JP4836615B2 - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらを組み合わせた複合機等の画像形成装置並びにこのような画像形成装置に適用され、感光体上に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像装置及びこの現像装置と少なくとも感光体とを備え、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジに関する。

現像装置又は現像装置を有する画像形成装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、現像後の現像剤が、供給された現像剤と十分に撹拌、混合される前に現像スリーブに戻ることによる濃度低下やかぶりを防止することを目的として開発された現像装置であって、トナーとキャリアを有する現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体内に設けられ反発磁界を形成する第１磁極及び第１磁極よりも現像剤担持体の移動方向下流側の第２磁極と、第１、第２磁極間から落下した現像剤を搬送する搬送スクリュと、を有する現像装置において、前記搬送スクリュは強磁性体からなる中心軸を有し、この中心軸は水平方向で、第１、第２磁極間の現像剤担持体表面の法線方向の磁界の強さ、及び接線方向の磁界の強さが共に５０ガウス以下の領域の中心位置と第２磁極近傍の現像剤担持体表面の法線方向の磁界の強さが極大値をとる位置の間に全て存在する現像装置が開示されており、この現像装置によれば、回収スクリュの軸を強磁性体にすることで、現像に使用されたトナー濃度の低い現像剤が穂切り後、再付着しないようにすることができるということである。
また、特許文献２には、トナー粒子と磁性粒子とを有する現像剤を収容する現像剤容器と、潜像を担持する潜像担持体と対向して現像部を形成し容器から現像剤を現像部に搬送する現像剤担持部材と、この現像剤担持部材内に設けられ第１磁極及び第１磁極の現像剤担持部材の移動方向下流側に隣接し第１磁極と同極性の第２磁極とを有する磁石部材と、第１磁極と第２磁極間で現像剤担持部材から落下した現像剤を搬送、撹拌する搬送回転体と、を有する現像装置において、第１磁極と第２磁極間の現像剤担持体表面上に法線方向の磁界の強さBr及び接線方向の磁界の強さＢθともに５０ガウス以下の低磁界領域を有し、この低磁界領域中央の水平方向位置を搬送回転体の回転域内で且つ搬送回転体の回転中心より潜像担持体側とし、搬送回転体の回転方向を現像剤担持体の回転方向と同方向とした現像装置が開示されている。

これら従来技術における現像装置は、磁性キャリアとトナー粒子とを含有するいわゆる二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容する現像剤収容部と、現像剤担持体である現像スリーブと、この現像スリーブに内包されるマグネットローラとを備えている。現像スリーブは、マグネットローラに設けられた複数の磁極の発する磁力によって現像剤を担持する。複数の磁極のうち、現像剤収容部の最も近くに配設された磁極は、磁力を現像剤収容部内まで到達させるように構成され、この磁力によって現像剤収容部の搬送スクリュから上記現像スリーブの表面へと現像剤を汲み上げるための汲み上げ用磁極として機能する。上記現像剤収容部内の搬送スクリュから汲み上げられて現像スリーブの表面に担持された現像剤は、現像スリーブの回転に伴って規制ブレード等の規制部材との対向位置を通過する際にその層厚が規制される。そして、感光体ドラム等の潜像担持体と、現像スリーブとが対向する現像位置まで搬送され、この潜像担持体上の潜像にトナーを静電的に付着させる。
現像されるトナー像の濃度を全面に亘って均一に、且つ濃度を一定不変に保つためには、現像スリーブ上の現像剤層を均一に形成する必要があり、また、経時的にこの層の厚さが変化しないことが重要となる。

現像剤層の厚さは数センチメータから薄いものでは、数十ミクロンメータまである。特に、最近は狭ギャップ現像となっており、０．１mmから０．７mm程度の層厚が適用されている。数百ミクロンメータで上記のような条件を満たす現像剤層を形成するには、非常に精密な加工組立技術が要求され、それよりも厚い現像層を形成するにも均一な現像層を形成して維持するには高度の技術が必要である。
このような要求に応える技術として、従来広く使用されてきた非磁性の現像剤規制部材に代えて磁性の現像剤規制部材を用いることが提案され、実用化されている。磁性の現像剤規制部材を用いた現像装置では、現像剤規制部材と現像スリーブとの間の間隔を従来の非磁性の現像剤規制部材を用いた場合ほど高精度で一定にする必要がないという利点がある。即ち、磁性の現像剤規制部材を用いた現像装置では、現像剤規制部材と現像スリーブとの間の間隔を現像スリーブの全長に亘って、高精度で均一にする必要はなく、また、長期間に亘って一定に維持する必要がないという利点がある。その理由は、以下のように考えられる。即ち、非磁性の現像剤規制部材の場合には、現像剤層の厚さは現像剤規制部材と現像スリーブ間の間隔によって決定されるために、この距離を高精度で均一にする必要があるが、磁性の現像剤規制部材の場合には、現像剤層の厚さは主として現像剤規制部材と現像スリーブ間の間隙に形成された磁界の強さによって決定され、現像剤規制部材と現像スリーブとの間の間隔、即ち距離は、現像剤層の厚さに全く無関係ではないにしても、現像剤層の厚さを決定する主要因とはならない。従って、磁性の現像剤規制部材を用いた現像装置においては、それほど高精度で現像剤規制部材と現像スリーブ間の間隔を均一に保持しなくても現像スリーブ上に均一な現像剤層を形成することができる。

