(57)【要約】【課題】現像剤の攪拌ムラを抑制でき、画像ムラを発生させることのない現像装置を提供する。【解決手段】現像スリーブ２に隣接して配置される第一搬送スクリュ５ａの下部に攪拌用磁性体１１を配置して設ける。攪拌用磁性体１１に保持された現像剤を第一搬送スクリュ５ａが削ぎ落として搬送し、強制的な攪拌が行われることにより、現像剤が効率よく攪拌され、現像剤中のトナー濃度のムラを無くし、画像ムラのない高品質な現像が可能となる。攪拌用磁性体１１の磁束密度をＸとし、攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａ間の距離をＹとすると、Ｘ／Ｙ≧６とするのが好適である。【選択図】図３
2010197572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置であって、現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に隣接して配置され現像剤を攪拌しながら現像剤担持体の長手方向に搬送して現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤攪拌搬送供給部材とを有する現像装置において、
前記現像剤攪拌搬送供給部材の近傍に現像剤攪拌用磁性体を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤攪拌用磁性体は、前記現像剤攪拌搬送供給部材の軸中心よりも下方に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、回転可能な非磁性スリーブ内に複数磁極を有する磁界発生手段を内包しており、
前記磁界発生手段は、現像剤を前記スリーブ表面から離脱させるための磁気力を発生させる第一の磁極および該第一の磁極と同極で前記スリーブ回転方向の下流に隣接する第二の磁極を有し、
前記第二の磁極は当該現像装置の現像剤収容部から現像剤を吸着する吸着磁極であるとともに該吸着した現像剤を現像領域に搬送する搬送磁極であり、吸着磁極と搬送磁極が１極で構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤攪拌用磁性体の磁束密度をＸとし、前記現像剤攪拌用磁性体と前記現像剤攪拌搬送供給部材との隙間をＹとするとき、
Ｘ／Ｙ≧６
であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤攪拌用磁性体の前記現像剤担持体長手方向の大きさが、当該現像装置の現像可能幅よりも大きく設けられてい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。
【請求項６】
前記現像剤攪拌用磁性体が希土類マグネットブロックで構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記キャリアは芯材表面に樹脂被覆層を有したものであって、前記樹脂被覆層は基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有し、前記導電性粒子はその吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成され、
前記トナーは結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、前記結着樹脂はビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有し、前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が０．５〜３の範囲になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍの範囲になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記トナーは、平均粒径が３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像剤におけるトナー濃度が４〜１２重量％の範囲内になるように制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置と少なくとも像担持体とが一体化されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置または請求項１１に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに採用される現像装置ならびにプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤(以下、現像剤という)を用いた現像装置が広く用いられている。図６に、現像装置の一例の概略構成図を示す。
図６に示す現像装置は、固定配置された複数磁極を有する磁界発生手段２ａを内包する回転可能なスリーブ２と、現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材５ａ，５ｂと、スリーブ２上に担持された現像剤の量を規制する規制部材としてのドクタ４等を備えている。
【０００３】
