WO2017155125A1 - 現像装置 - Google Patents

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WO2017155125A1
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developing
magnetic
pole
flux density
developing sleeve
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PCT/JP2017/010289
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坂巻　智幸
雄太 奥山
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キヤノン株式会社
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Priority to CN201780015077.8A priority patent/CN109074016B/zh
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    • G03G2215/0634—Developing device

Definitions

  • the present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system, and more particularly to a developing apparatus that uses a two-component developer that is a mixture of a nonmagnetic toner and a magnetic carrier.
  • electrophotographic image forming apparatuses have been widely applied as copiers, printers, plotters, facsimiles, and multifunction machines having a plurality of these functions.
  • a charged toner is brought close to a photosensitive drum, and development is performed by electrostatically attaching the toner to an electrostatic latent image on the photosensitive drum, thereby forming an image.
  • a developing method a developing method using a two-component developer in which a non-magnetic toner and a magnetic carrier are mixed as well as a developing method using a one-component developer made of a magnetic toner as a developer has become widespread.
  • the development method using a two-component developer it is possible to form a color image with excellent color tone because it is excellent in toner charge amount stability, and is particularly suitable for an image forming apparatus for color images. Has been applied.
  • the developer is supported on the developing sleeve by a magnet (magnetic field generating means) fixedly arranged in the developing sleeve, and the magnetic carrier forms magnetic spikes along the magnetic field lines of the magnetic field generating means.
  • a magnet magnetic field generating means
  • the magnetic carrier forms magnetic spikes along the magnetic field lines of the magnetic field generating means.
  • the magnetic brush moves away from the photosensitive drum through a region where the developing sleeve is closest to the photosensitive drum.
  • the area from when the magnetic brush contacts the photosensitive drum until it leaves is a contact nip, and in this specification, this contact nip is called a development area.
  • toner is adhered by the force of the electric field generated by the potential difference between the developing sleeve and the electrostatic latent image on the photosensitive drum, and a toner image is formed.
  • the development efficiency it is important to increase the amount of toner development per potential difference between the exposure potential on the photosensitive drum and the development sleeve, so-called development efficiency. If the development efficiency is low, in order to obtain a sufficient image density, it is necessary to increase the toner development amount by increasing the electric field strength by increasing the potential difference between the exposure potential and the development sleeve. However, if the electric field strength is too high, the carrier in the two-component developer may adhere to the photosensitive drum together with the toner. The carrier adhering to the photosensitive drum hinders toner transfer and causes white spots in the image. Therefore, it is necessary to increase the toner development amount without increasing the electric field strength.
  • the developer spike region may be increased in the region where the developing sleeve is close to the photosensitive drum.
  • a developing device is known in which the half-value width of the developing magnetic pole facing the photosensitive drum among the plurality of magnetic poles constituting the magnetic field generating means fixedly arranged in the developing sleeve is increased in order to increase the developer rising area.
  • the development area is simply increased by increasing the half width of the development magnetic pole in the magnetic flux density, for example, a normal distribution of the development magnetic pole. It did not consider the linearity of the magnetic field lines. For this reason, the magnetic field lines are curved along the surface of the photosensitive drum in the upstream portion and the downstream portion in the rotation direction of the developing region, and the tip of the magnetic spike is inclined along the surface of the photosensitive drum. Contact.
  • An object of the present invention is to provide a developing device capable of suppressing a decrease in developing efficiency by controlling the contact state of the tip of a magnetic spike with respect to a photosensitive drum while expanding a developing region.
  • a developer having toner and a magnetic carrier is supported, and the electrostatic latent image formed on the image carrier can be developed in a development area where the developer contacts the image carrier.
  • a developing sleeve, and a magnetic field generator having a developing pole provided inside the developing sleeve and facing the image carrier to form the developing region, and a normal line of the developing sleeve
  • the ratio of the 80% value width of the magnetic flux density of the developing pole in the direction to the half-value width of the magnetic flux density in the normal direction of the developing magnetic pole is 0.65 or more, and in the vicinity of both ends of the developing area in the rotation direction of the developing sleeve
  • a developing device is provided in which the magnetic force of the developing pole in the normal direction of each of the developing sleeves is greater than the magnetic force at the center of the developing region.
  • a developer carrying a developer having toner and a magnetic carrier, and rotating the electrostatic latent image formed on the image carrier in a development area where the developer contacts the image carrier.
  • a developing sleeve, a magnetic field generator provided inside the developing sleeve and having a developing pole at a position facing the image carrier to form the developing region, and a DC voltage is applied to the developing sleeve
  • a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier by applying a DC voltage to the developing sleeve without using an AC voltage, the developing in the normal direction of the developing sleeve
  • a developing device is provided in which the ratio of the 80% value width of the magnetic flux density of the pole to the half value width of the magnetic flux density in the normal direction of the developing magnetic pole is 0.65 or more.
  • a developer having a toner and a magnetic carrier is carried, and an electrostatic latent image formed on the image carrier is developed in a development area where the developer contacts the image carrier.
  • a ratio of the 80% value width of the magnetic flux density of the developing pole in the normal direction of the developing sleeve to the half-value width of the magnetic flux density in the normal direction of the developing magnetic pole is 0.65 or more
  • the angle formed by the peak of the magnetic flux density of the first pole and the peak of the magnetic flux density of the second pole, and the angle formed by the peak of the magnetic flux density of the first pole and the peak of the magnetic flux density of the third pole are Development devices that are each 90 ° or less are provided.
  • the present invention it is possible to suppress a decrease in development efficiency by controlling the contact state of the tip of the magnetic spike with the photosensitive drum while expanding the development region.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of the developing device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle around the developing region of the developing sleeve according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 and the magnetic flux density in the normal direction.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic lines of force and the magnetic spikes in the developing region of the developing device according to Comparative Example 2
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the photosensitive of toner in the developing region according to the developing device of Comparative Example 2.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the upstream side in the rotation direction of the developing sleeve showing a state in which flight to the drum is inhibited.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic lines of force and the magnetic spikes in the developing region of the developing device according to the first embodiment
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the sensitivity of toner in the developing region of the developing device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the upstream side of the developing sleeve in the rotation direction, showing a state in which flight to the drum is performed.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle around the developing region of the developing sleeve according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 and the magnetic attractive force in the developing sleeve direction.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle around the developing region of the developing sleeve according to Example 1 and the change in the magnetic flux density in the normal direction.
  • FIG. 8A and 8B are explanatory diagrams of the developing magnetic pole magpiece, where FIG. 8A shows a conventional magnet with symmetrical magnetization, and FIG. 8B shows a magpiece with asymmetric magnetization according to the embodiment.
  • FIG. 9 shows a conventional magnetizing method.
  • the present invention is not limited to a developing device of a tandem type image forming apparatus, and may be a developing device of an image forming apparatus of another type, and is not limited to a full color, and is monochrome or mono color. There may be. Alternatively, it can be implemented in various applications such as a printer, various printing machines, a copying machine, a FAX, and a multifunction machine by adding necessary equipment, equipment, and a housing structure.
  • the image forming apparatus 1 includes the intermediate transfer belt 44b. After the primary transfer of the toner images of each color from the photosensitive drum 81 to the intermediate transfer belt 44b, the composite toner image of each color is applied to the sheet S. It is a system that performs secondary transfer in a batch. However, the present invention is not limited to this, and a method of directly transferring from the photosensitive drum to the sheet conveyed by the sheet conveying belt may be employed.
  • a two-component developer composed of a nonmagnetic toner and a magnetic carrier is used as the developer.
  • the toner is produced by pulverization or polymerization by encapsulating a colorant, a wax component or the like in a resin such as polyester or styrene.
  • the carrier is generated by applying a resin coat to the surface layer of the core made of resin particles kneaded with ferrite particles or magnetic powder.
  • the image forming apparatus 1 includes an image forming apparatus main body (hereinafter referred to as an apparatus main body) 10 as a housing.
  • the apparatus main body 10 includes an image reading unit 11, a sheet feeding unit 30, an image forming unit 40, a sheet conveying unit 50, a sheet discharging unit 60, and a control unit 70.
  • the sheet S as a recording material is formed with a toner image, and specific examples include plain paper, a resin sheet as a substitute for plain paper, cardboard, and an overhead projector sheet.
  • the image reading unit 11 is provided on the upper part of the apparatus main body 10.
  • the image reading unit 11 includes a platen glass (not shown) as a document placement table, a light source (not shown) that irradiates light on the document placed on the platen glass, and an image sensor (not shown) that converts reflected light into a digital signal. Etc.
  • the sheet feeding unit 30 is disposed at the lower part of the apparatus main body 10 and includes sheet cassettes 31a and 31b for stacking and storing sheets S such as recording paper and feeding rollers 32a and 32b.
  • the sheet S is fed to the image forming unit 40.
  • the image forming unit 40 includes an image forming unit 80, a toner hopper 41, a toner container 42, a laser scanner 43, an intermediate transfer unit 44, a secondary transfer unit 45, and a fixing device 46.
  • the image forming unit 40 can form an image on the sheet S based on the image information.
  • the image forming apparatus 1 according to the present embodiment is compatible with full color, and the image forming units 80y, 80m, 80c, and 80k are yellow (y), magenta (m), cyan (c), black ( Each of the four colors k) is provided separately with the same configuration.
  • the toner hoppers 41y, 41m, 41c, and 41k and the toner containers 42y, 42m, 42c, and 42k have the same configuration for each of the four colors of yellow (y), magenta (m), cyan (c), and black (k). It is provided separately. For this reason, in FIG. 1, each of the four color components is shown with the same symbol followed by a color identifier, but in FIG. 2 and the description, there may be a case where only the symbol is used without adding the color identifier. .
  • the toner container 42 is, for example, a cylindrical bottle, and stores toner, and is disposed above each image forming unit 80 via a toner hopper 41.
  • the laser scanner 43 exposes the surface of the photosensitive drum 81 charged by the charging roller 82 to form an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 81.
  • the image forming unit 80 includes four image forming units 80y, 80m, 80c, and 80k for forming toner images of four colors.
  • Each image forming unit 80 includes a photosensitive drum (image carrier) 81 that forms a toner image, a charging roller 82, a developing device 20, and a cleaning blade 84.
  • the photosensitive drum 81, the charging roller 82, the developing device 20, the cleaning blade 84, and the developing sleeve 24 described later are also yellow (y), magenta (m), cyan (c), and black (k). These four colors are separately provided with the same configuration.
  • the photosensitive drum 81 has a photosensitive layer formed on the outer peripheral surface of the aluminum cylinder so as to have a negative polarity, and rotates in a direction indicated by an arrow at a predetermined process speed (peripheral speed).
  • the charging roller 82 contacts the surface of the photosensitive drum 81 and charges the surface of the photosensitive drum 81 to, for example, a uniform negative-polarity dark portion potential.
  • an electrostatic image is formed by the laser scanner 43 based on the image information.
  • the photosensitive drum 81 carries the formed electrostatic image, moves around, and is developed with toner by the developing device 20. The detailed configuration of the developing device 20 will be described later.
  • the developed toner image is primarily transferred to an intermediate transfer belt 44b described later.
  • the surface of the photosensitive drum 81 after the primary transfer is neutralized by a pre-exposure unit (not shown).
  • the cleaning blade 84 is disposed in contact with the surface of the photosensitive drum 81 and cleans residues such as transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 81 after the primary transfer.
  • the intermediate transfer unit 44 is disposed above the image forming units 80y, 80m, 80c, and 80k.
  • the intermediate transfer unit 44 includes a plurality of rollers such as a driving roller 44a, a driven roller 44d, and primary transfer rollers 44y, 44m, 44c, and 44k, and an intermediate transfer belt 44b wound around these rollers.
  • the primary transfer rollers 44y, 44m, 44c, and 44k are disposed to face the photosensitive drums 81y, 81m, 81c, and 81k, respectively, and contact the intermediate transfer belt 44b.
  • the intermediate transfer belt 44b moves by transferring the toner image obtained by developing the electrostatic image on the surface of the photosensitive drums 81y, 81m, 81c, 81k.
  • the secondary transfer unit 45 includes a secondary transfer inner roller 45a and a secondary transfer outer roller 45b.
  • a full color image formed on the intermediate transfer belt 44b is transferred to the sheet S by applying a positive secondary transfer bias to the secondary transfer outer roller 45b.
  • the fixing device 46 includes a fixing roller 46a and a pressure roller 46b. When the sheet S is nipped and conveyed between the fixing roller 46a and the pressure roller 46b, the toner image transferred to the sheet S is heated and pressurized and fixed to the sheet S.
