(57)【要約】【課題】細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、凝集したトナーによって画像が乱されることなく高画質を維持することである。【解決手段】現像領域に対向するように配置したＮ極の主磁極及び２つのＳ極の補助磁極により現像スリーブ上の現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、主磁極による磁気ブラシで感光体ドラム上の静電潜像を摺擦して現像を行う。この現像装置では、磁気ブラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くできて、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図ることができる。更に、０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下と狭いものとなっているため、これを通過する際に現像剤中のトナーの凝集が崩れ、現像領域にトナー凝集のない現像剤を供給することができる。よって、凝集したトナーによる黒ポチ等が画像内に表れることがなく、高品質の画像を得ることができる。【選択図】　図１
2004069807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体の表面移動方向における表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体の表面と、露出した現像剤担持体の表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記現像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上であり、
上記現像剤規制部材と上記現像剤担持体の表面との間の最小間隔が０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体の表面移動方向における表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体の表面と、露出した現像剤担持体の表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記現像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じる該現像剤担持体表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となる該現像剤担持体表面上の半値点を、上記現像領域における該現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担持体の表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下であり、
上記現像剤規制部材と上記現像剤担持体の表面との間の最小間隔が０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記磁性粒子の飽和磁化値が、８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の現像装置において、
上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上４５［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４の現像装置において、
上記磁性粒子の流動度が、２０［秒／５０ｇ］以上３０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
潜像担持体と、
上記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
上記潜像担持体上の潜像を、トナーと磁性粒子を含む現像剤により現像する現像手段と、
上記潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた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、４又は５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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に係るものである。詳しくは、潜像担持体と現像剤担持体とが対向する現像領域で現像剤担持体表面に現像剤を穂立ちさせて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真式や静電記録式等の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルト等の潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像に対して現像装置による現像を行うことにより可視像を得る。近年では、このような現像を行うにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度及び湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いた二成分現像方式を利用するのが主流になっている。この二成分現像方式を利用する現像装置では、現像剤を現像剤担持体上にブラシ状に穂立ちさせて保持しつつ、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に搬送する。そして、その現像領域において、そのブラシ状の現像剤に潜像担持体表面を摺擦させ、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像部分に供給して静電潜像を現像するいわゆるブラシ式現像を行う。
【０００３】
このようなブラシ式現像を行う現像装置における現像剤担持体は、通常、円筒状に形成された現像スリーブと、現像スリーブ内部に配置される複数の磁極を備えた磁石ローラとから構成されている。この磁石ローラは、現像スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するためのものである。この磁石ローラに対して現像スリーブが相対移動することで、現像スリーブ表面に穂立した現像剤が搬送される。現像領域において、現像スリーブ上の現像剤は、磁石ローラがもつ現像磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちする。穂立ちしてブラシ状となった現像剤は、現像スリーブの表面移動に伴って撓むようにして潜像担持体表面に接触し、静電潜像にトナーを供給する。
【０００４】
このような現像装置においては、現像領域において潜像担持体と現像スリーブとの距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やすく、またエッジ効果も少ないことが知られている。このため、潜像担持体と現像スリーブとの距離を近接させることが望ましい。しかし、この距離を近接させると、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画像の後端部が白く抜ける、いわゆる「後端白抜け」と呼ばれる現象が発生したり、細線再現性が悪化したりして、画質が劣化するという不具合が生じる。
【０００５】
現像領域における現像スリーブの表面移動方向は、潜像担持体に連れ回る方向であり、その線速は潜像担持体の線速よりも速く設定されている。よつて、磁気ブラシは潜像担持体上の静電潜像を追い越しながら摺擦するように静電潜像に対して相対移動する。すなわち、潜像担持体表面は、現像領域を通過する間に複数の磁気ブラシに順次追い越されるように摺擦される。画像後端位置に対応する潜像担持体上の静電潜像部分（潜像後端部分）に着目すると、この潜像後端部分を順次摺擦する複数の磁気ブラシは、次のようにトナー供給能力が順次小さいものになる。
すなわち、現像領域に進入した後に潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシは、潜像担持体上で潜像担持体表面移動方向上流側に位置する非潜像部分に対向してきたものである。そのため、この磁気ブラシの先端部分では、上記非潜像部分に対向していた期間に、キャリア表面に付着していたトナーが非潜像部分から受ける静電力で現像スリーブ側に移動するトナードリフトが生じている。このトナードリフトは、上記非潜像部分に対向する期間が長いほど進行する。よつて、現像領域の潜像担持体移動方向下流側で潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシほど、上記非潜像部分に対向してきた期間が長くてトナードリフトが進行し先端部のキャリア面トナーが少なく、トナー供給能力が小さいものになる。
そして、潜像後端部分が現像領域を脱出するとき、この潜像後端部を摺擦する磁気ブラシは、先端部のキャリア面にトナーがほとんど存在しない状態になる。このような程度までトナードリフトが進行した磁気ブラシは、トナーが付着していない磁気ブラシの先端部のキャリア面に、潜像後端部分に付着しているトナーを静電的に引きつけるものとなる。この結果、潜像後端部分については、現像領域中で磁気ブラシにより一旦トナーが供給されても、このトナーが現像領域を脱出するまでに、キャリア面にトナーがほとんどなくなった他の磁気ブラシの先端部分に移ってしまう。これにより、後端白抜けや細線再現性の低下が生じるものと考えられる。
【０００６】
