(57)【要約】【課題】  像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を有し、前記現像手段には固定した磁石と回転する非磁性スリーブを備え、かつ前記像担持体に対向配置された現像ローラを有する画像形成装置において、小径現像ローラを用いてもなお、キャリア付着や地汚れの発生を抑制することができる現像手段を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  現像ローラ５１の外径が１８ｍｍ以下であり、かつ固定した磁石の現像主極角度θが現像ローラの中心と該現像ローラが前記像担持体に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラの回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、前記現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍで、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値が５×１０６〜５×１０７Ωとした。【選択図】図１
2005156692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段には固定した磁石と回転する非磁性スリーブを備え、かつ前記像担持体に対向配置された現像ローラを有する画像形成装置において、
該現像ローラの外径が１８ｍｍ以下であり、かつ固定した磁石の現像主極角度が現像ローラの中心と該現像ローラが前記像担持体に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラの回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、前記現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍであって、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値が５×１０６Ω〜５×１０７Ωであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記キャリアがその表面に樹脂皮膜層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置において、
前記現像ローラの線速度が前記像担持体の線速度の１．５乃至２．０倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
像担持体と現像手段を必須の構成とし、これに帯電手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記現像手段を構成する現像ローラの外径が１８ｍｍ以下であり、かつ固定した磁石の現像主極角度が現像ローラの中心と該現像ローラが前記像担持体に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラの回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、前記現像ローラが保持する現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍであって、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値が５×１０６Ω〜５×１０７Ωであることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【請求項５】
請求項４記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記キャリアが核体粒子の表面に樹脂皮膜層を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記現像ローラの線速度が像担持体の線速度の１．５乃至２．０倍であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
帯電手段により帯電された像担持体を画像情報を含む走査光により走査して静電潜像をつくり、この静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、該トナー像を被転写媒体に転写する画像形成装置において、
請求項４乃至６に記載のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対し脱着可能にし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、静電現像方式を採用した現像装置を具備した画像形成装置たる複写機、ファクシミリ、プリンター、電子写真記録装置のプロッタ、さらに、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の画像形成装置では、現像手段として二成分現像装置が像担持体に対向して配置されており、該現像装置は固定した磁石と回転する非磁性スリーブを備え、これら磁石とスリーブからなる現像ローラを前記像担持体に対向配置されているのが一般的である。
