有し、必要により離型剤、荷電制御剤等をも含有する。カラー画像形成装置に使用される二成分現像剤のトナーは、上記の顔料として、イエロー、マゼンタ、シアン等の顔料又は染料から成る着色剤及びカーボンブラック等の黒色顔料等を含有する。トナーの粒径は４〜１０μｍである。キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄粉等の強磁性粒子を用い、望ましくは、前記強磁性粒子の表面をフッソ系、シリコーン系等の樹脂でコーティングしたものが良い。キャリアの粒径は１０〜８０μｍである。トナーとキャリアの混合比は、トナーが３〜２０重量％である。
【００２３】
画像記録のスタートにより、駆動モータ（図示せず）が回動して駆動ローラ１１を介して感光体１は図示の時計方向へと回動し、帯電器２Ｙの帯電作用により感光体１への電位の付与が開始される。感光体１は電位を付与されたあと、像露光装置３Ｙにおいて第１の色信号すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号による露光が開始され、感光体１の回動（副走査）によってその表面の感光層に現像画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。この潜像は現像器４Ｙにより現像スリーブ４１Ｙ上に付着搬送された現像剤が、現像領域において非接触の状態で反転現像され、イエロー（Ｙ）のトナー像となる。
【００２４】
次いで感光体１はイエロー（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器２Ｍの帯電作用により電位が付与され、像露光装置３Ｍの第２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光が行われ、現像器４Ｍによる非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わせて形成される。
【００２５】
同様のプロセスにより帯電器２Ｃ、像露光装置３Ｃ及び現像器４Ｃによってさらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が形成される。さらに帯電器２Ｋ、像露光装置３Ｋ及び現像器４Ｋによって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体１の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによる現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに対し、感光体１の帯電と同極性の直流バイアス、あるいは直流バイアスに交流を加えた現像バイアスが印加され、現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上に付着した二成分現像剤による非接触反転現像が行われて、導電層を接地した感光体１上の静電潜像形成部にトナーを付着させる。
【００２７】
かくして、感光体１の周面上に形成されたカラーのトナー像は帯電器２Ｆによって付着トナーの電位が揃えられたのち、転写部において、給紙装置である給紙カセット２０Ａ，２０Ｂ或いは手差し給紙部２０Ｃから、それぞれ給紙手段２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにより送り出され、レジストローラ対２３へと搬送され、レジストローラ対２３の駆動によって感光体１上のトナー像領域と同期して給紙される転写紙上に、感光体１の駆動用の駆動ローラ１１の下部に対向して配置された転写装置（転写ローラ）７により転写される。
【００２８】
トナー像が転写された被転写材（転写紙）は、駆動ローラ１１の曲率に沿った感光体１周面より分離されたのち、定着装置２４へ搬送される。定着装置２４によりトナー像は熔融され、転写紙に定着される。定着処理終了後の転写紙は、排紙ローラ対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにより搬送されて、上部に設けられた排紙トレイ２６に転写紙上のトナー像面を下面にして排出される。
【００２９】
一方、転写紙を分離した感光体１は、クリーニング装置８のクリーニングブレード８１によって摺擦され、残留トナーを除去し、清掃される。なお、次の原稿画像のトナー像の形成が続いて行われるときは、帯電前除電器９による感光体１の感光体面への露光が行われて前歴の除去がなされる。
【００３０】
図２は本発明の現像装置の断面図である。前記複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、ほぼ同じ構成をなすから、以下、これらの現像器を現像器４と総称して説明する。
【００３１】
図２において、４０はトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像器本体、４１は現像剤担持体である現像スリーブ、４２は現像スリーブ４１の内部に配置され現像器本体４０に固定された磁界発生手段（マグネットロール）、４３は現像スリーブ４１上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、４４は現像スリーブ４１に現像剤を供給するパドル形状の現像剤搬送部材（以下、パドルホイールと称す）、４５Ａ，４５Ｂはスクリュー形状をなす現像剤攪拌搬送部材（以下、攪拌スクリューと称す）である。なお、パドルホイール４４は複数の羽根部４４ａが回転軸４４ｂに立設されたパドルホイールに限定されるものではなく、現像剤を効率良く搬送する他の形状でもよい。図示の矢印は各回転部材（４１，４４，４５Ａ，４５Ｂ）の回転方向を示し、白抜き矢印は現像剤の流れを示す。Ｅ１はＡＣ電源、Ｅ２はＤＣ電源である。
【００３２】
上記の現像器４の現像スリーブ４１内には、図２に示すような５極の磁極Ｓ１，Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３が配置されている。これらの磁極のうち互いに隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３は反発磁界を形成して、現像スリーブ４１上の現像処理後の現像剤を剥ぎ取り、現像スリーブ４１上の画像履歴を消去する。
【００３３】
後述の所定条件を満たす位置に配置されたパドルホイール４４は、同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を搬送して攪拌スクリュー４５Ａ側に移送する。
【００３４】
攪拌スクリュー４５Ａと攪拌スクリュー４５Ｂとは、現像器本体４０の底部から直立した仕切り壁４０ａを挟んで両側に形成された第１の搬送室４０ｂ及び第２の搬送室４０ｃ内にそれぞれ平行に配置され、互いに同方向に駆動回転される。第１の搬送室４０ｂ及び第２の搬送室４０ｃの上部は、天板４６により閉蓋されている。４７は第２の搬送室４０ｃ又は第１の搬送室４０ｂの底部に設置されたトナー濃度検出装置である。
【００３５】
図１に示すトナーカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋから補給されたトナーは、現像器４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各天板４６（図２参照）に穿設されたトナー補給口部（図示せず）から第１の搬送室４０ｂ内に投入、補給される。
【００３６】
現像スリーブ４１の外径は、φ８ｍｍ以上、φ６０ｍｍ以下が望ましい。外径が、φ８ｍｍ以下であると、画像形成に必要な磁極Ｎ１，Ｓ２、現像剤層厚規制部材４３に対向する磁極Ｎ３、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３及び磁極Ｓ１から成る少なくとも５極の磁極を有し所定の磁界強度を有するマグネットロール４２を形成することが困難である。また、現像スリーブ４１の外径がφ６０ｍｍ以上であると、現像装置が大型化する。特に、複数組の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有するカラープリンタ（図１参照）においては、複数の現像器４が大型化すると、ベルト状の感光体１の全長を短くすることが困難になり、画像形成部が大型化する。
【００３７】
図３はマグネットロール４２の磁力分布を示す。マグネットロール４２の外周を包囲する非磁性の現像スリーブ４１を矢印方向に回転させると、磁極Ｎ２，Ｎ３による反発磁界により、磁極Ｎ３の近傍から回転方向上流側に、磁極Ｎ２の近傍にわたって、現像スリーブ４１上の残留現像剤が剥ぎ取られて、ほぼ付着していない部分が発生することが実測された。しかしながら、磁極Ｎ２，Ｎ３による剥ぎ取り極の反発磁界だけでは、現像スリーブ４１上の現像剤を完全に剥ぎ取ることは不可能である。
【００３８】
本発明の現像器４は、図２に示すように、前記剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３による反発磁界の上流側で、現像スリーブ４１に近接する磁極Ｎ２寄りの所定位置に、磁極Ｎ２，Ｎ３と異なる磁性の磁界を形成する磁性体（磁界発生部材）４８を設置した。即ち、磁性体４８のＳ極は、磁極Ｎ２の近傍に対向して配置され、吸引磁界を形成する。
【００３９】
磁性体保持部材４９は磁性体４８を保持して、現像器本体４０の上部を閉蓋する天板４６の内側の所定位置に固定する磁性部材である。磁性体保持部材４９は、磁性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０等）や鉄鋼部材により形成され、現像スリーブ４１に対向する磁性体取り付け面４９ａと、天板４６に固定される固定面４９ｂと、折り曲げ部４９ｃとから成り、折り曲げ部４９ｃで屈折されたＶ字形状をなす。折り曲げ部４９ｃでの折り曲げ傾斜角（磁性体取付角）は、例えば２０°に設定されている。
【００４０】
磁性体保持部材４９の磁性体取り付け面４９ａには、磁性体４８が両面粘着テープ等によって固着されている。磁性体４８は、永久磁石等で形成される。磁性体４８は、図２に示すように、磁性体取り付け面４９ａの上流側、即ち、磁性体保持部材４９の折り曲げ部４９ｃの近傍には存在しないから、磁性体４８による磁界の強さは上流側では弱くなっている。したがって、現像スリーブ４１上の現像処理後の現像剤は、上流側の弱い磁界部分で現像剤の吸引がなく、下流側に搬送されるから、上流側の折り曲げ部４９ｃ付近での現像剤の滞留による現像剤搬送不良を発生することはない。
【００４１】
磁性体４８として、ＴＤＫ（株）製のフェライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４を使用して優れた効果が得られた。ＢＱＣ１４はストロンチュームフェライト粉末を、ＮＢＲゴムに混練したもので、その材質特性を以下に示す。
【００４２】
残留磁束密度（Ｂｒ）：２３０〜２５０〔ｍＴ〕
保持力（Ｈｃｂ）：１６３〜１９５〔ｋＡ／ｍ〕
固有保持力（Ｈｃｊ）：２７９〜３５８〔ｋＡ／ｍ〕
