(57)【要約】【課題】記録材サイズの変動や、作像タイミングの変動があっても、トナー濃度位相制御機構の機能を維持することができる現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて像担持体１上の潜像を現像し顕像化する現像装置５（及びそれを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置）において、前記現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させる現像剤トナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減するとともに、画像が転写される記録材のサイズの変動に応じて、現像剤攪拌搬送部材５ｂ、５ｃの回転数を変化させ、トナー濃度の位相制御機能を維持する。【選択図】図２
2008304671.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て像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置において、
前記現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させる現像剤トナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減するとともに、画像が転写される記録材のサイズの変動に応じて現像剤攪拌搬送部材の回転数を変化させ、前記トナー濃度の位相制御機能を維持することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記位相制御機構は、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する位置で該像担持体上の潜像に現像剤のトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤攪拌搬送部材と、該２つの現像剤攪拌搬送部材の間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記位相制御機構として、前記仕切り板に、前記１対の現像剤攪拌搬送部材の軸方向に亘って両端の現像剤の受け渡し部以外に少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置において、
前記２つの現像剤攪拌搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を供え、回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
画像形成装置に装備され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、
少なくとも、前記像担持体と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を一体に備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
少なくとも、表面に静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５に記載のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
少なくとも、表面に静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
前記現像装置として、前記現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させる現像剤トナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減する現像装置を備えるとともに、
画像が転写される記録材のサイズの変動や、作像タイミングが変わった時、記録材間（以下、紙間と言う）の距離を調整することで、記録材搬送の周期Ｔｐは変動させないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記記録材のサイズがＷ1からＷ2に変動したとき、前記紙間の距離ｄ1’を、元の紙間距離をｄ1とした時、
ｄ1’＝ｄ1＋Ｗ1−Ｗ2
にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の画像形成装置において、
前記現像装置の位相制御機構は、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記現像装置は、前記現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する位置で該像担持体上の潜像に現像剤のトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤攪拌搬送部材と、該２つの現像剤攪拌搬送部材の間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記位相制御機構として、前記仕切り板に、前記１対の現像剤攪拌搬送部材の軸方向に亘って両端の現像剤の受け渡し部以外に少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、
前記現像装置の２つの現像剤攪拌搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を供え、回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置に装備され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、
少なくとも、前記像担持体と、前記現像装置を一体に備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
請求項５または１２に記載のプロセスカートリッジを複数備え、該複数のプロセスカートリッジの像担持体上に色の異なるトナー像を形成し、該トナー像を記録材に直接又は中間転写体を介して重ね合わせて転写し、多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５または１２に記載のプロセスカーリッジ、あるいは請求項６〜１１、１３のいずれか１項に記載の画像形成装置に用いられるキャリアであって、
体積平均粒径が２０〜６０μｍであることを特徴とするキャリア。
【請求項１５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５または１２に記載のプロセスカーリッジ、あるいは請求項６〜１１、１３のいずれか１項に記載の画像形成装置に用いられるトナーであって、