本出願人は、特開２０００―３０５３６０号公報、特開２０００―３４７５０６号公報、特開２００１−５２９６号公報等において、後端白抜けや細線再現性の低下を抑制するための発明を提案している。これらの公報で提案した発明では、現像領域における法線方向磁束密度の減衰率や、現像領域で現像剤を穂立ちさせるための主磁極と隣り合う磁極との角度間隔、主磁極の半値中央角などを所定値に規定している。具体的な構成としては、上述した現像磁極を、Ｎ極からなる１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面移動方向上流側及び下流側に近接するように配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とから構成する。更に、本出願人は、現像ニップ及び磁気ブラシ密度の設定（特開２００１−２７８４９号公報参照）や主磁極の半値角度幅（半値中央角ともいう）の設定（特開２００１−１３４１００号公報）等をして、画質改善を実現する発明も提案している。これらの発明によれば、後端白抜け現象及び細線再現性の改善を図ることができることが確認されている。
【０００７】
上記公報のうち特開２０００―３０５３６０号公報、特開２０００―３４７５０６号公報、及び特開２００１−５２９６号公報等の装置により、後端白抜け現象及び細線再現性を改善できるのは、以下の理由によるものと考えられる。
図７（ａ）は、現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図７（ｂ）は、その現像磁極Ｐ１により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
図８（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図８（ｂ）は、これらの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
【０００８】
従来の現像装置では、Ｎ極の現像磁極に隣り合うＳ極の磁極としては、現像領域に対して現像スリーブ４の表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２がある。また、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６も存在する。これらの磁極Ｐ２，Ｐ６は、現像磁極Ｐ１から比較的離れた位置に配置されるので、現像領域における磁界の磁力分布は、図７（ａ）に示すように、現像磁極Ｐ１から出る磁力線が現像スリーブ表面から比較的離れた位置を通るようになる。そして、現像スリーブ４上に担持されて現像領域まで搬送されてきた現像剤は、図７（ｂ）に示すように、その磁力線に沿って穂立ちし、磁気ブラシを形成する。
【０００９】
一方、上記公報の現像装置では、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに隣り合うＳ極の磁極として、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃがある。主磁極Ｐ１ｂとこれらの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの距離は、図７（ａ）及び（ｂ）に示した従来の現像装置における上記現像磁極とこれに隣り合う両磁極Ｐ２，Ｐ６との距離より小さい。このため、図８（ａ）に示すように、現像領域における磁界の磁力分布は、図７（ａ）に示す従来の現像装置の現像磁極による磁界の分布に比べ、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線が現像スリーブ表面に近い位置を通る。また、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線のより多くが、隣り合う磁極としての２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃに向かう。これらの結果、磁気ブラシの形成に関与する現像スリーブ表面の法線方向に近い方向に向かう磁力線（以下、「穂立ち用磁力線」という。）の本数が、同じ本数の磁力線が生じる従来の現像装置に比べて少なくなる。その穂立ち用磁力線が存在する現像スリーブ４の表面移動方向における幅（穂立ち幅）も狭くなる。そのため、図７（ｂ）と図８（ｂ）との比較からもわかるように、現像領域に搬送されてきた現像剤の穂立ち開始位置は、従来の現像装置よりも現像領域における現像スリーブ表面移動方向の中心（以下、単に「中心」という。）に近づく。また、現像スリーブ４の表面に担持された状態で現像領域を通過する現像剤の穂立ち終了位置も、同様にして、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。すなわち、現像スリーブ４上の現像剤が、従来の現像装置よりも現像領域の中心から近い地点で穂立ちを開始し、また、穂立ちを終了するようになる。この結果、現像スリーブ４上の磁気ブラシが感光体ドラム１に近接又は接触する期間が従来の現像装置よりも短くなる。これに応じて、潜像後端部分が感光体ドラム表面の移動で現像領域を脱出するときにこの潜像後端部を摺擦する磁気ブラシが、それまで非潜像部分に近接又は接触していた期間も、従来の現像装置より短くなる。よって、現像領域を脱出するときに感光体ドラム１の潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシのトナードリフトの進行度合いを小さくでき、従来の現像装置に比べ、後端白抜け及び細線再現性の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、上記公報の現像装置においては、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに２つのＳ極の補助磁極が近接して配置されているので、現像スリーブ４の表面からその法線方向に離れた位置での現像領域内の磁力線は、従来の現像装置に比べて疎となる。このため、現像スリーブ４の表面からその法線方向に離れた位置（例えば、従来装置における磁気ブラシの先端部分が存在する位置）での現像領域内における法線方向磁束密度は、上記公報の現像装置の方が従来の現像装置より小さくなる。したがって、上記公報の現像装置では、磁気ブラシを構成する現像剤の多くが磁束密度の高い現像スリーブ４の表面近傍に引き寄せられ、図８（ｂ）に示すように、磁気ブラシの長さは従来の現像装置に比べて短いものとなる。
【００１１】
更に、上記公報の現像装置を実際に使用する場合、現像領域に供給される現像剤の量は、現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なく設定される。すなわち、上記公報の現像装置においては、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像領域に供給される現像剤の量を少なめにして磁気ブラシの長さをより短く規制する。これにより、現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に磁気ブラシの先端部分が位置することになり、その磁気ブラシの先端部分では、従来の現像装置における磁気ブラシの先端部分よりもブラシ密度が高いものとなる。そして、磁気ブラシが短くなった分だけ現像スリーブ４の表面と感光体ドラム１の表面との最小間隔（以下、「現像ギャップ」という。）Ｐｇを狭くすることで、従来装置よりも現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に存在する密度の高いブラシ部分で感光体ドラム１を摺擦することができる。
【００１２】
尚、上記公報の現像装置では、上述のように、現像剤の穂立ち開始位置及び現像剤の穂立ち終了位置が、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。このため、図８（ｂ）に示すように、現像領域において磁気ブラシが潜像担持体を摺擦する部分の現像スリーブ表面移動方向の幅（摺擦幅）Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなる。そのため、磁気ブラシによる摺擦で感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量は、摺擦する部分のブラシ密度が同じであれば、従来の現像装置よりも減少する。しかし、上記公報の現像装置を用いれば、上述したように、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度を従来の現像装置よりも高くできる。よって、感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量が従来の現像装置に比べて減るのを抑制することができる。
以上から、摺擦幅Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなっても、現像領域における感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を高めるなどにより、静電潜像に供給されるトナー量を十分に確保することが可能である。よって、後端白抜けを抑制し、細線再現性を高め、かつ、画像濃度の高い高品質な画像を提供することが可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現像装置内では、現像剤が撹拌されても現像剤中のトナーが凝集してしまうことがある。また、現像装置に補給されるトナーの中に凝集した部分が存在することもある。このようなトナーの凝集体が存在すると、その凝集体が現像領域まで搬送され、トナーの固まりのまま潜像担持体上の静電潜像に付着することがある。そのため、そのトナーの固まりによって画像が乱され、画質が低下するという問題があった。
また、トナーの凝集体が存在すると、その凝集体が現像領域まで搬送されて磁気ブラシによって潜像担持体に摺擦させるときに、その凝集体が崩れて飛散することがある。この場合、その飛散により潜像担持体上に付着しているトナー像を壊したり、飛散したトナーが静電潜像部分以外の潜像担持体上に付着したりして、画像が乱され、画質が低下するという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、凝集したトナーによって画像が乱されることなく高画質を維持できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体の表面移動方向における表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体の表面と、露出した現像剤担持体の表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記現像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上であり、上記現像剤規制部材と上記現像剤担持体の表面との間の最小間隔が０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
