JP4892315B2 - 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、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

従来、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置においては、磁気ブラシ現像装置内の現像剤を円滑に循環させ、現像剤坦持体上に常に安定したトナー濃度の均一な磁気ブラシを形成させるために、現像剤担持体である現像ローラに現像剤を供給する搬送路と現像剤を攪拌する搬送路とを分けて設け、２つの搬送路で現像剤を逆方向に搬送することにより現像剤を循環させるようにしている。

例えば、図５に示す現像装置５４では、現像ローラ５５に現像剤を供給する搬送路と、現像ローラに供給され現像領域を通過した現像剤を回収する搬送路とが共通である。よって、現像ローラ５５に供給する搬送路の搬送方向下流側ほど現像ローラ５５に供給する現像剤のトナー濃度が低下するという問題があった。現像ローラ５５に供給するトナー濃度が低下すると、現像時の画像濃度も低下となる。

特開平５−３３３６９１号公報 特開２００２−３６５９０９号公報 特許３１２７５９４号公報（第１図） 特開平１１−１６７２６０号公報（第１図）

特許文献１には、現像装置内に、現像ロールに現像剤を供給できる位置において現像剤を一定方向に搬送する第１のオーガーを備えた第１の攪拌室１２５と、この第１の攪拌室よりも下方に第１のオーガーと反対方向に現像剤を搬送する第２のオーガーを備えた第２の攪拌室とを有し、前記第１の攪拌室と第２の攪拌室とを隔壁を介して仕切って両端部で連通させ、現像剤をこれら２つの攪拌室内で循環するように搬送するようにした現像剤循環方法が記載されている。しかしながら、この現像装置では、第１のオーガーと第２のオーガーとによって現像剤を循環するように搬送する際に、下方にある攪拌室から上方にある攪拌室への現像剤の移送が円滑に行われず、下方の攪拌室の端部付近で現像剤が堆積し、この堆積部分で攪拌が不充分となり、現像領域を通過した後のトナー濃度の低い現像剤が再び現像ロールに供給され、再び現像領域に搬送されるため、現像ロール表面の現像剤中のトナー濃度が現像ロールの軸方向で不均一となり、画像に濃度ムラが発生し易くなるという問題点がある。

特許文献２には、上記のように現像剤が堆積するのを防ぐために、現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送して現像を行う現像剤担持体と、回転して現像剤を現像剤担持体の軸方向に沿って搬送させる搬送部材が設けられた第１と第２の少なくとも２つの搬送部とを有し、上記の第１と第２の搬送部が循環口を有する隔壁を介して上下方向に配置されると共に、上記の循環口を通して現像剤が循環されるようになった現像装置において、上記の下に位置する第２の搬送部から上に位置する第１の搬送部に現像剤を導く循環口の部分に、上記の第２の搬送部から上記の第１の搬送部に導かれる現像剤をすくい上げるすくい手段を設けることが記載されている。

特許文献３に記載の現像装置を図６に示す。
図６に示す現像装置１５４は、第２のオーガー１５８を備え、現像ローラ１５５に現像剤を供給する供給搬送路１５９と、第１のオーガー１５６を備え、現像領域を通過した現像剤を回収する回収搬送路１５７とを分けて設けている。

このような現像装置１５４では、現像済みの現像剤は回収搬送路１５７に送られるため、供給搬送路１５９に混入することがない。これにより、供給搬送路１５９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ１５５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。

しかし、回収搬送路１５７に送られた現像剤をすぐに供給搬送路１５９に供給するため、トナーの補給がなされトナー濃度が適切に保たれていても、攪拌が不十分となり、現像時の画像濃度の不均一や濃度低下が発生するという問題がある。このような問題は、回収現像剤のトナー濃度が低下する高印字率の画像ほど顕著となる。

次に、特許文献４に記載の現像装置を図７に示す。
図７に示す現像装置２５４も、第２のオーガ２５８を備え現像ローラ２５５に現像剤を供給する供給搬送路２５９と、第１のオーガ２５６を備え、現像領域を通過した現像剤を回収する回収搬送路２５７とを分けて設けている。さらに、供給搬送路２５９の最下流側まで搬送された現像剤と回収搬送路２５９の最下流側まで搬送された回収現像剤とを攪拌しながら供給搬送路２５９とは逆方向に現像剤を搬送する第３のオーガ２６１を設けた攪拌搬送路２６０を備えている。

