(57)【要約】【課題】画像を高画質化するために、トナー及びキャリアを小粒径化するとキャリア付着や現像ニップにおけるキャリアのパッキングが発生しやすくなるという問題を解決する。【解決手段】現像剤担持体上の磁気吸引力、磁気吸引力分布、現像バイアス、画像部帯電電位、非画像部帯電電位等の関係を適正な値に設定する。【選択図】        図２
2004347925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体が移動し、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを含むこと、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること及び、
前記潜像担持体の非画像部帯電電位をＶｈ、前記現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃとするとき、前記バイアス電源が不等式、
５０Ｖ≦｜Ｖｄｃ−Ｖｈ｜≦２００Ｖ
で規定されるバイアス電圧を印加すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体が移動して、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを含むこと、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること及び、
前記潜像担持体の非画像部帯電電位をＶｈ、近接する画像部帯電電位をＶｌ前とするとき、前記潜像形成手段は、下記の不等式、
３５０Ｖ≦｜Ｖｌ−Ｖｈ｜≦７００Ｖ
を満たす潜像を形成すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体を移動して、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを有すること、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること、
前記磁性キャリアは、１０９Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有し、画像部帯電電位Ｖｌと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃが次の不等式で表される条件を満たすこと、
３００Ｖ≦Ｖｌ−Ｖｄｃ≦５５０Ｖ
を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記潜像担持体の線速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜３５０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記潜像担持体の線速度ｖｐと前記現像剤担持体の線速度ｖｓの比が次の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
１．０≦ｖｓ／ｖｐ≦３．０
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式の画像形成装置における現像装置の改良に関し、特に、非磁性トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ブラシ現像装置を改良して高い画質の画像を形成する技術に関しては、従来から多くの研究があり、改良が加えられてきている。
【０００３】
特に、小粒径のトナーを用いて、高解像力で高い階調表現性を持った画像を形成する為の現像装置の研究が多く、たとえば、特許文献１では、緻密で、ハーフトーンにおけるガサツキのない画像を形成するために、体積平均粒径１０μｍ以下の非磁性トナーと重量平均粒径が８０μｍ以下の磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる現像装置において、現像磁極により形成される磁気力のピーク位置及び現像磁極の位置を規定した現像装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ハーフトーンにおけるガサツキを無くするために、二成分現像剤を用いる現像装置において、磁性キャリアの粒径と磁化の強さとの関係、現像スリーブ上の磁界強度及び磁束密度ピーク位置を規定した現像装置が提案されている。
【０００５】
近年、特許文献１、２により達成される画質よりも更に高い画質が要求される傾向にあるのに応じて、かかる高画質の画像を形成する技術が開発されている。かかる高画質画像は主として、小粒径トナーを用いるという手段により達成される。
【０００６】
すなわち、小粒径のトナーを用いることにより、特許文献１、２の技術では達成出来ないような高い解像力が達成されるとともに、ハーフトーンの表現や、高い階調表現性を持った画像を形成することができるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−４２６２号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−１２８９８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