体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とするトナー。
【請求項１６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５または１２に記載のプロセスカーリッジ、あるいは請求項６〜１１、１３のいずれか１項に記載の画像形成装置に用いられるトナーであって、
形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とするトナー。
【請求項１７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５または１２に記載のプロセスカーリッジ、あるいは請求項６〜１１、１３のいずれか１項に記載の画像形成装置に用いられるトナーであって、
トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上の微粒子が外添加されていることを特徴とするトナー。
【請求項１８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項５または１２に記載のプロセスカーリッジ、あるいは請求項６〜１１、１３のいずれか１項に記載の画像形成装置に用いられる現像剤であって、
請求項１４記載のキャリアと、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のトナーとを用いたことを特徴とする現像剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジと、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを備え、電子写真方式を利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置と、前記現像装置、プロセスカートリッジあるいは画像形成装置に用いられるキャリア、トナー、現像剤に関する。さらに本発明は、前記プロセスカートリッジを複数備え、カラー作像が可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用して画像形成を行う画像形成装置に用いられる現像装置の一例として、二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置が知られている。ここで、二成分現像剤とは、着色粒子からなるトナーと、磁性材料からなるキャリアとを混合させた材料である。
従来、二成分現像剤を用いて現像を行う２軸搬送タイプの現像装置として、現像剤担持体（現像ローラ）への現像剤供給および回収用の現像剤攪拌搬送部材（スクリュ、オーガ等）および供給回収搬送路と、トナー補給後の搬送攪拌用の現像剤攪拌搬送部材および攪拌搬送路で構成され、これらが現像剤担持体の下方に略水平方向に配置されている構成のものが知られている。このような現像装置においては、現像剤が、攪拌搬送部材（例えば攪拌搬送スクリュ）によって攪拌と搬送をされながら、トナーとキャリアが均一に混ぜられていく。
【０００３】
上記のような現像装置を備えた画像形成装置では、像担持体上に形成した静電潜像に、現像剤のトナーを静電的に付着させて現像（顕像化）を行うため、作像工程により、現像剤のトナーが消費されていく。よって、作像工程が続いていくと、現像剤中のトナーの濃度が下がっていくため、現像剤にトナーを補給する必要がある。この時、画像形成装置が行えるトナー補給方式は、連続的なトナー補給ではなく、あるタイミングによって一定量を補給し、補給を停止する、という間欠補給の場合が多い。本発明は、このようなトナーの間欠補給を行う画像形成装置に関わるものである。
【０００４】
このような画像形成装置においては、トナー補給は間欠であるため、そのトナー補給には周期が存在する。この周期は、そのまま、現像装置内で、現像剤のトナー濃度が空間的に周期性を持つことにつながる。このようなトナー濃度の周期はトナー濃度のムラであり、そのような濃度ムラを持ったまま現像工程が行われると、顕像化した画像にその濃度ムラが影響し、画像濃度ムラとして発現する場合がある。そのため、このようなトナー濃度のムラは極力低減しなければならない。
【０００５】
そこで従来は、現像剤攪拌搬送部材で現像剤を拡散させることによってそのトナー濃度変動を小さくしてきた。例えば、特許文献１に記載の従来技術によれば、それぞれのスクリュに速度差を設けたり、スクリュの形状を切り欠き楕円板状にすることにより、現像剤搬送部材の拡散能力を上げる技術が開示されている。しかし、それらの技術を用いても、現像剤が現像剤担持体に到達するまでに十分に拡散しきれず、現像剤担持体に汲み上げられた現像剤にもトナー濃度変動が残ってしまっているのが現状である。特に、補給周期が、現像剤が現像装置内を１周するのにかかる時間と比べ大きい場合、現像装置内で長波長のトナー濃度変動が発生してしまうため、拡散が非常に難しい。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術の問題に対して鑑みられたのが、本発明者らにより先に提案された特願２００６−１４２６９２による発明であり、この発明によれば、現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させている。これにより、現像剤の中での空間的なトナー濃度の周期的なムラが打ち消しあい、濃度ムラを無くすことができる。
【０００８】
しかし、上記の現像剤トナー濃度の位相制御機構には一つの制約がある。以下、それについて説明する。
今、トナー補給の周期をＴtとし、二股に分かれる現像剤の搬送距離の差をΔｄ、現像剤の搬送速度をＶとすると、
Ｔt＝Δｄ／Ｖ／（ｎ＋１／２）  （ｎは整数）  ・・・[1]
が成立する必要がある。これを図３、図４を用いて説明する。
【０００９】
図３は、先願及び後述の本発明に係る２軸搬送タイプの現像装置の搬送路と現像剤攪拌搬送部材５ｂ、５ｃを図示したものであり、現像剤担持体の図示は省略している。図３に示すように、この現像装置では、トナーとキャリアからなる現像剤は、略水平方向に平行に配置された２つの現像剤攪拌搬送部材（第１搬送スクリュ５ｂ、第２搬送スクリュ５ｃ）により攪拌搬送され、ケーシング内の搬送路を循環しているが、２つの搬送路を仕切る仕切り板５ｄに開口部５０が設けられており、第１搬送スクリュ５ｂ、第２搬送スクリュ５ｃと、開口部５０とで位相制御機構を構成している。そして本機構においては、現像剤の流れは二股になっている。一つは、図４に示すように、第１の周回経路５２−１であり、これは従来の２軸搬送タイプの現像装置と同様である。もう一つが第２の周回経路５２−２であり、これは、開口部５０があることによって、第１の周回経路５２−１を搬送される現像剤の一部が、開口部５０を通って、第１搬送スクリュー５ｂから、第２搬送スクリュー５ｃへと流入する。その合流するところを、合流部５１とする。この合流部５１で、合流する両現像剤の位相が半位相ずれてトナー濃度ムラが打ち消しあう条件式は、次式のようになる。すなわちトナー補給周期Ｔtは、
