(57)【要約】【課題】  供給搬送路、攪拌搬送路及び回収搬送路とを備えた現像装置を有し、現像剤の長寿命化を図ることができ、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる現像装置、並びにこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像装置４において、攪拌スクリュ１１の回転軸である攪拌回転軸１１ａの中心位置と供給スクリュ８の回転軸である供給回転軸８ａの中心位置とが略同じ高さとなるように配置し、回収スクリュ６の回転軸である回収回転軸６ａの中心位置は、攪拌回転軸１１ａ及び供給回転軸８ａの中心位置よりも高い位置で、かつ、現像ローラ５の回転軸である現像回転軸５ａの回転中心位置よりも低い位置となるように配置する。【選択図】  図３
2008026408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持し、その表面が回転して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と、
現像剤担持体に供給されずに該現像剤供給搬送部材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部材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し、該現像剤を該現像剤供給搬送部材の搬送方向最上流側に供給する現像剤攪拌搬送部材とを有し、
該現像剤回収搬送部材、該現像剤供給搬送部材及び該現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材を配置する各空間はケーシングによって仕切られて３つの現像剤搬送路を形成し、該３つの現像剤搬送路は、該現像剤回収搬送部材を配置する現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送部材を配置する現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送部材を配置する現像剤攪拌搬送路から成り、
該現像剤供給搬送路と該現像剤回収搬送路との搬送方向下流側端部は該現像剤攪拌搬送路の搬送方向上流側端部と連通し、該現像剤攪拌搬送路の下流側端部は該現像剤供給搬送路の搬送方向上流側端部と連通して、
該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ回転軸を中心に回転することにより該回転軸の軸方向に現像剤を搬送するものであり、
該現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置が該現像剤攪拌搬送部材の回転中心位置及び該現像剤供給搬送部材の回転軸中心位置よりも高い位置である現像装置において、
該現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置が該現像剤担持体の回転軸中心位置よりも低い位置であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤回収搬送路を形成するケーシングとして上記現像剤担持体と上記現像剤回収搬送部材との間を仕切る回収仕切り壁を備え、該回収仕切り壁は該回収搬送路を形成する上部のケーシングと非接触であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記回収仕切り壁の上端は上記現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置よりも高い位置であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２または３の現像装置において、
上記回収仕切り壁の上端は上記現像剤担持体の回転軸中心位置よりも低い位置であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２、３または４の現像装置において、
上記回収仕切り壁の上端部の上記現像剤回収搬送部材側の面の水平面に対する角度が６０［°］以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項２、３、４または５の現像装置において、
上記回収仕切り壁の上端と対向する上記現像剤担持体表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材の回転軸中心位置と上記現像剤供給搬送部材の回転軸中心位置とを略同じ高さに配置していることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュ形状であり、回転軸に対して上記現像剤担持体側の該羽部が上方から下方に移動し、回転軸に対して該現像剤担持体とは反対側の該羽部が下方から上方に移動するように回転することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材の外径は、上記現像剤供給搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の外形よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の現像装置において、
上記回収搬送路において、該回収搬送路を形成するケーシングに回収現像剤が前記攪拌搬送路へと受け渡される開口部を設けたことを特徴とする請求項１乃至６に記載の現像装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の現像装置において、
少なくとも未使用のトナーを含有する未使用現像剤を上記現像剤搬送路に供給する現像剤供給手段を備え、
上記現像剤回収搬送路と上記現像剤攪拌搬送路との連通部よりも上記現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側の該現像剤回収搬送路内に、該現像剤供給手段によって該未使用現像剤が供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の現像装置において、
少なくとも未使用のトナーを含有する未使用現像剤を上記現像剤搬送路に供給する現像剤供給手段を備え、
上記現像剤回収搬送路と上記現像剤攪拌搬送路との連通部の上方に、該現像剤供給手段によって該未使用現像剤が供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュ形状であり、
該現像剤供給搬送部材の搬送方向上流側に比べて該現像剤供給搬送部材の搬送方向下流側の方が該羽部のピッチ幅が短いことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤攪拌搬送部材および上記現像剤回収搬送部材の回転数は、上記現像剤担持体の回転数の１．５倍以内であることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の現像装置において、
上記回収仕切り壁の上端と上記現像剤担持体の表面とは所定の間隔の空隙を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６の画像形成装置において、
上記現像装置として使用するトナーの色が互いに異なる複数の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用される磁性キャリアにおいて、
該磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］以上、６０［μｍ］以下であることを特徴とする磁性キャリア。
【請求項１９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、
該トナーは体積平均粒径が３［μｍ］以上、８［μｍ］以下であり、
該体積平均粒径をＤ１、個数平均粒径をＤ２とすると、
１．００≦Ｄ１／Ｄ２≦１．４０
の関係を満たすことを特徴とするトナー。
【請求項２０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、
形状係数ＳＦ−１が、１００以上、１５０以下の範囲であり、
形状係数ＳＦ−２が、１００以上、１５０以下の範囲であることを特徴とするトナー。
【請求項２１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、
トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上である微粒子を外添加して得られたトナーであることを特徴とするトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置及びこれを用いた画像形成装置、並びにこれらに用いられるトナー及びキャリア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二成分現像剤を用いる現像装置として、図１９に示す構造ものが知られている。図１９に示す現像装置４は、現像剤担持体である現像ローラ５は内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持し、感光体との対向部まで搬送するものである。また、現像ローラ５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ており、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ている。
図１９に示す現像装置４では、現像ローラ５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５に供給する搬送路の搬送方向下流側ほど現像ローラ５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５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。
【０００３】
このような問題は、特許文献１及び特許文献２に記載された現像装置４のように現像ローラ５への現像剤の供給用のスクリュと現像済みの現像剤の回収用のスクリュとを異なる現像剤搬送路に設けることで解消することができる。以下、特許文献１及び特許文献２に記載された現像装置の構成について説明する。