最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）：１０．３〜１１．９〔ｋＪ／ｍ３〕
なお、上記のフェライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４以外のフェライト系ラバー（ＢＱＪ０５、ＢＱＡ１４、ＢＱＥ１４、ＢＱＫ１２）や、ネオジム・鉄・ボロン系希土類コバルトマグネット（ＮＥＯＲＥＣマグネットシリーズ）や、希土類コバルトマグネット（ＲＥＣマグネットシリーズ）や、フェライトマグネット湿式異方性材質系（ＦＢシリーズ）等の複合マグネット（磁性体）でもほぼ同等の効果が得られる。なお、上記の各種磁性体材料は、何れもＴＤＫ（株）製であるが、所要の残留磁束密度、保持力、最大エネルギー積を有する磁性体であれば、上記材料に限定されるものはない。
【００４３】
図４（ａ）は、現像スリーブ４１、マグネットロール４２、磁性体４８の配置を示す斜視図、図４（ｂ）は配置図、図４（ｃ）は側断面図である。
【００４４】
磁性体４８の幅ｗは、現像スリーブ４１の外周直径Ｄより小さく設定することが好ましい（Ｄ＞ｗ、後述の実施例参照）。また、磁性体４８の長さＬは、感光体１の画像形成領域の回転軸方向の長さＬ０より大きく設定することが好ましい（Ｌ＞Ｌ０、後述の実施例参照）。
【００４５】
図５は、マグネットロール４２の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対する磁性体４８の設置位置を検討する図である。
【００４６】
同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３のうち反重力方向の磁極Ｎ２と現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｍと、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３間の中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎとのなす角度ψの範囲内に、現像スリーブ４１と非接触状態で対向する磁性体４８を配置し、磁性体４８の現像スリーブ４１に対向する側の極性を、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３とは異なる極性Ｓに配置した。
【００４７】
磁性体４８を上記の位置に現像スリーブ４１に非接触で配置し、磁性体４８の極性を上記のように設置した時に、後述のゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好であった（後述の実施例参照）。
【００４８】
なお、後述の実施例では、法線ｎを基点にして反重力方向（上方）に＋２０°ずつ設置位置をずらせて＋８０°までの範囲で許容範囲を測定した。ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８を基点の法線ｎの剥ぎ取り位置から最大約６０°ずらせた位置までに設置すれば、許容範囲内である。
【００４９】
図２において、駆動回転する攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂにより攪拌されたトナーとキャリアとから成る二成分現像剤は、図示の時計方向に回転するパドルホイール４４の羽根部４４ａにより搬送されて、現像剤層厚規制部材４３の傾斜面と現像スリーブ４１の外周面とが対向する間隙部に送り込まれる。二成分現像剤は、この間隙部近傍おいてマグネットロール４２の磁力により現像スリーブ４１上に吸着され、更に間隙部の最小間隙により、現像スリーブ４１上に１００〜６００μｍの現像剤層厚に規制されて、現像スリーブ４１と感光体１が対向する現像領域に搬送される。
【００５０】
現像領域において現像処理された後に、現像スリーブ４１上に吸着されて搬送される現像剤は、磁性体４８と現像スリーブ４１との対向する空間部を通過する。現像スリーブ４１の回転方向上流側の磁界発生部材４８の存在しない磁極Ｎ２の近傍では、現像剤への吸引力が少ないが、現像スリーブ４１の回転方向下流側に行くにしたがって、磁性体４８の直下付近で磁界の強さが増す。
【００５１】
現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向する空間では、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３により、現像剤が現像スリーブ４１上から引き剥がされ、磁性体４８により吸引され、現像スリープ４１側に移動しないようにして、パドルホイール４４の上方に搬送する。
【００５２】
現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向する空間では、現像スリーブ４１の回転方向下流側に現像剤が移動するにしたがって、現像スリーブ４１上の現像剤は磁性体４８側に引き寄せられるので、現像スリーブ４１上から現像剤を引き剥がすことが可能になる。よって、十分な現像剤を現像剤スリーブ４１上から除去することが可能であり、現像スリーブ４１上に薄層の現像剤を形成して現像する一成分現像系でも十分に機能を果たす事が出来る。
【００５３】
現像剤は現像スリーブ４１と磁性体４８との間隙を通過して下方に搬送され、磁性体４８のＳ極と、マグネットロール４２の磁極Ｎ２とによる吸引磁界により、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤は、磁性体４８上に吸引されながら磁性体４８上に沿って斜め下方に移動し、磁性体４８の末端部付近で落下し、回転するパドルホイール４４上に搬送される。
【００５４】
回転するパドルホイール４４の羽根部４４ａは、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を保持しながら搬送し、回転する攪拌スクリュー４５Ａに現像剤を搬送、還流する。磁性体４８の先端部は、パドルホイール４４の羽根部４４ａの回転軌跡のほぼ真上に間隙を保って配置されている。
【００５５】
パドルホイール４４の羽根部４４ａの先端部と、現像スリーブ４１の外周面との間隙は微小であり、かつ、パドルホイール４４の羽根部４４ａは現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を間隙で掻き上げる方向に回転するから、現像剤は、殆ど現像スリーブ４１側の間隙を通過せず、磁性体４８から落下した現像剤のほぼ全量が、パドルホイール４４の羽根部４４ａに捕捉されて攪拌スクリュー４５Ａ側に搬送される。
【００５６】
【実施例】
（ゴーストの定義及び測定方法）
図６は、ゴースト評価用画像パターンを示す図である。このパターンは、画像形成用信号発生装置により作成した。図示の黒色で塗りつぶした部分は、透過濃度約１．４の被転写材の黒ベタ部分Ｃ１その他の余白部分は白色部分Ｃ２である。
【００５７】
上記のゴースト評価用画像パターンを、Ｋｏｎｉｃａ ＫＬ−２０１０カラープリンタ（コニカ（株）製）実験機を使用し黒色現像剤によりプリントアウトし、転写材上に形成されたパターンの透過濃度を、透過濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０（米国Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定した。
【００５８】
図示の▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼▲７▼▲８▼▲９▼は上記の黒ベタ部分Ｃ１の透過濃度測定位置を示す。中央の▲２▼▲５▼▲８▼部分はそれ以前の白色部分Ｃ２で現像剤消耗がないから、現像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、その左側部分の▲１▼▲４▼▲７▼、右側部分の▲３▼▲６▼▲９▼はそれ以前の黒ベタ部分Ｃ１現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下する。従って、左側部分の▲１▼▲４▼▲７▼、右側部分の▲３▼▲６▼▲９▼の各画像濃度は、中央の▲２▼▲５▼▲８▼部分より低下して濃度差を生じ、画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像をゴーストと呼ぶ。
【００５９】
次に、画像濃度差の評価を下記に示す。
【００６０】
（ゴーストの評価方法） 黒ベタ部分Ｃ１の濃度差の評価
現像スリーブ４１に印加するＡＣ電圧（Ｅ１）直流バイアス電圧（Ｅ２）や、現像スリーブ４１表面と感光体（感光体ドラム又はベルト状感光体）１表面との距離を変化させることで透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。これらの各画像サンプルを上記の測定方法で透過濃度を求め、下記の数式（数１）により透過濃度差Δを求める。
【００６１】
【数１】
【００６２】
〔検討１〕 ゴーストの検討１（磁性体の有無と、磁性体の極性の向き）
図７は、現像器の比較例、実施例を示す断面図である。以下、磁性体４８の有無、磁性体４８の極性差、磁性体４８の設置角度等について比較説明する。
【００６３】
図７（ａ）に示す比較例１は、磁性体４８を設置しない現像器４ａの断面図である。図７（ｂ）に示す比較例２は、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対向する磁性体４８の外表面側の極性を、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３と同極性に配置した現像器４ｂの断面図である。図７（ｃ）に示す実施例は、磁性体４８の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対向する側の極性を、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３の極性とは異なる極性に配置した現像器４ｃの断面図である。
【００６４】
各画像サンプルの透過濃度ｄを１〜２．５の範囲に、４点以上出力し、透過濃度差Δを測定し、表１及び図８の特性図を作成した。
【００６５】
【表１】
【００６６】
各画像サンプルの透過濃度ｄの１〜２．５の範囲内で、測定された透過濃度から数式（数１）により透過濃度差Δを求めてプロットすると、透過濃度差Δは、ほぼ、Δ＝ａ×ｄ＋ｅの式で示される傾斜角θの線分上に配置される。ａはこの破線で示す線分Ａのｘ軸との傾き（ゴースト評価傾きａ＝ｔａｎθ）、ｅはこの特性直線のｙ軸上の切片である。
【００６７】
ここで、「ゴーストのない良好な画像」とは、透過濃度差Δ＝０、すなわち、ａ＝０となることである。つまり、ゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ）が小さいほど、ゴーストレベルが良いことを意味する。ゴーストレベルが良いこととは、目視でゴーストが判らないレベルをいい、ａ＜０．１の範囲内である。
【００６８】