Ｔt＝Δｄ／Ｖ／（ｎ＋１／２）  （ｎは整数）  ・・・[1]
となる。
図４との対応により、Δｄは両搬送路の経路差長であり、
Δｄ＝ＴＳ１２＋ＴＳ２２
である。
【００１０】
上記の式[1]が成り立つ時、二股に分かれた現像剤が再び合流したときに、位相が半周期ずれ、トナー濃度ムラを打ち消し合わせることができる。Δｄは現像装置の構成によって決まるため、適切なトナー補給の周期（タイミング）は、該現像装置の構成によって規定される。よって、トナー補給の周期Ｔtは、上述の式[1]で規定される値に維持させる必要がある。
しかし、画像形成装置によっては、トナー補給のタイミングに外乱が発生する場合がある。その一つとして、記録材搬送のタイミングがある。以下、これについて説明する。
【００１１】
記録材（通常は定型サイズ（Ａ５，Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３等）の記録紙）の搬送開始時、モータを駆動させる瞬間は、モータのトルクがゼロの静止状態から駆動させるため、大きな動力（消費電力）を必要とする（一旦駆動を開始してしまえば、駆動力は下がり、安定する）。そのため、その駆動開始のタイミングでは、最大消費電力の低減の観点から、他の動力は使用しないことが望ましい。トナー補給にも相応の動力（電力）を消費するため、上記の理由から、画像形成装置によっては、記録材搬送開始のタイミングとトナー補給タイミングに一定のオフセット時間Δｔを設け、タイミングをずらしている。これにより、瞬間的に大きな電力を発生させないようにしている。その模式図を図５に示す。図５では、記録材搬送周期にΔｔという一定時間だけオフセットを持って、トナー補給周期Ｔtが設定されている。
【００１２】
今、トナー補給の周期をＴt［ｓ］、記録材搬送の周期をＴp［ｓ］とする。本発明が対象とする画像形成装置においては、トナー補給周期Ｔtは、記録材搬送周期Ｔpと値は同一である。しかし、上記の最大消費電力の低減の狙いにより、両者はオフセット時間Δｔ分だけ、ずらされた状態である。よって、記録材搬送周期Ｔpが変動すると、それに付随して、トナー補給周期Ｔtも変動を受ける。
【００１３】
ここで、一般的な画像形成装置においては、記録材のサイズ（Ａ５，Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３等）や画像データ入力のタイミング（作像タイミング（ジョブタイミング））が変われば、それに対応して、記録材搬送周期Ｔpも適切値に変動させる。そして、要求される記録材サイズや、ジョブタイミングは、ユーザーの指定であるため、当然ながら、画像形成装置は選択できない。このように、記録材サイズやジョブタイミングが変動すると、それに対応して記録材搬送周期Ｔpにずれが発生する。このとき、それに付随して、トナー補給周期Ｔtが変動を受けるため、上記の式[1]が成立しなくなり、トナー濃度の位相制御機構が破綻するという課題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、上記のようなユーザーの指定による記録材サイズの変動や、作像（ジョブ）タイミングの変動があっても、トナー濃度位相制御機構の機能（現像剤の搬送を二股に分け、位相を半周期ずらしてトナー濃度周期を打ち消す機能）を維持することができる構成の現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、その現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に用いるのに最適なキャリア、トナー、現像剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置において、前記現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させる現像剤トナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減するとともに、画像が転写される記録材のサイズの変動に応じて現像剤攪拌搬送部材の回転数を変化させ、前記トナー濃度の位相制御機能を維持することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記位相制御機構は、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の現像装置において、前記現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する位置で該像担持体上の潜像に現像剤のトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤攪拌搬送部材と、該２つの現像剤攪拌搬送部材の間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記位相制御機構として、前記仕切り板に、前記１対の現像剤攪拌搬送部材の軸方向に亘って両端の現像剤の受け渡し部以外に少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第３の手段の現像装置において、前記２つの現像剤攪拌搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を供え、回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第５の手段は、画像形成装置に装備され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、少なくとも、前記像担持体と、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置を一体に備えたことを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第７の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置として、前記現像剤の搬送経路を二股に分け、トナー濃度の位相を半周期ずらした状態で再び合流させる現像剤トナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減する現像装置を備えるとともに、画像が転写される記録材のサイズの変動や、作像タイミングが変わった時、記録材間（以下、紙間と言う）の距離を調整することで、記録材搬送の周期Ｔｐは変動させないことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第８の手段は、第７の手段の画像形成装置において、前記記録材のサイズが、Ｗ1からＷ2に変動したとき、前記紙間の距離ｄ1’を、元の紙間距離をｄ1とした時、