【０００３】
かかる画像形成装置は、前記像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する上記現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段は固定した磁石と回転する非磁性スリーブを備え、かつ前記像担持体に対向配置された現像ローラを有する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
近年、画像形成装置がカラー化する一方で、装置本体の小型化が望まれている。例えば、４色のトナーを重ね合わせて多色化するカラー画像形成装置では、現像装置に用いられる現像ローラの数は一般に４本であり、かつ小型化のために現像ローラ径は小径化されつつある。近年では１８ｍｍ以下の現像ローラも上市されている。
【０００５】
径が１８ｍｍ以下の現像ローラは、小径化のメリットに加えて形成画像の後端カスレが少ない長所がある。すなわち、小径化によって現像剤が像担持体に接する幅が狭くなり、トナー像形成直後に現像剤の穂でトナー像をかすり取る作用が少なくなり、画像の後端カスレが少なくなると考えられる。
【０００６】
一方、径が１８ｍｍ以下の小径現像ローラを用いると、潜像のエッジ部や地肌部へのキャリア付着、また地肌部へのトナー付着に対しての余裕が低下するという問題が発生する。
【０００７】
特許文献１には、感光体ドラムの線速２００ｍｍ／ｓ、現像スリーブの線速３００ｍｍ／ｓ、感光体ドラムの直径５０ｍｍ、現像スリーブの直径１８ｍｍ、磁石ローラの直径１６ｍｍ、現像剤を構成する磁性粒子の粒径が２０μｍ〜５０μｍ、該磁性粒子のダイナミック抵抗がDRで１０４Ω〜１０８Ωとする現像法が開示されていて、画質の良好、キャリア付着防止、現像特性の安定化等の信頼性上、コスト抑制などの効果を得る旨の開示がある。
【０００８】
特許文献２には、現像ローラ径２５ｍｍ以下において、主極角度を１５°〜２５°に設定することで、キャリア付着と地肌汚れの発生を防止できること、及び上下２つの現像ローラを具備した現像手段の例として、現像能力を主体とする上段現像ローラの主極角度を１０°に、キャリア付着や地肌汚れ防止を主体とする下段現像ローラの主極角度を２０°にそれぞれ設定する旨の開示がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６５９１４号公報
【特許文献２】特開平１１−９５５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、小径現像ローラを用いてもなお、キャリア付着や地汚れの発生を抑制することができる現像手段を備えた画像形成装置を提供することである。また、ユーザーメンテナンス性を向上させるために、本現像手段を具備したプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。  
（１）．  像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段には固定した磁石と回転する非磁性スリーブを備え、かつ前記像担持体に対向配置された現像ローラを有する画像形成装置において、該現像ローラの外径が１８ｍｍ以下あり、かつ固定した磁石の現像主極角度が現像ローラの中心と該現像ローラが前記像担持体に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラの回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、前記現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍであって、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値が５×１０６Ω〜５×１０７Ωであることとした（請求項１）。
（２）．  （１）記載の画像形成装置において、前記キャリアがその表面に樹脂皮膜層を有することとした（請求項２）。
（３）．  （１）乃至（３）の何れかに記載の画像形成装置において、前記現像ローラの線速度が前記像担持体の線速度の１．５乃至２．０倍であることとした（請求項３）。
（４）．  像担持体と現像手段を必須の構成とし、これに、帯電手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記現像手段を構成する現像ローラの外径が１８ｍｍ以下であり、かつ固定した磁石の現像主極角度が現像ローラの中心と該現像ローラが前記像担持体に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラの回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、前記現像ローラが保持する現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍであって、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値を５×１０６Ω〜５×１０７Ωとした（請求項４）。