破線で示す線分（１）は、図７（ａ）の比較例１に示す磁性体４８を備えない現像器４ａにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この線分（１）は、各透過濃度差Δが何れも０．１５以上で、かつ、線分（１）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ１）が極めて大きい。
【００６９】
一点鎖線で示す線分（２）は、図７（ｂ）に示す比較例２の現像器４ｂにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この直線（２）は、各透過濃度差Δが何れも０．１以上で、かつ、線分（２）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ２）が大きい。
【００７０】
実線で示す線分（３）は、図７（ｃ）に示す実施例の現像器４ｃにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この線分（３）は、各透過濃度差Δが何れも０．０５以下で、かつ、直線（３）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ３）が０．１以下の範囲内で極めて小さく、ゴーストのない良好な画像が得られる。
【００７１】
〔検討２〕 ゴーストの検討２（磁性体４８の設置角度の検討）
マグネットロール４２の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対する磁性体４８の設置位置を検討する。
【００７２】
同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３間の中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎを基点にして、反重力方向（上方）に角度＋２０°ずつ磁性体４８の設置位置をずらせて角度＋８０°までの設置角度範囲内で種々変更させて実験検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ちゴースト傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表２及び図９の特性図に示すように、磁性体４８の設置角度を、法線ｎを基点にして角度０°〜＋６０°の範囲内としたとき、ゴースト評価傾き（ａ＝ｔａｎθ）は、０．０５以下で良好であった。この良好な範囲は、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３のうち反重力方向の上方の磁極Ｎ２と現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｍと、中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎとのなす角度ψの範囲内とほぼ一致する。
【００７５】
これに対して、磁性体４８の設置角度が、＋６０°以上の場合には、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。
【００７６】
ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８を基点の法線ｎの中立極部Ｎｕから最大約６０°ずらせた位置までに設置すれば、許容範囲内である。
【００７７】
磁性体４８を上記の位置に現像スリーブ４１に非接触で配置し、磁性体４８の極性を上記の角度範囲ψ内に設置した時に、図６に示すゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好であった。
【００７８】
〔検討３〕 帯電量の検討（磁性体の有無と、磁性体の極性の向き）
現像器４の駆動開始時には、現像剤の帯電量不足、連続現像時に帯電量低下を発生する。また、連続プリント画像形成時に、画像濃度の低下、画像線幅の低下を発生する。帯電量の変動の計測を以下に示す。
【００７９】
〈帯電量の測定方法〉
トナーとキャリアとを混合した現像剤試料を、ステンレス鋼製のメッシュスクリーンをセットした測定用セルに入れ、窒素ガスを用いて内圧が、０．２ｋｇ／ｃｍ２となる圧力で６秒間ブローオフし、飛散した粉体の電荷と質量から測定する（ブローオフ法）。
【００８０】
表３は、磁性体の有無と、磁性体の極性の向きを変えた３種の現像器４ａ，４ｂ，４ｃによる２万枚連続プリントにおけるプリント画像形成時の帯電量の変動を比較した特性値を示す表である。図１０は連続プリントにおける帯電量の変動を示す特性図である。
【００８１】
【表３】
【００８２】
表３及び図１０に示すように、比較例１の現像器４ａ及び比較例２の現像器４ｂでは、図１０に示すように、多数枚連続現像処理したときの、帯電量低下が大きい。実施例の現像器４ｃは、多数枚、長時間連続現像処理したときの帯電量低下は少なかった。即ち、２万枚プリント処理間の帯電量の変動は、３０．５〜２８．２（−μｃ／ｇ）の範囲内で小変化に止まった。
【００８３】
〔検討４〕 現像性
以下、本発明の現像器による現像性について説明する。
【００８４】
本発明には磁性キャリア、特にはコーティング磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによるいわゆる二成分現像剤が好ましく用いられる。また、磁性粒子を樹脂中に分散した樹脂分散磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによる二成分現像剤も好ましく用いられる。
【００８５】
この現像剤用キャリアの磁性粒子（コーティングキャリアの場合は芯材粒子）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ことができる。上記芯材粒子を被覆したキャリアの体積平均粒径としては１０μｍ以上、５０μｍ以下、特に２０μｍ以上、４０μｍ以下のものが好ましい。
【００８６】
コーティング膜厚は０．５〜３μｍが良く、樹脂にカーボンなどの導電性物質を添加してもよい。また磁性体芯材にコーティング樹脂が密着するようシランカップリング剤などを添加してもよい。
【００８７】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパテック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製）により測定される。
【００８８】
トナーの体積平均粒径の測定には、Ｃｏｕｌｔｅｒ ＴＡ−ＩＩ（コールター社製）を用い、測定はトナーを電界液ＩＳＯＴＯＮＥ−ＩＩ（（株）日科機製）に溶解、分散した状態で、前述のコールターカウンターで行った。
【００８９】
前記の実施の形態で説明した現像装置において、現像スリーブ４１とパドルホイール４４を以下のように設定した。
【００９０】
・磁性体４８の諸元
厚さａ（磁極Ｎ，Ｓ間の長さ）＝１ｍｍ、幅ｂ＝４ｍｍ、長さ（現像スリーブ４１の軸方向に平行する長さ）ｃ＝３００ｍｍ
材料：フェライト系ラバーＢＱＣ１４（ＴＤＫ社製）
・現像スリーブ４１の諸元
外径Ｄ＝φ２０ｍｍ、表面粗さＲｚ＝８μｍ、材質：非磁性ステンレス鋼（アルミニウム合金、その他の金属でも可）、磁極配置：５極、回転数：３５０ｒｐｍ
・パドルホイール４４の諸元
外径：φ１４ｍｍ、回転軸直径：φ１０ｍｍ、羽根部４４ａの羽根数：６枚、材質：ＡＢＳ樹脂（その他の樹脂、ガラス添加樹脂、金属でも可）、回転数：２５０ｒｐｍ
・攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂの諸元
外径：φ１６ｍｍ、回転軸直径：φ６ｍｍ、ピッチ：１４ｍｍ、材質：エフライト（樹脂＋ガラス添加；日本ＦＴＢ（株）製）、回転数：２００ｒｐｍ
・感光体１の構成：ＯＰＣベルト状感光体
・各回転部材の外径比
現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．８
・各回転部材の回転数比
現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．６
・現像剤
トナー粒径４〜１５μｍ、キャリア粒径１０〜６０μｍ、キャリア比重３〜６ｇ／ｃｍ３、キャリア磁化１０００ｅｍｕ／ｇ
・現像性
現像スリーブ４１による感光体１への単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ３）。
【００９１】
表４は、磁性体の有無と、磁性体の極性の向きを変えた３種の現像器４ａ，４ｂ，４ｃによる２万枚連続プリントにおけるプリント画像形成時の現像性の変動を比較した特性値を示す表である。図１１は連続プリントにおける現像性の変動を示す特性図である。
【００９２】
【表４】
【００９３】
表４及び図１１に示すように、比較例１の現像器４ａ及び比較例２の現像器４ｂでは、図１１に示すように、多数枚連続現像処理したときの、現像性Ｍ／Ａの低下が大きい。実施例の現像器４ｃは、多数枚、長時間連続現像処理したときの現像性Ｍ／Ａの低下は極めて少なかった。即ち、２万枚プリント処理間の現像性の変動は、０．９０〜０．８３（ｍｇ／ｃｍ２）の範囲内で小変化に止まった。
【００９４】
〔検討５〕 磁性体の幅
外径Ｄ＝２０ｍｍの現像スリーブ４１に対向する磁性体４８の幅ｗについて検討する。
【００９５】
図５に示す角度範囲ψ及び磁極の向きに設置された磁性体４８側を、図２に示すように現像スリーブ４１の周面に近接配置した。磁性体４８の幅ｗと現像濃度との関連について実験、検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ち、ゴースト評価傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表５及び図１２に示す。図１２は、磁性体４８の幅寸法とゴースト評価傾きａとの関係を示す特性図である。
【００９６】
【表５】
【００９７】
表２及び図１２に示すように、外径Ｄ＝２０ｍｍの現像スリーブ４１に対して、磁性体４８の幅ｗを２０ｍｍ以下に設定したとき（ｗ≦Ｄ）、ゴースト評価傾きａが０．０８以下で、透過濃度差Δが僅少であった。
【００９８】
これに対して、磁性体４８の幅ｗが、２０ｍｍを越えると、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。
【００９９】
〔検討６〕 磁性体の長さ
画像形成領域の長さＬ０＝２９０ｍｍの現像スリーブ４１に対向する磁性体４８の長さＬについて検討する。
【０１００】
現像スリーブ４１の軸方向の長さＬを有する磁性体４８を、図４に示すように現像スリーブ４１の周面に近接配置した。磁性体４８の長さＬと現像濃度との関連について実験、検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ち、ゴースト評価傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表６に示す。
【０１０１】
【表６】
【０１０２】
表６に示すように、画像形成領域の長さＬ０＝２９０ｍｍの現像スリーブ４１に対して、磁性体４８の長さＬを２９０ｍｍ以上に設定したとき（Ｌ０≦Ｌ）、ゴースト評価傾きａが０．０４以下で、透過濃度差Δが僅少であった。