しかしながら、搬送スクリュにより現像スリーブ（以下、現像ローラということがある）へ現像剤を供給する従来の構成では、搬送スクリュの形状、特性等により、現像スリーブに付着する現像剤量が不均一となり、その影響が現像工程終了後の画像に出現し易いという問題がある。即ち、スクリュの羽根部に対応する現像スリーブの部位では、現像剤吸引量が低下し、その影響によって現像工程終了後の画像にスクリュの羽根部のピッチに対応した濃度低下部が生じる場合があった。このような現像段階における濃度低下部の出現は、そのまま最終画像の濃度ムラにつながり、画像品質の低下を招くことになる。
従って、攪拌、搬送手段の形状特性の影響を受けることなく現像剤担持体に対して均一量の現像剤を供給することができる現像装置及びこの現像装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジの開発が望まれている。

ところで、近年、画像形成装置は、低コスト化、小型化、軽量化が要求されていると共に、画像品質を良好にするため、感光体と現像剤担持体間のギャップである現像ギャップを小さくすることが要求されている。また、３５μｍ以下の小粒径キャリアを用いるシステムではキャリア付着対策の面からも現像ギャップを小さくすることが要求されている。
このように現像ギャップが小さくなると、画像濃度、ドット再現性や粒状性等の高画質化に対して、また後端白抜け、かすれ、穂跡、ハロー画像（ハーフトーンの中に濃い画像を現像した場合に濃い画像の周辺が白く抜ける現象）やハット画像（ライン画像の先端側にうっすらと形成される現像チリ）等の異常画像に対して、現像領域に存在する現像剤量の変化が大きく影響し、僅かな変動が問題となる。
そこで、現像剤供給量規制部材のドクタギャップを画質に合わせて変化させることで現像剤量を制御する方法が提案されている。
例えば特許文献３には、現像装置の現像ケースの外側に湿度センサを備え、画像形成に先立って、湿度センサにより湿度を検知してから、現像剤供給量規制部材を駆動装置によって移動し、現像ローラと現像剤供給量規制部材間のギャップであるドクターギャップ通過後の現像剤担持体で担持する現像剤の層厚さが湿度に対応するように、そのドクターギャップを変更する技術が開示されている。
また、特許文献４には、現像装置の現像剤供給量規制部材として薄肉板状部材を用いた技術が開示されているが、この技術は、長期間にわたり、薄肉板状部材からなる現像剤供給量規制部材を用いて、現像ローラ上に薄い現像剤層を形成するために、現像剤供給量規制部材には大きな負荷がかかる。そして、長期間にわたる付加に起因して、現像剤供給量規制部材に経時劣化によるクセが付き、ドクターギャップが初期状態よりも広くなり、これに伴って現像剤の層厚さが初期状態よりも厚くなるので、経時的に画像が濃くなり、画像品質が安定しないという問題があった。そして、このような問題を解決するため、ドクタギャップを検知するレーザ変位計（センサ）、現像剤供給量規制部材を移動してドクタギャップを修正する駆動装置及びレーザ変位計の検知結果に基づいて前記駆動装置を駆動する制御装置を備えた現像装置が提案されている。

特開平１０−０３１３６２号公報 特許第２６６００５０号公報 特開平０５−００２３４０号公報 特開２００４−２７９６１６号公報

しかしながら、上記従来技術は、いずれも現像剤量を精度良く制御することは困難であり、さらに現像剤が劣化したり、現像スリーブ表面が経時的に削れて摩擦係数が低くなった場合には現像剤量を制御することができないという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、より精度良く、経時的にも現像ニップ領域に安定した現像剤量を供給、制御することが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及びプロセスカートリッジを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、トナー粒子と磁性粒子とを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に設けられ前記二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、この搬送手段により搬送された現像剤を、感光体の現像領域に供給する内部に固定マグネットを有する現像剤担持体と、を有する現像装置において、前記現像剤担持体の上方に配置され、その表面に回転軸に沿った複数の溝が形成された円筒状の供給ローラと、前記現像剤担持体の上方、かつ前記供給ローラに隣接して配置された現像剤供給量規制部材と、この現像剤供給量規制部材を可動させる駆動装置と、前記感光体に現像された画像濃度を検知するセンサと、この画像濃度検知センサの検出結果に基づいて、前記現像剤供給量規制部材の駆動装置を駆動して前記現像剤担持体と前記現像剤供給量規制部材との間の隙間を制御すると共に、前記供給ローラの回転速度を制御して前記供給ローラで受け取り、前記供給ローラと所定間隔を隔てて設けられたケーシングとの間の隙間を介して前記現像剤担持体に供給される現像剤量を調整する制御装置を設けたことを特徴とする。
この場合において、前記供給ローラに設けられた複数の溝の溝幅及び溝ピッチは、均一であることが好ましい。
また、本発明に係る現像装置は、トナー粒子と磁性粒子とを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に設けられ前記二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、この搬送手段により搬送された現像剤を、感光体の現像領域に供給する内部に固定マグネットを有する現像剤担持体と、を有する現像装置において、前記現像剤担持体上部に開口する所定開口幅の現像剤搬送路と、この現像剤搬送路を形成する下側面に配置された振動板とを組み合わせた現像剤供給手段と、前記現像剤担持体の上方、かつ前記振動板と前記現像剤搬送路を介して対向して配置された現像剤供給量規制部材と、この現像剤供給量規制部材を可動させる駆動装置と、前記感光体に現像された画像濃度を検知するセンサと、この画像濃度検知センサの検出結果に基づいて、前記現像剤供給量規制部材の駆動装置を駆動して前記現像剤担持体と前記現像剤供給量規制部材との間の隙間を制御すると共に、前記振動板を制御して前記現像剤担持体に供給される現像剤量を調整する制御装置を設けたことを特徴とする。
更に、前記現像剤搬送手段により搬送された現像剤を重力落下させて前記供給ローラ又は前記振動板が設けられた現像剤搬送路に供給するようにすることが好ましい。
更にまた、前記現像剤担持体に対向して現像剤回収スクリュが設けられており、この現像剤回収スクリュには、前記現像剤担持体表面の現像剤に対して反発磁界を形成する磁極が設けられており、この現像剤回収スクリュは、前記磁極によって前記現像剤担持体に残留する現像剤を現像剤担持体から離脱させ、前記現像剤担持体の軸方向に沿って搬送、回収するものとすることができる。

