(57)【要約】【課題】現像剤担持体の小径化を図ると共に、磁性キャリアの潜像担持体に対する付着に起因する異常画像の発生を防止できる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像磁極ＭＰ１と、現像前磁極である現像剤規制部材対向極ＭＰ３と、現像後磁極であるケーシング対向極ＭＰ２との三つの磁極を有するマグネットローラ３０２ｄを内包し、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３２０を表面に担持して表面移動する現像スリーブ３０２ｃを有する現像装置３で、現像スリーブ３０２ｃ上に担持された現像剤３２０が感光体１表面に接触する現像領域α内の現像スリーブ３０２ｃの表面上の位置における磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上となるように設定する。【選択図】図１
2013130653.tif 000002
【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、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、回転することによって表面移動し、表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部とを有し、
該磁界発生手段が有する磁極のうち該現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極として、
該現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、
該現像磁極とは異なる極性で、上記現像剤収納部から供給された現像剤を該現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、
該現像領域を通過した後の現像剤を該現像剤担持体表面から離脱させるために極性が同一の該現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極と、の三つの磁極を備える現像装置において、
上記現像領域は、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が上記潜像担持体の表面に接触する領域であり、
該現像剤担持体の回転中心方向へ上記磁性キャリアを吸引する方向を正方向としたときに、該現像領域内の該現像剤担持体の表面上の位置における該磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上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、
上記潜像担持体との対向部位に相当する上記現像剤収納部を形成するケーシングの部位には、上記現像剤担持体を露出するための開口部を形成しており、
該開口部の下部端部を形成する該ケーシングの端部であるケーシング開口端部と該現像剤担持体の回転中心とを結んだ仮想直線に対して、上記現像後磁極のピーク位置は該現像剤担持体の表面移動方向下流側の位置であり、
該ケーシング開口端部における該ケーシングの内壁面と該現像剤担持体の表面との距離は、３［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または２の現像装置において、
上記現像磁極の法線方向磁束密度のピーク値は８７［ｍＴ］以上であり、半値幅は５１［°］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乃至３の何れか一項に記載の現像装置において、
上記現像後磁極の法線方向磁束密度のピーク値は５９［ｍＴ］以上であり、
該現像後磁極の半値幅を形成する二つの位置の中間となる上記現像剤担持体表面上の位置と、
上記現像磁極の半値幅を形成する二つの位置の中間となる該現像剤担持体表面上の位置との該現像剤担持体の回転中心における中心角は、６１［°］未満であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の現像装置において、
上記磁性キャリアの粒径は、２０［μｍ］以上、６０［μｍ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にし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乃至５のいずれか１項に記載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。
【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、プリンタ等に用いられる現像装置並びにこれを用いた画像形成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、電子写真の分野において、一成分の現像剤を用いる一成分方式の現像装置に比べて、耐久性、画像特性に優れているなどの理由により、トナーと磁性キャリアからなる現像剤を用いる二成分方式の現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。二成分方式の現像装置としては、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包して現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブを有するものが知られている。
【０００３】
このような現像装置として、特許文献１には、磁界発生手段の磁極のうち、現像スリーブの表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる磁極の数が五つである現像装置が記載されている。この現像装置では、五つの磁極として、汲み上げ磁極、現像前搬送磁極、現像磁極、剤離れ磁極、及び、現像後搬送磁極を有する。汲み上げ磁極は現像スリーブの表面上への現像剤の汲み上げに寄与し、現像前搬送磁極は汲み上げた現像剤を現像スリーブが潜像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤搬送に寄与する。また、現像磁極は現像領域での現像に寄与し、剤離れ磁極は現像領域を通過した現像剤が現像スリーブ表面から離脱する剤離れに寄与する。特許文献１の現像装置では現像磁極と剤離れ磁極との間に現像後搬送磁極を配置しており、現像後搬送磁極は現像領域を通過した後の現像剤を剤離れの位置まで良好に搬送することに寄与する。なお、特許文献１の現像装置では、汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との間の現像スリーブと対向する位置に剤規制部材を配置し、剤規制部材によって現像領域に搬送する現像剤の量を規制している。
【０００４】
近年、画像形成装置の小型化の要請に伴い、現像装置の小型化が求められており、現像装置の小型化を実現するためには小径の現像スリーブを用いることが望ましい。
しかしながら、従来の現像装置では、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程を良好に実行しつつ、現像スリーブの小径化は困難であった。これは、各工程を良好に実行するには各磁極に対して各工程を良好に実行するために必要な強さの磁界を発生することが出来る磁石を配置する必要があるが、磁力が強いほど磁石は大きくなり、このような磁石を五つも内包する現像スリーブの小径化には限界があるためである。
【０００５】
現像スリーブを小径化することで現像装置全体の小型化を図ることができる現像装置として、特許文献２には、現像スリーブの表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極の数が三つの現像装置が記載されている。このような現像装置であれば、現像剤担持極の数が五つの特許文献１に記載の現像装置に比べて磁界発生手段の配置に要するスペースを小さくすることができるため、磁界発生手段を内包する現像剤担持体を小径化することができる。
また、現像スリーブが同じ大きさであれば、現像剤担持極の数が三つの構成の方が、五つの現像剤担持極を備える構成に比べて、一つの現像剤担持極を形成するための磁界発生手段のスペースを広く確保することが出来る。このため、五つの現像剤担持極を備える構成では一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることができない程度に現像剤担持体を小径化しても、現像剤担持極の数が三つであれば、一つ一つの現像剤担持極で必要な強さの磁界を発生させることが出来る。
【０００６】
さらに、特許文献２の現像装置は、特許文献１の汲み上げ磁極と現像前搬送磁極との機能を一つの現像剤担持極である現像前磁極で実現している。また、特許文献１の現像磁極、現像後搬送磁極、及び、剤離れ磁極の三つの磁極の機能を二つの現像剤担持極である現像磁極及び現像後磁極で実現している。