トナーの小粒径化に伴って、小粒径トナーを用いた場合の現像性を確保するために、小粒径のキャリアを用いることが必要になる。
【００１０】
小粒径トナー及び小粒径キャリアを用いて、高画質画像を形成する現像技術を開発する研究を行っている過程で、個々のキャリア粒子が有する磁化が弱くなり、結果としてキャリア付着、すなわち、潜像担持体にキャリアが付着する現象が発生しやすくなる、現像ニップ部に現像剤が滞留するパッキングが発生しやすくなる等の問題があることが判明した。
【００１１】
本発明は、小粒径トナー及び小粒径キャリアを用いる現像におけるこのような問題を解決することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１３】
１．潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体が移動し、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを含むこと、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること及び、
前記潜像担持体の非画像部帯電電位をＶｈ、前記現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃとするとき、前記バイアス電源が不等式、
５０Ｖ≦｜Ｖｄｃ−Ｖｈ｜≦２００Ｖ
で規定されるバイアス電圧を印加すること、
を特徴とする画像形成装置。
【００１４】
２．潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体が移動して、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを含むこと、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること及び、
前記潜像担持体の非画像部帯電電位をＶｈ、近接する画像部帯電電位をＶｌ前とするとき、前記潜像形成手段は、下記の不等式、
３５０Ｖ≦｜Ｖｌ−Ｖｈ｜≦７００Ｖ
を満たす潜像を形成すること、
を特徴とする画像形成装置。
【００１５】
３．潜像担持体、
潜像形成手段並びに、
前記潜像担持体に対向して配置され、現像剤を担持する現像剤担持体、現像ニップを形成する磁界を発生する現像磁極を含む複数磁極を有する磁界発生手段及び前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス電源を有し、前記潜像担持体と同方向に前記現像剤担持体を移動して、前記現像剤担持体に担持された二成分現像剤で現像を行う現像装置、
を備えた画像形成装置において、
前記二成分現像剤が、体積平均粒径が３μｍ以上、６．５μｍ以下の非磁性トナー及び体積平均粒径が１５μｍ以上、４５μｍ以下の磁性キャリアを有すること、
前記現像剤担持体が外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなること、
前記磁界発生手段が、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像剤担持体の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上０．５Ｎ以下となる磁界を発生すること、
前記最近接位置よりも前記現像剤担持体の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）であること、
前記現像ニップにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０μｍ≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００μｍの関係にあること、
前記磁性キャリアは、１０９Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有し、画像部帯電電位Ｖｌと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃが次の不等式で表される条件を満たすこと、
３００Ｖ≦Ｖｌ−Ｖｄｃ≦５５０Ｖ
を特徴とする画像形成装置。
【００１６】
４．前記潜像担持体の線速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜３５０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１７】
５．前記潜像担持体の線速度ｖｐと前記現像剤担持体の線速度ｖｓの比が次の範囲にあることを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
１．０≦ｖｓ／ｖｐ≦３．０
【００１８】
【発明の実施の形態】
〈装置の構成〉
図１、２により本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体図である。
矢印のように回転する潜像担持体としての感光体１に対して帯電装置２で帯電して、一様な電位を形成し、露光装置３により像露光して、感光体１上に静電潜像を形成する。潜像担持体としては、ＯＰＣ感光体、ａＳｉ感光体等の感光体や誘電体が用いられる。フタロシアニン顔料を電荷発生物質としてポリカーボネートバインダーに分散させた負帯電性のＯＰＣ感光体が、特に、好ましい。
