JP2007264561A

JP2007264561A - 現像装置

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Inventors: Katsuya Nose; 勝也野瀬
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Abstract

【課題】トナー各色ごとにトナー搬送スクリューの長さが異なる特にロータリ式現像ユニットにおいてトナー凝集塊の発生を有効に抑制でき、白スジや沁みなど画像不良を防いで安定した高画質画像を形成する。
【解決手段】タンデム型に一列配置された複数の補給剤カートリッジ（トナーカートリッジ）５１からトナー含有の補給剤がそれぞれ専用の補給路を経て対応する複数の現像装置１に供給される。トナーカートリッジ５１と現像装置との間の補給路の一部を形成するホッパー補給スクリュー５４の長さが、最長となっているたとえばＬＭトナーカートリッジ５１からは凝集度の最も低いトナーを含有した補給剤を補給するようにする。それにより、補給路が長いほどトナー凝集塊が発生し易いという問題を克服し、形成画像に白スジや沁みの発生を抑えるのに有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真技術を利用した複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）の現像装置に関するものである。

電子写真技術や静電記録方式を利用した画像形成装置では、静電潜像担持体であるたとえば感光体ドラム上に潜像を形成し、その潜像に現像剤（トナー）を付着させて可視像化する。有彩色の画像形成を行うカラー画像形成装置では特に、トナーとキャリアの２つの成分よりなる二成分現像剤を用いた現像方式が他の現像方式と比べても画質の安定性や装置の耐久性などの点で優れていることから、広く利用されている。

二成分現像剤を用いた現像方式では、現像装置内に充填されている非磁性一成分トナーと磁性キャリア（以下、単に「トナーとキャリア」という）のうち、トナーだけが静電潜像の現像によって消費されていく。よって各色の現像装置に対して順次トナーを新たに補給する必要がある。静電潜像を常に所要の現像濃度に維持しようとすれば、補給されるトナーの量を厳密に制御することが要求される。たとえば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応するトナーカートリッジから現像装置にトナーを補給する場合、一般には各色ごとに配備したスパイラル構造の粉体搬送スクリューを回転駆動させてトナーを押し送りし、その搬送量を制御する構造のものが多用されてきた。粉体搬送スクリューが多用される要因には、簡素な構造でもってスクリュー１回転での搬送量を規定し易く、また低コストで必要な制御を達成できることが挙げられる。

近年、写真のように画像面積の大きい画像からワンポイントカラーのような画像面積の小さい画像まで、さまざまな画像比率の画像を高速でかつ安定して出力することが求められている。その場合、上記トナー補給用粉体搬送スクリュー（以下、「トナー搬送スクリュー」という）を用いるとつぎの問題がある。

トナー搬送スクリューは、スパイラル形状の羽根を設けたスクリューシャフトをスクリュー管に挿通させて回転させ、トナーを管内でスパイラル羽根によって押し送りする。スパイラル羽根の外径とスクリュー管の内径との間には、スパイラル羽根が回転できる最小限度の交差クリアランスを設けてある。そうしたクリアランスからトナーが漏出し、必要以上のトナーが現像装置に供給されてしまういわゆるフラッシング現象が生じることが問題となっている。このフラッシング現象問題の解決にむけて、クリアランスを調整してトナー量を規制するトナー補給装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平０５−２２４５３０号公報

しかしながら、上記特許文献の公報に開示されたトナー補給装置のように、クリアランスを調整してトナー量を規制する場合でも、依然未解決の問題点がある。

近年、トナーに関しては高画質化、省エネルギー化および複写動作の高速化といった観点からますます小粒径化や低融点化が求められる傾向にある。そのため、粉体流動性を判断する基準の１つである凝集力（または付着力）の度合い、つまり凝集度の高いトナーを扱うケースが増加している。したがって、回転中のトナー搬送スクリューに振れや偏芯が生じると、スクリュー管との間のクリアランスにおいてトナーが擦り潰され、トナー凝集塊が発生する。このトナー凝集塊は画像に白スジや沁みなどの画像不良の原因となるものである。特に、複写機の場合、トナーカートリッジから現像装置にトナーを補給するのにトナー搬送スクリューが多用されることから、そうしたトナー凝集塊の発生を抑えることが大きな課題となっている。

