(57)【要約】【課題】  画像形成装置のプロセススピードを高速化した際の搬送室の下流における二成分現像剤の滞留を抑制する。【解決手段】  第二搬送室に並列して設けられた第一搬送室に設けられた第一搬送部材が、二成分現像剤を軸方向に搬送する順巻き螺旋羽根、および、二成分現像剤の搬送方向の下流部において二成分現像剤を逆搬送する逆巻き螺旋羽根を有し、順巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ１、逆巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ２、逆巻き螺旋羽根の条数ｎ、および、逆巻き螺旋羽根部の長さＬが、Ｐ２≧Ｐ１、および、ｎ×Ｌ＞Ｐ２の関係を満たす。【選択図】  図２
2019040139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤、
感光体に対向し、該二成分現像剤を表面に担持し、該感光体に担持された静電潜像に該二成分現像剤を供給するための現像剤担持体、
該二成分現像剤を搬送するための搬送室である第一搬送室、
該二成分現像剤を搬送するための搬送室である第二搬送室、
該第一搬送室に設けられた第一搬送部材、および、
該第二搬送室に設けられた第二搬送部材
を有する現像装置であって、
該第一搬送室および該第二搬送室が、並列して設けられており、
該第一搬送部材が、該二成分現像剤を軸方向に搬送する順巻き螺旋羽根、および、該二成分現像剤の搬送方向の下流部において該二成分現像剤を逆搬送する逆巻き螺旋羽根を有し、
該順巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ１、該逆巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ２、該逆巻き螺旋羽根の条数ｎ、および、該逆巻き螺旋羽根の長さＬが、
Ｐ２≧Ｐ１、および、ｎ×Ｌ＞Ｐ２
の関係を満たす
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記逆巻き螺旋羽根の条数が多条である請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記二成分現像剤の帯電の立ち上がり性が６００秒以下である請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナーが、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および、トナー用ワックス分散剤を含有するトナー粒子を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察による前記トナー粒子の断面において、針状で観察される前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶が分散しており、前記結晶の断面の長軸長さが２５０ｎｍ以下である請求項４に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置において、トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤が広く用いられている。二成分現像剤が用いられる系においては、二成分現像剤が複数の搬送室に分けられた現像装置内で搬送部材（搬送スクリューなど）により撹拌されながら循環する方式が主流となっている。二成分現像剤は、十分に撹拌された後、現像剤担持体（現像スリーブなど）上に担持され、現像剤担持体に対向して設置される感光体の表面に形成された静電潜像を現像して、トナー像を形成する。一方、感光体に供給されずに残ったトナーおよび磁性キャリアは現像装置内に戻され、撹拌および循環した後、再び現像に用いられる。
【０００３】
このように二成分現像剤が現像装置内で複数の搬送室を循環する方式においては、搬送室間をつなぐ連通口における二成分現像剤の受け渡し性を高めることが求められている。二成分現像剤の受け渡し性が不十分であると、現像剤担持体に供給される際の二成分現像剤の流量が不足し、現像されずに戻されたトナーが撹拌不十分なまま再び現像に用いられることに起因する出力画像の長手濃度ムラが発生する場合がある。
【０００４】
また、二成分現像剤の受け渡し性が低下すると、連通口まで搬送された二成分現像剤を受け渡しきれず、現像容器内の一端で二成分現像剤が溜まってあふれてしまう、いわゆる「剤あふれ」が起こる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、複数の搬送室が上下に配置された現像装置における連通口での二成分現像剤の滞留を抑制する技術が開示されている。この技術においては、連通口に対向する部分の螺旋羽根として、搬送方向の螺旋と逆搬送方向の螺旋が同一ピッチかつ同一条数にて設けられている。このような構成により、複数の搬送室間でのスムーズな二成分現像剤の受け渡しを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２０２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、多様なメディアへの印刷対応として、１台の画像形成装置が異なるプロセススピードを持つ場合は、搬送スクリューの回転数もそれに応じて変化させる必要がある。
