JPH11149218A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用
い、静電潜像を可視化する現像装置において、機械的に
現像剤層の層厚を規制することなく現像ロール上に現像
剤薄層を形成し、これにより現像剤の劣化を低減して良
好な画像を安定して得る。 【解決手段】 像担持体１と近接・対向するように配置
される現像ロール１２が磁気記録層１２ｂと導電層１２
ａとを有し、この磁気記録層にはＮ極とＳ極とが交互に
着磁されている。各磁極は、現像ロールの周面に垂直な
方向の磁束密度が２つのピーク値を有する分布となって
おり、隣り合う異極性の磁極の間隔Ｐが２５μｍ〜２５
０μｍで、トナーの粒径ｄ、キャリアの粒径Ｄとの関係
は、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ となっている。また、各磁極の磁束密度の分布における
２つのピーク間の間隔Ｌは３００μｍ以下で、かつ、
（Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌを満足する関係となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録装置
又は静電記録装置等で用いられ、静電電位の差による潜
像にトナーを選択的に転移させて可視化する現像装置に
係り、特に磁性キャリアとトナーとを混合した二成分現
像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機・プリンタ等の画像形成装置とし
ては、電子写真式又は静電記録式の装置が広く用いられ
ている。このような装置は像担持体上に静電潜像を形成
し、これにトナーを転移して可視像とした後、このトナ
ー像を記録用紙等に転写するように構成されている。

【０００３】上記像担持体上の静電潜像を可視化する現
像装置には、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現
像剤を像担持体表面に接触させ、トナーの転移によって
現像を行ういわゆる接触型二成分現像装置がある。 この
現像装置は、現像剤中におけるトナー濃度の制御が必要
であること、現像剤の攪拌機構が必要となり装置が大型
化するという課題を有するものの、画質特性および現像
剤の搬送性等の点で優れており、現像装置の主流となっ
ている。

【０００４】図３３は、上記接触型二成分現像装置の一
例を示す概略構成図であり、磁石ロール４０１ａとその
周囲で回転駆動するスリーブ４０１ｂとを備えた現像ロ
ール４０１（現像剤担持体）を有している。また、スリ
ーブ４０１ｂの周面に二成分現像剤を供給する供給部材
４０２と、トリマと称される層厚規制部材４０３とを備
えており、これによってスリーブ上に適切な厚さの現像
剤層を形成する。このようにして形成された現像剤層は
磁石ロール４０１ａによる磁界に従ってキャリアが穂状
に連なったいわゆる磁気ブラシを形成し、像担持体４１
０との対向位置でこの像担持体４１０と接触してトナー
を転移するようになっている。

【０００５】このような接触型二成分現像装置では、像
担持体の表面を現像剤の磁気ブラシが機械的に摺擦する
ため、磁気ブラシによるいわゆる刷毛跡や掃き寄せ等の
画質欠陥が生じやすい。そこで、接触型二成分現像装置
において上記画質欠陥を回避する方法や、像担持体表面
に現像剤を接触させずに現像する、いわゆる非接触型二
成分現像装置も多数提案されている。

【０００６】例えば特公平８−３３６９１号公報に開示
される現像方法では、現像剤担持体上にトナー層と、ト
ナーと磁性キャリアとで形成されている磁気ブラシ層と
を有し、該現像剤担持体に交流成分と直流成分からなる
バイアス電界を印加しながら像担持体上の静電潜像を現
像するものであり、現像部における像担持体と現像剤担
持体とで形成される空間の容積に対して、該現像部に存
在する磁性キャリアの占める体積を１．５％乃至３０％
とし、かつ該現像部において前記交流バイアスの作用に
よって磁性キャリアへの電荷注入を生じさせる。そし
て、電荷を保持した磁性キャリアを前記現像剤担持体と
前記像担持体との間で往復・振動させ、現像部において
現像剤担持体上のトナー及び磁性キャリア表面に担持さ
れるトナーを像担持体に転移させるように構成したもの
である。

【０００７】この方法は、現像部に存在する磁性キャリ
アの占める体積すなわち充填率を比較的低く設定するこ
とにより、磁気ブラシの機械的な摺擦を軽減させて前記
画質欠陥の抑制を図るものである。この際、磁気ブラシ
が疎になり穂立ち間隔すなわち磁気ブラシの隙間部分が
広がることにより生じる現像性能の低下を、磁性キャリ
アの往復・振動運動、及び、磁気ブラシの隙間部分にト
ナー層を形成してこのトナーを現像に供することにより
補い、高濃度での画像再現を図っている。

【０００８】また、特公平３−２３０４号公報に開示さ
れる非接触型二成分現像装置は、絶縁性磁性キャリアを
使用し、現像バイアスの交流成分の振幅をＶ_AC（Ｖ）、
周波数をｆ（Ｈｚ）、像担持体と現像剤担持体との間隙
をｄ（ｍｍ）としたとき、 ０．２ ≦ Ｖ_AC／（ｄ・ｆ） ｛（ Ｖ_AC／ｄ）−１５００｝／ｆ ≦ １．０ を満たすように構成されている。この画像形成装置は、
現像バイアスの交流成分の周波数、振幅等を適切に選択
することによって画像の乱れや混色を防止しようとする
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
８−３３６９１号公報に開示される方法では、トナーと
キャリアとの摩擦帯電によって生じるキャリアの表面電
荷量と、現像部でのキャリアへの注入電荷量とが、環境
の変化や時間の経過にともなって変動し、磁性キャリア
の現像部における往復・振動運動の状態が変化する。こ
のため、画像濃度の安定性に欠けるという難点がある。

【００１０】さらに、磁気ブラシの機械的な摺擦は軽減
されてはいるものの、磁性キャリアと像担持体との接触
は存在するため、通常の接触型二成分現像装置に比べれ
ば軽微ではあるが、前記刷毛跡や掃き寄せ等の画質欠陥
は依然として存在し、高画質化に対して難点を有してい
る。

【００１１】また特公平３−２３０４号公報に開示され
る装置では、非接触型とすることにより前記刷毛跡や掃
き寄せ等の画質欠陥の発生は回避されるものの、像担持
体へ磁性キャリアが付着するいわゆるキャリア付着が生
じやすいという難点を有している。このキャリア付着
は、線画像の周縁部や線間部に生じやすく、特に画数の
多い漢字等の空間周波数の高い画像で発生しやすい。こ
れは、静電潜像の画像部と背景部との境界（縁）でいわ
ゆるフリンジ電界が生じ、画像の周縁部では、トナーと
逆極性に帯電した磁性キャリアに対して静電吸引力が作
用するためである。

【００１２】キャリア付着が生じると、像担持体上に転
移した磁性キャリアがトナー像と共に転写域にて記録用
紙に接することになるため、トナー像の欠けや抜けが発
生したり、磁性キャリアが記録用紙上に転写されて黒点
となる等の画像品質低下が発生する。また、現像器内か
ら磁性キャリアが少量ずつ流出して行くことになるの
で、現像剤を補給・交換する間隔が短くなってしまう。
さらには、機内汚染の原因となる。

【００１３】また二成分現像装置では、接触型と非接触
型とを問わず前述の層厚規制部材を用いているが、層厚
規制部材の背面部すなわち現像剤搬送方向の上流側で、
現像剤が過度に充填された状態となるため現像剤に強い
圧縮力が作用する。また現像剤が層厚規制部材と現像剤
担持体の間隙を通過する際には、現像剤に強い摩擦力が
作用する。このような力によって現像剤に劣化が発生す
る。上記現像剤の劣化はトナーの劣化とキャリアの劣化
とに大別され、双方とも圧縮力や摩擦力等により発生す
るものであり、トナー及びキャリアの代表的な劣化形態
とその影響は次の通りである。

【００１４】一般にトナー表面には、帯電性及び流動性
向上のために加えられた外添剤が付着しており、現像剤
に圧縮力や摩擦力が作用すると、この外添剤がトナー表
面から剥離したり、トナーの樹脂中へ埋没する。このよ
うな外添剤の剥離や埋没の生じた状態がトナーの劣化の
代表的な形態であり、このような劣化が進行すると摩擦
帯電特性が変化し、トナーの電荷量分布は極めて広く不
安定となる。このため、電荷量の低いトナーおよび所定
の極性と逆極性に帯電したトナー（以降、逆極性トナー
と称す）が生じて背景部へのカブリが発生する。

【００１５】また上記のようなトナーの劣化が生じる
と、トナーとキャリアとの接触面積が増大するために、
トナーとキャリアとの間の付着力は増大する。このた
め、トナーはキャリアの表面から剥離し難くなり、現像
されるトナー量は減少して画像濃度が低下してしまう。
特に非接触型二成分現像においては、トナーと像担持体
との間の付着力が存在しないために、トナーのキャリア
表面からの剥離は、電界によりトナーに作用するクーロ
ン力が、トナーとキャリアとの間の付着力に勝った場合
に発生する。従って、トナー劣化に伴うトナーとキャリ
アとの間の付着力の増大により、画像濃度の低下は顕著
に現れる。このように、トナーの劣化による画像欠陥が
発生する状態となると、現像剤の寿命が尽きたというこ
とであり、現像剤の交換が必要となる。

【００１６】一方、キャリアの劣化は、キャリア表面へ
のトナー並びにトナーの外添剤の固着によって発生す
る。このような劣化が生じると、キャリア表面にトナー
と同種の材料が存在するために、トナーとキャリアとの
摩擦帯電序列の差は、劣化前に比べて小さくなる。従っ
て、キャリアの劣化に伴いトナーの電荷量は減少し、電
荷量の低いトナーおよび逆極性トナーが生じて、背景部
へのカブリが発生することになる。

【００１７】また、層厚規制部材を用いる二成分現像装
置の他の問題点として次のような事項がある。非磁性ま
たは磁性の材料からなる層厚規制部材（トリマ）を用い
る場合には、現像剤の搬送量が層厚規制部材と現像剤担
持体表面との間隙、並びに現像剤担持体の磁極の位置関
係に依存するため、層厚規制部材の寸法精度および設定
精度が画質に大きく影響する。従って、良好な画像を得
るためには、上記間隙を極めて高精度に設定する必要が
ある。このため、層厚規制部材の加工や設置に多くの手
間が必要となり、製造コストが増大することになる。

【００１８】特に、近年の画像形成装置では、解像性や
細線再現性等の優れた現像を行うこと、電位の低い潜像
の現像を行うこと、さらに高速プロセスにおいて高い現
像効率を得ることが要求されており、このような場合に
は現像間隙すなわち現像剤担持体と像担持体との間隙を
狭く設定することが望ましい。このとき、現像剤層はよ
り搬送量が少ない薄い層としなければならず、層厚規制
部材と現像剤担持体表面との間隙はより狭く設定しなけ
ればならない。

【００１９】また、前述の特公平８−３３６９１号公
報、並びに特公平３−２３０４号公報に開示される方法
・装置においても、従来の二成分現像に比べるとより現
像剤の搬送量の少ない薄い層としなければならない。こ
のため、層厚規制部材と現像剤担持体表面との間隙をよ
り狭く設定する必要があるが、この間隙が狭くなるほ
ど、層厚規制部材の寸法精度および設定精度の画質への
影響が大きくなる。また、間隙を狭くするほど現像剤に
作用する圧縮力や摩擦力が大きくなるために、現像剤の
劣化が促進されてしまう。

【００２０】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、機械的に現
像剤層の層厚を規制することなく均一な現像剤の薄層を
形成し現像剤の劣化を低減するとともに、この現像剤薄
層を用いて画質欠陥やキャリア付着のない良好な画像を
安定して得ることができる現像装置を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明に係る現像装置は、 表面
に静電潜像が形成される像担持体と近接離間又は接触し
て設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体
を備え、 この現像剤担持体の周面に、トナーと磁性キ
ャリアとを含む二成分現像剤を担持して搬送し、該現像
剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアス電圧を印
加して、これらの対向位置でトナーを前記像担持体に転
移させてトナー像を形成する現像装置において、 前
記現像剤担持体の周面には、対をなすＮ極とＳ極とがほ
ぼ一定のパターンとなるように、複数の磁極が設けら
れ、 各磁極は、前記現像剤担持体の周面に垂直な方向
の磁束密度が、複数のピーク値を有する分布となってお
り、かつ、隣り合う異極性の磁極の間隔Ｐがほぼ２５μ
ｍ以上で２５０μｍ以下であり、 前記間隔Ｐと、前記
トナーの粒径ｄと、前記磁性キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係にあるものとする。

【００２２】このとき、上記複数の磁極の配置は、隣接
する二つの磁極が互いに異なる極性の磁極であってもよ
いし、または同じ極性の磁極であってもよく、対をなす
Ｎ極とＳ極とがほぼ一定のパターンに配置されていれば
よい。