加えて、カラー画像形成装置おける現像方式として知られるものとして、ロータリ式現像ユニットがある。たとえばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋごとに対応する複数の現像装置を同一円周上に放射状に等配分して回転変位させ、潜像潜像担持体である電子写真感光体ドラム（以下、単に「感光体ドラム」という）に臨む位置まで回転させて現像する構成である。この場合、たとえばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色トナーを充填したトナーカートリッジをタンデム型に一列配置してロータリ式現像ユニットの上方に配置し、そのようにしてトナー収容量を極力増やす工夫がなされる。

その場合、回転体であるロータリ式現像ユニットで放射状になっているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ対応の各現像装置と、その上方で一列配列された複数のトナーカートリッジの対応するもの１つひとつとをトナー補給路で連結させている。したがって、幾何学的にもＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対応する１つひとつトナー補給路の長さに寸法的な違いが生じるのは必然である。そのように長さ寸法差の有るトナー補給路にそれぞれトナー搬送スクリューが配置されて補給路一部を形成しているから、スクリューシャフト長さやスクリュー管長さにもＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋごとに違いがでる。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋごとにトナー搬送スクリューの長さが異なれば、スクリュー管内にてトナーの通過時間にも差がでるので、トナー凝集塊の発生にも差異が生じる。つまり、同成分のトナーを一律にトナーカートリッジから各現像装置に補給するのでは、トナー凝集塊の発生を抑止して白スジや沁みなどによる画像不良を防ぐ根本的な解決にはならない。

本発明の目的は、トナーの凝集塊の発生を有効に抑制して、画像不良の発生を防いで安定した画像を得る事ができる現像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、静電像を現像するための複数の現像器と、該複数の現像器の各々に補給するためのトナーを含んだ補給現像剤を、各々が収容している複数の補給現像剤容器と、該複数の補給現像剤容器と複数の現像器とを各々連通し、該複数の補給現像剤容器内の前記補給現像剤を、前記複数の現像器の各々に補給するための複数の補給剤搬送路と、該複数の補給剤搬送路内に各々設けられ、前記補給現像剤を搬送する複数の搬送部材と、を有し、前記複数の補給剤搬送路のうち、少なくとも一つの搬送路の長さは、他の搬送路の長さと異なる現像装置において、前記複数の補給剤搬送路のうち最も長い搬送路に補給される補給現像剤におけるトナーの凝集度は、他の搬送路に補給される補給現像剤におけるトナーの凝集度よりも、低いことを特徴とする。

本発明の現像装置によれば、補給剤搬送路が長いほど現像剤の凝集塊が発生し易いので、長い補給路に現像剤の凝集度が低いものを補給するようにしたことで、凝集塊の発生を効果的に抑制できる。

以下、本発明による現像ユニットおよび画像形成装置のそれぞれ好適な一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、円筒状で回転可能なロータリ式現像装置（以下、単に「現像ユニット」という）１８を備えた画像形成装置を示す。現像ユニット１８の回転シャフト１８ａを中心とする円周上には、放射状にたとえばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）各色に対応する現像器１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、ライトマゼンタ用の現像器１ＬＭと、ライトシアン用現像器１ＬＣとが等配分されている。なお、ライトマゼンタ及びライトシアンとは、マゼンタ及びシアンに対して同一色相で濃度が低い色（淡色）のことである。このような淡色トナーと濃色トナーとを組み合わせて現像を行なうことで、画像の粒状性を改善することができる。以下、必要な場合を除いてそれら全てをまとめて現像器１と総称する。現像ユニット１８は回転駆動源であるモータ（図示略）からの回転動力を受けて回転する。その回転によって任意の現像器１を潜像担持体である感光体ドラム２８にプロセス作用する近接位置まで変位させて臨ませる一方、現像器１の他を感光体ドラム２８から退避させるよう構成されている。

画像形成装置は以下のように作動する。

図１において、一次帯電器２１は帯電バイアス電圧を印加して感光体ドラム２８の表面を帯電し、レーザースキャナ２２などの露光手段で感光体ドラム２８上に静電潜像を形成する。現像装置１は、感光体ドラム２８上の静電潜像にトナー像を形成し、このトナー像は第１転写帯電器２３ａによる第１転写バイアスによって中間転写体ベルト２４上に転写される。