このような現像装置２５４では、現像済みの現像剤は回収搬送路２５７に送られるため、供給搬送路２５９に混入することがない。これにより、供給搬送路２５９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ２５５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。

さらに、回収現像剤をすぐに供給搬送路２５９に供給するのではなく、攪拌搬送路２６０で攪拌した後で供給搬送路２５９に現像剤を供給するため、十分に攪拌された状態の現像剤を供給搬送路に供給することができる。これにより、図６で説明した現像装置１５４の問題点であった、現像時の画像濃度の不均一や画像濃度の低下を防止することができる。

しかしながら、特許文献４に記載されている現像装置２５４はスクリュ経路が長く、攪拌搬送路２６０から垂直上方の供給搬送路２５９へ現像剤を受け渡すためには、攪拌搬送路２６０の下流部では現像剤を滞留させ、過剰の現像剤を供給し、第３のオーガ２６１で押し込むことにより現像剤を盛り上がらせる必要があることから現像剤へのストレスが非常に大きい。このため滞留したトナーは劣化が早く、長期のランニングでは劣化トナーによる飛散や地汚れといった問題が発生する。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤へのストレスを軽減し、長期に渡って安定した現像が得られる現像装置、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である。

本発明は、上記目的を達成するため、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、該潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、該現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有する現像装置において、該現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、該現像剤攪拌搬送路と該現像剤回収搬送路とは略同じ高さに設けられ、前記現像剤供給搬送路は前記現像剤担持体と略同じ高さで、かつ、前記現像剤攪拌搬送路の斜め上に配置されているとともに、下記式で表される帯電変動率が０％以下である静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とすることを特徴とする現像装置。
帯電変動率（％）＝（Ｑ１５−Ｑ６００）/｛（Ｑ１５＋Ｑ６００）/２｝×１００
Ｑ１５：マグロールを使用して１５秒間攪拌した現像剤の帯電量
Ｑ６００：マグロールを使用して１０分間攪拌した現像剤の帯電量

また、本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置を提案する。

さらにまた、本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。

本発明によれば、ストレスによるトナーの劣化が発生しても劣化トナーの飛散や地汚れといった問題が起こらず、現像剤の長寿命化や、長期使用後も画像劣化が少ないという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。

上記プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８について説明する。

帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの北面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。

Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ（１８Ｍ，Ｃ，Ｋ）についても同様である。

次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。

中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ロー１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。

４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録シートたる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙を搬送路４８に設けたレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、上記中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板に突設せしめられたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ（１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体（４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体（１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

図２は、４つプロセスカートリッジ１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つが備える現像装置４及び感光体１を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。

図２に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図２の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュ８を有している。

現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１２を備えている。

現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュ６を備えている。供給スクリュ８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路９は現像ローラ５の横方向に、回収スクリュ６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。

現像装置４は、図２から明らかなように、供給搬送路９の斜め下方で回収搬送路７に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。

供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。

なお、供給搬送路９と回収搬送路７とも第一仕切り部材１３３によって仕切られているが、第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路７とを仕切る箇所には開口部を設けていない。

また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。

現像剤搬送部材である供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１は樹脂のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ１８［ｍｍ］でスクリュピッチは２５［ｍｍ］、回転数は約６００［ｒｐｍ］に設定している。

現像ローラ５上にステンレスからなる現像ドクタ１２によって薄層化された現像剤を感光体１との対抗部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ５の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌ［アルミ］素管からなり、現像ドクタ１２及び感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。

現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収を行い、図２中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第一仕切り壁１３３の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、攪拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側の第一仕切り壁１３３開口部の付近で攪拌搬送路１０の上側に設けられたトナー補給口から攪拌搬送路１０にトナーが供給される。そして、攪拌搬送路１０で攪拌された現像剤は開口部から斜め上方の供給搬送路９に供給される。

次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
図３は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置４の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。

また、図４は、現像装置４内の現像剤の流れの模式図であり、図３と同様、図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、供給スクリュ８の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ５に供給され現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁１３３の開口部より攪拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｅ）。