【００２０】
帯電装置２及び露光装置３は潜像形成手段を構成する。
形成された静電潜像を現像装置４で現像して感光体１上にトナー像を形成する。現像装置としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含有する二成分現像剤を用い、接触現像を行う現像装置が用いられる。現像装置の現像担持体には、ＤＣバイアス又はＤＣ＋ＡＣバイアスが印加される。形成されたトナー像を転写装置６により記録材Ｐに転写する。
【００２１】
トナー像が転写された記録材Ｐを分離装置７で感光体１から分離し、定着装置９に搬送する。定着装置９において、トナー像を加熱して記録材Ｐに定着する。
【００２２】
記録材Ｐは、レジストローラ１０により感光体１と転写装置６間に搬送され、搬送ベルト１１、定着装置９及び排紙ローラ１２で搬送されて機外に排紙される。
【００２３】
図２は、現像装置４の構成を示す。
円筒体からなる現像剤担持体としての現像スリーブ２０の内側に磁界発生手段としての固定の磁石２１が配置される。磁石２１は、Ｎ極としてＮ１、Ｎ２、Ｎ３を、Ｓ極としてＳ１、Ｓ２を有する。Ｎ１が現像磁極である。トナー補給口２２から補給されたトナーが攪拌部材２３により現像剤と攪拌され、キャリアとトナーが均一に混合された現像剤Ｄは搬送部材２４により現像スリーブ２０に供給される。現像スリーブ２０により搬送される現像剤の量は、棒状の規制部材２５により規制されて、一定量の現像剤が現像スリーブ２０により搬送される。
【００２４】
現像スリーブ２０の感光体１間には、主として現像磁極Ｎ１の作用で、磁気ブラシＢＳが形成される。磁気ブラシＢＳの穂が、感光体１に接触し現像を行う。
【００２５】
また、現像スリーブ２０と感光体１間には、現像ニップＮＩＰが形成される。
現像後の現像剤は搬送部材２４により搬送されて攪拌部に還流する。
【００２６】
感光体１が矢印で示す時計方向に回転し、現像スリーブ２０が矢印で示す反時計方向に回転して感光体１と現像スリーブ２０とは現像ニップＮＩＰにおいて同方向に移動し、現像が行われる。
〈実施の形態１〉
実施の形態１に係る画像形成装置は下記に示す条件で作動して現像を行うが、図１、２を用いて実施の形態１について以下に説明する。
▲１▼  体積平均粒径が３〜６．５μｍの非磁性トナーを用いる
非磁性トナーと磁性キャリアを含有する二成分現像剤のトナーとしては、体積平均粒径が３〜６．５μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成装置が可能となる。
【００２７】
非磁性トナーとしては、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチル系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂や、スチレン−アクリル系樹脂等のこれらの共重合体樹脂又は混合した樹脂等にカラー顔料等の着色成分や、必要に応じて帯電制御剤、ワックス等の離型剤等を加えて、従来公知の懸濁重合法、乳化重合法等のトナー製造方法で得られる。
【００２８】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球形トナーが得られる。
【００２９】
トナー粒径が３μｍよりも小さいと、かぶりやトナー飛散が発生しやすくなり、６．５μｍよりも大きいと、解像力が低下し、低濃度部の表現性が低下することがある。
▲２▼  体積平均粒径が１５μｍ以上４５μｍの小粒径の磁性キャリアを用いる
前記のような小粒径トナーを用いるのに伴って、本発明においては、体積平均粒径が１５μｍ以上４５μｍの小粒径の磁性キャリアを用いる。磁性キャリアとしては４５〜７０ｅｍｕ／ｇの飽和磁化を有するものが好ましい。
【００３０】
キャリア粒径が１５μｍよりも小さいと、キャリア粒子１個１個の磁化が弱くなって、キャリア付着や現像ニップにおけるパッキングが発生しやすくなる。キャリア粒径が４５μｍよりも大きいと、ガサツキ、ハキメと称されるベタ画像部の画質低下が発生しやすくなる。
【００３１】
磁性キャリアとしては、磁性体として従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄、クロム、ニッケル、コバルト等の金属、或いはそれらの化合物や合金、例えば、四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェライト、マンガン−銅系合金、といった強磁性体ないしは常磁性体の球形化された粒子、又はそれらの磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチル系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等の単独、ブレンド又は共重合体で球形に被覆することで得られる。また、これらの樹脂の中に、磁性体微粒子を分散して含有させた、いわゆる樹脂分散型キャリアも用いることができる。
【００３２】
