(57)【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２成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給スクリュを備えた現像剤供給部と、
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、該現像剤供給スクリュと同方向に搬送する現像剤回収スクリュを備えた現像剤回収部と、
現像に用いられずに該現像剤供給部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部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スクリュとは逆方向に搬送する現像剤攪拌スクリュを備え、該現像剤を該現像剤供給部に供給する現像剤攪拌部とを有した現像装置において、
該現像剤回収部を該現像剤担持体の下方に設け、
該現像剤回収部と該現像剤供給部と該現像剤攪拌部とをほぼ同じ高さで、かつ、上記潜像担持体側から上記現像剤回収部、上記現像剤供給部、上記現像剤攪拌部の順で設け、
上記現像剤回収部と上記現像剤供給部とを仕切る仕切り板に、磁気シールドを貼り付けて、上記現像剤担持体の軸方向に対して直交する仮想平面上で該現像剤担持体中心から上記現像剤回収部の潜像担持体側端部とを結んだ線分から、現像剤担持体中心から現像剤回収部の上記現像剤供給部側端部とを結んだ線分までの角度領域における現像剤担持体表面の法線方向磁束密度を、１０［ｍＴ］以下にし、
上記現像剤担持体の線速をＶ［ｍ／ｓ］、該現像剤担持体の軸方向長さＬ［ｍｍ］、現像剤の汲み上げ量ρ［ｋｇ／ｍ２］、現像剤の嵩密度ｄ［ｋｇ／ｍ３］、上記回収スクリュの半径ｒ［ｍｍ］、該回収スクリュのピッチ間距離ｌ［ｍｍ］、回収スクリュ羽根の移動速度に対する現像剤の移動速度の割合を示す定数をα、回収スクリュのスクリュ径で決まる円柱の全容量に対し、円柱の全容量から回収スクリュの容積分を除いた容量の割合を示す定数をβとしたとき、該回収スクリュの回転数Ｒ［ｒｐｍ］が、
【数１】
0004681972.tif 000006
を満たす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、
上記仕切り板の上記現像剤担持体側端部に、上記潜像担持体側に延びるひさし部を設けた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、
上記現像剤回収部の回収現像剤が上記仕切り板側に寄るように回収スクリュの回転方向および羽根の巻き方向を規定したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１または２の現像装置において、
上記現像剤回収部の回収現像剤が上記潜像担持体側に寄るように回収スクリュの回転方向および羽根の巻き方向を規定したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかの現像装置において、
上記現像剤供給スクリュの最上部は上記現像剤担持体の回転中心軸より下方にあり、
現像剤担持体の軸方向に対して直交する仮想平面上で
該現像剤担持体の中心と該現像剤供給スクリュの最上部との線分と、該現像剤担持体の回転中心を通る水平線とのなす角が１０°〜４０°の範囲内となることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの現像装置において、
上記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現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの現像装置において、
上記トナーとして、体積平均粒径が３［μｍ］以上、８［μｍ］以下であり、該トナーの体積平均粒径をＤ１、個数平均粒径をＤ２とすると、１．００≦Ｄ１／Ｄ２≦１．４０の関係を満たすトナーを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかの現像装置において、
上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００以上、１８０以下の範囲であり、形状係数ＳＦ−２が、１００以上、１８０以下の範囲であるトナーを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかの現像装置において、
上記トナーとして、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を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記潜像担持体上に形成された各色に対応した潜像にそれぞれトナーを供給して形成されたトナー像を担持する第１中間転写ベルトと第２像担持体ベルトとを備え、該第１中間転写ベルト上のトナー像を記録体の一方の面に転写し、第２像担持体ベルト上のトナー像を記録体の他方の面に転写す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、ファックス、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並びにこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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として、図１６に示す構造ものが広く使用されている。図１６に示す現像装置４は不図示の潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給し、現像ローラ５からの現像剤を回収する供給回収スクリュ４０１とを備えている。さらに、供給回収スクリュ４０１の下流端まで搬送された現像剤と必要に応じて供給されたトナーとを攪拌しながら供給回収スクリュ４０１とは逆方向に搬送する攪拌スクリュ１１を備えている。供給回収スクリュ４０１と攪拌スクリュ１１とは水平方向に配置され、供給回収スクリュ４０１を備える供給回収部４０２と攪拌搬送スクリュ１１を備える攪拌部１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、攪拌部１０と供給回収部４０２とは隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、攪拌部１０と供給回収部４０２とでは現像剤を逆方向に搬送することにより循環搬送されている。
【０００３】
図１５に示す従来の現像装置４では、現像ローラ５への現像剤の供給と現像済みの現像剤の回収とを供給回収スクリュ４０１及び供給回収部４０２で行っている。現像済みの現像剤は現像によりトナーが消費されトナー濃度が現像前よりも低い状態である。現像剤の供給用のスクリュと回収用のスクリュとが同一であり、現像剤供給用の収容部と回収用の収容部とも同一のため、現像済の回収現像剤と現像前の現像剤とが攪拌される。これにより、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度は供給回収スクリュ４０１の現像剤搬送方向の下流側ほど低下していく。特に、高印字率の画像では現像前に対して現像後のトナー濃度の低下が大きくなり、現像剤搬送方向下流側のトナー濃度低下が大きく、画像品質が維持できなくなる問題を生じる。このようなトナー濃度低下を低減するためには、搬送する現像剤の量を増加する方法で対処可能ではあるが、搬送する現像剤の量を増加すると、現像剤へのストレス増加となり、現像剤寿命低下の一因となる。
【０００４】
このような問題は、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載された現像装置のように現像ローラへの現像剤の供給用スクリュと現像済みの現像剤の回収用スクリュとを異なる収容部に設けることで解消することができる。以下、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のそれぞれに記載された現像装置の構成について説明する。
【０００５】
特許文献１に記載の現像装置を図１７に示す。
図１７に示す現像装置４は現像ローラ５と現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給する供給スクリュ８とを備えている。さらに、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する回収攪拌スクリュ１１０を備えている。
供給スクリュ８は回収攪拌スクリュ１１０の上方に配置されており、供給スクリュ８を備える現像剤供給部９と回収攪拌スクリュ１１０を備える回収攪拌部２１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、２つの収容部は隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給部９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給部９の下流端側の開口部で落下して回収攪拌部２１０に供給される。
回収攪拌部２１０では余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら搬送し、下流端で回収攪拌スクリュ１１０の搬送力によって現像剤を押し込み、盛り上がることで開口部から供給部９に現像剤を供給する。なお、回収攪拌部２１０には下流端での過剰な現像剤が堆積することを防止するために過剰な現像剤を上流側に搬送する過剰堆積防止スクリュ２０９が設けられている。
図１７に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収攪拌部２１０内で行い、供給部９に現像済みの現像剤が混入することがない。これにより、供給部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。
【０００６】
次に、特許文献２に記載の現像装置を図１８に示す。
図１８に示す現像装置４は現像ローラ５と供給スクリュ８と、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する回収スクリュ６とを備えている。さらに、供給スクリュ８の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュ６の最下流部まで搬送された回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する攪拌スクリュ１１を備えている。
供給スクリュ８は攪拌スクリュ１１の上方に配置されており、供給スクリュ８を備える供給部９と攪拌スクリュ１１を備える攪拌部１０とは仕切り部材である第１隔壁４０４で仕切られている。そして、２つの収容部は第１隔壁４０４の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給部９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給部９の下流端側の開口部で落下して攪拌部１０に供給される。また、回収スクリュ６を備える回収部７は攪拌部１０の水平方向に並べて設けており、回収部７と攪拌部１０とは仕切り部材である第２隔壁４０５で仕切られている。そして、この２つの収容部は回収スクリュ６の下流端側で第２隔壁４０５に設けられた開口部で連通している。回収部７の下流端まで搬送された回収現像剤は水平方向に移送され、攪拌部１０に供給される。
攪拌部１０に供給された余剰現像剤と回収現像剤とは攪拌部１０で攪拌され、下流端で攪拌スクリュ１１の搬送力によって押し込まれて、盛り上がることで開口部から現像剤供給部９に供給がなされる。