この現像装置では、現像剤攪拌搬送部材５ａ，５ｂにより攪拌搬送された現像剤を、スリーブ２が内包する磁界発生手段２ａの磁力により表面に汲み上げて担持して、感光体７と対向する現像領域まで搬送し、感光体７上の潜像にトナーを供給して現像を行う。現像後のトナーを消費した現像剤は、スリーブ２表面から現像装置内に解放され、現像剤攪拌搬送部材５ａ，５ｂにより現像装置内の現像剤と攪拌され、再びスリーブ２表面に汲み上げられるというサイクルを繰り返す。
【０００４】
このようなサイクルを繰り返すよう、磁界発生手段２ａは、スリーブ２と感光体７の最近接位置に対向する現像極２ｂ（Ｓ極）を備えている。また、現像剤の搬送方向に順に磁極２ｃ（Ｎ極），磁極２ｄ（Ｓ極），磁極２ｅ（Ｎ極），磁極２ｆ（Ｎ極）を備えている。このうち、隣接する磁極２ｅと磁極２ｆとは同極の磁気特性を有しており、これらが形成する反発磁界により磁力が弱くなったところでスリーブ２表面から現像剤を現像装置内に解放する。また、磁極２ｆは現像剤攪拌搬送部材５ａ近傍に配置され、現像剤を汲み上げて担持する汲み上げ極としての機能を有している。さらに、磁極２ｆは、汲み上げた現像剤を規制するドクタ４に対向しており、現像剤量を適量に規制する機能を有している。
【０００５】
図７は、現像器内で現像剤が攪拌搬送される様子を示す模式図である。
磁界発生手段２ａの剤離れ磁極２ｅと隣接する磁極２ｆにより形成される剤離れ部による現像剤が開放され、現像剤攪拌搬送部材５ａにより攪拌搬送される様子を示したものである。剤離れ部により開放された現像剤Ｇｕは現像領域で現像に供された現像剤であり、この使用した現像剤Ｇｕが現像剤攪拌搬送部材５ａ上部に落下し、現像剤攪拌搬送部材５ａにより現像器内に在る現像剤Ｇｎと混ざりながら搬送され、汲み上げ磁極２ｆにより現像剤の最上部の現像剤がスリーブ２表面に汲み上げられる。また、スリーブ２に担持された現像剤は、搬送される途中に、磁極２ｆに対向して配置されるドクタ４により現像剤の厚みが適量になるよう規制される。現像剤汲み上げ極を１極（２ｆ）にしたことによりトルクの低減を図っているがその反面、剤離れ極から離れた現像剤は、剤離れした後、汲み上げられてから現像極２ｂに搬送されるまでに攪拌される場所が現像剤攪拌搬送部材５ａしかなく、使用された現像剤と、現像装置内の現像剤とが攪拌されにくくなっている。そのため、現像器内の現像剤に濃度ムラを生じやすく、トナーを大量に消費する画像を作像したときに、現像剤の攪拌不足による濃度ムラがそのまま作像され、斑上の斑を生じてしまう。
【０００６】
また、このような現像装置に用いられる現像剤攪拌搬送部材（図では５ａ）としては、スクリュ状部材を長手方向両端部で支持して回転可能にしたものが広く用いられている。また、現像剤攪拌搬送部材は軽量化の方向から、樹脂性のものを用いるようになってきている。
【０００７】
特許文献１では、スリーブの回転方向に対して、現像剤の高さを規制する規制部材の上流で、現像剤攪拌搬送部材の下流に、汲み上げられた現像剤をスリーブに押し付ける第二の規制部材を設ける装置が提案されている。図８に、特許文献１の現像装置の概略構成図を示す。この現像装置では、第二の規制部材１０８がスリーブ１０２に担持される現像剤層をスリーブ１０２に押し付けて均すことにより、スリーブ１０２上に形成されていたピッチムラの跡はなくなり、現像剤層が均一になる。それを、さらに規制部材１０４で必要な高さに規制してから現像領域に搬送することで、ピッチムラを解消するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の現像装置では、第二の規制部材１０８より上流でスリーブ上に汲み上げられた現像剤が多いときは現像領域に均一な現像剤層を搬送することができるものの、さらにトナー濃度が低くなったり、高温高湿環境下で現像剤の帯電量が減ったりして、現像剤全体の嵩が大きく減ってしまうと、第二の規制部材１０８より上流で第二の規制部材が現像剤を均すほど十分な現像剤を汲み上げられなくなる場合がある。このため、第二の規制部材１０８が有効に作用せず、現像剤層のムラが解消できずにピッチムラが発生してしまうことがあった。
【０００９】
本発明は、従来の現像装置における、現像剤の攪拌不足により濃度ムラが発生するという問題を解決し、現像剤の攪拌ムラを抑制でき、画像ムラを発生させることのない現像装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また、画像ムラを発生させることのない現像装置を搭載し、高品質な画像形成を可能とするプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題は、本発明により、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置であって、現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に隣接して配置され現像剤を攪拌しながら現像剤担持体の長手方向に搬送して現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤攪拌搬送供給部材とを有する現像装置において、前記現像剤攪拌搬送供給部材の近傍に現像剤攪拌用磁性体を配置したことにより解決される。
【００１２】
本発明においては、現像剤担持体（現像ローラ）に現像剤を供給する現像剤攪拌搬送供給部材（搬送スクリュ）の近傍に現像剤攪拌用磁性体を設けたことにより、攪拌用磁性体に保持させた現像剤を現像剤攪拌搬送供給部材が削ぎ落として搬送し、強制的な攪拌が行われることにより、現像剤が効率よく攪拌され、現像剤中のトナー濃度のムラを無くし、画像ムラのない高品質な現像が可能となる。
【００１３】