【００２３】このような現像装置では、現像剤が現像剤
担持体の表面に供給されるとキャリアが上記複数の磁極
に吸着され、現像剤担持体の表面に二成分現像剤の薄層
が形成される。このとき、対をなすＮ極とＳ極とが上記
のようにほぼ一定のパターンで着磁されていることによ
って、一般に用いられる粒径が２５μｍ〜２００μｍ程
度のキャリアを着磁パターンに応じてほぼ一層だけ吸着
することができる。

【００２４】このような複数の磁極により、ほぼ一層の
キャリアの薄層が形成される原理は次のようのものと考
えることができる。上記のような磁極の例として、図３
４に示すようなものがあり、例えば現像剤担持体周面に
Ｎ極とＳ極とが交互に着磁され、各磁極の現像剤担持体
周面に垂直な方向の磁束密度が、二つのピーク値を有す
る分布となっている。

【００２５】このような磁極においては、図３４に示す
ように、狭い磁極間隔で隣接するＮ極ピーク（Ｍ₂ ）の
位置とＳ極ピーク（Ｍ₃ ）の位置との間に強い磁界が形
成される。また、これらの磁極ピークの両側には、各々
二山分布形状を形成するもう一方のＮ極ピーク（Ｍ₁ ）
とＳ極ピーク（Ｍ₄ ）とが設けられているが、磁束はほ
とんどがＭ₂ 〜Ｍ₃ 間に回り込むので、Ｍ₁ 〜Ｍ₂ 間及
びＭ₃ 〜Ｍ₄ 間には磁束がほとんど分布しない状態とな
る。このため、図３６に示すような複数の磁極が等間隔
で配置された場合に比べて、磁束は隣接するＮ極ピーク
位置とＳ極ピーク位置との間で現像剤担持体の表面近く
に集中し、現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁界成分
は急激に減衰して磁界は遠方には及ばなくなる。

【００２６】このように磁束が分布する状態では、図３
５に示すように、Ｎ極ピーク位置とＳ極ピーク位置との
間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）に吸着されたキャリアはほぼ単層と
なり、さらにキャリアの層が周面に形成されると磁力線
がこのキャリアの層内を通り、その外側にほとんど分布
しない状態となる。従って、Ｎ極ピーク位置とＳ極ピー
ク位置との間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）においてほぼ単層の均一
な現像剤層を形成することが可能となる。また磁性キャ
リアに対しては、上記強磁界により強い磁気拘束力が作
用するため、現像剤の飛散及び像担持体上へのキャリア
付着は発生しない。

【００２７】一方、各磁極の二つのピーク位置の間（Ｍ
₁ 〜Ｍ₂ 間及びＭ₃ 〜Ｍ₄ 間）においては、磁界が極め
て微弱であるためにキャリアに作用する磁気拘束力は弱
くなり、現像剤層を保持することはできない。従って、
強磁界が形成されるＮ極ピーク位置とＳ極ピーク位置と
の間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）のみに、ほぼ単層の均一な現像剤
層が形成される。

【００２８】これらの磁極は、発生させる磁界の強さ及
び隣接するＮ極ピーク位置とＳ極ピーク位置との間隔Ｐ
を適切に選択することによって、上記のようなキャリア
の層を形成できるように設定される。すなわち、前記間
隔Ｐと、前記現像剤担持体周面に担持される現像剤のト
ナー粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ となるように着磁されていると、一般に用いられる粒径
が２５μｍ〜２００μｍ程度のキャリアをほぼ均一にほ
ぼ一層だけ吸着することができる。

【００２９】上記図３４に示す磁極は、Ｎ極とＳ極とが
交互に配置され、各磁極の現像剤担持体周面に垂直な方
向の磁束密度が、二つのピーク値を有する分布となって
いるが、本願発明はこれに限定されるものではなく、同
極性の磁極が隣接するような構成であってもよいし、各
磁極の磁束密度が複数のピーク値を有する分布であって
もよい。このような磁極配置では、ほぼ一定のパターン
で配置される対となるＮ極とＳ極との間に磁束が集中
し、これらの両側の複数のピークの位置間では磁力線が
ほとんど分布しない状態となり、対となるＮ極とＳ極と
の間に磁性キャリアが吸着される。このとき、隣り合う
Ｎ極とＳ極の磁極間隔を上記のように適切に設定するこ
とによって、ほぼ単層のキャリアからなる現像剤層を形
成できる。

【００３０】また、請求項２に記載した発明のように、
前記各磁極の磁束密度の分布における複数のピークのう
ち、両端にあるピークの間隔Ｌが約３００μｍ以下であ
り、この間隔Ｌと、前記トナーの粒径ｄと、前記磁性キ
ャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ の関係にあることが望ましい。例えば、図３４に示す磁
極配置では、各磁極の二つのピーク位置間であるＭ₁〜
Ｍ₂ 間及びＭ₃ 〜Ｍ₄ 間の間隔Ｌは３００μｍ以下であ
り、この間隔Ｌとトナー粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが
上記範囲に設定されるものとする。

【００３１】上記間隔Ｌが広い場合には、現像剤の付着
しない領域が広くなり、縞状の濃度ムラが発生し易くな
る。一方、間隔Ｌが狭い場合には現像剤担持体の表面に
垂直な方向の磁界成分は減衰が緩やかになり、磁界の分
布状態は図３６に示すような複数の磁極が等間隔で配置
された場合に近くなる。従って、微少な層厚ムラが生じ
易くなる。このような微少な層厚ムラがあると、低濃度
部における微少な濃度ムラや細線の再現性不良が発生す
る。

【００３２】さらに、請求項３に記載したように、各磁
極の磁束密度の分布におけるピーク部とピーク間の谷部
との磁束密度の差ΔＴが、約５ｍＴ以上であることが望
ましい。上記磁束密度の差ΔＴが５ｍＴよりも小さい場
合には、上記と同様に磁界の分布状態は図３７に示すよ
うな磁極が等間隔で配置された場合に近くなり、微少な
層厚ムラが生じ易くなる。

【００３３】このように、各磁極の磁束密度の分布にお
ける両端のピーク位置の間隔Ｌと、ピーク部とピーク間
の谷部との磁束密度の差ΔＴとは、磁極によって形成さ
れる現像剤層の状態に影響を及ぼすものであり、Ｌ及び
ΔＴを上記の範囲内とすることにより、ほぼ一層の現像
剤層を現像剤担持体上に形成するのが容易となる。

【００３４】上記のような現像装置では、現像剤担持体
に設けられた磁極の作用によって、層厚規制部材を用い
ることなく現像剤の薄層を形成することができるので、
現像剤に大きな負荷をかけることがなく、現像剤の劣化
を防止することができる。また、現像剤担持体の磁力の
みにより現像剤層を形成するので、現像剤搬送量が部品
精度に依存せず、且つ経時変化は発生しない。

【００３５】さらに、磁極の間隔が十分狭く設定されて
いるため、磁極パターンによる影響は発生せず、均一性
の高い画像が得られる。また、磁性キャリアは磁極と磁
極との間で閉磁気回路状のブリッジを形成するため、現
像剤担持体上のキャリア層には強い磁気拘束力が作用す
る。そして、上記磁性キャリアは現像剤担持体の周面と
相対的に移動しない状態、つまり周面上でジャンプした
り、転動したり、攪拌されたりすることなく、周面上に
吸着された状態のまま搬送される。従って、現像剤の飛
散および像担持体上へのキャリア付着は発生しない。さ
らに、像担持体と現像剤担持体との対向位置において、
キャリアが磁気拘束力によって現像剤担持体の周面上に
ほぼ固定した状態となり、像担持体とは接触しないの
で、キャリアによる像担持体表面の機械的な摺擦は発生
せず、従って刷毛跡や掃き寄せ等の画質欠陥のない高品
質な画像再現が可能となる。また、現像領域における現
像剤層の状態は、環境や時間の経過にほとんど影響され
ず、ほぼ一定の状態に保たれるので、安定した画像再現
が可能である。

【００３６】なお、各磁極の磁束密度分布におけるピー
ク部とピーク間の谷部との磁束密度の差ΔＴは、約５ｍ
Ｔ以上の値であれば、適宜に設定することができる。例
えば、全磁極でΔＴがほぼ等しい構成でもよいし、又は
各磁極でΔＴが等しくならない構成でもよい。また、本
願発明では、現像剤担持体の周面に垂直な方向の磁束密
度が、複数のピーク値を有する分布となっているが、上
記複数のピーク値については磁界の強さや現像剤の付着
状態等に応じて適切な値に設定することができる。

【００３７】また、磁束密度分布が前記複数のピークを
有する各磁極の間隔は、上記範囲を満たすものであれば
適宜に設定することができる。例えば、請求項４に記載
されるように、各磁極をほぼ等しい間隔で配置すること
ができ、上記と同様の効果により、現像剤担持体上にほ
ぼ単層の磁性キャリアからなる現像剤層をほぼ均一に形
成することができる。但し、本願発明はこれに限定され
るものではなく、対となるＮ極とＳ極との磁界の強さや
現像剤の付着状態等に応じて各磁極を適切に配置するこ
とが望ましい。また、前記複数のピーク位置の間隔は、
等間隔でも等間隔でなくてもよく、適宜に設定すること
ができる。

【００３８】また、請求項５に記載したように、磁束密
度の分布が前記複数のピークを有する一対の磁極毎に、
非着磁領域又は低着磁領域を設けることもできる。この
ような着磁パターンでは、非着磁領域又は低着磁領域に
おける磁界が極めて微弱であるために、キャリアに作用
する磁気拘束力は弱くなる。このため、このような領域
では現像剤を保持することが困難であるが、隣り合うＮ
極とＳ極との間には強磁界が形成され、上記と同様の効
果により、ほぼ単層のキャリアからなる現像剤層が形成
される。このとき、隣り合うＮ極とＳ極の強さや、非着
磁領域又は低着磁領域の間隔を調整することによって、
ほぼ均一な現像剤の薄層を形成することができ、縞状の
現像濃度ムラの発生を防止できる。

【００３９】さらに、請求項６に記載したように、前記
現像剤担持体は、周回方向の全域にわたってほぼ一定の
パターンで前記複数の磁極が設けられ、該磁極が周回移
動するように構成されていることが望ましい。

【００４０】例えば、ほぼ一層のキャリアをほぼ均等に
吸着する複数の磁極を有する現像ロールを、磁石ロール
とその周囲で回転駆動するスリーブとで構成した場合に
は、磁石ロールを固定としてスリーブの回転に従って現
像剤が搬送され、ほぼ一層の現像剤層は、固定された磁
極上を移動することになる。この際、従来の二成分現像
装置のような磁極パターンに対応した現像剤層の転動は
生じずに、前記のほぼ固定された状態はほぼ維持される
ものの、現像剤粒子が互いに衝突し、この影響により搬
送中に現像剤層に微少な凹凸が生じ易くなる。このよう
な凹凸が生じると低濃度部において磁極ピッチと対応し
た濃度ムラが発生したり、細線の幅に微少なムラを生じ
たりすることになる。

【００４１】したがって、磁極を含む現像剤担持体を周
回移動して周面上の現像剤を現像領域へと搬送すること
により、より確実にほぼ一層の現像剤層を現像剤担持体
の周面上にほぼ固定した状態とすることが可能となり、
従って低濃度部における微少な濃度ムラや細線の再現性
不良を防止することができる。

【００４２】以上のように、本発明の現像装置では、機
械的に現像剤層の層厚を規制することなく均一な現像剤
の薄層を形成し、現像剤の劣化を低減することが可能で
ある。また、この現像剤薄層を用いて画質欠陥やキャリ
ア付着のない良好な画像を安定して得ることが可能とな
る。

【００４３】なお、上記のような構成と同様に現像剤担
持体に小さなピッチで磁極を設ける技術が、特開平３−
２５９２７６号公報に記載されている。この公報に記載
の技術は、現像ロール（現像剤担持体）を単一の回転体
で構成し、その周囲に１００μｍ程度以下の小さなピッ
チで磁極を設け、一成分磁性現像剤をその周囲に吸着す
るものである。これにより、磁極の位置に対応して吸着
される現像剤層のムラが生じるのを低減し、この現像剤
層を現像領域におけるトナー像の形成に供する。このよ
うな構成により現像ロールを固定支持された磁石ロール
とその周囲で回転するスリーブを有する構造とすること
なく、単純な構成で濃度ムラのない現像を行うものであ
る。