【０００４】
特許文献１に記載の現像装置を図２０に示す。
図２０に示す現像装置４は、現像ローラ５に現像剤を供給する供給搬送路９と現像領域を通過した現像剤を回収する回収搬送路７とを分けて設けている。さらに、供給搬送路９の最下流側まで搬送された現像剤と回収搬送路７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９とは逆方向に現像剤を搬送する攪拌搬送路１０を備えている。
このような現像装置４では、現像済みの現像剤は回収搬送路７に送られるため、供給搬送路９に混入することがない。これにより、供給搬送路９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５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９に供給するのではなく、攪拌搬送路１０で攪拌した後で供給搬送路９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、攪拌搬送路１０を有さず回収搬送路７に送られた現像剤をすぐに供給搬送路９に供給する現像装置で生じ易い、攪拌不足に起因する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。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では供給搬送路９が攪拌搬送路１０の垂直上方に配置されている。攪拌搬送路１０から垂直上方の供給搬送路９へ現像剤を受け渡すためには、攪拌搬送路１０の下流部では現像剤を滞留させ、過剰の現像剤を供給し、攪拌スクリュ１１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。現像剤を押し込んで垂直上方に供給すると、現像剤には過剰なストレスがかかることになり、現像剤の寿命を低下させることになる。
【０００６】
特許文献２に記載の現像装置を図２１に示す。
図２１に示す現像装置４は、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを設け、現像剤の回収と攪拌とを回収搬送路７と攪拌搬送路１０とに分けて行っている。これにより、特許文献１と同様に、攪拌が不十分な現像剤が供給搬送路９に供給されることに起因する、現像剤全体のトナー濃度の低下や、トナー濃度が不均一になるという問題を防止することができる。さらに、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とをほぼ同じ高さに配置し、回収搬送路７を供給搬送路９及び攪拌搬送路１０よりも上方に配置している。回収搬送路７は、回収仕切り壁４６によって供給搬送路９と仕切られ、回収搬送路７の搬送方向下流端の回収仕切り壁４６に開口部が設けられ、回収搬送路７の搬送方向下流端と供給搬送路９の搬送方向上流端とが連通している。上方にある回収搬送路７に供給される現像剤は現像ローラ５に担持され上方に持ち上げられた現像剤である。回収搬送路７内の現像剤を搬送する現像剤回収搬送部材である回収スクリュ６によって回収搬送路７の下流部に到達した現像剤は、回収仕切り壁４６の開口部から落下することで攪拌搬送路１０の上流部に供給される。一方、攪拌搬送路１０及び供給搬送路９の下流部に到達した現像剤は同じ高さにある他方の上流部にそれぞれ供給される。このように、現像剤搬送路内の現像剤の循環系で現像剤を上方に供給することがなく、現像剤を上方に供給するときの現像剤に係るストレスに起因する、現像剤の寿命を低下させることを抑制できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６７２６０号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００１−２９０３６９号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では、回収スクリュ６の回転軸である回収回転軸６ａの中心位置が現像ローラ５の回転軸である現像回転軸５ａの中心位置よりも高い位置となるように配置されている。回収回転軸６ａの中心位置が現像回転軸５ａの中心位置よりも高い位置となると、現像ローラ５に対する回収スクリュ６及び回収搬送路７の配置も高い位置となる。そのため、現像ローラ５上の現像剤を回収し、回収搬送路７に供給するローラ上現像剤回収部７ａの現像ローラ５に対する位置も高い位置となり、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の傾きは小さくなる。ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の水平面に対する傾きが小さいと、現像ローラ５上の現像剤の回収に重力が寄与しにくくなる。そして、ローラ上現像剤回収部７ａにおける磁力による担持力を弱めるだけでは現像済み現像剤の１部が現像ローラ５の表面上に乗ったままとなる。現像済み現像剤が現像ローラ５の表面上に乗ったままだと、現像ローラ５のつれ回りにより、ローラ上現像剤回収部７ａでの回収仕切り壁４６と現像ローラ５表面との隙間を、現像済み現像剤の一部がすり抜けやすくなる。回収仕切り壁４６と現像ローラ５表面との隙間をすり抜けた現像剤は、回収搬送路９の下方にある供給搬送路９に入ってしまう。現像済みの現像剤が供給搬送路９に入ってしまう状態は、図１９で示した現像装置４の問題を十分に解消するものではなく、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が部分的に低下してしまうおそれがあった。供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が部分的に低下すると、現像ローラ５上の現像剤にトナー濃度ムラが生じ、画像濃度が不均一になるという問題が生じる。
【０００９】
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、供給搬送路、攪拌搬送路及び回収搬送路とを備えた現像装置を有し、現像剤の長寿命化を図ることができ、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる現像装置、並びにこれを用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持し、その表面が回転して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と、現像剤担持体に供給されずに該現像剤供給搬送部材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部材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し、該現像剤を該現像剤供給搬送部材の搬送方向最上流側に供給する現像剤攪拌搬送部材とを有し、該現像剤回収搬送部材、該現像剤供給搬送部材及び該現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材を配置する各空間はケーシングによって仕切られて３つの現像剤搬送路を形成し、該３つの現像剤搬送路は、該現像剤回収搬送部材を配置する現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送部材を配置する現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送部材を配置する現像剤攪拌搬送路から成り、該現像剤供給搬送路と該現像剤回収搬送路との搬送方向下流側端部は該現像剤攪拌搬送路の搬送方向上流側端部と連通し、該現像剤攪拌搬送路の下流側端部は該現像剤供給搬送路の搬送方向上流側端部と連通して、該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ回転軸を中心に回転することにより該回転軸の軸方向に現像剤を搬送するものであり、該現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置が該現像剤攪拌搬送部材の回転中心位置及び該現像剤供給搬送部材の回転軸中心位置よりも高い位置である現像装置において、該現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置が該現像剤担持体の回転軸中心位置よりも低い位置であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤回収搬送路を形成するケーシングとして上記現像剤担持体と上記現像剤回収搬送部材との間を仕切る回収仕切り壁を備え、該回収仕切り壁は該回収搬送路を形成する上部のケーシングと非接触であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記回収仕切り壁の上端は上記現像剤回収搬送部材の回転軸中心位置よりも高い位置であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の現像装置において、上記回収仕切り壁の上端は上記現像剤担持体の回転軸中心位置よりも低い位置であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２、３または４の現像装置において、上記回収仕切り壁の上端部の上記現像剤回収搬送部材側の面の水平面に対する角度が６０［°］以上であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２、３、４または５の現像装置において、上記回収仕切り壁の上端と対向する上記現像剤担持体表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材の回転軸中心位置と上記現像剤供給搬送部材の回転軸中心位置とを略同じ高さに配置していることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュ形状であり、回転軸に対して上記現像剤担持体側の該羽部が上方から下方に移動し、回転軸に対して該現像剤担持体とは反対側の該羽部が下方から上方に移動するように回転することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、上記現像剤回収搬送部材の外径は、上記現像剤供給搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の外形よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の現像装置において、上記回収搬送路において、該回収搬送路を形成するケーシングに回収現像剤が前記攪拌搬送路へと受け渡される開口部を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の現像装置において、少なくとも未使用のトナーを含有する未使用現像剤を上記現像剤搬送路に供給する現像剤供給手段を備え、上記現像剤回収搬送路と上記現像剤攪拌搬送路との連通部よりも上記現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側の該現像剤回収搬送路内に、該現像剤供給手段によって該未使用現像剤が供給されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の現像装置において、少なくとも未使用のトナーを含有する未使用現像剤を上記現像剤搬送路に供給する現像剤供給手段を備え、上記現像剤回収搬送路と上記現像剤攪拌搬送路との連通部の上方に、該現像剤供給手段によって該未使用現像剤が供給されることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュ形状であり、該現像剤供給搬送部材の搬送方向上流側に比べて該現像剤供給搬送部材の搬送方向下流側の方が該羽部のピッチ幅が短いことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤攪拌搬送部材および上記現像剤回収搬送部材の回転数は、上記現像剤担持体の回転数の１．５倍以内であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の現像装置において、上記回収仕切り壁の上端と上記現像剤担持体の表面とは所定の間隔の空隙を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１６の画像形成装置において、上記現像装置として使用するトナーの色が互いに異なる複数の現像装置を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用される磁性キャリアにおいて、該磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］以上、６０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、該トナーは体積平均粒径が３［μｍ］以上、８［μｍ］以下であり、該体積平均粒径をＤ１、個数平均粒径をＤ２とすると、１．００≦Ｄ１／Ｄ２≦１．４０の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、形状係数ＳＦ−１が、１００以上、１５０以下の範囲であり、形状係数ＳＦ−２が、１００以上、１５０以下の範囲であることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の現像装置、または請求項１６または１７に記載の画像形成装置で使用されるトナーにおいて、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上である微粒子を外添加して得られたトナーであることを特徴とするものである。
【００１１】
上記請求項１乃至２１の現像装置においては、現像剤回収搬送路を現像剤供給搬送路と現像剤攪拌搬送路よりも上方に設けている。これにより、現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送するときに現像剤を上方に持ち上げる必要がなく、現像剤に過剰なストレスがかかることを防止でき、現像剤の劣化を抑制することができる。
さらに、現像剤回収搬送部材の回転軸の中心位置が現像剤担持体の回転軸の中心位置よりも低い位置となるように配置することにより、現像剤回収搬送部材の回転軸の中心位置が現像剤担持体の回転軸の中心位置よりも高い位置とした従来の現像装置よりも現像剤回収搬送部材及び現像剤回収搬送路の現像剤担持体に対する位置を低くすることができる。よって、現像剤担持体上の現像剤を回収し現像剤回収搬送路に供給する担持体上現像剤回収部を従来の現像装置に比べて現像剤担持体表面の低い位置に設定することができる。そのため、担持体上現像剤回収部における現像剤担持体の表面の接線の水平面に対する傾きを従来の現像装置よりも大きくすることができる。これにより、担持体上現像剤回収部で現像剤に働く重力の現像剤担持体の回転軸に向かって働く成分が従来よりも小さくなり、現像剤担持体表面から現像剤が離間しやすくなる。よって、現像剤が現像剤担持体表面に担持されたまま担持体上現像剤回収部をすり抜けることを抑制し、現像剤回収搬送路に回収されることを促進することで現像剤担持体の表面上の現像剤の回収率を向上することができる。現像剤が現像剤担持体表面に担持されたまま担持体上現像剤回収部をすり抜けることを抑制ことにより、現像済みの現像剤が現像剤担持体と連れ回り、供給位置に達することによるトナー濃度の部分的な低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至２１の発明によれば、現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度の部分的な低下を抑制することができるので、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる。さらに、装置内で現像剤を循環搬送するときの現像剤の劣化を抑制することで、現像剤の長寿命化を図ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタ１００に適用した一実施形態について説明する。本実施形態は、いわゆる中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１００を示す概略構成図である。
プリンタ１００はイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えている。画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、記録体である転写紙Ｐを収納する用紙収納部２００を備える。また、画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方には、各色のトナー像を重ね合わせて搬送する中間転写ベルト６０と中間転写ベルト６０上のトナー像を転写紙Ｐに転写する二次転写ローラ６２とを備えた中間転写部１６を備える。
中間転写ベルト６０と二次転写ローラ６２とが対向する二次転写部の上方に転写紙Ｐ上の未定着トナーを転写紙Ｐに定着させるベルトなどを用いた加熱手段を備えた定着装置２８を備えている。中間転写ベルト６０の図中右側には用紙収納部２００から二次転写部及び定着装置２８を通って排紙トレイ７０まで搬送する用紙搬送路３００を形成している。
また、中間転写部１６の上方には、未使用の各色トナーを収納するトナー収納容器であるトナーボトル５２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備え、中間転写部１６と用紙収納部２００との間には露光装置３０を備えている。さらに、プリンタ１００は、図示しない画像処理部等を備えている。
【００１４】
次に、画像形成ユニット９０の構成について説明する。４つの画像形成ユニット９０は用いるトナーの色が異なる点でのみ相違し、他の構成は共通するので各画像形成ユニット９０で用いるトナーの色を示すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは省略して説明する。
図２は、４つの画像形成ユニット９０の一つの拡大説明図である。
図２に示すように、画像形成ユニット９０は、潜像担持体である感光体１と、帯電ローラなどの帯電装置２と、現像手段である現像装置４と、転写後の転写残トナーなどを感光体１から除去するブレードなどを用いたクリーニング装置１７などから主に構成される。
【００１５】
次にプリンタ１００動作について説明する。
図示しないＰＣやスキャナなどの入力装置から画像出力命令がプリンタ１００へ送られると、画像信号は画像処理部にて画像処理され、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の信号に分解された後に露光装置３０へ送られる。露光装置３０は例えばレーザ光源とポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式の露光方式などが用いられる。
各色の画像形成ユニット９０では感光体１が駆動し、帯電装置２により感光体１が一様帯電される。その後露光装置３０より画像信号に応じたレーザ光３が照射されて、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１表面上の静電潜像は感光体１と現像装置４との対向部である現像部において現像されることでトナー像として顕像化される。感光体１表面上のトナー像は一次転写ローラ６１へのバイアス印加により中間転写ベルト６０へと一次転写される。一次転写後に感光体１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１７のブレードにより除去されて感光体１表面が清掃された後、次の画像形成のための帯電が行われるというサイクルで動作がなされる。現像により消費されたトナーはトナーボトル５２から各現像装置４へトナー補給手段であるトナー補給装置５０を用いて補給される。
【００１６】
一方、中間転写ベルト６０へのトナー像の転写は各色の画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から順次行われていき、中間転写ベルト６０上にて各色のトナー像が重ね合わせられる。転写紙Ｐは用紙収納部２００より用紙搬送路３００を通り、中間転写ベルト６０と二次転写ローラ６２との対向部である二次転写部において、トナー像を転写される。未定着のトナー像をのせた転写紙Ｐが定着装置２８に進入することで、熱と圧力によりトナーが転写紙Ｐに融着し定着される。そして画像形成装置外の排紙トレイ７０上へと出力されて画像形成が終了する。