特許文献２の現像装置は、各工程に必要な強さの磁界を発生させることができ、且つ、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程に寄与する現像剤担持極を備えている。このため、現像剤担持極の数を三つとした構成でも、汲み上げ、現像領域までの現像剤の搬送、現像、および、剤離れの各工程を良好に実施することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２のように、現像剤担持極の数を減少させて現像スリーブの小型化を図った場合、現像磁極が現像剤に作用する磁力のピーク値が十分に大きい場合であっても、現像剤担持極の配置によっては磁性キャリアの潜像担持体に対する付着量が増加する場合があった。潜像担持体上に磁性キャリアが付着すると、白抜け画像や白斑点などの異常画像の原因となる。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像剤担持体の小径化を図ると共に、磁性キャリアの潜像担持体に対する付着に起因する異常画像の発生を防止できる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置、および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】
【０００９】
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、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、回転することによって表面移動し、表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部とを有し、該磁界発生手段が有する磁極のうち該現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極として、該現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、該現像磁極とは異なる極性で、上記現像剤収納部から供給された現像剤を該現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、該現像領域を通過した後の現像剤を該現像剤担持体表面から離脱させるために極性が同一の該現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極と、の三つの磁極を備える現像装置において、上記現像領域は、上記現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が上記潜像担持体の表面に接触する領域であり、該現像剤担持体の回転中心方向へ上記磁性キャリアを吸引する方向を正方向としたときに、該現像領域内の該現像剤担持体の表面上の位置における該磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
表１及び図１０等を用いて後述する本発明者らの実験の結果、現像剤担持極を三つとして現像剤担持体の小径化を図った現像装置で、現像領域内の現像剤担持体の表面上の位置における磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上となるように設定することにより、磁性キャリアの潜像担持体に対する付着量を許容範囲内とすることができ、異常画像の発生を防止できることがわかった。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像剤担持体の小径化を図ると共に、磁性キャリアの潜像担持体に対する付着に起因する異常画像の発生を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】法線磁束密度分布を追記した現像装置及び感光体の説明図。
【図２】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図３】作像装置の概略構成図。
【図４】現像ローラの回転軸方向に平行な断面の断面説明図。
【図５】現像装置の主要部の内部斜視図。
【図６】現像装置の主要部の外観斜視図。
【図７】現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図。
【図８】現像装置の回転軸方向に平行な断面の側方断面図。
【図９】現像装置の連通口部分の説明図。
【図１０】現像ローラの外周面上の位置とキャリア一個に働く法線方向磁気力との関係を示すグラフ。
【図１１】現像磁極の半値幅と感光体へのキャリア付着個数との関係を示すグラフ。
【図１２】ベタ画像と網目画像とについての現像磁極の磁束密度と感光体へのキャリア付着個数との関係を示すグラフ。
【図１３】細線を並べたチャートを出力した場合の現像磁極の磁束密度と感光体へのキャリア付着個数との関係を示すグラフ。
【図１４】開口下部縁部とケーシング対向極との位置関係を示す概略断面説明図、（ａ）は実施形態、（ｂ）は比較例。
【図１５】二つの現像剤攪拌搬送部材を現像ローラから離れる方向に二つ並べて配置した現像装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を画像形成装置としてのプリンタ（以下、プリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図２は、プリンタ１００の概略構成図である。プリンタ１００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、ブラック、マゼンタ、イエロー、シアン（以下、Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃと記す）の各色トナー像を形成する作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）を備えている。これらの作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）の下方には、下流側張架ローラ１８及び上流側張架ローラ１９に掛け回されて記録紙Ｐを表面に担持して搬送し、各作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）に対向しながら表面移動する転写搬送ベルト１５が配設されている。転写搬送ベルト１５を挟んで各作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）と対向する転写バイアスローラ５（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）を備えている。
【００１４】
また、転写搬送ベルト１５による記録紙搬送方向について下流側張架ローラ１８よりも下流側には、転写搬送ベルト１５から分離した記録紙Ｐ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、プリンタ１００の本体上部には、定着装置２４を通過しトナー像が定着した記録紙Ｐを積載するための排紙トレイ２５を備えている。
【００１５】
転写搬送ベルト１５の下方には、記録紙Ｐを収容する複数の給紙カセット２０を備えている。また、転写搬送ベルト１５と作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）とが対向する転写領域に各給紙カセット２０から記録紙Ｐを供給する記録紙供給手段としての給紙搬送装置２６と、給紙カセット２０から搬送されてきた記録紙Ｐを作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）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対２３とを備えている。
【００１６】
図２ではプリンタ１００が図２中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Ａで示す記録紙Ｐの搬送方向が斜め方向となっている。これにより、プリンタ１００は、図２中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、プリンタ１００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。
【００１７】