（５）．  （４）記載のプロセスカートリッジにおいて、前記キャリアが核体粒子の表面に樹脂皮膜層を有することとした（請求項５）。
（６）．  （４）又は（５）に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記現像ローラの線速度が像担持体の線速度の１．５乃至２．０倍であることとした（請求項６）。
（７）．  帯電手段により帯電された像担持体を画像情報を含む走査光により走査して静電潜像をつくり、この静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、該トナー像を被転写媒体に転写する画像形成装置において、（４）乃至（６）に記載のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対し脱着可能にした（請求項７）。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１、４記載の発明は、小径現像ローラを用いてもなお、キャリア付着や地汚れの発生を抑制することができる。
請求項２、５記載の発明は、請求項1記載の効果をより安定させることができる。
請求項３、６記載の発明は、ベタの均一な現像能力を保つことができる。
請求項７記載の発明は、ユーザーメンテナンス性がより優れた画像形成装置についてキャリア付着や地汚れの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[１]  画像形成装置
以下、図を参照しながら、本発明の一例を説明する。本発明の実施に適するカラー画像形成装置の構成を示した図１を用いて、構成及びカラー画像を得る過程について説明する。
【００１４】
[１．１]  装置の構成
図１において、箱形をした装置本体１００内の略中間位置には中間転写ベルト１１を有する転写ベルト装置１０が位置している。中間転写ベルト１１は左右方向に張設されていて、右下がりに緩く傾斜している。中間転写ベルト１１の下側張設面に沿って、４つの画像ステーションＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４が配置されている。
【００１５】
これら４つの画像ステーションＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４のそれぞれは、カラー画像を構成する色である、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー画像をつくる諸部材の構成からなり、使用するトナーの色が異なるだけで、同じ構成をしている。
【００１６】
図２にこれら４つの画像ステーションＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を一般化して符号ＳＴで示す。図２において、画像ステーションＳＴは、像担持体（以降は、感光体ドラムという。）２０と、そのまわりに配置された帯電手段としての帯電装置３０、現像手段としての現像装置５０、クリーニング手段としてのクリーニング装置４０などを具備している。その他の構成については後述する。感光体ドラム２０は中間転写ベルト１１に近接配置されている。
【００１７】
各画像ステーションＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４は、扱うトナーの色が異なるだけで、基本的な構成は同じであるので、図１では各画像ステーションについて扱う色で区別するために、上記した符号の後に、イエロー用の画像ステーションについてはＹ、シアン用の画像ステーションについてはＣ、マゼンタ用の画像ステーションについてはＭ、ブラック用の画像ステーションについてはＢｋの符号をそれぞれ添えて示してある。
【００１８】
図１において、転写ベルト１１の下側張設面は右向きに進行する構成であり、この下側張設面に沿って、最も左側の画像ステーションＳＴ１はイエロー画像を形成する画像ステーションであり、感光体ドラム２０Ｙと、そのまわりに配置された帯電装置３０Ｙ、現像装置５０Ｙ、クリーニング装置４０Ｙなどを具備した構成からなる。
【００１９】
イエロー画像を形成する画像ステーションＳＴ１の右隣には、シアン画像を形成する画像ステーションＳＴ２が位置している。このシアン画像用の画像ステーションＳＴ２は、感光体ドラム２０Ｃと、そのまわりに配置された帯電装置３０Ｃ、現像装置５０Ｃ、クリーニング装置４０Ｃなどを具備した構成からなる。
【００２０】
シアン画像を形成する画像ステーションＳＴ２の右隣には、マゼンタ画像を形成する画像ステーションが位置している。このマゼンタ画像用の画像ステーションは、感光体ドラム２０Ｍと、そのまわりに配置された帯電装置３０Ｍ、現像装置５０Ｍ、クリーニング装置４０Ｍなどを具備した構成からなる。
【００２１】