また、前記現像剤攪拌用磁性体は、前記現像剤攪拌搬送供給部材の軸中心よりも下方に配置されると好ましい。
また、前記現像剤担持体は、回転可能な非磁性スリーブ内に複数磁極を有する磁界発生手段を内包しており、前記磁界発生手段は、現像剤を前記スリーブ表面から離脱させるための磁気力を発生させる第一の磁極および該第一の磁極と同極で前記スリーブ回転方向の下流に隣接する第二の磁極を有し、前記第二の磁極は当該現像装置の現像剤収容部から現像剤を吸着する吸着磁極であるとともに該吸着した現像剤を現像領域に搬送する搬送磁極であり、吸着磁極と搬送磁極が１極で構成されていると好ましい。
【００１４】
また、前記現像剤攪拌用磁性体の磁束密度をＸとし、前記現像剤攪拌用磁性体と前記現像剤攪拌搬送供給部材との隙間をＹとするとき、Ｘ／Ｙ≧６であると好ましい。
また、前記現像剤攪拌用磁性体の前記現像剤担持体長手方向の大きさが、当該現像装置の現像可能幅よりも大きく設けられていると好ましい。
【００１５】
また、前記現像剤攪拌用磁性体が希土類マグネットブロックで構成されると好ましい。
また、前記キャリアは芯材表面に樹脂被覆層を有したものであって、前記樹脂被覆層は基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有し、前記導電性粒子はその吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成され、前記トナーは結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、前記結着樹脂はビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有し、前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が０．５〜３の範囲になるように形成されていると好ましい。
【００１６】
また、前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍの範囲になるように形成されていると好ましい。
また、前記トナーは、平均粒径が３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成されていると好ましい。
【００１７】
また、前記現像剤におけるトナー濃度が４〜１２重量％の範囲内になるように制御されると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置と少なくとも像担持体とが一体化されていることを特徴とするプロセスカートリッジにより解決される。
【００１８】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置または請求項１１に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の現像装置によれば、現像剤の攪拌不足に起因するトナー濃度のムラを無くし、ムラのない高品質な画像を得ることができるという顕著な効果を奏することができる。
請求項２の構成により、現像剤攪拌用磁性体は現像剤攪拌搬送供給部材の軸中心よりも下方に配置されるので、攪拌用磁性体がスリーブに担持された現像剤の動きに悪影響を及ぼすことがない。
【００２０】
請求項３の構成により、磁界発生手段の吸着磁極と搬送磁極が１極で構成され現像剤が攪拌されにくい構造の現像装置においても、現像剤の攪拌効果を得ることができ、トナー濃度のムラを無くすことができる。
【００２１】
請求項４の構成により、攪拌用磁性体の磁束密度と現像剤攪拌用磁性体と現像剤攪拌搬送供給部材との隙間の関係を適正化し、現像剤の攪拌効果を確実に得ることができる。
請求項５の構成により、現像装置の現像可能幅全域に亘って現像剤の攪拌効果を得ることができる。
【００２２】
請求項６の構成により、高い磁束密度の攪拌用磁性体を構成することができ、現像剤攪拌効果を高めることができる。
請求項７の構成により、耐久性に優れ高画質を得られる反面流動性が低い現像剤を用いる場合でも攪拌用磁性体による攪拌効果を得ることができる。
【００２３】
請求項８の構成により、キャリア付着が生じにくく出力画像の粒状性に優れるキャリアを用いる場合でも攪拌用磁性体による攪拌効果を得ることができる。
請求項９の構成により、後端白抜けが生ぜず出力画像の粒状性に優れるトナーを用いる場合でも攪拌用磁性体による攪拌効果を得ることができる。
【００２４】
請求項１０の構成により、感光体劣化やトナー飛散を起こしにくいトナーを用いる場合でも攪拌用磁性体による攪拌効果を得ることができる。
請求項１１のプロセスカートリッジ及び請求項１２の画像形成装置によれば、搭載する現像装置において現像剤を充分に攪拌することができるため、トナー濃度のムラのない高品質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。
【図２】そのプリンタが備える作像ユニットの構成を詳しく示す拡大図である。
【図３】本発明の現像装置内で現像剤が攪拌搬送される様子を示す模式図である。
【図４】従来の現像装置におけるトナー濃度と画像ムラの関係を示すグラフである。
【図５】本発明による現像装置における画像ムラの状態を示すグラフである。
【図６】従来の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】現像器内で現像剤が攪拌搬送される様子を示す模式図である。