【０１０３】
これに対して、磁性体４８の長さＬが、２９０ｍｍより短いと、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。特に、画像形成領域の両端部近傍の濃度差が著しい。
【０１０４】
ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８の幅ｗ及び長さＬを上記の範囲内に設定した時に、図６に示すゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好である。
【０１０５】
なお、本発明の現像装置は、複数の現像器を備えたカラー画像形成装置に限定されず、現像装置１個のモノクロ画像形成装置にも適用可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜８に記載の現像装置は、現像スリーブに対する磁性体の設置、即ち、マグネットロールに対応する磁性体の設置角度ψ、磁極の極性（吸引磁界）、幅寸法、長さ等を設定することによりゴーストの発生を防止し、高解像度の画像、調和のとれた鮮明な画像が得られた。また、連続現像処理における現像剤の劣化、現像剤の帯電量不足、画像濃度の低下等の問題が解消された。
【０１０７】
更に、本発明の請求項９に記載の転写方式の画像形成装置、請求項１０に記載の反転現像方式の画像形成装置、請求項１１に記載の非接触現像方式の画像形成装置、請求項１２に記載の像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせカラートナー像を形成し該カラートナー像を転写装置により被転写材上に一括転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、上記の現像装置により、現像性が向上し、連続多数枚プリントしても、トナー帯電量が低下することはなく、画像濃度が低下することもなく、優れた高画質のカラー画像が得られる。
【０１０８】
また、本発明の現像装置は、磁性体から成る磁性スクレーパが、現像スリーブに非接触な状態で設けられているため、従来技術のスクレーパ当接による現像スリーブとスクレーパ間を現像剤がすり抜けたり、掻き取られる時に生じる現像剤劣化や現像スリーブの損傷も改善されることで現像器の耐久性が飛躍的に向上した。
【０１０９】
更に、現像スリーブ上の現像剤を剥ぎ取る同極性の磁極と磁性体が、現像スリーブに非接触であるため、現像スリーブ外周部の材料として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からアルミ合金に変えることが可能となり、製造原価低減にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一例であるカラープリンタの断面構成図。
【図２】本発明の現像装置の断面図。
【図３】マグネットロールの磁力分布図。
【図４】現像スリーブ、マグネットロール、磁性体の配置を示す斜視図、配置図、側断面図。
【図５】マグネットロールの剥ぎ取り磁極に対する磁性体の設置位置を検討する図。
【図６】ゴースト評価用画像パターンを示す図。
【図７】現像器の比較例、実施例を示す断面図。
【図８】比較例と実施例の透過濃度差を示す特性図。
【図９】比較例と実施例のゴースト評価傾きを示す特性図。
【図１０】２万枚プリント時の比較例と実施例の帯電量変化を示す特性図。
【図１１】２万枚プリント時の比較例と実施例の現像性の変化を示す特性図。
【図１２】磁性体幅とゴースト評価傾きを示す特性図。
【符号の説明】
１ 像担持体（感光体）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ，４ａ，４ｂ，４ｃ 現像器
４０ 現像器本体
４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，１４Ｋ 現像剤担持体（現像スリーブ）
４２ 磁界発生手段（マグネットロール）
４３ 現像剤層厚規制部材
４４ 現像剤搬送部材（パドルホイール）
４５Ａ，４５Ｂ 現像剤攪拌搬送部材（攪拌スクリュー）
４８ 磁性体（磁界発生部材）
４９ 磁性体保持部材
７ 転写装置（転写ローラ）
Ｃ１ 黒ベタ部分
Ｃ２ 白色部分
Ｌ 磁性体の長さ
Ｎ２，Ｎ３ 剥ぎ取り磁極（同極性の磁極）
Ｎｕ 中立極部
ａ ゴースト評価傾き
ｍ，ｎ 法線
ｔ 磁性体の厚さ
ｗ 磁性体の幅
ψ 磁性体の設置角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる現像装置、現像方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置の現像方式には、通常の電子写真複写機等に用いられる正規現像方式と、デジタルプリンタやデジタル電子写真複写機等に用いられる反転現像方式とが知られている。反転現像方式は、像担持体として感光体を用い、一般にレーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を光源として用い、帯電、露光により感光体上に形成された潜像を、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより現像してトナー像とする方式である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、トナーの極性も負であり、露光により生じた電位差を利用して現像し、感光体上にトナー像を形成する方式である。
【０００３】
従来の現像装置においては、回転する感光体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されている。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、前記感光体に対向する側に開口部を有する現像器本体に収納されている。該現像剤担持体には、例えば−６５０Ｖの直流電圧に、２７００Ｖ、８０００Ｈｚの交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。該現像剤担持体は、その内部に磁石を有し、現像剤担持体の外周表面にトナー粒子と磁性粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を担持している。
【０００４】
この現像装置は、前記トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像器本体、磁石から成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤搬送部材、前記現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、現像剤を攪拌して現像剤搬送部材に搬送する現像剤攪拌搬送部材から構成されている。
【０００５】
前記現像器本体の上部に設けられた開口であるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから前記現像器本体内に補給されたトナーは、回転する前記現像剤攪拌搬送部材により前記現像器本体内に収容された現像剤と攪拌、混合されて均一なトナー濃度になり、回転する前記現像剤搬送部材により前記現像剤担持体の外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、トナーのみが現像領域で感光体上に付着する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
画像パターンによっては、画像の履歴が現像剤担持体上に残り、所定濃度の画像パターンを現像しているにもかかわらず、「ゴースト」と呼ばれる濃度差が生じる画像欠陥を引き起こすことがある。このゴーストを改善する対策として、従来技術ではスクレーパと呼ぶゴム材料等を現像剤担持体に当接して、現像後に現像剤担持体上に残留する現像剤を掻き取り、新たに攪拌された現像剤を現像剤担持体上に付着させることで、画像の履歴をなくし、ゴーストを防いでいる。
【０００７】
しかし、現像剤担持体に圧接して配置された従来技術のスクレーパ方式は、現像剤担持体とスクレーパ間を現像剤が擦り抜けたり、掻き取られる時に生じる現像剤劣化や、現像スリーブに擦傷痕が発生する等の問題がある。
【０００８】
また、現像剤担持体の磁極に同極性の磁極を隣接させる「剥ぎ取り極」と呼ばれる部分を設けることで、ある程度の現像剤が剥ぎ取り極の反発磁界でスリーブから剥ぎ取ることができる。しかしながら、現像剤担持体と現像剤担持体に隣接する現像剤搬送部材の位置関係が最適化されてない条件では、完全に現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取ることができず、未だ、ゴーストの改善は満足できるレベルではない。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ゴーストの発生を防止し、高画質の画像を形成可能にするとともに、現像剤劣化や、現像剤担持体の擦傷痕発生を防止する現像装置、現像方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、この剥ぎ取り極と周辺プロセスを最適化することで、かなり高いレベルまでゴーストを改善することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、下記の本発明により達成される。
【００１２】
（１）静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置において、前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成し、前記同極性の２磁極のうち反重力方向の磁極と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分と、前記同極性の２磁極間の中立極部と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分とのなす角度範囲内で且つ前記現像剤搬送部材の上方に、磁性体を前記現像剤担持体と非接触状態でかつ他の部材を介在することなく対向して配置し、該磁性体の前記現像剤担持体に対向する側の極性を、前記同極性の２磁極とは異なる極性に配置したことを特徴とする現像装置（請求項１）。
【００１３】
（２）前記磁性体の前記現像剤担持体の接線方向の幅寸法を、前記現像剤担持体の直径以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置（請求項２）。
（請求項２）。
【００１４】
（３）前記磁性体の前記現像剤担持体の前記現像剤担持体の回転軸方向の長さを、前記像担持体の画像形成領域の長さ以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置（請求項３）。
【００１６】