ここで、上記「減衰率」とは、現像磁極によって現像剤担持体表面上に発生する現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度（法線方向磁束密度）のピーク値をＸとし、現像剤担持体表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値をＹとしたとき、下記の数１で求められる値を意味する。
【数１】
減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００
また、請求項２の発明は、トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体の表面移動方向における表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体の表面と、露出した現像剤担持体の表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記現像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じる該現像剤担持体表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となる該現像剤担持体表面上の半値点を、上記現像領域における該現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担持体の表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下であり、上記現像剤規制部材と上記現像剤担持体の表面との間の最小間隔が０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下であ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又は２の現像装置において、上記磁性粒子の飽和磁化値が、８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下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又は３の現像装置において、上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上４５［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記磁性粒子の流動度が、２０［秒／５０ｇ］以上３０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、潜像担持体と、上記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、上記潜像担持体上の潜像を、トナーと磁性粒子を含む現像剤により現像する現像手段と、上記潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた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、４又は５の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
上記請求項１乃至５の現像装置及び請求項６の画像形成装置においては、現像領域の現像剤担持体外側における法線方向磁束密度の減衰率が４０［％］以上、あるいは、半値点間の角度幅を２５［°］以下となるように構成されている。このように減衰率を高め又は半値点間の角度幅を狭めるには、例えば、上記公報の現像装置のように、Ｎ極からなる１つの現像磁極と、この現像磁極の現像剤担持体表面移動方向両側に近接して配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とを設ける。尚、現像磁極と補助磁極の極性は互いに逆極性であればよく、現像磁極がＳ極で補助磁極がＮ極であってもよい。そして、これとともに、現像領域に搬送される現像剤の量（現像剤供給量）を、現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なくする。具体的には、６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下に設定する。この結果、上述したように、磁気ブラシの長さを短くし、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度を高めることができる。
また、上記請求項１乃至５の現像装置及び請求項６の画像形成装置では、現像剤規制部材と現像剤担持体の表面との間の最小間隔すなわちドクタギャップを０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下としている。これは、従来０．５［ｍｍ］程度であったドクターギャップを狭めたものである。このようにドクターギャップを狭めることで、後述する実験例１に示すように、現像剤がドクターギャップを通過する際に、凝集したトナーに加わるキャリアの圧力を増加させることができる。その結果、凝集したトナーが現像領域に達する前に、その凝集体を崩すことができる。なお、ドクタギャップを０．２［ｍｍ］以上であれば、６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という現像領域への現像剤供給量を確保することが可能であることが後述する実験例１にて確認されている。
なお、このような範囲にドクタギャップを狭めると、従来の構成のままでは、６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という現像領域への現像剤供給量を確保することができないおそれがある。しかし、キャリアの飽和磁化値を高めたり、ドクタギャップ付近の磁束密度を高めたりすれば、現像剤担持体上における現像剤の拘束力が大きくなり、現像剤供給量を確保することができる。その理由について説明すると、現像剤の拘束力が大きくなると、現像剤は堅く締まって密な状態となり、現像剤はドクターギャップを通過にくい状態となってその手前で滞留する。そして、現像剤担持体の表面移動によってドクターギャップに次々と搬送されてくる現像剤がその密な状態の現像剤をドクターギャップに押し込む効果が得られる。したがって、現像剤担持体上の現像剤の拘束力を大きくすることで、現像領域への現像剤供給量を増やすことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触する帯電手段としての帯電ローラ５０により、その表面を一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット５１により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ローラ５０及び光書込ユニット５１とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、後述する現像手段としての現像装置２により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ベルト５３を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット５４から給紙ローラ５５及びレジストローラ対５６を経て搬送される転写材としての転写紙５２上に転写される。転写終了後の転写紙５２は、定着手段としての定着ユニット５７によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット５８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ５９で除去される。
【００１７】
次に、本実施形態における現像装置２の構成について説明する。
図１は、感光体ドラム１の周囲に配置される現像装置２を含む主な装置の概略構成図である。本実施形態における現像装置２は、現像剤担持体としての現像ローラ３が所定間隔の現像ギャップを介して感光体ドラム１に近接するように配置されている。この現像ローラ３は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体からなる円筒状の現像スリーブ４を備えている。また、その内部には、現像スリーブ４の表面上に現像剤を穂立ちさせる等ための磁界を形成する磁界形成手段としての磁石ローラ５が設けられている。現像スリーブ４は、固定配置されている磁石ローラ５の周囲を、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転する。
【００１８】
また、現像装置２は、現像スリーブ４と感光体ドラム１とが対向する現像領域に対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側に、現像スリーブ上に付着した現像剤量を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード６が設けられている。このドクタブレード６の先端（規制部）と現像スリーブ４の表面との最小間隔であるドクタギャップは、現像領域に搬送される現像剤供給量に影響を与える。本実施形態では、ドクタギャップを０．３［ｍｍ］に設定しているが、０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下の範囲内であればよい。そして、本実施形態では、ドクタギャップ近傍の磁界の強さやキャリアの飽和磁化値等の各種パラメータを調節して、現像領域への現像剤供給量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となるように設定している。また、現像装置２は、現像ローラ３の感光体ドラム１とは反対側の領域における現像ケーシング７の内部に、現像剤を攪拌しながら現像スリーブ４上へ汲み上げるためのスクリュー８が設けられている。