【０００８】
スクリューの回転数を大きくすると回転数に比例して二成分現像剤の長手方向への搬送力が高まるので、相対的に受け渡し方向への二成分現像剤の流れが小さくなり、搬送室間の二成分現像剤の受け渡し性が低下する。一方で搬送室間の受け渡し方向への搬送力はスクリューの回転数を大きくしても向上しない。この結果として、プロセススピードの高速化に伴って二成分現像剤が搬送室の下流に滞留しやすくなる。
【０００９】
さらに、あるところで二成分現像剤が滞留すれば、別の場所では二成分現像剤の不足が発生する。二成分現像剤が滞留した箇所で剤あふれが発生したり、二成分現像剤が不足した箇所で出力画像にスクリュー跡が発生したりする場合がある。
【００１０】
特許文献１に開示されている現像装置の構成を取った場合でも、スクリューの回転数を大きくした際に二成分現像剤の滞留が発生することが確認されている。
【００１１】
そのため、低速から高速まで幅広いプロセススピードを持つ画像形成装置に対しては、上記同様の剤あふれおよび画像不良が発生する場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、画像形成装置のプロセススピードを高速化した際の搬送室の下流における二成分現像剤の滞留を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤、
感光体に対向し、該二成分現像剤を表面に担持し、該感光体に担持された静電潜像に該二成分現像剤を供給するための現像剤担持体、
該二成分現像剤を搬送するための搬送室である第一搬送室、
該二成分現像剤を搬送するための搬送室である第二搬送室、
該第一搬送室に設けられた第一搬送部材、および、
該第二搬送室に設けられた第二搬送部材
を有する現像装置であって、
該第一搬送室および該第二搬送室が、並列して設けられており、
該第一搬送部材が、該二成分現像剤を軸方向に搬送する順巻き螺旋羽根、および、該二成分現像剤の搬送方向の下流部において該二成分現像剤を逆搬送する逆巻き螺旋羽根を有し、
該順巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ１、該逆巻き螺旋羽根の螺旋ピッチＰ２、該逆巻き螺旋羽根の条数ｎ、および、該逆巻き螺旋羽根の長さＬが、
Ｐ２≧Ｐ１、および、ｎ×Ｌ＞Ｐ２
の関係を満たすことを特徴とする現像装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像形成装置のプロセススピード高速化した際の搬送室の下流における二成分現像剤の滞留を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部を表した図である。
【図２】図１の現像装置の上蓋を外して上部からみた図である。
【図３】図１の画像形成装置における現像装置および感光ドラムの断面図である。
【図４】図１における搬送スクリュー５８の搬送方向下流端部の拡大図である。
【図５】搬送スクリューの螺旋ピッチと１回転当たりの二成分現像剤の搬送量の関係性を説明する図である。
【図６】実施例１において逆搬送螺旋羽根の螺旋ピッチＰ２に対する逆搬送螺旋羽根の条数ｎと、逆搬送領域Ｌの許容領域を示す図である。
【図７】図２の現像装置１における撹拌室５２下流の拡大図である。
【図８】本発明の実施例２に係る画像形成装置の要部を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例１］
以下に、本発明に係る現像装置を適用可能である画像形成装置について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施例の現像装置は、いわゆるタンデム方式といわれるフルカラー画像形成装置で用いられるものである。各色のトナー像形成工程を行うドラムカートリッジ（ドラム状の感光体（感光ドラム）を有するカートリッジ）として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分が並列して設けられている。中間転写ベルト１０の表面で４色重ねてから転写材（紙など）に一括転写し、その後、定着器１１によって加圧加熱をすることで、フルカラー画像が得られる。なお、図中において、数値にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの文字を数字の後に付したものは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに共通の構成のユニットになっている。そして、以下で単に数字のみで表したものは、それらの総称表記（例えば、現像装置１）である。
【００１８】
