(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
上記磁界発生手段の複数の磁極のうち上記現像剤規制部材に対向する磁極を第１極、該第１極に対して上記現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極から順に第２極、第３極としたとき、該第２極が該第１極及び該第３極と異極性であり、該第３極の磁力線の一部が該第２極を超えて該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を通過して該現像剤担持体表面から離れ、且つ、該第１極の磁力線の一部が該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を該第３極の磁力線と対向して通過するような磁場を形成し、該現像剤に該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍から該現像剤規制部材上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用するように、該磁界発生手段を構成し、
上記第３極の磁力線の一部と上記第１極の磁力線の一部とが対向する位置が、上記現像剤担持体表面の法線方向に関して、該現像剤担持体表面より上記現像剤規制部材が配置される上記一定の間隙以上離れ、かつ、該現像剤規制部材の根元端部よりも近くであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、上記第２極により上記現像剤担持体上に形成される法線方向磁束密度の最大値を３０ｍＴ以上とすることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の何れかの現像装置において、上記第１極が上記現像剤担持体に現像剤を汲上げる汲上げ極であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の何れかの現像装置において、トナーと磁性キャリアとを攪拌搬送するために内部に現像剤攪拌搬送部材をそれぞれ配置した第１攪拌部と第２攪拌部とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を該第１攪拌部へ回収し、該第２攪拌部から該現像剤担持体に現像剤を供給することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、 該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、これに採用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いる現像装置が知られている。この現像装置では、現像剤を所謂磁気ブラシとして現像剤担持体上に担持して、現像剤担持体に対して一定の間隙（以下、ドクタギャップという）をもって配置された現像剤規制部材により所定の層厚に規制し、形成された現像剤薄層により感光体等の潜像担持体上の静電潜像を現像する。現像剤担持体としては、例えば、回転可能に配設され且つ二成分現像剤を担持搬送する円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定配置され且つ周囲に複数の磁極を配列する磁石ローラとを備えたものが用いられている。
【０００３】
現像剤規制部では、ドクタギャップを通過できずに規制された現像剤のうち、現像スリーブと接触するもの以外は、磁石ローラで形成される磁場で拘束されて現像剤規制部材の上流側に滞留する。滞留した現像剤は、経時でパッキング状態となり、継続的にストレスを受け劣化する。現像剤劣化が進むと、現像剤搬送量が変動しやすくなり、現像剤薄層形成が不安定となってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明者は、特許文献１にて、現像剤規制部材上流側に滞留した現像剤の劣化を抑制するために、現像剤規制部材の現像剤搬送方向上流側で現像剤に対向する面を、現像剤規制部材の対向部位にある磁石ローラにより形成される磁場の磁場ベクトル方向と平行に形成した現像装置を提案している。この現像装置では、現像剤規制部材上流側の面の形状を規定することにより、現像剤規制部材上流側の現像剤の搬送性を向上させ、現像剤規制部材の対向部位にある磁石ローラの磁界により保持されている現像剤量が、現像剤規制部材を通過する現像剤量の２倍以下になるようにする。これにより、現像剤規制部材上流側の現像剤総量のうち、現像剤規制部材から力を受ける現像剤の相対量を低下させ、現像剤劣化を抑制している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７５０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高画質化、高耐久化のためには、特許文献１よりもさらに効果的に現像剤規制部材により規制されて上流側に滞留した現像剤の劣化を抑制することが望まれている。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上に担持された二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部における現像剤劣化を抑制し、現像剤を安定して薄層に形成することのできる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