【図８】第二の規制部材を設けた現像装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の一例である電子写真式のカラープリンタ（以下、プリンタという）の概略を示す断面構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つのトナー像形成手段としての作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成部１０を構成している。このタンデム画像形成部１０においては、個々の作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋが、図中左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラック用のユニットであることを示す。
【００２７】
なお本実施の形態では、各色の作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋはそれぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体７（図２参照）を備えており、感光体７とその周囲に配置される機器を一体的に形成し、本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして設けている。これらのプロセスカートリッジは、プリンタ本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体から引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ本体に押し込むことによって、作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋを所定の位置に装填することができる。
【００２８】
タンデム画像形成部１０の下部には、潜像形成手段としての露光装置２５が設けられている。この露光装置２５は、画像データに基づいて各感光体７の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。タンデム画像形成部１０の直ぐ上には、中間転写ベルト２０が配置されている。この中間転写ベルト２０は、支持ローラ２１，２２等の複数のローラに張架され、図中反時計回りに回転可能に設けられる。中間転写ベルト２０の内部には、下部走行辺に沿って、各感光体７上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写するための一次転写ローラ２３が配置されている。そして、支持ローラ２１は中間転写ベルト２０を挟んで２次転写装置としての２次転写ローラ１５と対向しており、二次転写部を構成している。また、もう一方の支持ローラ２２と対向するように、画像転写後に中間転写ベルト２０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置２４を備えている。中間転写ベルト２０の上方スペースには、各色トナーを収納するトナーボトル１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋが配置されるトナー収納部が設けられる。
【００２９】
さらに、上記２次転写部の上方には、記録材上のトナー像を定着する定着装置１６が備えられている。定着装置１６は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成する。また、プリンタ下部には給紙部３０が設けられ、２段の給紙カセット３１，３２を備えている。各給紙カセットからは、図示しない給紙手段により記録材が給紙され、レジスト手段であるレジストローラ対１４を介して２次転写部に送られる。定着装置１６の上方には排紙ローラ１８が設けられ、トナー収納部の上方に形成された排紙部１９上に定着後の記録材を排出する。
【００３０】
図２は、上記作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋの構成を詳しく示す拡大図である。ここで、各作像ユニット１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋは、それぞれ同じ構成、動作を行うものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを省略し、作像ユニット１２として説明をおこなう。図２に示すように、作像ユニット１２は、図中時計方向に回転駆動される感光体７のまわりに、帯電装置８，現像装置１，クリーニング装置９が順に配置されている。
【００３１】
上記のように構成されたプリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
上記各作像ユニット１２の各感光体ドラム７が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム７の表面が帯電手段８によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、露光装置２５からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム７表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム７に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置１から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。