また、現像領域の下方には、現像ケーシング７の下あご部分と、レジストローラ５６を通過した転写紙を転写部に案内するためのガイド板４６との間に、マイラー部材９が設けられている。このマイラー部材９は、現像スリーブ４の一部を感光体ドラム１に対向させるための現像ケーシング７の開口部から飛散するキャリアやトナーが、転写紙やレジストローラ５６等を汚すことを防いでいる。
【００１９】
本実施形態では、径が１００［ｍｍ］である感光体ドラム１を、現像領域におけるドラム線速が３３０［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させ、かつ、径が２５［ｍｍ］である現像スリーブ４を、現像領域におけるスリーブ線速が６６０［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させている。すなわち、本実施形態では、ドラム線速に対するスリーブ線速の線速比を２．０に設定している。
また、本実施形態における現像ギャップは０．５［ｍｍ］に設定されている。従来の現像ギャップは、一般にキャリア粒径の１０倍程度に設定されており、例えばキャリア粒径が５０［μｍ］であれば０．６５［ｍｍ］以上０．８［ｍｍ］以下程度であった。一方、本実施形態では、従来に比べて主磁極の磁力が大きいため、キャリア粒径の３０倍程度に設定することも可能である。しかし、本実施形態であっても、現像ギャップをキャリア粒径の３０倍程度よりも広くすると、所望の画像濃度を得ることが困難となる。なお、本実施形態においては、ドラム線速に対するスリーブ線速の線速比を１．５まで下げても、必要な画像濃度を得ることができる。
【００２０】
次に、磁気ローラ５により形成される磁界について説明する。
図３は、磁石ローラ５の各磁極により現像スリーブ４の表面に発生するその表面の法線方向の磁束密度（以下、「法線方向磁束密度」という。）の分布を実線で示した円グラフである。この円グラフを作成するために、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ−８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダにより記録した。このような磁気特性を有する磁石ローラ５による磁界によって、現像剤中のキャリアが現像スリーブ４上にチェーン状に穂立ちし、このチェーン状に穂立ちしたキャリアに静電力等によりトナーが付着して磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、現像スリーブ４の表面移動に伴って現像スリーブ４の表面移動方向（図中反時計回り方向）に搬送される。
【００２１】
本実施形態における磁石ローラ５は、図４に示すように、現像領域における現像剤を穂立ちさせるための磁界を形成する主磁極Ｐ１ｂを備えている。また、この主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側と下流側には、それぞれ補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃが主磁極Ｐ１ｂに近接するように配置されている。各磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃは、横断面の小さい磁石により構成されている。一般に、磁石の横断面を小さくすると磁力が弱くなるため、本実施形態では、３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを比較的磁力の強い希土類金属合金からなる磁石で構成している。希土類金属合金磁石のうち、代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石によれば、３５８［ｋＪ／ｍ３］の最大エネルギー積を得ることができる。また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石によれば、８０［ｋＪ／ｍ３］前後の最大エネルギー積を得ることができる。一般には、最大エネルギー積が３６［ｋＪ／ｍ３］前後、２０［ｋＪ／ｍ３］前後のフェライト磁石、フェライトボンド磁石等が用いられる。しかし、本実施形態のように希土類金属合金磁石を用いれば、これらに比べて強い磁力を確保することができる。よって、横断面の小さい磁石を用いても、現像スリーブ４の表面の磁力を十分に確保することができる。本実施形態では、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］以上２００［ｍＴ］以下となるように設定されている。
【００２２】
また、図３において１点破線で示すラインは、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度を示している。本実施形態において、法線方向磁束密度の減衰率とは、上記数１で求められる値を意味する。このとき、数１中「Ｘ」は、現像スリーブ４の表面上に発生する法線方向磁束密度のピーク値を指し、「Ｙ」は、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値を指す。例を挙げると、現像スリーブ４の表面の法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］で、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた部分での法線方向磁束密度が８０［ｍＴ］であるとき、その減衰率は２０［％］となる。
【００２３】
次に、磁気ローラ５の磁極配置について説明する。
図４は、磁気ローラ５の現像磁極である３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの配置を示す説明図である。磁気ローラ５の現像磁極は、主に現像領域の現像剤を穂立ちさせるために機能する主磁極Ｐ１ｂと、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃから構成される。これらの補助磁極は、主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向の上流側及び下流側に隣接する位置に、その主磁極Ｐ１ｂとは反対極性をもつものである。本実施形態では、上記主磁極Ｐ１ｂ、現像スリーブ４上に現像剤を汲み上げるための磁界を形成する磁極Ｐ４、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６、及び、現像領域の現像スリーブ４表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２，Ｐ３を、Ｎ極で構成している。また、上記補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、及び、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を搬送する磁極Ｐ５を、Ｓ極で構成している。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂとして、現像スリーブ４の表面上の法線方向磁束密度の最高値が約１２０［ｍＴ］となる磁石を用いている。
【００２４】
また、上述した２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃは、主磁極Ｐ１ｃによる現像スリーブ４表面上の法線方向磁束密度の分布を調節するために利用される。具体的には、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見た現像スリーブ表面移動方向の半値点間の角度幅（以下、「半値角度幅」という。）を狭くするために利用される。ここで、半値角度幅とは、主磁極Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像スリーブ４表面の２つの半値点を、現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向における角度幅をいう。したがって、例えば、法線方向磁束密度の最高値が１２０［ｍＴ］である場合、半値角度幅は、法線方向磁束密度がその半値である６０［ｍＴ］となる現像スリーブ４表面の半値点を現像スリーブ４の中心軸から見たときの角度幅となる。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］以下となるように、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの磁気特性や配置などが設定されている。具体的には、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁石における現像スリーブ表面移動方向の横断面の幅が２［ｍｍ］に設定されている。その結果、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］となる。
【００２５】
図５（ａ）は、図３を基づいて、本実施形態のように３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃで現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。また、図５（ｂ）は、従来のように１つの磁極Ｐ１で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）を比較すると、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅θ１は、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃにより、従来の単一の現像磁極Ｐ１の半値角度幅θ’１よりも狭くなる。ここで、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］を越えると、後端白抜け等の異常画像が発生することが確認されている。