【００４４】しかし、この公報に記載の現像装置は一成
分磁性現像剤を用いるのを前提としており、一成分現像
剤は粒径が７〜１５μｍであり、着磁ピッチを１００μ
ｍ程度以下としても吸着された現像剤は現像ロールの周
面上で穂状となる。このため、層厚規制部材で穂の高さ
を機械的に規制しないと均一な現像剤層を形成すること
ができず、層厚規制部材を用いることを前提としてい
る。このように上記公報に記載の技術は本願に係る発明
と扱う現像剤が異なり、目的も異なるもので全く異質の
技術的思想に基づくものである。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る現像装置を図に
基づいて説明する。図１は、本願発明の一実施形態であ
る現像装置が用いられる画像形成装置の一例を示す概略
構成図である。この画像形成装置は、ほぼ円筒状の導電
性基体の周面に感光体層が設けられた感光体ドラム１を
備えており、この感光体ドラム１が、図中に示す矢印Ａ
の方向に回転駆動されるようになっている。また、感光
体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電器
２と、露光装置３と、円筒部材からなる現像ロール１２
を感光体ドラム１に対向させた現像装置４と、転写前コ
ロトロン５と、転写コロトロン６と、剥離コロトロン７
と、クリーナー８と、光除電器９とを有している。

【００４６】上記感光体ドラム１の導電性基体は電気的
に接地されている。また、感光体層には負帯電の有機感
光体（ＯＰＣ）が用いられており、ほぼ一様に帯電した
後、像光を照射すると、露光部の電荷が上記導電性基体
に流れ、電位が減衰するようになっている。この感光体
ドラム１は、例えば外径を１００ｍｍ、周面の移動速
度、すなわちプロセススピードを１６０ｍｍ／ｓ程度に
設定することができる。

【００４７】上記露光装置は、画像信号に基づいて点滅
するレーザー発生装置と、このレーザー発生装置から射
出されるレーザービームを回転しながら反射するポリゴ
ンミラーとを有し、感光体ドラム１の周面を露光走査し
て静電潜像を形成するものである。この露光走査は、画
像部を露光するものであってもよいし、非画像部を露光
するものであってもよく、感光体の帯電極性とトナーの
帯電極性とを適切に選択することによって画像部にトナ
ーを転移して顕像化することができる。この画像形成装
置では感光体およびトナーは負帯電のものを用い、画像
部を露光するように設定されている。

【００４８】次に上記画像形成装置の動作について説明
する。始めに、帯電器２により感光体ドラム１の表面が
一様に−４５０Ｖに帯電される［図２（ａ）］。続い
て、レーザー光による画像部露光が行われ、露光部電位
がほぼ−２００Ｖのネガ潜像が形成される［図２
（ｂ）］。そして、このネガ潜像の露光部には現像装置
４によりトナーが転移され顕像化される［図２
（ｃ）］。

【００４９】上記のようにして感光体ドラム１上に形成
されたトナー像は、転写コロトロン６の帯電によって記
録用紙上に転写される。その後、この記録用紙は、剥離
コロトロン７の帯電によって感光体ドラム１の表面から
剥離されて定着器（図示しない）へと搬送される。定着
器ではトナー像が加熱・加圧によって記録用紙上に定着
される。

【００５０】一方、トナー像の転写および記録用紙の剥
離工程が終了した感光体ドラム１の表面は、クリーナー
８によって残留トナーが清掃され、さらに光除電器９に
よる露光で残留電荷が除去されて次の画像記録工程に備
えられる。なお、感光体ドラム１の回転方向における現
像装置４の下流側に設けられた転写前コロトロン５は、
現像時にキャリアが感光体ドラムへ転移する量を調査す
る際に用いられるもので、感光体ドラム１上に形成され
たトナー像に対して一様な負帯電を行なう。これによ
り、現像の際に意図に反して感光体ドラム１上へ転移し
たキャリアを負に帯電し、トナーと一緒に記録用紙上に
転写されるようにして、記録用紙上においてキャリアの
転移量の評価を行うことができる。

【００５１】［第１の実施形態］ 〈ａ．現像装置の構成と動作〉次に、本願に係る発明の
実施の形態である現像装置について説明する。図３は、
上記画像形成装置で用いることができる現像装置であっ
て、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求
項６に記載の発明の第１の実施形態である現像装置を示
す概略構成図である。この現像装置４は、現像剤が収容
される現像ハウジング１１の感光体ドラム１との対向部
位に現像用の開口部を設け、この開口部に現像ロール１
２を配設するとともに、その後方に二つのスクリューオ
ーガー１３、１４を設けたものである。また、現像ロー
ル１２上に付着した現像剤を剥離するスクレーパ１５が
現像ロール１２と接触するように設けられている。

【００５２】上記スクリューオーガー１３、１４は、現
像ハウジング内の仕切り壁１６で仕切られた二つの現像
剤撹拌搬送室内に設けられ、それぞれ逆方向に現像剤を
搬送するように回転駆動されるものである。上記二つの
現像剤撹拌搬送室は両端部で連通しており、上記スクリ
ューオーガー１３、１４によって搬送される現像剤は撹
拌されながら二つの現像剤撹拌搬送室内を循環移動する
ようになっている。

【００５３】上記現像ロール１２は、軸線回りに回転が
可能となるように支持されており、図４（ａ）に示すよ
うに磁気記録層１２ｂとその周面上に形成された導電層
１２ａとで主要部が構成されている。この現像ロール１
２の外径は１８ｍｍ、駆動時の周速度は３２０ｍｍ／
ｓ、感光体ドラム１と現像ロール１２との間隙は３００
μｍに各々設定されており、現像剤層が感光体ドラム１
に対して非接触状態となるよう保持されている。

【００５４】上記導電層１２ａには現像バイアス用電源
１７により、現像バイアス電圧が印加される。この現像
バイアス電圧には直流電圧を重畳した交流電圧が採用さ
れており、直流成分は地カブリの発生を防ぐために−４
００Ｖに設定されている。また、現像バイアス電圧の交
流成分は、周波数が低すぎると画像上に現像バイアスの
周波数に対応した濃度ムラが生じてしまう。また、周波
数が高すぎるとトナーの運動が電界の変化に追従しきれ
なくなり、現像効率が低下してしまう。一方、交流成分
のピーク間電圧が低すぎると、トナーに十分な電界が作
用しないため、現像効率は低下してしまう。また、ピー
ク間電圧が高すぎると、背景部へのかぶりや感光体上へ
のキャリアの付着が生じ易くなる。以上のような点か
ら、周波数としては０．４〜１０ｋＨｚ、ピーク間電圧
としては０．８〜３ｋＨｚ程度の範囲に設定することが
好ましい。本実施形態では、現像バイアス電圧の交流成
分は、周波数６ｋＨｚの矩形波で、ピーク間電圧を１．
５ｋＶに設定した。

【００５５】一方、上記磁気記録層１２ｂには、図４
（ａ）に示すように、全周にわたってＳ極とＮ極とが交
互に等間隔で並列するように着磁が施されている。各磁
極は、図４（ｂ）に示すように、現像ロール１２の周面
に垂直な方向の磁束密度が二つのピーク値を有する分布
となっており、かつ、隣接するＮ極とＳ極との間隔Ｐ
（図中に示すＰ₂₃、Ｐ₄₁）がほぼ２５μｍ以上で２５０
μｍ以下であって、ほぼ等間隔に設定されている。さら
に、上記間隔Ｐは、トナーの粒径をｄ、磁性キャリアの
粒径をＤとしたときに、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。

【００５６】また、各磁極の磁束密度の分布における２
つのピーク位置の間隔Ｌは３００μｍ以下に設定されて
おり、かつ、この間隔Ｌと、トナーの粒径ｄと、磁性キ
ャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｐ の関係を満たすように設定されている。さらに、各磁極
の磁束密度の分布におけるピーク部とピーク間の谷部と
の磁束密度の差ΔＴは、約５ｍＴ以上に設定されてい
る。なお、このような着磁の方法については後述する。
上記磁気記録層１２ｂは、フェライト磁石からなり、上
記導電層１２ａは、このフェライト上にアルミニウム層
を厚さ１μｍ程度に積層して形成したものである。

【００５７】上記現像装置で用いられる現像剤は非磁性
トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤であ
り、トナーとしては、重量平均粒径が７μｍで、負帯電
性のポリエステル系トナーが使用されている。また、キ
ャリアとしては、結着樹脂中に磁性粉を分散させた、い
わゆる磁性粉分散型樹脂キャリア、又は球形フェライト
粒子に樹脂被覆を施した、いわゆるフェライトキャリア
が使用されている。

【００５８】このような現像装置４においては、スクリ
ューオーガー１３，１４によって充分に撹拌された現像
剤が、図３中に示す領域Ｘで現像剤担持体と接触し、現
像ロール１２上に供給される。現像ロール１２の表面で
は、図５に示すように、狭い磁極間隔で隣接するＮ極ピ
ーク位置（Ｍ₂ ）とＳ極ピーク位置（Ｍ₃ ）の間に強い
磁界が形成され、各磁極の２つのピーク位置間（Ｍ₁ 〜
Ｍ₂ 間及びＭ₃ 〜Ｍ₄間）には磁束がほとんど分布しな
い状態となる。このため、磁束は隣接するＮ極ピーク位
置とＮ極ピーク位置との間で現像ロール表面近くに集中
し、現像ロールの表面に垂直な方向の磁界成分は急激に
減衰して磁界は遠方には及ばなくなる。このような磁界
により、隣接するＮ極ピーク位置とＮ極ピーク位置との
間で現像ロール１２の周面に一定量の現像剤が吸着され
る。すなわち、トナーを電気的に吸着したキャリアがほ
ぼ一層だけ、ほぼ均等に付着した状態となり、層厚規制
部材を用いずに現像剤層が形成される。そして、この現
像剤層は、現像ロール１２の回転に伴って感光体ドラム
１と対向する現像領域へと搬送され、感光体ドラム１上
の静電潜像の現像に供される。

【００５９】〈ｂ．着磁の方法〉次に、上記磁気記録層
１２ｂの着磁の方法について説明する。磁気記録層の着
磁は、図６に示すように現像ロール１２の周面に近接し
て配置された磁気記録用ヘッド２００によって行われ
る。この磁気記録用ヘッド２００は、軟磁性材料からな
り両端部が間隔をおいて並列する形状のコア２０１と、
このコア２０１に巻き回されたコイル２０２とを有し、
上記コア２０１の両端部が現像ロールの周面に近接する
ように配置される。コイル２０２には磁化信号発生装置
を介して電源から磁化電流が供給されるようになってお
り、コイル２０２に電流が流れると、コア２０１内に磁
束が発生し、この磁束はコア２０１の先端から磁気記録
層１２ｂを通る。これにより、磁気記録層１２ｂが磁化
される。コイル２０２へ供給される磁化電流は磁化信号
発生装置を介して断続的又は適宜電流の方向を変えて供
給され、図６に示すように回転駆動される現像ロール１
２の周面が所定の着磁パターンに磁化される。本実施形
態では、現像ロール１２の周方向にＮ極とＳ極との交互
着磁を用い、現像ロール表面における半径方向、即ち現
像ロール表面に垂直な方向の磁束密度のピーク値を５０
ｍＴに設定している。

【００６０】〈ｃ．隣接するＮ極とＳ極との磁極間隔Ｐ
等と、画像濃度・画像の均一性・キャリアの付着との関
係を調査する実験〉次に、図３に示す現像装置におい
て、静電潜像の現像試験を行い、キャリアの種類および
粒径と、磁気記録層１２ｂの隣接するＮ極とＳ極との磁
極間隔Ｐとを変化させて、画像濃度、キャリアの感光体
への付着、画像の均一性を調査した結果について説明す
る。

【００６１】一般に二成分現像剤の薄層を用いる現像方
式において、きめの細かい画像を得るためには、平均粒
径の小さいキャリアを用いることが好ましい。平均粒径
の大きなキャリアを用いた場合には、磁界に沿って配列
されるキャリアのチェーン間の間隔は広くまた粗くなる
ため、均一性の高い薄層を得ることは困難となる。この
ため、画像の均一性不良およびライン画像のエッジ再現
不良が発生してしまう。したがってキャリアの平均粒径
としては、１００μｍ以下であることが好ましく、本試
験では平均粒径が３５μｍ、５０μｍ、１００μｍのキ
ャリアを用いる。

【００６２】また磁性キャリアは、１０⁶ ／（４π）Ａ
／ｍの磁界中における磁化が、約４５ｋＡ／ｍ以上３６
０ｋＡ／ｍ以下となるものを用いるのが望ましい。磁性
キャリアの磁化が小さいと、上記磁極が形成する磁界に
よって現像ロール上へ吸着される力が小さくなる。この
ため、磁極間隔が小さく設置されて、現像ロールの表面
に垂直な方向の磁界成分が急激に減衰していると、キャ
リアが現像ロールの表面に吸着されない部分（現像剤層
の抜け）が生じ易くなる。このような現像剤層の抜けが
あると、低濃度部における微少な濃度ムラや細線の再現
性不良が発生する。