【００３２】
また、中間転写ベルト２０が図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１２において一次転写ローラ２３の作用により感光体ドラム７から中間転写ベルト２０に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト２０はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
【００３３】
なお、作像ユニット１２のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒ユニット１２Ｋを用いて画像形成を行う。
【００３４】
そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段９によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。
【００３５】
一方、給紙部３０の給紙カセットから用紙が給送され、レジストローラ対１４によって、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写部に向けて送出される。本例では二次転写ローラ１５には中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が記録材上に一括して転写される。トナー像を転写された記録材は、定着装置１６を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が記録材に熔融定着される。定着された記録材は、排紙ローラ１８により排紙部１９に排出されてスタックされる。
【００３６】
次に、本発明の要旨である現像装置について詳しく説明する。
図２に示す現像装置１は、固定配置された複数磁極を有する磁界発生手段２ａを内包する回転可能な非磁性のスリーブ２と、現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材としてのスクリュウ５ａ，５ｂと、スリーブ２上に担持された現像剤の量を規制する規制部材としてのドクタ４と、現像装置１内のトナー濃度を測定してトナーホッパーからトナーを補給するためのＴセンサ６等を備えている。なお、図６及び図７に示した現像装置と同等の部分には同じ符号を用いている。
【００３７】
磁界発生手段２ａはマグネットローラであり、複数の磁極を有している。このマグネットローラは、プラスチックローラに複数のマグネットブロックを埋め込むことで形成されている。また、プラスチック樹脂粉末（高分子化合物）に磁性粉を分散混練した所謂プラスチックマグネット、あるいはゴムマグネットを磁場印加しながら押し出し成形又は射出成形して、その後現像極部分にマグネットブロックを埋設することで得ることもできる。
【００３８】
磁界発生手段２ａとしては、図示のように５つの磁石を有するいわゆる６極磁極のものを用いた。詳しくは、スリーブ２と感光体７の最近接位置に対向する現像極２ｂ（Ｓ極）を備えている。また、現像剤の搬送方向（スリーブ回転方向）に順に磁極２ｃ（Ｎ極），磁極２ｄ（Ｓ極），磁極２ｅ（Ｎ極），磁極２ｆ（Ｎ極）を備えている。なお、本実施形態の磁界発生手段２ａとしてはこのような構成のものを用いたが、必要に応じて８極や１０極で構成したものを用いても良い。
【００３９】
現像領域（対向位置）における現像ローラ２と感光体ドラム７とのギャップ（現像ギャップ）は、０．３±０．０５ｍｍとなるように設定されている。現像ローラ２とドクターブレード４とのギャップ（ドクターギャップ）は、０．５±０．０４ｍｍとなるように設定されている。ドクターブレード４は、ＳＵＳ材料で形成されている。第一搬送スクリュ５ａは、直径が５ｍｍの軸部に外径が１４ｍｍの羽根が２０ｍｍピッチで螺旋状に形成されたものである。第２搬送スクリュ５ｂは、第一搬送スクリュ５ａとほぼ同等に形成されている。第一搬送スクリュ５ａの構成・動作については、後で詳しく説明するが、この第一搬送スクリュ５ａは、現像ローラ長手方向に現像剤を攪拌搬送しながら現像ローラ２に現像剤を供給する現像剤攪拌搬送供給部材である。
【００４０】
図３は、現像装置１内で現像剤が攪拌搬送される様子を示す模式図である。図２及び図３を参照して説明を続ける。
現像装置１内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。磁界発生手段２ａの剤離れ磁極２ｅと隣接する磁極２ｆにより形成される剤離れ部により現像剤が開放され、現像領域で現像に使用した現像剤Ｇｕが第一搬送スクリュ５ａ上部に落下し、第一搬送スクリュ５ａにより現像器内に在る現像剤Ｇｎと混ざりながら搬送され、汲み上げ磁極２ｆにより現像剤の最上部の現像剤がスリーブ２表面に汲み上げられる。ここで、第一搬送スクリュ５ａの近傍には、攪拌用磁性体１１が設置されている。本実施例では、攪拌用磁性体１１の設置場所は、第一搬送スクリュ５ａの軸中心よりも下方となるように設置している。また、攪拌用磁性体１１は、磁界発生手段２ａの剤離れ部より開放された現像剤Ｇｕが落下してくる位置に配置されると好適である。
【００４１】
なお、図３において、現像ローラ（現像スリーブ）２及び第一搬送スクリュ５ａは、図中左回り（反時計回り）に回転駆動される。