マゼンタ画像を形成する画像ステーションＳＴ３の右隣には、ブラック画像を形成する画像ステーションＳＴ４が位置している。このブラック画像用の画像ステーションＳＴ４は、感光体ドラム２０Ｂｋと、そのまわりに配置された帯電装置３０Ｂｋ、現像装置５０Ｂｋ、クリーニング装置４０Ｂｋなどを具備した構成からなる。
【００２２】
中間転写ベルト１１の内側であって、各画像ステーションにおける感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋと対向する位置には、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋがベルトに連れ回りするようにして配置されている。
【００２３】
各画像ステーションＳＴ１〜ＳＴ４に共通して対向する配置で、書込み装置８が位置している。この書込み装置８はよく知られるように、レーザー光源から射出されるレーザービームをＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの各カラー画像情報信号で制御して走査光を得、これを偏向器で偏向して、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに向けて射出する。
【００２４】
中間転写ベルト１１の左側上方には、各現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋに補給するトナーを収容したトナーボトルが配置されている。図中左からイエロートナーを充填したトナーボトル６０Ｙ、シアントナーを充填したトナーボトル６０Ｃ、マゼンタトナーを充填したトナーボトル６０Ｍ、ブラックトナーを充填した６０Ｂｋなどであり、これらトナーボトルから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋに補給されるようになっている。
【００２５】
書込み装置８の下方には給紙装置７０が配置されている。給紙装置７０には転写紙２を収容した給紙カセット１が装着されている。給紙装置７０はまた、給紙ローラ３を具備していて、給紙カセット１に収容された多数の転写紙を上から１枚だけ分離して送り出す。給紙ローラ３から出た転写紙は、上向きに設けられた搬送経路を進むようにしてある。搬送経路上、２次転写ローラ５の直前位置には一対のレジストローラ４が配置されている。
【００２６】
中間転写ベルト１１の右端を支持しているローラに対向して２次転写ローラ５が対向位置して２次転写部を構成し、上記搬送経路はこの２次転写部を経てさらに上に延び、定着装置６を経て、さらに、排出コロ７を経て、排紙部９へと導かれている。また、中間転写ベルト１１の右端を支持しているローラに対向して中間転写ベルトクリーニング装置１３が配置されている。
【００２７】
[１．２]  画像形成プロセス
あらかじめ帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって一様に帯電された感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、光書込み装置８からの走査光により露光走査される。これにより、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上に静電潜像が作られる。
【００２８】
各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋにより現像され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。
【００２９】
次に中間転写ドラム１１が回転し、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋに電圧が印加され、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上のトナー像が、中間転写ベルト１１上に順次重ね転写されていく。ここで、各感光体ドラム上での上記各色の作像動作は、各感光体ドラム上のトナー像が中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
【００３０】
こうして、中間転写ベルト１１上には各色の重ね転写により色重ねフルカラートナー像が形成され、該中間転写ベルト１１の移動と共に右方に移動していく。一方、２次転写ローラ部で会合するようにタイミングを合わせて、転写紙２が給紙カセット１より給紙ローラ３で送り出され、転写紙２の先端部がレジストローラ対４まで到達すると図示しないセンサによって検知され、この検出信号でタイミングを取りながら、レジストローラ対４によって転写紙２を２次転写ローラ５と中間転写ベルト１１のニップ部からなる２次転写部に搬送する。中間転写ベルト１１上に形成されたフルカラートナー画像は、２次転写部で、転写紙２に２次転写される。フルカラートナー画像が転写された転写紙２は、定着装置６に搬送されて熱定着され、排出コロ７により、排紙トレイ９に送り出され積載される。
【００３１】