フルカラーの画像形成を行なう場合、たとえばまずライトマゼンタ用の現像装置１ＬＭによって感光体ドラム２８上にライトマゼンタのトナー像を形成してから、中間転写体ベルト２４上にそのライトマゼンタのトナー像を一次転写する。続いて、回動型現像体１８を角度６０°だけ回転変位させて、ライトシアン用の現像装置１ＬＣを現像位置Ｐ１に臨ませる。感光体ドラム２８上にライトシアンのトナー像を形成し、中間転写体ベルト２４上の前回のライトマゼンタのトナー像上にライトシアンのトナー像を一次転写して重ね合わせる。このような作動を現像装置１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおいて順次実行させ、中間転写体ベルト２４上に有色トナーによるフルカラー画像を形成する。

その後、第２転写帯電器２３ｂによる第２転写バイアスによって、中間転写体ベルト２４上の画像を一括して転写紙搬送ベルト２５上の記録紙などシート２７上に二次転写し、シート２７は転写紙搬送ベルト２５から剥離される。それから定着装置２６に送られて加圧・加熱によって定着し、永久画像を得る。また、一次転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは第１クリーナ２９ａによって除去され、さらに二次転写後に中間転写ベルト２４上に残った残トナーは第２クリーナ２９ｂによって除去され、つぎの画像形成に備える。

図１および図２を参照して、ＬＭ，ＬＣ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色トナーが充填されているトナーカートリッジ（補給現像剤容器）５１からロータリ式の現像ユニット１８までの補給剤搬送路でトナーが搬送される搬送路の構成について説明する。

現像ユニット１８の上部には、たとえばＬＭ，ＬＣ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色による画像形成順に大容量のトナーカートリッジ５１がタンデム型に横一列に配置されている。また、トナーを各現像装置１に補給するホッパー５３が各トナーカートリッジ５１ごとに設けられ、各ホッパー内部にはトナーを検出するピエゾセンサ５２が配置されている。このピエゾセンサ５２からトナー検出信号が出力されなくなると、トナーカートリッジ５１からホッパー５３内にトナーが送り込まれるよう制御される。ホッパー５３内のトナーはホッパー補給スクリュー（搬送部材）５４の回転駆動によって押し送りして現像ユニット１８内に供給される。すなわち、ホッパー補給スクリュー５４ではスパイラル状に羽根が形成されているスクリューシャフトを有し、このシャフト回転速度（回転数：ｒｐｍ）は自動トナー補給装置（ＡＴＲ）によって制御され、所要の回転速度でもって回転してトナーを目標とする現像ユニット１８に補給する。

図２に示すように、ホッパー補給スクリュー５４から押し送りされてきたトナーは現像ユニット１８内の各現像器１に対応するロータリ補給スクリュー（搬送部材）５５に渡される。トナーは全てそのロータリ補給スクリュー５５によって各現像器１に補給される。このように、補給剤搬送路とは、現像剤補給容器５１と現像器１とに連通し、かつ内部に搬送部材（５４,５５）を備え、現像剤補給容器内の補給現像剤を現像器１に補給するための補給経路（５４a,５５a）となるものである。そして、補給剤搬送路の長さとは、この補給経路（５４a,５５a）の長さに相当する。

この場合のトナー補給方式としては、レーザー露光時間を計測することでトナー消費量を予測するビデオカウントＡＴＲを採用することができる。このトナー補給方式の性能としては、単位補給回数もしくは単位時間当たりの補給量バラツキによる補給精度において、画像濃度に影響し、特に色味安定性への影響が大きい。そのため、ホッパー補給スクリュー５４の最上流側にエンコーダ（符号器）を配置し、このエンコーダからの信号に基づいてホッパー補給スクリュー５４の回転速度を制御する。