各作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）は、潜像担持体としてドラム状の感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）を有している。この感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）の回転方向に関して順に、それぞれ帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）、現像装置３（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）、クリーニング装置６（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）、等を有している。また、帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）と現像装置３（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）との間の感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）の表面に対して露光装置１６（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）から書込光Ｌが照射される周知の構成である。感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）としてはドラム状でなく、ベルト状としても良い。
【００１８】
このような構成のプリンタ１００では、画像形成スタートとともに、各作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）で各色トナー像が形成される。各作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）では、感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）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２（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）によって一様帯電された後、露光装置１６（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）より、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）上に形成された静電潜像は、現像装置３（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）により現像され、各感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）の表面上に各色トナー像が形成される。一方、複数ある給紙カセット２０のうちの１つから給紙搬送された記録紙Ｐは、レジストローラ対２３によって作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）による作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト１５の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト１５に担持された記録紙Ｐは転写搬送ベルト１５の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。
【００１９】
各感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）上に形成されたトナー像は、感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）と転写搬送ベルト１５との対向部で転写手段である転写バイアスローラ５（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）によって転写搬送ベルト１５上に担持された記録紙Ｐに順次転写される。このようにしてＫ（黒）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）の順で各感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）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記録紙Ｐ上に形成される。トナー像を転写された記録紙Ｐ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、トナー像が定着されて機外の排紙トレイ２５に排出される。
【００２０】
一方、記録紙Ｐ上にトナー像を転写した後の感光体１（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）は、クリーニング装置６（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）によって転写残トナーの除去がなされ、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２（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）で一様に帯電される動作を繰り返す。
図２に示すプリンタ１００では、転写搬送ベルト１５の搬送方向に沿って搬送方向上流側から、Ｋ（黒）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）の順に四つの作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）が配置されているが、各色の作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）を配置する順序はこの限りではない。例えば、黒用の作像装置１７Ｋを搬送方向最下流側に配置し、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の順に四つの作像装置１７（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）を配置してもよい。
【００２１】
次に、作像装置１７について詳しく説明する。本実施形態のプリンタ１００の作像装置１７（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）は、現像装置３内の画像形成物質として、互いに異なる色（Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃ）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Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃを省略し、作像装置１７として説明する。
【００２２】
図３は、本実施形態のプリンタ１００に適用可能な現像装置３を含む作像装置１７の概略構成図である。
現像装置３は感光体１に対向配置され、感光体１は図３中矢印ａに示すように図３における時計回り方向に回転駆動する。
感光体１の上方、時計の文字盤で表現すれば図３中の感光体１の略１１時の位置に帯電装置２が配置されている。帯電装置２は本例では感光体１と同じ表面移動速度で回転される回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。
【００２３】
この帯電装置２により感光体１の表面は暗中で一様に帯電された後、図示省略の書き込み手段である露光装置１６からの書込光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体１の回転と共に下流側に移動し現像装置３に至る。現像装置３は感光体１の右横に配置されている。
現像装置３はケーシング３０１内に、現像剤３２０を撹拌搬送する供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５、現像ローラ３０２などの回転部材及びその他の部材を具備している。
【００２４】
現像ローラ３０２は図３中の感光体１の２時と３時との間の位置（２時半の位置）で感光体１に近接して対向させることで現像領域αを構成するようにして近接配置されている。この感光体１との対向部位に相当するケーシング３０１の部位は現像ローラ３０２を露出させるため開口している。
ここで、現像領域αとは、現像ローラ３０２の表面に担持された現像剤３２０が感光体１の表面と接触する領域である。
【００２５】
現像ローラ３０２が図３中の矢印ｂ方向に表面移動することにより、ケーシング３０１内の現像剤３２０は現像ローラ３０２の表面上に担持され、図３中の矢印Ｂ方向に搬送され、現像領域αへ搬送されるようになっている。現像領域αで感光体１の表面に形成されている静電潜像に現像剤３２０中のトナーが付着してトナー像として顕像化される。 
このトナー像は感光体１の回転と共に感光体１の表面移動方向下流側に移動し、転写装置の転写バイアスローラ５との対向部である転写領域βに至る。転写バイアスローラ５は、感光体１の下方、図３中の感光体１の６時の位置に配置されている。本実施形態の転写装置は、転写部材として回転体からなる転写バイアスローラ５を備える構成であるが、転写部材としては回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。