ｄ1’＝ｄ1＋Ｗ1−Ｗ2
にすることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の画像形成装置において、前記現像装置の位相制御機構は、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１０の手段は、第７〜第９のいずれか１つの手段の画像形成装置において、前記現像装置は、前記現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する位置で該像担持体上の潜像に現像剤のトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤攪拌搬送部材と、該２つの現像剤攪拌搬送部材の間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記位相制御機構として、前記仕切り板に、前記１対の現像剤攪拌搬送部材の軸方向に亘って両端の現像剤の受け渡し部以外に少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする。
また、本発明の第１１の手段は、第１０の手段の画像形成装置において、前記現像装置の２つの現像剤攪拌搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を供え、回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１２の手段は、第７〜第１１のいずれか１つの手段の画像形成装置に装備され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、少なくとも、前記像担持体と、前記現像装置を一体に備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１３の手段は、第５または第１２の手段のプロセスカートリッジを複数備え、該複数のプロセスカートリッジの像担持体上に色の異なるトナー像を形成し、該トナー像を記録材に直接又は中間転写体を介して重ね合わせて転写し、多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１４の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５または第１２の手段のプロセスカーリッジ、あるいは第６〜第１１、第１３のいずれか１つの手段の画像形成装置に用いられるキャリアであって、体積平均粒径が２０〜６０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１５の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５または第１２の手段のプロセスカーリッジ、あるいは第６〜第１１、第１３のいずれか１つの手段の画像形成装置に用いられるトナーであって、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の第１６の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５または第１２の手段のプロセスカーリッジ、あるいは第６〜第１１、第１３のいずれか１つの手段の画像形成装置に用いられるトナーであって、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
さらに本発明の第１７の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５または第１２の手段のプロセスカーリッジ、あるいは第６〜第１１、第１３のいずれか１つの手段の画像形成装置に用いられるトナーであって、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上の微粒子が外添加されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１８の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第５または第１２の手段のプロセスカーリッジ、あるいは第６〜第１１、第１３のいずれか１つの手段の画像形成装置に用いられる現像剤であって、第１４の手段のキャリアと、第１５〜第１７のいずれか１つの手段のトナーとを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、二成分現像剤を用いた現像装置、その現像装置を備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置において、意図的に現像剤の流れに分岐点を作り、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させることにより、現像剤のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させる位相制御機構を現像装置内に取り入れたものであり、位相を制御することによってトナー濃度の均一化を瞬時に行うことができるため、現像剤担持体（例えば現像ローラのスリーブ）に現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができる。
【００２９】
そして、本発明においては、記録材のサイズの変動に応じて現像剤攪拌搬送部材（搬送スクリュ等）の回転数を変化させ、回転数を調整することにより、前述の式[1]における現像剤速度Ｖを変動させることができる。これにより、記録材サイズの変動により一旦、式[1]が不成立になっても、その分の誤差を打ち消すように、現像剤攪拌搬送部材の回転数の変化によって現像剤速度Ｖを調節すれば、再び式[1]を成立させることができる。これにより、トナー濃度位相制御機構の機能（現像剤の搬送を二股に分け、位相を半周期ずらしてトナー濃度周期を打ち消す機能）を維持することができる。
【００３０】