一次帯電器１２によって帯電された感光ドラム１３の表面をレーザー１４によって露光することで感光ドラム１３の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置１によって現像することでトナー像が得られる。トナー像は、一次転写ローラー１４によって中間転写ベルト１０に多重転写される。転写された後、感光ドラム１３の表面に残った残トナー（転写残トナー）は、クリーナー１５により除去される。中間転写ベルト１０に多重転写されたトナー像は、二次転写ローラー１６によって転写材上に転写された後、定着器１１において加熱加圧を受けて転写材上に定着される。
【００１９】
以下に、本発明に係る現像装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
（現像剤の循環）
図２は、現像装置１の上蓋を外した状態で上方から見た図である。図の簡略化のため、現像スリーブ（現像剤担持体）５４は図中には示していない。現像装置１を構成する現像容器５１は、撹拌室５２および現像室５３の２つの領域に区切られている。現像容器５１は、トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収容している。また、現像容器５１は、二成分現像剤のトナーの濃度を検知するためのトナー濃度センサー７２を備えている。また、撹拌室５２は、搬送スクリュー５８を備え、現像室５３は、搬送スクリュー５９および現像スリーブ（現像剤担持体）５４を備えている。搬送スクリュー５８および５９ならびに現像スリーブ５４は、それぞれ外部からの駆動力を不図示のギアによって受け取ることで連結駆動し、二成分現像剤を搬送する構成となっている。撹拌室５２と現像室５３とは、それぞれ、連通口５５および５６を通じて接続されていて、二成分現像剤が受け渡し可能である。現像容器５１内において、二成分現像剤は、撹拌室５２では図２上方向（矢印４０）に搬送され、連通口５５を通じて現像室５３へと受け渡される。二成分現像剤は、現像室５３において図２下方向（矢印４１）に搬送されるとともに、現像スリーブ５４へと供給される。現像スリーブ５４へと供給されずに残った二成分現像剤は、現像室５３の下流に搬送されるとともに、連通口５６を通じて再び撹拌室５２へと受け渡される。そうすることで、現像容器５１における二成分現像剤の循環が行われている。
【００２１】
（トナーの現像工程）
図３に示すように、現像スリーブ５４に対向する位置には感光ドラム１３が備えられている。感光ドラム１３は、露光により形成された静電潜像をその表面に担持することができる。現像スリーブ５４に供給された二成分現像剤中のトナーが、この静電潜像に飛翔することによって、トナー像が形成される。
【００２２】
現像装置１の上方には、トナーのみ、または、トナーおよび磁性キャリアを含有する補給用現像剤７３を備えたホッパー７１が設置されており、画像形成に用いられた分のトナー（および磁性キャリア）を供給できる仕組みになっている。補給用現像剤の補給量は、不図示の制御部が供給スクリュー７４の回転数を変化させることによって制御される。制御部には、トナー濃度センサー７２によって現像容器５１内のトナー濃度を磁気的に検知した結果と、感光ドラムの表面に形成されたカラーパッチの反射光の検知結果が伝わり、供給スクリュー７４の回転数によって補給量が決定される。
【００２３】
補給用現像剤の補給量を決定する手段としては、現像容器５１内の二成分現像剤の反射光強度を検知する方法などもある。
【００２４】
（現像剤）
本実施例では、現像方式としては、二成分現像方式を採用し、二成分現像剤としては、マイナス帯電極性の非磁性トナーおよび磁性キャリアを混合したものを用いる。
【００２５】
非磁性トナーは、ポリエステル樹脂やスチレンアクリル樹脂などの結着樹脂に、着色料およびワックス成分などを内包させ、粉砕または重合によって粒子状としたものに、酸化チタンやシリカなどの微粒子を表面に添加したものである。
【００２６】
磁性キャリアは、フェライト粒子のコアや、樹脂および磁性粒子を混錬してなる樹脂粒子のコアの表面に、樹脂をコートしたものである。
【００２７】
初期状態の二成分現像剤中のトナー濃度（二成分現像剤中に含まれるトナーの質量比）は、本実施例では８％である。
【００２８】
（撹拌室５２の詳細な構成）
撹拌室５２は、搬送スクリュー５８を備える。搬送スクリュー５８は、回転軸５８ａ、順巻き螺旋羽根５８ｂ、および、逆巻き螺旋羽根５８ｃを有している。順巻き螺旋羽根５８ｂは、搬送スクリュー５８の上流から下流にかけて備えられており、逆巻き螺旋羽根５８ｃは、搬送スクリュー５８の最下流端部に備えられている。回転軸５８ａは、外部から駆動力を得て回転し、二成分現像剤は順巻き螺旋羽根５８ｂによって長手方向に搬送される。上記駆動力は、外部からの操作により調整可能であり、搬送スクリュー５８の回転数が多段階に可変な構成となっている。
【００２９】