ホッパー補給スクリュー５４を１回転させたときのトナー補給量を「１補給単位」と約定する。そのように約定した上記トナー補給方式で補給時間を制御するときの補給量バラツキは、従来方式による場合の補給量バラツキの１／１０程度にまで低減させることが可能である。そのためには、ホッパー補給スクリュー５４のスクリューピッチ間の１つ１つに常時補給トナーの同量を充填させる必要がある。更に、ホッパー補給スクリュー５４のスクリューシャフトが挿通するスクリュー管５４ａの内部を常に適度に密封した状態で補給トナーを充填しておかなければならない。ところで、そうしたホッパー補給スクリュー５４のスクリューシャフトのスパイラル羽根の外径とスクリュー管５４ａの内径との間に設けられている許容交差内のクリアランスでは、補給トナーの摺擦や擦り潰しが起こっている。一方でロータリ補給スクリュー５５から現像ユニット１８内に送られた補給トナーは全て、補給の際に現像装置１まで送られてしまう。そのため、ロータリ補給スクリュー５５のスパイラル羽根外径とスクリュー管５５ａの内径との間のクリアランスでの補給トナーの摺擦や擦り潰しはほとんど起こらない。

つぎに、沁みや白スジなどの画像不良の原因となるトナー凝集塊は、スクリュー管５４ａ，５５ａの内周面との擦り合いなどで生成したり、トナー同士が静電凝集して生成される。一般には、摺擦時間が長い場合、高湿度環境下より低湿度環境下で特に発生しやすい。また、凝集塊の大きさとしては通常のトナー粒径（５．５ｕｍ）に対し大きいものでは１ｍｍ超のものも存在する。この凝集塊が現像ユニット１８内に補給されると、ロータリ補給スクリュー５５で大部分は押し潰すことはできるが、大きい粒や凝集性の高い凝集塊では壊すことができずに、現像に供されてしまう。その結果、沁み状のボタ落ち画像が画像欠陥として現れるのである。凝集塊を完全に消滅させることが非常に困難ならば、ではどの程度量までの発生なら許容できるか、それについて以下測定値に基づいて解析する。

（凝集度の測定）
凝集の度合いを知るための１つの手法として、補給剤を想定したサンプルの流動特性を測定する。その場合に凝集度の値が大きければ大きいほど、そのサンプルは補給剤として「流動性不良」であるとの判断の基にする。なお、サンプルの補給剤とは、非磁性のトナーのみによる単体を指す場合、あるいはその非磁性トナーと磁性キャリアとの混合剤を指す場合もあるし、外添剤を含有したトナーを指す場合もある。外添剤はトナー表面改質剤として微粉末であり、最近では画像濃度向上剤として用いられることがある。本発明において凝集度の対象となるのは、外添剤も含んだトナーとしての状態である。磁性キャリアと非磁性トナーが混合された現像剤であった場合には、磁性キャリアを除いた非磁性トナーに対して凝集度の測定を行うものとする。

−実施例１−
測定装置は、デジタル振動計（デジバイブロＭＯＤＥＬ１３３２）を備えたパウダーテスター（細川ミクロン社製）を使用した。測定方法として、振動台に３８０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュの篩（ふるい）を目開の狭い順に、つまり１００メッシュの篩が最上位にくるように３８０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュの篩の順に重ねてセットする。このセットした１００メッシュ篩上に正確に秤量した試料５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．５ｍｍ（peak-to-peak）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各篩上に残った試料の重量を測定し、その測定値を次式（１）に当てはめて凝集度を算出する。なお、試料は２３℃／６０％ＲＨの環境下で約１２時間放置したものを用い、測定環境は２３℃／６０％ＲＨである。

凝集度（％）＝（１００メッシュ篩上の試料重量／５ｇ）×１００×（１／１）
＋（２００メッシュ篩上の試料重量／５ｇ）×１００×（３／５）
＋（３８０メッシュ篩上の試料重量／５ｇ）×１００×（１／５）
・・・（１）

（補給剤サンプル中の凝集塊測定）
サンプル中に白スジや沁みなど画像不良の原因となる凝集塊がどれだけ存在するか、凝集塊の個数を測定する。

まず、振動台に目開き７５μｍメッシュの篩をセットし、このメッシュ篩上に正確に秤量した試料トナー１ｇ（グラム）を加え、振動の振幅を５ｍｍになるように調整し、３０秒間に８００回の振動を与えて振るう。その後、メッシュ篩上に残った凝集塊の個数を数える。この測定を１０回繰り返して行い、サンプリング平均の凝集塊の個数を算出する。