また、本発明においては、記録材のサイズの変動や、作像タイミングが変わった時、紙間の距離を、記録材搬送の周期Ｔｐが変動しないように調節する。これによって、ユーザーによる記録材サイズの指定（変更）や作像タイミングが変わっても、トナー補給の周期Ｔtを変動させずに維持することができるため、トナー濃度位相制御機構の機能（現像剤の搬送を二股に分け、位相を半周期ずらしてトナー濃度周期を打ち消す機能）を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施例について説明する。
この画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）、シアン（以下、「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す）の４色のトナーを用いて多色またはカラー画像を形成するものである。
【００３２】
まず、画像形成装置の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、画像形成ユニット３０内に像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、中間転写体としての中間転写ベルト１０に沿って並設されており、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中の矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に、光導電性の感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものである。また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。なお、本実施例の感光体の外径は３０ｍｍである。
【００３３】
図２は、４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋのうちの、一つの感光体周りの構成を示す概略図であり、一つの作像部の構成を示している。なお、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの作像部の構成についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。
【００３４】
感光体１の周りには、転写残トナーを感光体から除去するクリーニング装置７、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。ここで、図２に示す作像部の帯電装置３、現像装置５、クリーニング装置７と、感光体１とは、図示しないカートリッジ内に一体に構成されており、プロセスカートリッジを構成している。そして、このプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、交換が可能となっている。すなわち、図１に示す画像形成装置は、中間転写ベルト１０に沿って４つのプロセスカートリッジを着脱可能に並設した構成である。
【００３５】
また、図２に示す作像部（プロセスカートリッジ）の帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。
【００３６】
帯電装置３は、回動可能なローラ状の帯電部材３ａを感光体１に近接させて配置し、帯電部材３ａに外部から交流に直流を重畳させた電圧を印加し、感光体１と帯電部材間で放電をさせて感光体１を帯電する。本実施形態では感光体１の帯電電位は−５００Ｖである。また、帯電部材３０ａを接触させた接触帯電ローラを用いて感光体１を帯電させても良い。
【００３７】
このようにして帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって光が露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、複数の半導体レーザ光源、光偏向器、走査結像用光学系等からなるレーザ走査方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
【００３８】
現像装置５は、２軸搬送タイプの現像装置であり、現像剤を担持する現像剤担持体である現像ローラ５ａと、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材である攪拌搬送スクリュ５ｃと供給搬送スクリュ５ｂからなる。攪拌搬送スクリュ５ｃと供給搬送スクリュ５ｂは仕切り板５ｄによって端部以外が隔てられている。ケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いている。
【００３９】
現像装置５は、図１に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、図示しない補給手段により対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
【００４０】
トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｃによって現像剤と撹拌されながら供給搬送スクリュー５ｂへと搬送され、そこで現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、内部に固定された磁界発生手段としての複数の磁極が着磁されたマグネットローラ（あるいは複数の固定磁石）と、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。供給スクリュ部の現像剤は、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ上に汲み上げられ、現像剤規制部材５ｅによって薄層化されたあと、現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域まで搬送される。
【００４１】
ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３５０Ｖの現像バイアスＶBが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体１上の静電潜像に静電的に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像（顕像化）される。
【００４２】
転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００４３】
転写装置６で転写されずに感光体上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７にて回収され，図示しない排トナー回収ボトルへと送られる。ここでクリーニング装置７ではゴムのクリーニングブレードが感光体１に当接されており、感光体１から転写残トナーを除去する。なお、ブレード以外にファーブラシ等によるクリーニングを行っても良い。
