JP3816267B2

JP3816267B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP3816267B2
Application number: JP15537899A
Authority: JP
Inventors: 創甲斐
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP2000347506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤担持体表面の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせて現像処理するための現像主磁極を備えた現像装置、及び当該現像装置を装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなど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、可視像を得る。このように現像動作を実行するにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流になってきている。このような方式の現像装置では、現像剤担持体上に２成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちされて保持されながら、潜像担持体に対向する現像領域に搬送されて、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像部分に供給するのである。
【０００３】
上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成されたスリーブ（現像スリーブ）を備えて構成されると共に、当該スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に有している。穂立ちの際、キャリアが磁石体で生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちされると共に、この穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着する。上記磁石体は、複数の磁極を備え、棒状などに形成されており、特に現像剤担持体表面の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極が備えられている。上記スリーブと磁石体の少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちされた現像剤が移動するようになっている。現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行うのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような現像装置においては、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に改善することが困難である。即ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、(i)潜像担持体と現像剤担持体との間隔である現像ギャップを狭くすること、あるいは(ii)現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件としては、(i')現像ギャップを広くすること、あるいは(ii')現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双方の現像条件は相反するものであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされている。
【０００５】
例えば低コントラスト画像を重視する場合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に白抜けを生じる「後端白抜け」と称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなってしまったり、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生している。
【０００６】
このような現象のメカニズムを考えると、図１３に示されるように、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシが潜像担持体と摺擦する部分で発生する接触部（現像ニップ）において、潜像担持体と現像スリーブの線速差（対潜像担持体線速比）がある場合に、上記現象は生じる。対潜像担持体線速比を２．５とする場合、現像スリーブ上の磁気ブラシは潜像担持体よりも２．５倍速く動く。また現像スリーブの現像主磁極半値中央角が４８°の磁石を用いる時の現像ニップの幅は約４ｍｍ（実験値）であり、また現像ギャップは０．４ｍｍであった。なおここで、半値中央角とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）或いはピーク磁束密度の半分の値（例えばＮ極によって作製されている磁石の最高法線磁力が１２０ｍＴ（ミリテスラ）であった場合、半値というと６０ｍＴである。）を指す部分の角度幅のことである。半値中央角度幅、半値幅と称することもある。
【０００７】