【００２６】
感光体１上のトナー像は転写領域βにおいて記録紙Ｐに転写され、記録紙Ｐ上の画像となる。本実施形態のプリンタ１００は、感光体１上に形成したトナー像を記録紙Ｐに直接転写する構成である。感光体１上に形成したトナー像を記録紙Ｐに転写する構成としては、感光体１上のトナー像を中間転写体(中間転写ベルトなど)に一旦転写し、中間転写体上で各色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成し、その後多色トナー像を一括して記録紙に転写する中間転写体方式の画像形成装置にも本発明の現像装置は適用可能である。この場合は、転写領域βで感光体１上のトナーを中間転写体(中間転写ベルト)に転写することになる。
【００２７】
転写領域βを通過した感光体１表面は感光体１の回転に伴い、その表面移動方向下流側へ移動してクリーニング装置６との対向部に至る。
クリーニング装置６は図３中の感光体１に対して１０時の位置に配置されている。クリーニング装置６は、転写領域βで記録紙Ｐに転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーを、クリーニングブレード６０１により除去する。クリーニング装置６との対向部を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により一様に帯電され、次の画像形成工程を繰り返す。
【００２８】
次に、現像装置３について詳しく説明する。
図３に示すように、現像装置３は、ケーシング３０１の内部に現像ローラ３０２、供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５、現像剤規制部材３０３を有し、現像剤３２０を撹拌搬送して循環させている。 本実施形態の現像装置３では、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５として、回転軸部に螺旋形状のスクリュ羽部を固定したスクリュ部材を用いており、スクリュ羽部の外径が１６［ｍｍ］以下のものを用いている。
【００２９】
図１は、現像ローラ３０２回りに形成される磁界の法線磁束密度分布を追記した現像装置３及び感光体１の説明図である。
図１に示すように、現像ローラ３０２は、円周方向に複数の磁石ＭＧ（ＭＧ１〜ＭＧ３）を配置したマグネットローラ３０２ｄを内部に有し、その周囲を円筒状の現像スリーブ３０２ｃが回転軸３０２ｅと一体的に回転する構成となっている。
現像スリーブ３０２ｃはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。マグネットローラ３０２ｄは、各磁石ＭＧが所定の方向を向くように不動部材、例えば、ケーシング３０１に固定されている。現像ローラ３０２では、不動部材であるマグネットローラ３０２ｄの周囲を現像スリーブ３０２ｃが回転して、磁石ＭＧによって引き付けた現像剤３２０を搬送していく。
【００３０】
図４は、現像ローラ３０２の回転軸方向に平行な断面の断面説明図である。
図４に示すように、現像ローラ３０２は、不動部材であるケーシング３０１に固定されている固定軸３０２ａと、この固定軸３０２ａに一体的に形成され、円柱状をしたマグネットローラ３０２ｄと、マグネットローラ３０２ｄのまわりをギャップを介して覆っている現像スリーブ３０２ｃと、この現像スリーブ３０２ｃに一体的に構成された回転軸３０２ｅ等からなる。固定軸３０２ａに対して回転軸３０２ｅは軸受３０２ｆを介して回転自在であり、回転軸３０２ｅは図示省略の回転駆動手段から動力を伝達されて回転駆動される。
マグネットローラ３０２ｄの外周部には、図４に示すように所定の間隔をおいて複数の磁石ＭＧが固定されている。これらの磁石ＭＧの周囲を現像スリーブ３０２ｃが回転する構成となっている。
【００３１】
マグネットローラ３０２ｄに配置された複数の磁石ＭＧは、現像スリーブ３０２ｃの周表面に現像剤３２０を穂立ちさせ、また穂切りなどさせるように磁界を形成するためのものである。これらの磁石ＭＧから発せられる法線方向磁力線に沿うように、磁性のキャリアが集合して磁気ブラシが形成される。
マグネットローラ３０２ｄは、図１に示すように、現像スリーブ３０２ｃの内部に三つの磁石ＭＧを有し、三つの磁極ＭＰ（磁力分布）が生じるマグネットローラ３０２ｄを備える。
図１に示すように、現像ローラ３０２の中心である現像ローラ中心線Ｏ−１と感光体１の中心である感光体中心Ｏ−２とを結ぶ仮想直線上で、感光体１と対向する位置に第一磁石ＭＧ１を配置し、現像領域αにおける現像磁極ＭＰ１を形成する。さらに、現像磁極ＭＰ１に対して図１中の反時計回り方向に関して順に、ケーシング対向極ＭＰ２を形成する第二磁石ＭＧ２、現像剤規制部材対向極ＭＰ３を形成する第三磁石ＭＧ３が配置されている。
【００３２】
本実施形態の現像装置３では、現像磁極ＭＰ１をＮ極、ケーシング対向極ＭＰ２及び現像剤規制部材対向極ＭＰ３をＳ極としているが、各磁極の極性は各磁極がこれと反対の極性であってもよい。現像磁極ＭＰ１は、感光体１に対向し、ケーシング対向極ＭＰ２はケーシング３０１の内側壁面に対向しており、現像剤規制部材対向極ＭＰ３は現像剤規制部材３０３に対向している。
現像領域αでは、現像ローラ３０２の表面と感光体１の表面とは直接には接触せず、現像に適する一定の間隔である現像ギャップＧＰを維持して対向している。現像装置３は、現像ローラ３０２表面上において、現像剤３２０を穂立ちさせ、現像剤３２０を感光体１に接触させることで、感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する。
【００３３】
現像装置３の現像ローラ３０２を構成する固定軸３０２ａには接地された不図示のバイアス用の電源が接続されている。固定軸３０２ａに接続された電源から電圧は、図４中に示す導電性の軸受３０２ｆ及び導電性の回転軸３０２ｅを経て現像スリーブ３０２ｃに印加される。一方、感光体１を構成する最下層の導電性支持体は接地されている。このような構成により、現像領域αには、現像剤３２０を構成するキャリアから離脱したトナーを感光体１側へ移動させる電界が形成され、現像スリーブ３０２ｃと感光体１の表面に形成された静電潜像との電位差により、トナーを感光体１側に向けて移動させることができる。
【００３４】
現像装置３では、現像剤規制部材対向極ＭＰ３が発生させる磁界によって現像剤貯留スペースεから現像ローラ３０２の表面上への現像剤３２０の汲み上げを行う。また、現像剤規制部材対向極ＭＰ３及び現像磁極ＭＰ１が発生させる磁界によって現像剤貯留スペースεから現像剤３２０が供給される位置から現像領域αまでの現像ローラ３０２上の現像剤３２０の保持を行う。さらに、現像磁極ＭＰ１及びケーシング対向極ＭＰ２が発生させる磁界によって現像領域αから現像ローラ３０２の表面の現像剤３２０を離脱させる位置までの現像ローラ３０２上の現像剤３２０の保持を行う。
【００３５】
本実施形態の現像装置３は、図２及び図３に示すように書込光Ｌで感光体１の表面上に潜像を書き込む方式の画像形成装置と組み合わせたものである。帯電装置２により感光体１の表面上に一様に負極性の電荷を乗せ、負極性の電位を低くするために画像部を書込光Ｌで露光し、電位が低下した画像部（静電潜像）に負極性のトナーで現像する、所謂反転現像方式を採用している。これは一例であり、本発明の特徴部を備えた現像装置を適用する構成としては、感光体１の表面上に乗せる帯電電荷の極性は大きな問題ではない。
【００３６】
現像領域αを通過した現像スリーブ３０２ｃの表面上に担持された現像剤３２０は、ケーシング対向極ＭＰ２の磁力によって現像スリーブ３０２ｃ上に担持され、現像スリーブ３０２ｃの回転と共に表面移動方向下流側に搬送され、ケーシング３０１内に引き入れられる。
ケーシング対向極ＭＰ２と現像剤規制部材対向極ＭＰ３とは同極性としており、図１に示すように、現像スリーブ３０２ｃの表面移動方向について、ケーシング対向極ＭＰ２と対向する位置よりも下流側で、且つ、現像剤規制部材対向極ＭＰ３と対向する位置よりも上流側となる現像スリーブ３０２ｃの表面上の領域では、現像剤３２０を穂立ちさせる磁界が形成されない。
このため、この領域の現像スリーブ３０２ｃの表面上では、現像剤３２０の穂が寝た状態となり、それまで現像スリーブ３０２ｃの表面上に引き寄せていた現像剤３２０を現像ローラ３０２から引き離す「剤離し」の作用が働く。この穂が寝た状態となる現像スリーブ３０２ｃの表面上のケーシング対向極ＭＰ２と対向する位置よりも下流側で、且つ、現像剤規制部材対向極ＭＰ３と対向する位置よりも上流側となる領域は、図１に示すように、法線磁束密度分布の山形のピークが他領域と比べて極めて低い領域となり、この領域は、現像スリーブ３０２ｃから現像剤３２０を離す、剤離し領域γ（図３中に示す）を形成している。
【００３７】
感光体１にトナーを付着させた後の現像剤３２０は、トナー濃度が下がっている。このため、仮に、このトナー濃度が低下した現像剤３２０が現像ローラ３０２から離れずに再び現像領域αに搬送され現像に供されると、狙いの画像濃度を得ることが出来ないという不具合が生じてしまう。