本発明に係るプロセスカートリッジは、感光体と、現像装置と、帯電装置又はクリーニング装置のいずれか一方若しくは両方とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、上述したいずれか一つの現像装置であることを特徴とする。
また、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置と、得られた可視像を記録媒体に転写させる転写装置と、像転写後の像担持体に残留する現像剤を回収するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置は、上述したいずれか一つの現像装置又は上述したプロセスカートリッジの一部としての現像装置であることを特徴とする。
この場合において、前記画像形成装置は、前記現像装置又はプロセスカートリッジを複数備えたものであってもよい。

本発明によれば、過剰の現像剤が現像剤供給量規制部材のドクタギャップを通過することがなくなり、また現像剤供給量規制部材の上流側に現像剤が滞留することがなくなるので、現像剤の劣化を抑制し、長期に亘って安定した現像剤を現像領域に供給して高品質の画像を形成することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の作像部分を示す概略構成図である。図１において、この画像形成装置は、並設された複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を設け、各感光体上にそれぞれ単色のトナー画像を形成し、得られた複数の単色トナー画像を順次中間転写ベルトに転写して合成カラー画像を形成し、この合成カラー画像を記録媒体に記録するいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。
この装置は４個の作像部を備えており、各作像部の中央部には、感光体１（a〜ｄ）が設けられている。感光体１（a〜ｄ）の回りにそれぞれ隣接するように、プロセス手段が設けられている。即ち、感光体１（a〜ｄ）の画像形成部に当接するように、現像手段４（a〜ｄ）、帯電手段としての帯電ローラ２（a〜ｄ）、クリーニングユニット９（a〜ｄ）が配置されている。現像手段４（a〜ｄ）にはトナー補給部１０（a〜ｄ）及びトナーホッパ１１（a〜ｄ）が付設されている。また、現像手段４（a〜ｄ）と帯電ローラ２（a〜ｄ）の間には書き込み手段３（a〜ｄ）が設けられており、帯電ローラ２（a〜ｄ）とクリーニングユニット９（a〜ｄ）との間には除電手段１４（a〜ｄ）が設けられている。
感光体１（a〜ｄ）の下方には中間転写ベルト５が設けられており、この中間転写ベルト５と一部当接するように、紙転写ベルト７が並設されている。中間転写ベルト５と紙転写ベルト７はいずれも複数のローラに掛け渡されており、その当接部に記録紙を供給するレジストローラ６が設けられている。また、紙転写ベルト７に隣接して、図中上方には定着装置８が設けられている。

以下に、このような構成の画像形成装置の動作を説明する。帯電ローラ２（ａ〜ｄ）によって感光体１（ａ〜ｄ）表面を均一に帯電させた後、書込手段３（ａ〜ｄ）によって光学的に潜像を形成し、得られた静電潜像を現像手段４（ａ〜ｄ）によって可視化してトナー像を形成する。感光体１（ａ〜ｄ）に形成されたトナー像を中間転写ベルト転写手段１２（ａ〜ｄ）によって中間転写ベルト５に一旦転写する。次いで、レジストローラ対６を経て中間転写ベルト５と紙転写ベルト７との当接部に図示省略した転写紙を供給し、この転写紙に、中間転写ベルト５のトナー像を転写させる。トナー像が転写された転写紙を紙転写ベルト７により定着手段８に搬送し、転写紙上のトナー像を熱又は圧力により定着し、系外に排出する。感光体１（ａ〜ｄ）上に残留し、中間転写ベルト５に転写されなかった未転写トナーを感光体クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）によって掻き落とす。次いで、感光体１（ａ〜ｄ）上の残留電荷を除電手段１４（ａ〜ｄ）により除電して次の作像動作に備える。
クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）によって掻き落とした未転写トナーを、回収トナー搬送経路(図示せず)を経て、また中間転写ベルト５上の未転写トナーやプロセスコントロール用のパターン像を中間転写クリーニングブレード１３によって中間転写ベルト５から掻き落とし、同様に、回収トナー搬送経路(図示省略)を経て各々廃トナー収容容器(図示省略)に収容する。

現像装置４（ａ〜ｄ）へのニュートナーの補給は以下のように行われる。即ち、トナーカートリッジに充填されたニュートナーはトナー補給装置１０（ａ〜ｄ）により、機械本体の後側のトナーホッパ部１１（ａ〜ｄ）に補給される。トナーホッパ１１（ａ〜ｄ）に貯められたトナーは現像装置内のトナー濃度検知手段（後述する図２、符号２４参照）により現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、トナーホッパ１１（ａ〜ｄ）内の図示省略したトナー補給スクリュを回転させ、適量のトナーがトナーホッパ１１（ａ〜ｄ）から現像装置４（ａ〜ｄ）へ供給される。トナーボトルのトナー残量検知は、トナーホッパ内にトナー有り無しセンサ（図示省略）を配置し、そのセンサがトナー無しであることを検知した場合であって、トナー補給装置にトナーの供給を要求し、所定時間要求し続けてもトナー有りを検知しなかった場合にトナー無しであると判断する。