【００１７】
次に本発明の特徴的な構成を備えた現像装置４について説明する。
図３は、本発明の現像装置４の概略構成図である。図３に示すように、現像装置４は、現像剤担持体としての現像ローラ５、現像装置４内で現像剤を循環させる現像剤搬送部材、現像剤層厚規制部材としてのドクタ１８、トナー濃度センサ２７等を備えている。現像剤搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュ形状であり、回転軸を中心に回転することにより回転軸軸方向に現像剤を搬送するものであり、以下の３つのものを備えている。
一つ目の現像剤搬送部材は、図３中の現像ローラ５の左下方に配置し、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュ８である。二つの現像剤搬送部材は、図３中の現像ローラ５の左側に配置している。感光体１と対向する箇所を通過後の現像ローラ５表面上から回収された現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、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である。また、三つ目の現像剤搬送部材は、図３中の供給スクリュ８の左側に配置している。現像ローラ５に供給されずに供給スクリュ８の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、現像ローラ５から回収され回収スクリュ６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る。そして、現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送し、現像剤を供給スクリュ８の搬送方向最上流側に供給する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１である。
【００１８】
三つの現像剤搬送部材を配置する各空間はケーシングによって仕切られている。回収スクリュ６を備える空間は、回収仕切り壁４６によって供給スクリュ８や攪拌スクリュ１１を備える空間と仕切られ、現像剤回収搬送路である回収搬送路７を形成する。供給スクリュ８を備える空間と攪拌スクリュ１１を備える空間とは攪拌供給仕切り壁４８によって仕切られ、現像剤供給搬送路である供給搬送路９と現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を形成する。
攪拌供給仕切り壁４８は供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１との軸方向の両端に開口部を備え、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを連通しており、現像剤が循環するようになっている。開口部以外では攪拌供給仕切り壁４８によって仕切られており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０との間での現像剤の移動はない。また、回収スクリュ６の現像剤搬送方向下流端部の回収仕切り壁４６の下面に開口部を備え、回収搬送路７の下流端まで搬送された現像剤が攪拌搬送路１０の上流端に供給されるようになっている。攪拌供給仕切り壁４８と同様に、回収仕切り壁４６の開口部以外では回収搬送路７から他の二つの現像剤搬送路への現像剤の移動はない。
また、図３に示すように回収仕切り壁４６は、回収スクリュ６の上部の現像装置４のケーシングと非接触であり、回収仕切り壁４６の上端とケーシングとの間で回収搬送路７と現像ローラ５を配置した空間とを連通する開口部を形成している。現像ローラ５上の現像領域を通過した現像剤は回収仕切り壁４６の上方の開口部から回収搬送路７に移動する。また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端には仕切り壁上端部材４７を備えている。現像領域を通過した現像ローラ５上の回収現像剤は回収仕切り壁４６の上端部の仕切り壁上端部材４７の上方から回収搬送路７内に移動する。
【００１９】
図３に示すように、攪拌スクリュ１１の回転軸である攪拌回転軸１１ａの中心位置と供給スクリュ８の回転軸である供給回転軸８ａの中心位置とが略同じ高さとなるように配置されている。すなわち、攪拌スクリュ１１及び攪拌搬送路１０と、供給スクリュ８及び供給搬送路９とが略同じ高さとなっている。また、回収スクリュ６の回転軸である回収回転軸６ａの中心位置は、攪拌回転軸１１ａ及び供給回転軸８ａの中心位置よりも高い位置となるように配置されている。これにより、現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送するときに現像剤を上方に持ち上げる必要がなく、現像剤に過剰なストレスがかかることを防止でき、現像剤へのストレスを軽減することができる。
【００２０】
また、回収回転軸６ａの中心位置は、現像ローラ５の回転軸である現像回転軸５ａの中心位置よりも低い位置となるように配置されている。これにより、回収スクリュ６及び回収搬送路７の現像ローラ５に対する位置を低くすることができる。そのため、仕切り壁上端部材４７の先端が現像ローラ５と対向し、現像ローラ５上の現像剤を回収し回収搬送路７に供給すローラ上現像剤回収部７ａを現像ローラ５表面の低い位置に設定することができる。そして、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の水平面に対する傾き大きくすることができる。これにより、ローラ上現像剤回収部７ａで現像剤に働く重力の現像ローラ５の現像回転軸５ａに向かって働く成分が従来よりも小さくなり、現像ローラ５表面から現像剤が離間しやすくなる。よって、現像剤が現像ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制し、回収搬送路７に回収されることを促進することで現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を向上することができる。現像剤が現像剤ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制することにより、現像済みの現像剤が現像ローラ５と連れ回り、供給位置に達することによるトナー濃度の部分的な低下を防止することができる。
【００２１】
なお、回収搬送路７を供給搬送路９及び攪拌搬送路１０の上方に設けた現像装置４で、現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を高める構成として、特開２００３−２６３０２５に記載の現像装置がある。特開２００３−２６３０２５に記載の現像装置を図２２に示す。図２２に示す構成の現像装置４では、磁石ローラ４０５等の部材が増えることにより現像装置が大きくなってしまい、特にカラー画像形成装置に適用する際には設計レイアウトの自由度が減り、結果として装置の大型化をまねいてしまう。一方、図３に示す本実施形態の現像装置４であれば、新たな部材を追加することなく、現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を高めることができる。
【００２２】
また、回収仕切り壁４６の上端部に設けた仕切り壁上端部材４７の先端は、現像ローラ５の現像回転軸５ａの中心位置よりも下方に設定することを好ましい。これにより、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の傾きは９０［°］よりも大きくなり、現像ローラ５表面が現像剤の下方から支持しない状態となる。これにより、現像ローラ５表面から現像剤が離間することに重力がさらに寄与しやすくなり、現像ローラ５表面上の現像剤の回収率をさらに向上することができる。
【００２３】
本実施形態の現像ローラ５の外径は、１８［ｍｍ］、現像剤搬送部材である各スクリュの外径は、１５［ｍｍ］、軸径は５［ｍｍ］とした。また、各スクリュのピッチ幅は、２５［ｍｍ］とした。なお、これらの値は発明を限定するものではない。
【００２４】
また、現像装置４では、略同じ高さの供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る攪拌供給仕切り壁４８の鉛直上方に回収搬送路７を設け、回収搬送路７が供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを合わせた幅内に収まっている。これにより、現像装置４の省スペース化を図ることができる。
【００２５】
次に、現像ローラ５の磁極配置について説明する。
図４は、現像ローラ５の磁極配置の概略説明図である。図４に示すように、現像ローラ５は、内部に固定された磁界発生手段である複数の磁極からなるマグネットローラ５ｍと、その外側を回転可能な現像スリーブ５ｓとから主に構成されている。内部に固定されたマグネットローラ５ｍの各磁極（Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１）により現像スリーブ５ｓまわりには磁界が発生するが、図４では現像スリーブ５ｓ表面における磁束密度の法線成分を図示してある。
【００２６】
供給搬送路９から現像ローラ５へ現像ローラ５内の磁極Ｎ３により汲み上げられた現像剤は、ドクタ１８により薄層化され、感光体１と近接する現像領域（現像磁極Ｎ１の位置）に搬送されて現像が行われる。現像領域を通過した回収現像剤は反発磁極Ｎ２及びＮ３により現像ローラ５の表面から離れ、回収搬送路７に落下する。
図４において、仕切り壁上端部材４７と現像ローラ５とが対向するローラ上現像剤回収部７ａの近傍の位置（点線部）における現像スリーブ５ｓ表面の磁束密度の法線成分の値は１０［ｍＴ］以下としている。１０［ｍＴ］を超えると一度現像ローラ５の表面より離れた現像剤が再び現像ローラ５に付着し供給搬送路９へと進入してしまうおそれがある。
ローラ上現像剤回収部７ａの近傍の現像ローラ５表面上の法線磁力が１０［ｍＴ］以下であることにより、現像ローラ５において回収搬送路７への剤離れを確実にすることができる。さらに、供給部へ磁力により回収剤を引き戻すこともなくなり、画像濃度の安定性を保つことが可能となる。