図４に、搬送スクリュー５８の搬送方向下流端部の拡大図を示す。上記各螺旋羽根の螺旋ピッチは、順巻き螺旋羽根５８ｂがＰ１、逆巻き螺旋羽根５８ｃがＰ２となっている。また、逆巻き螺旋羽根５８ｃは、多条螺旋であり、条数がｎ、逆搬送領域５８ｄの長さがＬとなっている。上記のパラメータは図中に示してある。搬送スクリュー５８におけるこれらの値は、
Ｐ２≧Ｐ１、および、ｎ×Ｌ＞Ｐ２
の関係を満たすように設定されている。
【００３０】
Ｐ２≧Ｐ１は、逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチが、順巻き螺旋羽根５８ｂの螺旋ピッチより長いことを示す。逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチが、順巻き螺旋羽根５８ｂの螺旋ピッチと等しい、または、それ以上であることを示す。
【００３１】
図５は、搬送スクリューの螺旋ピッチと、１回転当たりの二成分現像剤の搬送量の関係を表した一例である。例として、搬送スクリューの外径が２０ｍｍの場合を挙げた。
【００３２】
１回転当たりの二成分現像剤の搬送量は、搬送スクリューの螺旋ピッチによって変化する。すべての二成分現像剤が螺旋に追従して運ばれると仮定すると、スクリューが１回転する間に二成分現像剤が進む距離は、スクリューの螺旋ピッチに等しい。しかしながら、実際には、螺旋羽根の上を滑って行く二成分現像剤があるために、すべての二成分現像剤が螺旋に追従して搬送されることはない。螺旋ピッチを広げていくと、スクリューの螺旋羽根の角度が開いていくため、上記螺旋羽根の上を滑る二成分現像剤の量が増えていく。そのため、搬送スクリューの螺旋ピッチと１回転当たりの二成分現像剤の搬送量の関係は、図５のような上に凸のグラフに表される。逆巻き螺旋羽根の螺旋ピッチとしては、１回転当たりの二成分現像剤の搬送量が順搬送螺旋羽根より多くなるように選ぶのが好ましい。この場合には、螺旋ピッチが４０ｍｍの際に１回転当たりの二成分現像剤の搬送量が最も多くなる。搬送スクリューの外径を変えた際には、図５に表されるグラフの形状は異なるものとなるので、本発明における螺旋ピッチは、これに限るものではない。
【００３３】
ｎ×Ｌ＞Ｐ２は、逆搬送領域５８ｄの周方向どの位置をとっても、少なくとも１枚の撹拌羽根が存在することを示す。より好ましくは、２枚以上の撹拌羽根があることである。
【００３４】
本実施例においては、順巻き螺旋羽根５８ｂの螺旋ピッチＰ１と逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチＰ２はともに４０ｍｍである。また、逆巻き螺旋羽根５８ｃの長さＬは２０ｍｍ、逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数は４条となっている。本構成では、逆搬送領域５８ｄの周方向どの位置にも、２枚以上の撹拌羽根が存在する。
【００３５】
撹拌室５２の下流における連通口５５の対向部分では、順巻き螺旋羽根５８ｂによって順搬送される流れ、逆巻き螺旋羽根ｃによって逆搬送される流れ、連通口を通じて現像室５３へ運ばれる流れが混在する。逆巻き螺旋羽根５８ｃは多条であるため、順螺旋羽根によって搬送されてきた二成分現像剤を１回転当たり複数回逆搬送する。そのため、スクリュー回転数が大きく順搬送の流れが強いときにも、撹拌室５２の最下流部に滞留する二成分現像剤を少なくすることができる。また、逆搬送領域５８ｄの周方向どの位置をとっても、２枚以上の撹拌羽根が存在するので、逆搬送の流れが強くなり、撹拌室５２の最下流での二成分現像剤の滞留をより低減する。さらに、逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチが順巻き螺旋羽根の螺旋ピッチと等しい、または、それ以上であることで、逆搬送の流れのみならず、現像室５３へ運ばれる流れが大きくなる。
【００３６】
本実施例の効果を確認するため、異なるスクリュー回転数下での二成分現像剤の面（現像剤面）の高さを計測する以下の実験を行った。
【００３７】
図２に示す現像装置１の構成において、順巻き螺旋羽根５８ｂの螺旋ピッチＰ１＝４０ｍｍの条件下で、逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチＰ２と、逆搬送領域５８ｄの長さＬと逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数ｎを各々変化させて検討を行った。
【００３８】
表１が上記逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチＰ２＝２０ｍｍの結果であり、表２が上記逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチＰ２＝４０ｍｍの結果である。
【００３９】
【表１】
2019040139.tif 000003
【００４０】
【表２】
2019040139.tif 000004
【００４１】
逆搬送領域５８ｄの長さＬは５、１０、２０ｍｍ、逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数は１、２、４条において検討した。