図１７に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収部７内で行い、供給部９に現像済みの現像剤が混入することがない。よって、供給部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。
【０００７】
次に、特許文献３に記載の現像装置を図１９に示す。
図１９に示す現像装置４は現像ローラ５と現像ローラ５に現像剤を供給しながら搬送する供給スクリュ４４０と、供給スクリュ４４０に並列配置され、供給スクリュ４４０と同方向に現像剤を搬送する搬送スクリュ４５０とを備えている。現像に用いられなかった現像剤は、余剰現像剤として供給スクリュ４４０と搬送スクリュ４５０との最下流部まで搬送される。
また、搬送スクリュ４５０の上方には供給スクリュ４４０と現像ローラ５との対向部よりも上方で現像剤から回収された回収現像剤を供給スクリュ４４０及び搬送スクリュ４５０と同方向に搬送する回収スクリュ６を備えている。
さらに、余剰現像剤と、回収スクリュ６の最下流部まで搬送された回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュ４４０及び搬送スクリュ４５０とは逆方向に搬送する攪拌スクリュ１１を備えている。
供給スクリュ４４０と搬送スクリュ４５０とは攪拌スクリュ１１のほぼ水平方向に配置されている。そして、供給スクリュ４４０及び搬送スクリュ４５０を備える供給部９と攪拌スクリュ１１を備える攪拌部１０とは仕切り部材である第１隔壁４０４で仕切られている。
２つの収容部は第１隔壁４０４の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給部９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給部９の下流端の開口部で水平方向に移送され、攪拌部１０に供給される。また、回収スクリュ６を備える回収部７は供給部９の上方に設けており、回収部７と供給部９とは、仕切り部材である第２隔壁４０５で仕切られている。そして、回収スクリュ６の下流端側の第２隔壁４０５には開口部となっており、回収部７の搬送方向下流部は供給部９の下流端部を介して、攪拌部１０と連通している。回収部７の下流端まで搬送された回収現像剤は開口部から、供給部９に落下して、余剰現像剤と共に攪拌部１０に供給される。
攪拌部１０に供給された余剰現像剤と回収現像剤とは攪拌スクリュ１１によって攪拌、搬送され、攪拌部の下流端の開口部で水平方向に移送され、供給部９の上流に供給される。
図１９に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収部７内で行い、供給部９に現像済みの現像剤が混入することを抑制することができる。よって、図１６で示した現像剤に比べて、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度の変化を小さくすることができる。
【０００８】
【特許文献１】特許３１２７５９４号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１１−１６７２６０号公報（第１図）
【特許文献３】特開２００２―７２６４２号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の現像装置は、回収攪拌部２１０で回収と攪拌とを行い、現像箇所を通過した回収現像剤が攪拌の途中にも落ちるため、十分に攪拌がなされていない状態の現像剤が供給部９に向かうおそれがある。攪拌が不十分な現像剤が供給部９に供給されると、供給部９内の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が生じる。このような問題は、回収現像剤のトナー濃度が低下する高印字率の画像ほど顕著となる。
さらに、特許文献１では現像装置の水平方向の省スペース化のため供給部９が回収攪拌部２１０の上方に配置されている。回収攪拌部２１０から上方の供給部９へ現像剤を受け渡すためには、回収攪拌部２１０の下流部では現像剤を滞留させ、過剰の現像剤を供給し、回収攪拌スクリュ１１０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。現像剤を上方に供給するために現像剤を押し込むので、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。
【００１０】
特許文献２に記載の現像装置は、回収部７と攪拌部１０とを設け、現像剤の回収と攪拌とを回収部７と攪拌部１０とに分けて行っている。これにより、攪拌が不十分な現像剤が供給部９に供給されることに起因する、供給部９内の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。
しかしながら、供給部９を攪拌部１０の上方に配置しているので、特許文献１と同様に現像剤を上方に供給する際に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。
【００１１】
特許文献３に記載の現像装置は、回収部７と攪拌部１０とを設け、現像剤の回収と攪拌とを回収部７と攪拌部１０とに分けて行っている。これにより、特許文献２と同様に、攪拌が不十分な現像剤が供給部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、供給部９と攪拌部１０とをほぼ水平方向に配置しているので、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ことに起因する、現像剤の寿命を低下を防止することができる。
しかしながら、特許文献３の現像装置では回収現像剤として回収部７で搬送する現像済みの現像剤を、現像ローラ５よりも上方で、且つ供給スクリュ４４０との対向部よりも現像ローラ５の表面移動方向上流側で回収するものである。これにより、現像ローラ５の表面が上方を向いている位置で現像剤を回収する状態となり、磁力をなくす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、現像済み現像剤の一部が供給部９に入ってしまうおそれがある。現像済みの現像剤が供給部９に入ってしまう状態は、図１６で示した現像剤の問題を十分に解消するものではなく、供給部９内の現像剤のトナー濃度が変化してしまうおそれがあった。
【００１２】
そこで、本出願人は、特願２００５−６８６５９号において、現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度が不均一となったり、低下したりすることを確実に防止でき、装置内で現像剤を循環搬送する際のストレスを軽減することができる現像装置を提案した。この特願２００５−６８６５９号記載の現像装置は、現像剤回収部と、現像剤供給部と、現像剤攪拌部とを設け、現像剤回収部の回収現像剤は、現像剤攪拌部に搬送されて十分攪拌されてから、現像剤供給部に搬送される。よって、現像剤供給部内の現像剤のトナー濃度低下を抑えることができ、現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度が不均一となったり、低下したりすることを防止している。また、現像剤回収部と、現像剤供給部と、現像剤攪拌部とを同じ高さにしているので、現像剤収容部で現像剤を循環搬送する際に現像剤を上方へ持ち上げる必要がない。よって、装置内で現像剤を循環搬送する際のストレスを軽減することができる。また、特願２００５−６８６５９号においては、現像剤回収部を現像ローラの下方に配置しているので、現像済みの現像剤が現像ローラの遠心力と自重によって、現像剤を現像剤回収部に落下させて、現像済みの現像剤を回収している。
【００１３】
しかしながら、現像剤回収部と対向する位置の現像ローラ表面の法線方向の磁束密度が強いと、現像済みの現像剤が現像ローラの遠心力と自重によって、現像剤が現像剤回収部に落下せず、現像剤担持体と連れ回り、現像剤供給部に入ってしまうおそれがあった。また、画像面積率の低い画像が連続して形成されたり、経時の使用で現像剤劣化して流動が変化したりする結果、現像剤回収部内の現像剤量が多くなる。その結果、現像剤回収部内の現像剤の嵩高さが高くなって、現像ローラと回収現像剤との距離が近くなる。すると、現像ローラの磁力により、現像剤回収部の現像剤が現像ローラに再付着し、現像剤供給部に入ってしまうおそれがあった。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を確実に一定にし、現像剤の長寿命化を図ることができ、かつ、現像済みの現像剤を確実に現像剤回収部に回収することができる現像装置および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】
【００１５】
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２成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給スクリュを備えた現像剤供給部と、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、該現像剤供給スクリュと同方向に搬送する現像剤回収スクリュを備えた現像剤回収部と、現像に用いられずに該現像剤供給部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部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スクリュとは逆方向に搬送する現像剤攪拌スクリュを備え、該現像剤を該現像剤供給部に供給する現像剤攪拌部とを有した現像装置において、
該現像剤回収部を該現像剤担持体の下方に設け、該現像剤回収部と該現像剤供給部と該現像剤攪拌部とをほぼ同じ高さで、かつ、上記潜像担持体側から上記現像剤回収部、上記現像剤供給部、上記現像剤攪拌部の順で設け、上記現像剤回収部と上記現像剤供給部とを仕切る仕切り板に、磁気シールドを貼り付けて、上記現像剤担持体の軸方向に対して直交する仮想平面上で該現像剤担持体中心から上記現像剤回収部の潜像担持体側端部とを結んだ線分から、現像剤担持体中心から現像剤回収部の上記現像剤供給部側端部とを結んだ線分までの角度領域における現像剤担持体表面の法線方向磁束密度を、１０［ｍＴ］以下にし、上記現像剤担持体の線速をＶ［ｍ／ｓ］、該現像剤担持体の軸方向長さＬ［ｍｍ］、現像剤の汲み上げ量ρ［ｋｇ／ｍ２］、現像剤の嵩密度ｄ［ｋｇ／ｍ３］、上記回収スクリュの半径ｒ［ｍｍ］、該回収スクリュのピッチ間距離ｌ［ｍｍ］、回収スクリュ羽根の移動速度に対する現像剤の移動速度の割合を示す定数をα、回収スクリュのスクリュ径で決まる円柱の全容量に対し、円柱の全容量から回収スクリュの容積分を除いた容量の割合を示す定数をβとしたとき、該回収スクリュの回転数Ｒ［ｒｐｍ］が、
【数２】
0004681972.tif 000002