現像ローラ５から回収搬送路７に送られ、回収スクリュ６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁１３４の開口部より攪拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｆ）。

そして、攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ１１の搬送方向下流側であり、供給スクリュ８の搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁１３３の開口部より供給搬送路９に供給される（図４中矢印Ｄ）。

攪拌搬送路１０では攪拌スクリュ１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路１０の下方には、不図示のトナー濃度センサが設けられ、センサ出力により不図示のトナー補給制御装置を作動し、不図示のトナー収容部からトナー補給を行っている。

図４に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。よって、供給搬送路９の搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、剤供給搬送路９に供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時
の画像濃度を一定にすることができる。

なお、図４に示すように、現像装置４の下部から上部への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュ１１の回転で現像剤を押し込むことにより、現像剤を盛り上がらせて供給搬送路９に現像剤を供給するものである。

このような現像剤の移動は、現像剤に対して多大なストレスを与えることになり、無機微粒子の埋没や遊離の原因となる。劣化したトナーは帯電能力が低下しており、帯電能力の高い補給トナーに帯電量を奪われる。このため、劣化トナーは現像剤中で遊離し、飛散や地汚れの原因となる。

このように現像剤を下方から上方に持ち上げる構造を有する現像装置では現像剤中のトナーの劣化とそれに伴う画像品質劣化は必然となる。しかし、補給トナーの帯電能力を下げると同時に、ストレスがかかっても帯電能力を保持することが出来ることによって経時での帯電量の低下を防ぐことが出来る。経時での帯電量の低下を防ぐことにより、画像の劣化を防止して常に画像濃度ムラの無い画像品質を提供することができる。

現像剤の供給と回収の機能が分かれていない現像装置では、補給したトナーは十分にキャリアと混ざることなしに現像部へ搬送されていた。このため、トナーは初期帯電量を高くしなければトナー飛散や地汚れが起こっていた。初期帯電量を高くするためにはトナー表面に帯電列が上位にある材料を使用しなければならない。しかし、トナーは摩擦によって帯電させるために、経時では表面が削られて帯電能力が低下するのは必然であった。このため、帯電能力の高い新たな補給トナーによって帯電量が奪われて、劣化トナーが飛散や地汚れを発生させることを防ぐ手段はなかった。このことから現像剤の長寿命化は難しく、長期に渡る画像品質の維持にも問題があった。

そこで、本発明では供給と回収の機能を分離した現像装置を使用することにより補給口でのトナー濃度が低下するため、補給されたトナーはキャリアと十分に攪拌される。そのため初期帯電量を高くしなくとも現像領域に搬送されるまでの間に十分に攪拌され帯電する。したがって、初期帯電量を高くする必要が無くなり、トナー表面と内部の材料を均一な構成とすることが可能となる。これによって経時でトナー表面が削られても帯電能力に変化は起こらず、そのため新しいトナーが補給されても劣化トナーの飛散や地汚れが発生することがなくなった。これによって長期間に渡る使用においても現像剤を交換することなしに、長期に渡って画像品質を維持することが可能となった。

現像剤のＱ１５とＱ６００は以下の方法で測定することが出来る。まず、マグロールであるところの、ロールミルの容器下部にマグネットを取り付け、マグネットの磁力により容器内の現像剤の磁性キャリアに負荷を与えながら攪拌することが可能な密閉容器からなる攪拌装置を用意し、該攪拌装置内にトナー被覆率７０％に混合された現像剤７ｇを投入する。次に、該現像剤に磁力１０００Ｇの負荷を与えながら回転数２８０ｒｐｍにて所定の時間攪拌する。攪拌後の現像剤を、ブローオフ装置を使用して帯電量を測定し、１５秒間攪拌した現像剤の帯電量をＱ１５、１０分間攪拌した現像剤の帯電量をＱ６００とする。なお、ブローオフ装置とはキャリアとトナーをエアーにより篩を介して分離し、分離されたトナーが保持していた電荷量Ｑ（クーロン）と飛ばされたトナー重量（ｇ）をＱメータと精密天秤により測定し、トナー単位重量あたりの電荷量Ｑ／ｍ（帯電量）を求める装置である。