これを防止する構成として、現像装置３では、現像領域αを通過し、現像スリーブ３０２ｃ表面上に担持された現像剤３２０を剤離し領域γにおいて現像ローラ３０２から離脱させる。現像ローラ３０２から離脱した現像剤３２０は、回収室３０５ａに回収され、その後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、ケーシング３０１内で十分に撹拌混合される。
【００３８】
このようにして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤３２０は、供給室３０４ａ内から供給室搬送部材３０４によって現像剤貯留スペースεに供給される。現像剤貯留スペースεに供給された現像剤３２０は、現像剤規制部材対向極ＭＰ３の磁力によって現像スリーブ３０２ｃの表面に担持され、現像剤規制部材対向極ＭＰ３のピーク位置の直近下流部に位置する現像剤規制部材３０３との対向部を通過することにより、所定の厚さに整えられる。現像剤規制部材３０３との対向部を通過した現像剤３２０は、磁気ブラシを形成しながら現像領域αに搬送される。また、現像剤規制部材対向極ＭＰ３は、現像剤３２０を搬送する搬送極の機能を担っている。
【００３９】
図５は、現像装置３の主要部の内部斜視図であり、図６は、現像装置３の主要部の外観斜視図である。また、図７は、現像装置３を図６中の矢印Ｅ方向から見た、ケーシング３０１内の現像剤３２０の流れを説明する模式図である。また、図８は、現像装置３を図６中の矢印Ｅ方向からみた供給室搬送部材３０４の回転軸近傍の断面説明図である。図９は、現像装置３の長手方向両端部の仕切板３０６に連通孔を設けた部分を上方から見た説明図である。
図５及び図８中の矢印Ｄ１〜Ｄ４及び図７中の各矢印がケーシング３０１内の現像剤３２０の流れを示している。
【００４０】
図１及び図３に示すように、供給室搬送部材３０４は現像ローラ３０２のまわりの位置であって、図１及び図３中の現像ローラ３０２の２時の方向に配置されている。この位置は現像剤規制部材３０３との対向部に対して現像ローラ３０２の表面移動方向上流側でもある。図５及び図８に示すように、供給室搬送部材３０４は回転軸の回りに螺旋状の羽部を設けたスクリュ形状をしており、現像ローラ３０２の現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａと平行な供給スクリュ中心線Ｏ−３０４を中心に、図１及び図３中の矢印ｆで示す時計回り方向に回転する。この回転により、図５及び図８中の矢印Ｄ４で示すように、供給スクリュ中心線Ｏ−３０４に沿って現像装置３の長手方向の手前側ＦＳから奥側ＢＳに向けて現像剤３２０を撹拌しながら搬送する。つまり、供給室搬送部材３０４は回転軸に回転駆動が入力されることにより現像剤３２０をその軸方向における手前側ＦＳから奥側ＢＳに向けて搬送する。
【００４１】
図１及び図３に示すように、回収室搬送部材３０５は現像ローラ３０２のまわりの位置であって、図１及び図３中の現像ローラ３０２の４時の方向で、剤離し領域γの近傍に配置されている。図５及び図８に示すように、回収室搬送部材３０５は回転軸の回りに螺旋状の羽部を設けたスクリュ形状をしており、現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａと平行な回収スクリュ中心線Ｏ−３０５を中心に、図１及び図３中の矢印ｇで示す反時計回り方向に回転する。この回転により、図５及び図８中の矢印Ｄ２で示すように、回収スクリュ中心線Ｏ−３０５に沿って現像装置３の長手方向の奥側ＢＳから手前側ＦＳに向けて現像剤３２０を撹拌しながら搬送する。つまり、回収室搬送部材３０５は回転軸に回転駆動が入力されることにより現像剤３２０を供給室搬送部材３０４による搬送方向とは逆向きの奥側ＢＳから手前側ＦＳに向けて搬送する。
【００４２】
回収室搬送部材３０５に対して供給室搬送部材３０４は上方に位置する関係となっており、ケーシング３０１内で供給室搬送部材３０４の周囲の空間である供給室３０４ａと、回収室搬送部材３０５の周囲の空間である回収室３０５ａとは仕切板３０６を挟んで隣接している。 
図５及び図６に示すように、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の手前側ＦＳの端部は、現像ローラ３０２の手前側ＦＳの端部よりも若干手前側に位置するように設定していている。これにより、現像ローラ３０２の手前側ＦＳの端部への供給室３０４ａ内からの現像剤３２０の供給を確保している。また、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の奥側ＢＳの端部は現像ローラ３０２の奥側ＢＳの端部よりも奥側に位置するように設定している。これにより、後述するトナー補給のためのスペースを確保している。現像剤規制部材３０３の長手方向の長さは、現像ローラ３０２の長さに合わせて設定されている。
【００４３】
図１、図３、図７及び図８に示すように、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５との間には、供給室３０４ａと回収室３０５ａとを空間的に仕切る仕切板３０６がケーシング３０１の内側に支持されている。この仕切板３０６の長手方向両側端部には、それぞれ連通口（４１及び４２）が設けられている。
回収室搬送部材３０５によって長手方向の奥側ＢＳから手前側ＦＳに搬送された（図中矢印Ｄ２）現像剤３２０は、その搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるため側壁に沿って盛り上がる。この盛り上がりによって、回収室３０５ａ内の搬送方向下流側端部に到達した現像剤３２０は、上述した仕切板３０６の長手方向両側端部に設けられた連通口のうちの長手方向についての手前側ＦＳの端部に設けられた持ち上げ口４１を通過し（図中矢印Ｄ３）、供給室３０４ａに受け渡される。
【００４４】
供給室３０４ａに受け渡された現像剤３２０は、供給室搬送部材３０４によって供給室３０４ａ内を長手方向の手前側ＦＳから奥側ＢＳに搬送される（図中矢印Ｄ４）。回収室３０５ａの場合と同様に、供給室搬送部材３０４によって長手方向の手前側ＦＳから奥側ＢＳに搬送された現像剤３２０は、その搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれる。供給室３０４ａ内の搬送方向下流側端部に到達した現像剤３２０は、上述した仕切板３０６の長手方向両側端部に設けられた連通口のうちの長手方向についての奥側ＢＳの端部に設けられた落下口４２より落下し、回収室３０５ａに受け渡される。回収室３０５ａに受け渡された現像剤３２０は、再び、回収室搬送部材３０５によって手前側ＦＳに向けて搬送される（図中矢印Ｄ２）。
【００４５】
このように、現像装置３は、現像ローラ３０２、供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５及び仕切板３０６等を備える構成である。現像ローラ３０２は、現像剤３２０を担持して表面移動し（現像スリーブ３０２ｃが回転し）感光体１に形成された静電潜像を可視像化するものである。供給室搬送部材３０４は、現像ローラ３０２の現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａに平行な供給スクリュ中心線Ｏ−３０４を中心に回転し、この供給スクリュ中心線Ｏ−３０４に沿って現像装置３の長手方向に現像剤３２０を撹拌しつつ搬送する。
【００４６】
回収室搬送部材３０５は、現像ローラ３０２から現像剤３２０を離す剤離し領域γの近傍に配置され、現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａと平行な回収スクリュ中心線Ｏ−３０５を中心に回転し、供給室搬送部材３０４が現像剤３２０を搬送する方向とは反対方向に現像剤３２０を撹拌しつつ搬送する。また、仕切板３０６は、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５との間であって、供給室３０４ａと回収室３０５ａとの空間を仕切り、長手方向の両端部にそれぞれ連通口を有する。このような構成により、現像装置３は、図中の矢印Ｄ１〜Ｄ４に沿った現像剤３２０の循環経路を形成する。
【００４７】
また、本実施形態の現像装置３内で現像剤３２０を循環させる現像剤撹拌搬送部材（３０４及び３０５）が現像ローラ３０２の横に上下に二本並べて配置される。
従来の現像装置３としては、図１５に示すように二つの現像剤攪拌搬送部材（供給回収スクリュ４０４、循環スクリュ４０５）を現像ローラ３０２から離れる方向（水平方向）に二つ並べて配置するものがある。このように、二つの現像剤攪拌搬送部材を水平方向に並べて配置する構成にくらべて、本実施形態の現像装置３は、装置の横方向（水平方向）の大きさを小さくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の現像装置３は、仕切板３０６により供給室３０４ａと回収室３０５ａとの空間が仕切られている。このため、現像ローラ３０２に対しては供給室搬送部材３０４により、トナーとキャリアとが十分に撹拌混合された現像剤３２０のみが供給される。また、現像直後のトナー濃度の下がった現像剤３２０は専ら回収室搬送部材３０５により撹拌搬送され、直ぐに現像ローラ３０２に供給されることがない。よって、狙いの帯電量を持ったトナーを含み、狙いのトナー濃度となった現像剤３２０だけが現像ローラ３０２に供給され、現像に用いられることとなるため、高画質を得ることができる。