を満たす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、上記仕切り板の上記現像剤担持体側端部に、上記潜像担持体側に延びるひさし部を設けた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、上記現像剤回収部の回収現像剤が上記仕切り板側に寄るように回収スクリュの回転方向および羽根の巻き方向を規定した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１または２の現像装置において、上記現像剤回収部の回収現像剤が上記潜像担持体側に寄るように回収スクリュの回転方向および羽根の巻き方向を規定した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１乃至４いずれかの現像装置において、上記現像剤供給スクリュの最上部は上記現像剤担持体の回転中心軸より下方にあり、現像剤担持体の軸方向に対して直交する仮想平面上で該現像剤担持体の中心と該現像剤供給スクリュの最上部との線分と、該現像剤担持体の回転中心を通る水平線とのなす角が１０°〜４０°の範囲内とな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１乃至５いずれかの現像装置において、上記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７の発明は、請求項１乃至６いずれかの現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径が３［μｍ］以上、８［μｍ］以下であり、該トナーの体積平均粒径をＤ１、個数平均粒径をＤ２とすると、１．００≦Ｄ１／Ｄ２≦１．４０の関係を満たすトナーを用いた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乃至７いずれかの現像装置において、上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００以上、１８０以下の範囲であり、形状係数ＳＦ−２が、１００以上、１８０以下の範囲であるトナーを用いた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乃至８いずれかの現像装置において、上記トナーとして、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を用いた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乃至９いずれかの現像装置を備え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１０の画像形成装置において、上記潜像担持体上に形成された各色に対応した潜像にそれぞれトナーを供給して形成されたトナー像を担持する第１中間転写ベルトと第２像担持体ベルトとを備え、該第１中間転写ベルト上のトナー像を記録体の一方の面に転写し、第２像担持体ベルト上のトナー像を記録体の他方の面に転写することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至１３の発明によれば、現像剤供給部と現像剤回収部とを有し、現像剤の供給と回収とを異ならせているので、現像済みの現像剤が現像剤供給部に混入することがない。よって、現像剤供給部の搬送方向下流側ほど現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。
また、現像剤回収部と現像剤攪拌部とを有し、現像剤の回収と攪拌とを分けて行うので、十分に攪拌がなされた現像剤のみが現像剤供給部に供給されるため、現像剤供給部内の現像剤全体のトナー濃度の低下や、トナー濃度が不均一となることを防止することができる。
また、現像剤回収部と現像剤供給部と現像剤攪拌部とをほぼ同じ高さに設けることにより、現像剤回収部と現像剤供給部と現像剤攪拌部とで現像剤を循環搬送する際に現像剤を上方に持ち上げる必要がない。よって、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、現像剤回収部を現像剤担持体の下方に設け、現像剤担持体の中心と回収スクリュの中心とを結んだ線分上の現像剤担持体表面の法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下としている。これにより、現像剤が現像剤担持体と連れ回り、現像剤担持体の表面移動方向下流側へ向かうことがなく、確実に回収できる。これは、現像済みの現像剤が現像剤回収部の上方に到達した際に、現像剤担持体側に現像剤をひきつける磁力がほとんどないので、現像剤は自重により現像剤回収部に落下するためである。これにより、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低下を防止することができる。また、現像剤回収部の上方の磁力がほとんどないので、現像剤回収部の現像剤が現像剤担持体の磁力によって、引きつけられ、現像剤担持体に再付着してしまうのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、単に複写機という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、本複写機は、プリンタ部１００、操作・表示ユニット９０、給紙装置４０、自動画像読取装置２００、紙補給装置３００等を有している。
【００１８】
プリンタ部１００は、紙搬送路４３Ａを境にして、その上方に配設された第１画像形成部と、下方に配設された第２画像形成部とを有している。第１画像形成部は、図中矢印方向に無端移動する第１中間転写ベルトとしての第１中間転写ベルト２１を有する第１転写ユニット２０を備えている。また、第２画像形成部は図中矢印方向に無端移動する第１中間転写ベルトとしての第２中間転写ベルト３１を有する第２転写ユニット３０を備えている。第１中間転写ベルト２１の上部張架面の上方には、４個の第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。一方、第２中間転写ベルト３１の側部張架面の側方には、４個の第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。これら第１、第２プロセスユニットの番号に付したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、それぞれ取り扱われるトナーの色を示している。プロセスユニット内の各機器にも同様の添字を付している。
【００１９】
各プロセスユニット（８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ））は、それぞれ潜像担持体たる感光体（１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ））を有している。第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第１中間転写ベルト２１の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第１受像面という。
【００２０】
一方、第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）も等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第２中間転写ベルト３１の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第２受像面という言う。
【００２１】
第１中間転写ベルト２１は、複数のローラにより、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢であり、且つその第１受像面をほぼ水平に延在させる姿勢で張架されている。第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、このようなほぼ水平の第１受像面に接するように、互いにほぼ水平な状態で並列配設されている。
【００２２】
一方、第２中間転写ベルト３１は、複数のローラにより、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢であり、且つその第２受像面を図中左上から右下にかけて傾斜させる姿勢で張架されている。第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、このように傾斜している第２受像面に接するように、第２中間転写ベルト３１の図中左側方にて、図中左上から右下にかけての斜めの配列になるように配設されている。
【００２３】
図２は、４つの第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つを示す拡大構成図である。４つの第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「８０」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。同図において、感光体１は、プリンタ部１００の動作時に、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。かかる感光体１の周囲には、帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、現像装置４、感光体クリーニング装置２、光除電装置Ｑ等の作像部材や、電位センサＳ１、画像センサＳ２等が配設されている。また、感光体１は、潜像形成手段たる不図示の露光装置より照射されたレーザ光によりその表面に静電潜像を形成される。
【００２４】
ドラム状の感光体１は、例えば直径３０〜１２０［ｍｍ］程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）が被覆されたものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を被覆したものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。
【００２５】
感光体クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃ等を有し、後述の１次転写ニップを通過した後の感光体表面に残留する転写残トナーを除去、回収する。
【００２６】
スコロトロンチャージャ３は、回転駆動される感光体１の表面を例えばマイナス極性に一様帯電せしめるものである。かかる一様帯電を行う帯電手段として、スコロトロンチャージャの代わりに、コロトロンチャージャを用いても良い。また、帯電バイアスが印加される帯電バイアス部材を感光体１の表面に接触させる方式のものでもよい。
不図示の露光装置は、各色後との画像データに対応した光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、潜像を形成するものである。露光装置としては、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結晶素子からなるものや、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザ光によるレーザスキャン方式のものを採用することができる。
【００２７】
プリンタ部１００の現像は、トナーとキャリアからなるニ成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体１に対しレーザビームにより各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体の帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され顕像となる、いわゆる反転現像が行われる。現像装置４の構成の詳細説明については後述する。
【００２８】