なお、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋでクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって除電と同時に帯電され、次の作像に備える。また、中間転写ベルト１１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１３によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
【００３２】
[１．３]  画像ステーション
図２に画像ステーションの１つを拡大して示す。この画像ステーションは、図１に示した４つの画像ステーションＳＴ１〜ＳＴ４を代表して画像ステーションＳＴと表示し、その構成部材は、４つの画像ステーションＳＴ１〜ＳＴ４についてカラーを識別するために付していた符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの添え字を除いて示している。また、図１では煩雑を避けるため説明を省略した部材についても、ここでは説明している。
【００３３】
図２において、現像装置５０は開口部を有する現像ケース５５、感光体ドラム２０の表面に近接対向するように配置された現像ローラ５１、現像ローラ５１上の現像剤を一定の層厚に規制するドクタブレード５２、現像ローラ５１と対向する位置に配置される第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４等により構成されている。
【００３４】
また、クリーニング装置４０は開口部を有するクリーニングケース４３、感光体ドラム２０上の残留トナーをクリーニングする為のクリーニングブレード４１、クリーニングした廃トナーを図示しない廃トナーボトルに搬送する為の廃トナースクリュ４２等により構成されている。
【００３５】
転写ベルト装置１０は中間転写ベルト１１、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１１に転写するための１次転写ローラ１２、これらの部品を保持する中間転写ベルトケース１４等にて構成されている。感光体ドラム２０には帯電装置としての帯電ローラ３０が接しており、さらに、この帯電ローラ３０には、帯電ローラ３０をクリーニングするクリーニングローラ３１が接している。
【００３６】
感光体ドラム２０の周面上であって、帯電ローラ３０が接している位置と現像ローラ５１が近接対向している部位との間の領域には、書込み装置８からの走査光が照射されるようになっている。
【００３７】
[１．４]  現像装置
図２に示した現像手段としての現像装置５０及び感光体ドラム２０を取り出して示した図３において、現像ローラ５１は、矢印方向に回転する非磁性のスリーブを備えており、このスリーブの内側に複数個の不動の磁石を具備している。
【００３８】
これらの磁石中、感光体ドラム２０に対向配置された極が主極Ｍ１であり、また符号θは主極角度を示している。なお、ここでいう主極角度θとは現像ローラ５１の中心と現像ローラ５１が感光体ドラムに最も近接した点とを結ぶ直線Ｌから、矢印で示す現像ローラ５１の回転方向上流側に主極の中心をずらした角度のことである。よって、本例の場合、像担持体がドラムなので、直線Ｌは現像ローラ５１の中心と感光体ドラム２０の中心とを結ぶ直線と合致し、この直線Ｌに対して主極Ｍ１の中心をずらした角度が主極角度θとなる。
【００３９】
[２]  実施例
画像形成装置の構成及び現像条件を具体的に示す。  
現像剤としてはフェライト芯材質で印加磁場５ｋＯｅでの飽和磁化７２Am^2/kg、直流抵抗値は５×１０６Ωのキャリア、トナーは平均粒径５μmで現像剤に占めるトナー濃度は７重量％、ドクタブレード５２と現像スリーブ（現像ローラ５１の外径部）とのギャップは０．５０ｍｍ、現像ローラ（現像ローラ５１の外径部）と感光体ドラム２０とのギャップ（現像ギャップ）は０．３５ｍｍ、感光体ドラム２０の直径は３０ｍｍ、感光体ドラム２０の外径部の線速度は１５５ｍｍ/ｓｅｃ、現像主極磁力は１０５ｍＴである。ここで直流抵抗値とは、実際に使用する画像形成装置において、感光体の代わりにアースされたアルミ素管を用いた構成において、現像スリーブに２０Ｖの電圧を印加したときの抵抗値を測定した結果である。
【００４０】
本現像装置と類似した現像装置として、現像スリーブ径を１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、主極角度θを０°、５°、１０°、１５°、平均キャリア粒径を３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、５５μｍと振った場合の画像濃度、地肌部のトナー汚れ、キャリア付着等について調べた。その結果を表１〜３に示す。
【００４１】
【表１】
2005156692.tif 000003
【００４２】
【表２】
2005156692.tif 000004
【００４３】
【表３】
2005156692.tif 000005
【００４４】