  • the sheet conveying unit 50 includes a pre-secondary transfer conveying path 51, a pre-fixing conveying path 52, a discharge path 53, and a re-conveying path 54, and forms an image of the sheet S fed from the sheet feeding unit 30.
  • the sheet is conveyed from the section 40 to the sheet discharge section 60.
  • the sheet discharge unit 60 includes a discharge roller pair 61 disposed on the downstream side of the discharge path 53 and a discharge tray 62 disposed on the downstream side of the discharge roller pair 61.
  • the discharge roller pair 61 feeds the sheet S conveyed from the discharge path 53 from the nip portion and discharges the sheet S to the discharge tray 62 through the discharge port 10 a formed in the apparatus main body 10.
  • the discharge tray 62 is a face-down tray, and stacks the sheets S discharged in the arrow X direction from the discharge port 10a.
  • the control unit 70 is configured by a computer and includes, for example, a CPU, a ROM that stores a program for controlling each unit, a RAM that temporarily stores data, and an input / output circuit that inputs and outputs signals to and from the outside.
  • the CPU is a microprocessor that controls the entire control of the image forming apparatus 1 and is the main body of the system controller.
  • the CPU is connected to the image reading unit 11, the sheet feeding unit 30, the image forming unit 40, the sheet conveying unit 50, the sheet discharging unit 60, and the operation unit via the input / output circuit, and exchanges signals with each unit and operates. To control.
  • the photosensitive drum 81 is rotated and the surface is charged by the charging roller 82. Then, laser light is emitted from the laser scanner 43 to the photosensitive drum 81 based on the image information, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 81.
  • toner adheres to the electrostatic latent image, it is developed and visualized as a toner image, and transferred to the intermediate transfer belt 44b.
  • the feeding rollers 32a and 32b rotate in parallel with the toner image forming operation, and the uppermost sheet S of the sheet cassettes 31a and 31b is fed while being separated. Then, the sheet S is conveyed to the secondary transfer unit 45 via the pre-secondary transfer conveyance path 51 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 44b. Further, the image is transferred from the intermediate transfer belt 44b to the sheet S, and the sheet S is conveyed to the fixing device 46, where an unfixed toner image is heated and pressed to be fixed on the surface of the sheet S, and a pair of discharge rollers. 61 is discharged from the discharge port 10a and stacked on the discharge tray 62.
  • the developing device 20 includes a developing container 21 that stores a developer, a first conveying screw 22 and a second conveying screw 23, a developing sleeve 24, and a regulating member 25.
  • the developing container 21 has an opening 21 a through which the developing sleeve 24 is exposed at a position facing the photosensitive drum 81.
  • the developing container 21 is supplied with toner from a toner container 42 (see FIG. 1) filled with toner.
  • the developing container 21 has a partition wall 27 extending in the longitudinal direction at a substantially central portion.
  • the developing container 21 is partitioned by the partition wall 27 into a developing chamber 21b and a stirring chamber 21c in the horizontal direction.
  • the developer is accommodated in the developing chamber 21b and the stirring chamber 21c.
  • the developing chamber 21 b supplies developer to the developing sleeve 24.
  • the stirring chamber 21c communicates with the developing chamber 21b, collects the developer from the developing sleeve 24, and stirs it.
  • the first conveying screw 22 is arranged in the developing chamber 21b substantially parallel to the developing sleeve 24 along the axial direction of the developing sleeve 24, and conveys the developer in the developing chamber 21b while stirring.
  • the second transport screw 23 is disposed in the stirring chamber 21 c substantially parallel to the axis of the first transport screw 22, and transports the developer in the stirring chamber 21 c in the opposite direction to the first transport screw 22. That is, the developing chamber 21b and the stirring chamber 21c constitute a developer circulation path for transporting the developer while stirring.
  • the toner is agitated by the screws 22 and 23, the toner is rubbed with the carrier and is triboelectrically charged to a negative polarity.
  • the developing sleeve 24 carries a developer having non-magnetic toner and a magnetic carrier, and rotates and conveys it to the developing area Da facing the photosensitive drum 81.
  • the range in which the magnetic spike formed by the carrier on the surface of the developing sleeve 24 contacts the photosensitive drum 81 is a contact nip, and in this embodiment, this contact nip is defined as a development area Da (FIG. 5 ( a)). That is, the development area Da is an area where the magnetic ears carried on the development sleeve 24 come into contact with the photosensitive drum 81.
  • the developing sleeve 24 has a cylindrical shape with a diameter of 20 mm, for example, and is made of a nonmagnetic material such as aluminum or nonmagnetic stainless steel.
  • the developing sleeve 24 is made of aluminum.
  • the shortest interval in the development area Da is about 320 ⁇ m.
  • the negatively charged toner is electrostatically restrained on the surface of the positively charged carrier to form a magnetic spike. Then, by providing a potential difference between the DC voltage applied to the developing sleeve 24 and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 81, the toner is caused to fly to the photosensitive drum 81 to make the latent image visible.
  • the developer in the developing container 21 is carried on the developing sleeve 24 by the magnet roller 24 m fixedly arranged inside the developing sleeve 24. Thereafter, the developer on the developing sleeve 24 is regulated in layer thickness by the regulating member 25, and is conveyed to the developing area Da facing the photosensitive drum 81 as the developing sleeve 24 rotates. In the developing area Da, the developer on the developing sleeve 24 spikes to form a magnetic spike. By bringing the magnetic brush into contact with the photosensitive drum 81, the toner is supplied to the photosensitive drum 81, whereby the electrostatic latent image on the photosensitive drum 81 is developed as a toner image.
  • the developing process of the toner onto the photosensitive drum 81 in the developing area Da will be described.
  • the photosensitive drum 81 is uniformly charged to the charging potential Vd [V] by the charging roller 82
  • the image portion is exposed by the laser scanner 43 to become the exposure potential Vl [V].
  • a developing bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is usually applied to the developing sleeve 24.
  • Vdc the absolute value
  • of the difference between the DC voltage Vdc and the charging potential Vd is called Vback, and forms an electric field that pulls back from the photosensitive drum 81 toward the developing sleeve 24 with respect to the toner. This is provided in order to suppress the so-called fogging phenomenon in which the toner adheres to the non-image portion.
  • the developing sleeve 24 is a DC developing method in which only a direct current voltage is applied to the developing sleeve 24.
  • the regulating member 25 is provided in the developing container 21 so as to face the regulating magnetic pole N1 of the magnet roller 24m.
  • the regulating member 25 is fixed to the developing container 21 with a predetermined gap from the developing sleeve 24 at the tip, and the layer thickness is regulated by cutting off the magnetic spikes of the developer carried on the surface of the developing sleeve 24.
  • the regulating member 25 is made of a non-magnetic metal plate (for example, an aluminum plate) disposed in the longitudinal direction of the developing sleeve 24, and the developer passes between the leading end portion of the regulating member 25 and the developing sleeve 24 to develop the developing area Da. Sent to.
  • a roller-shaped magnet roller (magnetic field generating means) 24m is fixedly installed in a non-rotating state with respect to the developing container 21.
  • the magnet roller 24m has five mag pieces, each having a magnetic pole facing the developing sleeve 24.
  • the developing magnetic pole S2 first magnetic pole
  • the regulating magnetic pole N1 second magnetic pole
  • the transport magnetic pole N2 third magnetic pole
  • the separation magnetic pole S3 fourth magnetic pole
  • the pumping magnetic pole S1 fifth magnetic pole
  • the pumping magnetic pole S1 is disposed to face the developing chamber 21b.
  • the regulation magnetic pole N1 is disposed to face the regulation member 25.
  • the transport magnetic pole N2 is disposed on the downstream side in the rotation direction of the development area Da.
  • the separation magnetic pole S3 is disposed adjacent to the upstream side of the pumping magnetic pole S1 in the rotation direction.
  • the development magnetic pole S2 is disposed to face the development area Da.
  • the magnet roller 24m employs a magnet piece having only one peak of the magnetic flux density Br as the developing magnetic pole S2.
  • the development magnetic pole S2 having only one peak of the magnetic flux density Br is sandwiched between reversal positions where the polarity of the magnetic flux density Br is reversed between the regulation magnetic pole N1 and the transport magnetic pole N2 adjacent to the development magnetic pole S2. It means a configuration in which there is one Br peak in the region.
  • the region sandwiched between the reversal positions where the polarity of the magnetic flux density Br is reversed between the regulation magnetic pole N1 and the transport magnetic pole N2 corresponds to a range of 260 ° to 320 °.
  • the development magnetic pole S2 has a planar plane portion 24s that faces the development area Da. That is, the magnet roller 24m as a whole has a so-called cross-sectional D-cut shape, and the magnet piece having the developing magnetic pole S2 has a substantially fan-shaped cross section. Both edge portions in the rotation direction of the flat surface portion 24s form corner portions 24c.
  • the developing magnetic pole S2 has corner portions 24c on the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 that are opposed to the developing area Da on the upstream side in the rotational direction and the downstream side in the rotational direction, and between the corner portions 24c. It has a planar portion 24s.
  • the magnetic attraction force Fr can be kept high in the development area Da (see Examples 1 and 2 in FIG. 6), and the magnetic ear is firmly restrained by the developing sleeve 24, so that the magnetic ear becomes the developing sleeve. It becomes difficult to slip on 24 and the speed reduction of the magnetic spike can be suppressed.
  • the development magnetic pole S2 has a peak of the magnetic attraction force Fr in the center direction of the development sleeve 24 at a portion facing the development area Da on the outer peripheral surface of the development sleeve 24 on the upstream side in the rotation direction and the downstream side in the rotation direction. (See Examples 1 and 2 in FIG. 6).
  • the fact that the developing magnetic pole S2 has a peak of the magnetic attractive force Fr toward the center of the developing sleeve 24 means the following configuration. That is, it means a configuration in which the magnetic attraction force Fr has a peak in a region between reversal positions where the polarity of the magnetic flux density Br is reversed between the regulation magnetic pole N1 and the transport magnetic pole N2 adjacent to the developing magnetic pole S2.
  • the developing magnetic pole S2 since the developing magnetic pole S2 here has a magnetic flux density Br as shown in FIG. 3, the peak of the magnetic attractive force Fr in the range of 260 ° to 320 ° is called the peak of the magnetic attractive force Fr of the developing magnetic pole S2.
  • the developing magnetic pole S2 has two magnetic attraction force Fr peaks in the vicinity of 270 ° and 310 °. Moreover, the peak of the magnetic attractive force is larger on the downstream side in the rotational direction than on the upstream side in the rotational direction, and the lowest peak on the upstream side in the rotational direction between the peak on the upstream side in the rotational direction and the peak on the downstream side in the rotational direction. It has a point (refer to Example 1 in FIG. 6). As a result, the downstream of the developing region Da in the rotational direction has a larger magnetic attractive force than the upstream side in the rotational direction, so that carrier adhesion to the photosensitive drum 81 on the downstream side in the rotational direction can be suppressed.
  • the ratio of the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 with respect to the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is, for example, 0.74.
  • the ratio of the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density Br, which is a normal distribution is 0.60. That is, the ratio of the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 with respect to the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is based on the ratio of the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density Br which is a normal distribution. It is large and is 0.65 or more (see FIG.
  • the 80% value width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 with respect to the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is, for example, 35 °.
  • the width in the rotation direction of the development area Da is 28.6 °. That is, the 80% value width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 with respect to the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is wider than the rotational width of the developing region Da (see FIG. 3).
  • the half width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 on the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is set to 40 ° or more.
  • the lines of magnetic force are linearly directed toward the surface of the photosensitive drum 81 also in the upstream portion and the downstream portion in the rotation direction of the development area Da. Therefore, since the tip of the magnetic brush contacts the dot shape without being along the surface of the photosensitive drum 81 (see FIG. 5A), the toner is not obstructed by the magnetic brush from the developing sleeve 24 side. (See FIG. 5B).
  • the developing sleeve 24 rotates in the direction of the arrow, and the developer stored in the developing chamber 21b is attracted by the pumping magnetic pole S1 facing the developing chamber 21b and conveyed toward the regulating member 25.
  • the developer is spiked by the regulating magnetic pole N1 facing the regulating member 25, the layer thickness is regulated by the regulating member 25, and passes through the gap between the developing sleeve 24 and the regulating member 25, so that a predetermined amount is formed on the developing sleeve 24.
  • a developer layer having a layer thickness is formed.