上記磁界発生手段の複数の磁極のうち上記現像剤規制部材に対向する磁極を第１極、該第１極に対して上記現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極から順に第２極、第３極としたとき、該第２極が該第１極及び該第３極と異極性であり、該第３極の磁力線の一部が該第２極を超えて該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を通過して該現像剤担持体表面から離れ、且つ、該第１極の磁力線の一部が該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を該第３極の磁力線と対向して通過するような磁場を形成し、該現像剤に該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍から該現像剤規制部材上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用するように、該磁界発生手段を構成し、
上記第３極の磁力線の一部と上記第１極の磁力線の一部とが対向する位置が、上記現像剤担持体表面の法線方向に関して、該現像剤担持体表面より上記現像剤規制部材が配置される上記一定の間隙以上離れ、かつ、該現像剤規制部材の根元端部よりも近くであることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記第２極により上記現像剤担持体上に形成される法線方向磁束密度の最大値を３０ｍＴ以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の何れかの現像装置において、上記第１極が上記現像剤担持体に現像剤を汲上げる汲上げ極であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れかの現像装置において、トナーと磁性キャリアとを攪拌搬送するために内部に現像剤攪拌搬送部材をそれぞれ配置した第１攪拌部と第２攪拌部とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を該第１攪拌部へ回収し、該第２攪拌部から該現像剤担持体に現像剤を供給することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、 該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、現像剤規制部材に対向するよう配置された第１極により、現像剤規制部材近傍の現像剤に現像剤担持体に向かう方向の磁気力を作用させる。さらに、現像剤規制部材の下流側面近傍を、同極性である第３極の磁力線の一部が通過し、これに対向するよう第１極の磁力線の一部が通過して、現像剤規制部材の下流側面近傍に磁場を形成する（図４参照）。この磁場により、現像剤には、放射状の磁気力、すなわち、現像剤には現像剤規制部材の下流側面近傍から上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が発生する（図５参照）。この分力は、現像剤規制部材上流側の現像剤には、現像剤規制部材より離れる方向となる。よって、現像剤規制部材に規制されて上流側に滞留する現像剤は、現像剤規制部材上流側壁面から離れるように移動する。このような現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制する。
比較例として、従来の一般的現像装置では、第３極より形成される磁力線は第２極に流れ込み、現像剤規制部材の下流側面近傍で上述のように第１極の磁力線で対向することはない。このため、現像剤規制部材近傍の現像剤にはスリーブに向かう方向の磁気力のみ作用する（図１２参照）。よって、現像剤規制部材上流部での現像剤の滞留を解消し難く、経時でパッキング状態となってしまう。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、現像剤担持体上に担持された二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部における現像剤劣化を抑制し、現像剤を安定して薄層に形成することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を画像形成装置に適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋと記す）の各色トナー像を形成する作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。これらの作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの下方には、複数のローラ１８，１９に掛け回されて記録紙８を表面に担持して搬送しながら各作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの対向しながら移動する転写搬送ベルト１５が配設されている。また、転写搬送ベルト１５を挟んで各作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋと対向する転写バイアスローラ５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。また、転写搬送ベルト１５の記録紙搬送方向の転写バイアスローラ５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋよりも下流側には、転写搬送ベルト１５より分離した記録紙８上の未定着トナーを定着する定着装置２４を備えている。また、画像形成装置本体上部には、定着装置２４を通過しトナー像が定着した記録紙８を積載するための排紙トレイ２５を備えている。
【００１２】
転写搬送ベルト１５の下方には、記録紙８を収容する複数の給紙カセット２０、２１、２２を備えている。また、転写搬送ベルト１５と作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとが対向する転写領域に各給紙カセット２０、２１、２２から記録紙８を供給する記録紙供給手段としての給紙搬送装置２６と、各給紙カセット２０、２１、２２から搬送されてきた記録紙を作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ２３とを備えている。
【００１３】