次に、図２を用いて、本実施形態に係る装置の特徴部分である作像部をより詳細に説明する。図２は、本発明装置の作像部の拡大断面図である。図２において、現像装置４と感光体１は、例えば一体に形成されたプロセスカートリッジとなっている。このプロセスカートリッジは、感光体１と、現像装置４の外、帯電ローラ２と、クリーニングブラシとクリーニングブレードとからなるクリーニング手段９とを一体化して画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されている。
現像装置４には、感光体１上に、書込手段３によって光学的に形成された静電潜像に対してトナー像を形成するための現像ローラ１６が設けられており、現像ローラ１６の現像領域の上流側には現像ローラ上の現像剤量をある所定量に規制する規制部材（以下、現像ドクタともいう）１７が配置されている。現像装置４内の現像タンク部にはトナー粒子と磁性粒子（キャリア）を混合した二成分現像剤が納められており、この現像剤は回収スクリュ１８、攪拌スクリュ１９、搬送スクリュ２０、２１及び供給ローラ２２を経て循環する。攪拌スクリュ１９の下方にはトナー濃度センサ２４が配置され、現像タンク内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるよう制御している。なお、トナー補給部からのトナーは一旦図示省略したサブホッパに蓄えられた後、現像タンク内のトナー濃度がトナー濃度センサ２４によって低いと検知されたときに、所定の換算式により換算された時間だけトナー補給スクリュ（図示せず）を回転させ、これによって、適量のトナーが現像トナー供給口（図示せず）に補給される。

次に、図２及びその部分拡大図である図３を用いて本発明装置における供給ローラ２２について詳しく説明する。供給ローラ２２は、単位時間当たりに一定量の現像剤を現像スリーブ１６に供給するものである。
攪拌スクリュ１９で適切なトナー濃度及びトナー帯電量に調整された現像剤は、搬送スクリュ２０、２１を循環しながらより適正なトナー帯電量（逆・弱帯電トナーの帯電立ち上げ）となって供給ローラ２２の上方に溜まる。供給ローラ２２の上方に溜まった現像剤は重力によって下方に移動し、図３に示したように、供給ローラ２２表面にその軸方向に沿って多数形成された溝内を均一に埋める。この状態で、供給ローラ２２が回転すると、ケーシングとのギャップにより一定量の現像剤が現像スリーブ１６へ供給される。このとき、現像剤は、現像スリーブ１６の内部に固定設置された多極の磁石２３のうち、供給ローラ２２の対向位置に設置された1極の作用を受け、重力と磁力により現像ローラ１６表面に移動する。なお、供給ローラ２２の材質は、非磁性のものであれば樹脂、セラミック、金属等何でも良いが、精度高く、容易に製作できることから、アルミ等の金属であることが好ましい。

現像ローラ１６上へ移動した現像剤は、現像ドクタ１７により最終的に量が規制され、感光体１と対向する現像部へ移動し、現像に用いられる。供給ローラ２２により供給される単位時間当たりの現像剤量は、単位時間当たりに現像ドクタ１７を通過する現像剤量に対して、等しいか又は安定性を考慮して若干多くなるように、供給ローラ２２の溝形状、溝深さ及び回転数が設定される。
現像ドクタ１７の図中上方には、現像ドクタ１７を移動させる駆動装置２５が設けられている。駆動装置２５は、例えばステッピングモータ、歯車などを備え、ステッピングモータの駆動力を現像ドクタ１７に伝達して、これにより現像ドクタ１７を、図中上下（現像ローラの法線）方向に移動させる。
そして、現像ドクタ１７を移動させる駆動装置２５と、供給ローラ２２を回転させる回転装置が図示省略した制御装置により制御される。即ち、現像ドクタ１７と供給ローラ２２との隙間（以下、ドクタギャップともいう）が広くなったときは、供給ローラの回転数が早くなり、現像ドクタ１７のドクタギャップが狭くなったときは供給ローラ２２の回転数が遅くなるように制御され、供給ローラ２２により供給される単位時間当たりの現像剤量は、単位時間当たりに現像ドクタ１７を通過する現像剤量に対して、等しいか又は安定供給性を考慮して若干多くなるように制御される。
なお、従来技術においては、ドクタギャップを狭くしても多くの現像剤が現像ドクタ上流側に存在している（滞留領域）ため、すぐに現像剤規制量を下げることは難しかった。また、滞留領域では現像剤に強い圧力がかかるため、現像剤の劣化やキャリア表面へのトナー／外添剤スペントが発生し、現像剤寿命が短くなるという問題があった。

このように現像ローラ１６の回転とともに、それで担持する現像剤を現像ドクタ１７により薄層化し、その薄層化後の現像剤中のトナーを、感光体１上に形成した静電潜像に静電的に付着させ、感光体１上に可視像化したトナー画像を形成する。
このとき、感光体１上において、トナー画像を形成する画像形成領域の外（非画像形成領域）には、トナー濃度検知用の基準画像が形成される。この基準画像は、例えば１×２ｃｍ^２の大きさのベタ画像とする。また、感光体１のまわりには、前記基準画像におけるトナーの付着量を検知する光反射式フォトセンサ（画像濃度検知センサ）２６が設けられている。この画像濃度検知センサ２６は、例えば発光素子と受光素子とを備えている。そして、例えば現像後のトナー濃度検知時、発光素子から発した光を基準画像に照射し、基準画像からの反射光を受光素子で受けることによってトナー濃度を検知する。トナー濃度が薄い場合、次の画像形成に備えて、トナー補給部１０から現像剤収納部へトナーを補給する。
一方、トナー濃度センサ２４が規定のトナー濃度を示している場合は、現像領域の現像剤量不足と判断され、現像ドクタ１７のドクタギャップを広げると共に供給ローラ２２の回転数を上げるように制御される。
また、基準画像の一部、例えば後端部分のみ画像濃度が薄くなった場合、現像領域の現像剤量が多いと判断され、現像ドクタ１７のドクタギャップを狭めると共に供給ローラ２２の回転数を下げるように制御される。