これらより、現像ローラ径（現像スリーブ径）が小さくなるとキャリア付着や地肌部トナー汚れが悪化していく傾向にある。キャリア付着は画像形成工程において、現像より後工程になる転写装置や定着装置にダメージを与え、如いては画像形成装置本体としての故障として扱われてしまう。また、地肌トナー汚れは出力画像を汚染し、程度によっては異常画像として扱われる。
【００４５】
一方、現像ローラ径を１８ｍｍよりも大きくすると、画像濃度に対する余裕がやや低下するし、大きいほどに機械本体が大型化してしまうために、特にカラー機の中でも現像装置を複数備える機械本体の大型化へ与える影響は大きく好ましくない。
【００４６】
また、キャリア粒径が小さいほどキャリア付着が悪化する。一方で、潜像へのトナー現像時に現像されたトナーを掻き取る力が弱まるために小粒径のキャリアを用いた場合の方が画像は滑らかで均一なベタ画像を形成できる長所がある。
【００４７】
また、主極角度θを低く（小さく）することで画像濃度を得やすいがキャリア付着や地肌トナー汚れは悪化する。逆に主極角度θを高めに（大きく）することで画像濃度は低くなるがキャリア付着や地肌トナー汚れは良化する。
【００４８】
主極角度θを高くすることの効果を考察する。現像ローラ５１上でのマグブラシは穂立ち部分Ａと穂腹部分Ｂで構成される。これらのうち、穂立ち部分Ａはチェーン状にキャリアがトナーを保持しながら繋がり、それぞれのチェーンの間には空間ができるいわゆる疎の状態になる。
【００４９】
よって、穂立ち部分Ａではキャリアが動き易く現像能力が高い。一方、穂腹部分Ｂはトナーを保持したキャリアが密に存在している。キャリアそのものはトナーとは異なり像を形成することはないので現像能力が低いが電界は均一になりやすいためにキャリア同士の磁気力も強い。
【００５０】
すなわち、主極角度θを高く（大きく）することによって現像ニップ入り口で疎の状態を作ってトナーを現像し、現像ニップ中央付近では密の状態を作ってキャリア付着を防止する効果があると考えられる。
【００５１】
主極角度θを高く（大きく）したときの画像濃度低下だけに関していえば、トナー濃度を高めたり現像ローラ５１の線速度を上げることによって現像能力を高めたりすることも考えられるが、トナー濃度を上げることによるトナー汚れやトナー飛散、現像ローラ線速を高めたことによる遠心力の影響でのトナー飛散やキャリア付着余裕度の低下、現像トナーの擦り跡によるベタ濃度の不均一等が発生しやすくなるために好ましい方法とは言えない。
【００５２】
さらに、キャリア付着余裕度をより向上させるために、現像ローラ（現像スリーブ）の外径を１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、主極角度θを５°、１０°、平均キャリア粒径を３５μｍ、４０μｍのそれぞれの組み合わせにおいて、キャリア直流抵抗を１×１０６Ω、５×１０６Ω、１×１０７Ω、５×１０７Ω、１×１０８Ω、と振った場合についての結果を表４に示す。
【００５３】
【表４】
2005156692.tif 000006
【００５４】
表４によると、キャリア抵抗が５×１０６Ω未満だとキャリア付着に対する余裕が低下する。また、願わくば、１×１０７Ω以上にすることでキャリア付着に対する余裕度をさらに向上させつつ、他の画像品質を保てることが分かった。一方で、キャリア直流抵抗を１×１０８Ω程度まで上げてしまうと、ベタ部と白部との境界において、電界のエッジ効果によるハロー画像と呼ばれる、ベタ部先端（進行方向先端）白抜けの不具合が発生し始めてしまう。
【００５５】
均一なべた画像を形成し、かつ地肌部へのトナー汚れを無くし、かつ機械本体にとってダメージが大きいキャリア付着を極力抑制できる方法として、現像ローラ径を１８ｍｍ以下の小径にした上で、キャリア粒径を４０μｍ以下（３５μｍ〜４０μｍ）にして、かつ主極角度を５°〜１０°、キャリア直流抵抗を５×１０６Ω〜５×１０７Ωの範囲に設定すればよいことを見出した（請求項１）。
【００５６】
ここで、キャリアは、その各体粒子の表面に樹脂皮膜層（樹脂コート）、を有するようにした。このように、キャリアに樹脂コート層を設けることによって、キャリアとトナーの摩擦およびまたは剥離帯電によるトナー粒子電荷量の付与を長期に渡って安定して行うことができ、請求項１の発明の効果をより安定させることができる（請求項２）。
【００５７】
キャリア芯材およびまたはコート層の電気抵抗を制御するための材料としては、従来公知のものでよく、その例としては、鉄・金・銅等の金属、フェライト、マグネタイト等の酸化鉄、カーボンブラック等の顔料を挙げることができる。
【００５８】
これらの中でも特に、カーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の抵抗調整微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能であり、好ましく用いられる。
【００５９】
これらの抵抗調整微粉末は、粒径０．０１〜１０μｍ程度のものが好ましく、芯材またはコート層樹脂１００部に対して２〜３０部重量添加されることが好ましい。磁性体分散タイプのコア材粒子には、これらの密着性を向上させたり抵抗制御材の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤を助剤として添加してもよい。