【００２６】
また、本実施形態では、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの半値角度幅は、図４に示すように、３５［°］以下となるように設定している。また、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの位置関係は、図４に示したように、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの配置角度幅が３０［°］以下となるように設定されている。この配置角度幅とは、主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値を示す現像スリーブ４表面の各点を、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向におけるそれぞれの角度幅をいう。本実施形態では、上述のように主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が１６［°］であるため、主磁極Ｐ１ｂに対する各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの配置角度幅を２５［°］としている。
【００２７】
更に、本実施形態では、現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が０［ｍＴ］となる変極点のうち、現像スリーブ４の表面移動方向最上流側と最下流側に位置する２つの変極点間の角度幅を１２０［°］以下となるように構成されている。すなわち、図４に示すように、２つの補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと各補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃにそれぞれ隣り合う磁極Ｐ２，Ｐ６との間に存在する変極点間の角度幅が１２０［°］以下となっている。
【００２８】
以上の構成において、本実施形態における現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁気特性は、以下に示すように観測された。
主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５５．８［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は６４．２［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は５３．５［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側補助磁極Ｐ１ａの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１００［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５３．３［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は４６．７［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４６．７［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６７．４［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は５２．６［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４３．８［％］となる。
なお、図５（ｂ）に示した従来の磁石ローラ５では、例えば、現像磁極Ｐ１の現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は９０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６３．９［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は２６．１［ｍＴ］であった。したがって、この場合の主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は２９［％］となる。
【００２９】
以上のような磁気特性を有する主磁極Ｐ１ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを備えた磁石ローラ５により生じる磁力線に沿って現像剤が穂立ちして、現像スリーブ４上に磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの中で、主磁極Ｐ１ｂによる磁界により形成されるブラシ部分のみが感光体ドラム１の表面に接触することになり、感光体ドラム１上の静電潜像の可視像化に寄与することになる。このとき、現像領域における磁気ブラシの長さは、約１［ｍｍ］となるように設定されている。尚、ここでいう磁気ブラシの長さは、感光体ドラム１を取り外した場合における長さであって、実際には、現像ギャップが０．５［ｍｍ］に設定されているので、現像領域における磁気ブラシの長さは、その現像ギャップに応じて短くなる。
【００３０】
このように磁気ブラシの長さを短く形成できるのは、上述のように法線方向磁束密度の減衰率が大きいためである。その理由は、現像スリーブ４の表面上での法線方向磁束密度は高いが、減衰率が高いために、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は急激に低くなる。このため、現像スリーブ４の表面付近の現像剤は強い磁界の作用を受けて密集するが、現像スリーブ４の表面から比較的離れたところでは磁界が弱いため現像剤がブラシチェーンを維持できないからである。また、本実施形態では、上述したように、現像剤供給量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と少なめになるように設定している。これにより、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像剤供給量不足のため、磁気ブラシが短く規制される。そして、このように短く規制された結果、現像ギャップを０．５［ｍｍ］と設定することで、磁束密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。尚、本実施形態では、現像ギャップを０．５［ｍｍ］に設定しているが、０．３［ｍｍ］以上０．５［ｍｍ］以下の範囲内であればよい。この範囲内であれば、磁束密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。
【００３１】
次に、本実施形態に用いる現像剤のキャリアについて説明する。
キャリアの芯材としては、公知の磁性体材料を使用することができる。この磁性体材料としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金又は化合物等が挙げられる。
ここで、キャリアの磁気特性は、磁気ローラ５による磁界からキャリアが受ける影響を左右し、現像剤の現像特性及び搬送性に大きく影響を及ぼすことが、本発明者の研究により確認されている。本実施形態では、キャリア飛散を抑制する目的、また現像領域への現像剤供給量を増加して画像濃度を高める目的で、飽和磁化値が８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下であるキャリアを使用している。尚、ここでいうキャリアの飽和磁化値としては、３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］磁場中におけるキャリアの磁化の強さを使用している。
また、キャリアの残留磁化値及び保磁力の強さが大きすぎると、現像ケーシング７の内部における現像剤の良好な搬送性が妨げられ、画像の階調性が低下したり、後端トナーよりが発生したりすることが本発明者の研究により確認されている。更に、本発明者らの研究の結果、画像のカスレやベタ画像中での濃度不均一等も発生しやすくなり、現像能力を低下させる要因となるも判明した。このような不具合を抑制するためには、キャリアの残留磁化値が１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、好ましくは５×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、より好ましくは実質上０であるのが望ましい。また、キャリアの保磁力の強さは、４０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下、好ましくは３０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下、より好ましくは１０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下であることが重要である。尚、ここでいうキャリアの保磁力の強さとしては、３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］磁場中に置かれたときの保持力の強さを使用している。
以上のキャリアの磁気特性を考慮した場合、キャリアの芯材としては、フェライトを使用するのが好ましい。
【００３２】
また、キャリア体積平均粒径が３０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲であるとき、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度が高くなり、本発明者の研究により特段の副作用もないことが判明した。これについて説明すると、キャリア粒径は磁性体粒子粒度分布に大きく依存するが、その体積平均粒径が３０［μｍ］未満となると、粒径の小さいキャリアの数が増加する。このような小径のキャリアは、現像スリーブ４上に保持されにくいため、現像領域において感光体ドラム１の表面に移動して付着するキャリア付着という現象が発生する。したがって、小径キャリアの数が増えると、感光体ドラム１へのキャリア付着が発生しやすくなる。逆に、キャリアの体積平均粒径が６０［μｍ］を越えると、ドクタギャップが０．２〜０．４［ｍｍ］という狭いものである場合、十分なトナーを現像領域に供給することができない。