本発明において、トナーの体積平均粒径及びキャリアの体積平均粒径は、それぞれ、体積基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」〔シンパテック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製〕により測定された値をいうものとする。
▲３▼  外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなる現像スリーブを用いる
外径寸法が１０ｍｍよりも小さいと、現像ニップの幅が小さくなって、濃度の確保が困難になる場合がある。外径寸法が３０ｍｍよりも大きいと、装置が大型になる。
▲４▼  磁界発生手段が、感光体１と現像スリーブ２０との最近接位置よりも現像スリーブ２０の移動方向上流側５°±３°以内の現像ニップＮＩＰにおいて、現像スリーブ２０の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上、０．５Ｎ以下の磁界を発生する
現像ニップＮＩＰは、現像剤の穂からトナーが潜像像担持体に転移して付着する現象が起こる領域であり、感光体と現像スリーブとの最近接位置を含む帯状の領域である。
【００３３】
磁気吸引力は図３に示す測定装置により測定される。
図２における磁石２１を被測定物である磁石ロール３０として駆動部３１と支持腕３２に水平に取り付ける。電子天秤３３に磁石ローラ３０の回転軸に平行であり、磁石ローラ３０の回転軸を通る垂線が中心となるように吸引部材４０を保持した保持部材３４を設定する。
【００３４】
磁性体である鉄の棒からなる吸引部材４０は、図４（ａ）に示すように保持部材３４に保持され、図４（ｂ）に示すように高さ１０±０．１ｍｍ、幅１０±０．１ｍｍ、長さ３５±０．５ｍｍであり、底部の両側部に、２×２ｍｍの面取りを付けた比透磁率が５０００の鉄材からなる棒である。磁石ローラ３０と吸引部材４０間の間隔は、吸引ギャップ設定部３５により設定される。
【００３５】
駆動部３１で磁石ロール３０を回転させ、電子天秤３３で、磁石ロール３０の各回転位置における磁気吸引力を測定する。
【００３６】
測定結果は、コントローラ３６で演算されてレコーダ３７において記録される。
【００３７】
前記磁気吸引力は、吸引ギャップ設定部３５により、現像スリーブ２０の外周面から０．１ｍｍ上方の位置に相当する位置に、吸引部材４０の図４における上面を設定した条件での測定値である。
【００３８】
磁気吸引力が０．３Ｎよりも小さいと、キャリア付着やパッキングが発生しやすくなる。０．５Ｎよりも大きな磁気吸引力は通常の磁石材料によって達成しにくい。
▲５▼前記最近接位置よりも現像スリーブ２０の移動方向下流側１０°以内の現像ニップＮＩＰ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）である。
【００３９】
望ましい磁気吸引力分布の例を図５、６に示す。図では、感光体１と現像スリーブ２０との最近接位置が１８０°である。
【００４０】
図示のように、現像ニップＮＩＰにおける磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）に対して、現像スリーブの移動方向下流側で感光体と現像スリーブとの最近接位置から１０°以内であり現像ニップＮＩＰの外における磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、
Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）
の関係となる磁界が形成されている。
【００４１】
磁気ブラシの穂は磁気吸引力分布に対応した高さに形成されるので、図示のように、現像ニップＮＩＰの下流側に向かって上昇する磁気吸引力分布により、現像ニップにおける現像スリーブ移動方向下流側において、より高い磁気ブラシの穂が形成される。
【００４２】
このような磁気ブラシにより、現像ニップＮＩＰにおいて、キャリアの一部が感光体に付着したとしても、磁気ブラシにより掻きとられて、キャリア付着が起こらない。この条件から外れると、キャリア付着が発生しやすくなる。
【００４３】
▲４▼及び▲５▼の条件は、磁石２１におけるＮ極、Ｓ極の角度や着磁の強度を適宜調整することにより作ることができる。
▲６▼  現像ニップＮＩＰにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、感光体１と現像スリーブ２０との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００（μｍ）の関係にある。
【００４４】
▲６▼の条件は、磁気ブラシの穂先が感光体に接触することを意味する。磁気ブラシが穂先の部分で感光体に接触することにより、良好な現像が行われる。
【００４５】
ｈ−Ｄｓｄが１０μｍより小さいと、トナーが感光体表面に接触する機会が少なくなって、十分な濃度が得られない場合がある。また、ｈ−Ｄｓｄは４００μｍよりも大きいと、現像ニップに現像剤が詰まるパッキングが起こる場合がある。
▲７▼  感光体１の非画像部帯電電位をＶｈ、現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃとするとき、バイアス電源２７が不等式、
５０Ｖ≦｜Ｖｄｃ−Ｖｈ｜≦２００Ｖ
を満たす条件でバイアス電圧を印加する。
【００４６】