  • the developer layer is carried and conveyed to the developing area Da facing the photosensitive drum 81, and the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 81 in a state where magnetic spikes are formed by the developing magnetic pole S2 facing the developing area Da.
  • the developing magnetic pole S2 causes the carrier carried in the developing area Da to stand up against the developing area Da of the developing sleeve 24.
  • the developer After being subjected to development, the developer is developed in a separation region created by repulsion of the separation magnetic pole S3 and the pumping magnetic pole S1 through the transport magnetic pole N2 disposed downstream in the rotation direction of the development region Da.
  • the sleeve 24 is peeled off.
  • the peeled developer is stirred and conveyed in the stirring chamber 21c, and is supplied again from the developing chamber 21b to the developing sleeve 24.
  • the ratio between the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density Br in the normal direction of the developing magnetic pole S2 with respect to the outer peripheral surface of the developing sleeve 24 is a normal distribution. It is larger than the ratio of the 80% value width and the half value width of the magnetic flux density. For this reason, the 80% value width of the magnetic flux density becomes wider as compared with the case where the development area is increased by simply increasing the half width of the developing magnetic pole in the normal distribution magnetic flux density. Thereby, the magnetic lines of force are linearly directed to the surface of the photosensitive drum 81 also in the upstream portion and the downstream portion in the rotation direction of the developing area Da.
  • the tip of the magnetic brush contacts the dot shape without being along the surface of the photosensitive drum 81, the toner can fly from the developing sleeve 24 side to the photosensitive drum 81 without being blocked by the magnetic brush. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in development efficiency due to contact of the tip of the magnetic spike with the photosensitive drum 81 while expanding the development area Da.
  • the developing magnetic pole S2 has only one peak of the magnetic flux density Br. For this reason, unlike the case where two or more same-polarity peaks of the magnetic flux density Br are provided in the development area Da, the magnetic field lines do not repel between the same-polarity peaks of the magnetic flux density Br. The part where it becomes difficult to form the magnetic ear is not generated. For this reason, magnetic spikes can be sufficiently formed, so that development efficiency can be improved.
  • Example 1 of the developing magnetic pole S2 of the magnet roller 24m according to the present embodiment will be described in comparison with Comparative Examples 1 and 2.
  • the magnetic flux density Br of the developing magnetic pole S2 of the magnet roller 24m will be described in detail with reference to FIG.
  • a magnet roller using the magnet roller 24m of the present embodiment is referred to as Example 1.
  • a magnet roller using a developing magnetic pole S2 having a narrow half-value width is referred to as Comparative Example 1
  • a magnet roller using a developing magnetic pole S2 having a wider half-value width than Comparative Example 1 is used as Comparative Example 2. did.
  • FIG. 3 shows the magnetic flux density (solid line) of the developing magnetic pole S2 of the present embodiment as Example 1, the magnetic flux density (dotted line) of the developing magnetic pole S2 having a narrow half-value width as Comparative Example 1, and the half of the comparative example 1 as Comparative Example 2.
  • the magnetic flux density (broken line) of the developing magnetic pole S2 with a wide value width is shown.
  • the half-value width represents the width of the portion where the magnetic flux density (its normal component) of the developing magnetic pole S2 becomes half of the peak value by the angle ⁇ .
  • it may be called full width at half maximum.
  • the half width at half maximum refers to the full width at half maximum.
  • the 80% value width represents the width of the portion where the magnetic flux density (its normal component) of the developing magnetic pole S2 is 80% of the peak value by the angle ⁇ .
  • the 80% value width simply refers to the full width.
  • Comparative Example 2 is a magnetic flux density distribution when the full width at half maximum is widened by expanding the shape of the magnetic flux density of the developing magnetic pole S2 of Comparative Example 1 almost similarly.
  • Example 1 when the full width at half maximum is widened, it is not widened in a similar manner as in Comparative Example 2, but the full width at half maximum is widened by 80% more than the full width at half maximum.
  • Table 1 shows the half value width and the 80% value width, and the value obtained by dividing the 80% value width by the half value width for Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1.
  • the half value width of Comparative Example 2 is larger than that of Comparative Example 1, but the value obtained by dividing the 80% value width by the half value width does not change much. This is because Comparative Example 2 widens the full width at half maximum by similarly expanding the shape of the magnetic flux density.
  • Example 1 has a half-value width larger than that of Comparative Example 1 as in Comparative Example 2, but the value obtained by dividing the 80% value width by the half-value width is also large. Are different features.
  • the ratio between the 80% value width and the half value width is about 0.60 in the case of a normal normal distribution type magnetic flux density distribution shape.
  • the 80% width / half width is larger than 0.65. More preferably, it is 0.66 or more, and more preferably 0.70 or more. Since the 80% value width / half-value width of Example 1 is 0.74, it is possible to more effectively suppress a decrease in development efficiency due to contact of the tips of the magnetic spikes.
  • Example 1 and Comparative Example 2 will be described based on FIGS. 4 and 5 by comparing the magnetic field lines ML and the shape of the magnetic spike B.
  • Comparative Example 2 as shown in FIG. 4A, the magnetic lines of force ML from the developing sleeve 124 extend from the center side while spreading relatively horizontally. This is because the magnetic flux density distribution of Comparative Example 2 has a shape that gradually attenuates from the peak of the developing magnetic pole S2, so that the magnetic lines of force ML spread in the horizontal direction and are likely to wrap around.
  • the posture of the magnetic spike B is along the magnetic field lines ML created by the respective magnetic poles.
  • the magnetic lines of force ML extend relatively inclined with respect to the surface of the photosensitive drum 81, so that the tip of the magnetic spike B is inclined and contacts so as to cover the photosensitive drum 81. Therefore, as shown in FIG. 4B, the flying of the toner T in the vicinity of the developing sleeve 124 to the photosensitive drum 81 is hindered, and the developing efficiency is lowered.
  • the magnetic lines of force ML extend in the direction of the photosensitive drum 81 relatively linearly. This is because the magnetic flux density distribution of Example 1 has a shape that gently changes from the peak of the developing magnetic pole S2 and does not change so much, and therefore, the magnetic field lines ML are difficult to wrap around in the horizontal direction.
  • the magnetic field lines ML extend relatively straight with respect to the surface of the photosensitive drum 81, so that the tips of the magnetic spikes B extend toward the photosensitive drum 81. Therefore, the tip of the magnetic ear B contacts in a dot shape without being along the surface of the photosensitive drum 81. As a result, as shown in FIG.
  • each of the angles with the upstream and downstream poles of the developing magnetic pole is 90 ° or less. That is, the angle between the magnetic flux density peak of the developing magnetic pole S2 and the magnetic flux density peak of the regulating magnetic pole N1 is 90 ° or less, and between the magnetic flux density peak of the developing magnetic pole S2 and the magnetic flux density peak of the conveying magnetic pole N2. The angle is 90 ° or less.
  • the magnet roller 24m of the present embodiment has the peak of the magnetic flux density corresponding to the five magnetic poles, but the present invention is not limited to this configuration. However, in the case of a magnet roller composed of three magnetic poles, the angle with the upstream and downstream poles of the developing magnetic pole tends to widen, making it difficult to satisfy the above conditions. Therefore, the magnet roller 24m preferably has five or more magnetic poles.
  • the absolute value of the magnetic flux density (normal component) of the developing magnetic pole is preferably 90 mT or more, more preferably 95 mT or more.
  • the magnetic poles N1 and N2 upstream and downstream of the developing magnetic pole S2 in this embodiment are not adjacent to the same magnetic pole, but when the magnetic poles upstream and downstream of the developing magnetic pole are adjacent to the same magnetic pole, the magnetic field lines of the developing magnetic pole are It becomes easy to stretch while spreading relatively horizontally from the center side.
  • the magnetic field lines of the magnetic poles upstream and downstream of the developing magnetic pole are less likely to extend in the adjacent same magnetic direction, and the magnetic field lines are biased toward the developing magnetic pole direction and extend. Accordingly, it is preferable that the upstream and downstream magnetic poles of the developing magnetic pole are not adjacent to the same magnetic pole. In the case of a magnet roller composed of three magnetic poles, since the upstream and downstream magnetic poles of the developing magnetic pole are adjacent to the same magnetic pole, it is preferable to have five or more magnetic poles. By setting it as the above structures, the effect of this invention can be acquired more effectively.
  • the state where the tip of the magnetic spike extends toward the photosensitive drum 81 in the development area Da is possible as much as possible. It is preferable that it can be maintained.
  • the change in magnetic flux density (its normal component) in the development area Da is gentle and does not change much. Therefore, by making the 80% value range of the magnetic flux density (its normal component) wider than that of the development region Da, the change in the magnetic flux density (the normal component) in the development region Da can be reduced.
  • the developing device 20 is pulled away from the photosensitive drum 81, and the width of the area on the photosensitive drum 81 where the toner adheres is measured to obtain the width of the developing area Da.
  • the development area Da means a contact nip where a magnetic spike formed by a carrier on the surface of the development sleeve 24 contacts the photosensitive drum 81.
  • the half width is preferably 36 ° or more, and more preferably 40 ° or more.
  • the 80% value width is preferably 26 ° or more, and more preferably 30 ° or more.
  • the magnetic flux density Br has one peak in the development area Da.
  • the contact state between the photosensitive drum 81 and the magnetic spike in the development area Da has a large relationship with the development amount.
  • the inventors of the present application observed the behavior of the developer in the vicinity of the photosensitive drum 81 and the developing sleeve 24 from the inner surface using a transparent photosensitive drum using a high-speed camera (FASTCAM SA5 manufactured by Photon). . As a result, the following was found.
  • the developing sleeve 24 is usually set so that its peripheral speed is usually faster than that of the photosensitive drum 81. This is because the development efficiency improves as the ratio of the peripheral speed of the developing sleeve 24 to the photosensitive drum increases. However, if the peripheral speed ratio is too large, toner scattering, developer deterioration, and the like occur, so the ratio is often set to 1.4 to 2.1 times.
  • the circumferential speed ratio of the developing sleeve 24 to the photosensitive drum is set to 1.8 times. In this embodiment, since the rotation direction of the photosensitive drum 81 and the rotation direction of the developing sleeve 24 are opposite to each other, the peripheral speed of the developing sleeve 24 is 1.8 times the peripheral speed of the photosensitive drum 81.
  • the inventors of the present application observe the behavior of the developer in the vicinity of the photosensitive drum 81 and the developing sleeve 24 with respect to Comparative Example 2 and Example 1, and the surface of the photosensitive drum 81 of the developer in contact with the photosensitive drum 81 is observed.
  • the moving (average) moving speed was calculated by PIV analysis. Even when the peripheral speed of the developing sleeve 24 is set faster than the peripheral speed of the photosensitive drum 81 as in the first embodiment, the (average) moving speed of the developer is slower than the peripheral speed of the developing sleeve 24. There are many. As a result of the inventor's study, the drop in speed was smaller in Example 1 than in Comparative Example 2.
  • the difference in the movement speed of the magnetic spikes as described above is considered to be closely related to the magnetic attractive force Fr that attracts the developer toward the center of the developing sleeve 24.
  • the magnetic attraction force Fr that attracts the magnetic spike toward the center of the developing sleeve 24 is large, the magnetic spike is firmly restrained by the developing sleeve 24, so that the magnetic spike is difficult to slip on the developing sleeve and the speed of the magnetic spike is reduced. Can be suppressed.
  • the magnetic attractive force Fr of the developing sleeve 24 is expressed by the following formula 1.
  • Equation 1 ⁇ is the magnetic carrier permeability, ⁇ 0 is the vacuum magnetic permeability, and b is the magnetic carrier radius.
  • B ⁇ is obtained from Equation 2 below using the value of Br measured by the above method.
  • FIG. 6 shows the magnetic attraction force Fr around the development area Da calculated by Equations 1 and 2.
  • the magnitude of the magnetic attractive force Fr tends to be smaller than that in Comparative Example 1 over the entire development area Da. This is considered to be due to the following reason. That is, the magnetic attractive force Fr that attracts the magnetic spikes toward the center of the developing sleeve 24 is a product of the magnitude of the magnetic flux density and the change in the r direction (partial differentiation).
  • the comparative example 2 has a shape in which the magnetic flux density distribution gradually attenuates from the peak of the developing magnetic pole S2, and the change in the r direction of the magnetic flux density tends to be gentle. As a result, the magnitude of the magnetic flux density also decreases with distance from the peak, and the change in r direction (partial differentiation) tends to be small, so that the magnetic attraction force Fr formed by the product tends to be small.