【００３３】
また、キャリアの被覆樹脂としては、一般的な熱硬化型シリコーン樹脂を使用することができる。また、本実施形態では、キャリアの静抵抗値が１２［ｌｏｇΩ］以上１４［ｌｏｇΩ］以下となるようにキャリアの抵抗値を調整する目的で、キャリアの被覆樹脂中に微粉末を添加する。この微粉末は、０．０１［μｍ］以上５．０［μｍ］以下程度の粒径をもつものであるのが好ましい。更に、キャリアの帯電特性を調整したり、被覆樹脂と芯材との接着性を向上させたりする目的で、カップリング剤、特にシランカップリング剤を用いることができる。例えば、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン（以上、トーレ・シリコン社製）、アリルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド（以上、チッソ社製）等が挙げられる。
【００３４】
このような被覆樹脂を芯材にコーティングする方法は特に限定されず、例えば、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、フローコーターを用いる流動スプレーコーティング法を採用することができる。このような方法でコーティングした後は、被覆膜の硬化処理及び乾燥処理を行う。この処理において、加熱あるいは加熱及び加湿を行うことで、速やかに硬化・乾燥を完了することができる。被覆膜の厚みは２μｍ以下程度、好ましくは０．１〜１μｍとする。
【００３５】
次に、本実施形態に用いる現像剤のトナーについて説明する。
本実施形態におけるトナーとしては、公知の方法を用いて作製したものを広く用いることができる。具体的には、例えば、結着樹脂、着色剤及び極性制御剤よりなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られたものを使用することができる。また、必要に応じて任意の添加物を含ませてもよい。本実施形態では、重量平均粒径が６［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲にあるトナーを使用する。このトナーの重量平均粒径は、種々の方法によって測定でき、例えばコールターカウンターを使用して測定することができる。このコールターカウンターとしては、例えばコールターカウンターＩＩ型（コールター社製）を利用することができる。そして、このようなコールターカウンターにより得られた測定結果に基づいて、例えば個数分布、体積分布といった特性について解析することにより、トナーの重量平均粒径を求めることができる。コールターカウンターによる測定で使用する電解液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１［％］塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。
【００３６】
トナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てを用いることができる。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独であるいは２種以上混合して使用される。
【００３７】
また、トナーの着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【００３８】
また、トナーをより効率的に帯電させるために、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤を含有させることもできる。極性制御剤としては、例えば、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。
【００３９】
また、その他の添加剤としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が一般的なものとして挙げられるが、特に限定するものではない。本実施形態では、添加剤として、シリコーンオイル処理剤にて処理した微粒子を用いている。この微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が挙げられる。
シリカ微粒子のシリコーンオイル処理剤の具体例としては、分子中に反応性基を有する変性シリコーンオイル、ハイドロジェンシリコーンオイル又はフッ素含有シリコーンオイルの１種以上を用いることが好ましいが、分子中にこのような活性な基を有しない未変性シリコーンオイルを用いることも可能である。分子中に反応基を有する変性シリコーンオイルとしては、分子中にヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、エーテル基およびメルカプト基からなる群から選ばれる基を１種以上含む変性シリコーンオイルの１種以上が好ましい。また、このシリコーンオイルの粘度は、室温で５［ｃｐ］以上１５０００［ｃｐ］以下であるものが好ましい。添加剤としてシリコーンオイル処理剤にて処理したシリカ微粒子を用いれば、シリカ微粒子による感光体ドラム１の摩耗を低減することができる。
【００４０】
ここで、本実施形態のように小粒径のトナーを用いる場合、摺擦による過剰帯電を生じやすくなるので、連続でプリントした場合での帯電量が上昇を抑止し、カウンターチャージよる非画像部へのトナー付着が生じやすい。そこで、本実施形態では、トナーの帯電量を制御する目的で、トナーの流動性を高めることができる酸化チタン微粒子を含有させている。この酸化チタンの添加量は、ＢＥＴ法による窒素吸着により計測したトナーの全表面積に対する酸化チタンの比表面積が、３０［ｍ２／ｇ］以上、特に５０［ｍ２／ｇ］以上４００［ｍ２／ｇ］以下の範囲内となるように設定するのが望ましい。しかし、酸化チタン微粒子をシリカ微粒子よりも多量に添加すると、トナー帯電量が不足する結果を招くことになる。よって、シリカ微粒子に対する酸化チタン微粒子の添加比率は、０．６以下となるように設定するのが望ましい。このような微粉末の総添加量は、トナーに対しても０．５［重量％］以上２［重量％］以下とするのが好適である。
【００４１】
以下、上述した実施形態で説明したレーザプリンタを用いて行った２つの実験例について説明する。
まず、以下の実験例で用いるトナーＴ及びキャリアＣ１〜６の処方及び製法について説明する。
【００４２】
（トナーＴの作製）
下記の表１に示す各材料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した。その後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却した。これにより得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径で４［μｍ］以下の微粒子の量が６０［％］以下である分級トナーを生成した。そして、１００部の分級トナーに対して、１．０部のシリカ微粒子及び０．４部のチタニア微粒子を添加し、１５００［ｒｐｍ］で回転するヘンシェルミキサーにより混合することで、トナーＴを得た。このトナーＴの重量平均粒径は６．７［μｍ］であった。
【表１】
2004069807.tif 000003
【００４３】
（キャリアＣ１の作製）
下記の表２に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ１を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が２２［μＡ］、流動度が２５［秒／５０ｇ］のものを使用した。ここでいう電流値とは、磁気ブラシが感光体ドラム１に接触したときに導通する電流値を示している。以下の電流値についても同様である。このキャリアＣ１の静抵抗値は１６．２［ｌｏｇΩ］で、その流動度は２９［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。尚、このキャリアＣ１は、従来用いられていたものである。
【表２】
2004069807.tif 000004
【００４４】
（キャリアＣ２の作製）
下記の表３に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ２を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］のものを使用した。このキャリアＣ２の平均粒径は５５［μｍ］であり、その飽和磁化値は８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表３】
2004069807.tif 000005
【００４５】
（キャリアＣ３の作製）
上記表３に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ３を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］のものを使用した。このキャリアＣ３の平均粒径は５５［μｍ］であり、その飽和磁化値は１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【００４６】
（キャリアＣ４の作製）
下記の表４に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ４を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］、飽和磁化値が９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が２５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ４の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は２５［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表４】