【００４２】
なお、搬送スクリュー５８および５９の回転数として、低速時を３００ｒｐｍ、高速時を６００ｒｐｍとした。
【００４３】
受け渡し性を数値化して評価するために、連通口５５における二成分現像剤の面の高さを、レーザー変位計（商品名：ＬＪ−Ｇ０８０、ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて測定した。
【００４４】
また、図６には、逆搬送螺旋羽根の螺旋ピッチＰ２に対する逆搬送螺旋羽根の条数ｎと、逆搬送領域Ｌの許容領域を示す。グラフは、横軸が逆搬送領域Ｌの長さ、縦軸がｎ×Ｌを表しており、ｎ＝１、２、４の３つの水準について示している。
【００４５】
図６は、Ｐ２＝４０ｍｍの場合を例にとっており、グラフ中の直線の破線部は、ｎ×Ｌ≦Ｐ２の領域、実線部はｎ×Ｌ＞Ｐ２の領域である。
【００４６】
以下に測定の手順と結果を示す。
【００４７】
まず、現像容器５１に２５０ｇの二成分現像剤を入れ、二成分現像剤の面が安定するまで５分間連続で搬送スクリュー５８および５９ならびに現像スリーブ５４を回転させた。５分後、回転を止めた後、上蓋を取り外し、上記レーザー変位計で連通口５５の対向領域６０の二成分現像剤の面の高さを測定した。ここで、対向領域６０とは現像装置１の撹拌室５２の下流端部を拡大した図７における斜線部のことを指す。また、以下で用いる二成分現像剤の面の高さおよび開口の高さとは、現像容器５１における撹拌室５２の容器底面からの高さを表す。連通口５５の開口の高さ３０ｍｍに対して、二成分現像剤の面の高さが８割未満の高さである場合、受け渡し性が良好であると評価した。表１および表２の表中の数値は、対向領域６０における二成分現像剤の面の高さの平均（左が低速時、右が高速時である。）、数値の右側の記号は、×が低速および高速ともに良好でない、△が高速において良好でない、○がいずれの速度においても良好であることを表す。
【００４８】
Ｐ２がＰ１より小さい関係であると、１回転当たりの二成分現像剤の搬送量が、逆巻き螺旋羽根より順巻き螺旋羽根の方が大きくなる。このため、撹拌室５３の下流端部に現像剤が滞留しやすくなり、二成分現像剤の面が上昇する。搬送スクリューの回転数を大きくすると、上記の滞留がますます助長され、さらに二成分現像剤の面が上昇する。表１のようにＰ１＝４０ｍｍ、Ｐ２＝２０ｍｍの関係であるとき、逆搬送領域５８ｄの長さＬと逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数ｎをどのようにとっても、低速の受け渡し性および高速の受け渡し性の両方を良好にすることはできない。
【００４９】
一方、Ｐ２≧Ｐ１の関係のもとでｎ×Ｌ＞Ｐ２の関係も満たす組み合わせにおいては、１回転当たりの二成分現像剤の搬送量が、順巻き螺旋羽根より逆巻き螺旋羽根の方が大きくなる。このとき、二成分現像剤が撹拌室５３の下流端部に滞留するのが抑制され、搬送室間の現像剤の受け渡しがスムーズに行われる。スクリュー回転数を大きくしても１回転当たりの二成分現像剤の搬送量の大小は変わらないため、同様に撹拌室３の下流端部における二成分現像剤の滞留は抑制される。このため、対向領域６０における二成分現像剤の面がスクリュー回転数によらず、比較的低くなる。
【００５０】
表２はＰ１＝Ｐ２＝４０ｍｍの場合の結果であり、図６の実線部分に対応するｎ×Ｌ＞Ｐ２を満たす関係は太枠で示す。
【００５１】
本実施例に挙げた逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数ｎ＝４、逆搬送領域の長さＬ＝２０の例は、二成分現像剤の面の高さが最も低く、比較例の中で最も受け渡し性が良好であった。
【００５２】
以上説明したように、順巻き螺旋羽根５８ｂと逆巻き螺旋羽根５８ｃを、
Ｐ２≧Ｐ１、かつ、ｎ×Ｌ＞Ｐ２
の関係とすることで、画像形成のプロセススピードが高速であり、搬送スクリュー５８および５９の回転数が大きいときでも、撹拌室５２の下流端部における二成分現像剤の滞留を抑制することが可能である。
【００５３】
また、本実施例のように、逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数を多条とすることで、１回転当たりに二成分現像剤を押し返す頻度を増やすことができる。そのため、逆搬送領域５８ｄの長さＬを短く取ることができ、現像装置を長手方向にコンパクトにすることができる。
【００５４】
なお、本実施例においては、撹拌室５２および現像室５３が水平に設けられた現像装置を例にとったが、本発明は、撹拌室５２と現像室５３とが縦に並べられた現像装置にも適用可能である。
【００５５】
また、本実施例においては、撹拌室５２に設けられた搬送スクリュー５８の形状を例にとったが、現像室５３に設けられる搬送スクリュー５９の形状にも、同じ構成を適用可能である。
【００５６】
また、本発明では、二成分現像剤の帯電の立ち上がり性を６００秒以下とすることで、より一層の二成分現像剤の面の安定化を図ることができる。ここでの帯電立ち上がり性評価は、以下の手法で行っている。