図３は、４つの第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つを示す拡大構成図である。４つの第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）も、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、第２プロセスユニット８１は、第１プロセスユニット８０と構成部材が同じであるが、感光体１の回転方向が異なっている。しかし互いに、感光体１の回転軸１aを通るｙ軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体１の周囲に設ける部材の配置にも関係するが、重要な事項である。具体的には、プリンタ部１００本体との結合部、たとえば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮している。これにより、第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とに互換性をモータせることができる。従って第１プロセスユニットと第２プロセスユニット用に個別に現像装置、クリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減化を図ることができる。
【００２９】
先に示した図１において、第１画像形成部は、複数の第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第１転写ユニット２０とから構成されている。また、第２画像形成部は、複数の第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第２転写ユニット３０とから構成されている。また、プリンタ部１００においては、第１転写ユニット２０と第２転写ユニット３０とにより、両面転写装置が構成されている。
【００３０】
第１転写ユニット２０は、第１中間転写ベルト２１を複数のローラ２２（４個），２３，２４，２５，２６（２個），２７，２８，２９によって張架して、第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に接触させている。この接触により、第１転写ユニット２０では、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像（以下、単色第１トナー像とも言う）を、第１中間転写ベルト２１上に重ね合わせて転写するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成される。第１中間転写ベルト２１は、これら４つの１次転写ニップを形成しながら、図中時計回りに無端移動せしめる。各１次転写ニップでは、図示しない電源によって１次転写バイアスが印加される４つの１次転写ローラ２２の何れかが、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に第１中間転写ベルト２１を挟み込んでいる。この１次転写バイアスやニップ圧の影響により、各１次転写ニップで単色の単色第１トナー像が第１中間転写ベルト２１に重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせにより、像担持体たる第１中間転写ベルト２１上に、多色第１トナー像が形成される。
【００３１】
第１中間転写ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にベルトクリーニング装置２０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置２０Ａは、各１次転写ニップを通過した後の第１中間転写ベルト２１の表面に残留する転写残トナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第１中間転写ベルト２１に関連する部材は、第１転写ユニット２０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００３２】
一方、第２転写ユニット３０は、第２中間転写ベルト３１を複数のローラ３２（４つ），３３，３４，３５，３６（２つ）によって張架して感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に接触させている。この接触により、第２転写ユニット３０では、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ第２トナー像（以下、単色第２トナー像ともいう）を、第２中間転写ベルト３１上に重ね合わせて転写するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成される。第２中間転写ベルト３１は、これら４つの１次転写ニップを形成しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。各１次転写ニップでは、図示しない電源によって１次転写バイアスが印加される４つの１次転写ローラ３２の何れかが、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に第２中間転写ベルト３１を挟み込んでいる。この１次転写バイアスやニップ圧の影響により、各１次転写ニップでＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ第２トナー像が第２中間転写ベルト３１に重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせにより、像担持体たる第２中間転写ベルト３１に、多色第２トナー像が形成される。
【００３３】
第２中間転写ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にベルトクリーニング装置３０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置３０Ａは、各１次転写ニップを通過した後の第２中間転写ベルト３１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第２中間転写ベルト３１に関連する部材も、第２転写ユニット３０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００３４】
２つの中間転写ベルト（２１，３１）は、それぞれ例えば、基体の厚さが５０〜６００［μｍ］の樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトである。そして、感光体１が担持する可視像たるトナー像を、１次転写ローラ（２２，３２）に印加される１次転写バイアスによって静電的にベルト表面に転写を可能とする電気抵抗値を発揮する。かかる中間転写ベルトの一例として、ポリアミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値は、１０６〜１０１２［Ωｃｍ］程度に抵抗が調整されたものを挙げることができる。ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブが、ベルト片側あるいは両側端部に設けられている。ベルトの周長は約１５００［ｍｍ］である。
【００３５】
第１転写ユニット２０の１次転写手段たる４つの１次転写ローラ２２や、第２転写ユニット３０の１次転写手段たる４つの１次転写ローラ３２としては、例えば次のような構成のものを用いることができる。即ち、芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加されるものである。本第１実施形態では、導電性ゴム材料として、ウレタンゴムにカーボンを分散したものを用い、体積抵抗を１０５［Ωｃｍ］程度に調整している。
【００３６】
プリンタ部１００は、Ｋトナーだけによるモノクロ画像の出力も可能である。モノクロ画像を出力する場合には、第１転写ユニット２０におけるＹ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニット８０Ｙ，Ｍ，Ｃを使用しない。そして、プロセスユニット８０Ｙ，Ｍ，Ｃを稼動させないだけでなく、これらと第１中間転写ベルト２１とを非接触に保つための機構を備えている。ローラ２６と１次転写ローラ２２を支持する内部フレーム（不図示）を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持している。そして、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体１Ｋだけを第１中間転写ベルト２１と接触させて、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。かかる構成では、感光体の寿命向上の点で有利である。なお、第２転写ユニット３０も同様に、モノクロ画像出力時にプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃを第２中間転写ベルト３１から待避させるようになっている。
【００３７】
第１中間転写ベルト２１の外周には、２次転写ローラ４６が、第１中間転写ベルト２１を裏面で支えながら張架している支持ローラ２８との間に第１中間転写ベルト２１を挟み込むように配設されている。これにより、第１転写ユニット２０においては、第１中間転写ベルト２１と２次転写ローラ４６とが当接する２次転写ニップが形成されている。支持ローラ２８からこの２次転写ニップを経て２次転写ローラ４６に至るまでの領域が、両面転写装置における第１転写部になっている。
【００３８】
２次転写ローラ４６は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴムを被覆したもので、芯金部に対して、図示しない２次転写バイアス電源から２次転写バイアスが印加される。導電性ゴムはカーボンの分散によって体積抵抗が１０７［Ωｃｍ］程度に調整されたものである。
【００３９】
上述の２次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対４５が配設されている。このレジストローラ対４５は、プリンタ部１００の図中右側方に配設された給紙装置４０から送られて来る転写紙Ｐをローラ間に挟み込んだ後、両ローラの回転を一時中断する。そして、第１中間転写ベルト２１上の重ね合わせトナー像である４色トナー像に同期させ得るタイミングで、転写紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。送り出された転写紙Ｐは、２次転写ニップでその一方の面である第１面（図中上側を向く面）に４色トナー像が密着せしめられる。そして、２次転写バイアスやニップ圧の影響により、第１中間転写ベルト２１上の４色トナー像がその第１面に一括２次転写される。２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、第１中間転写ベルト２１や２次転写ローラ４６から離れて、第２中間転写ベルト３１に受け渡される。
【００４０】
第２転写ユニット３０においては、第２中間転写ベルト３１を張架している上部張架ローラ３４によるベルト掛け回し箇所が、第２中間転写ベルト３１の上部張架面になっている。この上部張架面の上方には、電荷付与手段たる転写チャージャ４７が上部張架面と所定の間隙を介して対向するように配設されている。転写チャージャ４７からこの所定の間隙を経由して、上部張架ローラ３４に至るまでの領域が、第２転写ユニット３０の第２転写部となっている。
【００４１】
転写チャージャ４７は公知のタイプで、タングステンや金の細い線を放電電極とし、ケーシングで保持し、放電電極に不図示の電源から転写電流が印加される。第２中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７の間に転写紙Ｐを通過させながら、その第１面に転写チャージャ４７から発せられる電荷を付与することで、第２中間転写ベルト３１上の４色トナー像を転写紙Ｐの第２面に一括２次転写する。上述の２次転写バイアスや、転写チャージャ４７による付与電荷は、何れもトナーの極性と逆のプラス極性である。
【００４２】