図１４に従来の磁石ローラ（磁石体）による法線磁力パターンを示す。実線は現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフである。一方、破線は現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフである。図１４中の円チャートの目盛りは２０ｍＴ毎で記してある。使用した計測装置はＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブであり、これらで測定し円チャートレコーダにて記録した。従来使用されていた磁石ローラでは、主磁極Ｐ１の磁束密度の変化量は２６．１ｍＴの磁力差を観測した。磁石ローラ上に発生した磁力線に沿って現像剤で形成された磁気ブラシは、主磁極Ｐ１に形成されるブラシ部分のみが潜像担持体に接し、潜像担持体上の静電潜像を顕像化する。この際、潜像担持体が接しない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さは約２ｍｍであった。この時の現像スリーブ上を観察すると従来の磁石ローラで形成される磁気ブラシは穂立ちが長く、疎になっている。また、この穂立ち状態で潜像担持体を設置して磁気ブラシを潜像担持体に摺擦させると、主磁極Ｐ１によって形成された磁気ブラシによる潜像担持体と接する部分での現像ニップ幅は約４ｍｍであった。
【０００８】
潜像担持体上の潜像は磁気ブラシによってトナー像とされるが、特に画像の後端部を作像する磁気ブラシは図１５ａに示されるように、非画像部を摺擦した後にトナーの付着した画像部に接することになる。ネガポジ現像法の場合、潜像担持体の非画像部にはマイナス電荷が存在し、磁気ブラシのキャリアはプラス電荷、トナーはマイナス電荷を有している。非画像部に接触する磁気ブラシにおいては、まず潜像担持体上のマイナス電荷により磁気ブラシキャリア上のマイナストナーが反発して潜像担持体近接より離れる。キャリアは磁石ローラによって磁気で束縛されているので現像スリーブの回転で下流方向に搬送される。この際、キャリアと潜像担持体とが摩擦帯電を起こし、キャリアにプラス電荷が発生する。余分に発生したプラス電荷をもった磁気ブラシは線速差を有した現像スリーブの駆動により画像部にすすみ、トナーを画像部に付着させる（図１５ｂ）。更に、現像スリーブが駆動し、画像の後端部に差し掛かる際に（図１５ｃ）余分に発生したプラス電荷により画像後端部のトナーを静電吸着することで、画像後端部が白く抜ける異常画像現象や、細線や点状の画像を細くする現象が発生する。このような現象は、潜像担持体と現像スリーブの回転方向が逆である逆現像においても発生し、この場合には現像後半部が画像先端に当たるため、画像先端部で白抜けの現象が起きる。これらの現象は画像濃度が低い場合に顕著に表れ、磁気ブラシが潜像担持体上の非画像部の電荷によりカウンターチャージされることで潜像担持体のトナー像からトナーを静電吸着することを意味している。
【０００９】
また上で述べるように現像ニップ幅が約４ｍｍである場合に、現像されたトナー像が後続の磁気ブラシ部分のために、カウンターチャージ以外に、トナーの入れ替わりや、トナーを潜像担持体に付着する際にキャリア側に逆電荷が残り、この逆電荷により潜像担持体のトナー像からトナーを静電吸着することでも、上記異常画像が発生すると考えられる。
【００１０】
カウンターチャージなどによる後端白抜けや、細線画像、点画像の細らせ現象を低減するための対策として、対潜像担持体線速比（対感光体線速比）を小さくすることや、外径の小さな現像スリーブを用いることが考えられる。これらによってニップ幅を狭くできるからである。けれども、対潜像担持体線速比を小さくすると、現像ニップ領域に供給される現像剤の単位時間当たりの量が減少し、現像能力が低下してしまい、十分な画像濃度が得られないという不具合が生じる。また小径すぎる現像スリーブを用いると、スリーブ内に配置された磁石も小サイズ化するために必要な磁力をスリーブ上で形成することができなくなる。つまり、磁力が小さいと現像スリーブ上の潜像担持体に近い側のキャリア先端に作用する磁力作用が弱くなり、潜像担持体からかかる電気的な力にキャリア先端が引き付けられ、キャリアが潜像担持体に付いてしまい「キャリア付着」なる異常画像が発生してしまうことになるので、キャリア付着を起こさないための必要磁力が求められることになるわけであるが、小径すぎるスリーブでは過小な磁力しか生じ得ず、そのような小径スリーブを用いることは不適である。仮に所定磁力を確保しながらも一層の小径スリーブが作成できたとしても、外径が小さくなることで対潜像担持体線速比を同等とする場合に現像スリーブの回転数が増加してしまい、その回転数増加によって現像スリーブから熱や振動が生じ、更には異音を伴うことにもなり、耐久性の点でも不具合である。
【００１１】
また別の方法として、複数の現像剤担持体を多段にわたって設置するようにした現像装置も提案されている。しかしながら、このような多段現像装置では、現像能力を高めることはできるものの、装置の大型化・複雑化を招くという問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、簡易な構成で、画像濃度を高くするための現像条件と、画像後端白抜けがなく横細線再現性も良い画像を得るための現像条件とを効率的に得ることを可能にすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明にしたがって、非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に２成分現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置において、上記摺擦領域に位置する現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）が４０％以上であることによって、解決される。
【００１４】
また、上記現像主磁極と隣り合う磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であれば、好適である。上記現像主磁極と隣り合う磁極との角度間隔が３０度以内であれば、一層好都合である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。