現像方式としては、感光体１の帯電極性と同一極性に帯電したトナーで現像を行う反転現像が用いられる。
【００４７】
Ｖｈは、感光体の非画像部帯電電位、すなわち感光体１が帯電装置２により帯電され、露光を受けないで現像位置に到達したときの感光体の表面電位である。
【００４８】
Ｖｄｃ−Ｖｈが５０Ｖよりも小さいと、かぶりが発生しやすくなる。また、Ｖｄｃ−Ｖｈが２００Ｖよりも大きいと、キャリア付着が発生しやすくなる。
〈実施の形態２〉
実施の形態２に係る画像形成装置は下記に示す条件で作動して現像を行うが、図１、２を用いて実施の形態２について以下に説明する。
▲１▼  トナーとして体積平均粒径が３μｍ以上６．５μｍ以下の非磁性、小粒径トナーを用いる。
▲２▼  前記のような小粒径トナーを用いるのに伴って、本発明においては、体積平均粒径が１５μｍ以上４５μｍの小粒径の磁性キャリアを用いる。
▲３▼  外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなる現像スリーブを用いる。
▲４▼  前記磁界発生手段が、感光体１と現像スリーブ２０との最近接位置よりも前記現像スリーブの移動方向上流側５°±３°以内の前記現像ニップにおいて、前記現像スリーブの外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上、０．５Ｎ以下の磁界を発生する。
▲５▼前記最近接位置よりも現像スリーブ２０の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップＮＩＰ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）である。
▲６▼  現像ニップＮＩＰにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、感光体１と現像スリーブ２０との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００（μｍ）の関係を満たす。
【００４９】
以上の条件▲１▼〜▲６▼は実施の形態１と同一であり、その詳細は前記に説明したとおりである。
▲７▼  感光体１の非画像部帯電電位をＶｈと、画像部帯電電位Ｖｌとが次の不等式で表される条件を満たす。
【００５０】
３５０Ｖ≦｜Ｖｌ−Ｖｈ｜≦７００Ｖ
Ｖｈは、前記に説明したように、感光体１の非画像部帯電電位、すなわち感光体１が帯電装置２により帯電され、露光を受けないで現像位置に到達したときの感光体１の表面電位である。
【００５１】
Ｖｌは、最高濃度部の電位、すなわち、最大露光を受けた感光体部分の表面電位である。
【００５２】
Ｖｌ−Ｖｈの絶対値が３５０Ｖよりも小さいと、濃度低下による画質低下が起こる場合がある。特に、細線の濃度低下が起きやすくなる。また、Ｖｌ−Ｖｈが７００Ｖよりも大きいと、キャリア付着が発生しやすくなる。
〈実施の形態３〉
実施の形態３に係る画像形成装置は下記に示す条件で作動して現像を行うが、図１、２を用いて実施の形態３について以下に説明する。
▲１▼  トナーとして体積平均粒径が３μｍ以上６．５μｍ以下の非磁性、小粒径トナーを用いる。
▲２▼  体積平均粒径が１５μｍ以上４５μｍの小粒径の磁性キャリアを用いる。
【００５３】
前記のような小粒径トナーを用いるのに伴って、本発明においては、体積平均粒径が１５μｍ以上４５μｍの小粒径の磁性キャリアを用いる。
▲３▼  外径寸法１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の円筒体からなる現像スリーブ２０を用いる。
▲４▼  磁界発生手段が、感光体１と現像スリーブ２０との最近接位置よりも現像スリーブ２０の移動方向上流側５°±３°以内の現像ニップＮＩＰにおいて、前記現像スリーブ２０の外周面に立てた法線方向の磁気吸引力最低値Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ以上、０．５Ｎ以下の磁界を発生する。
▲５▼前記最近接位置よりも現像スリーブ２０の移動方向下流側１０°以内の前記現像ニップＮＩＰ外における前記法線方向の磁気吸引力の最低値Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が、Ｆｒ（ｎｉｐ）＜Ｆｒ（ｏｕｔｎｉｐ）である。
▲６▼  現像ニップＮＩＰにおいて形成される磁気ブラシ穂の高さの最高値ｈが、感光体１と前記現像スリーブ２０との前記最近接位置における両者間の距離Ｄｓｄに対して、１０≦ｈ−Ｄｓｄ≦４００（μｍ）の関係にある。
【００５４】
以上の条件▲１▼〜▲６▼は実施の形態１と同一であり、その詳細は前記に説明したとおりである。
▲７▼  キャリアの体積抵抗率が１０９〜１０１１Ω・ｃｍであり、画像部帯電電位Ｖｌと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃとが次の不等式で表される条件を満たす。
３００Ｖ≦｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜≦５５０Ｖ
Ｖｌは、最高濃度部の電位、すなわち、最大露光を受けた感光体部分の表面電位である。
【００５５】
Ｖｌ−Ｖｄｃの絶対値が３００Ｖよりも小さいと、かぶりが発生しやすくなり、５５０Ｖよりも大きいとキャリア付着が発生しやすくなる。