プリンタ部１００の図中右側方には転写紙Ｐを供給可能に収納した給紙装置４０が配備されている。この給紙装置は、複数の紙収容手段を備えている。具体的には、最も上段に配設された給紙トレイ４０ａ、これの下方に配設された第１給紙カセット４０ｂ、これの下方に配設された第２給紙カセット４０ｃ、これの下方に配設された第３給紙カセット４０ｄを備えている。これら紙収容手段は、それぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。また、それぞれサイズの異なる転写紙Ｐを収容している。各紙収容手段において、最上位置の転写紙Ｐは、対応する給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより紙搬送路４３Ｂや４３Ａに送られる。
【００４３】
紙搬送路４３Ａには、転写紙Ｐを両面転写装置の第１転写部や第２転写部へ送り出す給送タイミングをとるための、一対のレジストローラ対４５が設けられている。さらに転写紙Ｐの搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするための横レジ補正機構４４が、紙搬送路４３Ａに設けられている。横レジ補正機構４４としては、次のものを例示することができる。即ち、図示しない横方向の基準ガイドと斜行コロ対から構成され、転写紙の横方向端部を該基準ガイドに押付けるように転写紙Ｐをスライド搬送する。そして、転写紙を所定の位置に整合させる。この基準ガイドは転写紙Ｐのサイズにより、所定の位置に移動、配置される。なお、横レジ補正機構４４は転写紙Ｐの搬送方向に対し転写紙Ｐの両方の横方向から、転写紙Ｐの両辺を短時間及び複数回押し、転写紙Ｐを所定の位置に整合させる規制部材から構成されるジョガー方式でもよい。
【００４４】
転写紙Ｐは、レジストローラ対４５から、第１中間転写ベルト２１と２次転写ローラ４６の当接によって２次転写ニップが形成されている第１転写部に向けて搬送される。その後、第２中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７とが対向している第２転写部に向けて送られる。
【００４５】
給紙装置４０においては、複数の給紙トレイのうち、最も上に配設されている給紙トレイ４０ａから排出される転写紙Ｐが、プリンタ部１００の紙搬送路４３Ａに対して、曲げられることなくほぼ水平に真直ぐ搬送されるようになっている。このため厚い転写紙Ｐや剛性の高い板紙でも、給紙トレイ４０ａ内に収容すれば、プリンタ部１００の紙搬送炉４３Ａに確実に給紙することができる。なお、給紙トレイ４０ａには、多様な特性の転写紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示を省略しているが、紙搬送路４３Ａの要所には転写紙Ｐを検知するためのセンサを設けており、転写紙Ｐの存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
【００４６】
最も上側に配設されている給紙トレイ４０ａの上方には、第２給紙路４３Ｃが設けられている。この第２給紙路４３Ｃに対しては、給紙装置４０の図中右側方に設置されている紙補給装置３００から、転写紙Ｐを供給することができる。
【００４７】
第２転写ユニット３０の図中左側方には、第２転写部を通過した転写紙Ｐを、転写紙搬送方向下流側の定着装置６０における定着ニップまで、平面状態保って搬送するための紙搬送ユニット５０が配置されている。紙搬送ユニット５０は、複数の張架ローラ５２，５３，５４，５５，５６によって紙搬送ベルト５１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させるものである。紙搬送ベルト５１の外側には張架ローラ５５に対向させて搬送クリーニング装置５０Ａ、ローラ５６に対向させて転写紙Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、分離ローラ５４に対向し対向させて転写紙Ｐを分離させるための分離用チャージャ５８を備えている。
紙搬送ユニット５０は、第２転写ユニット３０の第２転写部から排出される転写紙Ｐを、複数の張架ローラの１つである受入ローラ５２によるベルト掛け回し箇所にて、紙搬送ベルト５１上に受け取る。この受け取りよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１のおもて面には、静電吸着用チャージャ５７によってトナーの極性と同極性のマイナスの電荷が付与される。この電荷の付与により、紙搬送ユニット５０は、第２転写部から排出されてくる転写紙Ｐを紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着させることができる。
【００４８】
転写紙Ｐをおもて面に静電吸着させた紙搬送ベルト５１は、その無端移動に伴って転写紙Ｐを図中右側から左側へと搬送する。そして、紙搬送ユニット５０の図中左側方に配設されている定着手段たる定着装置６０に向けて、転写紙Ｐを受け渡す。この受け渡しよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着せしめられている転写紙Ｐに対して、分離用チャージャ５８によって電荷が付与される。この電荷の付与により、それまで紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着していた転写紙Ｐがベルトから容易に分離されるようになる。そして、複数の張架ローラのうち、定着装置６０の最も近くに配設されている分離ローラ５４によるベルト掛け回し箇所で、分離ローラ５４の曲率にならって急激に移動方向を変えようとするベルトから転写紙Ｐが分離して、定着装置６０に受け渡される。
紙搬送ベルト５１として、金属ベルト、ポリイミドベルト、ポリアミドベルトなどを採用することができる。そして、紙搬送ベルト５１は、その表面にトナーとの離型性を与えるとともに、帯電可能の抵抗値を備える。なお、紙搬送ベルト５１の移動速度は、定着装置６０における転写紙Ｐの移動速度にあわせる。
【００４９】
紙搬送ユニット５０の記録紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置６０が設けられている。
定着装置６０としては、定着ローラ内部にヒータを備える方式のもの、加熱されるベルトを走行させる方式のもの、誘導加熱を採用した方式のものなどを採用することができる。同図においては、２つの定着ローラを当接して形成した定着ニップで、転写紙Ｐを両面側からそれぞれ加熱して多色第１トナー像及び多色第２トナー像を定着させる方式のものを採用している。転写紙Ｐ両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、２つの定着ローラについては、ベルト材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより、それぞれの面に対して最適な定着条件をつくりだすように、定着装置６０の各種パラメータが制御されるようになっている。
【００５０】
定着装置６０による定着処理が終了した転写紙Ｐは、排出路に向けて送り出される。この排出路には、定着処理後の転写紙Ｐを冷却して、不安定なトナーの状態を早期に安定させる目的で、冷却機能を有した冷却ローラ対７０が配設されている。この冷却ローラ対７０としては、放熱部を有するヒートパイプ構造のローラを採用することができる。
冷却ローラ対７０によって冷却された転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により、プリンタ部１００の左側に設けられた排紙スタック部７５に排紙、スタックされる。この排紙スタック部は、大量の転写紙をスタック可能にすべく、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。なお排紙スタック部７５を通過させ、別の後処理装置に向けて転写紙を搬送させることもできる。別の後処理装置として、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置などを設けることもできる。
【００５１】
プリンタ部１００の上面には、未使用のトナーが収納された各色のトナーボトル８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、着脱可能にボトル収容部８５に収納されている。不図示の供給手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。上下に配設した第１画像形成部と第２画像形成部とで、互いに同色のトナーを扱う現像装置に対しては、共通のトナーボトルからトナーを供給するようになっているが、別々にすることもできる。消耗の多いブラックトナー用のトナーボトル８６Ｋは、特に大容量としておくことも可能である。ボトル収容部８５は、プリンタ部１００上面で操作方向から見て奥側にあって、プリンタ部１００上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用することができる。
【００５２】
プリンタ部１００の上面に設けられた操作・表示ユニット９０には、キーボード等からなる図示しない入力操作部が設けられており、これにより画像形成のための条件などがインプットされる。また、ディスプレイ等からなる図示しない表示部に各種の情報を表示することもでき、操作者とプリンタ部１００との情報交換を容易なものとする。
【００５３】
プリンタ部１００内部に設けられた廃トナー収納部８７は、感光体クリーニング装置２や、中間転写ベルトのベルトクリーニング装置２０Ａ，３０Ａなどと連結されている。そして、これらから送られる廃トナーや紙粉等の異物を一括して回収して収納する。これらのクリーニング装置（２，２０Ａ，３０Ａ，５０Ａ）に大容量の廃トナー収納部を備えないため、クリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ（不図示）を使って廃トナー収納部８７内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。
【００５４】
プリンタ部１００内部に設けられた制御部９５には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。定着装置６０による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファンＦを設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。またこのファンＦは冷却ローラ対７０の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対７０の冷却効果を確実にしている。
【００５５】
給紙装置４０の上部には、周知の技術によって原稿を自動搬送しながらその原稿の画像を読み取る自動画像読取装置（ＡＤＦ）２００が設けられており、これによる読取情報が制御部９５に送られる。送られた読取情報に基づいて、プリンタ部１００が駆動制御されて、原稿と同じ画像が出力される仕組みである。また、プリンタ部１００に対しては、図示しないパーソナルコンピュータ等からの画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。更に、図示しない電話回線から送られてくる画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。給紙装置４０の図中右側方には、上述のように、給紙装置４０に転写紙Ｐを補給する紙補給装置３００が配設されている。
【００５６】