なお、図１では画像形成装置が図の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト１５が斜め方向に配設され、矢印で示す記録紙搬送方向が斜め方向となっている。これにより、画像形成装置は、図の左右方向における筐体の幅が、Ａ３サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、画像形成装置は、内部に記録紙を収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。
【００１４】
各作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてドラム状の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを有している。この感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転方向に関して順に、それぞれ帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、クリーニング装置６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、等を有している。また、帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋと現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間で書込み光Ｌを露光装置１６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから照射される周知の構成である。感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋはドラム状でなく、ベルト状としても良い。
【００１５】
また、図１１に示すように、各作像装置１７は、感光体１と、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置６の各プロセス手段を枠体（不図示）内に一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジ１０の形態をなしてもよい。これにより、プリンタの長期使用に対しても、保守性、交換性を向上することができる。
【００１６】
このような構成の画像形成装置では、画像形成スタートとともに、各作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで各色トナー像が形成される。各作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋでは、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによって一様帯電された後、露光装置１６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにより現像し、各色トナー像を形成する。一方、レジストローラ２３により作像装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによる作像タイミングに合わせて、給紙カセットより給紙搬送された記録紙８が、転写搬送ベルト１５に担持されて転写領域に搬送される。各感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像は、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋと転写搬送ベルト１５との対向部で転写バイアス手段５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにより転写搬送ベルト１５上に担持された記録紙８に順次転写される。このようにしてＹ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）の順で各感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が形成される。トナー像を転写された記録紙８は、転写搬送ベルト１５から分離され、定着装置２４に搬送され、定着されてコピ−画像として機外の排紙トレイ２５に排出される。一方、記録紙８上に転写した後の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、クリ−ニング装置６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで転写残トナーを除去し、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで一様に帯電される動作を繰り返す。
【００１７】
次に、現像装置について詳しく説明する。本実施形態の画像形成装置の現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを省略し、現像装置３として説明する。
【００１８】
図２は、現像装置３の概略構成図である。現像装置３は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像装置である。図２に示すように、現像装置３は、感光体１と対向するよう設けられた現像剤担持体としての現像ローラ３０と、現像ローラの軸と平行に配設され軸の一方向すなわち紙面手前側に現像剤を搬送する第１現像剤攪拌搬送部材３４と、さらに平行に配設され軸の他方向すなわち紙面奥側に現像剤を搬送する第２現像剤攪拌搬送部材３５とを有している。また、図２において反時計回りに回転する現像ローラ３０の回転方向における、現像ローラ３０と第1現像剤攪拌搬送部材３４との対向領域の下流側において、現像ローラ３０に汲上げられた現像剤を規制するよう現像ローラ３０に対してドクタギャップをもって配置された現像剤規制部材３３を有している。
【００１９】