ところで、そのような凝集塊は、個数によって画像にどのような不良や欠陥をもたらすのか、その相関を知るために実測で回収した凝集塊を直接現像装置に混入して２０枚ハーフトーン画像を出力させて、画像上に現れた沁み個数を実測した。その場合、大きさとして約１ｍｍ程度の凝集塊をトナー補給量１ｇに対して１個、５個、１０個を混入した。実測結果を、サンプルのトナー１ｇ中に凝集塊が存在する個数で規格化して別紙＜表１＞に示す。

上記＜表１＞をはじめ、以下文中にて説明する＜表２＞〜＜表７＞については全て別紙に記載する。

なお、補給剤のサンプルとして用いたものはポリエステルを主体とした樹脂バインダにワックス、顔料を混錬し、それを粉砕分級して得られた体積平均粒径が５．５μｍ程度のものである。その後、外添剤を適量添加することで凝集度５０％のシアントナーを作成して評価を行う。＜表１＞に示す測定結果から、現像装置１に凝集塊が混入する個数としては、５個未満にする必要であることが理解される。

つぎに、凝集塊が発生する個数のトナー凝集度について知るために、常温／低湿度の環境下（２３℃５％）において凝集度３０％，５０％，７０％（この凝集度差は上記外添剤の量を適宜変更して作成した）のトナーを用い、凝集塊の個数を計測した。評価はカートリッジ内に評価対象のサンプルトナーを充填し、カートリッジ内の凝集塊の個数に基づいた。評価結果を＜表２＞に示す。

この＜表２＞の評価結果から、凝集度が高いサンプルほど凝集塊が発生し易くなることが理解される。そのことから凝集度３０％以下のトナーを補給剤として使用すれば、凝集塊発生を有効に抑制することができる。しかし、凝集度が低いトナーを補給剤（凝集度３０％以下）として用いる場合は流動性が高いので、一次転写部における転写飛び散りといった画像欠陥や、ホッパー補給スクリュー５４のスクリュー管５４ａ内での密封状態の変化が大きくなり、補給量バラツキが大きくなり易い。また、凝集度が高いトナーを補給剤（凝集度７０％以上）を用いた場合は、現像効率の低下による白抜けといった画像欠陥や、スクリュー管５４ａ内でのトナー搬送効率が著しく低下してしまう。

すなわち、トナー凝集度を３０％以上７０％以下、好ましくは４０％以上６０％以下に調整すれば最適補給剤としてのトナーが得られる。なお、トナーにおける凝集度の調整としては、幾つかの方法がある。まず、トナーの粒径による調整である。一般的に、トナーの粒径が大きくなるほど、凝集度が低くなる。また、トナーに外添される外添剤、例えばSiO₂の添加量による調整もある。一般的に、トナーに対する重量比率が多くなるほど、凝集度が低くなる。また、トナーの色を出すためにトナーに内添される顔料の材料によっても、凝集度は異なってくる。よって、このような幾つかの要因を組み合わせることで、所望の粒径を得ることができる。なお、この組合せを変えることは、画質にも影響を及ぼすため、画質とのバランスを図ることは言うまでもない。また、凝集度を変更する方法は、ここに挙げた例に限定されるものではない。

一方、凝集塊の発生個所を明らかにするために、画像形成装置のシアン（Ｃ）ステーションにおいて凝集塊の発生個数を評価した。評価結果を＜表３＞に示す。この評価結果から、トナー充填率が一番強く、かつスクリュー管５４ａの内周面との摺擦が強いホッパー補給スクリュー５４内で著しく凝集塊を作成していることが確認された。また、前述したように、画像形成装置内で沁み発生が許容される凝集塊個数は５個未満であるので、本条件であれば画像不良を生じることはない。

そこで、ホッパー補給スクリュー５４の全体長さ寸法（スクリュー管５４ａの長さ）が要因になって凝集塊の発生度合いに違いが生じるが、その問題解消が本発明の主要な課題である。

図１のように、タンデム型に一列配列されたＬＭ，ＬＣ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナーカートリッジ５１から延びたそれぞれのホッパー補給スクリュー５４はスクリュー集結部５６に集合して１本化されている。スクリュー集結部５６から１本の共有補給管５７となって垂下し、回転体である現像ユニット１８の最頂部の１個所に連結されている。共有補給管５７の最下流側出口端は、回転変位してきた１つの現像装置１のロータリ補給スクリュー５５に連結される。このようにして１つの補給経路となる「補給路」が形成されるのである。