また、攪拌用磁性体１１は、現像剤面よりも下で、第一搬送スクリュ５ａの最下点よりもスクリュー回転方向上流側の壁面に設けられている。攪拌用磁性体は、図のように壁面の内部（攪拌室内）に設けられていても良いし、壁面の外部（攪拌室外部）に設けて磁力を壁面（攪拌室）内部に作用させる構成でも良い。
【００４２】
現像剤Ｇ中のキャリアＣは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものである。キャリアの樹脂被覆層の層中には、基体粒子表面に二酸化スズ層と二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子が含有されている。樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成されている。なお、導電性粒子の吸油量は、ＪＩＳ−Ｋ５１０１「顔料試験方法」における「２１吸油量」に準じて測定することができる。
【００４３】
導電性粒子の基体粒子としては、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫化バリウム、酸化ジルコニウムのうち少なくとも１種類を用いることができる。導電性粒子の粉体比抵抗は、２００Ω・ｃｍ以下になるように形成されている。樹脂被覆層の層中には、導電性粒子の他に、非導電性粒子が含有されている。そして、キャリアＣの体積固有抵抗が、１０〜１６Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）の範囲になるように形成されている。
【００４４】
以上述べたように、本実施の形態１のキャリアＣは、基体粒子の表面に、二酸化スズ層、二酸化スズを含む酸化インジウム層を順次形成しているために、導電層が粒子表面に均一かつ強固に固定される。
【００４５】
また、樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成されている。ここで、吸油量が１０ｍｌ／１００ｇ未満の場合には、被覆樹脂に対する相溶性が不充分になって密着性が低下して、分散性も低下するために、長期にわたりキャリアの抵抗調整をおこなうことができなくなる。吸油量が３００ｍｌ／１００ｇを超える場合には、結着樹脂との密着性が強くなり過ぎて、導電性粒子表面を覆ってしまうために、抵抗調整を充分におこなうことができなくなってしまう。
【００４６】
このように構成されたキャリアは、抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有させることなく経時においても安定的に抵抗調整がされて、キャリア付着等を防止するとともに経時においてトナー帯電量を安定させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態１において、現像剤Ｇ中のキャリアＣは、その重量平均粒径が３５μｍになるように形成されている。なお、キャリアＣの重量平均粒径は、２０〜６５μｍの範囲にすることが好ましい。キャリアの重量平均粒径が２０μｍよりも小さいときには、キャリアの１個当たりに作用する磁力が小さくなるためにキャリア付着が生じてしまう。これに対して、キャリアの粒径が６５μｍよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。
【００４８】
また、本実施の形態１におけるトナーＴは、平均粒径が５．５μｍになるように形成されている。なお、トナーＴの平均粒径は、３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成することが好ましい。トナーの平均粒径が３．５μｍよりも小さいときには、トナー像におけるトナー付着量が少なくなるために、後端白抜け、ハロー画像が発生し易くなってしまう。これに対して、トナーの平均粒径が７．５μｍよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。
【００４９】
また、本実施の形態１におけるトナーＴは、主として、結着樹脂、離型剤、着色剤で構成される。トナーＴの結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有する。また、離型剤の含有量に対するハイブリッド樹脂の含有量が、０．５〜３の範囲になるように形成されている。
【００５０】
ハイブリッド樹脂は、縮重合系樹脂の原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーを含む混合物を用いて、同一反応容器中で縮重合反応と付加重合反応とを同時に又はそれぞれ独立におこなうことで得られる。離型剤は、カルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス等を用いることができて、その含有量を３．５〜１０重量％とすることが好ましい。
【００５１】
このように構成されたトナーＴは、耐久性が高くて、光沢ムラ等のない高画質で、トナー凝集や定着オフセット等の不具合の少ない出力画像を提供するものである。その反面、このように構成されたトナーＴを使用するためにキャリアＣの平均粒径が小さくなり、現像剤Ｇ（上述のキャリアＣを含む）の流動性が低下し、現像剤自体の混ざりが悪くなっているために攪拌ムラを生じ易くなっている。
【００５２】