（４）像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像処理して顕像化する現像装置と、前記像担持体に形成された顕像を被転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記現像装置は請求項１〜８の何れか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置（請求項９）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の現像装置を複数組搭載した画像形成装置の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図１の断面構成図によって説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の現像装置及びこの現像装置を搭載した画像形成装置であるカラープリンタを示す断面構成図である。
【００２０】
このカラープリンタは、像担持体である可撓性の無端ベルト状の感光体（以下、感光体と称す）１の周囲に、４組のスコロトロン帯電器（以下、帯電器と称す）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、４組の像露光装置（走査光学装置）３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、４組の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとから成る画像形成ユニット（図示の４組）を縦列に配設したものである。なお、図示の像露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、レーザビーム走査光学装置を使用したものである。
【００２１】
感光体１は、駆動ローラ１１及び下ローラ１２、上ローラ１３に張架され、テンションローラ１４の作用により緊張状態にされ、内周面に設けられたバックアップ部材１５により局部的に当接しながら、図示の時計方向に回動する。バックアップ部材１５は、感光体１の背面に当接して、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの各現像剤担持体（以下、現像スリーブと称す）４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの現像領域及び像露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの結像位置に感光体１を規制している。
【００２２】
二成分現像剤はトナーとキャリアを主成分とする。トナーは、バインダー樹脂、顔料を含有し、必要により離型剤、荷電制御剤等をも含有する。カラー画像形成装置に使用される二成分現像剤のトナーは、上記の顔料として、イエロー、マゼンタ、シアン等の顔料又は染料から成る着色剤及びカーボンブラック等の黒色顔料等を含有する。トナーの粒径は４〜１０μｍである。キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄粉等の強磁性粒子を用い、望ましくは、前記強磁性粒子の表面をフッソ系、シリコーン系等の樹脂でコーティングしたものが良い。キャリアの粒径は１０〜８０μｍである。トナーとキャリアの混合比は、トナーが３〜２０重量％である。
【００２３】
画像記録のスタートにより、駆動モータ（図示せず）が回動して駆動ローラ１１を介して感光体１は図示の時計方向へと回動し、帯電器２Ｙの帯電作用により感光体１への電位の付与が開始される。感光体１は電位を付与されたあと、像露光装置３Ｙにおいて第１の色信号すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号による露光が開始され、感光体１の回動（副走査）によってその表面の感光層に現像画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。この潜像は現像器４Ｙにより現像スリーブ４１Ｙ上に付着搬送された現像剤が、現像領域において非接触の状態で反転現像され、イエロー（Ｙ）のトナー像となる。
【００２４】
次いで感光体１はイエロー（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器２Ｍの帯電作用により電位が付与され、像露光装置３Ｍの第２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光が行われ、現像器４Ｍによる非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わせて形成される。
【００２５】
同様のプロセスにより帯電器２Ｃ、像露光装置３Ｃ及び現像器４Ｃによってさらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が形成される。さらに帯電器２Ｋ、像露光装置３Ｋ及び現像器４Ｋによって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体１の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによる現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに対し、感光体１の帯電と同極性の直流バイアス、あるいは直流バイアスに交流を加えた現像バイアスが印加され、現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上に付着した二成分現像剤による非接触反転現像が行われて、導電層を接地した感光体１上の静電潜像形成部にトナーを付着させる。
【００２７】
かくして、感光体１の周面上に形成されたカラーのトナー像は帯電器２Ｆによって付着トナーの電位が揃えられたのち、転写部において、給紙装置である給紙カセット２０Ａ，２０Ｂ或いは手差し給紙部２０Ｃから、それぞれ給紙手段２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにより送り出され、レジストローラ対２３へと搬送され、レジストローラ対２３の駆動によって感光体１上のトナー像領域と同期して給紙される転写紙上に、感光体１の駆動用の駆動ローラ１１の下部に対向して配置された転写装置（転写ローラ）７により転写される。
【００２８】
トナー像が転写された被転写材（転写紙）は、駆動ローラ１１の曲率に沿った感光体１周面より分離されたのち、定着装置２４へ搬送される。定着装置２４によりトナー像は熔融され、転写紙に定着される。定着処理終了後の転写紙は、排紙ローラ対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにより搬送されて、上部に設けられた排紙トレイ２６に転写紙上のトナー像面を下面にして排出される。
【００２９】
一方、転写紙を分離した感光体１は、クリーニング装置８のクリーニングブレード８１によって摺擦され、残留トナーを除去し、清掃される。なお、次の原稿画像のトナー像の形成が続いて行われるときは、帯電前除電器９による感光体１の感光体面への露光が行われて前歴の除去がなされる。
【００３０】
図２は本発明の現像装置の断面図である。前記複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、ほぼ同じ構成をなすから、以下、これらの現像器を現像器４と総称して説明する。
【００３１】
図２において、４０はトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像器本体、４１は現像剤担持体である現像スリーブ、４２は現像スリーブ４１の内部に配置され現像器本体４０に固定された磁界発生手段（マグネットロール）、４３は現像スリーブ４１上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、４４は現像スリーブ４１に現像剤を供給するパドル形状の現像剤搬送部材（以下、パドルホイールと称す）、４５Ａ，４５Ｂはスクリュー形状をなす現像剤攪拌搬送部材（以下、攪拌スクリューと称す）である。なお、パドルホイール４４は複数の羽根部４４ａが回転軸４４ｂに立設されたパドルホイールに限定されるものではなく、現像剤を効率良く搬送する他の形状でもよい。図示の矢印は各回転部材（４１，４４，４５Ａ，４５Ｂ）の回転方向を示し、白抜き矢印は現像剤の流れを示す。Ｅ１はＡＣ電源、Ｅ２はＤＣ電源である。
【００３２】
上記の現像器４の現像スリーブ４１内には、図２に示すような５極の磁極Ｓ１，Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３が配置されている。これらの磁極のうち互いに隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３は反発磁界を形成して、現像スリーブ４１上の現像処理後の現像剤を剥ぎ取り、現像スリーブ４１上の画像履歴を消去する。
【００３３】
後述の所定条件を満たす位置に配置されたパドルホイール４４は、同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を搬送して攪拌スクリュー４５Ａ側に移送する。
【００３４】
攪拌スクリュー４５Ａと攪拌スクリュー４５Ｂとは、現像器本体４０の底部から直立した仕切り壁４０ａを挟んで両側に形成された第１の搬送室４０ｂ及び第２の搬送室４０ｃ内にそれぞれ平行に配置され、互いに同方向に駆動回転される。第１の搬送室４０ｂ及び第２の搬送室４０ｃの上部は、天板４６により閉蓋されている。４７は第２の搬送室４０ｃ又は第１の搬送室４０ｂの底部に設置されたトナー濃度検出装置である。
【００３５】
図１に示すトナーカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋから補給されたトナーは、現像器４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各天板４６（図２参照）に穿設されたトナー補給口部（図示せず）から第１の搬送室４０ｂ内に投入、補給される。
【００３６】
現像スリーブ４１の外径は、φ８ｍｍ以上、φ６０ｍｍ以下が望ましい。外径が、φ８ｍｍ以下であると、画像形成に必要な磁極Ｎ１，Ｓ２、現像剤層厚規制部材４３に対向する磁極Ｎ３、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３及び磁極Ｓ１から成る少なくとも５極の磁極を有し所定の磁界強度を有するマグネットロール４２を形成することが困難である。また、現像スリーブ４１の外径がφ６０ｍｍ以上であると、現像装置が大型化する。特に、複数組の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有するカラープリンタ（図１参照）においては、複数の現像器４が大型化すると、ベルト状の感光体１の全長を短くすることが困難になり、画像形成部が大型化する。
【００３７】