【００６３】一方、磁性キャリアの磁化が大きいと、現
像ロールの磁化パターンに応じて強い吸着力が作用し、
磁極上と磁極間とでほぼ均一な現像剤層、つまり山谷構
造のない現像剤層を形成するのが難しくなる。現像剤層
にこのような山谷構造があると、低濃度部において磁極
ピッチと対応した濃度ムラが発生したり、細線の幅に微
少なムラを生じたりすることになる。

【００６４】さらに、磁性キャリアは、残留磁化すなわ
ち無磁界中における磁化が約２５ｋＡ／ｍ以下であるも
のを用いるのが望ましい。磁性キャリアの残留磁化が大
きいと、キャリアの磁気的な凝集が生じ易くなり、この
影響により、現像ロール上の現像剤層に微少な凹凸すな
わち磁気的な凝集が発生し、一層より多い現像剤層が形
成される部位が生じてしまう。このような凹凸が生じる
と、低濃度部における微少な濃度ムラや細線の再現性不
良が発生する。

【００６５】このように、磁性キャリアの磁化と残留磁
化とは、上記磁極によって形成される現像剤層の状態に
影響を及ぼすものであり、磁化と残留磁化とを上記の範
囲内とすることにより、ほぼ一層の現像剤層を現像ロー
ル上に形成するのが容易となる。従って、キャリアの磁
化及び残留磁化は上記範囲内であることが好ましく、本
試験では磁化及び残留磁化が上記範囲内であるキャリア
を用いる。

【００６６】また、キャリアの体積固有抵抗値が低い場
合には、現像領域においてキャリアへの電荷注入が生じ
るために、磁性キャリアに作用するクーロン力が磁気拘
束力よりも強くなり、従ってキャリアは感光体ドラム上
に転移し易くなり、キャリア付着が発生していまう。従
って、キャリアの体積固有抵抗値は、１０⁶ Ｖ／ｍの電
界中において１０¹⁰Ω・ｃｍ以上であることが好まし
い。本試験で用いたキャリアでは、１０⁶ Ｖ／ｍの電界
中における体積固有抵抗値が、１０¹⁵〜１０¹⁶Ω・ｃｍ
の範囲となるように調整されている。本試験で使用した
６種類のキャリアは表１に示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１中のキャリアの種類〜は磁性粉分
散型樹脂キャリアで、〜はフェライトキャリアであ
る。また、平均粒径は、重量平均粒径である。単位重量
当たりの磁化は１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中におけ
る値である。なお、残留磁化は全キャリアで５ｋＡ／ｍ
未満である。

【００６９】さらに、本発明の現像装置で用いる現像剤
のトナー粒径は、同現像剤の磁性キャリアの粒径以下で
あり、且つ１５μｍ以下であるものを用いるのが望まし
い。トナーの粒径が大きいほど、キャリアと現像ロール
表面との間の距離は広くなる。このため、キャリアに作
用する磁気拘束力が弱くなり、現像剤飛散やキャリア付
着が発生しやすくなる。

【００７０】これに対しては、トナーの粒径を１５μｍ
以下とし、且つキャリアの粒径以下とすることで、キャ
リアと現像ロールとの間の距離を狭めて、磁極による磁
気拘束力を強めることで上記現像剤飛散やキャリア付着
を防止することができる。さらに、低湿環境や経時によ
りトナーの帯電量が増加し、それに伴いキャリアの帯電
量が増加することにより、現像バイアス印加時において
キャリアに作用するクーロン力が増加した場合において
も、十分な磁気拘束力によりキャリアを現像ロール表面
上に保持することが可能となる。従ってトナー粒径は、
磁性キャリアの粒径以下であり、且つ１５μｍ以下であ
ることが好ましく、本試験では前記のようにトナー粒径
は７μｍとした。

【００７１】現像剤中のトナーとキャリアの混合比は、
現像剤中のトナーの重量比で、〜のキャリアでは１
５重量％、〜のキャリアでは７．９重量％として、
単位体積当たりのトナー量がほぼ等しくなるように設定
している。また、トナーの電荷量は−１５〜−２０ｍＣ
／ｋｇの範囲に調整されている。

【００７２】現像ロール１２としては、隣接するＮ極と
Ｓ極との磁束密度ピーク位置の間隔Ｐが、１３μｍ、２
５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μ
ｍの６種類のものを使用した。但し、上記間隔Ｐは少数
第１位を四捨五入した値である。前記のように、各磁極
における二山分布形状からなる磁束密度のピーク値は、
５０ｍＴに設定した。また、各磁極の二つのピーク位置
の間隔Ｌは、５０μｍとした。さらに、各磁極の二山分
布形状からなる磁束密度のピーク部とピーク間の谷部と
の磁束密度の差ΔＴは、５ｍＴに設定した。

【００７３】画像濃度の評価は、ベタ画像の現像を行
い、その濃度を反射濃度計（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１
０）で測定して行う。この測定値が１．８以上であれば
ベタ画像、線画像ともに十分な濃度を有しており、１．
８以上を○、１．８未満を×と評価している。

【００７４】また、キャリアの付着は、図７に示すよう
な画像部と背景部とがプロセスの進行方向と直角方向に
一定周期で並列された、いわゆる交番ラインの現像を行
い、このときのキャリア付着量を測定して評価を行っ
た。交番ラインの周期は２サイクル／ｍｍで画像部と背
景部との比率は１：１である。このような交番ラインの
現像においては、感光体の表面に、画像部と背景部とが
非常に小さい間隔で隣接する静電潜像が存在するため、
感光体層の表面近傍にはいわゆるフリンジ電界が生じ、
画像の周辺部では、トナーと逆極性に帯電したキャリア
に対して静電的吸引力が作用する。従って、交番ライン
はキャリアの付着が生じやすい画像であり、キャリア付
着の評価に適している。

【００７５】キャリア付着量の評価指標は、交番ライン
の背景部上におけるキャリア粒子の面積率とした。面積
率の測定には、画像解析装置（商品名：ＬＵＺＥＸ−５
０００）を使用した。キャリア粒子の面積率が、１．０
％以下であれば実用上問題の無いレベルであるので、
１．０％以下を○、１．０％を超えた場合を×としてい
る。画像の均一性の評価は、ベタ画像について行い、目
視で濃度ムラが確認されない状態を〇、少量の濃度ムラ
はあるが実用上問題のないレベルを△、使用不可能なレ
ベルを×とした。

【００７６】上記のような方法で行った結果を表２及び
表３に示す。これらの表において、総合評価は、上記三
項目のすべてに×のないものを〇、一つでも×のあるも
のを×とした。

【００７７】

【表２】

【００７８】

【表３】

【００７９】表２及び表３より、磁極間隔Ｐが２５μｍ
以上２５０μｍ以下の範囲であり、且つその磁極間隔Ｐ
と、現像剤のトナー粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ を満たす関係にあれば、キャリアの付着や均一性不良を
起こすことなく充分な画像濃度が得られることがわか
る。

【００８０】磁極間隔Ｐが２５μｍより狭い場合、もし
くは、Ｐ＜（Ｄ＋２ｄ）／２の場合には、磁界に沿った
磁性キャリアの配列は困難となり、現像剤層は全体的に
疎な状態となる。このため、十分な濃度が得られず、画
像の均一性も損なわれる。また、現像ロール１２の表面
から離れた部位における磁界は、磁極間隔Ｐが狭いほど
急激に減衰して弱くなるため、磁極間隔Ｐが２５μｍよ
り狭い場合には、現像ロール上の磁性キャリアに作用す
る磁気拘束力は弱くなり、前述のフリンジ電界の作用に
よるキャリアの付着が発生してしまう。さらに、現像ロ
ールの回転時に作用する遠心力により、現像剤が飛散す
る現象が観察された。

【００８１】一方、磁極間隔Ｐが２５０μｍより広い場
合、もしくは、Ｐ＞（Ｄ＋２ｄ）×５の場合には、磁極
間部において磁性キャリアに作用する磁気拘束力が極め
て弱くなる。このために、現像剤が磁極付近に集中的に
付着する。従って、現像剤層の状態は着磁パターンに対
応して山と谷とを形成するようになり、現像された画像
には着磁パターン状のムラが発生してしまう。また、上
記のように、磁極間部に付着した磁性キャリアに作用す
る磁気拘束力が弱いため、キャリアの付着および現像剤
の飛散が発生してしまう。

【００８２】これらに対し、磁極間隔Ｐが２５μｍ以上
２５０μｍ以下であり、且つその磁極間隔Ｐと、現像剤
のトナー粒径ｄ、キャリア粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ を満たす関係である場合には、現像ロール上において、
磁性キャリアは磁界に沿った状態で整然と配列される。
このため、現像ロール上には現像剤の付着していない部
分が無く、且つ山谷構造を持たないほぼ一定層厚の現像
剤層が形成され、この現像剤層が磁力により保持されて
搬送される。

【００８３】したがって、層厚規制部材を用いることな
く、均一性の高い画像を得ることが可能となる。また、
現像剤搬送量は部品精度に依存しないので、高精度な組
立て精度は要求されない。さらに、現像剤担持体上の現
像剤層には強い磁気拘束力が作用するので、キャリアの
感光体への付着および現像剤の飛散は発生しない。ま
た、現像ロール上の現像剤層は現像ロール表面上にほぼ
固定された状態となるため、感光体表面を機械的に摺擦
することがなく、従って刷毛跡や掃き寄せ等の画質欠陥
がなく極めて均一性の高い画像を得ることができる。

【００８４】〈ｄ．現像装置の変更可能な構成例〉な
お、図３に示す現像装置では、現像ロール１２上の現像
剤層を、感光体ドラム１に対して非接触状態としたが、
現像剤層が感光体ドラム１と接触するように設定した場
合においても、同様な結果が得られる。この場合には、
現像剤層による感光体表面の機械的な摺擦が生じること
になるが、現像剤層は現像ロール上にほぼ固定された状
態であり、従来の接触型二成分現像装置のような磁気ブ
ラシの現像ロール上での転動や振動による運動がないた
め、刷毛跡や掃き寄せ等の画質欠陥はほとんど生じな
い。

【００８５】また、この現像装置では、現像ロール１２
を磁気記録層１２ｂとその周面上に形成された導電層１
２ａとで構成して、磁気記録層１２ｂとしてはフェライ
ト磁石、導電層１２ａとしてはアルミニウムを使用した
が、本発明はこれらの構成および材料に限定されるもの
ではない。磁気記録層１２ｂには、磁化パターンが形成
可能である任意の材料が使用可能である。例えば、熱可
塑性または熱硬化性の樹脂中に強磁性材料の粉末を分散
させた、いわゆるプラスチック磁石や、可撓性を有する
材料中に強磁性材料の粉末を分散させた、いわゆるゴム
磁石を用いることができる。この場合、可撓性を有する
材料としては、多量の磁性材料の混入が可能で、且つ可
撓性を維持することが可能な任意のものが使用可能であ
り、例えばハイパロン、ポリイソブチレン、ネオプレン
ゴム、ニトリルゴム、塩素化ポリエチレン等が使用でき
る。また、導電層１２ａとしては、現像バイアス電圧が
印加可能である任意の材料が使用可能である。例えば、
Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ合金、チタンナイトライ
ド等を用いることができる。

【００８６】また上記構成に代えて、導電層の上に、薄
膜の磁気記録層を形成した構成としてもよい。図８にこ
の構成の一例を示す。この磁気記録層１１２ｂは、結着
樹脂中に強磁性材料の粉状体を分散させたものを、導電
性基体１１２ａ上に層厚５０μｍでコーティングするこ
とにより構成されている。強磁性材料としてγ−Ｆｅ₂
Ｏ₃ 、結着樹脂としてポリウレタンが使用されている。
この磁性材料としては、磁石材料や磁気記録材料等とし
て公知である任意のものが使用可能であり、上記γ−Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ のほか、ＣｒＯ₂ 、Ｂａフェライト、Ｓｒフェ
ライト等が使用できる。また、結着樹脂としては、テー
プ、ディスク、カード等の磁気記録層を構成する任意の
ものが使用可能であり、上記ポリウレタンのほか、例え
ばポリカーボネート、ポリエステル等が使用できる。さ
らに、磁気記録層１１２ｂには、必要に応じて導電性微
粒子等を添加することが可能である。