次にプリンタ部１００において、転写紙の片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は基本的に２種類あって、選択が可能となっている。２種類のうちの１つは、第１中間転写ベルト２１に転写した４色トナー像を転写紙Ｐの第１面に一括２次転写する方法である。また、もう１つの方法は、第２中間転写ベルト３１に転写した４色トナー像を転写紙Ｐの第２面に一括２次転写する方法である。プリンタ部１００の構成から、第１中間転写ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、第２中間転写ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部７５上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。
以下、最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第１中間転写ベルト２１に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
【００５７】
プリンタ部１００を稼動させると、第１中間転写ベルト２１と第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が回転する。同時に第２中間転写ベルト３１が無端移動するが、第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は第２中間転写ベルト３１と離間されるとともに不回転状態にされる。そして、第１プロセスユニット８０Ｙによる画像形成が開始される。ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる不図示の露光装置の作動により、ＬＥＤから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、スコロトロンチャージャ３によって一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
【００５８】
この静電潜像は、Ｙ用の第１プロセスユニット８１Ｙの現像装置によってＹトナー像に現像され、Ｙ用の１次転写ニップで第１中間転写ベルト２１上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ側でモータイミングをとって順次同様に行われる。そして、第１中間転写ベルト２１上のＹトナー像に対して、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップでＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、第１中間転写ベルト２１上にイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持される。そして、このフルカラートナー画像は第１中間転写ベルト２１とともに図中矢印の方向に移動される。
【００５９】
一方、給紙装置４０は、内部の給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ，ｃ，ｄから、画像データに対応する転写紙を給紙・分離手段４１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの何れか１つのよって送り出す。そして、搬送ローラ対４２Ｂ，４２Ｃによってプリンタ部１００の紙搬送路４３Ｃに向けて搬送する。そして、横レジ補正機構４４に送られる。
【００６０】
横レジ補正機構４４は、記録体供給手段たる給紙装置４０から両面転写装置（第１、第２転写ユニット）に向けて搬送されている途中の転写紙Ｐにおける搬送方向からの姿勢の傾きを補正する傾き補正手段である。レジストローラ対４５よりも搬送方向上流側で、搬送方向に直交する紙面方向に並べられたガイド板対を、転写紙Ｐの搬送方向に直交する両端に突き当てることで、転写紙Ｐの姿勢の傾きを補正する。ガイド板対の２つのガイド板は、搬送方向に直交する紙面方向に移動可能になっており、給紙された転写紙Ｐの幅に合わせて移動することで、板間距離を転写紙Ｐの幅に合わせることができる。
【００６１】
横レジ補正機構４４によって姿勢の傾きが補正された転写紙Ｐは、レジストローラ対４５のローラ間に至る。レジストローラ対４５は静止しており、転写紙Ｐの先端はレジストローラ対４５のニップに入り込んだ状態で静止するが、第１中間転写ベルト２１上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対４５が回転し、用紙を転写領域に搬送する。
第１中間転写ベルト上のこのフルカラートナー画像は、第１中間転写ベルトと同期して搬送される用紙Ｐの第一面に、２次転写ローラ４６による転写作用を受けて一括２次転写される。２次転写ローラ４６に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆のプラス極性である。２次転写ニップを通過した第１中間転写ベルト２１のおもて面は、ベルトクリーニング装置２０Ａによって転写残トナーがクリーニングされる。
【００６２】
また、各第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、それぞれ、１次転写ニップを通過した後の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に残留する転写残トナーが、感光体クリーニング装置２によってクリーニングされる。この感光体クリーニング装置２は、先に図２に示したように、クリーニングブラシ２ａやクリーニングブレード２ｂによって感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面から転写残トナーを除去するものである。除去したトナー等の異物については、回収手段２ｃによって回収部８７に送る。なおセンサＳ１、Ｓ２は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。また、クリーニング後の感光体１の表面は除電装置Ｑによって残留電荷が除電されて初期化せしめられる。
【００６３】
第１転写部の２次転写ニップで第１面に４色トナー像が２次転写された転写紙Ｐは、第２転写ユニット３０の第２中間転写ベルト３１に受け渡された後、紙搬送ユニット５０に送られる。そして、紙搬送ユニット５０から定着装置６０に受け渡されるが、この受け渡しに先立って、転写紙Ｐに対して分離用チャージャ５８による電荷が付与される。この付与により、第２中間転写ベルト３１に静電吸着していた転写紙がベルトから容易に分離されるようになる。
【００６４】
定着装置６０内では、転写紙Ｐの第１面に担持されているフルカラー画像中の各色トナーが、加熱によって溶融、混色されて完全なカラー画像となる。なお、転写紙Ｐはその第１面だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギーが少なくて済む。制御部９５が画像に応じて定着装置６０の使用する電力を最適に制御する。定着処理が施された後であっても、転写紙Ｐ上で完全に固着するまでは、トナー像は搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するべく、定着装置６０を通過した転写紙は、冷却手段である冷却ローラ対７０が設けられているのである。
【００６５】
冷却ローラ対７０を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により排紙スタック部７５に画像面が上向きとなって排紙される。本複写機は排紙スタック部７５で若い頁の転写紙が順次上に重ねられるように、作像順序がプログラムされているので、排紙スタック部７５で頁順が揃う。
排紙スタック部７５は、排紙される転写紙Ｐの増加に従って、下降するので、転写紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの転写紙を排紙スタック部７５に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施したり、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
【００６６】
転写紙Ｐの片面に画像を形成する他の方法では、第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）での画像の形成をおこなわないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なる。しかし、基本的には上述の片面記録の工程と同じなので、説明を省略する。
【００６７】
次に転写紙の両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
プリンタ部１００に画像信号が入力されると、片面記録の動作で説明した第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。そして、これらは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップで第１中間転写ベルト２１に順次重ね合わせて１次転写される。この工程とほぼ並行して、第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。そして、これらは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップで第２中間転写ベルト３１に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして、第１中間転写ベルト２１、第２中間転写ベルト３１上に、それぞれ４色トナー像が形成される。
【００６８】
図１に示すように、第２プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のユニット間隔は、第１プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のユニット間隔よりも小さくなっている。これにより、第２転写ユニット３０では、第１転写ユニット２０よりも速く重ね合わせ１次転写が終了する。また、上記第１の画像と第２の画像が、転写紙Ｐの搬送方向先端で位置的に合致するためには、第１の画像の形成開始より遅れて第２の画像の形成が開始される。
また用紙はレジストローラ対４５で静止と再送がおこなわれるので、その時間も見込んで給紙され、横レジ補正機構４４で整合される。
レジストローラ対４５は、タイミングをとって用紙を第１の２次転写手段である２次転写ローラ４６と第１中間転写ベルト２１で構成された第１転写部の２次転写ニップに搬送する。
【００６９】
タイミングが計られてレジストローラ対４５から第１転写部の２次転写ニップに送られた転写紙Ｐは、２次転写ローラ４６にプラス極性の転写電流が印加され、その第１面に第１中間転写ベルト２１からにフルカラー画像が転写される。このようにして片面に画像を有した用紙Ｐは、２次転写ローラ４６の搬送作用により、引き続き第２の２次転写手段たる転写チャージャ４７のある第２転写部に送られる。そしてチャージャにプラス極性の転写電流が印加されることにより、第２中間転写ベルト３１にあらかじめ担持されているフルカラーの第２の画像が、一括して転写紙Ｐの第２面に２次転写される。
【００７０】
このようにして両面にフルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、紙搬送ユニット５０の紙搬送ベルト５１によって、定着装置６０へと移送される。吸着用チャージャ５７により紙搬送ベルト５１の表面はトナーの極性と同じマイナス極性で帯電される。これにより、転写紙Ｐの第２面の未定着のトナーが紙搬送ベルト５１に移らないようにしている。除電・分離用チャージャ５８には、交流が印加され、用紙は紙搬送ベルト５１から分離され、定着装置６０に受け渡される。