【００４４】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
【００４５】
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての記録紙が送り込まれるようになっている。この記録紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、記録紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が記録紙上に転写される。
【００４６】
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
【００４７】
＜トナー濃度位相制御機構の説明＞
ここで、本発明に係る現像装置におけるトナー濃度位相制御の説明を図３、図４を参照して行う。図３において、攪拌搬送部材である第１搬送スクリュ５ｂと第２搬送スクリュ５ｃは、図２における供給搬送スクリュ５ｂと攪拌搬送スクリュ５ｃに相当する。既に課題の欄で説明したように、第１、第２の搬送スクリュ５ｂ、５ｃが設けられた２つの搬送路の間には、仕切り部材５ｄが存在するが、その仕切り板５ｄの略中央部には開口部５０を空けており、現像剤はその開口部５０を通り、第１搬送スクリュ５ｂ側から、第２搬送スクリュ５ｃ側へその一部を流入させることが出来る。この現像剤の流れを模式的に示したのが図４である。図４において、現像剤の流れは二股になっている。一つは第１の周回経路５２−１であり、従来の２軸搬送タイプの現像装置と同様である。もう一つが第２の周回経路５２−２であり、これは、該開口部５０があることによって、第１の周回経路５２−１を搬送される現像剤の一部が、開口部５０を通って、第１搬送スクリュ５ｂから第２搬送スクリュ５ｃへと流入する。その合流するところを合流部５１とする。この合流部５１で、合流する両現像剤の位相が半位相ずれてトナー濃度ムラが打ち消しあうためには、次の式を満たす必要がある。すなわち、トナー補給周期をＴtとし、二股に分かれる現像剤の搬送距離の差（両搬送路の経路差長）をΔｄ、現像剤の搬送速度をＶとすると、
Ｔt＝Δｄ／Ｖ／（ｎ＋１／２）  （ｎは整数）  ・・・[1]
である。
また、図４との対応により、
Δｄ＝ＴＳ１２＋ＴＳ２２となる。
式[1]が成立するとき、現像剤のトナー濃度周期は合流部５１にて打ち消され、濃度ムラの無い良好な画像が得られる。
【００４８】
上記のように、式[1]が成り立つ時、二股に分かれた現像剤が再び合流したときに、位相が半周期ずれ、トナー濃度ムラを打ち消し合わせることができるが、Δｄは現像装置の構成によって決まるため、適切なトナー補給の周期（タイミング）は、該現像装置の構成によって規定される。よって、トナー補給の周期Ｔtは、上述の式[1]で規定される値に維持させる必要がある。
しかし、課題の欄で述べたように、画像形成装置によっては、トナー補給のタイミングに外乱が発生する場合があり、その一つとして、記録材搬送のタイミングがある。
【００４９】
記録材（通常は定型サイズ（Ａ５，Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３等）の記録紙）の搬送開始時、モータを駆動させる瞬間は、モータのトルクがゼロの静止状態から駆動させるため、大きな動力（消費電力）を必要とする（一旦駆動を開始してしまえば、駆動力は下がり、安定する）。そのため、その駆動開始のタイミングでは、最大消費電力の低減の観点から、他の動力は使用しないことが望ましい。トナー補給にも相応の動力（電力）を消費するため、上記の理由から、画像形成装置によっては、記録材搬送開始のタイミングとトナー補給タイミングに一定のオフセット時間Δｔを設け、タイミングをずらしている。これにより、瞬間的に大きな電力を発生させないようにしている。図５はそのタイミングを示す模式図である。図５では、記録材搬送周期にΔｔという一定時間だけオフセットを持って、トナー補給周期Ｔtが設定されている。
【００５０】
今、トナー補給の周期をＴt［ｓ］、記録材搬送の周期をＴp［ｓ］とする。本発明が対象とする画像形成装置においては、トナー補給周期Ｔtは、記録材搬送周期Ｔpと値は同一である。しかし、上記の最大消費電力の低減の狙いにより、両者はオフセット時間Δｔ分だけ、ずらされた状態である。よって、記録材搬送周期Ｔpが変動すると、それに付随して、トナー補給周期Ｔtも変動を受ける。
【００５１】
ここで、一般的な画像形成装置においては、記録材のサイズ（Ａ５，Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３等）や画像データ入力のタイミング（作像タイミング（ジョブタイミング））が変われば、それに対応して、記録材搬送周期Ｔpも適切値に変動させる。そして、要求される記録材サイズや、ジョブタイミングは、ユーザーの指定であるため、当然ながら、画像形成装置は選択できない。このように、記録材サイズやジョブタイミングが変動すると、それに対応して記録材搬送周期Ｔpにずれが発生する。このとき、それに付随して、トナー補給周期Ｔtが変動を受けるため、上記の式[1]が成立しなくなり、トナー濃度の位相制御機構が破綻するという課題がある。本発明はこの課題を解決するものである。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の解決手段の具体的な実施例について説明する。
【００５３】
（実施例１）
本発明の解決手段の一例としては、上述のトナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減する現像装置（及びそれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置）において、画像が転写される記録材のサイズの変動に応じて現像剤攪拌搬送部材（第１搬送スクリュ５ｂ、第２搬送スクリュ５ｃ）の回転数を変化させ、トナー濃度の位相制御機能を維持するものである。
【００５４】
より具体的には、本発明の現像装置（及びそれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置）では、記録材サイズが変動し、記録材搬送周期Ｔpが変動した時、搬送スクリュー５ｂ、５ｃの回転数を調整し、現像剤の搬送速度Ｖを変動させる。このＶの変動は、前記の式[1]が成立するように適切に変更させるため、式[1]は成立を維持する。よって、記録材サイズの変動により、一旦、式[1]が不成立になっても、その分の誤差を打ち消すように、搬送スクリュ５ｂ、５ｃの速度の変化によって現像剤の搬送速度Ｖを調節すれば、再び式[1]を成立させることができる。これにより、トナー濃度位相制御機構の機能（現像剤の搬送を二股に分け、位相を半周期ずらしてトナー濃度周期を打ち消す機能）を維持することができる。