現像ローラ３０は、円周方向に複数の磁石を配置した磁石ローラを内部に有し、その周囲を円筒状のスリーブが回転する構成となっている。スリーブはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。磁石ローラは、各磁石が所定の方向を向くように固定されており、その周囲をスリーブが回転して、磁石によって引き付けた現像剤を搬送していく。一般的な現像装置では、スリーブ上の現像剤を、極性を交互に変えた磁極を用いて、現像剤をチェーン上の磁気ブラシを形成する。そして、スリーブを回転すると、磁気ブラシは、横転させながら、搬送されていく。
【００２０】
図３は、従来の一般的な現像装置において、内包する磁石ローラ３２によりスリーブ３１上に形成される磁束密度のベクトルの向きを図示したものである。図３の磁石ローラ３２では、現像剤規制部材３３に対向して配置される磁極を第１極、現像剤搬送方向に関してその下流側に順に配置される磁極を第２極、第３極とし、第１極と第３極とは互いに同極性であり、第２極は第１極及び第３極と異極性である。各磁極の磁力線は、隣接する磁極に流れ込む。このような磁場中を、磁性体で構成されたキャリアが通過すると、磁束密度に沿ってキャリアの磁化が起こり、磁気線に沿って、磁気ブラシを形成する。このとき、スリーブ３１を回転させると、形成された磁場による磁力線に追って、形を変えながら、スリーブ３１上を搬送される。ここで、現像剤規制部では、現像剤規制部材３３とのドクタギャップを通過できずに規制された現像剤のうち、スリーブ３１と接触するもの以外は、形成された磁場で拘束されて現像剤規制部材３３の上流側に滞留し、経時の使用によりパッキング状態となる。パッキング状態となった現像剤は継続的にストレスを受けることで劣化する。現像剤が劣化すると、現像剤搬送量が低下して、現像剤の薄層形成が不安定になる。
【００２１】
図４に、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置３の磁石ローラ３２により形成される磁束密度のベクトルの向きを図示する。現像剤規制部材３３に対向して配置される第１極の磁力線は、下流に隣接する異極性の第２極に流れこみ、現像剤が現像剤規制部材３３を通過して下流側に搬送されるよう磁場を形成する。また、第１極と同極性で、第２極よりも下流に配置される第３極の磁力線は、第２極に流れこむと共に、その一部は第２極の磁束密度ピーク位置（図中Ａ）を超え、現像剤規制部材３３の下流側側面近傍を通過してスリーブ３１表面より離れる。また、同極である第１極の磁力線の一部が現像剤規制部材３３の下流側側面近傍を第３極の磁力線と対向して通過すること（以下、対向部という）により、現像剤規制部材３３の下流側面近傍に図４にしめす磁場を形成する。なお、磁極の極性はＳまたはＮで関係ないため、磁力線の向きが逆であっても同様である。
【００２２】
図５に、現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力を示す。この現像装置では、現像剤規制部材３３に対向するよう配置された第１極により、現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力はスリーブ３１に向かう方向を持つ。さらに、第１極と第３極の磁力線の対向部により形成された磁場により、対向部から放射状の磁気力が作用する。これは、現像剤規制部材３３の上流側の現像剤には、現像剤規制部材３３より上流側へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用する（図５参照）。現像剤規制部材３３に規制されて上流側に滞留する現像剤は、上記磁気力により現像剤規制部材３３の上流側面から離れるように移動する。このように、磁石ローラの磁極により、上記現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制できる。
【００２３】
さらに、この磁気力は、スリーブ３１に近づくに従ってスリーブ３１表面に向かう法線成分が増加する。また、現像剤規制部材３３から離れるに従い法線成分が増加する。このため、現像剤規制部材３３の上流側の現像剤には、現像剤規制部材３３から離れて上流側に向かい、回り込んで現像剤規制部材３３とスリーブ３１との間に流れ込む力が働くことになる。この力により、現像剤は安定して現像剤規制部材３３との隙間を流れるようになる。このように、磁石ローラ３２の磁力線による磁気力により、現像剤規制部材３３との間に流れ込むような現像剤の流れを作りだしているので、環境等により現像剤の特性が変化しても、従来の現像装置と比較して、現像剤の特性変化による現像剤の搬送量の変化が少なく、現像剤薄層形成が安定する。
【００２４】
また第３極と第１極との磁力線が対向する周方向の範囲としては、現像剤規制部材３３の下流側側面近傍で、第２磁の法線方向磁束密度ピーク角度までの間に形成する必要がある。第２極の極法線磁束密度のピーク角度を超えて下流側に位置すると、磁気力は第２極に流れてしまって、現像剤規制部材３３の上流側で対向部を形成することができない
【００２５】
また、第３極と第１極との磁力線が対向する法線方向の範囲としては、スリーブ３１よりドクタギャップの大きさよりも離れ、かつ、現像剤規制部材３３の根元端部よりも近い位置、すなわち、現像剤規制部材３３の下流側側面に対向する位置に存在するものが好ましい。これは、ドクタギャップよりも近い位置、すなわち現像剤が流れる領域に対向部が形成されると、その法線方向の力をうけ、現像剤がスリーブ３１から離れるよう移動するため、好ましくない。一方、現像剤規制部材３３の根元部を超えて形成しても、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力が少なくなるため、上述の現像剤の流れが作り難くなり好ましくない。
【００２６】
このような磁束密度の作成方法としては、磁石ローラ３２の磁極の強さのバランスを適切に設定することで可能になる。具体的な設定方法としては、まず第１極と第３極およびその下流側の第４極の強さを調整する。第１極近傍に上記対向部を形成したい場合には、第４極を第３極と比較して強くし、かつ、第１極を第３極よりも弱くする。これにより、第１極から流出した磁力線は、第１極側に偏る。この場合、上記磁力線の対向部は、スリーブ３１近傍に形成されるため、その後、第２極の強さを調整することで、上記磁力線の対向部の法線位置を設定することができる。