このように、本実施形態の現像装置３は、水平方向のコンパクト化を図りつつ、高画質を得ることができる。 
【００４９】
次に、現像装置３におけるトナー補給について説明する。
現像装置３内の現像剤３２０は、現像動作を繰り返す内にトナーが消費されていくため、現像装置３の外部から現像装置３内の現像剤３２０に対してトナーを補給する必要がある。本実施形態の現像装置３は、長手方向の奥側ＢＳの端部近傍にトナー補給口３０９を備え、このトナー補給口３０９より図７及び図８中の矢印Ｔで示すように、外部からのトナーの補給を行う。
本実施形態の現像装置３では長手方向の奥側ＢＳの端部近傍は、現像ローラ３０２に現像剤を供給する供給室３０４ａ内の搬送方向下流側端部近傍となる。このため、トナー補給口３０９より補給されたトナーが直ちに現像に供されることはなく、落下口４２を通過して回収室３０５ａに供給されることとなる。
【００５０】
現像剤３２０と共に回収室３０５ａに供給されたトナーは、回収室搬送部材３０５で現像剤３２０と混合・撹拌され、所定のトナー濃度となった現像剤３２０に含有された状態で、持ち上げ口４１から供給室３０４ａへと受け渡され、現像に供される。また、回収室搬送部材３０５を配置した回収室３０５ａは、現像ローラ３０２の表面から離脱した現像剤３２０を回収して搬送するものであり、現像ローラ３０２への現像剤３２０の供給は行わない。このため、トナー補給口３０９から新しくトナーが補給されたことによって十分に撹拌されていない状態でトナー濃度が不均一な状態の現像剤３２０が現像に供されることを防止できる。これにより、トナー濃度が均一な状態の現像剤３２０が現像に供されることなり、画像濃度を安定させることができる。
【００５１】
トナー補給口３０９から補給されたトナーは、落下口４２を通過して回収室３０５ａに供給される。そして、現像ローラ３０２から離脱してトナー濃度の低下した状態で回収室３０５ａに回収された現像剤３２０とともに、回収室搬送部材３０５によって撹拌混合されながら長手方向手前側ＦＳ（図中矢印Ｄ２方向）に向けて搬送される。新たに補給されたトナー及びトナー濃度が低下した現像剤３２０は、回収室３０５ａ内の搬送方向下流側端部である現像装置３の手前側ＦＳの端部に搬送されるまでの間に、トナー濃度が正常化た現像剤３２０となり、持ち上げ口４１から供給室３０４ａへと受け渡される。供給室３０４ａでは、現像剤３２０は、供給室搬送部材３０４によって現像装置３の長手方向の奥側ＢＳ（図中矢印Ｄ４方向）に搬送されながら現像ローラ３０２に供給され現像に使用される。
【００５２】
次に、トナー濃度センサ２０１について説明する。
図７及び図８に示すように、現像装置３は、回収室３０５ａ内の持ち上げ口４１の下方にトナー濃度センサ２０１を配置している。本実施形態のトナー濃度センサ２０１は、透磁率を測定するセンサであり、現像剤３２０のキャリア濃度(＝１００−トナー濃度)を検出することができる。このトナー濃度センサ２０１での検出結果に基づいて、不図示の制御部がキャリア濃度からトナー濃度センサ２０１の検出領域における現像剤３２０のトナー濃度が適正か否かを判断し、補給するトナーの量を決定する。
【００５３】
図７及び８に示すように、供給室３０４ａ内の現像剤３２０は、現像ローラ３０２に供給されながら供給室搬送部材３０４によって搬送される。このため、その多くは供給室３０４ａ内における搬送方向下流側端部である奥側ＢＳの端部に到達される前に現像ローラ３０２に供給され、その後、回収室３０５ａに受け渡される。よって、回収室３０５ａ内の現像剤３２０は、図中矢印Ｄ２で示すように、奥側ＢＳから手前側ＦＳに搬送されるにつれて嵩が多くなり、回収室３０５ａ内における搬送方向下流側端部である手前側ＦＳの端部に現像剤３２０が溜まる傾向にある。このように現像剤３２０が溜まる回収室３０５ａ内における手前側ＦＳの端部にトナー濃度センサ２０１を配置することにより、センサ上方のトナー濃度検知位置であるトナー濃度検出部２０１ａには現像剤３２０が常に充填されている。このため、トナー濃度センサ２０１によって安定したトナー濃度検知が可能となる。
【００５４】
本実施形態の現像装置３では、現像ローラ３０２を構成するマグネットローラ３０２ｄの現像剤担持極の数が一般的な五つではなく、三つの構成となっている。このように現像剤担持極の数を少なくすることにより、現像ローラ３０２の小径化を図ることができ、現像装置３全体の小型化を図っている。しかしながら、現像ローラ３０２の小径化に伴う、現像剤担持極の数の減少により、現像ローラ３０２の表面上の法線磁束密度が部分的に従来の現像装置よりも小さくなってしまうことがある。そして、現像ローラ３０２の表面上の法線磁束密度が従来よりも小さくなった部分では、現像ローラ３０２上でのキャリアの保持力が小さくなり、当該部分が、現像領域α内であると、結果として現像領域αにおいて感光体１上に向けて現像剤３２０を構成するキャリアが付着してしまうことがある。
【００５５】
次に、本発明の現像装置３の特徴部について説明する。
本発明の現像装置３では、現像領域α内で現像剤３２０中のキャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上となるように設定している。本実施形態においては、法線方向磁気力は、現像ローラ３０２の表面上のキャリアを現像スリーブ３０２ｃの回転中心方向に引き寄せる方向の力を正としている。
【００５６】
キャリアに働く磁気力Ｆ［Ｎ］は、磁束密度をＢ［Ｔ］、真空の透磁率をμ０［Ｈ／ｍ］、キャリアの比透磁率をμ、キャリアの粒径をａ［ｍ］とすると、以下の式（１）で表わされる。
Ｆ＝（４π／μ０）×（μ−１）／（μ＋２）×（ａ３／８）×Ｂ・∇Ｂ  ・・・・・（１）
【００５７】
〔実験〕
次に、実験として、図１に示す現像装置３及び感光体１を用いて、磁場波形が互いに異なるように設定した三種類のマグネットローラ３０２ｄを用いた場合の感光体１に対するキャリアの付着個数を比較する実験を行った。
表１に実験で用いた三種類のマグネットローラ３０２ｄの各条件と、各マグネットローラ３０２ｄを用いて画像を出力した場合の感光体１の表面上に付着したキャリア量とを示す。
感光体１の表面上にキャリアは、転写に悪影響を与え、白抜け画像や白斑点などの異常画像を作り出す。また、感光体１にはクリーニング装置６のように、転写残トナーを除去するためのクリーニング機構が備え付けられていることが一般的であるが、感光体１上に付着したキャリアはこのクリーニング機構に対して悪影響をもたらすおそれがある。そのため、感光体１上へのキャリアの付着は極力無いことが望ましい。
【００５８】
【表１】
2013130653.tif 000003
【００５９】
表１において、「ＭＰ１磁束密度［ｍＴ］」は、現像磁極ＭＰ１のピーク位置での法線方向の磁束密度である。「ＭＰ１半値幅［°］」は、ピーク位置での法線方向の磁束密度に対して磁束密度が半分になる現像ローラ３０２の表面上の周方向の二つの位置についての現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａにおける中心角の大きさである。「ＭＰ１−ＭＰ２極角度［°］」は、現像磁極ＭＰ１のピーク位置とケーシング対向極ＭＰ２のピーク位置とについての現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａにおける中心角の大きさである。
マグネットローラ（１）やマグネットローラ（３）に比して、マグネットローラ（２）を使用した場合は、感光体１の表面上に付着するキャリアの量が多く、画像品質上、感光体１上に付着したキャリアの個数としてはマグネットローラ（２）の状態が限界であった。つまり、マグネットローラ（２）の状態以上の個数のキャリアが感光体１の表面上に付着することは認められない。
【００６０】
本実験で用いた画像形成装置では、現像領域αの感光体１の表面移動方向についての長さである現像領域幅は、約３．５［ｍｍ］であり、現像ローラ３０２の直径は１２［ｍｍ］であった。また、現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａから鉛直上方の現像ローラ３０２の表面上の位置を、０［°］とする。そして、この位置から現像ローラ３０２の表面移動方向の下流側の位置ほど角度が大きくなるような中心角の角度によって、現像ローラ３０２表面上の任意の位置の位置を特定するとする。この場合、本実験で用いた現像ローラ３０２では、現像磁極ＭＰ１のピーク位置は、１３１［°］であった。
このような関係から、本実験における現像領域αとなる現像ローラ３０２の表面上の位置を算出すると、現像ローラ３０２の表面上における１２０［°］〜１５４［°］の範囲の位置と考えられる。