したがって、本実施の形態１のトナーＴ及びキャリアＣを用いた場合には、上述したように第一搬送スクリュ５ａの下部に攪拌用磁性体１１を設置することにより現像剤Ｇ（上述のキャリアＣを含む）を攪拌する効果が特に大きくなる。また本実施例では、現像装置１の発熱を抑えるために、現像ローラ２内に在る現像剤汲み上げ極と主極２ｂまでの搬送極を一極にして現像剤汲み上げ磁極２ｆとしている。そのため、現像剤がより攪拌されなくなり、図７に示した現像装置のように攪拌用磁性体１１を設置しない場合には、現像極２ｂで使用された現像剤Ｇｕ（上述のキャリアＣを含む）とケーシング内の現像剤Ｇｎ（上述のキャリアＣを含む）が攪拌されないために画像ムラを生じやすくなっている（図７参照）。これに対し、本発明により、攪拌用磁性体１１を第一搬送スクリュ５ａの下部に設置することにより現像剤Ｇｕと現像剤Ｇｎを攪拌する効果が特に大きくなる（図３参照）。図３及び図７において、現像剤Ｇｕを黒丸で、現像剤Ｇｎを白丸（白抜き）で示す。
【００５３】
なお、特に図示しないが、汲み上げ極と搬送極をそれぞれ別の磁極で構成した現像ローラを用いる場合においても、攪拌用磁性体１１を設置することにより現像剤の攪拌性を向上させる効果は得られる。
【００５４】
本実施例では、トナー濃度の使用範囲内を４ｗｔ％〜１２ｗｔ％としているが、これは、４ｗｔ％以下になるとキャリアＣが作像動作時に感光体に付着してしまい感光体の劣化や、現像剤量の不足につながるので、トナー濃度センサ６で４ｗｔ％以下にならないように制御している。逆にトナー濃度が１２ｗｔ％より高くなるとトナーＴがキャリアＣに保持されなくなりトナー飛散を起こして機内を汚してしまうので、トナー濃度センサ６で１２ｗｔ％以以上にならないように制御している。
【００５５】
図４は、従来の現像装置におけるトナー濃度と画像ムラの関係を示すグラフである。このグラフの縦軸は画像ムラのランクで、数値が低いほうがムラが多く、ここでは３．５以下を不良（ＮＧ）としている。グラフの横軸はトナー濃度である。グラフに示すように、従来の現像装置では、トナー濃度が低くなるに従い画像ムラが悪くなっている。
【００５６】
図５は、本発明による現像装置における画像ムラの状態を示すグラフである。上記したように、本実施の形態では、トナー濃度が４ｗｔ％以下にならないように制御しているため、トナー濃度４ｗｔ％で、上記攪拌用磁性体１１の磁束密度と、第一搬送スクリュ５ａ−攪拌用磁性体１１間の隙間との関係（磁束密度／隙間）を振って画像ムラのランクを調べる実験を行った。該実験により、攪拌用磁性体１１の磁束密度と第一搬送スクリュ５ａ−攪拌用磁性体１１間の隙間との間には一定の関係があることが分かった。攪拌用磁性体１１の磁束密度が小さくても攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａの空間が狭ければ現像剤を攪拌する作用が得られ（攪拌用磁性体１１を設けたことによる現像剤攪拌作用の向上効果が得られ）、攪拌用磁性体１１の磁束密度が大きくても攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａの空間が一定以上になってしまうと現像剤を攪拌することができなくなる（攪拌用磁性体１１による現像剤攪拌作用の向上効果が得られなくなる）。
【００５７】
例えば、攪拌用磁性体１１の磁束密度が６０ｍＴの時は、攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａの空間が１０ｍｍ以下の時に現像剤の攪拌作用が得られる。それ以上になると攪拌用磁性体１１で保持している現像剤を第一搬送スクリュ５ａで削ぎ落とすことができず、うまく攪拌することが出来ない（攪拌向上効果が得られない）。攪拌用磁性体１１の磁束密度が大きくなると、それだけ遠くまで磁力により現像剤を保持するので、攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａの空間は広くても現像剤を攪拌することができる（攪拌向上効果が得られる）。逆に攪拌用磁性体１１の磁束密度が小さいと、現像剤を保持できる量が減るため、攪拌用磁性体１１と第一搬送スクリュ５ａの空間は狭くないと現像剤を攪拌することができない。攪拌用磁性体の磁束密度をＸとし、攪拌用磁性体と第一搬送スクリュ間の距離をＹとすると、Ｘ／Ｙ≧６とすることによって、本発明の効果が得られる。
【００５８】
また、本実施例では、攪拌用磁性体１１の長さ（第一搬送スクリュ５ａの軸方向の長さ）は、現像装置１における現像可能幅（作像可能幅）よりも長く設定している。そして、攪拌用磁性体１１として希土類マグネットブロックを用いると、高い磁束密度を得ることができるので、良好な攪拌姓を得られ好適である。
【００５９】
このように、本発明においては、現像ローラ（スリーブ）２に現像剤を供給する第一搬送スクリュ５ａの近傍（実施例では下部）に攪拌用磁性体１１を設けたことにより、ケーシング内の現像剤を攪拌用磁性体１１に保持させ、スリーブ２から離れた（ケーシング内に回収された）現像剤とケーシング内に在った現像剤とが一度攪拌用磁性体１１に保持され、これが第一搬送スクリュ５ａによって磁性体１１から削ぎ落とされてスクリューによって搬送されることとなり、強制的な攪拌が行われる。これにより、現像剤が効率よく攪拌され、現像剤中のトナー濃度のムラを無くし、ムラのない高品質な画像を現像することが可能となる。
【００６０】
ところで、本実施形態のプリンタでは、感光体７と現像装置１とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジとして構成しており、メンテナンスの容易性が図れる。
【００６１】