【００２７】
これらの磁極の決定には、スリーブ３１上の磁場分布を把握し、計測する必要がある。空間の密度を把握するには、磁気プローブなどを法線および接線方向に配置し、必要とする空間にプローブを配置して、計測する方法がある。また、次の式に当てはめることで、空間での磁場分布を精度よく求めることも可能である。
【数１】
0005483138.tif 000002
ここで、表面磁化分布σ、σn ：σの第n次フーリエ係数、δn ：第n次フーリエ係数の位相、θ：基準線から任意の位置までの角度である。
磁石表面における境界条件を考慮すると，磁界Ｈは、次式のように，法線方向成分Ｈrと接線方向成分Ｈθで表すことができる。
【数２】
0005483138.tif 000003
ここで、ｉ、ｊは、それぞれ法線方向と接線方向の単位ベクトル、An：磁界のフーリエ係数、μ0：真空の透磁率、a：磁石ローラの半径、r：磁石ローラの軸からの距離である。
【００２８】
また、現像剤規制部材３３の下流側側面近傍に形成される磁場により、磁力が低い場合、搬送のムラとなりやすい。そこで、下流側となる第２極の大きさを、３０Ｔｍ以上とすることで、現像剤を安定して現像領域に搬送することができる。
【００２９】
以下、本実施形態に係る現像装置３について、実験結果に基づき具体的に説明する。本実験では、磁束密度の向きが図６（ａ）、スリーブ３１上の法線方向磁束密度分布が図６（ｂ）となる現像ローラを作成し、図２の現像装置３に搭載した（以下、実施例という）。実施例の現像装置では、第３極と第１極との磁力線の対向部が、現像剤規制部材３３から、第２極により発生する磁場の法線磁束密度のピーク角度までの間に存在する。また、従来一般的である、磁束密度の向きが図７（ａ）、スリーブ３１上の法線方向磁束密度分布が図７（ｂ）となる現像ローラを作成し、同様に図２の現像装置３に搭載した（以下、比較例という）。比較例の現像装置では、第３極の磁力線は第２極に流れ込み、第１極との対向部は存在しない。
【００３０】
実施例、比較例の現像装置とも、現像剤規制部材３２を通過する現像剤量が５０［ｍｇ／ｃｍ２］となるようにドクタギャップを設定する。そして、現像スリーブ３１の線速を２００［ｍｍ／ｓｅｃ］として1２０分間、現像装置３のみを駆動し、１０分おきに現像剤規制部材３２を通過する現像剤量を測定した。図８に、測定結果を示す。図８に示すように、本実施例の現像装置３が、従来の現像装置ものと比較して、通過量の変化が少ないことが判る。
【００３１】
このように、本実施形態の現像装置３は、磁石ローラ３２により、現像剤規制部材上流側の現像剤に作用する磁気力を利用し現像剤の動きを制御するものである。そのため、上流側に現像剤の存在しない空間が大きく、現像剤が動きやすいものほど、その効果が高い。このような現像装置の構成としては、第１極を現像剤汲上げ極としたものである。具体的には、現像剤攪拌部からスリーブ３１を離して配置し、内包する磁石ローラ３２の磁力により現像剤攪拌部から現像剤を引っ張り、スリーブ３１に供給するものである。現像剤攪拌部からスリーブ３１に移動する過程においては、キャリア間に隙間があるため、他のキャリアの影響が少なく、相対的に磁場の影響が大きくなる。よって、第１極を汲上げ極とすると、さらに現像剤の流れを作り出す効果が大きくなる。
【００３２】
図９は現像装置の変形例の概略構成図である。図９の現像装置は、二成分現像剤を、仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第１現像剤攪拌搬送部材と第２現像剤攪拌搬送部材とをそれぞれ配置した第１攪拌部と第２攪拌部とを有している。第１現像剤攪拌搬送部材は、現像スリーブ３１が感光体と対向する現像領域の下流側で、第２現像剤攪拌搬送部材が現像領域の上流側で、それぞれ軸方向に平行に現像スリーブ３１と対向するように配置されている。この現像装置では、第２現像剤攪拌搬送部材で攪拌搬送される現像剤を第２攪拌部から現像ローラ３０に供給し、現像領域を通過した現像ローラ３０上の現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材で第１攪拌部へ回収するという一方向の循環をするものである。このように、現像領域を通過した現像剤がすべて第１現像剤攪拌搬送部材側に戻されるため、第１現像剤攪拌搬送部材側の現像剤はすべて現像に使用されていないリフレッシュ（初期化）状態であり、トナー濃度が低下していない。したがって、第２現像剤攪拌搬送部材側のトナー濃度は、上流側から下流側にかけて常に一定であり、現像スリーブ３１上のトナー濃度に差がなくなるため、濃度差がなく濃度追従性の良い均一な画像を得ることができる。また、現像領域へ搬送される現像剤は、充分に攪拌されて第２現像剤攪拌搬送部材側から汲上げられ、現像材規制部材と対向する領域を一回だけ通過してきた現像剤であるため、帯電条件が等しく、帯電量のバラツキが小さくなる。したがって、トナーが均一に帯電されているためトナー飛散や地肌汚れがなく、細部の画像バラツキのない良質な画像を形成することができる。その一方、現像ローラ３０下流側において、現像剤が枯渇しやすいため、攪拌搬送部材の回転数を高くする必要があり、耐久性の低下という点で問題がある。
【００３３】
そこで、図９の現像装置に、第３極と第１極との磁力線の対向部が上述の範囲にあり、第１極を汲上げ極とする磁石ローラ３２を内包する現像ローラ３０を用いる。図１０（ａ）に、用いた磁石ローラの磁束密度の向きを、図１０（ｂ）に、スリーブ３１上の法線方向磁束密度分布をしめす。このような磁石ローラ３２を使用することで、第２攪拌部から供給される現像剤の取り込みが順調に行われる。よって、従来と比較して、現像ローラ３０下流での現像剤の枯渇が発生し難くなる。
【００３４】