【００８７】また、磁気記録層１１２ｂには、磁性金属
材料を用いることもできる。この場合、磁石材料や磁気
記録材料等として公知である任意のものが使用可能であ
り、例えば、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃ
ｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ、Ｍｇ−Ａｌ等が使用できる。さ
らに、この現像装置では、現像ロール１２の周方向にＮ
極とＳ極とを交互に着磁したが、現像ロールの長手方向
にＮ極とＳ極とを交互に着磁した場合においても同様な
結果が得られる。また、現像ロール表面上でＮ極とＳ極
とがモザイク状に配列するように着磁した場合において
も同様な結果が得られる。

【００８８】なお、磁気記録層１２２ｂの着磁には、図
９に示すような磁気記録用ヘッド２１０を用いることも
できる。このような磁気記録用ヘッド２１０を用いる場
合には、現像ロールを軟磁性体層１２２ａの上に磁気記
録層１２２ｂが設けられたものとする。軟磁性体層１２
２ａとしては、公知である任意のものが使用でき、例え
ば鉄、鉄−ケイ素合金、鉄−ニッケル合金等がある。

【００８９】上記磁気記録用ヘッド２１０は、コアの一
端２１１ａが小さな端面となるように断面を減少した形
状となっているが、他端２１１ｂは大きな端面が現像ロ
ールの周面と対向する形状となっている。このようなコ
ア２１１に巻き回されたコイル２１２に電流が供給され
ると、コア２１１に発生した磁束は小さな端面から磁気
記録層１２２ｂを通り、さらにその下にある軟磁性体層
（導電性基体１２２ａ）を通って端面が大きくなってい
るコアの他端２１１ｂへ通じる。したがって磁気記録層
１２２ｂの小さな端面２１１ａと対向している位置で
は、磁気記録層１２２ｂの厚さ方向にＮ極とＳ極とが形
成され、一方大きな端面と対向している部分ではほとん
ど磁化されない。このような着磁を現像ロールの周面の
ほぼ全域にわたって行うことにより、磁気記録層１２２
ｂの厚さ方向に配列された磁極を周面のほぼ全域に形成
することができる。このように磁気記録層の厚さ方向に
着磁することによって大きな磁束密度の磁界を形成する
ことができ、磁極の間隔、使用するキャリア等に応じて
このような着磁パターンを採用することもできる。

【００９０】〈ｅ．二つのピーク位置の間隔Ｌと、画像
濃度・キャリアの付着・濃度ムラの発生・細線の再現性
との関係を調査する実験〉次に、図３に示す現像装置に
おいて、各磁極の二つのピーク位置の間隔Ｌを変化さ
せ、画像濃度、キャリア付着、低濃度部における濃度ム
ラ及び細線の再現性を調査した結果について説明する。

【００９１】現像ロール１２は隣接するＮ極とＳ極との
磁極間隔Ｐを１００μｍとして、２つのピーク位置間隔
Ｌが１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、１００μｍ、２０
０μｍ、３００μｍ、３５０μｍの７種類のものを使用
した。また各磁極のピーク部とピーク間の谷部との磁束
密度の差ΔＴは５ｍＴに設定した。トナーは先の実験で
用いられるトナーと同一とし、キャリアは表１のと
とを用いた。低濃度部の画像の均一性の評価は、面積率
が２０％の網点画像について目視で行い、微少な濃度ム
ラが確認されない状態を○、少量の微少濃度ムラはある
が実用上問題のないレベルを△、実用不可能なレベルを
×とした。細線の再現性の評価については、幅１３０μ
ｍの線画像について目視で行い、エッジ部のギザつきお
よび濃度ムラが確認されない状態を○、少量のギザつき
及び濃度ムラはあるが実用上問題のないレベルを△、実
用不可能なレベルを×とした。また、画像濃度とキャリ
ア付着については、先の実験と同様の方法で評価した。

【００９２】このような実験の結果は表４に示す通りで
あり、総合評価は、上記四項目のすべてに△及び×のな
いものを○、△はあるが×のないものを△、一つでも×
のあるものを×としている。

【００９３】

【表４】

【００９４】この表に示されるように、各磁極の二つの
ピーク位置の間隔Ｌが３００μｍ以下であり、この間隔
Ｌと、トナー粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ を満足する関係にあれば、キャリア付着を起こすことな
く十分な画像濃度が得られると同時に、低濃度部の均一
性及び細線の再現性が良好となることがわかる。

【００９５】このように、各磁極の二つのピーク位置の
間隔Ｌが低濃度部の均一性及び細線の再現性に影響を及
ぼす理由は、次のように考えることができる。二つのピ
ーク位置の間隔Ｌが（Ｄ＋２ｄ）／４よりも狭い場合に
は、現像ロールの表面に垂直な方向の磁界成分の減衰は
緩やかになり、磁界の分布形状は図３６に示すような磁
極が等間隔で配置された場合に近くなる。従って図３７
に示すような微少な層厚ムラが生じ易くなる。このよう
な微少な層厚ムラがあると、低濃度部における微少な濃
度ムラや細線の再現性不良が発生してしまう。

【００９６】一方、二つのピーク位置の間隔Ｌが３００
μｍよりも広い場合には、現像剤の付着しない領域が広
くなり、目視にて観察され得る縞状の濃度ムラが発生し
易くなる。以上のような理由により、二つのピーク位置
の間隔Ｌを３００μｍ以下とし、該間隔Ｌと、トナー粒
径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、（Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌを
満足するように設定すれば、キャリア付着を起こすこと
なく十分な画像濃度が得られると同時に、低濃度部の均
一性、および細線再現性を高めることができる。

【００９７】なお、この実験では隣接するＮ極とＳ極と
の磁極間隔Ｐを１００μｍとしたが、磁極間隔Ｐを２５
μｍ以上２５０μｍ以下として、磁極間隔Ｐと、トナー
粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、（Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ
≦（Ｄ＋２ｄ）×５を満足するように設定すれば同様な
結果が得られる。

【００９８】〈ｆ．各磁極のピーク部とピーク間の谷部
との磁束密度の差ΔＴと、画像濃度・キャリアの付着・
濃度ムラの発生・細線の再現性との関係を調査する実
験〉次に、図３に示す現像装置において、各磁極の磁束
密度分布におけるピーク部とピーク間の谷部との磁束密
度の差ΔＴを変化させ、画像濃度、キャリア付着、低濃
度部における濃度ムラ及び細線の再現性を調査した結果
について説明する。

【００９９】現像ロール１２は、隣接するＮ極とＳ極と
の磁極間隔Ｐを１００μｍ、二つのピーク位置間隔Ｌを
５０μｍに各々設定した。また、各磁極の磁束密度分布
におけるピーク部とピーク間の谷部との磁束密度の差Δ
Ｔは１ｍＴ、３ｍＴ、５ｍＴ、７ｍＴの４種のものを使
用した。トナーは上記実験で用いられるトナーと同一と
し、キャリアは表１のを用いた。

【０１００】このような実験の結果は表５に示す通りで
あり、総合評価は、上記四項目のすべてに△及び×のな
いものを○、△はあるが×のないものを△、一つでも×
のあるものを×としている。 以下余白

【０１０１】

【表５】

【０１０２】この表に示されるように、ピーク部とピー
ク間の谷部との磁束密度の差ΔＴが５ｍＴ以上となるよ
うに設定すれば、キャリア付着を起こすことなく十分な
画像濃度が得られると同時に、低濃度部の均一性及び細
線の再現性が良好となることがわかる。

【０１０３】このように、各磁極の磁束密度分布におけ
るピーク部とピーク間の谷部との磁束密度の差ΔＴが低
濃度部の均一性及び細線の再現性に影響を及ぼす理由
は、次のように考えることができる。ピーク部とピーク
間の谷部との磁束密度の差ΔＴが５ｍＴよりも小さい場
合には、磁界の分布状態は図３６に示すような磁極が等
間隔で配置された場合に近くなる。従って図３７に示す
ような微少な層厚ムラが生じ易くなる。このような微少
な層厚ムラがあると、低濃度部における微少な濃度ムラ
や細線の再現性不良が発生してしまう。

【０１０４】ピーク部とピーク間の谷部との磁束密度の
差ΔＴを５ｍＴ以上とすれば、磁束はほとんど２つのピ
ーク位置間には分布しない状態となるので、上記微少な
層厚ムラの発生を抑制することが可能である。従って、
ピーク部とピーク間の谷部との磁束密度の差ΔＴを５ｍ
Ｔ以上に設定すれば、キャリア付着を起こすことなく十
分な画像濃度が得られると同時に、低濃度部の均一性、
および細線再現性を高めることができる。

【０１０５】なお、この実験では隣接するＮ極とＳ極と
の磁極間隔Ｐを１００μｍとしたが、磁極間隔Ｐを２５
μｍ以上２５０μｍ以下として、磁極間隔Ｐと、トナー
粒径ｄ及びキャリア粒径Ｄとが、（Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ
≦（Ｄ＋２ｄ）×５を満足するように設定すれば同様な
結果が得られる。

【０１０６】〈ｇ．維持性についての実験〉次に、図３
に示す現像装置の維持性について行った実験を説明す
る。この実験は、図１に示す画像形成装置を用い、図３
に示す現像装置でベタ画像を連続して１０万枚現像す
る。そして所定枚数の現像を行った後にベタ画像の現像
濃度とトナーの電荷量とを測定し、現像枚数を重ねたと
きの推移を調査する。

【０１０７】また、本願発明に係る現像装置の効果を調
査するために、図１０に示す従来から知られている現像
装置を用いて同様の現像を行い、その結果を上記図３に
示す現像装置で得られた結果と比較する。

【０１０８】この実験において、現像剤は次のものを用
いる。 ◎キャリア：フェライトキャリア 平均粒径 ５０μｍ 真密度 ４．５ｇ／ｃｍ³ 単位重量当たりの磁化 ５０Ａ・ｍ² ／ｋｇ 磁化 ２２５ｋＡ／ｍ 残留磁化 ５ｋＡ／ｍ未満 体積固有抵抗値 １０¹⁵Ω・ｃｍ ◎トナー：負帯電性ポリエステル系トナー 重量平均粒径 ７μｍ 電荷量 −１５〜−２０ｍＣ／ｋｇ また、現像ロール表面の隣接するＮ極とＳ極との磁極間
隔Ｐは１００μｍとなっている。また、各磁極の２つの
ピーク位置の間隔Ｌを５０μｍに設定し、ピーク部とピ
ーク間の谷部との磁束密度の差ΔＴは５ｍＴに設定して
いる。

【０１０９】一方、比較を行うために用いた従来の現像
装置は、図１０に示すように、現像ロール３１２と近接
対向して設けられた層厚規制部材３１５を有するもので
ある。また、現像ロール３１２は、固定支持された磁石
ロール３１２ａとその周囲で回転駆動されるスリーブ３
１２ｂとを有し、磁石ロール３１２ａには周方向に５つ
の磁極が設けられている。この磁極によって生じる磁界
によって、現像剤はスリーブ３１２ｂの表面に吸着さ
れ、スリーブ３１２ｂの回転と共に移動するようになっ
ており、層厚規制部材３１５との対向位置で現像剤量が
規制され、現像剤の薄層が形成される。

【０１１０】この現像装置の主要部分の寸法、設定は以
下のとおりである。 現像ロール：外径１８ｍｍ 現像ロールの周速：３２０ｍｍ／ｓ 現像領域の設定： 感光体ドラムと現像ロールとの間隔・・・５００μｍ 感光体ドラムと現像ロールとが最近接する位置・・・磁
極Ｎ₁ と磁極Ｓ₁ とのほぼ中間点 磁極Ｎ₁ の位置と磁極Ｓ₁ の位置との中心角・・・７０
° 磁極Ｎ₁ の位置、磁極Ｓ₁ の位置での磁束密度・・・７
０ｍＴ 現像バイアス：直流重畳交流電圧 直流成分・・・−４００Ｖ 交流成分・・・６ＫＨｚの矩形波、ピーク間電圧１．６
ＫＶ

【０１１１】なお、上記二つの現像装置は、それぞれハ
ウジング内に４００ｇの現像剤を収容するものであり、
現像剤中のトナー重量比は、７．５〜８．５重量％とな
るように適宜トナーを補給するようになっている。

【０１１２】図１１および図１２は、上記本願発明に係
る現像装置（図３）および従来の現像装置（図１０）と
を用いて１０万枚の現像を行ったときのベタ画像濃度お
よびトナー電荷量の推移を示すものである。これらの図
より、本願発明に係る現像装置４では、１０万枚の現像
を通じて画像濃度およびトナー電荷量は、良好に維持さ
れることがわかる。一方、比較例である従来の現像装置
３００では、急激な濃度低下およびトナー電荷量の低下
が発生する。このトナー電荷量の低下により、２万枚に
てトナー飛散による地カブリが発生し、現像剤は寿命に
至った。