【００５７】
〈帯電立ち上がり性評価〉
二成分現像剤中のトナー濃度：１０重量％
二成分現像剤の量：１００ｇ
常温低湿環境（２３℃／５％ＲＨ）にて、ポリビン（ポリスチレン製のビン、５００ｍＬ）振筒時間振りしたときに帯電が飽和するまでにかかる時間（秒）を帯電立ち上がり性としている。スタートは、トナーと磁性キャリアが分離された状態を０秒としている。
【００５８】
ポリビン振筒はヤヨイ振筒機で、１５０ｒｐｍの条件で行った。
【００５９】
二成分現像剤の嵩密度は、帯電量と相関があり、一般的に、帯電量が高いほど嵩密度は低くなる（嵩高くなる）。これは、帯電量が高いと、粒子間の反発力が強くなるため、粒子間距離が大きくなるからである。逆に、二成分現像剤の帯電量が低いと、嵩密度は大きくなる。つまり、帯電量の変化が大きいと、二成分現像剤の嵩密度の変化が大きくなってしまい、二成分現像剤の面の安定化が図りにくくなる。
【００６０】
この二成分現像剤の帯電量の変化を抑えるには、二成分現像剤の立ち上がり性を早くすることが有効である。帯電量が早く立ち上がってしまえば、それ以降、帯電的に嵩が変化することはない。逆に、帯電が変化し続けると、嵩も変化し続けるので、二成分現像剤の面の安定化が図りにくくなる。帯電の立ち上がり性を早くすると、印字率が変化したとき（補給量が大小したとき）においても、帯電の変化を極力抑えることができ、二成分現像剤の面を安定させることができる。また、プロセススピードが変化した場合においても、帯電量の変化を抑えることができる。
【００６１】
すなわち、本実施形態の現像装置と帯電量の立ち上がり性評価手法において、６００秒以下の二成分現像剤を用いることによって、二成分現像剤の面のより高い安定化を達成することができる。
【００６２】
トナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂およびトナー用ワックス分散剤を含有するトナー粒子を有するトナーであることが好ましい。このようなトナーは、例えば、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂およびトナー用ワックス分散剤を含有する混合物を溶融混練し、溶融混練物を粉砕する工程を経て製造することができる。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察によるトナー粒子の断面において、針状で観察される結晶性ポリエステル樹脂の結晶が分散しており、前記結晶の断面の長軸長さが２５０ｎｍ以下であるものが好ましい。
【００６３】
トナーの帯電の立ち上がり性を向上させるには、トナー表面の電荷の授受を速やかに終了させることが好ましい。そのためには、トナー粒子の表面に適度な低抵抗体を散りばめることが有効である。これにより、チャージアップ部位を緩和させ、帯電授受を早く収束させることができるようになる。
【００６４】
本実施例では、長軸長さが２５０ｎｍ以下の針状で観察される結晶性ポリエステル樹脂の結晶が微分散されたトナーを用いる。結晶性ポリエステル樹脂は抵抗が適度に低く、バルクとして存在すると、電荷を逃がし、その部位は帯電しない。ところが、結晶性ポリエステル樹脂が微分散していれば、電荷を逃がすことなく、緩和させる機能を発現させることができる。また、本実施例で用いるトナーは、粉砕工程を経て作製しているものであり、結晶性ポリエステル樹脂が微分散している状態をトナー粒子の表面にまで反映させることができるため、上記緩和効果が高いレベルで実現できる。
【００６５】
上記の作用により、本実施例で用いる結晶性ポリエステル樹脂が微分散したトナーを用いることにより、帯電の立ち上がり性が優れたトナーを得ることができる。そして、本発明の現像装置と同時に用いることによって、二成分現像剤の面のより高い安定化を達成することができる。
【００６６】
〈ＴＥＭ観察による結晶性ポリエステル樹脂の結晶状態の評価〉
トナー粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面の観察および結晶性ポリエステル樹脂のドメインの評価は、以下のようにして実施することができる。
【００６７】
トナー粒子の断面をルテニウム染色することによって、結晶性ポリエステル樹脂が明瞭なコントラストとして得られる。結晶性ポリエステル樹脂は、トナー粒子の内部を構成する有機成分よりも、弱く染色される。これは、結晶性ポリエステル樹脂の中への染色材料の染み込みが、密度の差などが有るために、トナー粒子の内部の有機成分よりも弱いためと考えられる。
【００６８】
染色の強弱によって、ルテニウム原子の量が異なるため、強く染色される部分は、これらの原子が多く存在し、電子線が透過せずに、観察像上では黒くなり、弱く染色される部分は、電子線が透過されやすく、観察像上では白くなる。
【００６９】