したがって、ＬＭ，ＬＣ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナーカートリッジ５１から延びるそれぞれのホッパー補給スクリュー５４はスクリュー集結部５６までの間で長さが異なる。すなわち、各色ごとに補給路の一部を構成するスクリューシャフトとスクリュー管５４ａの長さ寸法は異なる。各色スクリュー長さ寸法が凝集塊の発生にどのような影響があるかを知るためにつぎのように選定する。

最短のスクリュー長さであるマゼンタ用スクリュー（たとえば、スクリュー管長さ５０ｍｍ）、中間長さのシアン用スクリュー（たとえば、スクリュー管長さ１５０ｍｍ）、最長のライトマゼンタ用スクリュー（たとえば、スクリュー管長さ３００ｍｍ）を選出する。それら各スクリュー管５４ａにそれぞれ凝集度５０に調整されたシアントナーを充填して、ホッパー補給スクリュー５４の最下流にてトナー中に発生した凝集塊の個数を比較検討した。その比較結果を＜表４＞に示す。比較結果からも凝集塊の発生個数はスクリュー長さ寸法に大きく関係していることがわかる。

つぎに、実際に全色ステーションに凝集度５０％のシアントナーを充填して５Ｋ枚の耐久評価を行い、画像評価した。すると、上記シアン用スクリュー長さ寸法（１５０ｍｍ）よりも長いＬＣ、Ｋ、ＬＭなどの各ステーションにおいては、沁み状のボタ落ちが発生した。

そのような結果から考慮して、実施例１としてホッパー補給スクリュー５４のスクリュー管長さ寸法に応じて凝集度の違うトナー（補給剤）を投入して検討を行った。

＜表５＞は、各色トナーの特性〔凝集度、トナー粒径、SiO₂添加量（トナー重量に対する外添剤の重量割合）〕、スクリュー管長さ寸法、凝集塊の個数、および耐久評価中の沁み発生個数の関係を示す。

これから分かるように、ホッパー補給スクリュー５４のスクリュー管長さ寸法が各色で異なる実施例１では、スクリュー管５４ａの長さ寸法が一番長いライトマゼンタ用スクリューに凝集度が最も低くなるように調整したライトマゼンタトナー（凝集度４０％）を配置した。ライトマゼンタトナーの粒径を７μmとし、マゼンタトナーの粒径５．５μmより大きくすることで、マゼンタトナーよりも凝集度を低くしている。なお、SiO₂添加量については、マゼンタトナーの方が多くなっているが、粒径要因の方が支配的であったため、低凝集度が得られている。また、ライトシアントナーとの凝集度の違いは、トナーに内添されている顔料の差に起因している。また、沁み発生の凝集塊個数の許容値を超えたＫ、ＬＣトナーも適宜凝集度を調整することで、トナー凝集塊の発生を抑え、白スジや沁みなどの画像不良を防止することできた。

図３は、以上から、本実施形態による現像ユニットについて、好適例とされる実施例１の構造を模式的に示したものである。

−実施例２−
トナーカートリッジ５１にトナーとキャリアとを混合した補給剤を装填した現像ユニットを画像形成装置の実機に供される場合が多くなってきている。その場合、トナーとキャリアの混合剤を補給することで、耐久的に劣化したキャリアを新しいキャリアと入れ替え、トナー寿命の延命化を図ることができる。

トナーだけ単独の補給剤とした場合、トナーとキャリアとの混合による補給剤と比較すると、トナーの逆電荷をもったキャリアがトナーとクーロン力で引き付け合うために、静電凝集が起こり易く、凝集塊が発生し易いという問題がある。そこで、実際にトナーとキャリアとの混合補給剤と、トナーのみ単独の補給剤について、凝集塊が発生する個数をトナー凝集度との関係で比較を行った。具体的には、上記凝集度３０，５０，７０のシアントナーを用いて凝集塊個数を計測した。評価はカートリッジ内に評価用トナーと、評価用トナーとキャリアとの混合剤を充填し、カートリッジ内の凝集塊個数で行った。