【００５５】
（実施例２）
次に本発明の解決手段の別の例としては、上述のトナー濃度の位相制御機構を備えてトナー濃度変動を低減する現像装置を備えた画像形成装置において、画像が転写される記録材のサイズの変動や、作像タイミングが変わった時、記録材間（紙間と言う）の距離を調整することで、記録材搬送の周期Ｔｐは変動させないようにするものである。
【００５６】
上述のトナー濃度位相制御機構においては、図５に示すように、記録材搬送周期（紙搬送周期）Ｔpが一定であれば、Δtというオフセットをもって、トナー補給周期Ｔtも同一値にて一定となっている。この状態では、このトナー補給周期に合わせて、上記の式[1]のΔｄの値を規定すれば、合流部５１にて半位相ずらした合流が実現でき、トナー濃度ムラを打ち消すことができる。ここで、図６に示すように、記録材サイズ（紙サイズ）が、紙サイズ１から紙サイズ２に変動したとする。従来、紙間距離ｄ1は一定であるので、図６のように紙サイズが変動すれば、紙搬送周期もそれに応じて変動する。図６はそれを示している。このように紙搬送周期にずれが発生すると、上記の式[1]が成立しなくなり、トナー濃度位相制御機構が機能しない。
【００５７】
そこで本発明の画像形成装置においては、紙サイズの変動や、作像タイミングが変わった時には、例えば図７に示すように、紙間の距離を調整することで、紙搬送周期Ｔpは変動させないようにする。
図７においては、紙間を「(1)元々の紙間距離ｄ1」から、「(2)調整した紙間距離ｄ2」に変更している。図７では、ｄ2＞ｄ1の様子を示している。この相殺効果により、紙搬送周期Ｔpは変動を受けず、その結果、トナー補給周期Ｔtも変動を受けない。これにより、トナー濃度位相制御機構の機能を維持することができる。
【００５８】
（実施例３）
次に第３の実施例として、本発明の画像形成装置においては、実施例２の構成に加えて、紙サイズが、Ｗ1からＷ2に変動したとき、前記紙間の距離ｄ1’を、元の紙間距離をｄ1とした時、
ｄ1’＝ｄ1＋Ｗ1−Ｗ2
にする。
図７に示すように、紙サイズがＷ1からＷ2に変動したとき、紙間の距離ｄ2を、元の紙間距離ｄ1に対して、
ｄ2＝ｄ1＋Ｗ1−Ｗ2
に調整することで、トナー濃度位相制御機構の機能を維持することができる。
【００５９】
（実施例４）
次に、上記の位相制御機構を備えた現像装置及びそれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置に用いるのに好適な二成分現像剤（トナー、キャリア）について説明する。
【００６０】
［現像剤の特性について］
本発明に係る二成分現像剤のキャリア（磁性キャリア）については、体積平均粒径が２０〜６０μｍが好ましい。平均粒径が６０μｍ以下の小粒径のキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、汲み上げ量を低減することができ、現像装置内で循環する現像剤量を低減することができる。特にストレスのかかる現像剤規制部材（ドクタ等）を通過する現像剤量が少なくなることから、長寿命化に寄与する。また、キャリアの低容量化がなされるため、キャリア貯蔵部等の装置の小型化が図れる。さらには現像領域における磁気ブラシがより緻密になるために高画質化や画質の安定性が達成される。なお、キャリアの平均粒径が６０μｍより大きいと現像剤循環部でオーバーフローが起きやすくなり、安定な現像剤の循環が行えない。また、キャリアの平均粒径が２０μｍより小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像装置からキャリアが飛散しやすくなるという不具合が発生する。
キャリアの平均粒径測定については、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７［μｍ］以上、１２５［μｍ］以下のレンジ設定で行うことができる。
【００６１】
［トナー特性について］
本発明に係る二成分現像剤のトナー特性のうち、トナーの粒径について、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。粒径が小さくかつ粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。よって現像における濃度変動を小さくすることができる。また、６００ｄｐｉ以上の微小なドット画像の安定再現性が向上し、長期間安定した高画質を得ることができる。一方、体積平均粒径（Ｄ４）が３μｍ未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径（Ｄ４）が８μｍを超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、同時に体積平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましく、１．００〜１．３０の範囲にあればより好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００６２】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
【００６３】
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
【００６４】
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００６５】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図８（Ａ），（Ｂ）は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記の式[2]で表される。これはトナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式[2]
この形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合、トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
【００６６】
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記の式[3]で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・式[3]