本発明では流動性の確保や帯電能力の確保の観点から無機微粒子としてシリカや酸化チタンを外添することが有効である。特に酸化チタンは十分なトナー流動性の確保やトナーの帯電量の上昇を抑えるために０.５重量部以上添加することが望ましい。トナーの流動性が悪い場合、現像剤の流動性が悪化し、トナーの攪拌が不十分となり、トナー飛散などの問題が発生する。

また、本発明では小粒径トナーを使用することが望ましい。小粒経トナーを使用した場合、被覆率や付着量を減らせる関係からトナー濃度を下げることができ、これによって飛散や地汚れの更なる改善が見込まれる。また、小粒経にした場合、強帯電によるキャリアへのスペントや劣化トナーの帯電量が上がりすぎることによる補給トナーの飛散等が懸念されるが、本発明では帯電量を抑える方向であるために、これらの懸念も解消される。結果として、小粒経による画質の改善やトナーイールドの向上等のメリットを得ることができる。

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない（以下、部は重量部を示す。）。
（二成分現像剤評価）

二成分系現像剤で画像評価する場合は、以下のように、シリコーン樹脂により０．５μｍの平均厚さでコーティングされた平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用い、キャリア１００重量部に対し各色トナー７重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し帯電させて、現像剤を作成した。
（キャリアの製造）

・芯材
Ｍｎフェライト粒子（重量平均径：３５μｍ） ５０００部
・コート材
トルエン ４５０部
シリコーン樹脂ＳＲ２４００（東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分５０％） ４５０部
アミノシランＳＨ６０２０（東レ・ダウコーニング・シリコーン製）
１０部

カーボンブラック １０部
上記コート材を１０分間スターラーで分散してコート液を調整し、このコート液と芯材を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で２５０℃、２時間焼成し上記キャリアを得た。
（評価項目）

・画像濃度ムラ
各トナーを用いて画像面積率５％チャート連続３０００００枚出力耐久試験を実施し、出力後の画像濃度のムラを目視にて評価した。その結果を。表２に示す。

◎は画像上にムラが一切存在しない状態、○は、わずかに濃度ムラが観察されるが問題とはならない状態、△は濃度ムラがやや目立ち許容範囲ぎりぎりの状態、×は許容範囲外で濃度ムラが非常に目立つ状態となる。

・現像剤寿命
各トナーを用いて画像面積率５％チャート連続耐久試験を実施し、現像剤の耐久性を評価した。◎は３０００００枚出力後の画像が初期画像と同程度である、○は３０００００枚出力後の画像にやや劣化が目立つ、△は３０００００枚出力はしたが、画像の劣化がひどい、×は３０００００枚となる前に現像剤交換が必要。

・帯電安定性
各トナーを用いて画像面積率５％チャート連続３０００００枚耐久試験を実施し、その後の帯電量の変化を評価した。現像剤１ｇを計量し、ブローオフ法により帯電量変化を求めた。初期と比較したときの帯電量の変化が５μｃ／ｇ以下の場合は○、１０μｃ／ｇ以下の場合は△、１０μｃ／ｇを超える場合は×とした。

・トナー飛散
各トナーを用いて画像面積率５％チャート連続３０００００枚耐久試験を実施し、その後にトナーの飛散状況を評価した。トナーによる複写機内部の汚染が全くない場合は◎、わずかに存在するが実用上は全く問題ないレベルを○、飛散量がかなり多いが画像上は問題ないレベルを△、飛散量が多く画像上にまで問題が発生しているレベルを×とした。

・地肌汚れ
各トナーを用いて画像面積率５％チャート連続３０００００枚耐久試験を実施し、その後に白紙部の地肌汚れを評価した。白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を９３８スペクトロデンシトメーター（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）により測定を行なった。画像濃度の差が少ない方が地肌汚れが良い。◎はΔＩＤが０．０１未満、○ならΔＩＤが０．０１〜０．０２、△ならΔＩＤが０．０２〜０．０５、×ならΔＩＤが０．０５以上である。
（トナーの製造）