【００５６】
なお、実施の形態１、２及び３の２以上を組み合わせて用いることも可能であり、組み合わせにより、更に画質を向上することができる。
【００５７】
また、実施の形態１〜３において共通に次の条件を満たすことが望ましい。
▲８▼  感光体の移動速度（線速、以下同じ）が２００〜・・・・ｍｍ／ｓｅｃである。
▲９▼  感光体の移動速度ｖｐと現像スリーブの移動速度（線速、以下同じ）ｖｓとの比が次の不等式で表される条件を満たす。
【００５８】
１．０≦ｖｓ／ｖｐ≦３．０
【００５９】
【実施例】
次の条件で画像形成実験を行った。
・感光体：負帯電性ＯＰＣ感光体
・感光体移動速度：ｖｐ＝２８０ｍｍ
・現像スリーブ移動速度：ｖｓ＝４２０ｍｍ
ｖｓ／ｖｐ＝１．５
・現像スリーブ：３０φ（外径寸法）
・感光体と現像スリーブ間の最近接位置における距離：Ｄｓｄ＝０．３ｍｍ
・現像バイアス：
ＤＣ成分：−５５０Ｖ
ＡＣ成分：振幅Ｖｐ−ｐ＝１ｋＶ、周波数μ＝５ｋＨｚ
トナー：体積平均粒径４．５μｍの重合トナー
キャリア：体積平均粒径２５μｍの磁性キャリア
感光体露光条件：Ｖｌ＝−５０Ｖ
【００６０】
【表１】
2004347925.tif 000003
【００６１】
表１において、キャリア付着は、白紙部における感光体上のキャリア個数を計数し、２個／１０ｃｍ２以下をＯＫとし、３個以上をＮＧとした。また、かぶりについては、相対反射濃度をＸ−ｒｉｔｅで測定し、濃度０．００６以下をＯＫとし、それ以外をＮＧとした。
【００６２】
表１に示すように、Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ未満である０．２５Ｎのときは、キャリア付着が、Ｖｄｃ−Ｖｈが３０Ｖのときはかぶりが、ＶＤＣ−Ｖｈが２５０Ｖのときはキャリア付着がそれぞれ観察され、ｈ−Ｄｓｄが０μｍのときはベタ部の濃度が不足し、Ｆｒ（ｎｉｐ）よりＦｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が小さいときは、キャリア付着が観察された。
【００６３】
【表２】
2004347925.tif 000004
【００６４】
表２において、ｌｉｎｅ濃度は、マイクロデンシトメータで測定した相対反射濃度が１．３以上をＯＫとし、それ以外をＮＧとした。
また、キャリア付着に関しては、１ドットラインペア（６００ｄｐｉ、２５．４ｍｍ当たり６００ドット）部を触診してキャリアが観察されない場合をＯＫとし、観察された場合をＮＧとした。
【００６５】
表２に示すように、Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ未満である０．２５Ｎのときは、キャリア付着が観察され、ｈ−Ｄｓｄが０μｍのときはライン濃度が不足し、｜Ｖｌ−Ｖｈ｜が３００Ｖのときはライン濃度不足が、７５０Ｖのときはキャリア付着がそれぞ観察された。また、Ｆｒ（ｎｉｐ）よりＦｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が小さいときは、キャリア付着が観察された。
【００６６】
【表３】
2004347925.tif 000005
【００６７】
表３において、Ｘ−ｒｉｔｅで測定したベタ濃度部の絶対透過濃度が１．３以上である場合をＯＫとし、１．３未満の場合をＮＧとした。また、ベタ濃度部において、キャリア付着によるホワイトスポットが観察され内場合をＯＫとし、観察された場合をＮＧとした。
【００６８】
表３に示すように、Ｆｒ（ｎｉｐ）が０．３Ｎ未満の０．２５Ｎのときは、キャリア付着が観察され、ｈ−Ｄｓｄが０μｍｍのときはベタ部の濃度が不足した。また、｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜が２８０Ｖのときは、ベタ部濃度不足が、５６０Ｖのときは、キャリア付着がそれぞ観察された。更に、Ｆｒ（ｎｉｐ）よりＦｒ（ｏｕｔｎｉｐ）が小さいときは、キャリア付着が観察された。
【００６９】
【発明の効果】
請求項に記載の発明により、高解像力、高階調表現性等の画像特性に優れた画像を形成することが可能であり、しかも、このような画像を得るために、小粒径トナー及び小粒径キャリアを用いても、キャリア付着や現像ニップにおけるキャリアのパッキング等の現象が発生することなく、高画質画像を安定して形成する画像形成装置が実現された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】現像装置の構成を示す図である。
【図３】磁気吸引力の測定装置を示す図である。
【図４】吸引部材としての磁性体の棒を示す図である。
【図５】望ましい磁気吸引力分布の例を示す図である。
【図６】望ましい磁気吸引力分布の例を示す図である。
【符号の説明】
１  感光体
４  現像装置
２０  現像スリーブ
２１  磁石
２７  バイアス電源
【図１】
2004347925.tif 000006
【図２】
2004347925.tif 000007
【図３】
2004347925.tif 000008
【図４】
2004347925.tif 000009
【図５】
2004347925.tif 000010
【図６】
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