この形状係数ＳＦ−２の値が１００の場合、トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００６７】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まり、したがって流動性が高くなる。ゆえに現像剤の循環性が向上するため、ストレスが小さくなり、長期的に安定した一方向循環を行うことが可能となる。また、トナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。一方、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、流動性が悪化し、現像剤の循環性が悪いために好ましくない。また転写率が低下するため好ましくない。
【００６８】
本発明のトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ3以上の微粒子（以下、単に微粒子という）を付着させたものである。なお、通常の流動性向上剤にはシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常１０〜３０ｎｍ、嵩密度が０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ3である。
【００６９】
本発明において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。また、現像剤の流動性が高まるためストレスの低減効果があり、長寿命化にも寄与する。さらに、コロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体との高ストレス（高荷重、高速度等）下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が５０〜５００μｍの範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環を安定に行うことができる。また、画質の安定性も高くなる。
【００７０】
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００ｎｍのものが用いられ、特に１００〜４００ｎｍのものが好ましい。５０ｎｍ未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、５００μｍよりも大きいと、微粒子がブレードと感光体表面の間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ちクリーニング不良を発生させやすくなる。
また、嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ3未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーのコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。
【００７１】
本発明の微粒子において、無機化合物としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＴｉＯ３等を例示することができ、好ましくは、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。
【００７２】
また，有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
【００７３】
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００７４】
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。１００ｍｌのメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００ｍｌにした。その際、振動は与えなかった。このメスシリンダーの微粒子を入れる前後の重量差により嵩密度を測定した。
嵩密度（ｇ／ｃｍ3）＝微粒子量（ｇ／１００ｍｌ）÷１００
【００７５】
本発明の微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
【００７６】
本発明のトナー濃度位相制御機構を備えた現像装置及びそれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置においては、上記のようなトナーとキャリアを用いた現像剤を使用することにより、トナー濃度ムラの発生を低減して、より高画質な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の一つの感光体周り（作像部）の構成を示す概略図である。
【図３】先願及び本発明に係る２軸搬送タイプの現像装置の搬送路と現像剤攪拌搬送部材を図示した図である。
【図４】図３に示す現像装置における現像剤の流れを模式的に示した図である。
【図５】記録材（紙）搬送周期とトナー補給周期のタイミングと、現像剤のトナー濃度ムラの関係を模式的に示す図である。
【図６】紙サイズの変動による紙搬送周期の変動と、トナー補給周期のズレの発生との関係を示す図である。
【図７】紙サイズが変動した時に紙間距離を調整して紙搬送周期を変動させないようにしたときの関係を示す図である。
【図８】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００７８】
１（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）：感光体（像担持体）
３：帯電装置
４：露光装置（潜像形成手段）
５：現像装置
５ａ：現像ローラ
５ｂ：攪拌搬送スクリュ（第１の搬送スクリュ（現像剤攪拌搬送部材））
５ｃ：供給搬送スクリュ（第２の搬送スクリュ（現像剤攪拌搬送部材））
６：転写装置
７：感光体クリーニング装置
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１１、１２、１３：支持ローラ
１４（１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ）：一次転写ローラ
１５：ベルトクリーニング装置
１６：二次転写ローラ
２０：給紙カセット
２１：給紙ローラ
２２：レジストローラ対
２３：加熱定着装置（定着手段）
２４：排紙ローラ
３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ：トナーボトル
【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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