【０１１３】また、長期現像実験後の現像剤の状態を調
査した結果、従来の現像装置３００で用いた現像剤に
は、顕著なトナー劣化およびキャリア劣化が発生してい
た。従来の現像装置３００においては、層厚規制部材３
１５による層厚規制時に現像剤に対して強いストレスが
作用するため、トナー劣化およびキャリア劣化が早期に
発生したことによるものである。この影響により、上記
のように濃度低下およびトナー電荷量の低下が発生して
しまう。

【０１１４】一方、本願に係る現像装置４では、層厚規
制部材を用いないため、現像剤層形成時に現像剤に対し
てストレスが作用せず、従って現像剤の劣化を防止する
ことができる。この現像装置４で用いた現像剤では、長
期現像実験後のトナーおよびキャリアは初期と同様な状
態であり、劣化状態は見られなかった。また、１０万枚
を通じて、現像剤搬送量に変動はほとんど生じていな
い。

【０１１５】以上のように、本願発明に係る現像装置で
は、良好な画質を、長期に渡り安定して維持できること
がわかる。また、本願発明の現像装置では、キャリアの
帯電量や抵抗値に環境や経時による変動が生じた場合に
おいても、現像領域においてはキャリアが磁気拘束力に
よって現像ロール上にほぼ固定された状態となるので、
現像剤層の状態はほぼ一定に保たれる。従って、環境の
変化や経時的影響に左右されない安定した画像再現が可
能である。

【０１１６】［第２の実施形態］次に、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４又は請求項６に記載の発明の
第２の実施形態である現像装置について説明する。図１
３は、この現像装置を示す概略構成図および現像剤担持
体の部分拡大断面図である。この現像装置は、現像剤が
収容される現像ハウジング２１の感光体ドラム１との対
向部位に現像用の開口部が設けられており、この開口部
に現像剤担持体が配設されている。また、現像剤担持体
の後方には、現像剤撹拌搬送手段として２つのスクリュ
ーオーガー２６、２７が設けられている。

【０１１７】上記現像剤担持体２２は駆動ロール２３と
二つの支持ロール２４、２５とこれらに張架された無端
状のベルト２２とで構成されており、駆動ロール２３の
回転により、図中に示す矢印の方向にベルト２２が周回
駆動されるものである。上記駆動ロール２３の外径は１
０ｍｍであり、ベルトが周速３２０ｍｍ／ｓで移動する
ように回転駆動されている。

【０１１８】上記ベルト２２は、導電性基体２２ａ上に
磁気記録層２２ｂを積層して構成されている。導電性基
体２２ａには現像バイアス用電源（図示しない）によ
り、現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス
電圧は、直流電圧を重畳した交流電圧であり、直流成分
は、地カブリの発生を防ぐために−４００Ｖに設定さ
れ、交流成分は、周波数６ｋＨｚの矩形波で、ピーク間
電圧が１．５ｋＶに設定されている。また、磁気記録層
２２ｂには、ベルト２２の全周にわたり、Ｓ極とＮ極と
が交互にほぼ等間隔で着磁されており、図３に示す実施
形態と同様の着磁パターンを形成している。この磁気記
録層２２ｂの磁性材料としてはγ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、結着樹
脂としてはポリウレタンが使用されており、磁気記録層
２２ｂの層厚は５０μｍとなっている。

【０１１９】上記磁気記録層２２ｂの着磁には、図６に
示すものと同様の磁気記録用ヘッドが使用されており、
ベルトの周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁され、磁化
の方向は、水平方向にＮ極とＳ極とが生じるように設定
されている。また、ベルトの表面において隣接するＮ極
とＳ極との磁極間隔Ｐは１００μｍ、各磁極の二つのピ
ーク位置の間隔Ｌは５０μｍに設定されており、さらに
ピーク部とピーク間の谷部との磁束密度の差ΔＴは５ｍ
Ｔ、垂直方向の磁束密度のピーク値は５０ｍＴとなって
いる。なお、この現像装置の他の構成は図３に示す現像
装置と同じである。

【０１２０】このような現像装置においては、現像剤が
ベルト２２に供給されると、磁気記録層２２ｂの磁界に
よってベルト２２の周面に一定量の現像剤が付着し、層
厚規制部材を用いることなく現像剤の薄層が形成され
る。さらに、当該現像剤は、ベルト２２の周回に伴って
感光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送され、感光
体ドラム１上の静電潜像の現像に供される。このとき、
現像剤層は、トナーを付着したほぼ一層のキャリアがベ
ルトの周面にほぼ均等に付着されており、ベルトと感光
体ドラムとの間隙が３００μｍに設定されているので非
接触に保たれる。このような現像工程においては、キャ
リアはベルトの磁極に保持されているため、現像剤の飛
散は生じない。また、現像剤の均一な薄層が現像領域に
供給されるので、均一な高品位の画像が得られる。

【０１２１】上記現像装置を用いて図３に示す現像装置
と同様に１０万枚の長期現像実験を行ったところ、１０
万枚を通じて画像濃度およびトナー帯電量は良好に維持
され、実験後の現像剤に劣化状態は見られなかった。な
お、この現像装置のように、現像剤担持体を無端状ベル
トとすることにより、円筒形状の場合と比べて高い設計
自由度を得ることができる。例えばこの現像装置のよう
に、駆動ロールは円筒状の現像剤担持体に比べて小径化
することが可能であり、ハウジングの現像用開口を幅狭
く設計することが可能である。従って、現像装置および
画像形成装置全体を小型化することが可能となる。ま
た、現像部以外の部位における、現像剤担持体（ベル
ト）の引き回し形状も任意に設計可能であり、各部にお
ける最適条件に容易に対応できる。

【０１２２】［第３の実施形態］図１４は、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４又は請求項６に記載の発
明の第３の実施形態である現像装置を示す概略断面図で
ある。この現像装置は、図１２に示す現像装置と同様に
現像ハウジング３１の感光体ドラム１との対向部位に現
像用の開口部が設けられており、この開口部に現像剤担
持体が配設されている。また、この現像剤担持体の後方
には、現像剤の撹拌・搬送手段として、二つのスクリュ
ーオーガー３６、３７が備えられている。

【０１２３】上記現像剤担持体は、駆動ロール３３と二
つの支持ロール３４、３５と、これらに張架された無端
状のベルト３２とから構成されており、駆動ロール３３
の回転により、周回駆動される。この現像剤担持体で
は、感光体ドラム１と対向する位置に二つの支持ロール
３４、３５が配されているため、無端状のベルト３２と
感光体ドラム１との接近位置には、図１３の現像装置に
比べて、より広い面積を有する現像領域が形成される。
なお、この現像装置の他の構成は図３に示す現像装置と
同じである。

【０１２４】このような現像装置においては、ベルト３
２の磁気記録層の磁界によって、周面に現像剤の薄層が
形成され、より広い面積を有する現像領域で感光体ドラ
ム１上の静電潜像の現像に供される。このため、現像装
置が小型化されても現像時間を充分に確保することがで
き、現像効率を低下させることなく高濃度の現像が可能
となる。

【０１２５】［その他の実施形態］上記現像装置で用い
られる現像剤担持体は、Ｎ極とＳ極とをほぼ等間隔で交
互に着磁してほぼ一定のパターンを形成しているが、本
願発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すよ
うな種々の着磁パターンを用いることができる。

【０１２６】図１５は、本願発明の第４の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像装置で用いられる現像
ロールは、前記実施形態と同様にＮ極とＳ極とが交互に
配置されており、各磁極は、現像ロールの周面に垂直な
方向の磁束密度がほぼ２つのピーク値を有する分布とな
っている。また、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークとの
間隔Ｐ（図１５中に示すＰ₂₃、Ｐ₄₁）はほぼ２５μｍ以
上で２５０μｍ以下となっており、これらの磁極間隔Ｐ
は図中のＰ₂₃、Ｐ₄₁のように交互に異なる間隔に設定さ
れている。さらに、これらの間隔Ｐと、トナーの粒径ｄ
と、磁性キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。

【０１２７】また、各磁極の磁束密度の分布における２
つのピークの間隔Ｌ（図１５中に示すＬ₁₂、Ｌ₃₄）は３
００μｍ以下となっており、かつ、この間隔Ｌと、トナ
ーの粒径ｄと、磁性キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ の関係を満たすように設定されている。さらに、各磁極
の磁束密度の分布におけるピーク部とピーク間の谷部と
の磁束密度の差ΔＴは、約５ｍＴ以上に設定されてい
る。なお、本実施形態では、図１５中のＬ₁₂とＬ₃₄とは
ほぼ等しく設定されているが、異なる間隔であってもよ
い。なお、この現像ロールの他の構成は図３に示す現像
ロールと同じである。

【０１２８】このような現像ロールにおいては、図１６
に示すように、磁束は隣り合うＮ極ピークとＳ極ピーク
との間で現像ロールの表面近くに集中し、各磁極の２つ
のピークの間には磁束がほとんど分布しない状態とな
る。

【０１２９】さらに、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピーク
との間は一つおきに異なる間隔となっているので、間隔
が狭くなっている磁極間（Ｍ₄ 〜Ｍ₁ 間）で強い磁界が
形成される。つまり、磁極が等間隔で配置された場合に
比べて磁極間隔が狭くなるとともに磁束密度が偏るた
め、現像ロール表面に垂直な方向の磁界成分は、現像ロ
ール表面から離れると急激に減衰し、磁界は遠方に及ば
なくなる。したがって、磁極Ｍ₄ 〜Ｍ₁ 間においてはほ
ぼ単層の均一な現像剤層を形成することが可能となる。
また、磁性キャリアに対しては上記強磁界により強い磁
気拘束力が作用するため、現像剤の飛散及び感光体ドラ
ム上へのキャリア付着は発生しない。

【０１３０】一方、他方の磁極間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）すな
わち間隔が広い方の磁極間においては、上記磁極間（Ｍ
₄ 〜Ｍ₁ 間）に比べて磁極間隔が広くなるため、現像ロ
ールの表面に垂直な方向の磁界成分の減衰は緩やかにな
る。しかしながら、この磁極間で形成される磁界は、上
記磁極間（Ｍ₄ 〜Ｍ₁ 間）に比べて弱くなるため、現像
ロールの表面から離れた部位においてキャリアに作用す
る磁気拘束力は弱くなり、多層の現像剤層を保持するこ
とはできない。したがって、この磁極間（Ｍ₂〜Ｍ₃
間）においてもほぼ単層の均一な現像剤層を形成するこ
とが可能となる。また、保持された磁性キャリアに対し
ては、十分な磁気拘束力が作用するため、現像剤の飛散
及び感光体ドラムへのキャリア付着は発生しない。

【０１３１】このようにして、キャリアは磁極上の部分
に集中して付着することなく、磁界に沿った状態でほぼ
一層だけが吸着した状態となる。このとき、キャリアの
付着しにくい部分が周期的にできるが、各磁極の２つの
ピークの間隔Ｌが適切に設定されているため、層厚ムラ
に起因する濃度ムラや細線の再現ムラは発生しない。こ
のため、現像剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を
形成することができ、良好な画像を得ることができる。

【０１３２】図１７は、本願発明の第５の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像ロールでは、図３に示
す実施形態と同様にＮ極とＳ極とが交互にほぼ等間隔で
配置されており、各磁極は、現像ロールの周面に垂直な
方向の磁束密度がほぼ２つのピーク値を有する分布とな
っている。また、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークとの
間隔Ｐ（図１７中に示すＰ₂₃）は、ほぼ２５μｍ以上で
２５０μｍ以下であって、上記間隔Ｐと、トナーの粒径
ｄと、磁性キャリアの粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。

【０１３３】また、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークと
の間には、一つおきにほぼ一定間隔の非着磁領域が設け
られている。このような非着磁領域を含む磁極Ｍ₄ 〜Ｍ
₁ 間の間隔（図１７中に示すＸ₄₁）と、その両側に設け
られた２つのピーク間の間隔（図１７中に示すＬ₃₄及び
Ｌ₁₂）との合計（Ｘ₄₁＋Ｌ₃₄＋Ｌ₁₂）は、３００μｍ以
下に設定されており、さらに、このＸ₄₁＋Ｌ₃₄＋Ｌ
₁₂と、トナーの粒径ｄと、磁性キャリアの粒径Ｄとが、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｘ₄₁＋Ｌ₃₄＋Ｌ₁₂ の関係を満たすように設定されている。なお、本実施形
態では、上記Ｌ₃₄とＬ₁₂とがほぼ等しく設定されている
が、異なる間隔であってもよい。なお、この現像ロール
の他の構成は図３に示す現像ロールと同じである。