先ず本発明に係る現像装置を含む感光体ユニット全体について説明する。図１において、静電潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電装置２、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置４、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置５、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置７、ドラム上の残留電位を除去するための除電装置８が順に配設されている。このような構成において、帯電装置２の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１は、露光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置５によって、感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム１から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着器によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置７によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００１６】
上記現像装置４の構成を図２に基づいて説明する。現像装置４内には、現像剤担持体である現像ローラ４１が感光体ドラム１に近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成される。現像ローラ４１では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ４３が不図示の回転駆動機構によって時計回り方向に回転されるようになっている。本例においては、感光体ドラム１のドラム径が６０ｍｍで、ドラム線速が２４０ｍｍ／秒に設定され、現像スリーブ４３のスリーブ径が２０ｍｍで、スリーブ線速が６００ｍｍ／秒に設定されている。したがって、ドラム線速に対するスリーブ線速の比は２．５である。また感光体ドラム１と現像スリーブ４３との間隔である現像ギャップは０．４ｍｍに設定されている。現像ギャップは、従来ではキャリア粒径が５０μｍであれば０．６５ｍｍから０．８ｍｍ程度、言い換えれば、現像剤粒径の１０倍前後に設定されていたが、本発明では現像剤粒径の３０倍程度に設定することすら可能である。これより広くすると望ましいとされる画像濃度が出にくくなる。スリーブ線速のドラム線速に対する比は最低１．１にまで下げてもなお必要な画像濃度を得ることができる。
【００１７】
現像剤の搬送方向（図で見て時計回り方向）における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード４５が設置されている。このドクタブレード４５と現像スリーブ４３との間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定されている。更に現像ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像ケーシング４６内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げるためのスクリュー４７が設置されている。
【００１８】
上記現像スリーブ４３内には、当該現像スリーブ４３の周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体４４が固定状態で備えられている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ４３の回転によって現像スリーブ４３と同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。上記磁石ローラ体４４は、複数の磁極（磁石）を備えている。具体的には、現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁石Ｐ１ｂ、現像主磁極磁力の形成を補助する主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げるための磁石Ｐ４、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁石Ｐ５，Ｐ６、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２，Ｐ３を備えている。これら各磁石Ｐ１ｂ，Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ２及びＰ３は、現像スリーブ４３の半径方向に向けて配置されている。本例では、磁石ローラ体４４を８極の磁石によって構成しているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるためにＰ３極からドクタブレード４５の間に磁石（磁極）を更に増やして１０極や１２極で構成してもよい。
【００１９】