  • Example 1 can maintain the magnetic attractive force Fr higher than that of Comparative Example 2. This is presumably because the magnetic attraction force Fr can be kept large in the first embodiment as much as the absolute value of the magnetic flux density can be kept high without changing much even if the magnetic flux density distribution is away from the peak of the developing magnetic pole S2. Furthermore, although the magnetic flux density attenuates abruptly in the region away from the peak, in the region where the magnetic flux density changes abruptly, the r-direction change (partial differential) tends to increase, so that the magnetic attractive force Fr can be kept large. it can.
  • FIG. 7 shows a change in the ⁇ direction of the magnetic flux density Br in the case of the first embodiment. Comparing FIGS. 6 and 7, it can be seen that the portion where the change in the magnetic flux density Br in the ⁇ direction is large and peaks, the magnetic attractive force Fr is also large and peaks.
  • Example 1 the portions where the change in the magnetic flux density Br in the ⁇ direction is large and peaks are provided on the upstream side and the downstream side in the rotation direction with respect to the development region Da, and the peak of the magnetic attractive force Fr is also the development region. It is provided upstream and downstream in the rotational direction from Da. Thereby, the magnetic attraction force Fr can be kept high in the development area Da.
  • the magnetic attraction force Fr can be kept high in the development area Da.
  • the magnetic attraction force Fr can be easily kept large, and the magnetic flux density rapidly attenuates outside the developing area Da, but the magnetic flux density changes rapidly. Therefore, the magnetic attractive force Fr can be kept high. Therefore, in Example 1, the magnetic attractive force Fr can be kept high.
  • the magnetic attractive force Fr can be kept high. As a result, since the magnetic ear is firmly restrained by the developing sleeve 24, the magnetic ear becomes difficult to slip on the surface of the developing sleeve 24, and the speed reduction of the magnetic ear can be suppressed.
  • the magnet roller 24m has a so-called cross-sectional D-cut shape as a whole, and the magnet piece having the developing magnetic pole S2 has a substantially fan-shaped cross section.
  • the development magnetic pole S2 has a planar plane portion 24s that faces the development area Da.
  • the flat surface portion 24s is provided wider than the development area Da (see FIG. 2).
  • the peak of the change in the ⁇ direction of the magnetic flux density Br and the peak of the magnetic attraction force Fr substantially coincide with the positions of the corners 24c formed at both edges in the rotation direction of the plane part 24s. This is because the magnetic field lines concentrate on the corner portion 24c and the wraparound also occurs.
  • the peak of the magnetic attractive force Fr is present in the vicinity of both the upstream side and the downstream side of the development area Da.
  • This peak has a larger value than the central portion in the development area (the center of the development area D).
  • the downstream peak is made larger than the upstream peak.
  • a position that is the lowest point between the two peaks is a position closer to the upstream side of the development area Da.
  • each peak has a configuration outside the development area D, but a configuration in which each peak exists in the development area may be used.
  • carrier adhesion to the photosensitive drum 81 can be made less likely to occur than when the magnetic attraction force Fr is configured oppositely. That is, when the peak on the downstream side is smaller than the peak on the upstream side of the development area Da, and the position that is the lowest point between the two peaks is a position closer to the downstream side of the development area Da, Example 1 Compared to the above, carrier adhesion to the photosensitive drum 81 is likely to occur. Even if the carrier adhesion occurs on the upstream side of the development area Da, the adhered carrier can be collected downstream, but the carrier adhesion generated on the downstream side cannot be collected around the development area Da. Therefore, it is preferable to adopt a configuration that suppresses the occurrence of carrier adhesion on the downstream side of the development area Da.
  • the magnetic flux density (direction component) Br of the transport magnetic pole N2 downstream of the development magnetic pole S2 is made larger than the magnetic flux density (direction component) Br of the regulation magnetic pole N1 upstream of the development magnetic pole S2.
  • the change in the magnetic flux density Br on the downstream side is larger than that on the upstream side of the development area Da, and the magnetic attractive force Fr on the downstream side is increased.
  • the magnetizing may be performed by the following method.
  • the magnetization vector (indicated by arrows in the figure) is symmetrical with respect to the upstream and downstream directions (isotropic) with respect to a normal sector-shaped magpiece. To develop the magnetic pole S2.
  • the present embodiment as shown in FIG. 8A, the magnetization vector (indicated by arrows in the figure) is symmetrical with respect to the upstream and downstream directions (isotropic) with respect to a normal sector-shaped magpiece.
  • the magnetization vector (indicated by arrows in the figure) is asymmetric (anisotropy) with respect to the upstream / downstream direction with respect to the sector-shaped magpiece.
  • the magnetic attraction force Fr on the downstream side can be increased.
  • the magnetization vector of the magnet piece alone may be magnetized so as to be directed in the downstream direction.
  • the circumferential direction component of the developing sleeve 24 when the downstream side in the rotation direction of the developing sleeve 24 is positive, the circumferential direction component may be magnetized so that the sum of the magnetization vectors of the magnet pieces alone is positive. .
  • the magnetic attractive force Fr of the carrier has two peaks, but in order to suppress carrier adhesion, the absolute value of the minimum point between the two peaks of the magnetic attractive force Fr of the carrier is 1.0 ⁇ 10 ⁇ ⁇ . It is preferable that it is 7N or more. Further, the peak of the magnetic attractive force is preferably 1.5 ⁇ 10 ⁇ -7N or more, more preferably 2.0 ⁇ 10 ⁇ -7N or more.
  • the carrier characteristics can be improved by increasing the magnetic characteristics of the carrier or increasing the average particle diameter.
  • Example 2 of the developing magnetic pole S2 of the magnet roller 24m according to the present embodiment will be described in comparison with Example 1 as shown in FIG. Since the outline of the image forming apparatus 1 and the developing device 20 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the distribution of the magnetic attractive force Fr of the developing magnetic pole S2 is different from that in the first embodiment.
  • Example 1 the peak of the magnetic attraction force Fr is provided on both the upstream side and the downstream side of the development area Da, and the downstream peak is particularly larger than the upstream peak. Further, the position that is the lowest point between the two peaks is the position closer to the upstream of the development area Da. This is to recover the carrier adhesion generated at the lowest point of the magnetic attractive force Fr on the downstream side.
  • the upstream peak is larger than the downstream peak of the magnetic attractive force Fr. That is, the peak of the magnetic attractive force Fr is larger on the upstream side in the rotational direction than on the downstream side in the rotational direction, and the magnetic attractive force Fr rotates between the peak on the upstream side in the rotational direction and the peak on the downstream side in the rotational direction. It has the lowest point on the downstream side in the direction.
  • the upstream peak larger than the downstream peak of the magnetic attractive force Fr has the following advantages.
  • the decrease in the magnetic spike speed is generally likely to occur upstream of the development area Da. This is because the gap between the developing sleeve 24 and the photosensitive drum 81 is gradually narrowed on the upstream side, and the magnetic spike speed is lowered on the upstream side so as to cause a traffic jam at the bottleneck.
  • the gap between the developing sleeve 24 and the photosensitive drum 81 gradually increases on the downstream side, the magnetic spike speed is unlikely to decrease as in the upstream side. Therefore, a decrease in the upstream magnetic spike speed can be further suppressed by increasing the upstream peak. Similarly, the same effect can be obtained by setting the position that is the lowest point between the two peaks of the magnetic attractive force Fr to a position closer to the downstream side of the development area Da.
  • the magnetic flux density (direction component) Br of the regulation magnetic pole N1 upstream of the development magnetic pole S2 is larger than the magnetic flux density (direction component) Br of the transport magnetic pole N2 downstream of the development magnetic pole S2.
  • anisotropic magnetization may be performed so that the magnetization vector is directed in the upstream direction.
  • the downstream peak of the magnetic attractive force Fr is increased for the purpose of suppressing carrier adhesion on the downstream side as in the first embodiment, or the speed reduction of the magnetic spike on the upstream side is suppressed as in the second embodiment.
  • Whether to increase the upstream peak of the magnetic attractive force Fr can be selected as appropriate. In this case, the selection between the first embodiment and the second embodiment can be appropriately selected according to, for example, the specifications required for the product.
  • the developing magnetic pole S2 in Example 1 had a flat planar portion 24s opposed to the developing area Da.
  • the shape is not necessarily limited to this.
  • the conventional general magnetization method is a method in which the orientation yoke 91 is brought close to the magnet piece 24 having a sectional fan shape and magnetized and oriented. At this time, it is possible to obtain the magnetic flux density characteristics as in the present invention by making the width (arrow in the figure) where the tip of the orientation yoke 91 contacts the magnet piece 24 wider.
  • the width at which the tip of the orientation yoke 91 is in contact with the magnet piece 24 is preferably larger than the width of the development area Da.
  • the width of the orientation yoke 91 in contact with the magnet piece 24 is 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more the width of the development area Da. It should be larger. As described above, even with a substantially sector cross-sectional shape, if the magnetic flux density characteristics as in the present invention are provided, the effects of the present invention can be obtained.
  • the DC development method has been described. However, the same effect can be obtained even when the present invention is applied to a developing device of an AC + DC development method in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage.
  • the present invention it is possible to provide a developing device in which a reduction in developing efficiency is suppressed by controlling the contact state of the tip of the magnetic spike with the photosensitive drum while expanding the developing region.