現像部を通過した現像剤は多極の磁石２３の作用を受けて搬送され、回収スクリュ１８に対向する位置で落下する。回収スクリュ１８の現像ローラ１６に対向する位置には図示省略した反発磁界を形成するための二つの磁極が設けられており、磁場による現像剤の拘束力が弱くなって現像剤が落下する。回収された現像剤は現像ローラ１６の軸方向に沿って移動しつつ攪拌スクリュ１９に戻り、適正なトナー濃度に調整される。なお、図２中、白抜き矢印は現像剤の循環移動方向を示しており、現像剤は一方向に循環している。これによって、トナー濃度の低い現像剤が現像ローラ１６へ供給されることが回避される。

回収スクリュ１８、攪拌スクリュ１９、搬送スクリュ２０、２１はいずれも例えば螺旋状のスクリュである。回収スクリュ１８は現像ローラ１６と同じ方向に回転し、攪拌スクリュ１９は回収スクリュ１８とは逆方向に回転する。また、搬送スクリュ２０は攪拌スクリュ１９とは逆方向に回転し、搬送スクリュ２１は搬送スクリュ２０とは逆方向に回転する。供給ローラ２２は、現像ローラ１６とは逆方向に回転する。

本実施形態によれば、搬送手段により搬送された現像剤を重力を利用して現像剤担持体に供給する構成としたので、現像剤全体に対して均一に作用する重力を利用することができ、均一かつ連続的に現像剤を現像剤担持体に供給することができる。また、現像剤担持体の軸方向に溝が形成されている円筒状の供給ローラ２２を用いる構成としたことで、単位時間当たりに現像担持体に供給する現像剤量が、現像剤担持体の軸方向に対して均一になる。従って、現像部における現像剤量に現像ローラ軸方向の偏差はなく、ベタ画像に濃度ムラが発生することはない。
なお、従来技術においては、現像ローラより下側に設けられた搬送スクリュによって持ち上げられた現像剤を現像ローラ内の磁石によって汲み上げる方式が採られており、この場合、持ち上げられた現像剤の高さ及び量を均一に制御することが難しく、現像ローラ上にスクリュピッチに対応した現像剤量の偏差が発生していた。これに対して、本実施形態は、上述したように、現像ローラ軸方向に沿って所定幅の溝を所定ピッチで複数設け、これによって、単位時間当たり一定量の現像剤を供給できるようにしたので、現像ローラ軸方向の現像剤量偏差がなく、濃度ムラが発生しない。
本実施形態によれば、感光体にトナー粒子を供給する現像工程後に、現像剤担持体に残留した現像剤が現像剤担持体から離間するように設けられ、離間した現像剤を現像剤担持体に再付着しないように現像剤担持体の軸方向に搬送する回収現像剤搬送手段としての回収スクリュ１８を設けたので、現像工程を終えて濃度低下した現像剤を、既に所定濃度に調整されている他の現像剤と現像剤担持体上で混合させることなく回収することができ、次工程の濃度調整に備えることができる。
本実施形態によれば、環境の変化及び経時的な画像品質の変化に伴って現像剤供給量規制部材のドクタギャップを制御すると共に、現像剤供給量規制部材の上流側に備えられた、現像ローラ１６の軸方向に均一に一定量の現像剤を供給する供給ローラ２２の回転数を制御することによって、過剰の現像剤が現像剤供給量規制部材のドクタギャップを通過することがなくなり、また現像剤供給量規制部材の上流に現像剤が滞留することがなくなるので、現像剤の劣化を抑制し、長期に亘って安定した現像剤を現像領域に供給することができるようになる。

図４は、本実施形態の変形例を示す要部断面図であり、図３に対応するものである。図４において、この現像装置は、現像ローラ１６の上部に所定面積で開口する現像剤搬送路を設け、その下側ケーシングに振動板３０を設け、この振動板３０を介して現像剤を重力落下させることにより現像剤を現像ローラ１６に供給するようにしたものである。振動板３０の振動方向は、現像ローラ軸方向又は図中ｘ軸方向、ｙ軸方向いずれでも良い。
一般に、現像剤は流動性が悪く、現像ローラ内の磁石による磁力があっても図４のように重力だけで落下させて現像ローラ軸方向に均一に供給することは困難であるが、振動板を設けることで現像剤を均一に落下させることできる。単位時間当たりの現像剤供給量は、振動板の周波数と傾きと現像ローラ１６上部の現像剤流路の開口部の大きさで制御できる。

このような振動板による現像剤の供給手段は、特に、高速機で有効であり、供給部での現像剤の劣化を抑制することができるという利点がある。
本実施形態において、現像ドクタ１７は非磁性部材にて構成されている。最終的な現像剤量をより安定化させる目的で、現像ドクタ１７に磁性部材（現像ドクタ補助）を補助的につけてもよい。非磁性部材はある程度の厚さ、例えば約１．５〜２ｍｍと、先端部における０．０５ｍｍ程度の真直性を要求されるのが一般的である。また、現像ドクタ補助は現像領域に搬送されるトナーの帯電を補う役割と上述したような薄層形成時の安定性を向上させる役割を有し、通常現像ドクタ母体よりかなり薄い、例えば０．２ｍｍ程度の板金で構成される。この２部品の位置関係はトナー帯電性を長手方向にて均一にするため、精度良く維持される必要性があるので、スポット溶接やカシメ等により一体化し、現像ローラ１６上からの距離が一定になるようにしている。