図３はマグネットロール４２の磁力分布を示す。マグネットロール４２の外周を包囲する非磁性の現像スリーブ４１を矢印方向に回転させると、磁極Ｎ２，Ｎ３による反発磁界により、磁極Ｎ３の近傍から回転方向上流側に、磁極Ｎ２の近傍にわたって、現像スリーブ４１上の残留現像剤が剥ぎ取られて、ほぼ付着していない部分が発生することが実測された。しかしながら、磁極Ｎ２，Ｎ３による剥ぎ取り極の反発磁界だけでは、現像スリーブ４１上の現像剤を完全に剥ぎ取ることは不可能である。
【００３８】
本発明の現像器４は、図２に示すように、前記剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３による反発磁界の上流側で、現像スリーブ４１に近接する磁極Ｎ２寄りの所定位置に、磁極Ｎ２，Ｎ３と異なる磁性の磁界を形成する磁性体（磁界発生部材）４８を設置した。即ち、磁性体４８のＳ極は、磁極Ｎ２の近傍に対向して配置され、吸引磁界を形成する。
【００３９】
磁性体保持部材４９は磁性体４８を保持して、現像器本体４０の上部を閉蓋する天板４６の内側の所定位置に固定する磁性部材である。磁性体保持部材４９は、磁性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０等）や鉄鋼部材により形成され、現像スリーブ４１に対向する磁性体取り付け面４９ａと、天板４６に固定される固定面４９ｂと、折り曲げ部４９ｃとから成り、折り曲げ部４９ｃで屈折されたＶ字形状をなす。折り曲げ部４９ｃでの折り曲げ傾斜角（磁性体取付角）は、例えば２０°に設定されている。
【００４０】
磁性体保持部材４９の磁性体取り付け面４９ａには、磁性体４８が両面粘着テープ等によって固着されている。磁性体４８は、永久磁石等で形成される。磁性体４８は、図２に示すように、磁性体取り付け面４９ａの上流側、即ち、磁性体保持部材４９の折り曲げ部４９ｃの近傍には存在しないから、磁性体４８による磁界の強さは上流側では弱くなっている。したがって、現像スリーブ４１上の現像処理後の現像剤は、上流側の弱い磁界部分で現像剤の吸引がなく、下流側に搬送されるから、上流側の折り曲げ部４９ｃ付近での現像剤の滞留による現像剤搬送不良を発生することはない。
【００４１】
磁性体４８として、ＴＤＫ（株）製のフェライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４を使用して優れた効果が得られた。ＢＱＣ１４はストロンチュームフェライト粉末を、ＮＢＲゴムに混練したもので、その材質特性を以下に示す。
【００４２】
残留磁束密度（Ｂｒ）：２３０〜２５０〔ｍＴ〕
保持力（Ｈｃｂ）：１６３〜１９５〔ｋＡ／ｍ〕
固有保持力（Ｈｃｊ）：２７９〜３５８〔ｋＡ／ｍ〕
最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）：１０．３〜１１．９〔ｋＪ／ｍ３〕
なお、上記のフェライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４以外のフェライト系ラバー（ＢＱＪ０５、ＢＱＡ１４、ＢＱＥ１４、ＢＱＫ１２）や、ネオジム・鉄・ボロン系希土類コバルトマグネット（ＮＥＯＲＥＣマグネットシリーズ）や、希土類コバルトマグネット（ＲＥＣマグネットシリーズ）や、フェライトマグネット湿式異方性材質系（ＦＢシリーズ）等の複合マグネット（磁性体）でもほぼ同等の効果が得られる。なお、上記の各種磁性体材料は、何れもＴＤＫ（株）製であるが、所要の残留磁束密度、保持力、最大エネルギー積を有する磁性体であれば、上記材料に限定されるものはない。
【００４３】
図４（ａ）は、現像スリーブ４１、マグネットロール４２、磁性体４８の配置を示す斜視図、図４（ｂ）は配置図、図４（ｃ）は側断面図である。
【００４４】
磁性体４８の幅ｗは、現像スリーブ４１の外周直径Ｄより小さく設定することが好ましい（Ｄ＞ｗ、後述の実施例参照）。また、磁性体４８の長さＬは、感光体１の画像形成領域の回転軸方向の長さＬ０より大きく設定することが好ましい（Ｌ＞Ｌ０、後述の実施例参照）。
【００４５】
図５は、マグネットロール４２の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対する磁性体４８の設置位置を検討する図である。
【００４６】
同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３のうち反重力方向の磁極Ｎ２と現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｍと、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３間の中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎとのなす角度ψの範囲内に、現像スリーブ４１と非接触状態で対向する磁性体４８を配置し、磁性体４８の現像スリーブ４１に対向する側の極性を、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３とは異なる極性Ｓに配置した。
【００４７】
磁性体４８を上記の位置に現像スリーブ４１に非接触で配置し、磁性体４８の極性を上記のように設置した時に、後述のゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好であった（後述の実施例参照）。
【００４８】
なお、後述の実施例では、法線ｎを基点にして反重力方向（上方）に＋２０°ずつ設置位置をずらせて＋８０°までの範囲で許容範囲を測定した。ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８を基点の法線ｎの剥ぎ取り位置から最大約６０°ずらせた位置までに設置すれば、許容範囲内である。
【００４９】
図２において、駆動回転する攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂにより攪拌されたトナーとキャリアとから成る二成分現像剤は、図示の時計方向に回転するパドルホイール４４の羽根部４４ａにより搬送されて、現像剤層厚規制部材４３の傾斜面と現像スリーブ４１の外周面とが対向する間隙部に送り込まれる。二成分現像剤は、この間隙部近傍おいてマグネットロール４２の磁力により現像スリーブ４１上に吸着され、更に間隙部の最小間隙により、現像スリーブ４１上に１００〜６００μｍの現像剤層厚に規制されて、現像スリーブ４１と感光体１が対向する現像領域に搬送される。
【００５０】
現像領域において現像処理された後に、現像スリーブ４１上に吸着されて搬送される現像剤は、磁性体４８と現像スリーブ４１との対向する空間部を通過する。現像スリーブ４１の回転方向上流側の磁界発生部材４８の存在しない磁極Ｎ２の近傍では、現像剤への吸引力が少ないが、現像スリーブ４１の回転方向下流側に行くにしたがって、磁性体４８の直下付近で磁界の強さが増す。
【００５１】
現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向する空間では、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３により、現像剤が現像スリーブ４１上から引き剥がされ、磁性体４８により吸引され、現像スリープ４１側に移動しないようにして、パドルホイール４４の上方に搬送する。
【００５２】
現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向する空間では、現像スリーブ４１の回転方向下流側に現像剤が移動するにしたがって、現像スリーブ４１上の現像剤は磁性体４８側に引き寄せられるので、現像スリーブ４１上から現像剤を引き剥がすことが可能になる。よって、十分な現像剤を現像剤スリーブ４１上から除去することが可能であり、現像スリーブ４１上に薄層の現像剤を形成して現像する一成分現像系でも十分に機能を果たす事が出来る。
【００５３】
現像剤は現像スリーブ４１と磁性体４８との間隙を通過して下方に搬送され、磁性体４８のＳ極と、マグネットロール４２の磁極Ｎ２とによる吸引磁界により、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤は、磁性体４８上に吸引されながら磁性体４８上に沿って斜め下方に移動し、磁性体４８の末端部付近で落下し、回転するパドルホイール４４上に搬送される。
【００５４】
回転するパドルホイール４４の羽根部４４ａは、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を保持しながら搬送し、回転する攪拌スクリュー４５Ａに現像剤を搬送、還流する。磁性体４８の先端部は、パドルホイール４４の羽根部４４ａの回転軌跡のほぼ真上に間隙を保って配置されている。
【００５５】
パドルホイール４４の羽根部４４ａの先端部と、現像スリーブ４１の外周面との間隙は微小であり、かつ、パドルホイール４４の羽根部４４ａは現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を間隙で掻き上げる方向に回転するから、現像剤は、殆ど現像スリーブ４１側の間隙を通過せず、磁性体４８から落下した現像剤のほぼ全量が、パドルホイール４４の羽根部４４ａに捕捉されて攪拌スクリュー４５Ａ側に搬送される。
【００５６】
【実施例】
（ゴーストの定義及び測定方法）
図６は、ゴースト評価用画像パターンを示す図である。このパターンは、画像形成用信号発生装置により作成した。図示の黒色で塗りつぶした部分は、透過濃度約１．４の被転写材の黒ベタ部分Ｃ１その他の余白部分は白色部分Ｃ２である。
【００５７】
上記のゴースト評価用画像パターンを、Ｋｏｎｉｃａ ＫＬ−２０１０カラープリンタ（コニカ（株）製）実験機を使用し黒色現像剤によりプリントアウトし、転写材上に形成されたパターンの透過濃度を、透過濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０（米国Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定した。
【００５８】
図示の▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼▲７▼▲８▼▲９▼は上記の黒ベタ部分Ｃ１の透過濃度測定位置を示す。中央の▲２▼▲５▼▲８▼部分はそれ以前の白色部分Ｃ２で現像剤消耗がないから、現像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、その左側部分の▲１▼▲４▼▲７▼、右側部分の▲３▼▲６▼▲９▼はそれ以前の黒ベタ部分Ｃ１現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下する。従って、左側部分の▲１▼▲４▼▲７▼、右側部分の▲３▼▲６▼▲９▼の各画像濃度は、中央の▲２▼▲５▼▲８▼部分より低下して濃度差を生じ、画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像をゴーストと呼ぶ。
【００５９】
次に、画像濃度差の評価を下記に示す。