【００６１】
図１０は、本実験における三種類のマグネットローラ３０２ｄのそれぞれについて、現像ローラ３０２の外周面上の位置と、キャリア一個に働く法線方向磁気力を上記式（１）によって求めた値との関係示すグラフである。
なお、上記式（１）を用いた計算をするにあたって、キャリアの粒径ａは３５［μｍ］、キャリアの比透磁率μは５．５、真空の透磁率をμ０は４×π×１０−７［Ｈ／ｍ］としてある。図１０の縦軸は、現像スリーブ３０２ｃ表面（現像ローラ３０２表面）への吸引方向を負としている。このため、図１０において、法線方向磁気力が小さければ小さい程、現像スリーブ３０２ｃ上にキャリアが保持され易くなるため感光体１の表面上へのキャリア付着の防止に対しては有利になる。
図１０及びマグネットローラ（２）の結果より、現像領域αとなる現像ローラ３０２の表面上の１２０［°］〜１５４［°］の範囲となる位置において、現像スリーブ３０２ｃの表面にキャリアを引き付ける方向への法線方向磁気力が１．０×１０７［Ｎ］以上である必要がある。
【００６２】
図１１は、現像ローラ３０２における現像磁極ＭＰ１の半値幅を変化させた際の感光体１の表面上へのキャリア付着個数の変化を示すグラフである。図１１中の「○」のプロットは、ベタ画像で画像形成を行った場合の感光体１上へのキャリア付着個数を示す。また、図１１中の「×」は、４ｂｙ４ドット画像（網目画像）で画像形成を行った場合の感光体１上へのキャリア付着個数を示す。図１１より、現像磁極ＭＰ１の半値幅が広くなるにつれ、感光体１の表面上へのキャリア付着量が増加することが分かる。図１１より検討した結果、現像ローラ３０２における現像磁極ＭＰ１の半値幅としては５０［°］以下とした。
【００６３】
図１２及び図１３に、現像ローラ３０２における現像磁極ＭＰ１の磁束密度を変化させた際の感光体１の表面上へのキャリア付着個数の変化を示す。図１２は、ベタ画像を出力した場合と４ｂｙ４ドット画像（網目画像）で画像形成を行った場合とにおいて、現像ローラ３０２における現像磁極ＭＰ１の磁束密度を変化させた際の感光体１の表面上へのキャリア付着個数の変化を示すグラフである。図１２中の「○」のプロットは、ベタ画像で画像形成を行った場合の感光体１上へのキャリア付着個数を示し、図１２中の「×」は、４ｂｙ４ドット画像（網目画像）で画像形成を行った場合の感光体１上へのキャリア付着個数を示す。
図１３は、細線を並べたチャートを出力した場合の感光体１上へのキャリア付着個数を示す。図１２では、バラツキが大きく明確な傾向は出ていないが、図１３において現像磁極ＭＰ１の磁束密度が低下する方向で感光体１上に付着するキャリア個数が増加していることから、現像磁極ＭＰ１の磁束密度は今回検討した範囲より８８［ｍＴ］以上であるようにした。
【００６４】
ケーシング対向極ＭＰ２の法線方向磁束密度、および、現像磁極ＭＰ１とケーシング対向極ＭＰ２との間の角度に関しては、今回検討した実験結果より、ケーシング対向極ＭＰ２の法線方向磁束密度が５９［ｍＴ］以上、現像磁極ＭＰ１とケーシング対向極ＭＰ２との間の角度が６１［°］以下であれば問題が無いことを確認した。
【００６５】
また、上述したキャリア付着の問題とは別に、現像領域αにおける磁気力を上げるために現像磁極ＭＰ１のピーク位置とケーシング対向極ＭＰ２のピーク位置との間の現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａにおける中心角の角度を狭めた場合、ケーシング３０１と接触した現像剤３２０による剤落ちが発生する場合もある。剤落ちが発生すると、現像装置３の下方に転写機構が存在する構成の場合、白斑点や白抜けなどの異常画像を引き起こす。このため、現像装置３としては、剤落ちが極力発生しないことが求められる。
【００６６】
図１４は、現像装置３のケーシング３０１に設けられた現像ローラ３０２を露出させるため開口の下部端部を形成するケーシング３０１の開口下部縁部３０１ａとケーシング対向極ＭＰ２との位置関係を示した概略断面説明図である。図１４（ａ）は、図１等を用いて説明した実施形態の現像装置３の説明図であり、図１４（ｂ）は、マグネットローラ３０２ｄの磁石ＭＧの配置が実施形態とは異なる比較例の現像装置３の説明図である。
図１４中の一点鎖線で示す仮想線Ｈは、図で示す断面における現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａと開口下部縁部３０１ａとを結んでいる。
【００６７】
現像ローラ３０２は、図１４中の矢印Ｂ方向に表面移動している。ここで、開口下部縁部３０１ａにおけるケーシング３０１の内壁面と現像ローラ３０２の表面との距離Ｗは、３［ｍｍ］以下である。また、図１４では、図１と同様に、現像ローラ３０２回りに形成される磁界の法線磁束密度分布を花びら状の曲線にて表記している。また、図１４中の仮想線Ｊは、ケーシング対向極ＭＰ２の半値幅を形成する二つの位置の中間となる現像ローラ３０２の表面上の位置である半値中央位置と、現像ローラ中心線Ｏ−３０２ａとを結んでいる。ここで、ケーシング対向極ＭＰ２の半値幅を形成する二つの位置とは、法線方向磁束密度がピーク値の半分となる、ピーク位置に対して現像ローラ３０２の表面移動方向上流側と、下流側とに一箇所ずつ存在する位置である。そして、この二つの位置の中間となる位置は、本実施形態ではピーク位置であるが、法線磁束密度分布によってはピーク位置と一致するとは限らない。
【００６８】
図１４（ａ）に示す構成では、仮想線Ｊが通るケーシング対向極ＭＰ２の半値中央位置が仮想線Ｈよりもケーシング３０１の内側に位置しているこのように、ケーシング対向極ＭＰ２の半値中央位置がケーシング３０１の内側に位置することにより、ケーシング対向極ＭＰ２の磁力によって穂立ちする現像剤３２０は、ケーシング３０１の内側で穂立ちすることになり、穂立ちして形成された磁気ブラシが開口下部縁部３０１ａにかからないため、現像ローラ３０２上で穂立ちした現像剤３２０が、開口下部縁部３０１ａと接触しない。これにより、現像ローラ３０２上に担持された現像剤３２０が開口下部縁部３０１ａで削られて落ちるを防止でき、現像剤３２０の飛散を抑制できる。
【００６９】
一方、図１４（ｂ）に示す構成は、仮想線Ｊが通るケーシング対向極ＭＰ２の半値中央位置が仮想線Ｈよりもケーシング３０１の外側に位置している。さらに、仮想線Ｊと仮想線Ｈとが近接している。このような配置であると、ケーシング対向極ＭＰ２の磁力によって穂立ちする現像剤３２０は、ケーシング３０１の外側で穂立ちすることになり、穂立ちして形成された磁気ブラシが開口下部縁部３０１ａに接触する可能性がある。接触した現像剤３２０は、ケーシング３０１に弾かれ、現像装置３の下方へと落ちることとなる。その結果、図２に示す構成のプリンタ１００では、現像装置３の下方に配置された転写搬送ベルト１５の表面や転写搬送ベルト１５上に担持された記録紙Ｐの表面上に現像剤が落下することになり、白斑点、白抜け画像が発生してしまう。よって、現像装置３では、図１４（ａ）に示すように、ケーシング対向極ＭＰ２の半値中央位置が仮想線Ｈよりもケーシング３０１の内側に位置するようにマグネットローラ３０２ｄを構成している。
【００７０】
上述した実施形態の現像装置３では、白抜けや白斑点などの異常画像を抑制でき、このような現像装置３を用いることによって、画像形成装置であるプリンタ１００としても異常画像の少ない画像形成を行うことが出来る。また、作像装置１７を構成する各部材を一体的に構成して、プロセスカートリッジとした場合、本実施形態の現像装置３を備えることで、プリンタ１００に装着した際に異常画像の少ない現像装置３のプリンタ１００に対する交換性が高まる。
【００７１】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