本願において“プロセスカートリッジ”とは、少なくとも像担持体と像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）とが一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。
【００６２】
また、本実施例では、現像ローラ２に近い第一搬送スクリュ５ａと、トナー補給口が設けられた側の現像剤室（現像剤循環路）に配置された第二搬送スクリュ５ｂを備える構成で説明したが、それに加えて現像ローラと平行に配置された搬送パドルを有する構成や、現像剤搬送スクリュが単独あるいは複数個備えているものに対しても、現像ローラに最も近いスクリュ（現像ローラに現像剤を付与する攪拌搬送部材）に攪拌用磁性体を設けることにより、本実施例と同様に現像剤を攪拌する効果が得られ有効である。
【００６３】
なお、本発明では、現像剤攪拌搬送供給部材（第一搬送スクリュ５ａ）によって攪拌される現像剤の上面最下位置よりも下方で現像スリーブ表面から離れたところに、現像剤を下から持ち上げて穂立ちさせるような汲み上げ補助のための攪拌用磁性体１１を設けている。これは、以下の理由によるものである。
【００６４】
現像剤攪拌搬送供給部材が重力に逆らって現像剤を押し上げて現像スリーブに供給する際、現像剤攪拌搬送供給部材が低い位置にあると、スリーブまでの距離が遠くなり、十分な汲み上げ量が得られない。
【００６５】
このため、現像剤攪拌搬送供給部材とスリーブとの間に現像剤搬送用マグネットローラを設けて、現像剤攪拌搬送供給部材からスリーブに現像剤を搬送する技術が公知である（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。これは、現像剤搬送用マグネットローラを回転させるための駆動装置や、永久磁石に多数の磁極が必要なマグネットローラ等が必要になり、装置が複雑化大型化するという不具合がある。
【００６６】
また、現像剤攪拌搬送供給部材と現像スリーブとの間に配置され、現像剤攪拌搬送供給部材から汲み上げられる現像剤を磁力で捕らえるマグネットを備え、スリーブ内の汲み上げ磁極でマグネットが捕らえた現像剤を磁力でスリーブ表面に引きよせる技術も公知である（例えば、特許文献４参照）。
【００６７】
これらはいずれも、現像剤攪拌搬送供給部材と現像スリーブとの間の、スリーブに近接した位置にマグネットを設けるものであり、スリーブに搬送される現像剤の動きに悪影響を及ぼす可能性もあり、マグネットを配置する適切な位置、磁力の選択が難しいものとなっている。
【００６８】
一方、本発明では、これらと異なり、現像剤攪拌搬送供給部材（第一搬送スクリュ）の近傍（下部）に攪拌用磁性体を配置するだけの簡単な構成で、現像剤が効率よく攪拌され、現像剤中のトナー濃度のムラを無くす作用を発揮することができる。
【００６９】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、攪拌用磁性体の形状や大きさは、現像装置の構成にあわせて適宜なものを採用することができる。また、攪拌用磁性体の磁束密度と攪拌用磁性体−第一搬送スクリュ間の距離は上記説明した関係を満たすように設定すればよい。さらに現像ローラ（スリーブ）に内蔵される磁界発生手段（磁石ローラ）における磁極の数や配置も図示例に限定されるものではない。
【００７０】
プロセスカートリッジに搭載する部材等も任意であり、現像装置及び像担持体（感光体）以外の機器を含む構成も可能である。また、像担持体としてはドラム状に限らず、ベルト状の像担持体も使用可能である。
【００７１】
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものも可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、２成分現像剤を用いた現像装置に適用することができ、その現像装置を搭載するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１              現像装置
２              スリーブ（現像剤担持体）
２ａ            磁界発生手段
２ｂ            現像極
２ｅ            剤離れ磁極
２ｆ            汲み上げ磁極
４              規制部材
５ａ            第一搬送スクリュ（現像剤攪拌搬送供給部材）
６              Ｔセンサ
７              感光体
１１            攪拌用磁性体
１２            作像ユニット
２０            中間転写ベルト
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開２００２−２５８６０５号公報
【特許文献２】特開平２−１７１７８７号公報
【特許文献３】特公平５−１３３１６号公報
【特許文献４】特開平１０−４８９５１号公報
【図１】
2010197572.tif 000003
【図２】
2010197572.tif 000004
【図３】
2010197572.tif 000005
【図４】
2010197572.tif 000006
【図５】
2010197572.tif 000007
【図６】
2010197572.tif 000008
【図７】
2010197572.tif 000009
【図８】
2010197572.tif 000010