なお、ローラ上現像剤回収部７ａの近傍の現像スリーブ５ｓ表面の磁束密度の法線成分の値を１０［ｍＴ］以下とする構成としては、マグネットローラ５ｍの磁極配置によって調節を行う。また、磁力を伝達しないシールド部材をローラ上現像剤回収部７ａの近傍に設けてもよい。
【００２７】
図５は、図３で示した現像装置４の上部Ａの概略説明図である。
図５に示すように、仕切り壁上端部材４７の上端が、回収スクリュ６の回収回転軸６ａの中心位置よりもｈだけ、高い位置となるように配置がなされている。
回収搬送路７では、搬送方向全域にわたって現像ローラ５から回収現像剤の供給を受けながら現像剤を搬送するため、軸方向の所定の長さあたりで収容する現像剤の量は搬送方向下流側ほど多くなる。そして、回収搬送路７の下流端においても、現像剤が仕切り壁上端部材４７の上端よりも下方となるように、収容する現像剤の量、回収スクリュ６の大きさ、回収スクリュ６の回転速度などを設定する。収容する現像剤の量が少ないほど現像剤はあふれにくくなる。また、回収スクリュ６の回転速度が速いほど、現像剤が回収搬送路７内にある時間が短くなり、他の現像剤搬送路内の現像剤の収容量が増加し、回収搬送路７内の現像剤の収容量が現象するため溢れにくくなる。しかし、回収スクリュ６の回転速度が速いほど現像剤に係るストレスが大きくなり現像剤の劣化につながり好ましくない。また、回収スクリュ６の径が大きいほどそれを収容する回収搬送路７の容積が大きくなり回収スクリュ６に対して仕切り壁上端部材４７の上端の位置が低い位置であっても現像剤があふれることを防止することができる。回収搬送路７で搬送する現像剤があふれることを防止する構成であっても、回収搬送路７の下流端での現像剤の嵩が回収スクリュ６の回収回転軸６ａの中心位置よりも下方であると、現像装置４内での無駄なスペースが多い状態となる。詳しくは、回収スクリュ６の幅方向（図５中の矢印Ｃ方向）の長さは、回収回転軸６ａの中心位置で最大となる。幅方向の長さが最大となる回収回転軸６ａの中心位置よりも下方までしか現像剤の嵩が到達しない状態は、回収搬送路７の幅方向にも高さ方向にもスペースの無駄が多い状態となる。回収搬送路７の幅を有効に使用するには、回収搬送路７の最下流では現像剤の嵩の高さが少なくとも回収回転軸６ａの中心位置よりも上方となるように設定することが望ましい。そして、回収搬送路７の最下流で現像剤の嵩の高さが回収回転軸６ａの中心位置よりも上方となる構成であれば、現像剤が回収搬送路７からあふれることを防止するために、仕切り壁上端部材４７の上端が、回収スクリュ６の回収回転軸６ａの中心位置よりも高い位置となる必要がある。また、図５中のｈが大きいほど、回収搬送路７から現像剤があふれにくくなる。これにより現像ローラ５表面から剤離れして回収搬送部下流で増加した現像剤を供給部に戻すことなくある程度溜めることが可能となる。よって現像剤の特性変化により搬送効率が悪化した場合でも供給部への戻り防止の余裕度を上げることが可能となる。
【００２８】
また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に備える仕切り壁上端部材４７の回収スクリュ６と対向する面の水平面に対する角度θは、６０［°］以上に設定する。
図６は、仕切り壁上端部材４７の回収スクリュ６と対向する面の水平面に対する角度θが６０［°］よりも小さい状態の説明図である。図６に示しように、θの値が小さいと、図６中の斜線で示す空間に回収現像剤が溜まり、回収搬送路７へ現像剤が落下しづらくなるとともに、仕切り壁上端部材４７の先端側から落下して下方の供給搬送路９へ戻りやすくなる。供給搬送路９への現像剤のもどりが生じると、画像濃度の低下を招くことになり、好ましくない。
一方、図５に示すように、角度θが６０［°］以上であることにより、現像ローラ５から剤離れした回収現像剤の回収搬送路７への落下を速やかにする。これにより、回収スクリュ６に送られずに回収ケーシングである回収仕切り壁４６上に溜まる回収現像剤を減らすことができる。それにより回収現像剤の回収効率が高められて供給搬送路への剤戻りを防止でき、長期的な画像濃度の安定性を保つことが可能となる。
【００２９】
また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に備える仕切り壁上端部材４７の先端と、現像ローラ５の表面とは当接することなく、所定の間隙を保って設置することが望ましい。本実施形態の現像装置４では、仕切り壁上端部材４７は薄いリン青銅板を回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に貼り付けてあり、現像ローラ５とのギヤップが１［ｍｍ］となるように取り付けてある。現像ローラ５と仕切り壁上端部材４７とのギヤップは、０．５〜１．５［ｍｍ］程度が望ましい。
なお、仕切り壁上端部材４７をマイラ等の部材を用いて現像ローラ５に当接させて設置した場合、供給搬送路９への回収剤戻りは初期的には防止できる。しかし、連続運転時にはマイラと現像ローラ５との間での摩擦が生じているところにトナーが入り込んで融着し、現像スリーブ５ｓ表面へのトナー固着や現像剤の凝集などの不具合を生じてしまう。一方、仕切り壁上端部材４７の先端と、現像ローラ５の表面とは当接することなく、所定の間隙を保つことにより、現像スリーブ５ｓ表面へのトナー固着や現像剤の凝集などの不具合を防止することができる。
【００３０】
次に、回収スクリュ６の回転方向について説明する。図７は、回収スクリュ６の回転方向と回収搬送路７内の現像剤の偏りについての説明図である。回収スクリュ６は、回収回転軸６ａに螺旋状の羽部である回収羽部６ｂを供えた形状である。
図７に示すように、回収回転軸６ａに対して現像ローラ５側（図７中の右側）の回収羽部６ｂが上方から下方に移動し、回収回転軸６ａに対して現像ローラ５とは反対側（図７中の左側）の羽部が下方から上方に移動するように回転する。すなわち、図７中矢印Ｅ方向に回転することが望ましい。
これにより図９に示すように回収搬送路７内の現像剤Ｄが現像ローラ５とは逆の方向に寄りながら搬送されるため、回収現像剤は供給搬送路９へ戻りにくい構成となる。これにより、回収スクリュ６の回転方向が逆の構成に比べて、回収搬送路７内に収容する現像剤の量が多い状態でも現像剤があふれることを防止でき、画像濃度の安定性を保つことが可能となる。また、回収スクリュ６が低回転数である方が現像剤に対するストレスを軽減できるが、低回転数であると搬送速度が遅くなり、回収搬送路７内の現像剤の量が多くなる。これに対して、回収スクリュ６が図９に示すような回転方向で回転することにより、回収スクリュ６が低回転数で回収搬送路７内の現像剤の量が多い状態であっても、現像剤があふれることを防止することができる。
【００３１】
また、回収スクリュ６の外径を、攪拌スクリュ１１及び供給スクリュ８の外径よりも大きくすることにより、回収現像剤が供給搬送路９に戻ることをより効果的に防止することができる。
図８は、回収スクリュ６の外径を攪拌スクリュ１１及び供給スクリュ８の外径よりも大きく設定した現像装置４の概略構成図である。図８に示すように、現像装置４の上部の比較的空いたスペースを回収搬送路７に用いることができるため、回収スクリュ６として外径の大きいスクリュを設置することができる。これにより、回収搬送路７における搬送効率を上げることで、回収搬送路７の搬送方向下流部での現像剤の滞留が減り、供給搬送路９へ現像剤が戻ることの防止に寄与する。また回収スクリュ６の回転数の低減にも寄与する。よって、長期的な画像濃度の安定性を保つことが可能となる。
本実施形態の現像装置４では、例えば、現像ローラ５の外径を１８［ｍｍ］に対し、回収スクリュ６の外径を１６［ｍｍ］、攪拌スクリュ１１及び供給スクリュ８の外径を１４［ｍｍ］としている。
【００３２】
次に、現像装置４内での現像剤の循環について説明する。
図９は、現像装置４の上部カバーを外した状態の斜視図であり、図１０は、現像装置４内の現像剤の流れの一例目を示す模式図である。
図９及び図１０では、現像装置４内での現像剤の流れを矢印にて示しており、図１０では現像装置４の上部をＡ、下部をＢとして模式化している。
回収搬送路７における回収現像剤は下流にて量を増やしながら回収スクリュ６により搬送されていくが、その途中にてトナー補給装置５０により未使用トナー５０ａが補給される。その後補給された未使用トナー５０ａと回収現像剤とは攪拌されつつ搬送され、回収搬送路７を形成するケーシングである回収仕切り壁４６の下方に設けられた回収下流開口部７ｂから下部の攪拌搬送路１０に落下する。
【００３３】
回収搬送路７で搬送する回収現像剤を攪拌搬送路１０へ受け渡すことにより、回収現像剤の供給搬送路９への進入による画像濃度低下の影響を防止することができる。また、回収搬送路７の下流端から供給搬送路９の下流端への受渡しであると回収現像剤の供給搬送路９への戻りによる画像濃度低下が発生する。さらには供給搬送路９の下流を画像領域外へ延長することにより現像装置４が大型化してしまうという不具合も出るため、これらを解消することが可能となる。
また、補給される未使用トナー５０ａが供給搬送路９の最上流に十分に分散されない状態で供給されると、次のような問題が生じる。現像ローラ５上のトナー濃度の均一性が保てずに画像濃度に偏差が生じる不具合や、現像ローラ５上でトナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生する。図１０を用いて説明した現像装置４では、回収搬送路７の途中にてトナー補給を行うことで、補給されたトナーの搬送される距離を長くすることが出来、拡散性を高めることができる。さらには回収搬送路７から攪拌搬送路１０、攪拌搬送路１０から供給搬送路９の二回の受渡し部を通過することでより確実に補給トナーが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。
【００３４】
また、未使用トナーを補給する位置としては、回収搬送路７の途中で補給するものに限るものではない。図１１は、現像装置４内の現像剤の流れの二例目を示す模式図である。
図１１に示す現像装置４は、回収現像剤を回収搬送路７から攪拌搬送路１０に受け渡す回収下流開口部７ｂの上方に未使用トナー５０ａを補給する構成である。回収下流開口部７ｂの上方に未使用トナー５０ａを補給することにより、回収現像剤の落下時に混ざりながらトナー補給がなされるため攪拌性がよくなる。さらに、回収搬送路７の下流側端部にトナー補給装置５０を設置可能なため、さらなるコンパクト化が図れる。