Landscapes

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Abstract

トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある現像極を有する磁界発生部と、を有し、前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上であり、前記現像スリーブの回転方向において前記現像領域の両端部近傍のそれぞれの前記前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁気力は前記現像領域中央部の磁気力よりも大きい現像装置。

Description

現像装置
　本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に、非磁性のトナーと磁性キャリアとの混合物である二成分現像剤を利用する現像装置に関する。
　従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。この種の画像形成装置では、帯電したトナーを感光ドラムに接近させ、静電的にトナーを感光ドラム上の静電潜像に付着させることにより現像が行なわれ、画像が形成される。現像方式としては、現像剤として磁性トナーからなる一成分現像剤を使用する現像方式の他、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用する現像方式も普及している。二成分現像剤を用いた現像方式によれば、トナーの帯電量の安定性に優れることから、色調の優れたカラー画像を形成することが可能であり、特にカラー画像の画像形成装置で好適に適用されている。
　二成分現像剤を用いた現像方式では、現像スリーブ内に固定配置された磁石（磁界発生手段）により現像剤が現像スリーブに担持され、磁界発生手段の磁力線に沿って磁性キャリアが磁気穂を形成する。現像スリーブが感光ドラムに近接する領域に現像剤が搬送されると、磁気穂が感光ドラムと接触する。その後、現像スリーブが感光ドラムに最近接する領域を経て、磁気穂が感光ドラムから離れる。この磁気穂が感光ドラムに接してから離れるまでの領域は接触ニップであり、本明細書中ではこの接触ニップを現像領域と呼ぶ。そして、主にこの現像領域で現像スリーブと感光ドラム上の静電潜像間の電位差によって生まれる電界の力によってトナーが付着され、トナー像が形成される。
　二成分現像剤を用いた現像方式においては、感光ドラム上の露光電位と現像スリーブとの間の電位差あたりのトナーの現像量、所謂現像効率を増やすことが重要である。現像効率が低いと、十分な画像濃度を出すためには露光電位と現像スリーブ間の電位差をより大きくして、電界強度を高めることによって、トナーの現像量を増やす必要がある。しかし、電界強度を高めすぎると、二成分現像剤中のキャリアがトナーとともに感光ドラムに付着してしまう虞がある。感光ドラムに付着したキャリアは、トナーの転写を阻害し画像に白抜けが生じる原因となってしまう。そのため、電界強度を高めることなくトナーの現像量を増やす必要がある。
　現像効率を高める方法としては、現像領域を拡張する方法がある。現像領域を拡張するには、現像スリーブが感光ドラムに近接する領域において現像剤の穂立ち領域を増加させればよい。現像剤の穂立ち領域を増加させるために、現像スリーブ内に固定配置された磁界発生手段を構成する複数の磁極のうち、感光ドラムに対向した現像磁極の半値幅を大きくした現像装置が知られている（特開２００１−３４０６７号公報）。
　しかしながら、上述した特開２００１−３４０６７号公報の現像装置では、現像磁極の例えば正規分布である磁束密度において、単に現像磁極の半値幅を大きくして現像領域を増やしただけであり、現像領域における磁力線の直線性まで考慮したものではなかった。このため、現像領域の回転方向の上流部分と下流部分において、磁力線が感光ドラムの表面に沿うように湾曲してしまい、磁気穂の先端が感光ドラムの表面に沿って傾いた状態で感光ドラムに接触してしまう。これにより、現像スリーブ側から感光ドラム側に向かって飛翔したトナーが、感光ドラムの表面に沿って接触する磁気穂に付着してしまい、感光ドラムの現像が阻害され現像効率が向上しない虞があった。
　本発明は、現像領域を拡張しながらも、感光ドラムに対する磁気穂の先端の接触状態を制御することにより現像効率の低下を抑制可能な現像装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様によれば、トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある現像極を有する磁界発生部と、を有し、前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上であり、前記現像スリーブの回転方向において前記現像領域の両端部近傍のそれぞれの前記前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁気力は前記現像領域中央部の磁気力よりも大きい現像装置が提供される。
　本発明の他の態様によれば、トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある現像極を有する磁界発生部と、前記現像スリーブに直流電圧を印加する電源と、を有し、前記現像スリーブに交流電圧を用いずに直流電圧が印加されることで像担持体の静電潜像を現像する現像装置において、前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上である現像装置が提供される。
　本発明の更に他の態様によれば、トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある第一極と、前記現像スリーブの回転方向において前記第一極より上流側に設けられ前記第一極と隣り合う位置に設けられる第二極と、前記現像スリーブの回転方向において前記第一極より下流側に設けられ前記第一極と隣り合う位置に設けられる第三極と、を有する磁界発生部と、を有し、前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上であり、前記第一極の磁束密度のピークと前記第二極の磁束密度のピークとがなす角度と前記第一極の磁束密度のピークと前記第三極の磁束密度のピークとがなす角度はそれぞれ９０°以下である現像装置が提供される。
　本発明によれば、現像領域を拡張しながらも、感光ドラムに対する磁気穂の先端の接触状態を制御することにより現像効率の低下を抑制することができる。
　図１は実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
　図２は実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
　図３は実施例１及び比較例１，２に係る現像スリーブの現像領域を中心とする角度と法線方向の磁束密度との関係を示す説明図である。
　図４において、（ａ）は比較例２に係る現像装置の現像領域における磁力線と磁気穂との関係を示す説明図、（ｂ）は比較例２の現像装置に係る現像領域において、トナーの感光ドラムへの飛翔が阻害される様子を示す現像スリーブの回転方向上流側の拡大図である。
　図５において、（ａ）は実施例１に係る現像装置の現像領域における磁力線と磁気穂との関係を示す説明図、（ｂ）は実施例１に係る現像装置の現像領域において、トナーの感光ドラムへの飛翔が行われる様子を示す現像スリーブの回転方向上流側の拡大図である。
　図６は実施例１，２及び比較例１，２に係る現像スリーブの現像領域を中心とする角度と現像スリーブ方向の磁気吸引力との関係を示す説明図である。
　図７は実施例１に係る現像スリーブの現像領域を中心とする角度と法線方向の磁束密度の変化との関係を示す説明図である。
　図８は現像磁極のマグピースの説明図であり、（ａ）は従来の対称的な着磁を行ったマグピース、（ｂ）は実施の形態に係る非対称的な着磁を行ったマグピースである。
　図９は従来の着磁方法を示す。
　以下、本発明の実施の形態の現像装置を、図１~図７を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施の形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置の現像装置に限られず、他の方式の画像形成装置の現像装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施の形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム８１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
　また、本実施の形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性のキャリアからなる二成分現像剤を使用している。トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって生成している。キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施して生成している。
　図１に示すように、画像形成装置１は、筐体としての画像形成装置本体（以下、装置本体という）１０を備えている。装置本体１０は、画像読取部１１と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、シート搬送部５０と、シート排出部６０と、制御部７０と、を備えている。なお、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
　画像読取部１１は、装置本体１０の上部に設けられている。画像読取部１１は、原稿載置台としての不図示のプラテンガラスと、プラテンガラスに載置された原稿に光を照射する不図示の光源と、反射光をデジタル信号に変換する不図示のイメージセンサ等を備えている。
　シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、記録紙等のシートＳを積載して収容するシートカセット３１ａ，３１ｂと、給送ローラ３２ａ，３２ｂとを備え、収容されたシートＳを画像形成部４０に給送する。
　画像形成部４０は、画像形成ユニット８０と、トナーホッパ４１と、トナー容器４２と、レーザスキャナ４３と、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着装置４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。なお、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。トナーホッパ４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋ及びトナー容器４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋも同様に、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
　トナー容器４２は、例えば円筒形状のボトルであり、トナーが収容され、各画像形成ユニット８０の上方に、トナーホッパ４１を介して連結して配置されている。レーザスキャナ４３は、帯電ローラ８２により帯電された感光ドラム８１の表面を露光して、感光ドラム８１の表面上に静電潜像を形成する。
　画像形成ユニット８０は、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット８０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、クリーニングブレード８４とを備えている。また、感光ドラム８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、クリーニングブレード８４と、後述する現像スリーブ２４とについても、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。
　感光ドラム８１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つよう形成された感光層を有し、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転する。帯電ローラ８２は、感光ドラム８１の表面に接触して、感光ドラム８１の表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム８１の表面では、帯電後、レーザスキャナ４３によって画像情報に基づいて静電像が形成される。感光ドラム８１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置２０によってトナーで現像される。現像装置２０の詳細な構成については、後述する。
　現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム８１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。クリーニングブレード８４は、感光ドラム８１の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム８１の表面に残留する転写残留トナー等の残留物を清掃する。
　中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋの上方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
　中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋによって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋの表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
　二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着装置４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。
　シート搬送部５０は、二次転写前搬送経路５１と、定着前搬送経路５２と、排出経路５３と、再搬送経路５４とを備え、シート給送部３０から給送されたシートＳを画像形成部４０からシート排出部６０に搬送する。
　シート排出部６０は、排出経路５３の下流側に配置された排出ローラ対６１と、排出ローラ対６１の下流側に配置された排出トレイ６２とを備えている。排出ローラ対６１は、排出経路５３から搬送されるシートＳをニップ部から給送し、装置本体１０に形成された排出口１０ａを通して排出トレイ６２に排出する。排出トレイ６２は、フェイスダウントレイになっており、排出口１０ａから矢印Ｘ方向に排出されたシートＳを積載する。