本実施形態において、現像装置の特性は、現像剤規制部材による規制直後における現像ローラ上の単位面積あたりの現像剤担持量は４０〜８０（ｍｇ／ｃｍ^２）であることが好ましい。現像剤担持量が４０（ｍｇ／ｃｍ^２）より少ない場合には、現像スリーブと感光体との間に印加する電界をより大きくする必要があり、キャリア付着に対して不利である。一方、現像剤担持量が８０（ｍｇ／ｃｍ^２）よりも多い場合には、現像剤規制部材よりも現像ローラの現像剤搬送方向下流側において剤落ちが発生しやすくなる。さらに感光体と現像ローラとの空間において、現像剤の充填密度が高くなる方向であり、この空間での現像剤の流動性が低下する傾向にある。この流動性低下に伴い、感光体上の静電潜像に対してのトナー供給が円滑に行われなくなり、画像濃度低下や濃度ムラが発生しやすくなる。

本実施形態において、現像ローラの周速度をＶｓ、感光体の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整することが望ましい。これにより高品質な画像を得ることが可能となる。Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の通過時間が短くなるために、現像能力が低下し、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となる。また、Ｖｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、即ち、現像剤と静電潜像との接触時間を長くする方向は異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらは何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過するときの過渡現象に起因するものと考えられる。

本実施形態において、現像剤は、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０（−μＣ／ｇ）となるものを使用することが、キャリアのトナーによる被覆率や現像剤流動性の最適化等の観点から望ましい。トナー濃度が５．０（ｗｔ％）よりも低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、感光体上の静電潜像を現像する現像ポテンシャルをより高く設定する必要があり、感光体の寿命低下を招くおそれがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが６０（−μＣ／ｇ）を越える場合には、画像濃度が低下する可能性が高くなる。またトナー濃度が９．０（ｗｔ％）よりも高い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが低くなる方向にある。現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが１５（−μＣ／ｇ）未満の場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。よって、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲とし、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０（−μＣ／ｇ）となる現像剤を使用する。これによって、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られる。

トナーによるキャリアの被覆率は、１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％である。なお、被覆率は以下の式で算出される。
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００
上記式中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径（μｍ）、Ｄｗはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ｗｔはトナーの重量（ｇ）、Ｗｃはキャリアの重量（ｇ）、ρｔはトナー真密度（ｇ／ｃｍ３）、ρｃはキャリア真密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
上記式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。

また、本実施形態に適用する現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．５〜８．０μｍであり、トナーの重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が４．５μｍ未満であると、現像剤の流動性が極端に悪化して現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。
トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する方法があるが、これは副作用が発生する為に本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布を均一にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。即ち、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎが１に近いことが望ましく、１．２０以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が４．５〜８．０μｍ、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上が図られ、更に高品質な画像が得られる。また、トナー粒度分布における３μｍ以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果が顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。

トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行った。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲＣＯＵＮＴＥＲＭＯＤＥＬＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法としては、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。分散した試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。このときの抵抗変化から２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。

トナーには流動性付与剤を添加することが好ましい。使用可能な流動性付与剤として種々のものが挙げられるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に、両微粒子の平均粒径が５０（ｎｍ）以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を小さくすることができ、トナーの流動性向上を図ることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。更に、酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５（ｗｔ％）の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２（ｗｔ％）の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散を抑制することができる。
また、平均粒径が８０〜１４０（ｎｍ）である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対して更に性能が向上する。特に、トナー平均粒径が７（μｍ）以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著である。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像機の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せず、長期に亘って高品質な画像が得られる。

現像剤におけるキャリアの重量平均粒径Ｄｗは、２５〜６０（μｍ）、より好ましくは２５〜４５（μｍ）である。キャリアの重量平均粒径Ｄｗが６０（μｍ）よりも大きい場合には、感光体上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくいが、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くすると、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２５μｍよりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。
更に、キャリア粒子中、粒径が４４（μｍ）未満である粒子の含有割合は、７０（ｗｔ％）以上、好ましくは７５（ｗｔ％）以上が望ましい。上記含有割合が上記範囲よりも少ない場合には、上述したキャリア付着に対する改善効果が小さい。また、粒径が６２（μｍ）以上である粒子の含有割合は３重量％未満、好ましくは１（ｗｔ％）未満である。６２（μｍ）以上の粒子の含有量が多いほど、ドット径のバラツキが大きくなり、ドット再現性の低下が顕在化してくる。また、粒径が２２（μｍ）未満である粒子の含有割合は７（ｗｔ％）以下である。小粒径キャリアの場合、キャリア付着しているキャリアの大部分は、２２（μｍ）未満の微細粒子である。本発明者らは、重量平均粒径Ｄｗが２５〜４５（μｍ）の小粒径キャリアにおいて、２２（μｍ）より小さい粒子の重量比率を変化させてキャリア付着を評価した。その結果、２２（μｍ）以下の粒径を有する粒子が７（ｗｔ％）以下ならば、キャリア付着が問題ない程度に改善され、３（ｗｔ％）、更に１（ｗｔ％）とすると、更に品質改善効果が大きくなる。