2004069807.tif 000006
【００４７】
（キャリアＣ５の作製）
上記表３に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ５を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］、飽和磁化値が９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が１５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ５の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は２０［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【００４８】
（キャリアＣ６の作製）
上記表３に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．６［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ６を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］、飽和磁化値が９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が２２［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ６の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は３０［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は９０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【００４９】
（測定方法）
次に、上述したトナー及びキャリアの特性を測定するために使用した方法について説明する。
キャリアの飽和磁化値については、測定装置として、ＢＨＵ−６０型磁化測定装置（理研測定製）を用いた。そして、秤量した約１．０［ｇ］のキャリアを内径７ｍｍφで高さ１０［ｍｍ］のセルに詰め、上記測定装置にセットし、印加磁場を徐々に高めて最大３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］まで上昇させ、次いで印加磁場を減少させた。これにより得られるヒステリシスカーブを最終的に記録紙上に記録し、その記録結果に基づいて飽和磁化値を求めたものを、キャリアの飽和磁化値とした。
キャリアの平均粒径については、測定装置としてマイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社：ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ製Ｔｙｐｅ７９９５）のＳＲＡタイプを用いた。この測定は、０．７［μｍ］以上１２５［μｍ］以下のレンジ設定で行った。
また、キャリアや現像剤の流動度は、５０ｇのキャリア又は現像剤が細孔から落下するのに要する時間である。その測定は、ＪＩＳ−Ｚ２５０４に基づき、試料を温度が２３［℃］±３［℃］、湿度が６０［％］±１０［％］の環境下に２時間放置後に行った。
また、キャリアの静抵抗値は、図６に示す静抵抗測定装置を用いて測定を行った。この静抵抗測定装置は、セル６０と、このセル６０に接続される２つの電極６１，６２と、これらの電極６１，６２の間に電圧を印加する電源６３と、これらの電極６１，６２の間に流れる電流を測定する電流計６４と、これらの電極６１，６２の間に生じる電圧を測定するための電圧計６５とから構成されている。この静抵抗測定装置を用いて測定を行う場合、セル６０にキャリア又は現像剤Ｂを充填した後、電源６３から電圧を印加したときに電流計６４で計測される電流値から、キャリア又は現像剤Ｂの静抵抗値を求めた。本測定において、セル６０に充填されたキャリア又は現像剤Ｂに接触する電極６１，６２の面積は約４．０［ｃｍ２］であった。また、２つの電極６１，６２の間隔すなわちキャリア又は現像剤Ｂの電流方向の厚さｄは約２［ｍｍ］であった。また、上部電極６２の重量は２７５［ｇ］であった。そして、電源６３から印加される電圧は５００Ｖとした。尚、本測定においては、キャリア又は現像剤Ｂが粉体であるので、セル６０の充填率が変化しやすく、充填率の変化により静抵抗値が変化することがあるので注意を要する。
トナーの重量平均粒径は、コールターカウンターＩＩ型（コールター社製）を使用し、その測定結果に基づいて、例えば個数分布、体積分布といった特性について解析することにより、トナーの重量平均粒径を求めた。この測定で使用する電解液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１［％］塩化ナトリウム水溶液を用いた。
【００５０】
〔実験例１〕
凝集したトナーが磁気ブラシによって感光体ドラム１に摺擦させるときに崩れて飛散すると画像上にトナー汚れとして表れる。このトナー汚れを抑制するには、従来０．５［ｍｍ］程度であったドクターギャップを狭め、凝集したトナーを事前に崩すのがよい。しかし、ドクターギャップを狭めると、現像領域への現像剤供給量が減り、画像濃度が低下するため、凝集したトナーによるトナー汚れが防げても画像濃度が低下してしまう。よって、本実験例では、画像濃度を維持しつつも、トナーの凝集体によるトナー汚れを抑制できるドクターギャップ及びキャリアの飽和磁化値の適正値を求める実験を行う。
【００５１】
本実験例１では、トナーＴ及びキャリアＣ１〜Ｃ３をそれぞれ混合してトナー濃度が５［ｗｔ％］の３つの現像剤を作製した。本実験例では、各現像剤につき、それぞれ、ドクタギャップが０．２［ｍｍ］、０．３［ｍｍ］、０．４［ｍｍ］である３パターンについて実験を行った。なお、本実験例で使用する現像装置２は、主磁極Ｐ１ｂの法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］で、その法線方向磁束密度の減衰率は５３．５［％］である。また、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］である。そして、この現像装置２に各現像剤を入れ、上述した実施形態に係るレーザプリンタにより、Ａ４版（横）の用紙に画像面積率が４０［％］である画像を１００枚プリントした。
本実験では、プリントした画像を観察し、各１００枚中にトナー汚れが認められた枚数、及び、各１００枚の画像の平均画像濃度について測定した。なお、本実施形態では、トナーが凝集したまま用紙に付着したために生じる黒ポチをトナー汚れとして評価している。本実験例における実験結果は、下記の表５に示すとおりである。
【００５２】
【表５】
2004069807.tif 000007
【００５３】
まず、各キャリアごとに、ドクタギャップの変化と現像領域への現像剤供給量との関係について見ると、上記表５に示すように、ドクタギャップが狭くなるほど現像剤供給量が減っていく関係にある。また、各キャリアごとに、ドクタギャップの変化と画像濃度との関係について見ると、上記表５に示すように、ドクタギャップが狭くなるほど画像濃度が減っていく関係にある。法線方向磁束密度の減衰率が４０［％］以上であるという条件下では、１．３以上という所望の画像濃度を得るには少なくとも現像剤供給量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下である必要があることは本発明者らの研究によって判明している。そして、本実験でも、上記表５に示すように、キャリアの飽和磁化値が４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］の場合、ドクタギャップが０．２［ｍｍ］又は０．３［ｍｍ］のときには所望の画像濃度を得られないという結果を得た。
一方、各キャリアごとに、ドクタギャップの変化とトナー汚れ枚数との関係について見ると、上記表５に示すように、ドクタギャップが広くなるほどトナー汚れ枚数が増える関係にある。そして、本実験の結果、上記表５に示すように、キャリアの飽和磁化値が４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］の場合、ドクタギャップが０．４［ｍｍ］のときは、トナー汚れ枚数が１００枚中７９枚であり、実用的な範囲を超えるものとなった。また、ドクタギャップが０．３［ｍｍ］のときも、トナー汚れ枚数が１００枚中３７枚であり、実用的な範囲をを超えるものとなった。
【００５４】
以下、上記実験結果について考察する。
同じ磁気特性を有する現像装置２であっても、キャリアの飽和磁化値によって、現像スリーブ４上に現像剤を拘束するための拘束力が異なってくる。現像スリーブ４上における現像剤の拘束力が大きければ、現像剤は堅く締まった状態で現像スリーブ４上に担持される。そのため、現像剤はドクターギャップを通過にくい状態となりその手前で滞留することになるが、現像スリーブ４の表面移動によってドクターギャップに次々と搬送されてくる現像剤がその滞留した現像剤をドクターギャップに押し込む効果が得られる。したがって、ドクターギャップを簡単に通過できてしまう状態の現像剤に比べて、現像領域への現像剤供給量が多くなる。その結果、キャリアの飽和磁化値によってドクターギャップを通過できる現像剤の量が変化し、現像領域への現像剤供給量が変動し、画像濃度に影響が出るものと考えられる。
以上より、キャリアの飽和磁化値が４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］を下回る場合、現像スリーブ４上における現像剤の拘束力が小さいため、ドクタギャップが狭い上に上述の押し込み効果があまり得られない。したがって、ドクターギャップを通過できる現像剤の量が少なく、画像濃度が低いものとなったと考えられる。なお、キャリアの飽和磁化値が１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］を越える場合、現像領域に現像剤を適正に供給することができなかった。これは、現像スリーブ４上における現像剤の拘束力が大きすぎて、ドクタギャップの手前で滞留した現像剤がドクターギャップを通過できなかったことが原因であると考えられる。