複数の磁極を有するマグネットローラ３０２ｄ等の磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３２０等の二成分現像剤を表面に担持して、回転することによって表面移動し、表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像スリーブ３０２ｃ等の現像剤担持体と、現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納するケーシング３０１等の現像剤収納部とを有し、磁界発生手段が有する磁極のうち現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極として、現像剤担持体と感光体１等の潜像担持体とが対向する現像領域α等の現像領域に磁界を発生させるための現像磁極ＭＰ１等の現像磁極と、現像磁極とは異なる極性で、現像剤収納部から供給された現像剤を現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像剤規制部材対向極ＭＰ３等の現像前磁極と、現像領域を通過した後の現像剤を現像剤担持体表面から離脱させるために極性が同一の現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させるケーシング対向極ＭＰ２等の現像後磁極と、の三つの磁極を備える現像装置３等の現像装置において、現像領域は、現像剤担持体の表面上に担持された現像剤が潜像担持体の表面に接触する領域であり、現像剤担持体の回転中心方向へ磁性キャリアを吸引する方向を正方向としたときに、現像領域内の現像剤担持体の表面上の位置における磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力が、１．０×１０７［Ｎ］以上となるように設定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域内で十分な磁気力を確保することによって、現像剤担持体上に磁性キャリアを保持し、潜像担持体への磁性キャリアの付着を防止することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、感光体１等の潜像担持体との対向部位に相当する供給室３０４ａや回収室３０５ａ等の現像剤収納部を形成するケーシング３０１等のケーシングの部位には、現像スリーブ３０２ｃ等の現像剤担持体を露出するための開口部を形成しており、開口部の下部端部を形成するケーシングの端部である開口下部縁部３０１ａ等のケーシング開口端部と現像剤担持体の回転中心とを結んだ仮想線Ｈ等の仮想直線に対して、ケーシング対向極ＭＰ２等の現像後磁極のピーク位置は現像剤担持体の表面移動方向下流側の位置であり、ケーシング開口端部におけるケーシングの内壁面と該現像剤担持体の表面との距離Ｗは、３［ｍｍ］以下である。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像装置外部への現像剤漏れ（現像剤落ち）を防ぐことができる。現像装置内の現像剤の漏れを防止するには、ケーシング開口端部におけるケーシングの内壁面と該現像剤担持体の表面との距離は、３［ｍｍ］以下であることが望ましいが、この距離を３［ｍｍ］とした場合、現像剤担持体上で穂立ちした現像剤の磁気ブラシの先端部分が現像装置のケーシング開口端部に接触する可能性がある。その場合、ケーシング開口端部に接触した現像剤は、現像装置の下方に落下し、現像装置の下方に配置された転搬送写ベルト等の機器に影響を与える恐れがある。また、現像剤担持体上での穂立ちは、現像剤担持体の内部の磁界発生手段によって形成される磁界の現像剤担持体表面上における法線方向磁束密度のピーク位置で最も高く穂立つ。このため、法線方向磁束密度ピーク位置を現像装置内壁端部であるケーシング開口端部よりも奥側の位置に設けることによって、現像剤の穂立ちがケーシング開口端部と接触することを防ぎ、結果として現像剤落ちを防ぐことができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、現像スリーブ３０２ｃ等の現像剤担持体表面上における現像磁極ＭＰ１等の現像磁極の法線方向磁束密度のピーク値は８７［ｍＴ］以上であり、半値幅は５１［°］以下である。これによれば、上記実施形態について説明したように、主極である現像磁極の磁束密度を十分に大きく取ることによって、潜像担持体上への磁性キャリアの付着を防止することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）の何れかの態様において、現像スリーブ３０２ｃ等の現像剤担持体表面上におけるケーシング対向極ＭＰ２等の現像後磁極の法線方向磁束密度のピーク値は５９［ｍＴ］以上であり、現像後磁極の半値幅を形成する二つの位置の中間となる現像スリーブ３０２ｃ等の現像剤担持体表面上の位置と、現像磁極ＭＰ１等の現像磁極の半値幅を形成する二つの位置の中間となる現像剤担持体表面上の位置との現像剤担持体の回転中心における中心角は、６１［°］未満である。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤担持体に現像剤担持力を持たせることができ、結果として、潜像担持体表面への磁性キャリアの付着を防止でき、白斑点等の異常画像を防止することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）の何れかの態様において、磁性キャリアの粒径は、３５［μｍ］等の２０［μｍ］以上、６０［μｍ］以下の範囲である。これによれば、上記実施形態について説明したように、磁性キャリア一個に働く法線方向磁気力を、１．０×１０７［Ｎ］以上に設定することで、現像剤担持体上に磁性キャリアを保持し、潜像担持体への磁性キャリアの付着を防止することができる。
（態様Ｆ）
少なくとも感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させるための帯電装置２等の帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成するための露光装置１６等の潜像形成手段と、静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有するプリンタ１００等の画像形成装置において、現像手段として、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）の何れかの態様の現像装置３等の現像装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、潜像担持体に磁性キャリアが付着することに起因する白抜け画像や白斑点などの異常画像の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）において、潜像を担持する感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えるプリンタ１００等の画像形成装置における少なくとも潜像担持体と現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）の何れかの態様の現像装置３等の現像装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、潜像担持体に磁性キャリアが付着することに起因する白抜け画像や白斑点などの異常画像の発生を防止できる現像装置の画像形成装置に対する交換性が高まる。
【符号の説明】
【００７２】
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
１８  下流側張架ローラ
１９  上流側張架ローラ
２０  給紙カセット
２３  レジストローラ対
２４  定着装置
２５  排紙トレイ
２６  給紙搬送装置
４１  持ち上げ口
４２  落下口
１００  プリンタ
２０１  トナー濃度センサ
２０１ａ  トナー濃度検出部
３０１  ケーシング
３０１ａ  開口下部縁部
３０２  現像ローラ
３０２ａ  固定軸
３０２ｃ  現像スリーブ
３０２ｄ  マグネットローラ
３０２ｅ  回転軸
３０２ｆ  軸受
３０３  現像剤規制部材
３０４  供給室搬送部材
３０４ａ  供給室
３０５  回収室搬送部材
３０５ａ  回収室
３０６  仕切板
３０９  トナー補給口
３２０  現像剤
４０４  供給回収スクリュ
４０５  循環スクリュ
６０１  クリーニングブレード
ＢＳ  奥側
ＦＳ  手前側
ＧＰ  現像ギャップ
Ｌ  書込光
ＭＧ  磁石
ＭＧ１  第一磁石
ＭＧ２  第二磁石
ＭＧ３  第三磁石
ＭＰ  磁極
ＭＰ１  現像磁極
ＭＰ２  ケーシング対向極
ＭＰ３  現像剤規制部材対向極
Ｏ−２  感光体中心
Ｏ−３０２ａ  現像ローラ中心線
Ｏ−３０４  供給スクリュ中心線
Ｏ−３０５  回収スクリュ中心線
Ｐ  記録紙
α  現像領域
β  転写領域
γ  剤離し領域
ε  現像剤貯留スペース
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開平１１−１８４２４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４６３９号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２２０８号公報
【図１】
2013130653.tif 000004
【図２】
2013130653.tif 000005
【図３】
2013130653.tif 000006
【図４】
2013130653.tif 000007
【図５】
2013130653.tif 000008
【図６】
2013130653.tif 000009
【図７】
2013130653.tif 000010
【図８】
2013130653.tif 000011
【図９】
2013130653.tif 000012
【図１０】
2013130653.tif 000013
【図１１】
2013130653.tif 000014
【図１２】
2013130653.tif 000015
【図１３】
2013130653.tif 000016
【図１４】
2013130653.tif 000017
【図１５】
2013130653.tif 000018