そして、定着装置６０内で加熱や加圧による定着処理が行われて、両面のトナー画像がそれぞれ溶融、混合される。更に、冷却ローラ対７０と排紙ローラ対７１とを経た後、排紙スタック部７５上に排紙される。
【００７１】
複数の頁の転写紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部７５にスタックされるように作像順序を制御する。これにより排紙スタック部７５から取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に１頁、その裏に２頁、２枚目が３頁、その裏が４頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御部９５によって実行される。
【００７２】
片面記録動作、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。メンテナンスや部品交換等の必要性が生じた場合には、不図示の外装カバー等を開放し、メンテナンスをおこなう。
【００７３】
以上の構成の本複写機においては、上述した第１画像形成部と制御部９５との組合せにより、第１トナー像担持体たる第１中間転写ベルト２１の表面に第１トナー像たる多色第１トナー像を形成する第１トナー像形成部が構成されている。また、第２画像形成部と制御部９５との組合せにより、第２トナー像担持体たる第２中間転写ベルト３１の表面に第２トナー像たる多色第２トナー像を形成する第２トナー像形成部が構成されている。また、第１画像形成部と第２画像形成部と制御部９５との組合せにより、トナー像形成手段が構成されている。なお、第１トナー像とは、複数の単色第１トナー像の重ね合わせによる多色第１トナー像と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ何れかの単色第１トナー像だけからなるトナー像との総称である。また、第２トナー像とは、複数の単色第２トナー像の重ね合わせによる多色第２トナー像と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ何れかの単色第２トナー像だけからなるトナー像との総称である。
【００７４】
次に、現像装置４について詳細に説明する。図４は、現像装置を感光体１の軸方向から見た拡大断面図であり、図５は、現像ローラ５の磁束分布を示す図である。
現像装置４は、現像ケースの開口部を介して感光体１と対向するように配置された現像ローラ５と、現像ローラ５上の現像剤担持量を規制するドクタブレード１６とを備える。この現像ローラ５は、図５に示すように７つの磁石Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６およびＰ７を備えた磁界発生手段としてのマグネットローラ５ａと、その周りを同軸回転する現像スリーブ５ｂとから構成されており、図示するような磁束密度分布が形成されている。なお、磁束密度分布の詳細については、後述する。
【００７５】
現像ローラ５の下方には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容する現像剤収容部があり、現像済みの現像剤が回収される現像剤回収部７と、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給部９と、現像剤攪拌部１０とに仕切られている。現像剤回収部７には、回収スクリュ６が設けられており、現像剤供給部９には、供給スクリュ８が設けられており、現像剤攪拌部１０には、攪拌スクリュ１１が設けられている。現像剤回収部７と現像剤供給部９とは、仕切板１３４で仕切られており、現像剤供給部９と現像剤攪拌部１０とは仕切壁１３３で仕切られている。現像剤収容部は、図示するように、現像剤回収部７、現像剤供給部９、現像剤攪拌部１０および回収スクリュ６、供給スクリュ８、攪拌スクリュ１１が現像ローラ５の下方で横方向水平に配置されており、現像剤回収部７、現像剤供給部９、現像剤攪拌部１０の間で現像剤が循環するように構成されている。なお、現像剤収容部の詳細については、後述する。
【００７６】
また、現像装置４のケーシングは３つの搬送スクリュを備えた軸部で上下に分かれる一体成型された下ケーシング１２及び上ケーシング１３からなっている。仕切壁１３３は下ケーシング１２の一部であり、仕切板１３４は、上ケーシング１３に保持され、下ケーシング１２と勘合するようになっている。
【００７７】
また、供給スクリュウ８は、現像ローラ５の回転中心１５とスクリュ頂点１４とを結んだ直線と、回転中心１５を通る水平な直線との角度θ１が、１０°〜４０°となるように供給スクリュ８を配置するのが望ましい。これにより、供給スクリュ８のスクリュ頂点１４が、現像ローラ５の回転中心１５よりも下方になるように配置される。スクリュ頂点１４が現像ローラ５の回転中心１５よりも下方となるように配置することで、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさのみが現像剤の供給量に寄与するようになる。これにより、現像ローラ５への現像剤の供給量が磁力によってコントロールされるので、現像剤供給部９で搬送される現像剤の上部から所定量の現像剤が確実に供給される。よって、供給スクリュ８の搬送方向で現像剤供給部９内の現像剤の嵩が均一でなく、供給スクリュ８によって、現像ローラ５と対向する位置に汲み上げられる現像剤量が軸方向で多少不均一であっても、現像ローラ５に適正な量の現像剤を供給することができるようになる。
θ１が、１０°未満となると、供給スクリュ８によって汲み上げられた現像剤が自重で落下する際に、現像ローラ５に付着してしまい好ましくない。また、θ１が、４０°を越えると、現像ローラの径を必要以上に大きくしないと、現像剤回収部７を現像ローラの真下に配置することができなくなり、装置の小型化の観点から好ましくない。角度θ１を１０°〜４０°にすることで、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさのみが現像剤の供給量に寄与することができるとともに、装置の大型化を抑制することができる。
【００７８】
現像ローラ５の表面に供給された現像剤は、その層厚を現像ドクタ１６によって規制されて現像に最適な層厚にされる。現像に最適な層厚とするには現像ドクタ１６で現像剤が規制される必要があるため、現像ローラ５に供給される現像剤の量は、現像ドクタ１６を通過する現像剤の量よりも多くする。これにより、現像ローラ５に供給された現像剤は現像ドクタ１６で必ず規制される。その結果、稼動していくうちに現像ドクタ１６の上流側のドクタ領域１７に規制された現像剤が溜まっていく。規制された現像剤は、後から現像ローラ５に供給され、ドクタ領域１７に到達する現像剤により、持ち上げられ、現像ローラ５に落下し、またドクタ領域１７に供給される。このように、現像剤は、ドクタ領域１７で対流するような挙動を示す。
本実施形態の現像装置４では、ドクタ領域１７で規制された現像剤が滞留し、循環対流を起こさないように、ある程度の量規制された現像剤が滞留したら、滞留した現像剤を迂回させて現像剤供給部９に還流させる被規制現像剤回収部材１８が設置されている。被規制現像剤回収部材１８は、現像ローラ５の磁力の影響により、迂回させた現像剤が滞留しないような位置に設置されている。
【００７９】
また、現像ドクタ１６は上ケーシング１３に固定された放熱用部材１９に密着固定されている。現像ドクタ１６は現像剤からの熱を放熱用部材１９に伝達し、放熱用部材の内側にはフィン１２０が形成され稼働中の空気流により放熱を行い、現像剤の温度上昇の低減を図っている。また、放熱用部材１９は現像装置或いは作像ユニット１１１のプリンタ部１００に対する着脱時に案内ガイドとして使用されるガイド部１２１を備えている。
また、下ケーシング１２には、放熱フィン１２８が設けられ、プリンタ部１００前部から後部へ送られる冷却風により、現像装置４全体の温度上昇を低減、冷却できるようになっている。
【００８０】
感光体１と現像ローラ５とが対向する現像領域よりも現像ローラ回転方向下流側には、現像剤捕捉ローラ１２２が設置されている。現像剤捕捉ローラ１２２は、スリーブ１２２ａとその内部に磁石Ｓ１を一つ備えたマグローラ１２２ｂとで構成されており、この磁石Ｓ１が感光体と対向している。この磁石の磁気により感光体１に付着したキャリア及び現像ローラ５から落下した現像剤を捕捉する。そして、現像ローラ５と逆回転させ、現像ローラ５に戻すか、スクレーパ１２３により現像剤回収部７に回収させるようになっている。
攪拌スクリュ１１及び現像剤攪拌部１０の上部の上ケーシング１３には開口部１２４が設けられ、現像剤カートリッジ１２５が保持されるように構成されている。製品納入時または現像剤交換時に現像剤を抜き取った後、現像剤カートリッジ１２５をセットし、現像剤カートリッジシール部１２６を剥離することにより、現像剤が開口部１２４から現像装置４内に充填補給される。現像剤補給もカートリッジとして行えることで、簡単に交換が可能となっている。
【００８１】
また、攪拌スクリュ１１の下側の下ケーシング１２にはトナー濃度センサ１２７を備えている。トナー濃度センサ１２７からの出力信号により、制御系を含むトナー補給手段（図示せず）によって、現像剤供給部にトナーが補給される。トナー補給制御装置としては、公知のモーノポンプを用いる方式のものが採用できる。この方式によればトナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。またトナーを適時補給できるため、現像装置４に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像装置４の小型化がはかれる。
【００８２】
次に、現像剤収容部について、詳細に説明する。
図６は、現像装置４の上ケーシング１３を外した状態を示すものであり、下ケーシング１２で構成される各スクリュを感光体１側から見た斜視図である。また、図７は、図６のＡ方向から見た図であり、回収スクリュ６の回収横移送用パドル１４１、供給スクリュ８の供給横移送用パドル１４２を示している。
図６に示すように現像剤収容部は、図中手前側より回収スクリュ６、供給スクリュ８、及び攪拌スクリュ１１が設置され、それぞれのスクリュによる搬送領域を分けるように、仕切られている。現像剤供給部９と現像剤回収部７とは、上ケーシング１３に保持され、下ケーシング１２と勘合する仕切り板１３４により仕切られており、現像剤供給部９と現像剤攪拌部１０は、下ケーシング１２から延びる仕切壁１３３により仕切られている。現像剤は、回収スクリュ６及び供給スクリュ８では矢印１３５、１３６の方向に、攪拌スクリュ１１では逆方向の矢印１３７の方向に搬送されている。このとき矢印１３５及び１３６は図４中手前から奥側への搬送方向であり、一方、矢印１３７は奥側から手前側への搬送方向である。
【００８３】
現像剤回収部７の現像済み現像剤、現像剤供給部９の供給されなかった現像剤、及び現像剤攪拌部１０の攪拌された現像剤は、それぞれ回転するそれぞれのパドルのよって横移送される。このため、単純に底部をつなげた平面とした場合、回転するパドルに対してデットポイントが生ずるため、うまく引き渡せない場合がある。そのため、図７に示すように、各仕切り部分にはそれぞれ回収・供給凸部１３１及び供給・攪拌凸部１３２が設けられ、それぞれの凸部を乗り越えた現像剤が逆流しないように構成されている。また、回収横移送用パドル１４１の数は２枚に限らず、点線１４１ｂで示すように、搬送量に応じて羽根の枚数を増やしてもよい。また、中間に位置する現像剤供給部９の供給横移送用パドル１４２は、送り込まれた回収現像剤を引き込み、現像剤攪拌部に押し出すため、回収横移送用パドル１４１のような角度を持たせず、ほぼフラットな状態に構成されている。
【００８４】