１０^６／４π[Ａ／ｍ]の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）以上、好ましくは７６（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）以上である。その上限値は、特に制約されないが、通常１５０（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）程度である。磁気モーメントが７０（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）より小さい場合には、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。
キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子社製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３×１０^６／４π[Ａ／ｍ]まで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし、３×１０^６／４π[Ａ／ｍ]とする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１０^６／４π[Ａ／ｍ]の磁気モーメントを算出する。
１０００エルステッドの磁場を印加したときに、磁気モーメントが７６（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）以上となるキャリアの芯材粒子としては、例えば、鉄、コバルト等の強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Ｌｉ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ系フェライト、Ｍｎ系フェライト等が挙げられる。フェライトとは一般に次式で表される焼結体である。
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ_２Ｏ_３）ｚ
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ｍｏｌ％であって、Ｍ、Ｎはそれぞれ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｃａ等であり、２価の金属酸化物と３価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。

以下、本実施形態に使用されるキャリア及びトナーの材料について説明する。まず、本実施形態で使用されるキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、その表面を被覆する樹脂層とからなる。この樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に従来用いられている公知のものを用いることができる。例えば、キャリアの樹脂層には、下記の化１式で表される繰り返し単位を含むシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。

但し、式中、Ｒ ^１ は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１〜４の低級アルキル基、またはアリール基（フェニル基、トリル基など）を示す。Ｒ ^２ は、炭素数１〜４のアルキレン基、またはアリーレン基（フェニレン基など）を示す。
キャリアの樹脂層に用いられるストレートシリコーン樹脂としては、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２８２、ＫＲ２５２、ＫＲ２５５、ＫＲ１５２（信越化学工業社製）、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０６（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。また、キャリアの樹脂層には、変性シリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アルキッド変性シリコーン等が挙げられる。上記変性シリコーン樹脂の具体例としては、エポキシ変性物：ＥＳ−１００１Ｎ、アクリル変性シリコーン：ＫＲ−５２０８、ポリエステル変性物：ＫＲ−５２０３、アルキッド変性物：ＫＲ−２０６、ウレタン変性物：ＫＲ−３０５（以上、信越化学工業社製）、エポキシ変性物：ＳＲ２１１５、アルキッド変性物：ＳＲ２１１０（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。

上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量（０．００１〜３０重量％）含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
Ｈ_２Ｎ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３：ＭＷ１７９．３
Ｈ_２Ｎ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３：ＭＷ２２１．４
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３）_２（ＯＣ_２Ｈ_５）：ＭＷ１６１．３
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３）（ＯＣ_２Ｈ_５）_２：ＭＷ１９１．３
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３：ＭＷ１９４．３
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３）（ＯＣＨ_３）_２：ＭＷ２０６．４
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３：ＭＷ２２４．４
（ＣＨ_３）_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３）（ＯＣ_２Ｈ_５）_２：ＭＷ２１９．４
（Ｃ_４Ｈ_９）_２ＮＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３：ＭＷ２９１．６

更に、キャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独又は上記シリコーン樹脂と混合して使用することも可能である。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

キャリアの芯材粒子表面に樹脂層を形成するための方法としては、スプレードライ法、浸漬法、又はパウダーコーティング法等公知の方法を適用することができる。特に、流動床型コーティング装置を用いる方法は、均一な塗付膜を形成するのに有効である。
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常０．０２〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．８μｍである。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。
また、必要に応じてキャリアの抵抗率を調整することができ、キャリアの抵抗率の調整は芯材粒子上の被覆樹脂の抵抗調整、膜厚の制御によって可能である。キャリア抵抗調整のために、導電性微粉末を被覆樹脂層に添加して使用することも可能である。上記導電性微粉末としては、導電性ＺｎＯ、Ａｌ等の金属又は金属酸化物粉、種々の方法で調製されたＳｎＯ_２又は種々の元素をドープしたＳｎＯ_２、ＴｉＢ_２、ＺｎＢ_２、ＭｏＢ_２等のホウ化物、炭化ケイ素、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ（パラ−フェニレンスルフィド）ポリピロール、ポリエチレン等の導電性高分子、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。これらの導電性微粉末は、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に投入した後、ボールミル、ビーズミル等メディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。

本実施形態に適用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。このトナーは、重合法、造粒法等の各種のトナー製法によって作成された不定形又は球形のトナーである。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用される。

ここでトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用でき、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用可能である。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料等が挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常１〜３０ｗｔ％、好ましくは３〜２０ｗｔ％である。

ここでトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤のいずれも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等等が挙げられる。
また、トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油等の植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂系ワックス類をトナーに含有させることができ、これらは単独で又は２種以上が混合して使用される。

更に、トナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等）等の助剤を添加することも可能である。更にトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を併用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が０．１μｍよりも小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理した疎水化度４０以上のものであることが好ましい。

トナーの製造方法としては、公知の方法が用いられる。例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合する。その後、スクリュ型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル又は加圧加熱ニーダを用いて溶融混練を行う。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で、結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後、ハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機等に連結されたローター粉砕機等を用いて表面処理を行う。例えば、衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができる。圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備したジェット式粉砕機としてはＩタイプ及びＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）が好適に使用される。また、ローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等が挙げられる。特に、外壁としての固定容器とこの固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備するローター式粉砕機としてはターボミル（ターボ工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業社製）等が使用できる。連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）等が使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行い、微細粒子を得ることができる。
更に、上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤を添加混合する場合には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。