このように、回収搬送路７内の現像剤が下部へ落下する回収下流開口部７ｂの上部よりトナー補給を行うことで、補給されたトナーが剤と混ざりつつ落下するために拡散性が高まる。そのため、少ない搬送距離で効率的に補給された未使用トナー５０ａが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。またトナー補給装置５０を端部に配置できるため、プリンタ１００の省スペース化を図ることが可能となる。
【００３５】
次にトナー補給手段であるトナー補給装置５０について説明する。
トナー補給装置５０がトナーボトル５２から現像装置４まで未使用トナーを搬送するトナー搬送手段として、モーノポンプを用いることができる。図１２は、トナー搬送手段としてのモーノポンプを用いたトナー搬送ポンプ５１の説明図であり、図１２（ａ）はトナー搬送ポンプ５１の斜視透過図、図１２（ｂ）トナー搬送ポンプ５１の概略断面図である。
本実施形態のプリンタ１００では、トナーボトル５２内の未使用トナーは、連結されたトナー補給搬送チューブ５３を介してトナー搬送ポンプ５１へと送りこまれる。
図１２に示すように、トナー搬送ポンプ５１は、金属または樹脂などの剛性部材を用いて偏心させたスクリュ形状のローラ５６とゴム材料により内側が二条のスクリュ形状とされたステータ５７とこれら両部材を内包するホルダ５８からなる。トナー搬送ポンプ５１の一端にはチューブからなるトナー補給搬送路であるトナー補給搬送チューブ５３が取り付けられて、トナーボトル５２とつながっている。駆動モータ５９によりローラ５６が回転するとトナー搬送ポンプ５１内に吸引圧力が発生し、トナー補給搬送チューブ５３内を吸引負圧化する。これにより、トナーボトル５２内のトナーを吸引力により移送し、トナー補給口５５より現像装置４内へ供給することが可能となる。また駆動モータ５９につながれた補給クラッチ５４によってローラ５６への回転動作（時間）が制御されることでトナーの補給量を細かく設定することが出来る。トナー補給動作は、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が一定化されるように主にトナー濃度センサ２７の出力値から必要トナー量が算出されて行われる。
【００３６】
現像装置４では、攪拌搬送路１０には回収搬送路７からの回収現像剤と、供給搬送路９からの余剰現像剤とが流入する。これらの現像剤を攪拌しつつ搬送してトナー濃度を均一化させて、供給搬送路９の最上流部へ現像剤を供給する。また、供給搬送路９は現像ローラ５へ現像剤を供給しつつ、その量を減らしながら下流へ現像剤を搬送する。ここで、供給スクリュ８の搬送方向下流側で、現像ローラ５に供給することにより供給搬送路９内の単位時間当りの現像剤の搬送量が少なくなった状態であっても供給搬送路９内の現像剤の嵩の高さを維持する必要がある。供給搬送路９内の現像剤の嵩の高さが維持できなくなると、供給搬送路９から現像ローラ５への現像剤の供給量が不安定になり、画像濃度も不安定となる。
単位時間当りの現像剤の搬送量が減少する供給搬送路９内の下流側でも現像剤の嵩の高さを維持するために、供給搬送路９全体で収容する現像剤の量を多くすることが考えられる。しかし、図３に示すような供給搬送路９の上方に回収搬送路７のある構成では、供給搬送路９の上流側に溜めることができる現像剤の量に限度がある。そして、供給搬送路９での搬送性が悪化すると供給搬送路９の下流側にて現像剤の嵩が低下し、現像ローラ５への汲み上げ不良が発生して十分な現像能力が得られず、画像濃度の低下が生じるという問題がある。
このような問題に対して、本実施形態の現像装置４の供給スクリュ８は、搬送方向上流側に比べて搬送方向下流側の方が羽部のピッチ幅が短い構成となっている。以下、供給スクリュ８の詳細について説明する。
【００３７】
図１３は、供給スクリュ８の側面図である。供給スクリュ８は、供給回転軸８ａに螺旋状の羽部である供給羽部８ｂを供えた形状である。図３中の矢印Ｆが現像剤の搬送方向である。図１３に示すように、供給スクリュ８の中央部８ｃの搬送方向上流側の供給羽部８ｂのピッチ幅ｐ１よりも、中央部８ｃの搬送方向下流側の供給羽部８ｂのピッチ幅ｐ２の方が短い構成となっている。このように、供給スクリュ８の供給羽部８ｂのピッチ幅は現像剤の搬送方向下流側ほど短くなる形状となっている。
【００３８】
図１４は、供給スクリュ８の供給羽部８ｂのピッチ幅が固定のものと、搬送方向下流側ほどピッチ幅短いものとの現像剤搬送方向の位置に対する現像剤量の変化を示すグラフである。図１４のグラフでは供給搬送路９の現像剤の搬送方向である長手方向位置を横軸とし、その場所における現像剤量を縦軸としている。図１４中の実線が供給羽部８ｂのピッチ幅が固定の供給スクリュ８を用いた場合の現像剤搬送方向の位置における現像剤量の変化を示すグラフである。また、図１４中の破線が供給羽部８ｂのピッチ幅が現像剤搬送方向下流側ほど短い形状の供給スクリュ８を用いた場合の現像剤搬送方向の位置における現像剤量の変化を示すグラフである。図１４に示すように、ピッチ幅が固定である形状よりもピッチ幅が下流側ほど短い形状の供給スクリュ８を用いたほうが、搬送方向下流側での現像剤量の減少が少なく、全体にわたり均一な現像剤量を得ることができる。そのため現像ローラに対して安定した現像剤供給を行うことができる。
【００３９】
図１３に示すような、中央部８ｃから下流にかけてのピッチ幅が上流部のピッチ幅よりも短い形状とすることにより、中央部８ｃから下流にかけての現像剤の搬送速度を低下させて停滞させることでその部分における現像剤量をふやすことが出来る。そのため、結果として供給スクリュ８の搬送方向下流側での現像ローラ５の汲み上げの余裕度をあげることができる。これにより画像濃度安定性を得ることが可能となる。
【００４０】
次に、現像装置４の駆動について説明する。図１５は現像装置４の斜視外観図である。また、図１６は図１５に示す現像装置４を奥側（図１５中の矢印Ｇ方向）から見た現像装置４の外観側面図である。
図１６に示すように、現像装置４の奥側の側面には、供給回転軸８ａを中心に回転可能な供給ギヤ４３と、現像回転軸５ａを中心に回転可能な現像ギヤ４１とを備えている。供給ギヤ４３及び現像ギヤ４１は不図示の駆動源からの駆動を伝達するアイドラギヤ４２と連結されている。この現像装置４での駆動はプリンタ１００本体が備える不図示の駆動源からアイドラギヤ４２へ入力され、供給ギヤ４３及び現像ギヤ４１へと分配される。これにより、供給スクリュ８及び現像ローラ５が回転する。
【００４１】
図１５に示すように、現像装置４の手前側の側面には、供給回転軸８ａを中心に回転可能な供給駆動伝達ギヤ４４と、攪拌回転軸１１ａを中心に回転可能な攪拌ギヤ４５及び回収回転軸６ａを中心に回転可能な回収ギヤ４９とを備える。攪拌ギヤ４５と回収ギヤ４９とは供給駆動伝達ギヤ４４と連結と連結されている。供給スクリュ８が回転することにより、供給回転軸８ａを介して供給駆動伝達ギヤ４４に駆動が伝達され、攪拌ギヤ４５及び回収ギヤ４９へと駆動が分配される。これにより、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１が回転する。
【００４２】
ここで、供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１の回転数は、現像ローラ５（実際に回転するのは現像スリーブ５ｓ）の回転数の１．５倍以下であることが好ましい。
本実施形態の現像装置４は、供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１と三つの現像剤搬送スクリュを備え、従来の現像剤搬送スクリュが二つの構成に比べて駆動が複雑化し、レイアウトが大型化するおそれがある。供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１の回転数が現像ローラ５の回転数の１．５倍以内とすることで、現像ローラ５に駆動を伝達するアイドラギヤ４２からのギヤ連結で各現像剤搬送スクリュに駆動を伝達することができる。アイドラギヤ４２から駆動の伝達を受けることができるので各現像剤搬送スクリュを回転させる省スペースのレイアウトをとることが可能となる。なお望ましくは１．３倍以下が良い。一方１．５倍よりも回転数が大きくなると、さらにアイドラを設置したり、現像剤搬送スクリュ用の駆動源を別に設けたりする必要があり、装置が大型化、複雑化してしまう。
また、各現像剤搬送スクリュの回転数が現像スリーブ５ｓの回転数の１．５倍よりも高くなると、トルクの上昇による駆動部への負荷が大きくなるとともに、現像ギヤ４１の大径化をまねくため装置が大型化してしまう。できるだけ現像スリーブ５ｓと各現像剤搬送スクリュの回転数比を小さくすることで、現像装置４のコンパクト化を図ることが可能となる。本実施形態の現像装置４では、現像スリーブ５ｓの回転数は４２５［ｒｐｍ］、各現像剤搬送スクリュの回転数は４８０［ｒｐｍ］とした。なお、各回転数はこの値に限定するものではない。
【００４３】
プリンタ１００は、現像手段として本実施形態の現像装置４を備えることにより、画像パターンによらず長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高い画像形成装置を提供することができる。また、画像濃度の安定性が高いため、４色のトナーを用いるカラーの画像形成装置であるプリンタ１００は、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る。
【００４４】
次に、本実施形態の現像装置４に用いられる現像剤の特性について説明する。
現像剤中の磁性キャリアについては、体積平均粒径が２０〜６０［μｍ］の範囲が好ましい。平均粒径が６０［μｍ］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。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さらなる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６０［μｍ］より大きいと現像剤循環部でオーバーフローがおきやすくなり、安定な剤循環が行えない。また２０［μｍ］より小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像器からキャリアが飛散したりす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。