特に図２に示されるように、上記現像主極群Ｐ１は、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの順で上流側から並ぶ横断面の小さな磁石から構成されている。横断面の小さいこれら磁石は希土類金属合金により作製されているが、サマリウム合金磁石、特にサマリウムコバルト合金磁石などを用いることもできる。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネルギー積が３５８ｋＪ／ｍ^３であり、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石では最大エネルギー積が８０ｋＪ／ｍ^３前後である。このような磁石によって従来の磁石と異なり、相当に小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁力を確保できる。従来の通常フェライト磁石やフェライトボンド磁石などでは最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ^３前後、２０ｋＪ／ｍ^３前後である。スリーブ径を大きくすることが許容される場合には、フェライト磁石やフェライトボンド磁石を用いて形状を大きくとり、あるいはスリーブ側に向いた磁石先端を細く形成することで半値中央角を狭くすることが可能である。
【００２０】
本例では、現像主磁石Ｐ１ｂと、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げるための磁石Ｐ４と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁石Ｐ６と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２，Ｐ３がＮ極をなし、現像主磁極磁力の形成を補助する主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃと、汲み上げられた現像剤を搬送する磁石Ｐ５がＳ極をなしている。磁力詳細を示す図３で理解できるように、主磁石Ｐ１ｂとして、現像ローラ上で８５ｍＴ以上の法線方向磁力を有する磁石が用いられた。当該主磁石Ｐ１ｂより回転下流側の主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ｃと共に例えば６０ｍＴ以上の磁力を有すれば、キャリア付着などの異常画像の発生が無いことが確認されている。これよりも小さい磁力の場合にはキャリア付着が発生した。キャリア付着に関係する磁力は接線磁力であり、この接線磁力を大きくするためにはＰ１ｂ，Ｐ１ｃの磁力を大きくする必要があるが、どちらかを十分に大きくすることでキャリア付着の発生を抑えることができる。磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁石幅は２ｍｍであった。この時のＰ１ｂの半値中央角は１６°であった。この場合、主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを有して現像主極群Ｐ１を形成しても（図３の構成）、主磁石Ｐ１ｂの下流側のみに主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ｃを配置しても（図４の構成）、主磁石Ｐ１ｂでの半値中央角は変わりなく、主磁極（Ｐ１ｂ部分）の磁力が数％低下するだけである。上流側に主磁極磁力形成補助磁石（Ｐ１ａ）が無いためにＰ１ａ部分の磁力は低下し、３０ｍＴ程度になったことが確認されたが、この箇所は入口シールによって覆われるべき部分であり、作像部に露出しないので、画像に影響せず、主磁極に現像剤を提供することが可能である。更に磁石の幅を狭くすることで、半値中央角は更に細くなることが確認された。１．６ｍｍ幅を用いた際の主磁極の半値中央角は１２°であった。主磁極の半値中央角は２５°を境に、それより大きくすると異常画像の発生があることが確認された。対照のため、図５に従来の磁石ローラでの磁力詳細を概略的に示す。
【００２１】
主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの半値中央角は３５°以下に形成する。この部分での半値中央角は外側に位置するＰ２やＰ６の半値中央角が大きいために主磁極（Ｐ１ｂ）でのように半値中央角を相対的に狭く設定することができない。
【００２２】
また主磁石Ｐ１ｂと主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの位置関係を図６に示す。主磁石Ｐ１ｂの両側にある主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃによる挟角を３０°以下に形成する。上記の例では、主磁極での半値中央角を１６°に設定するために当該挟角は２５°とした。更に主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃと当該補助磁石の外側にある磁石Ｐ２，Ｐ６とによる変極点（０ｍＴ：磁力がＮ極からＳ極、Ｓ極からＮ極に変わる点）の挟角を１２０°以下にする。
【００２３】
以上の条件を満たすことにより、主磁極での磁気ブラシが感光体に接触して現像するやり方では、現像ニップが現像剤粒径以上で２ｍｍ以下となり、後端白抜けがなく、横細線や１ドットのように小さい画像であっても十分に形成することができる。そのイメージを図７に示し、図１３と比較する。
【００２４】
主磁石Ｐ１ｂの磁力によって形成されるスリーブ表面の磁気ブラシは、穂立ちし始める部分（根元部分の幅）を２ｍｍ以下にすることによって、感光体と磁気ブラシが接触する部分の現像ニップ幅を２ｍｍ以下に形成することが可能である。
【００２５】
このような構成での現像にあっては、現像ローラ４１に対して、現像ケーシング４６内に蓄えられた現像剤が攪拌・帯電された上で磁極Ｐ４によって汲み上げられる。現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げられた現像剤は磁極Ｐ５及びＰ６によって現像領域まで搬送され、現像主極Ｐ１ｂによって現像領域部分に現像剤が穂立ちされるようになる。
【００２６】