【０１３４】このような現像ロールにおいては、図１８
に示すように、磁束は隣り合うＮ極ピークとＳ極ピーク
との間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）に回り込み、その反対側へはほ
とんど分布しない状態となる。このため、磁束はＭ₂ 〜
Ｍ₃ 間で現像ロールの表面近くに集中し、現像ロールの
表面に垂直な方向の磁界成分は急激に減衰して磁界は遠
方へは及ばなくなる。したがって、隣り合うＮ極ピーク
とＳ極ピークとの間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）ではほぼ単層の現
像剤層を形成することが可能となる。

【０１３５】また、非着磁領域が設けられた磁極間（Ｍ
₄ 〜Ｍ₁ 間）においては、磁界が極めて微弱であるため
にキャリアに作用する磁気拘束力は弱くなり、現像剤層
を保持することはできない。したがって、強磁界が形成
されるＮ極ピークとＳ極ピークとの間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間）
のみに、ほぼ単層の均一な現像剤層が形成される。この
とき、上記のように、非着磁領域を挟んで隣接する磁極
間の間隙（Ｘ₄₁＋Ｌ₃₄＋Ｌ₁₂）は３００μｍ以下に設定
されており、縞状の現像濃度ムラは発生しない。このよ
うな現像ロールを用いた場合、現像剤に負荷をかけるこ
となく現像剤の薄層を形成することができ、良好な画像
を得ることができる。

【０１３６】図１９は、本願発明の第６の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像ロールは、図１７に示
す着磁パターンと同様に、隣り合うＮ極とＳ極との間
に、一つおきにほぼ一定間隔の非着磁領域が設けられて
いるが、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークとの間隔Ｐ
が、図１９中に示すＰ₂₃、Ｐ₆₇のように交互に異なる間
隔に設定されている。なお、この現像ロールの他の構成
は図１７に示す実施形態の現像ロールと同じである。

【０１３７】このような現像ロールでは、図２０に示す
ように、磁束は隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークとの間
（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間及びＭ₆ 〜Ｍ₇ 間）で現像ロールの表面
近くに集中し、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間及び
その磁極の２つのピーク間（Ｍ₃ 〜Ｍ₆ 間）には磁束が
ほとんど分布しない状態となる。このため、現像剤はＮ
極ピークとＳ極ピークとの間でほぼ単層に付着し、非着
磁領域を挟んで隣接する磁極間及びその磁極の２つのピ
ーク間では現像剤はほとんど付着しない。これにより、
現像剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を形成する
ことができ、良好な画像を得ることができる。

【０１３８】図２１は、本願発明の第７の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像ロールでは、対をなす
Ｎ極とＳ極との間隔Ｐ（図中に示すＰ₂₃、Ｐ₄₁）がほぼ
２５μｍ以上で２５０μｍ以下であって、ほぼ等間隔に
設定されており、これらのＮ極とＳ極の両側には、同極
性の磁極が隣接して配置されている。このとき、上記間
隔Ｐと、トナーの粒径ｄと、磁性キャリアの粒径Ｄと
は、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。また、隣接する
同極性の磁極の間隔Ｌ（図中に示すＬ₁₂、Ｌ₃₄）は、３
００μｍ以下で、かつ、この間隔Ｌと、トナーの粒径ｄ
と、磁性キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ の関係を満たすように設定されている。なお、本実施形
態では、上記Ｌ₁₂とＬ₃₄とがほぼ等しく設定されている
が、異なる間隔であってもよい。なお、この現像ロール
の他の構成は図３に示す現像ロールと同じである。

【０１３９】このような現像ロールでは、図２２に示す
ように、磁束は隣接するＮ極とＳ極との間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃
間及びＭ₄ 〜Ｍ₁ 間）で現像ロールの表面近くに集中
し、隣接する同極性の磁極の間（Ｍ₁ 〜Ｍ₂ 間及びＭ₃
〜Ｍ₄ 間）には磁束がほとんど分布しない状態となる。
このため、現像剤は隣接するＮ極とＳ極との間でほぼ単
層に付着し、隣接する同極性の磁極の間では、磁気拘束
力が弱いため現像剤はほとんど付着しない。これによ
り、現像剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を形成
することができ、良好な画像を得ることができる。

【０１４０】図２３は、本願発明の第８の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像ロールは、図２１に示
す実施形態と同様に、対をなすＮ極とＳ極との両側に、
同極性の磁極が隣接して配置されているが、隣接するＮ
極とＳ極との間隔Ｐが、図２３中に示すＰ₂₃、Ｐ₄₁のよ
うに交互に異なる間隔に設定されている。なお、この現
像ロールの他の構成は図２１に示す実施形態の現像ロー
ルと同じである。

【０１４１】このような現像ロールでは、図２４に示す
ように、磁束は隣接するＮ極とＳ極との間（Ｍ₂ 〜Ｍ₃
間及びＭ₄ 〜Ｍ₁ 間）で現像ロールの表面近くに集中す
るため、現像剤はこれらの磁極間でほぼ単層に均一に付
着し、隣接する同極性の磁極の間（Ｍ₁ 〜Ｍ₂ 間及びＭ
₃ 〜Ｍ₄ 間）には現像剤がほとんど付着しない。これに
より、現像剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を形
成することができ、良好な画像を得ることができる。

【０１４２】図２５は、本願発明の第９の実施形態であ
る現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度分
布を示す説明図である。この現像ロールは、隣接して配
置されるＮ極とＳ極との両側に、これらと同極性の磁極
が隣接してほぼ等間隔に配置されている。各磁極は、現
像ロールの周面に垂直な方向の磁束密度がほぼ２つのピ
ーク値を有する分布となっており、隣接するＮ極ピーク
とＳ極ピークとの間隔Ｐ（図中に示すＰ₂₃、Ｐ₄₁）がほ
ぼ等しく、かつ、２５μｍ以上で２５０μｍ以下に設定
されている。さらに、上記間隔Ｐと、トナーの粒径ｄ
と、磁性キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。

【０１４３】また、隣接する同極性の磁極の磁束密度分
布における複数のピークのうち、両端にあるピークの間
隔Ｌ（図中に示すＬ₁₂、Ｌ₃₄）は３００μｍ以下となっ
ており、かつ、この間隔Ｌと、トナーの粒径ｄと、磁性
キャリアの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ の関係を満たすように設定されている。なお、本実施形
態では、上記Ｌ₁₂とＬ₃₄とがほぼ等しく設定されている
が、異なる間隔であってもよい。さらに、各磁極の磁束
密度分布におけるピーク部とピーク間の谷部との磁束密
度の差ΔＴは、約５ｍＴ以上に設定されている。なお、
この現像ロールの他の構成は図３に示す現像ロールと同
じである。

【０１４４】このような現像ロールでは、図２６に示す
ように、磁束は隣接するＮ極ピークとＳ極ピークとの間
（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間及びＭ₄ 〜Ｍ₁ 間）で現像ロールの表面
近くに集中し、隣接する同極性の磁極のピーク間（Ｍ₁
〜Ｍ₂ 間及びＭ₃ 〜Ｍ₄ 間）には磁束がほとんど分布し
ない状態となる。このため、現像剤は隣接するＮ極ピー
クとＳ極ピークとの間においてほぼ単層に均一に付着
し、隣接する同極性の磁極のピーク間では、磁気拘束力
が弱いため現像剤は付着しない。このとき、同極性の磁
極の両端にあるピーク間の間隔Ｌ（図中のＬ₁₂及び
Ｌ₃₄）が適切に設定されているため、層厚ムラに起因す
る濃度ムラや細線の再現ムラは発生しない。このため、
現像剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を形成する
ことができ、良好な画像を得ることができる。

【０１４５】図２７は、本願発明の第１０の実施形態で
ある現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す説明図である。この現像ロールは、図２５に
示す実施形態と同様に、対をなすＮ極とＳ極との両側
に、同極性の磁極が隣接して配置されているが、隣り合
うＮ極ピークとＳ極ピークとの間隔Ｐは、図２７中に示
すＰ₂₃、Ｐ₄₁のように交互に異なる間隔に設定されてい
る。なお、この現像ロールの他の構成は図２５に示す実
施形態の現像ロールと同じである。

【０１４６】このような現像ロールでは、図２８に示す
ように、磁束は隣接するＮ極ピークとＳ極ピークとの間
（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間及びＭ₄ 〜Ｍ₁ 間）で現像ロールの表面
近くに集中し、同極性の磁極が隣接するピーク間（Ｍ₁
〜Ｍ₂ 間及びＭ₃ 〜Ｍ₄ 間）には磁束がほとんど分布し
ない。このため、現像剤は隣接するＮ極ピークとＳ極ピ
ークとの間でほぼ単層に付着し、隣接する同極性の磁極
のピーク間にはほとんど付着しない。これにより、現像
剤に負荷をかけることなく現像剤の薄層を形成すること
ができ、良好な画像を得ることができる。

【０１４７】図２９は、本願発明の第１１の実施形態で
ある現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す説明図である。この現像ロールは、対をなす
Ｎ極とＳ極との両側に、同極性の磁極が隣接してほぼ等
間隔に配置されており、各磁極は、現像ロールの周面に
垂直な方向の磁束密度がほぼ２つのピーク値を有する分
布となっている。さらに、図２９に示すように、隣接す
る同極性の磁極の間（図中のＭ₄ 〜Ｍ₅ 間）には、ほぼ
一定間隔の非着磁領域が設けられている。

【０１４８】また、隣接するＮ極ピークとＳ極ピークと
の間隔Ｐ（図中に示すＰ₂₃、Ｐ₆₇）はほぼ等間隔で、か
つ、２５μｍ以上で２５０μｍ以下に設定されており、
さらに上記間隔Ｐと、トナーの粒径ｄと、磁性キャリア
の粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係を満たすように設定されている。また、上記非着
磁領域を含む磁極Ｍ₄ 〜Ｍ₅ 間の間隔（図中に示す
Ｘ₄₅）と、その両側の２つのピーク間の間隔（図中に示
すＬ₃₄及びＬ₅₆）との合計（Ｌ₃₄＋Ｘ₄₅＋Ｌ₅₆）は、３
００μｍ以下に設定されており、さらに、このＬ₃₄＋Ｘ
₄₅＋Ｌ₅₆と、トナーの粒径ｄと、磁性キャリアの粒径Ｄ
とが、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ₃₄＋Ｘ₄₅＋Ｌ₅₆ の関係を満たすように設定されている。なお、本実施形
態では、上記Ｌ₃₄とＬ₅₆とがほぼ等しく設定されている
が、異なる間隔であってもよい。なお、この現像ロール
の他の構成は図３に示す現像ロールと同じである。

【０１４９】このような現像ロールでは、図３０に示す
ように、磁束は隣接するＮ極ピークとＳ極ピークとの間
（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間及びＭ₆ 〜Ｍ₇ 間）で現像ロールの表面
近くに集中し、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間及び
その磁極の２つのピーク間（Ｍ₃ 〜Ｍ₆ 間）には磁束が
ほとんど分布しない状態となる。このため、現像剤は隣
接するＮ極ピークとＳ極ピークとの間でほぼ単層に付着
し、非着磁領域を挟んで隣接する同極性の磁極の間には
ほとんど付着しない。これにより、現像剤に負荷をかけ
ることなく現像剤の薄層を形成することができ、良好な
画像を得ることができる。

【０１５０】図３１は、本願発明の第１２の実施形態で
ある現像装置の現像ロール表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す説明図である。この現像ロールは、図２９に
示す実施形態と同様に、対をなすＮ極とＳ極との両側に
同極性の磁極が隣接して配置され、これらの同極性の磁
極の間には、ほぼ一定間隔の非着磁領域が設けられてい
るが、隣り合うＮ極ピークとＳ極ピークとの間隔Ｐが、
図３１中に示すＰ₂₃、Ｐ₆₇のように交互に異なる間隔に
設定されている。なお、この現像ロールの他の構成は図
２９に示す実施形態の現像ロールと同じである。

【０１５１】このような現像ロールでは、図３２に示す
ように、磁束は隣接するＮ極ピークとＳ極ピークとの間
（Ｍ₂ 〜Ｍ₃ 間及びＭ₆ 〜Ｍ₇ 間）で現像ロールの表面
近くに集中するため、現像剤は上記Ｎ極ピークとＳ極ピ
ークとの間でほぼ単層に付着し、非着磁領域を挟んで隣
接する同極性の磁極の間には現像剤はほとんど付着しな
い。これにより、現像剤に負荷をかけることなく現像剤
の薄層を形成することができ、良好な画像を得ることが
できる。

【０１５２】［上記実施形態の変更可能な構成］本願に
係る発明の実施形態は以上に説明したものに限定される
ものではなく、例えば次のような事項について設定又は
条件等を変更して実施することができる。