　制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵと、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、外部と信号を入出力する入出力回路とを備えている。ＣＰＵは、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵは、入出力回路を介して、画像読取部１１、シート給送部３０、画像形成部４０、シート搬送部５０、シート排出部６０、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
　次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。
　画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム８１が回転して表面が帯電ローラ８２により帯電される。そして、レーザスキャナ４３により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム８１に対して発光され、感光ドラム８１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
　一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２ａ，３２ｂが回転し、シートカセット３１ａ，３１ｂの最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、二次転写前搬送経路５１を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着装置４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、排出ローラ対６１により排出口１０ａから排出されて排出トレイ６２に積載される。
　次に、現像装置２０について、図２に基づいて詳細に説明する。現像装置２０は、現像剤を収容する現像容器２１と、第１搬送スクリュ２２及び第２搬送スクリュ２３と、現像スリーブ２４と、規制部材２５とを有している。現像容器２１は、感光ドラム８１に対向する位置に、現像スリーブ２４が露出する開口部２１ａを有している。
　現像容器２１には、トナーが充填されたトナー容器４２（図１参照）からトナーが供給される。現像容器２１は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁２７を有している。現像容器２１は、この隔壁２７によって水平方向に現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとに区画されている。現像剤は、これら現像室２１ｂ及び攪拌室２１ｃに収容されている。現像室２１ｂは、現像スリーブ２４に現像剤を供給する。攪拌室２１ｃは、現像室２１ｂに連通し、現像スリーブ２４からの現像剤を回収して攪拌する。
　第１搬送スクリュ２２は、現像室２１ｂに現像スリーブ２４の軸方向に沿って現像スリーブ２４と略平行に配置され、現像室２１ｂ内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。第２搬送スクリュ２３は、攪拌室２１ｃ内に第１搬送スクリュ２２の軸と略平行に配置され、攪拌室２１ｃ内の現像剤を第１搬送スクリュ２２と反対方向に搬送する。即ち、現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは、現像剤を撹拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。トナーは、各スクリュ２２，２３によって攪拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。
　現像スリーブ２４は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム８１に対向する現像領域Ｄａに回転搬送する。ここで、現像スリーブ２４の表面上でキャリアにより形成された磁気穂が感光ドラム８１に接触する範囲は接触ニップであり、本実施の形態では、この接触ニップを現像領域Ｄａとしている（図５（ａ）参照）。即ち、現像領域Ｄａは、現像スリーブ２４に担持された磁気穂が感光ドラム８１と接触する領域である。
　現像スリーブ２４は、例えば直径２０ｍｍの円筒状で、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施の形態ではアルミニウム製としている。また、本実施の形態では、現像領域Ｄａでの最短間隔は約３２０μｍである。これにより、現像領域Ｄａに搬送した現像剤を、磁気穂状態で感光ドラム８１と接触させて現像が行なえるように設定されている。即ち、二成分現像剤を用いた現像方式では、現像時に磁性体のキャリアがマグネットローラ２４ｍの磁束に拘束されて現像スリーブ２４の表面に担持される。現像スリーブ２４の表面では、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気穂を形成する。そして、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム８１の静電潜像との間に電位差を設けることにより、トナーを感光ドラム８１に飛翔させ潜像を可視像化する。
　即ち、現像容器２１の現像剤は、現像スリーブ２４の内部において固定配置されたマグネットローラ２４ｍにより現像スリーブ２４上に担持される。その後、現像スリーブ２４上の現像剤は規制部材２５により層厚を規制され、現像スリーブ２４が回転することによって感光ドラム８１と対向した現像領域Ｄａに搬送される。現像領域Ｄａで現像スリーブ２４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。磁気穂を感光ドラム８１に接触させることにより、トナーを感光ドラム８１に供給することで、感光ドラム８１上の静電潜像をトナー像として現像する。
　ここで、現像領域Ｄａにおける感光ドラム８１へのトナーの現像過程について説明する。感光ドラム８１は帯電ローラ８２によって帯電電位Ｖｄ［Ｖ］に一様に帯電された後、画像部分はレーザスキャナ４３によって露光されて露光電位Ｖｌ［Ｖ］になる。現像スリーブ２４には、静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常は直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。現像スリーブ２４の直流成分の電圧をＶｄｃとしたとき、露光電位との差分の絶対値｜Ｖｄｃ−Ｖｌ｜をＶｃｏｎｔと呼び、これがトナーを画像部分へと運ぶ電界を形成する。尚、直流電圧Ｖｄｃと帯電電位Ｖｄとの差分の絶対値｜Ｖｄｃ−Ｖｄ｜はＶｂａｃｋと呼ばれ、トナーに対しては感光ドラム８１から現像スリーブ２４の方向に引き戻す電界を形成する。これは、トナーが非画像部分に付着する所謂かぶり現象を抑制するために設けられている。本実施例では、現像スリーブ２４には、交流電圧が印加されず、直流電圧のみが印加されるＤＣ現像方式である。
　規制部材２５は、マグネットローラ２４ｍの規制磁極Ｎ１に対向して、現像容器２１に設けられている。規制部材２５は、先端を現像スリーブ２４に対して所定の隙間を空けた状態で現像容器２１に固定され、現像スリーブ２４の表面に担持された現像剤の磁気穂の穂切りによって層厚を規制する。規制部材２５は、現像スリーブ２４の長手方向に配置した非磁性の金属板（例えばアルミニウム板）からなり、規制部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤が通過して現像領域Ｄａへ送られる。
　現像スリーブ２４の内側には、ローラ状のマグネットローラ（磁界発生手段）２４ｍが、現像容器２１に対して非回転状態で固定設置されている。マグネットローラ２４ｍは、５つのマグピースを有し、それぞれ現像スリーブ２４に対向する磁極を有している。本実施例では、現像磁極Ｓ２（第一磁極）、規制磁極Ｎ１（第二磁極）、搬送磁極Ｎ２（第三磁極）、剥離磁極Ｓ３（第四磁極）、汲み上げ磁極Ｓ１（第五磁極）を有している。
　汲み上げ磁極Ｓ１は、現像室２１ｂに対向して配置されている。規制磁極Ｎ１は、規制部材２５に対向して配置されている。搬送磁極Ｎ２は、現像領域Ｄａの回転方向下流側に配置されている。剥離磁極Ｓ３は、汲み上げ磁極Ｓ１の回転方向上流側に隣接して配置されている。
　現像磁極Ｓ２は、現像領域Ｄａに対向して配置されている。尚、本実施の形態では、マグネットローラ２４ｍは、現像磁極Ｓ２として磁束密度Ｂｒのピークを１つのみ有するマグピースを適用している。尚、現像磁極Ｓ２として磁束密度Ｂｒのピークを１つのみ有するとは、現像磁極Ｓ２に隣接する規制磁極Ｎ１及び搬送磁極Ｎ２の間において、磁束密度Ｂｒの極性が反転する反転位置に挟まれた領域内でＢｒのピークが１つである構成を意味する。規制磁極Ｎ１及び搬送磁極Ｎ２の間において、磁束密度Ｂｒの極性が反転する反転位置に挟まれた領域とは、例えば図３では、２６０°から３２０°の範囲に相当する。
　現像磁極Ｓ２は、現像領域Ｄａに対向する平面状の平面部２４ｓを有している。即ち、マグネットローラ２４ｍは、全体としては所謂断面Ｄカット形状をしており、現像磁極Ｓ２を有するマグピースは断面略扇形状をしている。平面部２４ｓの回転方向の両縁部は、角部２４ｃを形成している。即ち、現像磁極Ｓ２は、現像スリーブ２４の外周面における現像領域Ｄａよりも回転方向上流側及び回転方向下流側のそれぞれに対向する部位に角部２４ｃを有し、それぞれの角部２４ｃの間に平面部２４ｓを有している。これにより、磁束密度Ｂｒのθ方向変化が大きくてピークとなる部分を現像領域Ｄａよりも上流側及び下流側に設けることができ、磁気吸引力Ｆｒのピークも上流側及び下流側に設けることができる。このため、現像領域Ｄａにおいて磁気吸引力Ｆｒを高く維持することができ（図６中、実施例１，２参照）、磁気穂が現像スリーブ２４にしっかりと拘束されるため、磁気穂が現像スリーブ２４上で滑りにくくなり、磁気穂の速度低下を抑制できる。
　即ち、現像磁極Ｓ２は、現像スリーブ２４の外周面における現像領域Ｄａよりも回転方向上流側及び回転方向下流側のそれぞれに対向する部位に、現像スリーブ２４の中心方向への磁気吸引力Ｆｒのピークを有する（図６中、実施例１，２参照）。尚、現像磁極Ｓ２が現像スリーブ２４の中心方向への磁気吸引力Ｆｒのピークを有するとは、以下の構成を意味する。即ち、現像磁極Ｓ２に隣接する規制磁極Ｎ１及び搬送磁極Ｎ２の間において、磁束密度Ｂｒの極性が反転する反転位置に挟まれた領域内に磁気吸引力Ｆｒのピークを有する構成を意味する。
　ここでの現像磁極Ｓ２では、図３に示すような磁束密度Ｂｒを有するため、２６０°から３２０°の範囲の磁気吸引力Ｆｒのピークを現像磁極Ｓ２の磁気吸引力Ｆｒのピークと呼ぶ。本実施の形態の場合、現像磁極Ｓ２は、２７０°及び３１０°付近に２つの磁気吸引力Ｆｒのピークを有していることになる。また、磁気吸引力のピークは、回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が大きく、回転方向上流側のピークと回転方向下流側のピークとの間において、回転方向上流側寄りに最下点を有する（図６中、実施例１参照）。これにより、現像領域Ｄａの回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が大きな磁気吸引力を有するので、回転方向下流側での感光ドラム８１に対するキャリア付着を抑制することができる。
　ここで、本実施の形態では、現像スリーブ２４の外周面に対する現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの８０％値幅と半値幅との比率は、例えば０．７４としている。これに対し、正規分布である磁束密度Ｂｒの８０％値幅と半値幅との比率は、０．６０となる。即ち、現像スリーブ２４の外周面に対する現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの８０％値幅と半値幅との比率は、正規分布である磁束密度Ｂｒの８０％値幅と半値幅との比率より大きく、０．６５以上である（図３及び表１参照）。また、本実施の形態では、現像スリーブ２４の外周面に対する現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの８０％値幅は、例えば３５°としている。これに対し、現像領域Ｄａの回転方向幅は２８．６°としている。即ち、現像スリーブ２４の外周面に対する現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの８０％値幅は、現像領域Ｄａの回転方向幅よりも広い（図３参照）。尚、現像スリーブ２４の外周面における現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの半値幅は、４０°以上としている。これらのことにより、現像領域Ｄａの回転方向の上流部分と下流部分においても、磁力線が感光ドラム８１の表面に対して直線的に向かう。よって、磁気穂の先端が感光ドラム８１の表面に対して沿うことなく点状に接するので（図５（ａ）参照）、トナーは現像スリーブ２４側から磁気穂によって阻害されることなく感光ドラム８１に飛翔することができる（図５（ｂ）参照）。
　次に、本実施の形態の現像スリーブ２４の動作について、図２に基づいて説明する。現像スリーブ２４は矢印方向に回転し、現像室２１ｂに収容された現像剤は、現像室２１ｂに対向する汲み上げ磁極Ｓ１により吸着され規制部材２５の方向へ搬送される。現像剤は、規制部材２５に対向する規制磁極Ｎ１によって穂立ちされ、規制部材２５によって層厚が規制され、現像スリーブ２４と規制部材２５との間隙を通過することで現像スリーブ２４上に所定の層厚の現像剤層が形成される。
　現像剤層は、感光ドラム８１と対向する現像領域Ｄａに担持搬送され、現像領域Ｄａに対向する現像磁極Ｓ２によって磁気穂を形成した状態で、感光ドラム８１の表面に形成されている静電潜像を現像する。即ち、現像磁極Ｓ２は、現像スリーブ２４の現像領域Ｄａに対向して現像領域Ｄａにおいて担持されたキャリアを穂立ちさせる。
　現像に供された後の現像剤は、現像領域Ｄａの回転方向下流側に配置された搬送磁極Ｎ２を経て、剥離磁極Ｓ３及び汲み上げ磁極Ｓ１極が反発することによって作られた剥離領域にて現像スリーブ２４から剥離される。剥離された現像剤は、攪拌室２１ｃで攪拌及び搬送され、再び現像室２１ｂから現像スリーブ２４に供給される。
　上述したように本実施の形態の現像装置２０によれば、現像スリーブ２４の外周面に対する現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒの８０％値幅と半値幅との比率は、正規分布である磁束密度の８０％値幅と半値幅との比率より大きい。このため、正規分布である磁束密度において単に現像磁極の半値幅を大きくして現像領域を増やした場合と比較して、磁束密度の８０％値幅が広くなる。これにより、現像領域Ｄａの回転方向の上流部分と下流部分においても、磁力線が感光ドラム８１の表面に対して直線的に向かう。よって、磁気穂の先端が感光ドラム８１の表面に対して沿うことなく点状に接するので、トナーは現像スリーブ２４側から磁気穂によって阻害されることなく感光ドラム８１に飛翔することができる。したがって、現像領域Ｄａを拡張しながらも、感光ドラム８１に対する磁気穂の先端の接触による現像効率の低下を抑制することができる。