その際のメカニズムは図１５に示されたと類似の流れで説明可能である。即ち、画像濃度の低い感光体上のトナー像（付着量の少ないトナー像）を、本例の磁気ブラシを使用して現像する場合、現像ニップ幅が小さいため、感光体上を摺擦する磁気ブラシの接触量（時間）が少なくなり、磁気ブラシ先端部に発生するカウンターチャージの発生量が低下する。結果として、カウンターチャージをもったキャリアがトナー像を引き付けることで画像後端部が白く抜ける現象を抑えることが可能となる。したがって、画像濃度の低い感光体上のトナー像（付着量の少ないトナー像）の再現性を向上することが可能となった。また画像濃度が高くなる理由としては、本例の磁石ローラを使用することにより、Ｐ１ｂの磁気ブラシの長さが小さくなり、現像ニップ幅を小さくすることが可能となり、したがって、現像スリーブが回転移動し、Ｐ１ｂを通過する際の短くなった磁気ブラシが立ち始め現像ニップ間を通過する時間が早くなり（対感光体線速比がこの部分だけ早くなる現象が起こっている）、感光体に摺擦する現像剤の量が増加するために画像濃度が高くなるのである。更に現像ニップ幅が小さいので現像ニップ領域前の現像剤滞留部の現像剤量が少なく、カウンターチャージの発生を抑えることが可能となったために画像濃度の低下を抑えることができ、結果として、後端白抜けの無い画像能力の向上した現像装置を提供することができる。
【００２７】
改めて図３に示された本発明での磁石ローラによる法線磁力パターンに戻り、図１４と比較する。実線は現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフであり、図６で表したものに一致する。破線は現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフであり、本図での目盛りは図１４と同じく２０ｍＴ毎になっている。使用した計測装置も図１４の場合と同じで、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８３００）、ＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブである。本例での磁石ローラでは、主磁極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線方向の磁束密度は１１７ｍＴを示し、スリーブ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は５４．４ｍＴであり、磁束密度の変化量は６２．５ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）は５３．５％である。主磁極Ｐ１ｂの上流側に位置する主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ａのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は１０６．２ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は５６．６ｍＴであり、磁束密度の変化量は４９．６ｍＴの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は４６．７％である。主磁極Ｐ１ｂの下流側に位置する主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ｃのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は５５．９ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は５５．９ｍＴであり、磁束密度の変化量は４３．５ｍＴの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は４３．８％である。本例では、磁石ローラ上に発生した磁力線に沿って現像剤で形成された磁気ブラシは、主磁極Ｐ１ｂに形成されるブラシ部分のみが感光体に接し、感光体上の静電潜像を顕像化する。この際、感光体が接しない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さは約１ｍｍで、従来の磁石ローラで形成される磁気ブラシよりも穂立ちが短く、密になった状態を作り出すことが可能となった。現像剤規制部材と現像スリーブの間の距離が従来と同じである場合には、現像剤規制部材を通過する現像剤量が同じであるので、現像領域にある磁気ブラシは短く、密になっていることが確認できた。この現象は図３の法線磁力パターンからも理解でき、現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線磁束密度が大きく減少しているので、磁気ブラシは現像スリーブより離れたところではブラシチェーンを形成することができず、磁気ブラシが短く現像スリーブ表面に密に形成することとなる。ちなみに従来の磁石ローラでは主磁極のスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９０ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は６３．９ｍＴであり、磁束密度の変化量は２６．１ｍＴの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は２９％である。
【００２８】
上記のような法線磁力を構成することによって現像ニップ幅の狭い状態を形成でき、現像ニップ上流側の現像剤溜りの発生を抑え、安定した現像ニップを形成することが可能となり、画像後端白抜けや横細線画像の細りのない画像が得られ、ひいてはドット均一性の高い美しい画像を提供することができるようになった。
【００２９】