【０１５３】・上記実施形態では、現像剤担持体の種々
の着磁パターンが図示されているが、本願発明はこれに
限定されるものではない。例えば、各磁極が２つ以上の
複数のピーク値を有するピーク分布であってもよく、ま
た各ピーク間の間隔や各ピークの磁束密度もそれぞれ異
なる値に設定してもよい。また、ピーク部とピーク間の
谷部との磁束密度の差ΔＴもそれぞれ異なる値に設定し
てもよい。 ・上記実施形態では、磁極を含む現像剤担持体が周回移
動するように構成したが、現像剤担持体を磁石ロールと
その周囲で回転駆動するスリーブとで構成し、磁石ロー
ルを固定して、スリーブの回転に従って現像剤を搬送す
るように構成してもよい。また、磁石ロールとスリーブ
とを共に回転させるようにしてもよい。この際、スリー
ブを形成する部材としては、内部磁石により磁性キャリ
アに対して充分な磁気拘束力を作用させる必要があるた
め、５〜数百μｍの厚さであることが好ましく、例え
ば、電鋳等により形成された金属や、押し出し成型等に
より形成された樹脂フィルム等が好適である。上記金属
製スリーブとしてはＮｉを、樹脂スリーブとしてはポリ
エチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリカーボネ
ート、ポリイミド等を使用することが可能である。

【０１５４】・上記実施形態では、現像剤担持体の周面
の移動速度は３２０ｍｍ／ｓに設定したが、現像剤層の
形成状態は上記周面の移動速度に依存するものではな
く、１０ｍｍ／ｓから９００ｍｍ／ｓ程度の領域におい
て、均一な現像剤層の形成が可能であり、また現像剤担
持体の回転時に現像剤の飛散は発生しない。 ・現像剤担持体の周面の移動方向は、像担持体（感光体
ドラム）の周面の移動方向と反対の方向としたが、本発
明はこれに制限されるものではなく、同一方向としても
よい。

【０１５５】・上記実施形態では、現像剤として非磁性
トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を使用
したが、トナーとキャリアに加えて流動化助剤、研磨性
微粒子等を添加してもよい。また、トナーとしては負帯
電性のポリエステル系トナーを使用したが、本発明はこ
れに制限されるものではなく、任意の帯電極性のトナー
が使用可能である。またトナーの形状は、不定形、球形
等の任意のものが使用可能である。さらに、トナーの製
法は、混練粉砕、重合法、溶解懸濁法等の任意のものが
使用可能である。またキャリアとしては、いわゆる磁性
粉分散型樹脂キャリア及びフェライトキャリアを使用し
たが、本発明はこれに制限されるものではなく、任意の
構成からなるキャリアが使用可能である。 ・上記実施形態では、現像バイアス電圧を直流電圧を重
畳した交流電圧とし、交流電圧の波形を矩形波とした
が、本発明はこれに制限されるものではなく、目的や用
途に応じた任意の現像バイアス電圧が使用可能である。
例えば、直流電圧のみのいわゆる直流バイアスや、間欠
的に印加される直流バイアスを用いることができる。ま
た、交流電圧としては、正弦波、三角波、鋸波、非対称
矩形波等を用いることができる。

【０１５６】・上記実施形態では、現像剤の撹拌・搬送
手段として、スクリューオーガーを使用したが、本発明
はこれに制限されるものではなく、目的や用途に応じた
任意の撹拌・搬送手段が使用可能である。例えば、機械
的、磁気的あるいは静電的に現像剤を撹拌・搬送する任
意の手段が使用可能である。 ・上記実施形態では、現像剤担持体への現像剤の供給・
回収手段として、各々現像ロールへ現像剤を密着させる
部位及びスクレーパを設けたが、本発明はこれに制限さ
れるものではなく、目的や用途に応じた任意の供給・回
収手段が使用可能である。また、現像剤担持体に対し
て、現像剤を流下させる現像剤流下手段や、磁気的に現
像剤を保持して現像剤担持体周面上で現像剤を搬送する
手段を並設して、これらを用いて現像剤担持体への現像
剤の供給・回収を行ってもよい。

【０１５７】・上記実施形態は、単色の画像記録装置で
あるが、静電潜像保持体上に複数色のトナーによるカラ
ー画像を形成し、トナー像を記録用紙上に一括転写する
カラー画像記録装置においても同様に適用可能である。
また、記録用紙または中間転写体上に各色トナー像を順
次転写するカラー記録装置、クリーナレス型の画像記録
装置等においても同様に適用可能である。 ・上記実施形態では、静電潜像保持体として感光体を使
用したが、この他に静電潜像保持体として誘電体を使用
し、例えば静電プリンターに使用されている放電記録ヘ
ッドや、特開昭５９−１９０８５４号公報に開示される
イオン流制御ヘッド等により静電潜像を形成するもので
あってもよい。

【０１５８】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明の
現像装置では、現像剤担持体に設けられた複数の磁極の
作用によって、層厚規制部材を用いることなく現像剤の
薄層を形成することができるので、現像剤に大きな負荷
をかけることがなく、現像剤の劣化を防止することがで
きる。また、現像剤担持体の磁力のみで現像剤層を形成
するので、現像剤搬送量が部品精度に依存して変動する
ことはなく、時間の経過によって形成される現像剤層の
状態が変動することもない。また、磁極の間隔が十分狭
く設定されているため、磁極パターンによる影響は発生
せず、均一性の高い画像が得られる。さらに、現像剤担
持体上のキャリア層には強い磁気拘束力が作用するた
め、現像剤の飛散および像担持体上へのキャリア付着は
発生しない。さらに、像担持体と現像剤担持体との対向
位置において、キャリアが磁気拘束力によって現像剤担
持体の周面上にほぼ固定した状態となるので、キャリア
による像担持体表面の機械的な摺擦は発生せず、従って
刷毛跡や掃き寄せ等の画質欠陥のない高品質な画像の再
現が可能である。また、現像領域における現像剤層の状
態は、環境や経時によらずほぼ一定の状態に保たれるの
で、安定した画像の再現が可能である。さらに、現像剤
層の厚さを小さくすることができるので、現像剤担持体
と像担持体との間隙を小さく設定可能であり、従って、
高速で高画質の現像を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明に係る現像装置が用いられる画像形
成装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】 図１に示す画像形成装置においてトナー像を
形成するときの、像担持体表面の電位の推移を示す図で
ある。

【図３】 本願発明に係る現像装置の第１の実施形態を
示す概略構成図である。

【図４】 図３に示す現像装置で用いられる現像ロール
の部分拡大断面図および現像ロールの表面に垂直な方向
の磁束密度分布を示す図である。

【図５】 図４に示す磁束分布を有する現像ロール表面
近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図であ
る。

【図６】 図４に示す現像ロールの着磁の方法を示す説
明図である。

【図７】 図１に示す画像形成装置で現像装置のキャリ
アが感光体ドラムに転移する量を調査するために用いる
画像パターンを示す図である。

【図８】 図３に示す現像装置で用いられる他の形態の
現像ロールの部分拡大断面図である。

【図９】 図４に示す現像ロールの着磁の他の方法を示
す説明図である。

【図１０】 図３に示す現像装置と性能を比較するため
に用いた従来の現像装置を示す概略構成図である。

【図１１】 図３に示す現像装置および図１０に示す現
像装置におけるプリント枚数とベタ画像濃度との関係を
示す図である。

【図１２】 図３に示す現像装置および図１０に示す現
像装置におけるプリント枚数とトナー電荷量との関係を
示す図である。

【図１３】 本願発明に係る現像装置の第２の実施形
態を示す概略構成図である。

【図１４】 本願発明に係る現像装置の第３の実施形
態を示す概略構成図である。

【図１５】 本願発明に係る現像装置の第４の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図１６】 図１５に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図１７】 本願発明に係る現像装置の第５の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図１８】 図１７に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図１９】 本願発明に係る現像装置の第６の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図２０】 図１９に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図２１】 本願発明に係る現像装置の第７の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図２２】 図２１に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図２３】 本願発明に係る現像装置の第８の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図２４】 図２３に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図２５】 本願発明に係る現像装置の第９の実施形
態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密度
分布を示す図である。

【図２６】 図２５に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図２７】 本願発明に係る現像装置の第１０の実施
形態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密
度分布を示す図である。

【図２８】 図２７に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図２９】 本願発明に係る現像装置の第１１の実施
形態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密
度分布を示す図である。

【図３０】 図２９に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図３１】 本願発明に係る現像装置の第１２の実施
形態であって、現像ロールの表面に垂直な方向の磁束密
度分布を示す図である。

【図３２】 図３１に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図３３】 従来の現像装置の一例を示す概略構成図
である。

【図３４】 各磁極を二山分布形状の磁束密度分布と
したときの磁束分布を示す説明図である。

【図３５】 図３４に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【図３６】 各磁極を一山分布形状の磁束密度分布と
したときの磁束分布を示す説明図である。

【図３７】 図３６に示す磁束分布を有する現像ロー
ル表面近傍における磁束と現像剤付着状況を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電器 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写前コロトロン ６ 転写コロト
ロン ７ 剥離コロトロン ８ クリーナー ９ 光除電器 １１ 現像ハウジング １２ 現像ロー
ル １２ａ 導電層 １２ｂ 磁気記録
層 １３ スクリューオーガー １４ スクリュ
ーオーガー １５ スクレーパ １６ 仕切り壁 １７ 現像バイアス用電源 ２１、３１ 現像ハウジング ２２、３２ ベ
ルト（現像剤担持体） ２２ａ 導電性基体 ２２ｂ 磁気記録
層 ２３、３３ 駆動ロール ２４、３４ 支
持ロール ２５、３５ 支持ロール ２６、３６ ス
クリューオーガー ２７、３７ スクリューオーガー １１２ａ 導電性基体 １１２ｂ 磁気記
録層 １２２ａ 軟磁性体層 １２２ｂ 磁気記
録層 ２００ 磁気記録用ヘッド ２０１ コア ２０２ コイル ２０３ 磁束 ２１０ 磁気記録用ヘッド ２１１ コア ２１２ コイル ３００ 現像装置 ３１１ 現像ハ
ウジング ３１２ 現像ロール ３１２ａ 磁石ロ
ール ３１２ｂ スリーブ ３１３ スクリ
ューオーガー ３１４ スクリューオーガー ３１５ 層厚規
制部材 ４０１ａ 磁石ロール ４０１ｂ スリー
ブ ４０２ 供給部材 ４０３ 層厚規
制部材 ４１０ 像担持体 ５０１ 磁束 ５０２ 現像剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に静電潜像が形成される像担持体
   と近接離間又は接触して設けられ、周面が周回可能に支
   持された現像剤担持体を備え、 この現像剤担持体の周面に、トナーと磁性キャリアとを
   含む二成分現像剤を担持して搬送し、該現像剤担持体と
   前記像担持体との間に現像バイアス電圧を印加して、こ
   れらの対向位置でトナーを前記像担持体に転移させてト
   ナー像を形成する現像装置において、 前記現像剤担持体の周面には、対をなすＮ極とＳ極とが
   ほぼ一定のパターンとなるように、複数の磁極が設けら
   れ、 各磁極は、前記現像剤担持体の周面に垂直な方向の磁束
   密度が、複数のピーク値を有する分布となっており、か
   つ、隣り合う異極性の磁極の間隔Ｐがほぼ２５μｍ以上
   で２５０μｍ以下であり、 前記間隔Ｐと、前記トナーの粒径ｄと、前記磁性キャリ
   アの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／２≦Ｐ≦（Ｄ＋２ｄ）×５ の関係にあることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の現像装置において、 前記各磁極の磁束密度の分布における複数のピークのう
   ち、両端にあるピークの間隔Ｌが約３００μｍ以下であ
   り、 前記間隔Ｌと、前記トナーの粒径ｄと、前記磁性キャリ
   アの粒径Ｄとは、 （Ｄ＋２ｄ）／４≦Ｌ の関係にあることを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の現像装
   置において、 前記各磁極の磁束密度の分布におけるピーク部とピーク
   間の谷部との磁束密度の差ΔＴが、約５ｍＴ以上である
   ことを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２又は請求項３に記
   載の現像装置において、 磁束密度の分布が前記複数のピークを有する各磁極は、
   ほぼ等しい間隔で配置されていることを特徴とする現像
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１、請求項２、請求項３又は請
   求項４に記載の現像装置において、 磁束密度の分布が前記複数のピークを有する一対の磁極
   毎に、非着磁領域又は低着磁領域が設けられていること
   を特徴とする現像装置。
6. 【請求項６】 請求項１、請求項２、請求項３、請求
   項４又は請求項５に記載の現像装置において、 前記現像剤担持体は、周回方向の全域にわたってほぼ一
   定のパターンで前記複数の磁極が設けられ、該磁極が周
   回移動するものであることを特徴とする現像装置。