有機微粒子エマルションの合成
製造例１
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水６８３部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０、三洋化成工業製）１１部、メタクリル酸１６６部、アクリル酸ブチル１１０部、過硫酸アンモニウム１部を仕込み、３８００回転／分で３０分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度７５℃まで昇温し４時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液３０部加え、７５℃で６時間熟成してビニル系樹脂（メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をＬＡ−９２０で測定した体積平均粒径は、110ｎｍであった。［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは５８℃であり、重量平均分子量は１３万であった。

水相の調整
製造例２
水９９０部、[微粒子分散液１]８３部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．３％水溶液(エレミノールＭＯＮ−７)：三洋化成工業製)３７部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相１]とする。

低分子ポリエステルの合成
製造例３
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２２９部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５２９部、テレフタル酸２０８部、アジピン酸４６部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で７時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸４４部を入れ、１８０℃、常圧で３時間反応し、[低分子ポリエステル１]を得た。[低分子ポリエステル１〕は、数平均分子量２３００、重量平均分子量６７００，Ｔｇ４３℃、酸価２５であった。

中間体ポリエステルの合成
製造例４
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６８２部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３部、無水トリメリット酸２２部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で７時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した[中間体ポリエステル１]を得た。[中間体ポリエステル１]は、数平均分子量２２００、重量平均分子量９７００、Ｔｇ５４℃、酸価０．５、水酸基価５２であった。

次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル１］４１０部、イソホロンジイソシアネート８９部、酢酸エチル５００部を入れ１００℃で５時間反応し、[プレポリマー１]を得た。[プレポリマー１]の遊離イソシアネート重量％は、１．５３％であった。

ケチミンの合成
製造例５
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン１７０部とメチルエチルケトン７５部を仕込み、５０℃で４時間半反応を行い、[ケチミン化合物１]を得た。[ケチミン化合物１]のアミン価は４１７であった。

マスターバッチ）（ＭＢ）の合成
製造例６
水１２００部、カーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ３５ デクサ製）５４０部〔ＤＢＰ吸油量＝４２ｍｌ／１００ｍｇ、ｐＨ＝９．５〕、ポリエステル樹脂１２００部を加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）で混合し、混合物を２本ロールを用いて１３０℃で１時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ１]を得た。

油相の作成
製造例７
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル１]３７８部、カルナバＷＡＸ１００部、酢酸エチル９４７部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、１時問で３０℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ１]５００部、酢酸エチル５００部を仕込み、１時間混合し[原料溶解液１]を得た。

[原料溶解液１]１３２４部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度１ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズを８０体積％充填、３パスの条件で、カーボンブラック、ＷＡＸの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル１]の６５％酢酸エチル溶液１３２４部加え、上記条件のビーズミルで２パスし、[顔料・ＷＡＸ分散液１]を得た。[顔料・ＷＡＸ分散液１]の固形分濃度（１３０℃、３０分)は５０％であった。

乳化⇒脱溶剤
製造例８
[顔料・ＷＡＸ分散液１]７４９部、[プレポリマー１]を１１５部、[ケチミン化合物１]２．９部を容器に入れ、ＴＫホモミキサー(特殊機化製)で５．０００ｒｐｍで２分間混合した後、容器に[水相１]１２００部を加え、ＴＫホモミキサーで、回転数１３，０００ｒｐｍで２５分間混合し[乳化スラリー１]を得た。

撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー１]を投入し、３０℃で８時間脱溶剤した後、４５℃で７時間熟成を行い、[分散スラリー１]を得た。
洗浄⇒乾燥

製造例９
[分散スラリー1]１００部を減圧濾過した後、
Ａ:濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合(回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間)した後濾過した。
Ｂ：Ａの濾過ケーキに１０％水酸化ナトリウム水溶液１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで３０分間)した後、減圧濾過した。
Ｃ：Ｂの濾過ケーキに１０％塩酸１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合(回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間)した後濾過した。
Ｄ：Ｃの濾過ケーキにイオン交換水３００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合(回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間)した後濾過する操作を２回行い[濾過ケーキ１]を得た。

[濾過ケーキ１]を循風乾燥機にて４５℃で４８時間乾燥した。その後目開き７５μｍメッシュで篩い[トナー母体粒子１]を得た。

上記[トナー母粒子１]を微粉、粗粉をカットし、トナー母体１００重量部に対してシリカ微粒子を１．５重量部、酸化チタン微粒子を０．５重量部となるように攪拌混合処理して電子写真用トナーとして使用した。