以上、本発明を適用した画像形成装置の実施形態を説明したが、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであり、上記現像装置を採用して画像形成をおこなうものであればどのような形態のものでもよい。また、上記実施形態の画像形成装置はカラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであってもよい。
【００３５】
以上、本実施形態によれば、複数の磁極を有する磁界発生手段として磁石ローラ３２を内包する現像スリーブ３１からなる現像剤担持体を用いる現像装置３において、現像剤規制部材３３の下流側側面近傍に、第１極と同極性で第２極よりも下流の第３極と、第１極との磁力線の対向して通過するような磁石ローラ３２を用いる。この磁力線の対向部の影響により、現像剤規制部材３３の上流側の現像剤には、現像剤担持体に向かう方向に加え、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用する（図５参照）。現像剤規制部材に規制されて上流側に滞留する現像剤は、上記磁気力により現像剤規制部材上流側側面から離れるように移動する。磁界発生手段でこのような現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制できる。
また、対向部の法線方向の範囲としては、スリーブ３１よりドクタギャップの大きさよりも離れ、かつ、現像剤規制部材３３の根元端部よりも近い位置、すなわち、現像剤規制部材の下流背面に対向する位置に存在するものが好ましい。これは、対向部がドクタギャップよりも近い位置、すなわち現像剤が流れる領域に形成されると、法線方向の力をうけ、現像剤がスリーブ３１から離れるよう移動するため、好ましくない。一方、現像剤規制部材３３の根元部を超えて形成しても、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力が少なくなるため、上述の現像剤の流れが作り難くなり好ましくない。
また、対向部近傍の磁場が低い場合、搬送のムラとなりやすい。そこで、対向部の下流側となる第２極の大きさを、３０Ｔｍ以上とすることで、現像剤を安定して現像領域に搬送することができる。
また、現像装置３で、第１極を汲上げ極とする。現像装置３は、現像剤規制部材３３上流側において、現像ローラ３０の磁気力を利用し現像剤の動きを制御するものである。そのため、上流側に現像剤の存在しない空間が大きく、現像剤が動きやすいものほど、その効果が高い。このような現像装置の構成としては、第１極を現像剤汲上げ極としたものである。現像汲上げ時に、現像剤が攪拌部からスリーブ３１に移動する過程においては、キャリア間に隙間があるため、他のキャリアの影響が少なく、相対的に磁場の影響が大きくなる。よって、第１極を汲上げ極とすると、さらに現像剤の流れを作り出す効果が大きくなる。
また、内部に現像剤攪拌搬送部材をそれぞれ配置した第１攪拌部と第２攪拌部とを有し、現像ローラ３０上の現像剤を第１攪拌部へ回収し、第２攪拌部から現像ローラ３０に現像剤を供給する現像装置に上述の磁石ローラを用いる。この現像装置では、現像ローラ３０下流側において、現像剤が枯渇しやすい。そこで、第３極と第１極との磁力線の対向部が上述の範囲にあり、第１極を汲上げ極とする磁石ローラ３２を内包する現像ローラ３０を用いる。これにより、第２攪拌部から供給される現像剤の取り込みが順調に行われる。よって、従来と比較して、現像ローラ３０下流での現像剤の枯渇が発生し難くなる。
また、感光体１と、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置６の各プロセス手段を枠体（不図示）内に一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジ１００の形態をなしてもよい。これにより、プリンタの長期使用に対しても、保守性、交換性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】従来の現像装置における磁石ローラにより形成される磁力線の説明図。
【図４】本発明の現像装置における磁石ローラにより形成される磁力線の説明図。
【図５】本発明の現像装置における現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力の説明図。
【図６】実施例の現像装置における磁石ローラの、（ａ）は磁束密度の向きが、（ｂ）はスリーブ上の法線方向磁束密度分布を示す図。
【図７】比較例の現像装置における磁石ローラの、（ａ）は磁束密度の向きが、（ｂ）はスリーブ上の法線方向磁束密度分布を示す図。
【図８】実施例、比較例の現像装置における現像剤規制部材を通過する現像剤量の経時変化を示すグラフ。
【図９】変形例の現像装置の概略構成図。
【図１０】変形例の現像装置における磁石ローラの、（ａ）は磁束密度の向き、（ｂ）はスリーブ上の法線方向磁束密度分布を示す図。
【図１１】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図１２】比較例の現像装置における現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力の説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１      感光体
２      帯電装置
３      現像装置
５      転写バイアスローラ
６      クリーニング装置
１５    転写搬送ベルト
１６    露光装置
１７    作像装置
２０，２１，２２    給紙カセット
２４    定着装置
３０    現像ローラ
３１    スリーブ
３２    磁石ローラ
３３    現像剤規制部材
３４    第１現像剤攪拌搬送部材
３５    第２現像剤攪拌搬送部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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