【００６０】
キャリアの直流抵抗を調整する手段としてはキャリア芯材に樹脂皮膜層をコートし、該コートにアルミナ、アミノシラン、カーボン等の添加材料を適量添加する。添加材料の種類・量は本発明の範囲内であればよく、上記材料に限定するものではない。
【００６１】
ベタの均一な現像能力を保つためには、感光体に対する現像スリーブの回転線速度比を１．５〜２．０にすることが望ましい。この範囲を超えて線速比を上げてしまうと遠心力が大きくなり、キャリアやトナーが遠心力で飛散しやすくなってしまうし、現像トナーの擦り跡によるベタ濃度の低下が発生しやすくなる傾向がある。また、この範囲の未満だとベタ濃度が出ない（請求項３）。
【００６２】
なお、キャリア付着の評価方法としては、実機にて感光体ドラムの感光体上のキャリア付着個数を計数する方法を用いる。感光体地肌電位と現像電位でつくられる地肌ポテンシャル画像（非露光白画像）を現像させた後にメイン電源をオフする。
【００６３】
ここで現像後かつ転写前の領域において、感光体上のキャリア付着個数を計数して実機地肌ポテンシャル制御範囲での該個数を任意に設置した面積７５ｃｍ２当たりに換算する。この作業を地肌ポテンシャルを振りつつ実施し、地肌ポテンシャル制御範囲でのキャリア付着換算個数の最悪値が、
４０個以下の場合は…○
４１個〜７０個の場合は…△
７１個以上の場合は…×
と判定した。
【００６４】
地肌トナー汚れの評価方法としては、
上記キャリア付着判定時における感光体上のトナー付着程度を、
良い・トナー付着皆無の場合は…○
やや悪い・トナー付着極軽微に存在の場合は…△
悪い・トナー付着有りの場合は…×
のランク評価で行った。
【００６５】
画像濃度の評価方法としては現像能力の判定を行うために、実機にてベタパッチ画像を感光体上に現像させた後にメイン電源をオフする。ここで現像後、かつ転写前の領域において、感光体上の単位面積あたりのトナー付着量を測定し、
０．５ｍｇ／ｃｍ２以上の場合は…○
０．４〜０．５ｍｇ／ｃｍ２の場合は…△
０．４ｍｇ／ｃｍ２未満の場合は…×
と判定した。
【００６６】
請求項４記載の発明は、感光体ドラム２０と現像装置５０とを必須とし、この構成に帯電装置３０、クリ−ニング装置４０より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカ−トリッジとして構成するときに、該現像ローラ５１の外径が１８ｍｍ以下であり、かつ固定した磁石の現像主極角度θが現像ローラ５１の中心と該現像ローラ５１が感光体ドラム２０に最近接した点とを結ぶ直線から現像ローラ５１の回転方向上流側に５°〜１０°傾けられており、現像剤を構成するキャリアの平均粒径が３５μｍ〜４０μｍであって、かつ該キャリアの磁気ブラシ形状で測定した電気抵抗値を５×１０６〜５×１０７Ωとしたものである。
【００６７】
請求項５記載の発明は、上記プロセスカートリッジにおいて、キャリアが核体粒子の表面に樹脂皮膜層を有するようにし、請求項６記載の発明は、現像ローラ５１の線速度を感光体ドラム２０の線速度の１．５乃至２．０倍とする。
【００６８】
それぞれ感光体ドラム２０に、請求項１、２、３記載の現像装置５０とを一体に支持したプロセスカートリッジ形態にしたものである。一体化した感光体ドラム２０と現像装置５０との組合せの構成において、さらに、帯電手段としての帯電器やクリーニング手段としてのクリ−ニング装置４０を一体的に構成したプロセスカートリッジ形態にしてもよく、ユーザーメンテナンス性がより優れたカートリッジとなる。
【００６９】
請求項７記載の発明は、請求項４、５、６のプロセスカートリッジを当該画像形成装置の本体に対して着脱可能とした画像形成装置である。図４はＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ各色のプロセスカートリッジ１６０Ｙ、１６０Ｃ、１６０Ｍ、１６０Ｂｋが装置本体から抜き取られようとしている状態を表している。これらプロセスカートリッジ１６０Ｙ、１６０Ｃ、１６０Ｍ、１６０Ｂｋは、感光体ドラム２０に現像装置５０と、さらに、帯電装置３０やリ−ニング装置４０を一体的に構成したものとしている。これによって、ユーザーはカートリッジ形態で像担持体、現像装置、またはおよび帯電手段、クリーニング手段をまとめて交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施に適する画像形成装置の構成を説明した正面図である。
【図２】任意の画像ステーション及びその周辺部の構成を取り出して示した正面図である。
【図３】現像ローラまわりの磁力分布を示した図である。
【図４】本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを説明した斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
５１  現像ローラ
【図１】
2005156692.tif 000007
【図２】
2005156692.tif 000008
【図３】
2005156692.tif 000009
【図４】
2005156692.tif 000010