【００６０】
（ゴーストの評価方法） 黒ベタ部分Ｃ１の濃度差の評価
現像スリーブ４１に印加するＡＣ電圧（Ｅ１）直流バイアス電圧（Ｅ２）や、現像スリーブ４１表面と感光体（感光体ドラム又はベルト状感光体）１表面との距離を変化させることで透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。これらの各画像サンプルを上記の測定方法で透過濃度を求め、下記の数式（数１）により透過濃度差Δを求める。
【００６１】
【数１】
〔検討１〕 ゴーストの検討１（磁性体の有無と、磁性体の極性の向き）
図７は、現像器の比較例、実施例を示す断面図である。以下、磁性体４８の有無、磁性体４８の極性差、磁性体４８の設置角度等について比較説明する。
【００６３】
図７（ａ）に示す比較例１は、磁性体４８を設置しない現像器４ａの断面図である。図７（ｂ）に示す比較例２は、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対向する磁性体４８の外表面側の極性を、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３と同極性に配置した現像器４ｂの断面図である。図７（ｃ）に示す実施例は、磁性体４８の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対向する側の極性を、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３の極性とは異なる極性に配置した現像器４ｃの断面図である。
【００６４】
各画像サンプルの透過濃度ｄを１〜２．５の範囲に、４点以上出力し、透過濃度差Δを測定し、表１及び図８の特性図を作成した。
【００６５】
【表１】
各画像サンプルの透過濃度ｄの１〜２．５の範囲内で、測定された透過濃度から数式（数１）により透過濃度差Δを求めてプロットすると、透過濃度差Δは、ほぼ、Δ＝ａ×ｄ＋ｅの式で示される傾斜角θの線分上に配置される。ａはこの破線で示す線分Ａのｘ軸との傾き（ゴースト評価傾きａ＝ｔａｎθ）、ｅはこの特性直線のｙ軸上の切片である。
【００６７】
ここで、「ゴーストのない良好な画像」とは、透過濃度差Δ＝０、すなわち、ａ＝０となることである。つまり、ゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ）が小さいほど、ゴーストレベルが良いことを意味する。ゴーストレベルが良いこととは、目視でゴーストが判らないレベルをいい、ａ＜０．１の範囲内である。
【００６８】
破線で示す線分（１）は、図７（ａ）の比較例１に示す磁性体４８を備えない現像器４ａにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この線分（１）は、各透過濃度差Δが何れも０．１５以上で、かつ、線分（１）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ１）が極めて大きい。
【００６９】
一点鎖線で示す線分（２）は、図７（ｂ）に示す比較例２の現像器４ｂにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この直線（２）は、各透過濃度差Δが何れも０．１以上で、かつ、線分（２）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ２）が大きい。
【００７０】
実線で示す線分（３）は、図７（ｃ）に示す実施例の現像器４ｃにおける透過濃度差Δの特性図を示す。図示のように、この線分（３）は、各透過濃度差Δが何れも０．０５以下で、かつ、直線（３）のゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ３）が０．１以下の範囲内で極めて小さく、ゴーストのない良好な画像が得られる。
【００７１】
〔検討２〕 ゴーストの検討２（磁性体４８の設置角度の検討）
マグネットロール４２の剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３に対する磁性体４８の設置位置を検討する。
【００７２】
同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３間の中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎを基点にして、反重力方向（上方）に角度＋２０°ずつ磁性体４８の設置位置をずらせて角度＋８０°までの設置角度範囲内で種々変更させて実験検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ちゴースト傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
表２及び図９の特性図に示すように、磁性体４８の設置角度を、法線ｎを基点にして角度０°〜＋６０°の範囲内としたとき、ゴースト評価傾き（ａ＝ｔａｎθ）は、０．０５以下で良好であった。この良好な範囲は、同極性の２磁極Ｎ２，Ｎ３のうち反重力方向の上方の磁極Ｎ２と現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｍと、中立極部Ｎｕと現像スリーブ４１の中心とを結ぶ法線ｎとのなす角度ψの範囲内とほぼ一致する。
【００７５】
これに対して、磁性体４８の設置角度が、＋６０°以上の場合には、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。
【００７６】
ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８を基点の法線ｎの中立極部Ｎｕから最大約６０°ずらせた位置までに設置すれば、許容範囲内である。
【００７７】
磁性体４８を上記の位置に現像スリーブ４１に非接触で配置し、磁性体４８の極性を上記の角度範囲ψ内に設置した時に、図６に示すゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好であった。
【００７８】
〔検討３〕 帯電量の検討（磁性体の有無と、磁性体の極性の向き）
現像器４の駆動開始時には、現像剤の帯電量不足、連続現像時に帯電量低下を発生する。また、連続プリント画像形成時に、画像濃度の低下、画像線幅の低下を発生する。帯電量の変動の計測を以下に示す。
【００７９】
〈帯電量の測定方法〉
トナーとキャリアとを混合した現像剤試料を、ステンレス鋼製のメッシュスクリーンをセットした測定用セルに入れ、窒素ガスを用いて内圧が、０．２ｋｇ／ｃｍ２となる圧力で６秒間ブローオフし、飛散した粉体の電荷と質量から測定する（ブローオフ法）。
【００８０】
表３は、磁性体の有無と、磁性体の極性の向きを変えた３種の現像器４ａ，４ｂ，４ｃによる２万枚連続プリントにおけるプリント画像形成時の帯電量の変動を比較した特性値を示す表である。図１０は連続プリントにおける帯電量の変動を示す特性図である。
【００８１】
【表３】
表３及び図１０に示すように、比較例１の現像器４ａ及び比較例２の現像器４ｂでは、図１０に示すように、多数枚連続現像処理したときの、帯電量低下が大きい。実施例の現像器４ｃは、多数枚、長時間連続現像処理したときの帯電量低下は少なかった。即ち、２万枚プリント処理間の帯電量の変動は、３０．５〜２８．２（−μｃ／ｇ）の範囲内で小変化に止まった。
【００８３】
〔検討４〕 現像性
以下、本発明の現像器による現像性について説明する。
【００８４】
本発明には磁性キャリア、特にはコーティング磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによるいわゆる二成分現像剤が好ましく用いられる。また、磁性粒子を樹脂中に分散した樹脂分散磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによる二成分現像剤も好ましく用いられる。
【００８５】
この現像剤用キャリアの磁性粒子（コーティングキャリアの場合は芯材粒子）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ことができる。上記芯材粒子を被覆したキャリアの体積平均粒径としては１０μｍ以上、５０μｍ以下、特に２０μｍ以上、４０μｍ以下のものが好ましい。
【００８６】
コーティング膜厚は０．５〜３μｍが良く、樹脂にカーボンなどの導電性物質を添加してもよい。また磁性体芯材にコーティング樹脂が密着するようシランカップリング剤などを添加してもよい。
【００８７】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパテック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製）により測定される。
【００８８】
トナーの体積平均粒径の測定には、Ｃｏｕｌｔｅｒ ＴＡ−ＩＩ（コールター社製）を用い、測定はトナーを電界液ＩＳＯＴＯＮＥ−ＩＩ（（株）日科機製）に溶解、分散した状態で、前述のコールターカウンターで行った。
【００８９】
前記の実施の形態で説明した現像装置において、現像スリーブ４１とパドルホイール４４を以下のように設定した。
【００９０】
・磁性体４８の諸元
厚さａ（磁極Ｎ，Ｓ間の長さ）＝１ｍｍ、幅ｂ＝４ｍｍ、長さ（現像スリーブ４１の軸方向に平行する長さ）ｃ＝３００ｍｍ
材料：フェライト系ラバーＢＱＣ１４（ＴＤＫ社製）
・現像スリーブ４１の諸元
外径Ｄ＝φ２０ｍｍ、表面粗さＲｚ＝８μｍ、材質：非磁性ステンレス鋼（アルミニウム合金、その他の金属でも可）、磁極配置：５極、回転数：３５０ｒｐｍ
・パドルホイール４４の諸元
外径：φ１４ｍｍ、回転軸直径：φ１０ｍｍ、羽根部４４ａの羽根数：６枚、材質：ＡＢＳ樹脂（その他の樹脂、ガラス添加樹脂、金属でも可）、回転数：２５０ｒｐｍ
・攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂの諸元
外径：φ１６ｍｍ、回転軸直径：φ６ｍｍ、ピッチ：１４ｍｍ、材質：エフライト（樹脂＋ガラス添加；日本ＦＴＢ（株）製）、回転数：２００ｒｐｍ
・感光体１の構成：ＯＰＣベルト状感光体
・各回転部材の外径比
現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．８
・各回転部材の回転数比
現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．６
・現像剤
トナー粒径４〜１５μｍ、キャリア粒径１０〜６０μｍ、キャリア比重３〜６ｇ／ｃｍ３、キャリア磁化１０００ｅｍｕ／ｇ
・現像性
現像スリーブ４１による感光体１への単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ３）。
【００９１】
表４は、磁性体の有無と、磁性体の極性の向きを変えた３種の現像器４ａ，４ｂ，４ｃによる２万枚連続プリントにおけるプリント画像形成時の現像性の変動を比較した特性値を示す表である。図１１は連続プリントにおける現像性の変動を示す特性図である。