【００５５】
また、本実験例によって、ドクターギャップが狭くするほどトナー汚れ枚数を減らすことができることが確認された。これは、ドクターギャップが狭くすることで、現像剤がドクターギャップを通過する際、凝集したトナーに加わるキャリアの圧力が増した結果、トナーの凝集を崩すことができたことが原因であると考えられる。
【００５６】
以上、本実験例から、ドクタギャップを０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下という狭いものとし、かつ、キャリアの飽和磁化値が少なくとも８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下の範囲であれば、凝集トナーによるトナー汚れの枚数を十分に減らすことができるとともに、高い画像濃度を維持することができる。
【００５７】
〔実験例２〕
実験例２では、上記トナーＴ及びキャリアＣ４〜Ｃ６をそれぞれ混合してトナー濃度が５［ｗｔ％］の３つの現像剤を作製した。本実験例では、各現像剤について、上記実験例１と同じ現像装置を備えたレーザプリンタを用い、上記実験例１と同様にして画像を１００枚プリントし、キャリアの流動性及び現像剤の流動性と、トナー汚れ枚数との関係について確認する。本実験例２における実験結果は、下記の表６に示すとおりである。
【００５８】
【表６】
2004069807.tif 000008
【００５９】
キャリアの流動度と現像剤の流動度は比例関係にある。また、上述した測定方法から流動度が低いほど流動性は高くなる。上記表６に示すように、キャリアの流動度又は現像剤の流動度が高いほど、すなわち、その流動性が低いほど、現像領域への現像剤供給量は高くなった。また、キャリアの流動度又は現像剤の流動度が高くて流動性が低いほど、トナー汚れ枚数は減る結果となった。
【００６０】
以下、上記実験結果について考察する。
キャリアの流動度又は現像剤の流動度が低くすぎてその流動性が高すぎると、現像剤は比較的柔らかい状態で現像スリーブ４上に担持される。そのため、現像剤はドクターギャップを簡単に通過しやすく、ドクターギャップに現像剤を押し込むという上述した効果を得にくい。その結果、現像領域への現像剤供給量が少なくなったものと考えられる。
また、このように流動性が高すぎると、現像剤中のトナーがドクターギャップ等においてあまり摺擦されず、帯電量が不足する。その結果、トナー汚れ枚数が増えたものと考えられる。
【００６１】
一方、キャリアの流動度又は現像剤の流動度が高く、その流動性が低ければ、現像剤は堅く締まった状態で現像スリーブ４上に担持される。そのため、現像剤をドクターギャップに押し込むという上述した効果が得られる。その結果、現像領域への現像剤供給量が多くなったものと考えられる。
また、キャリアの流動度又は現像剤の流動度が高く、その流動性が低ければ、現像剤が堅く締まった状態になるため、現像剤中のキャリアによるトナーへの圧力が高まり、凝集したトナーを崩しやすくなる。その結果、トナー汚れ枚数を減らすことができるものと考えられる。
しかし、流動性が低すぎると、ドクタギャップの手前で滞留した現像剤がドクターギャップを通過できなくなり、現像領域に現像剤を適切に供給することができなくなる。よって、キャリアの流動度でいえば２０［秒／５０ｇ］以上３０［秒／５０ｇ］以下、現像剤の流動度でいえば３０［秒／５０ｇ］以上４５［秒／５０ｇ］以下であるのが好ましい。
【００６２】
以上、本実施形態によれば、現像剤規制部材であるドクタブレード６と現像剤担持体である現像スリーブ４の表面との間の最小間隔（ドクタギャップ）を０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下に設定している。このようにドクタギャップを狭いものとすることで、上記実験例１で説明したように、これを通過する現像剤中のトナーの凝集を崩し、現像領域にトナー凝集のない現像剤を供給することができる。よって、凝集したトナーによる黒ポチ等が画像内に表れることがなく、高品質の画像を得ることができる。しかも、本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂにより現像領域の現像スリーブ４の表面外側に生じる磁束の現像スリーブ表面法線方向における磁束密度の減衰率を４０［％］以上とすべく、その主磁極Ｐ１ｂと隣り合うように主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向下流側に配置される下流側補助磁極Ｐ１ｃを設けている。そして、現像スリーブ４に担持されて現像領域に搬送される現像剤の量（現像剤供給量）を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内に設定している。よって、磁気ブラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くできて、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図ることができる。
また、本実施形態においては、主磁極Ｐ１ｂにより現像スリーブ４の表面上に生じるその表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となるその表面上の半値点を、現像領域における現像スリーブ４の表面の曲率中心軸から見たときの現像スリーブ表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下に設定されている。これにより、減衰率を４０［％］以上とするのと同様の効果が得られる。
また、本実施形態においては、現像剤中の磁性粒子であるキャリアの飽和磁化値を、８０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下としている。これにより、上記実験例１で説明したように、ドクタギャップが０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下という狭いものであっても、現像領域への現像剤供給量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内に収めることができ、高い画像濃度を維持できる。
また、本実施形態においては、現像剤の流動度が３０［秒／５０ｇ］以上４５［秒／５０ｇ］以下に設定されている。これにより、上記実験例２で説明したように、０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下という狭いドクタギャップであっても、現像領域への現像剤供給量を十分に確保でき、より画像濃度を高めることができる。
また、本実施形態においては、キャリアの流動度が２０［秒／５０ｇ］以上３０［秒／５０ｇ］以下に設定されている。現像剤の流動度はトナーよりもはるかに体積が大きいキャリアの流動度でほぼ決まる。よって、キャリアの流動度がこの範囲であれば、現像剤の流動度を３０［秒／５０ｇ］以上４５［秒／５０ｇ］以下にすることができる。よって、上述のように、ドクタギャップが狭くても、現像領域への現像剤供給量を十分に確保でき、より画像濃度を高めることができる。
また、本実施形態は、上述した現像装置２を用いた画像形成装置としてのレーザプリンタである。よって、磁気ブラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くできるので、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図ることができる。しかも、凝集トナーによる画質低下を抑制することもできる。したがって、高い品質の画像を形成することができる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、現像剤中に存在する凝集したトナーを、現像領域に供給される前に崩すことができるので、その凝集したトナーによって画像が乱されることなく高画質を維持できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの現像装置の概略構成図。
【図２】同プリンタ全体の概略構成図。
【図３】同プリンタの磁石ローラの各磁極により現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度の分布を示す円グラフ。
【図４】同磁気ローラの現像磁極を構成する３つの磁極の配置を示す説明図。
【図５】（ａ）は、３つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。
（ｂ）は、１つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。
【図６】キャリアの静抵抗値を測定するための測定装置の概略構成図。
【図７】（ａ）は、現像磁極が１つの磁極からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【図８】（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極と２つの補助磁極からなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【符号の説明】
１　　感光体ドラム
２　　現像装置
３　　現像ローラ
４　　現像スリーブ
５　　磁気ローラ
６　　ドクタブレード
７　　現像ケーシング
８　　スクリュー
９　　マイラー部材
５０　帯電ローラ
５１　光書込ユニット
５２　転写紙
５３　転写ベルト
Ｐ１ｂ　主磁極
Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ　補助磁極
【図１】
2004069807.tif 000009
【図２】
2004069807.tif 000010
【図３】
2004069807.tif 000011
【図４】
2004069807.tif 000012
【図５】
2004069807.tif 000013
【図６】
2004069807.tif 000014
【図７】
2004069807.tif 000015
【図８】
2004069807.tif 000016