オスミウム・プラズマコーター（商品名：ＯＰＣ８０Ｔ、ｆｉｌｇｅｎ社製）を用いて、保護膜としてトナーにＯｓ膜（５ｎｍ）およびナフタレン膜（２０ｎｍ）を施した。そして、光硬化性樹脂（商品名：Ｄ８００、日本電子（株）製）で包埋した後、超音波ウルトラミクロトーム（商品名：ＵＣ７、Ｌｅｉｃａ社製）により、切削速度１ｍｍ／秒で膜厚６０ｎｍ（または７０ｎｍ）のトナー粒子の断面を作製した。
【００７０】
真空電子染色装置（ｆｉｌｇｅｎ社、ＶＳＣ４Ｒ１Ｈ）を用いて、得られた断面を、ＲｕＯ４ガス５００Ｐａ雰囲気で１５分間染色し、ＴＥＭ（商品名：ＪＥＭ２８００、ＪＥＯＬ社製）を用いてＳＴＥＭ観察を行った。
【００７１】
ＳＴＥＭのプローブサイズは１ｎｍ、画像サイズ１０２４×１０２４ピクセルで取得した。
【００７２】
得られた画像については、画像処理ソフト「Ｉｍａｇｅ−ＰｒｏＰｌｕｓ（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）」にて２値化（閾値１２０／２５５段階）を行った。
【００７３】
結晶性ポリエステル樹脂の結晶ドメインは、黒く針状に確認でき、得られた画像を２値化することで結晶ドメインを抽出し、そのサイズを計測した。本発明では、無作為に選んだ２０個のトナー粒子について断面を観察した際に、長さが測定可能な結晶性ポリエステル樹脂の結晶ドメインの長軸および短軸の長さを全数計測した。
【００７４】
ここで、結晶性ポリエステル樹脂の結晶ドメインの長軸長さとは、断面画像の結晶ドメインにおける最長距離であり、短軸長さは結晶長軸の中点位置での最短距離である。
【００７５】
なお、本発明における針状とは、
細長く真直度が高い形状であり、
短軸長さが２５ｎｍ以下であり、
アスペクト比が３以上であり、
結晶の長軸方向の両端部における短軸方向の中心点同士を直線で結んだ際、その直線からの結晶輪郭のずれが、結晶短軸長さの１００％以内の長さに収まっている形状
と定義する。
【００７６】
［実施例２］
次に、本発明を適用可能である別の実施形態について説明する。
【００７７】
本実施例における画像形成装置の概要は、図１を用いて実施例１で説明した内容と同様であるので割愛する。本実施例では、画像形成に伴って消費した分のトナーとともに少量の磁性キャリアを補給する、いわゆるＡＣＲ現像方式を採用している。
【００７８】
（ＡＣＲ現像方式の説明）
以下に、ＡＣＲ現像方式の説明を述べる。
【００７９】
トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤による現像方式においては、感光ドラムの表面の静電潜像を、該二成分現像剤を用いて現像してトナー像を形成する。一方で、磁性キャリアは、感光ドラム上へは現像されず、現像容器内に留まる。磁性キャリアは、外添剤やトナーが付着することにより、トナーへの摩擦帯電性能が低下する場合がある。そのため、初めに入っていた磁性キャリアは、画像形成が進むにつれ、劣化が進行して、トナーの帯電量が減少し、トナーの飛散による機内汚れや、かぶりなどの画像不良が発生してしまう原因となる。
【００８０】
本実施例のようなＡＣＲ現像方式では、トナーカートリッジ内の補給トナーに少量の磁性キャリアを混在させることでトナーとともに磁性キャリアも補給する。一方で、磁性キャリアの補給により余剰となった分の現像剤を現像装置から排出する排出口を現像容器の一端に設けることで劣化した磁性キャリアを現像装置内から吐き出し、現像容器内の磁性キャリアの入れ替えを行っている。
【００８１】
本実施例においては、図３に示される現像装置１の上方に設置されたホッパー７１内には、補給用現像剤７３としてトナーと磁性キャリアが混合されたものが収容されている。さらに、余剰の現像剤を排出するための排出口７０は撹拌室５２の搬送方向の下流端部に設けられている。二成分現像剤は、搬送スクリュー５８の順巻き螺旋羽根５８ｂによって撹拌室５２内を搬送され、下流端部では搬送スクリュー５８の逆巻き螺旋羽根５８ｃによって押し返されている。現像容器５１内の二成分現像剤が一定量以上多くなり、逆巻き螺旋羽根５８ｃによって二成分現像剤をすべて押し返すことができなくなると、戻しきれなかった二成分現像剤は余剰の現像剤として撹拌室５２の最端部に運ばれ、排出口７０から排出される。
【００８２】
実施例１において説明したように、撹拌室５２の下流においては、スクリュー回転数が大きいほど、二成分現像剤が滞留しやすくなる。本実施例のように、撹拌室５２の下流に排出口７０が設けられている構成においては、滞留した二成分現像剤は、余剰の現像剤として排出口７０に送られる。すなわち、スクリュー回転数が大きくなるほど、二成分現像剤の排出量が増えてしまうために、現像容器５１内の二成分現像剤の量が減少する傾向がある。現像容器５１内の二成分現像剤の量が過度に減少すると、現像スリーブのコート不良に起因する画像不良が起きる可能性がある。そのため、低速から高速まで幅広いプロセススピードを持つ画像形成装置においては、上述の余剰の現像剤の排出量の増加を抑制することが好ましい必要がある。
【００８３】
そこで、本実施例の構成をとることにより、撹拌室５２の下流端部の二成分現像剤の滞留を抑制する結果として、スクリュー回転数が大きいときに余剰の現像剤の過度な排出を抑制する効果がある。
【００８４】