　また、本実施の形態の現像装置２０によれば、現像磁極Ｓ２は、磁束密度Ｂｒのピークを１つのみ有する。このため、現像領域Ｄａ内で磁束密度Ｂｒの同極のピークを２つ以上設けた場合と異なり、磁束密度Ｂｒの同極のピーク間で磁力線が反発することがないので、磁力線が反発することで磁気穂が形成されにくくなる部位が発生しない。このため、磁気穂を十分に形成することができるので、現像効率を向上することができる。
　次に、本実施の形態のマグネットローラ２４ｍの現像磁極Ｓ２の実施例１について、比較例１，２と比較しつつ説明する。まず、マグネットローラ２４ｍの現像磁極Ｓ２の磁束密度Ｂｒについて、図３に基づいて詳細に説明する。ここでは、マグネットローラ２４ｍとして、本実施の形態のマグネットローラ２４ｍを使用したものを実施例１とした。また、半値幅の狭い現像磁極Ｓ２を用いたマグネットローラを使用したものを比較例１とし、比較例１より半値幅を広くした現像磁極Ｓ２を用いたマグネットローラを使用したものを比較例２とした。
　各マグネットローラの現像磁極Ｓ２の法線方向の磁束密度Ｂｒについて、磁場測定器（Ｆ．Ｗ．ＢＥＬＬ社製「ＭＳ−９９０２」）を用いて、地場測定器の部材であるプローブと現像スリーブ２４の表面との距離を約１００μｍとして測定した。図３に、実施例１として本実施の形態の現像磁極Ｓ２の磁束密度（実線）、比較例１として半値幅の狭い現像磁極Ｓ２の磁束密度（点線）、比較例２として比較例１より半値幅を広くした現像磁極Ｓ２の磁束密度（破線）を示す。ここで、半値幅とは、現像磁極Ｓ２の磁束密度（の法線成分）がピーク値の半分になる部分の幅を角度θで表わしたものである。半値半幅と区別するために半値全幅と呼ばれる場合もあるが、本明細書中では、半値幅といえば半値全幅を指すこととする。また、８０％値幅とは、現像磁極Ｓ２の磁束密度（の法線成分）がピーク値の８０％になる部分の幅を角度θで表わしたものである。半値幅の場合と同様、単に８０％値幅といえば全幅を指すこととする。
　比較例２は、比較例１の現像磁極Ｓ２の磁束密度の形状をほぼ相似的に横に広げることで、半値幅を広げた場合の磁束密度分布である。一方、実施例１では半値幅を広げる際に、比較例２のように相似的に横に広げるのではなく、半値幅を広げる以上に８０％値幅が広がるようにしている。
　表１に、比較例１、比較例２、実施例１について、半値幅及び８０％値幅と、８０％値幅を半値幅で割った値とをそれぞれ示す。表１に示すように、比較例２は比較例１に対して半値幅が大きくなっているが、８０％値幅を半値幅で割った値はさほど変化していない。これは、比較例２が磁束密度の形状を相似的に広げることで半値幅を広げているためである。一方、実施例１は比較例２と同様に比較例１に対して半値幅が大きくなっているが、８０％値幅を半値幅で割った値も大きくなっており、この点が比較例２とは異なる特徴である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　その結果、図３に示すように、比較例１，２の磁束密度分布が現像磁極Ｓ２のピークから徐々に減衰する形状であったのに対し、実施例１の磁束密度分布はピーク近傍ではなだらかで減衰が小さく、ピークから離れると急峻に減衰する形状であった。
　８０％値幅と半値幅の比（８０％値幅／半値幅）に関しては、通常の正規分布型の磁束密度分布形状の場合は０．６０程度の値となる。現像領域Ｄａを拡張しながらも、感光ドラム８１に対する磁気穂の先端の接触による現像効率の低下をより効果的に抑制するには、８０％値幅／半値幅が０．６５よりも大きいことが好ましく、より好ましくは０．６６以上、さらには０．７０以上がより好ましい。実施例１の８０％値幅／半値幅は、０．７４であるため、磁気穂の先端の接触による現像効率の低下をより効果的に抑制することができる。
　次に、実施例１と比較例２について、磁力線ＭＬと磁気穂Ｂの形状とを比較して、図４及び図５に基づいて説明する。比較例２では、図４（ａ）に示すように、現像スリーブ１２４からの磁力線ＭＬは中心側から比較的横に広がりながら伸びている。これは、比較例２の磁束密度分布が現像磁極Ｓ２のピークから徐々に減衰する形状をしているため、磁力線ＭＬが横方向に広がって回り込みやすいためである。磁気穂Ｂの姿勢は、それぞれの磁極によって作られる磁力線ＭＬに沿う。比較例２においては、磁力線ＭＬが感光ドラム８１の表面に対して比較的傾いて伸びているため、磁気穂Ｂの先端部が傾いて感光ドラム８１を覆うように接触する。そのため、図４（ｂ）に示すように、現像スリーブ１２４の近傍のトナーＴの感光ドラム８１への飛翔が阻害され、現像効率が低下してしまう。
　これに対し、実施例１では、図５（ａ）に示すように、磁力線ＭＬが比較的直線的に感光ドラム８１の方向へと伸びている。これは、実施例１の磁束密度分布が現像磁極Ｓ２のピークからなだらかであまり変化しない形状をしているため、磁力線ＭＬが横方向に回り込みにくいためである。実施例１においては、磁力線ＭＬが感光ドラム８１の表面に対して比較的まっすぐ伸びているため、磁気穂Ｂの先端が感光ドラム８１に向かって伸びている。そのため、磁気穂Ｂの先端が感光ドラム８１の表面に対して沿うことなく点状に接触する。これにより、図５（ｂ）に示すように、現像スリーブ２４の近傍のトナーＴの感光ドラム８１への飛翔が阻害されにくくなり、現像効率を向上することができる。
なお、現像磁極の上下流の極との角度が９０°以上となると、磁力線が中心側から比較的横に広がりながら伸びやすくなる。そのため、現像磁極の上下流の極との角度は各々９０°以下が好ましい。即ち、現像磁極Ｓ２の磁束密度のピークと規制磁極Ｎ１の磁束密度のピークの間の角度が９０°以下であり、現像磁極Ｓ２の磁束密度のピークと搬送磁極Ｎ２の磁束密度のピークの間の角度が９０°以下である。上下流ともに９０°以下となるとよりよい。本実施例のマグネットローラ２４ｍは先に述べたように５つの磁極に対応する磁束密度のピークを持っているが、本発明はこの構成に限らない。ただし、３つの磁極からなるマグネットローラの場合は、現像磁極の上下流の極との角度が広がる傾向にあり、上記条件を満たしにくくなる。そのため、マグネットローラ２４ｍは５極以上の磁極を持つことが好ましい。
　また、現像磁極の磁束密度（の法線成分）の絶対値が小さい場合も、磁力線が中心側から比較的横に広がりながら伸びやすくなる。そのため、現像磁極の磁束密度（の法線成分）の絶対値は９０ｍＴ以上であることが好ましく、より好ましくは９５ｍＴ以上であることが好ましい。さらに、本実施例の現像磁極Ｓ２の上下流の磁極Ｎ１、Ｎ２は共に同極の磁極と隣接していないが、現像磁極の上下流の磁極が同極と隣接する場合、現像磁極の磁力線が中心側から比較的横に広がりながら伸びやすくなる。これは、現像磁極の上下流の磁極の磁力線が隣接する同極方向には伸びにくく、現像磁極方向に偏って磁力線が伸びるようになるからである。従って、現像磁極の上下流の磁極は共に同極の磁極と隣接していないことが好ましい。３つの磁極からなるマグネットローラの場合は、現像磁極の上下流の磁極は共に同極の磁極と隣接するため、この点でも５極以上の磁極を持つことが好ましい。上記のような構成とすることで、本発明の効果をより効果的に得ることができる。
　更に、感光ドラム８１に対する磁気穂の先端部の接触による現像効率の低下をより効果的に抑制するには、現像領域Ｄａ内で磁気穂の先端が感光ドラム８１に向かって伸びている状態をできるだけ維持できることが好ましい。そのためには、現像領域Ｄａ内での磁束密度（の法線成分）の変化が、なだらかであまり変化しないことが好ましい。そこで、磁束密度（の法線成分）の８０％値幅の範囲を現像領域Ｄａよりも広くすることで、現像領域Ｄａ内での磁束密度（の法線成分）の変化を小さくすることができる。これにより、現像領域Ｄａ内で磁気穂の先端が感光ドラム８１に向かって伸びている状態を維持でき、現像スリーブ２４の近傍のトナーＴの感光ドラム８１への飛翔が阻害されにくくなるので、現像効率を向上することができる。
　現像領域Ｄａの回転方向の幅は、以下のようにして測定できる。感光ドラム８１に現像装置２０を装着した状態で、回転を停止して、現像スリーブ２４にＶｃｏｎｔ＝３００［Ｖ］となる現像高圧の直流成分のみを印加する。直流成分のみとしたのは、交流成分を印加すると磁気穂の接触部分以外からもトナーが飛翔してしまう虞があり、接触部分のみを測定するのには直流成分のみとするのが適しているからである。また、この時、現像スリーブ２４と感光ドラム８１は停止した状態で行う。その後、現像装置２０を感光ドラム８１から引き離し、感光ドラム８１上のトナーが付着した範囲の幅を測定することで、現像領域Ｄａの幅とする。尚、本実施の形態では、現像領域Ｄａは、現像スリーブ２４の表面上でキャリアにより形成された磁気穂が感光ドラム８１に接触する接触ニップを意味している。
　実施例１での現像領域Ｄａの測定の結果、現像領域Ｄａの幅は５ｍｍであった。現像スリーブ２４の直径は２０ｍｍであるので、現像スリーブ２４の表面上の角度に換算すると、５ｍｍ×３６０°／（２０ｍｍ×３．１４）＝２８．６°となる。表１に示すように、実施例１の現像スリーブ２４の８０％値幅は３５°であり、現像領域Ｄａの幅よりも大きい。これにより、現像領域Ｄａ内で磁気穂の先端が感光ドラム８１に向かって伸びている状態を維持でき、現像スリーブ２４の近傍のトナーＴの感光ドラム８１への飛翔が阻害されにくくなるので、現像効率を向上することができる。
　尚、半値幅及び８０％値幅のいずれも絶対値が小さいと、磁気穂が感光ドラム８１に接触する領域が狭くなってしまう。そのため、半値幅は３６°以上が好ましく、より好ましくは４０°以上であることが好ましい。また、８０％値幅は２６°以上が好ましく、３０°以上であることがより好ましい。
　また、現像領域Ｄａ内で磁束密度Ｂｒの同極のピークを２つ以上設けることで、半値幅や８０％値幅を広げることも可能であるが、この場合は磁束密度Ｂｒの同極のピーク間で磁力線が反発しあうため、その部分には磁気穂が形成されにくくなる。磁気穂が形成されにくい部分が生ずると現像効率が低下してしまうので、現像領域Ｄａ内で磁束密度Ｂｒのピークは１つであることが好ましい。
　ここで、現像領域Ｄａにおける感光ドラム８１と磁気穂との接触状態は、現像量に対する関連が大きいと考えられる。このため、本願発明者らは、感光ドラム８１と現像スリーブ２４の近接領域の現像剤の挙動を、透明感光ドラムを用いてその内面から高速度カメラ（Ｐｈｏｔｒｏｎ社製　ＦＡＳＴＣＡＭ　ＳＡ５）を用いて観察した。その結果、以下のことが判明した。
　現像スリーブ２４は、通常は感光ドラム８１よりも周速度が速くなるよう設定されていることが多い。これは、現像スリーブ２４の対感光ドラム周速比が大きいほど、現像効率が向上するためである。ただし、周速比が大き過ぎるとトナー飛散や現像剤劣化等が発生するため、１．４~２．１倍の間に設定されていることが多い。実施例１では、現像スリーブ２４の対感光ドラム周速比を１．８倍に設定している。本実施例では、感光ドラム８１の回転方向と現像スリーブ２４の回転方向は逆方向であるため、現像スリーブ２４の周速度は感光ドラム８１の周速度の１．８倍となっている。
　そして、本願発明者らは、比較例２及び実施例１に関して、感光ドラム８１と現像スリーブ２４の近接領域の現像剤の挙動を観察し、感光ドラム８１に接触する現像剤の感光ドラム８１表面を移動する（平均）移動速度をＰＩＶ解析により算出した。実施例１のように、現像スリーブ２４の周速度を感光ドラム８１の周速度よりも速く設定している場合でも、現像剤の（平均）移動速度は現像スリーブ２４の周速度よりも遅くなる場合が多い。本願発明者が研鑽した結果、速度の落ち込みは比較例２に比べ実施例１の方が小さかった。
　この結果から、単純に現像磁極の半値幅を大きくした比較例２の場合は、現像剤の感光ドラム８１への現像領域Ｄａ幅を増やすことができる一方で、感光ドラム８１の表面に接触する現像剤の移動速度が低下してしまうことが明らかになった。これを理由として、比較例２では、現像効率はあまり向上しなかったと考えられる。一方、実施例１の場合は、現像剤の感光ドラム８１への現像領域Ｄａ幅を増やすと同時に、感光ドラム８１の表面に接触する現像剤の移動速度の低下も抑えられるため、現像効率が向上したと考えられる。
　上述したような磁気穂の移動速度の違いは、現像剤が現像スリーブ２４の中心方向に引きつけられる磁気吸引力Ｆｒと密接に関連していると考えられる。磁気穂が現像スリーブ２４の中心方向に引きつけられる磁気吸引力Ｆｒが大きいと、磁気穂が現像スリーブ２４にしっかりと拘束されるため、磁気穂が現像スリーブ上を滑りにくくなり、磁気穂の速度低下を抑制できる。現像スリーブ２４の磁気吸引力Ｆｒは、以下の数式１によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　数式１において、μは磁性キャリアの透磁率、μ０は真空の透磁率、ｂは磁性キャリアの半径である。Ｂθは、上記の方法で測定したＢｒの値を用いて、以下の数式２から求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　図６に、数式１，２により算出した現像領域Ｄａの周辺の磁気吸引力Ｆｒを示す。図６に示すように、比較例２では、磁気吸引力Ｆｒの大きさが現像領域Ｄａの全域にわたり比較例１よりも小さい傾向がある。これは、以下の理由によると考えられる。即ち、磁気穂が現像スリーブ２４の中心方向に引きつけられる磁気吸引力Ｆｒは、磁束密度の大きさとそのｒ方向変化（偏微分）の積からなっている。比較例２は磁束密度分布が現像磁極Ｓ２のピークから徐々に緩やかに減衰する形状をしており、磁束密度のｒ方向変化も緩やかになりやすい。結果として、磁束密度の大きさもピークから離れに従い小さくなり、そのｒ方向変化（偏微分）も小さくなりやすいため、その積からなる磁気吸引力Ｆｒも小さくなりやすい。
　一方、実施例１は、比較例２に比較して磁気吸引力Ｆｒを高めに維持できている。これは、実施例１は磁束密度の分布が現像磁極Ｓ２のピークから離れてもあまり変化せず磁束密度の絶対値を高く維持できる分、磁気吸引力Ｆｒを大きく保ちやすいためと考えられる。更に、ピークから離れた領域では磁束密度が急激に減衰するが、磁束密度が急激に変化する領域では、そのｒ方向変化（偏微分）も大きくなりやすいため、磁気吸引力Ｆｒを大きく保つことができる。図７に、実施例１の場合の磁束密度Ｂｒのθ方向変化を示した。図６及び図７を見比べると、磁束密度Ｂｒのθ方向変化が大きくてピークとなる部分は、磁気吸引力Ｆｒも大きくなりピークとなることが分かる。
　上述したように、実施例１において、磁束密度Ｂｒのθ方向変化が大きくてピークとなる部分を現像領域Ｄａよりも回転方向の上流側及び下流側に設け、磁気吸引力Ｆｒのピークも現像領域Ｄａよりも回転方向の上流側及び下流側に設けている。これにより、現像領域Ｄａにおいて磁気吸引力Ｆｒを高く維持することができる。この構成により、磁束密度の絶対値を現像領域Ｄａ内で高く維持できるので、磁気吸引力Ｆｒを大きく保ちやすく、また現像領域Ｄａ外では磁束密度が急激に減衰するが、磁束密度が急激に変化するため、磁気吸引力Ｆｒを高く保つことができる。よって、実施例１においては磁気吸引力Ｆｒを高く保つことが可能となる。その結果、磁気穂が現像スリーブ２４にしっかりと拘束されるため、磁気穂が現像スリーブ２４の表面上を滑りにくくなり、磁気穂の速度低下を抑制できる。