次に、本発明の別の実施形態を説明する。図５は、本発明の低電位プロセスによるプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置の要部（プロセスカートリッジ）構成を示す図である。
図５において、このプロセスカートリッジは、像担持体３１、帯電装置３２、現像装置３４及びクリーニング装置３９を一体化したものである。このプロセスカ−トリッジは、画像形成装置本体に対して着脱自在であり、現像装置３４としては、上記実施形態と同様の構成のものが採用される。
このプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置は、感光体３１が所定の周速度で回転駆動される。感光体３１は回転過程において、帯電手段３２によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受けて感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、現像手段３４によりトナー現像され、現像されたトナー像は、図示されていない給紙部から感光体３１と転写手段との間に感光体３１の回転と同期するように給送された転写材に、転写手段により順次転写される。

像転写を受けた転写材は感光体面から分離して図示されていない像定着手段へ導入されて像定着され、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段３９によって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
本実施形態によれば、プロセスカートリッジは独立して取り外しが可能で、感光体ユニット、現像装置とも本発明で寿命は延びるが、必ずしもその長さは一致しない場合もあり、その時はそれぞれ別々に容易に交換することが可能である。また、独立して配設できるので簡単な機構を追加することで、非現像時に現像ローラを感光体から退避させることができ、これによって、現像ローラへのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置の寿命を延ばすことができる。

本発明に係る画像形成装置の作像部分を示す概略構成図である。 図１の要部拡大図である。 図２の要部拡大図である。 変形例を示す要部拡大断面図である。 プロセスカートリッジの断面図である

符号の説明

１（ａ〜ｄ） 感光体
２（ａ〜ｄ） 帯電ローラ
３（ａ〜ｄ） 書き込み位置
４（ａ〜ｄ） 現像手段
５ 中間転写ベルト
６ レジストローラ対
７ 紙転写ベルト
８ 定着手段
９（ａ〜ｄ） クリーニングユニット
１０（ａ〜ｄ） トナー補給装置
１１（ａ〜ｄ） トナーホッパ部
１４（ａ〜ｄ） 除電手段
１６（ａ〜ｄ） 現像ローラ
１７ 規制部材（現像ドクタ）
１８ 回収スクリュ
１９ 撹拌スクリュ
２０、２１ 搬送スクリュ
２２ 供給ローラ
２３ 磁石
２４ トナー濃度センサ
２５ 駆動装置
２６ 光反射式フォトセンサ（画像濃度検知センサ）
２７ 現像容器
３０ 振動板
３１ 感光体
３２ 帯電手段
３４ 現像手段
３９ クリーニング手段
４０ プロセスカートリッジ

Claims (8)

1. トナー粒子と磁性粒子とを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
   現像容器内に設けられ前記二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、
   この搬送手段により搬送された現像剤を、感光体の現像領域に供給する内部に固定マグネットを有する現像剤担持体と、を有する現像装置において、
   前記現像剤担持体の上方に配置され、その表面に回転軸に沿った複数の溝が形成された円筒状の供給ローラと、
   前記現像剤担持体の上方、かつ前記供給ローラに隣接して配置された現像剤供給量規制部材と、
   この現像剤供給量規制部材を可動させる駆動装置と、
   前記感光体に現像された画像濃度を検知するセンサと、
   この画像濃度検知センサの検出結果に基づいて、前記現像剤供給量規制部材の駆動装置を駆動して前記現像剤担持体と前記現像剤供給量規制部材との間の隙間を制御すると共に、前記供給ローラの回転速度を制御して前記供給ローラで受け取り、前記供給ローラと所定間隔を隔てて設けられたケーシングとの間の隙間を介して前記現像剤担持体に供給される現像剤量を調整する制御装置を設けた
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記供給ローラに設けられた複数の溝の溝幅及び溝ピッチは、均一である
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. トナー粒子と磁性粒子とを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
   現像容器内に設けられ前記二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、
   この搬送手段により搬送された現像剤を、感光体の現像領域に供給する内部に固定マグネットを有する現像剤担持体と、を有する現像装置において、
   前記現像剤担持体上部に開口する所定開口幅の現像剤搬送路と、この現像剤搬送路を形成する下側面に配置された振動板とを組み合わせた現像剤供給手段と、
   前記現像剤担持体の上方、かつ前記振動板と前記現像剤搬送路を介して対向して配置された現像剤供給量規制部材と、
   この現像剤供給量規制部材を可動させる駆動装置と、
   前記感光体に現像された画像濃度を検知するセンサと、
   この画像濃度検知センサの検出結果に基づいて、前記現像剤供給量規制部材の駆動装置を駆動して前記現像剤担持体と前記現像剤供給量規制部材との間の隙間を制御すると共に、前記振動板を制御して前記現像剤担持体に供給される現像剤量を調整する制御装置を設けた
   ことを特徴とする現像装置。
4. 前記現像剤搬送手段により搬送された現像剤を重力落下させて前記供給ローラ又は前記振動板が設けられた現像剤搬送路に供給するようにした
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持体に対向して現像剤回収スクリュが設けられており、この現像剤回収スクリュには、前記現像剤担持体表面の現像剤に対して反発磁界を形成する磁極が設けられており、この現像剤回収スクリュは、前記磁極によって前記現像剤担持体に残留する現像剤を現像剤担持体から離脱させ、前記現像剤担持体の軸方向に沿って搬送、回収するものである
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 感光体と、現像装置と、帯電装置又はクリーニング装置のいずれか一方若しくは両方とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、
   前記現像装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置である
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置と、得られた可視像を記録媒体に転写させる転写装置と、像転写後の像担持体に残留する現像剤を回収するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
   前記現像装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置又は請求項６に記載のプロセスカートリッジの一部としての現像装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記現像装置又はプロセスカートリッジを複数備えた
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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