【００４５】
次に、本実施形態の現像装置４に用いられる現像剤のトナーの特性について説明する。
粒径については、トナーの体積平均粒径は３〜８［μｍ］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６００［ｄｐｉ］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、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］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。トナーの体積平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、現像剤の流動性が悪化するとともに、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く、長期間画質を安定に維持することが困難となる。また、同時に重量平均粒径（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。
【００４６】
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。
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］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０．１〜５［ｍｌ］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２〜２０［ｍｇ］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１００［μｍ］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、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【００４７】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１５０の範囲にあることが好ましい。図１７、図１８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、下記式（１）で表される。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（１）
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。
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、下記式（２）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（２）
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。
【００４８】
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り、画像濃度の安定化を図ることができる。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１５０を超えると、流動性が悪化し、剤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。
【００４９】
本実施形態の現像装置４で用いるトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００［ｎｍ］で、嵩密度が０．３［ｍｇ／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１０〜３０［ｎｍ］、嵩密度が０．１〜０．２［ｍｇ／ｃｍ３］である。
現像装置４では、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５０〜５００［μｍ］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。
【００５０】
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００［ｎｍ］のものが用いられ、特に１００〜４００［ｎｍ］のものが好ましい。５０［ｎｍ］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、５００［μｍ］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。
嵩密度が０．３［ｍｇ／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、トナーと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。
【００５１】
現像装置４で用いる現像剤の微粒子において、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る。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。
【００５２】
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。
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。
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。１００［ｍｌ］のメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００［ｍｌ］にした。なお、その際に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
【００５３】
現像装置４で用いる現像剤の微粒子を、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がある。また、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。
【００５４】
以上、本実施形態によれば、攪拌スクリュ１１の回転軸である攪拌回転軸１１ａの中心位置と供給スクリュ８の回転軸である供給回転軸８ａの中心位置とが略同じ高さとなるように配置され、回収スクリュ６の回転軸である回収回転軸６ａの中心位置は、攪拌回転軸１１ａ及び供給回転軸８ａの中心位置よりも高い位置となるように配置されている。すなわち、攪拌スクリュ１１及び攪拌搬送路１０と、供給スクリュ８及び供給搬送路９とが略同じ高さとなり、回収搬送路７は他の二つの現像剤搬送路よりも高い位置となっている。これにより、現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送するときに現像剤を上方に持ち上げる必要がなく、現像剤に過剰なストレスがかかることを防止でき、現像剤へのストレスを軽減することができる。さらに、回収スクリュ６の回転軸である回収回転軸６ａの回転中心位置を現像ローラ５の回転軸である現像回転軸５ａの回転中心位置よりも低い位置とし、回収スクリュ６及び回収搬送路７の現像ローラ５に対する位置を低くしている。よって、現像ローラ５上の現像剤を回収し回収搬送路７に供給するローラ上現像剤回収部７ａを現像ローラ５の低い位置に設定することができ、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の水平面に対する傾き大きくすることができる。これにより、ローラ上現像剤回収部７ａで現像剤に働く重力の現像ローラ５の現像回転軸５ａに向かって働く成分が従来よりも小さくなり、現像ローラ５表面から現像剤が離間しやすくなる。よって、現像剤が現像ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制し、回収搬送路７に回収されることを促進することで現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を向上することができる。現像剤が現像剤ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制することにより、現像済みの現像剤が現像ローラ５の表面と連れ回り、供給搬送路９に達することによるトナー濃度の部分的な低下を防止することができる。これにより、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる。
また、回収搬送路７を形成するケーシングは、現像ローラ５と回収スクリュ６との間を仕切る回収仕切り壁４６を備え、回収仕切り壁４６の上方に回収搬送路７と現像ローラ５を配置した空間とを連通する開口部を形成することにより、回収仕切り壁４６の上方より回収現像剤を回収搬送路７へ移動させることができる。
また、回収仕切り壁４６の上端部に備えた仕切り壁上端部材４７の上端が、回収スクリュ６の回収回転軸６ａの中心位置よりもｈだけ、高い位置となるように配置がなされている。これにより現像ローラ５表面から剤離れして回収搬送部下流で増加した現像剤を供給部に戻すことなくある程度溜めることが可能となる。
また、回収仕切り壁４６の上端は現像ローラ５の現像回転軸５ａ中心位置よりも低い位置であることにより、現像ローラ５表面から現像剤が離間することに重力がさらに寄与しやすくなり、回収現像剤の回収率の向上を図ることができる。
また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に備える仕切り壁上端部材４７の回収スクリュ６と対向する面の水平面に対する角度θは、６０［°］以上に設定している。これにより、現像ローラ５から剤離れした回収現像剤の回収搬送路７への落下を速やかにする。そのため、回収スクリュ６に送られずに回収ケーシングである回収仕切り壁４６上に溜まる回収現像剤を減らすことができる。