（比較例１）
前記トナー母体粒子作成の洗浄中にフッ素系疎水化処理剤を加えてできた[トナー母粒子２]を微粉、粗粉をカットし、トナー母体１００重量部に対してシリカ微粒子を１．５重量部、酸化チタン微粒子を０．５重量部となるように撹拌混合処理して電子写真用トナーとして使用した。

上記[トナー母粒子１]を微粉、粗粉をカットし、トナー母体１００重量部に対してシリカ微粒子を０．５重量部、酸化チタン微粒子を１．０重量部となるように攪拌混合処理して電子写真用トナーとして使用した。

（比較例２）
上記[トナー母粒子１]を微粉、粗粉をカットし、トナー母体１００重量部に対してシリカ微粒子を１．５重量部となるように攪拌混合処理して電子写真用トナーとして使用した。

前記トナー母体粒子作成の乳化中に水相を加えた後の攪拌時間を４０分としてできた[トナー母粒子３]を微粉、粗粉をカットし、トナー母体１００重量部に対してシリカ微粒子を１．５重量部、酸化チタン微粒子を０．５重量部となるように攪拌混合処理して電子写真用トナーとして使用した。

得られたトナーの物性は表１、評価結果は表２に示した。
トナーの物性中、帯電変動率は上記した実施例及び比較例の現像剤におけるＱ１５とＱ６００を測定し、下記の式に基いて算出したものである。
帯電変動率（％）＝（Ｑ１５−Ｑ６００）/｛（Ｑ１５＋Ｑ６００）/２｝×１００

表２から明らかなように、変動率が小さい、すなわちマイナスが大きいほど、画像濃度ムラ、現像剤寿命、帯電安定性、トナー飛散、地肌汚れの何れの評価項目においても良好であることが判る。これは、帯電変動率がプラスの状態の場合新たに補給されたトナーが長時間攪拌されて劣化したトナーに比べて電子を獲得する力が強くなる。そして、帯電変動率がプラスということは攪拌初期に高い帯電量を得るということなので、劣化したトナーが帯電量を失い、地汚れやトナー飛散といった問題が発生してしまう。

このような理由から帯電変動率がマイナスであることが好ましく、特に、３つの搬送路を持つ現像装置４では、補給されたトナーが現像ローラ５に達するまでの時間が長いので十分に攪拌される。そのため、攪拌初期の帯電量が低くても地汚れや飛散しづらくなっている。一方で，劣化したトナーは一度帯電量を失うと再び帯電しづらくなるため、できるかぎり攪拌初期の帯電量を低めにする必要がある。よって、帯電変動率はマイナスの方がより好ましく、帯電変動率が−１５％以下ならば、評価項目において問題が生じにくく、帯電変動率が−３０％以下ならば、評価項目において良好である。

本実施形態に係る複写機の概略構成図である。 現像装置及び感光体の概略構成図である。 現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図である。 現像装置内の現像剤の流れの模式図である。 従来から知られている現像装置の概略構成図である。 特許文献１に記載の現像装置の概略構成図である。 特許文献２に記載の現像装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 回収スクリュ
７ 回収搬送路
８ 供給スクリュ
９ 供給搬送路
１０ 攪拌搬送路
１１ 攪拌スクリュ
１２ 現像ドクタ
１１０ 中間転写ベルト
１３３ 第一仕切り壁
１３４ 第二仕切り壁

Claims (3)

1. 磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、
   該潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、
   現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、該現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有する現像装置において、
   該現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、該現像剤攪拌搬送路と該現像剤回収搬送路とは略同じ高さに設けられ、前記現像剤供給搬送路は前記現像剤担持体と略同じ高さで、かつ、前記現像剤攪拌搬送路の斜め上に配置されているとともに、下記式で表される帯電変動率が０％以下である静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とすることを特徴とする現像装置。
   帯電変動率（％）＝（Ｑ１５−Ｑ６００）/｛（Ｑ１５＋Ｑ６００）/２｝×１００
   Ｑ１５：マグロールを使用して１５秒間攪拌した現像剤の帯電量
   Ｑ６００：マグロールを使用して１０分間攪拌した現像剤の帯電量
2. 請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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