【００９２】
【表４】
表４及び図１１に示すように、比較例１の現像器４ａ及び比較例２の現像器４ｂでは、図１１に示すように、多数枚連続現像処理したときの、現像性Ｍ／Ａの低下が大きい。実施例の現像器４ｃは、多数枚、長時間連続現像処理したときの現像性Ｍ／Ａの低下は極めて少なかった。即ち、２万枚プリント処理間の現像性の変動は、０．９０〜０．８３（ｍｇ／ｃｍ２）の範囲内で小変化に止まった。
【００９４】
〔検討５〕 磁性体の幅
外径Ｄ＝２０ｍｍの現像スリーブ４１に対向する磁性体４８の幅ｗについて検討する。
【００９５】
図５に示す角度範囲ψ及び磁極の向きに設置された磁性体４８側を、図２に示すように現像スリーブ４１の周面に近接配置した。磁性体４８の幅ｗと現像濃度との関連について実験、検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ち、ゴースト評価傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表５及び図１２に示す。図１２は、磁性体４８の幅寸法とゴースト評価傾きａとの関係を示す特性図である。
【００９６】
【表５】
表２及び図１２に示すように、外径Ｄ＝２０ｍｍの現像スリーブ４１に対して、磁性体４８の幅ｗを２０ｍｍ以下に設定したとき（ｗ≦Ｄ）、ゴースト評価傾きａが０．０８以下で、透過濃度差Δが僅少であった。
【００９８】
これに対して、磁性体４８の幅ｗが、２０ｍｍを越えると、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。
【００９９】
〔検討６〕 磁性体の長さ
画像形成領域の長さＬ０＝２９０ｍｍの現像スリーブ４１に対向する磁性体４８の長さＬについて検討する。
【０１００】
現像スリーブ４１の軸方向の長さＬを有する磁性体４８を、図４に示すように現像スリーブ４１の周面に近接配置した。磁性体４８の長さＬと現像濃度との関連について実験、検討し、透過濃度差Δの特性直線の傾斜角θ、即ち、ゴースト評価傾きａ（ａ＝ｔａｎ θ）を求めた結果を表６に示す。
【０１０１】
【表６】
表６に示すように、画像形成領域の長さＬ０＝２９０ｍｍの現像スリーブ４１に対して、磁性体４８の長さＬを２９０ｍｍ以上に設定したとき（Ｌ０≦Ｌ）、ゴースト評価傾きａが０．０４以下で、透過濃度差Δが僅少であった。
【０１０３】
これに対して、磁性体４８の長さＬが、２９０ｍｍより短いと、ゴースト評価傾きａは、急激に増大し、ゴーストによる濃度差が著しく発生する。特に、画像形成領域の両端部近傍の濃度差が著しい。
【０１０４】
ゴーストレベルは、最大濃度差０．０６以下が目視で濃度差が判らない良好なレベルであるから、磁性体４８の幅ｗ及び長さＬを上記の範囲内に設定した時に、図６に示すゴースト評価用画像パターンによる画像形成後の画像濃度の最大濃度差は０．０２以下で良好である。
【０１０５】
なお、本発明の現像装置は、複数の現像器を備えたカラー画像形成装置に限定されず、現像装置１個のモノクロ画像形成装置にも適用可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜８に記載の現像装置は、現像スリーブに対する磁性体の設置、即ち、マグネットロールに対応する磁性体の設置角度ψ、磁極の極性（吸引磁界）、幅寸法、長さ等を設定することによりゴーストの発生を防止し、高解像度の画像、調和のとれた鮮明な画像が得られた。また、連続現像処理における現像剤の劣化、現像剤の帯電量不足、画像濃度の低下等の問題が解消された。
【０１０７】
更に、本発明の請求項９に記載の転写方式の画像形成装置、請求項１０に記載の反転現像方式の画像形成装置、請求項１１に記載の非接触現像方式の画像形成装置、請求項１２に記載の像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせカラートナー像を形成し該カラートナー像を転写装置により被転写材上に一括転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、上記の現像装置により、現像性が向上し、連続多数枚プリントしても、トナー帯電量が低下することはなく、画像濃度が低下することもなく、優れた高画質のカラー画像が得られる。
【０１０８】
また、本発明の現像装置は、磁性体から成る磁性スクレーパが、現像スリーブに非接触な状態で設けられているため、従来技術のスクレーパ当接による現像スリーブとスクレーパ間を現像剤がすり抜けたり、掻き取られる時に生じる現像剤劣化や現像スリーブの損傷も改善されることで現像器の耐久性が飛躍的に向上した。
【０１０９】
更に、現像スリーブ上の現像剤を剥ぎ取る同極性の磁極と磁性体が、現像スリーブに非接触であるため、現像スリーブ外周部の材料として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からアルミ合金に変えることが可能となり、製造原価低減にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一例であるカラープリンタの断面構成図。
【図２】本発明の現像装置の断面図。
【図３】マグネットロールの磁力分布図。
【図４】現像スリーブ、マグネットロール、磁性体の配置を示す斜視図、配置図、側断面図。
【図５】マグネットロールの剥ぎ取り磁極に対する磁性体の設置位置を検討する図。
【図６】ゴースト評価用画像パターンを示す図。
【図７】現像器の比較例、実施例を示す断面図。
【図８】比較例と実施例の透過濃度差を示す特性図。
【図９】比較例と実施例のゴースト評価傾きを示す特性図。
【図１０】２万枚プリント時の比較例と実施例の帯電量変化を示す特性図。
【図１１】２万枚プリント時の比較例と実施例の現像性の変化を示す特性図。
【図１２】磁性体幅とゴースト評価傾きを示す特性図。
【符号の説明】
１ 像担持体（感光体）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ，４ａ，４ｂ，４ｃ 現像器
４０ 現像器本体
４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，１４Ｋ 現像剤担持体（現像スリーブ）
４２ 磁界発生手段（マグネットロール）
４３ 現像剤層厚規制部材
４４ 現像剤搬送部材（パドルホイール）
４５Ａ，４５Ｂ 現像剤攪拌搬送部材（攪拌スクリュー）
４８ 磁性体（磁界発生部材）
４９ 磁性体保持部材
７ 転写装置（転写ローラ）
Ｃ１ 黒ベタ部分
Ｃ２ 白色部分
Ｌ 磁性体の長さ
Ｎ２，Ｎ３ 剥ぎ取り磁極（同極性の磁極）
Ｎｕ 中立極部
ａ ゴースト評価傾き
ｍ，ｎ 法線
ｔ 磁性体の厚さ
ｗ 磁性体の幅
ψ 磁性体の設置角度
Claims (12)
- 静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置において、
前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成し、前記同極性の２磁極のうち反重力方向の磁極と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分と、前記同極性の２磁極間の中立極部と前記現像剤担持体の中心とを結ぶ線分とのなす角度範囲内で且つ前記現像剤搬送部材の上方に、磁性体を前記現像剤担持体と非接触状態でかつ他の部材を介在することなく対向して配置し、該磁性体の前記現像剤担持体に対向する側の極性を、前記同極性の２磁極とは異なる極性に配置したことを特徴とする現像装置。 - 前記磁性体の前記現像剤担持体の接線方向の幅寸法を、前記現像剤担持体の直径以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
- 前記磁性体の前記現像剤担持体の前記現像剤担持体の回転軸方向の長さを、前記像担持体の画像形成領域の長さ以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
- 前記現像剤担持体の回転方向が、前記像担持体と対向する領域において反重力方向であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
- 前記現像剤担持体の外径が８ｍｍ以上、６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
- 前記現像剤が、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
- 現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材を有し、
前記現像剤搬送部材は、現像剤を前記現像剤攪拌搬送部材から前記現像剤担持体に搬送するとともに、前記磁性体により吸引されたのち、前記磁性体から落下した現像剤を前記現像剤攪拌搬送部材に搬送することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の現像装置。 - 前記現像剤搬送部材は、複数の羽根部が回転軸に立設されたパドルホイールであり、
前記磁性体から落下した現像剤は、前記羽根部に捕捉されて前記現像剤攪拌搬送部材に搬送されることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。 - 像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像処理して顕像化する現像装置と、前記像担持体に形成された顕像を被転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記現像装置は請求項１〜８の何れか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
- 前記静電潜像形成部は、前記像担持体上に形成された均一帯電面から光ビームにより電荷を除去することで静電潜像を形成し、
前記現像装置は、電荷を除去された部分にトナーを付着させる反転現像により現像処理することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置の有する現像剤担持体上に、直流成分に交流成分を重畳させるバイアス電界を印加し、
前記現像剤担持体上の二成分現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像上へ飛翔させる非接触現像によりトナー像を形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。 - 互いに異なる色のトナーを収容した複数の前記現像装置を有し、
前記像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成し、該重ね合わせトナー像を前記転写手段により被転写材に転写してカラー画像を形成することを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
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