　また、実施例１では、マグネットローラ２４ｍは、全体としては所謂断面Ｄカット形状をしており、現像磁極Ｓ２を有するマグピースは断面略扇形状をしている。現像磁極Ｓ２は、現像領域Ｄａに対向する平面状の平面部２４ｓを有している。平面部２４ｓは、現像領域Ｄａよりも広く設けている（図２参照）。磁束密度Ｂｒのθ方向変化のピークと、磁気吸引力Ｆｒのピークとは、平面部２４ｓの回転方向の両縁部に形成された角部２４ｃの位置に略一致している。これは、角部２４ｃに磁力線が集中しつつ、回り込みも発生するためである。従って、図６及び図７に示すような磁束密度Ｂｒのθ方向変化のピークと磁気吸引力Ｆｒのピークとを実現するためには、マグピースの感光ドラム８１側の面の現像領域Ｄａよりも回転方向上流側及び下流側の両側に角部２４ｃを設ければよい。
　また、実施例１では、現像領域Ｄａの上流側と下流側の双方の近傍に磁気吸引力Ｆｒのピークが各々ある構成である。このピークは、現像領域内の中央部（現像領域Ｄのセンター）よりも大きい値となっている。特に上流側のピークよりも下流側のピークを大きくしている。更に、２つのピークの間で最下点となる位置を、現像領域Ｄａの上流寄りの位置としている。本実施例では、現像領域Ｄの領域外にそれぞれのピークを有する構成であるが、現像領域内にそれぞれのピークがある構成であってもいい。
　このように磁気吸引力Ｆｒを構成したことにより、磁気吸引力Ｆｒをそれとは反対に構成する場合に比べて、感光ドラム８１へのキャリア付着を生じにくくできる。即ち、現像領域Ｄａの上流側のピークよりも下流側のピークが小さく、かつ、２つのピークの間で最下点となる位置が現像領域Ｄａの下流寄りの位置である場合は、実施例１に比べて感光ドラム８１へのキャリア付着を生じやすい。キャリア付着が現像領域Ｄａの上流側に発生しても、付着したキャリアを下流側で回収することができるが、下流側で発生したキャリア付着は現像領域Ｄａの周辺では回収することができない。そのため、現像領域Ｄａの下流側において、キャリア付着の発生を抑える構成にすることが好ましい。
　磁気吸引力Ｆｒの現像領域Ｄａの上流側のピークよりも下流側のピークを大きくし、かつ、２つのピークの間で最下点となる位置を現像領域Ｄａの上流寄りの位置にするためには、例えば、以下のようにする。即ち、現像磁極Ｓ２の上流側の規制磁極Ｎ１の磁束密度（の方線成分）Ｂｒよりも、現像磁極Ｓ２の下流側の搬送磁極Ｎ２の磁束密度（の方線成分）Ｂｒを大きくする。これにより、現像領域Ｄａの上流側に比べ下流側の磁束密度Ｂｒの変化が大きくなり、下流側の磁気吸引力Ｆｒが大きくなる。
　または、磁気吸引力Ｆｒの現像領域Ｄａの上流側のピークよりも下流側のピークを大きくし、かつ、２つのピークの間で最下点となる位置を現像領域Ｄａの上流寄りの位置にするためには、例えば、以下のような方法により着磁してもよい。ここで、従来より一般的には、図８（ａ）に示すように、通常扇形のマグピースに対して、磁化ベクトル（図中、矢印で示す）を上下流方向に対して対称的（等方性）に着磁して現像磁極Ｓ２とすることが行われる。これに対し、本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、扇形のマグピースに対して、磁化ベクトル（図中、矢印で示す）を上下流方向に対して非対称的（非等方的）に着磁して現像磁極Ｓ２とすることで、下流側の磁気吸引力Ｆｒを大きくできる。具体的には、マグネットピース単体の磁化ベクトルが、下流方向により向かうように着磁すればよい。言い換えれば、現像スリーブ２４の周方向成分において、現像スリーブ２４の回転方向下流側を正としたとき、マグネットピース単体の磁化ベクトルの総和に関して、周方向成分が正となるように着磁すればよい。
　本発明ではキャリアの磁気吸引力Ｆｒは２つのピークを持つが、キャリア付着を抑えるには、キャリアの磁気吸引力Ｆｒの上記２つのピーク間の最小点の絶対値が１．０×１０＾−７Ｎ以上であることが好ましい。また磁気吸引力のピークに関しても１．５×１０＾−７Ｎ以上であることが好ましく、より好ましくは２．０×１０＾−７Ｎ以上であることが好ましい。キャリアの磁気吸引力Ｆｒを大きくするにはマグパターンのＢｒの絶対値を大きくするほかに、キャリアの磁気特性を高磁化にしたり、平均粒径を大きくしたりするなどキャリア特性でも改善できる。
　次に、本実施の形態のマグネットローラ２４ｍの現像磁極Ｓ２の実施例２について、図６に示すように実施例１と比較しつつ説明する。実施例２の画像形成装置１及び現像装置２０の概要は実施例１と同様であるため、詳細な説明を省略する。図６に示すように、実施例２では、実施例１と比較して現像磁極Ｓ２の磁気吸引力Ｆｒの分布が異なっている。
　即ち、実施例１では、現像領域Ｄａの上流側と下流側の双方に磁気吸引力Ｆｒのピークが各々ある構成で、特に上流側のピークよりも下流側のピークを大きくしていた。また、２つのピークの間で最下点となる位置を、現像領域Ｄａの上流寄りの位置としていた。これは、磁気吸引力Ｆｒの最下点で発生したキャリア付着を下流側で回収するためである。これに対し、実施例２では、磁気吸引力Ｆｒの下流側のピークよりも上流側のピークが大きい構成とした。即ち、磁気吸引力Ｆｒのピークは、回転方向下流側よりも回転方向上流側の方が大きく、磁気吸引力Ｆｒは、回転方向上流側のピークと回転方向下流側のピークとの間において、回転方向下流側寄りに最下点を有する。
　上述したように、磁気吸引力Ｆｒの下流側のピークよりも上流側のピークを大きくすることには、以下のようなメリットがある。まず、磁気吸引力Ｆｒが大きいと、磁気穂が現像スリーブ２４にしっかりと拘束されるため、磁気穂が現像スリーブ２４の表面上を滑りにくくなり、磁気穂の速度低下を抑制できる。発明者らの検討に拠れば、磁気穂速度の低下は一般的に現像領域Ｄａの上流側で発生しやすい。これは、上流側では現像スリーブ２４と感光ドラム８１との隙間が徐々に狭まっていくためで、ボトルネックで渋滞をおこすように上流側では磁気穂速度が低下する。一方、下流側では現像スリーブ２４と感光ドラム８１との隙間が徐々に広がっていくため、上流のような磁気穂速度の低下は発生しにくい。従って、上流側のピークを大きくすることで上流側の磁気穂速度の低下をより抑制できる。同様に、磁気吸引力Ｆｒの２つのピークの間で最下点となる位置を現像領域Ｄａの下流寄りの位置にすることでも、同様の効果を得られる。
　実施例２のような磁気吸引力Ｆｒの分布を得るための着磁方法としては、実施例１で述べた方法と同様の方法で実現可能である。具体的には、現像磁極Ｓ２の下流側の搬送磁極Ｎ２の磁束密度（の方線成分）Ｂｒよりも、現像磁極Ｓ２の上流側の規制磁極Ｎ１の磁束密度（の方線成分）Ｂｒを大きくする。あるいは、磁化ベクトルが上流方向により向かうように非等方的な着磁をすればよい。尚、実施例１のように下流側でのキャリア付着抑制を目的として磁気吸引力Ｆｒの下流のピークを大きくするか、あるいは実施例２のように上流側での磁気穂の速度低下抑制を目的に磁気吸引力Ｆｒの上流のピークを大きくするかは、適宜選択可能である。この場合の実施例１及び実施例２の選択は、例えば、製品に要求される仕様に応じて適宜選択することができる。
　なお、実施例１での現像磁極Ｓ２は、現像領域Ｄａに対向する平面状の平面部２４ｓを有していた。しかしながら、本発明の効果を得るためには、必ずしもこのような形状に限らない。従来のように断面略扇形状のピースのままでも着磁の際の工夫により、本発明のような磁束密度の特性を得ることが可能である。従来の一般的な着磁方法は、図９に示すように、断面扇形状のマグネットピース２４に対して配向ヨーク９１を近接させて着磁配向させる方法である。この時、配向ヨーク９１の先端がマグネットピース２４に接する幅（図中の矢印）をより広くすることで、本発明のような磁束密度の特性を得ることが可能である。特に、配向ヨーク９１の先端がマグネットピース２４に接する幅を現像領域Ｄａの幅よりも大きくするとよい。多少の振れが生じても確実に効果を得るためには、配向ヨーク９１の先端がマグネットピース２４に接する幅を現像領域Ｄａの幅よりも１．１倍以上、さらに好ましくは１．２倍以上大きくするとよい。以上のように、略扇形断面形状でも、本発明のような磁束密度の特性を備えていれば、本発明の効果を得ることが可能である。
　また、上記の実施例では、ＤＣ現像方式について説明したが、直流電圧に交流電圧を重畳するＡＣ＋ＤＣ現像方式の現像装置に対して本発明を用いても同様の効果を得られる。
　本発明によれば、現像領域を拡張しながらも、感光ドラムに対する磁気穂の先端の接触状態を制御することにより現像効率の低下が抑制された現像装置を提供することができる。
２０…現像装置、２４…現像スリーブ、２４ｃ…角部、２４ｓ…平面部、２４ｍ…マグネットローラ（磁界発生手段）、８１…感光ドラム（像担持体）、Ｄａ…現像領域、Ｓ２…現像磁極、Ｔ…トナー。

Claims (21)

  1. トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、
    前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある現像極を有する磁界発生部と、を有し、
    前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上であり、前記現像スリーブの回転方向において前記現像領域の両端部近傍のそれぞれの前記前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁気力は前記現像領域中央部の磁気力よりも大きい現像装置。
  2. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅は、前記現像領域の回転方向の幅よりも広い請求項１に記載の現像装置。
  3. 前記現像領域の両端部近傍のそれぞれの前記前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁気力のピークは前記現像スリーブの回転方向において前記現像領域外にある請求項１又は２に記載の現像装置。
  4. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅と半値幅との比率は、０．７０以上である請求項１乃至３に記載の現像装置。
  5. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅は、４０°以上である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
  6. 前記回転方向の下流側の磁気力のピークの値は上流側の磁気力のピークの値よりも大きい請求項請求項１乃至５に記載の現像装置。
  7. 前記回転方向の上流側の磁気力のピークの値は下流側の磁気力のピークの値よりも大きい請求項１乃至５に記載の現像装置。
  8. 前記回転方向の上流側の磁気力のピークの値と下流側の磁気力のピークの値は、１．５×１０−７Ｎ以上である請求項１乃至７に記載の現像装置。
  9. 前記回転方向の上流側の磁気力のピークの値と下流側の磁気力のピークの値は、２．０×１０−７Ｎ以上である請求項１乃至７に記載の現像装置。
  10. 前記回転方向の上流側の磁気力のピークと下流側の磁気力のピークの間の磁気力の最下点は前記現像領域内にある請求項１乃至９に記載の現像装置。
  11. トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、
    前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある現像極を有する磁界発生部と、
    前記現像スリーブに直流電圧を印加する電源と、を有し、前記現像スリーブに交流電圧を用いずに直流電圧が印加されることで像担持体の静電潜像を現像する現像装置において、
    前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上である現像装置。
  12. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅は、前記現像領域の回転方向幅よりも広い請求項１１に記載の現像装置。
  13. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅と半値幅との比率は、０．７０以上である請求項１１または請求項１２に記載の現像装置。
  14. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅は、４０°以上である請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の現像装置。
  15. トナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持し、現像剤が像担持体と接触する現像領域で像担持体に形成された静電潜像を現像する回転可能な現像スリーブと、
    前記現像スリーブの内側に設けられ、前記現像領域を形成するために像担持体に対向する位置にある第一極と、前記現像スリーブの回転方向において前記第一極より上流側に設けられ前記第一極と隣り合う位置に設けられる第二極と、前記現像スリーブの回転方向において前記第一極より下流側に設けられ前記第一極と隣り合う位置に設けられる第三極と、を有する磁界発生部と、を有し、
    前記現像スリーブの法線方向における前記現像極の磁束密度の８０％値幅の前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅に対する比率は０．６５以上であり、前記第一極の磁束密度のピークと前記第二極の磁束密度のピークとがなす角度と前記第一極の磁束密度のピークと前記第三極の磁束密度のピークとがなす角度はそれぞれ９０°以下である現像装置。
  16. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅は、前記現像領域の回転方向幅よりも広い請求項１５に記載の現像装置。
  17. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の８０％値幅と半値幅との比率は、０．７０以上である請求項１５または請求項１６に記載の現像装置。
  18. 前記現像スリーブの外周面に対する前記現像磁極の法線方向の磁束密度の半値幅は、４０°以上である請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の現像装置。
  19. 前記現像スリーブ上の現像剤量を規制する規制部を有し、前記第二極は前記規制部と対向する請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の現像装置。
  20. 前記第二極と前記第三極は同極であり、前記第一極と前記第二極は異極である請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の現像装置。
  21. 前記現像スリーブの回転方向において前記第三極より下流側に設けられ前記第三極と隣り合う位置に設けられる第四極と、前記現像スリーブの回転方向において前記第四極より下流側に設けられ前記第二極と前記第四極と隣り合う位置に設けられる第五極と、を有し、前記第四極と前記第五極とは同極である請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置。
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