本実施例の効果を確認するために、現像装置内の二成分現像剤の量を測定する実験を行った。
【００８５】
図８に示す現像装置１の搬送スクリュー５８において、順巻き螺旋羽根５８ｂの螺旋ピッチＰ１＝３０ｍｍの条件下で、本実施例および比較例１〜３についての比較を行った。本実験におけるパラメータは、全部で３つある。すなわち、逆巻き螺旋羽根５８ｃの螺旋ピッチＰ２、逆巻き螺旋羽根５８ｃの条数ｎ、および、逆搬送領域５８ｄの長さＬである。本実施例および比較例１〜３についての上記各パラメータは、表３に示すとおりである。
【００８６】
【表３】
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【００８７】
本実施例における搬送スクリュー５８の構成は、Ｐ２＝４５ｍｍ、ｎ＝４、Ｌ＝２０ｍｍとしており、Ｐ２≧Ｐ１およびｎ×Ｌ＞Ｐ２を満たす。これに対し、比較例ではパラメータを１つずつ変えてある。具体的には、本実施例のパラメータに対して、比較例１はＰ２を２０ｍｍ、比較例２はｎを１、比較例３はＬを１０ｍｍと変えてあり、すべてｎ×Ｌ≦Ｐ２の関係にある。
【００８８】
実験には、図８に示す現像装置１を搭載可能な画像形成装置を用いた耐久試験を行った。初期の二成分現像剤の量として、現像容器５１内に２８０ｇの二成分現像剤を入れておく。この量の二成分現像剤の量であるとき、初期のスクリュー跡および剤あふれが発生しないことは別の実験により確認済みである。
【００８９】
実験に使用する画像形成装置において、
低速出力時（現像装置１のスクリュー回転数３００ｒｐｍ）の場合、および、
高速出力時（現像装置１のスクリュー回転数６００ｒｐｍ）の場合
に、画像濃度１％の画像を１０００枚出力しつつ、出力画像の画像不良の有無を目視確認した。
【００９０】
さらに、画像形成終了後に現像装置を取り出して、現像容器２内の二成分現像剤の量の計測を行った。
【００９１】
本実験の結果を図１２に示す。図１２には、搬送スクリュー５８の条件および耐久試験後の二成分現像剤の量、および、出力画像の判定を記載した。出力画像の判定において、“○”は１０００枚の画像がすべて良好であることを示す。一方“×”は現像容器内の二成分現像剤の枯渇を起因とするスクリュー跡が耐久試験の途中から発生していることを示している。また、記号“×”の横のカッコつきの数字は、画像出力の何枚目からスクリュー跡が発生し始めたかを表す。
【００９２】
本実施例および比較例１〜３において、低速出力時には画像不良は発生していない。一方、高速出力時において、本実施例では画像不良は未発生であるのに対し、比較例１〜３では耐久試験の途中にスクリュー跡が発生した。
【００９３】
比較例１〜３のように、ｎ×Ｌ≦Ｐ２であるときには、逆搬送螺旋羽根５８ｃが１回転で押し返すことのできる二成分現像剤の量が少ない。スクリュー回転数を大きくすると、撹拌室５３の下流端部で二成分現像剤が滞留しやすくなるため、排出口７０に向かってより多くの二成分現像剤が運ばれる。そのため、画像形成のプロセススピードを高速にしたとき、排出口７０における余剰の現像剤の排出が過剰となって、現像容器５１内の二成分現像剤の量は徐々に減少する。画像出力枚数がある程度を過ぎると、現像スリーブのコートに必要な二成分現像剤の量を下回り、スクリュー跡が発生してしまう。
【００９４】
一方、本実施例のように、Ｐ２≧Ｐ１かつｎ×Ｌ＞Ｐ２であるときには、逆搬送螺旋羽根５８ｃが１回転あたりに押し返す二成分現像剤の量が多いため、スクリューの回転数が大きくなっても、撹拌室５２の下流端部における二成分現像剤の滞留を抑制できる。そのため、画像形成のプロセススピードが高速になっても、余剰の現像剤の排出が過剰とならない。
【００９５】
以上説明したように、本実施例の構成をもって、撹拌室５２の下流端部での二成分現像剤の滞留を抑制することができる。これにより、余剰の現像剤の過剰排出を抑え、幅広いプロセススピードにおいて、現像剤担持体（現像スリーブ）上に二成分現像剤をコートさせることが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１  現像装置
１０  中間転写ベルト
１１  定着器
１２  一次帯電器
１３  感光ドラム
１４  レーザー
１５  クリーナー
１６  二次転写ローラー
５１  現像容器
５２  撹拌室
５３  現像室
５４  現像スリーブ
５５、５６  連通口
５８  搬送スクリュー（撹拌室）
５８ａ  搬送スクリュー５８の回転軸
５８ｂ  搬送スクリュー５８の順巻き螺旋羽根
５８ｃ  搬送スクリュー５８の逆巻き螺旋羽根
５８ｄ  搬送スクリュー５８の逆搬送領域
５９  搬送スクリュー（現像室）
６０  連通口５５の対向領域
７０  余剰の現像剤の排出口
７１  ホッパー
７２  トナー濃度センサー
７３  供給現像剤
７４  供給スクリュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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