また、仕切り壁上端部材４７と現像ローラ５とが対向するローラ上現像剤回収部７ａの近傍の位置（点線部）における現像スリーブ５ｓ表面の磁束密度の法線成分の値は１０［ｍＴ］以下としている。これにより、現像ローラ５において回収搬送路７への剤離れを確実にすることができる。さらに、供給部へ磁力により回収剤を引き戻すこともなくなり、画像濃度の安定性を保つことが可能となる。
また、攪拌スクリュ１１と供給スクリュ８とを略同じ高さに配置することにより、攪拌搬送路１０と供給搬送路９との中での現像剤の循環で現像剤を上方に持ち上げる必要がないため、現像剤のストレスを軽減することができる。
また、回収スクリュ６は、回収回転軸６ａに対して現像ローラ５側（図７中の右側）の回収羽部６ｂが上方から下方に移動し、回収回転軸６ａに対して現像ローラ５とは反対側（図７中の左側）の羽部が下方から上方に移動するように回転する。これにより、回収搬送路７内の現像剤が現像ローラ５とは逆の方向に寄りながら搬送されるため、回収現像剤は供給搬送路９へ戻りにくくなる。
また、回収スクリュ６の外径を、攪拌スクリュ１１及び供給スクリュ８の外径よりも大きくすることにより、回収現像剤が供給搬送路９に戻ることをより効果的に防止することができる。
また、回収搬送路７の途中にてトナー補給を行うことで、補給されたトナーの搬送される距離を長くすることが出来、拡散性を高めることができる。さらには回収搬送路７から攪拌搬送路１０、攪拌搬送路１０から供給搬送路９の二回の受渡し部を通過することでより確実に補給トナーが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。
また、回収搬送路７で搬送する回収現像剤を攪拌搬送路１０へ受け渡すことにより、回収現像剤の供給搬送路９への進入による画像濃度低下の影響を防止することができる。また、回収搬送路７の下流端から供給搬送路９の下流端への受渡しであると回収現像剤の供給搬送路９への戻りによる画像濃度低下が発生する。さらには供給搬送路９の下流を画像領域外へ延長することにより現像装置４が大型化してしまうという不具合も出るため、これらを解消することが可能となる。
また、回収搬送路７内の現像剤が下部へ落下する回収下流開口部７ｂの上部よりトナー補給を行うことで、補給されたトナーが剤と混ざりつつ落下するために拡散性が高まる。そのため、少ない搬送距離で効率的に補給された未使用トナー５０ａが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。
また、供給スクリュ８の供給羽部８ｂのピッチ幅は現像剤の搬送方向下流側ほど短くなる形状であるので、供給搬送路９の全体にわたり均一な現像剤量を得ることができる。そのため現像ローラに対して安定した現像剤供給を行うことができる。
また、各現像剤搬送スクリュの回転数を現像スリーブ５ｓの回転数の１．５倍以下とすることで、現像装置４のコンパクト化を図ることが可能となる。
また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に備える仕切り壁上端部材４７の先端と、現像ローラ５の表面とは当接することなく、所定の間隙を保つことにより、現像スリーブ５ｓ表面へのトナー固着や現像剤の凝集などの不具合を防止することができる。
また、画像形成装置であるプリンタ１００は、現像手段として本実施形態の現像装置４を備えることにより、画像パターンによらず長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができる。これにより、画像濃度の安定性が高い画像形成装置を提供することができる。
また、画像濃度の安定性が高いため、４色のトナーを用いるカラーの画像形成装置であるプリンタ１００は、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る。
また、小粒径な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、くみあげ量を低減することができ、現像剤の流動性が変化した場合においても現像剤量の増減が少なくなる。これにより、供給搬送路９では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収搬送路７では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、キャリアの小粒径化に伴い現像領域における磁気ブラシがより緻密化され、現像においては潜像ドットへのトナーの供給効率が増し、ドット再現性に優れた画像を得ることが出来る。ゆえに長期間において画質の安定性も向上する。
また、トナーの粒径が小さいことで現像剤のかさ密度を高めることができるため、現像するのに必要な現像剤の体積を小さくすることができるため、現像剤の流動性などの特性が変化した場合においても現像剤の体積の増減を小さくすることができる。また粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良くなる。よって供給搬送路９では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収搬送路７では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、トナーが小粒径化することにより、潜像に対してより細かいトナー像を形成することが可能となり、ドット再現性に優れた画像を得ることが出来る。ゆえに長期間において画質の安定性も向上する。
また、トナーが球形に近くなることにより現像剤の嵩密度を低減することが出来、流動性などの現像剤の特性が変化した場合においても搬送される現像剤の体積の増減が小さくなる。よって供給搬送路９では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収搬送路７では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、トナーと感光体１との接触がより点接触に近くなって転写効率の向上が図れるためドット再現性が向上し、長期間において画質の安定性も向上する。
また、トナーをトナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上、５００［ｎｍ］以下、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上である微粒子を外添加して得られたトナーにすれば外添剤の埋没が少なく、経時にて現像剤の流動性などの特性の変化が小さくなる。よって供給搬送路９では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収搬送路７では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】画像形成ユニットの説明図。
【図３】現像装置の概略構成図。
【図４】現像ローラの磁極配置の概略説明図。
【図５】現像装置の上部の概略説明図。
【図６】仕切り壁上端部材の回収スクリュと対向する面の水平面に対する角度が小さい状態の説明図。
【図７】回収スクリュの回転方向と回収搬送路内の現像剤の偏りについての説明図。
【図８】回収スクリュの外径を他の二つのスクリュの外径よりも大きく設定した現像装置の概略構成図。
【図９】現像装置の上部カバーを外した状態の斜視図。
【図１０】現像装置内の現像剤の流れの一例目を示す模式図。
【図１１】現像装置内の現像剤の流れの二例目を示す模式図。
【図１２】トナー搬送手段としてのモーノポンプを用いたトナー搬送ポンプの説明図、（ａ）はトナー搬送ポンプの斜視透過図、（ｂ）はトナー搬送ポンプの概略断面図。
【図１３】供給スクリュの側面図。
【図１４】供給羽部のピッチ幅が固定のものと、搬送方向下流側ほどピッチ幅短いものとの現像剤搬送方向の位置に対する現像剤量の変化を示すグラフ。
【図１５】現像装置の斜視外観図。
【図１６】現像装置の奥側の外観側面図。
【図１７】形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図。
【図１８】形状係数ＳＦ−２を説明するための模式図。
【図１９】従来から知られている現像装置の概略構成図。
【図２０】特許文献１に記載の現像装置の概略構成図。
【図２１】特許文献２に記載の現像装置の概略構成図。
【図２２】磁石ローラを設けて現像ローラ表面上の現像剤の回収率を高めた現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００５６】
１      感光体
２      帯電装置
３      レーザ光
４      現像装置
５      現像ローラ
５ａ    現像回転軸
５ｍ    マグネットローラ
５ｓ    現像スリーブ
６      回収スクリュ
６ａ    回収回転軸
７      回収搬送路
７ａ    ローラ上現像剤回収部
８      供給スクリュ
８ａ    供給回転軸
９      供給搬送路
１０    攪拌搬送路
１１    攪拌スクリュ
１１ａ  攪拌回転軸
１６    中間転写部
１７    クリーニング装置
１８    ドクタ
２７    トナー濃度センサ
２８    定着装置
３０    露光装置
４１    現像ギヤ
４２    アイドラギヤ
４３    供給ギヤ
４４    供給駆動伝達ギヤ
４５    攪拌ギヤ
４６    回収仕切り壁
４７    仕切り壁上端部材
４８    攪拌供給仕切り壁
４９    回収ギヤ
５０    トナー補給装置
５０ａ  未使用トナー
５１    トナー搬送ポンプ
５２    トナーボトル
５３    トナー補給搬送チューブ
５４    補給クラッチ
５５    トナー補給口
５６    ローラ
５７    ステータ
５８    ホルダ
５９    駆動モータ
６０    中間転写ベルト
６１    一次転写ローラ
６２    二次転写ローラ
７０    排紙トレイ
９０    画像形成ユニット
１００  プリンタ
２００  用紙収納部
３００  用紙搬送路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１９】
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