評価結果を＜表６＞に示す。この評価結果から、トナーとキャリアとの混合による補給剤の場合、トナー単独だけの補給剤の場合よりも、凝集度が高いトナーほど凝集塊を顕著に発生させることを見出した。凝集塊を発生する個所がホッパー補給スクリュー５４であること。凝集度を固定したときのスクリュー長さ寸法が長いほど凝集塊の発生個数が多くなる傾向があること。それらはトナーとキャリアの混合補給剤の場合、トナーだけ単独の補給剤の場合いずれも同様である。

この実施例２においては上記実施例１と同じく、トナー補給スクリュー５４のスクリュー長さ寸法に応じて凝集度の違うトナーからなるトナーとキャリアとの混合による補給剤を投入して検討をした。その結果、ＬＭ、Ｋ、ＬＣの各ステーションで凝集塊個数が４個以上発生しており、５Ｋ枚の耐久評価を行ったところ、沁み状ボタ落ちが発生した。そこで、スクリュー長さ寸法に応じてさらに凝集度の低いトナーを作成して検討を試み、各色トナーとスクリュー長さ寸法、凝集塊個数および耐久評価中の沁み発生個数の関係を＜表７＞に示す。本実施例においては、実施例１に対して、外添剤であるSiO₂の添加量を調整して、これらの凝集度を得た。その結果、補給剤がトナーとキャリアとの混合による場合は、トナーだけ単独の補給剤の場合よりも、さらにトナーの凝集度を下げる必要があることが分かった。以上から、ホッパー補給スクリュー５４のスクリュー管長さ寸法が各色で異なるなかで、スクリュー管長さ寸法が一番長いライトマゼンタ用スクリューには凝集度が最も低くなるように調整したライトマゼンタトナー（凝集度３５％）からなるライトマゼンタトナーとキャリアの混合剤を充当させた。また、沁み発生の凝集塊個数の許容値を超えたＫ、ＬＣトナーも適宜凝集度を調整することで、トナー凝集塊の発生を抑え、白スジや沁みなどの画像不良を回避できた。

以上、本発明の現像ユニットの実施形態について実施例１，２を挙げて説明したが、それらの実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であればその他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。また、実施例１，２として測定値の具体例を挙げたが、もちろんそうした測定値に代表されるものではない。

は実施形態の現像ユニットを備えた画像形成装置の一部を示す図。本実施形態の現像ユニットにおいて要部となるトナーカートリッジからロータリ式現像ユニットまでの各色ごとのトナー補給路を説明する図。各色ごとに長さの異なるホッパー補給スクリューに対応してトナー凝集塊を防止できる好適凝集度のトナー補給を模式的に説明する図。実施例１として測定値をまとめた表１，表２，表３である。実施例１として測定値をまとめた表４，表５である。実施例２として測定値をまとめた表６，表７である。

符号の説明

１現像装置
１８ロータリ式現像ユニット
２７記録紙シート
２８感光体ドラム
５１トナーカートリッジ
−以下、搬送機構−
５３ホッパー
５４ホッパー補給スクリュー
５４ａスクリュー管
５５ロータリー補給スクリュー
５６スクリュー集結部（補給路）
５７共有補給路（補給路）

Claims

静電像を現像するための複数の現像器と、
該複数の現像器の各々に補給するためのトナーを含んだ補給現像剤を、各々が収容している複数の補給現像剤容器と、
該複数の補給現像剤容器と複数の現像器とを各々連通し、該複数の補給現像剤容器内の前記補給現像剤を、前記複数の現像器の各々に補給するための複数の補給剤搬送路と、
該複数の補給剤搬送路内に各々設けられ、前記補給現像剤を搬送する複数の搬送部材と、
を有し、
前記複数の補給剤搬送路のうち、少なくとも一つの搬送路の長さは、他の搬送路の長さと異なる現像装置において、
前記複数の補給剤搬送路のうち最も長い搬送路に補給される補給現像剤におけるトナーの凝集度は、他の搬送路に補給される補給現像剤におけるトナーの凝集度よりも、低いことを特徴とする現像装置。
前記補給現像剤におけるトナーの凝集度が、３０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記補給現像剤の凝集度が、４０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記複数の搬送部材はスクリュー形状を有し、回転することで補給剤の搬送を行なうものであり、前記搬送部材の外径と前記複数の補給剤搬送路内壁とはクリアランスを有して配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。