図８に本例で使用した磁石ローラによる実験値を示す。この図は上記画像後端白抜けと主磁極（Ｐ１ｂ）の法線方向磁束密度の減衰率との関係を表している。縦軸のランクは後端白抜け具合を表すランク付けであり、ランクが低い（数字が小さい）ものほど画像程度が悪い。後端白抜けを認識し始めるランクを４（８０％）とした。従来の磁石ローラではランク３を示し、画像後端白抜けがはっきりと認識された。本発明での磁石ローラではランクが５若しくは５に近いランクを示し、画像後端白抜けのない高画質が得られた。
【００３０】
図９は１dot縦横ラインの線幅の比率と主磁極（Ｐ１ｂ）の法線方向磁束密度の減衰率との関係を示している。縦軸の１dot縦横ラインの線幅の比率が１であれば縦線と横線の各幅は同等である。８０％のラインはこれ以下だと横線細りが目立つボーダーラインである。言い換えれば、上記ラインより上であれば実用上問題ない。このグラフから、本例で使用した磁石ローラでは横線細りがなくなっていることが分かる。したがって法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であれば、画像後端白抜け並びに横細線細りが解消される。また主磁極と隣り合う磁極に関しても、４０％以上の法線方向磁束密度の減衰率によって画像後端白抜け並びに横細線細りがなくなっていることが確認された。
【００３１】
上記磁束密度を測定した測定方法を示す。図１０に示された実験装置を用いて測定を行った。ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８３００）及びＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブで測定し、円チャートレコーダにて記録した。現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度を測定する際には、現像スリーブ上に接触する様にアキシャルプローブを取り付け、磁石ローラを回転させ、３６０度を０．１度のステップで測定し、円チャートレコーダに記録する。次にアキシャルプローブの先端を現像スリーブ表面より１ｍｍ上げて固定し、上記と同じように磁石ローラを３６０度回転させて磁束密度を測定した。
【００３２】
図１１は画像後端白抜けと本例での主磁極（Ｐ１ｂ）の半値中央角（角度幅）との関係を表している。縦軸のランクは図８と同じく後端白抜け具合を表すランク付けである。また図１２は１dot縦横ラインの線幅の比率と主磁極（Ｐ１ｂ）の半値中央角との関係を示している。これまた図９と同じく縦軸の１dot縦横ラインの線幅の比率が１であれば縦線と横線の各幅は同等で、８０％のラインはこれ以下だと横線細りが目立つボーダーラインである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に２成分現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置において、上記摺擦領域に位置する現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）を４０％以上とすることで、主磁極に磁力線に沿って形成される磁気ブラシが短く、密に形成され、潜像担持体に接する磁気ブラシ幅を狭く形成することが可能となるので、カウンターチャージの影響を受け難く、潜像担持体上に現像されたトナーが再び磁気ブラシ、即ち、現像剤に戻ることがなく、画像後端白抜けがなく、細線再現性の良い画像を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置を含む感光体ユニットの概略構成図である。
【図２】図１における現像装置の詳細構成図である。
【図３】本発明に係る現像装置での磁石ローラの法線磁力分布とその大きさ程度を示す図である。
【図４】磁石Ｐ１ａが欠けた場合の磁力分布を示す図である。
【図５】比較のために従来公知の磁石ローラの磁力分布を示す図である。
【図６】主磁石と主磁極磁力形成補助磁石の位置関係を表す図である。
【図７】現像領域での現像ギャップやニップの大きさを示すイメージ図である。
【図８】画像後端白抜けと本発明での磁石ローラの主磁極法線方向磁束密度の減衰率との関係を示すグラフである。
【図９】１ドット縦横ラインの線幅の比率と本発明での磁石ローラの主磁極法線方向磁束密度の減衰率との関係を示すグラフである。
【図１０】磁束密度を測定するための装置を示す概略図である。
【図１１】画像後端白抜けと本発明での磁石ローラの主磁極の半値中央角との関係を示すグラフである。
【図１２】１ドット縦横ラインの線幅の比率と本発明での磁石ローラの主磁極の半値中央角との関係を示すグラフである。
【図１３】比較のために従来公知の現像ギャップやニップの大きさを示すイメージ図である。
【図１４】従来の現像装置での磁石ローラによる法線磁力パターンを示す図である。
【図１５】潜像担持体上を現像ローラが摺擦する際の白抜けを説明する図で、ａからｃに摺擦が進んで白抜けが発生する。
【符号の説明】
１感光体ドラム
４現像装置
４１現像ローラ
４３現像スリーブ
４４磁石ローラ体
４５ドクタブレード
４７スクリュー

Claims

非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に２成分現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置において、
上記摺擦領域に位置する現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）が４０％以上であることを特徴とする現像装置。
上記現像主磁極と隣り合う磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
上記現像主磁極と隣り合う磁極との角度間隔が３０度以内であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
上記請求項１〜３のいずれか一項に係る現像装置を備えた画像形成装置。