供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１との間の移送部位置１４３に、上部からトナー補給が行われる。移送部位置１４３は現像剤を横移送するための供給横移送用パドル１４２が現像剤を掻き揚げる位置であるので攪拌作用が大きい。このように、攪拌作用が大きい箇所にトナー補給を行うことで、補給されたトナーが短時間で現像剤と攪拌、混合される。トナーを補給する箇所としては、供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１の間と限らず、回収スクリュ６と供給スクリュ８との間の移送部であってもよい。
【００８５】
ここで、各スクリュの構成について攪拌スクリュ１１を例として説明する。攪拌スクリュ１１は、攪拌回転軸１７０に現像剤搬送方向に向かって現像剤を攪拌搬送する羽部である攪拌搬送羽部１３８と、現像剤を隣接する供給スクリュ８側に移送する攪拌横移送用パドル１３９とを取り付けている。さらに、現像剤搬送方向下流端側の軸受部に現像剤を送り込まないように、現像剤攪拌部１０の搬送方向下流端部の現像剤に搬送方向とは逆方向の搬送力を与える攪拌搬送羽部１３８とは逆の巻方向の攪拌逆送羽部１４０が取り付けられている。なお、回収スクリュ６、及び供給スクリュ８も攪拌スクリュ１１と同様な構成となっている。
なお、現像装置４の各スクリュの形状は以下のとおりである。
攪拌スクリュ：外径φ２６［ｍｍ］、ピッチ３６［ｍｍ］、羽部の条数２条
供給スクリュ：外径φ２２［ｍｍ］、ピッチ３６〜１０［ｍｍ］、羽部の条数１〜２条
回収スクリュ：外径φ１９［ｍｍ］、ピッチ３４［ｍｍ］、羽部の条数２条
また、供給スクリュとしては、上記のように羽部が一条で、ピッチ幅が固定のものに限らず、搬送方向下流側ほどピッチ幅が狭まるものや、羽部の条数が異なるものを用いても良い。
【００８６】
仕切り壁１３３の攪拌スクリュ１１の攪拌横移送用パドル１３９と対向する部分は、開口されており、攪拌横移送用パドル１３９により、現像攪拌部１０で攪拌された現像剤が現像剤供給部９に移送される。一方、仕切り壁１３３の逆側（装置奥側）の供給スクリュ８の供給横移送用パドル１４２と対向する部分もまた開口しており、仕切り板１３４の供給スクリュ８の供給横移送用パドル１４２と対向する部分もまた開口している。回収された現像済みの現像剤は、回収横移送用パドル１４１により、仕切り板１３４の開口している部分を通って供給横移送用パドル１４２に移送される。供給横移送用パドル１４２は、移送された現像済みの現像剤と、現像ローラ５に供給されなかった現像剤を現像攪拌部１０へ移送する。
【００８７】
また、仕切り壁１３３には、供給スクリュ８の現像範囲の中央部よりも現像剤搬送方向下流側に現像剤嵩調節開口部１４５が設けられている。現像剤嵩高さの底部は、現像剤供給部９における現像剤の所定の嵩高さよりも高い位置に設定している。
現像ローラ５に供給される現像剤の減少や、現像ドクタの設定により被規制現像剤回収部材１８によって現像剤供給部に還流する現像剤が多いと、現像剤供給部９内の現像範囲の中央部よりも現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなる場合がある。このように、現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなると、供給スクリュ８による搬送状況が変化し、搬送効率が極端に低下し、正常な現像剤循環が保てず、部分的な現像剤劣化を引き起こすおそれがある。しかし、本実施形態においては、現像剤供給部９内の現像範囲の中央部よりも現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなると、現像剤嵩調節開口部１４５から現像剤攪拌部１０へ現像剤がオーバーフローする。その結果、現像剤供給部９内での現像剤高さを均一にすることができる。また、現像剤嵩調節開口部１４５からオーバーフロー現像剤は、現像に用いられていない現像剤であり、そのトナー濃度は現像に適した状態である。よって、現像剤攪拌部１０の途中に供給してもトナー濃度の低下や、濃度の不均一が生じることはない。
なお、現像剤嵩調節開口部１４５としては、図６に示すように複数箇所に分けて設けたものでも、現像範囲中央部以降全体を一つの開口部として設けたものでもよい。また、仕切壁１３３に開口部を設けて現像剤をオーバーフローさせるだけの簡単な構成で、現像剤供給部９内の現像範囲の中央部よりも現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなるという不具合を防止できる。
【００８８】
次に、現像ローラ５の磁極配置について図５、図８、図９を用いて説明する。
図８は、マグネットローラ５ａの各磁石の配置位置を示す図であり、図９は、現像ローラ５の表面上における法線方向の磁束密度分布を示す円グラフである。図５、図８に示すように、磁石Ｐ２と、磁石Ｐ３との間を離して設け、現像ローラ５の中心と回収スクリュ７の中心とを結んだ線分における法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下としている。現像ローラ上の現像済み現像剤が、現像ローラ５の中心と回収スクリュ７の中心とを結んだ線分付近に搬送されると、磁力の影響をほとんど受けなくなる。その結果、現像ローラ５の回転による遠心力と現像剤の自重とにより、現像剤回収部７に落下し、回収される。磁束密度が１０［ｍＴ］よりも強いと、現像ローラ５の回転による遠心力と現像剤の自重とにより、現像済みの現像剤が現像剤回収部に落下せずに、そのまま現像ローラ５に付着して、供給スクリュ８が対向する現像剤供給位置まで搬送されてしまう。そして、この現像済みの現像剤が現像剤供給部に入り込み再び現像に用いられ、現像ローラ上のトナー濃度が低下したり、不均一となったりするおそれがある。
また、本実施形態では、現像ローラ５の下方の表面を現像剤回収領域とし、その下方に現像剤回収部７を設けている。これにより、現像剤の自重は回収に寄与するため、より確実に現像剤を回収することができる。
なお、現像ローラ５の中心と回収スクリュ７の中心とを結んだ線分における法線方向の磁束密度を０とするのが最も好ましい。回収スクリュ７の中心とを結んだ線分における法線方向の磁束密度を０とすることで、現像ローラ上の現像済み現像剤が、現像ローラ５の中心と回収スクリュ７の中心とを結んだ線分に搬送されると、法線方向磁力の影響を全く受けなくなるため、確実に現像ローラ５上の現像済み現像剤を現像剤回収部に落下させることができる。
【００８９】
現像剤回収部７に回収された現像剤は、回収スクリュ６によって搬送されるが、このとき、回収現像剤の嵩高さは平行となっておらず、回収スクリュ６の回転方向によって、図１０に示すように感光体側か現像剤供給部側かによっている。現像剤回収部の回収現像剤の量が多くなり回収現像剤の嵩が高くなると寄った方の回収現像剤が現像ローラの法線方向の磁力によって現像ローラに再付着し、この再付着した現像剤が現像剤供給部に入り込んでしまうおそれがある。
そこで、本実施形態においては、図５に示すように、現像ローラ５の中心と現像回収部７の感光体側端部７ａとを結んだ線分から、現像ローラの中心と現像回収部７の現像剤供給部側端部７ｂとを結んだ線分までの角度領域φにおける現像ローラ表面の法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下とする。これにより、現像剤回収部７の回収現像剤が多くなっても、現像剤回収部の端部に寄った回収現像剤が現像ローラ５の磁力によって、現像ローラ５に再付着することを抑制することができる。
現像ローラ５の中心と現像回収部７の現像剤供給部側端部７ｂとを結んだ線分までの角度領域φにおける現像ローラ表面の法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下とするため、磁石Ｐ２や磁石Ｐ３の磁力が角度領域φにかからないように調整する必要がある。本実施形態においては、各磁石の法線方向の磁束密度が、表１のようになるに、各磁石を調整している。
【表１】
0004681972.tif 000003
【００９０】
法線方向の磁束密度を表１のようにすることで、磁石Ｐ２や磁石Ｐ３の磁力が角度領域φにかからないようにすることができる。また、現像ローラ５と現像剤回収部７との距離を離せば、角度領域φにおける磁束密度が１０［ｍＴ］以上であっても、現像剤回収部の回収現像剤が現像ローラ５の磁力によって現像ローラ５に再付着することは防止できる。しかし、現像ローラ５と現像剤回収部７との距離を離せばそれだけ現像装置４が大きくなり、省スペース化を実現し難くなる。なお、現像ローラ５の直径φが３５［ｍｍ］、回収スクリュ６の直径φが１９［ｍｍ］のとき、現像ローラ５の中心から回収スクリュ６の距離が３０．１５［ｍｍ］において、角度領域φの磁束密度を１０［ｍＴ］以下とすることで、回収用現像剤の現像ローラ５への再付着を抑制することができた。
なお、角度領域φの磁束密度を０とするのが最も好ましい。これにより、回収現像剤が現像ローラ５の磁力により再付着するのを確実に防止することができる。
【００９１】
本実施形態においては、磁石Ｐ２と磁石Ｐ３との間を離して設けることで、磁束密度を１０［ｍＴ］以下としているが、これに限られない。例えば、現像剤回収部７と対向し、現像スリーブ５ａとマグネットローラ５ｂとの間に磁気シールドを設けることで、法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下としても良い。また、磁石Ｐ２と磁石Ｐ３との間に反発磁石（実施形態では、Ｎ極）などを設けて、磁石Ｐ２および磁石Ｐ３の磁力が角度領域φにかからないようにしても良い。
また、仕切り板１３４に磁気シールドを貼り付けて、磁石Ｐ３の磁力が角度領域φにかからないようにしても良い。
【００９２】
また、回収スクリュ６は、回収用現像剤が感光体側に寄るように回転するのが好ましい。これは、回収用現像剤の感光体端部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着したとしても、供給スクリュ８と対向する現像剤供給位置に搬送される間に、落下して再び現像剤回収部７に回収される可能性が高い。しかし、現像剤供給部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着した場合は、すぐに現像剤供給位置に搬送されるため、搬送される間に、再び現像剤回収部７に回収される可能性が低い。このため、回収用現像剤が感光体側に寄るように回収スクリュ６を回転させることで、図１０のAに示すように、回収用現像剤の高さが、感光体側が中央部分よりも高くなり、現像剤供給部側が中央部分よりも低くなる。その結果、現像剤供給部側の回収現像剤は、現像ローラ５からの距離が離れるため、法線方向の磁力の影響を受けにくくなり、現像ローラ５に再付着しにくくなる。一方、感光体側の回収現像剤は、現像ローラ５からの距離が近づくため、法線方向の磁力の影響を受けて現像ローラ５に再付着しやすくなるが、再付着したとしても、現像剤供給位置まで搬送される間に再び現像剤回収部７に落下して、回収される。その結果、回収現像剤が、現像剤供給位置まで搬送され再び現像に用いられることを抑制することができる。
【００９３】
現像剤の寄り方向は、回収スクリュ６の回転方向によって決まるので、図１０のＡに示すように、反時計回りの回転で回収現像剤が装置の奥側に搬送されるように、回収スクリュ６の羽根を図１１に示すように設定する。
【００９４】
また、現像剤回収部７と現像剤供給部９との間に設けられている仕切り板１３４に図１２に示すように、ひさし部１３４ａを設けても良い。図１２に示すようなひさし部１３４ａを設けることで、現像剤回収部内の現像剤供給部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着するのをこのひさし部１３４ａが防止する。また、仕切り板１３４のひさし部１３４ａと現像ローラ５との隙間を僅かになるように構成する。これにより、現像ローラ５に再付着した現像剤や、現像ローラ５の遠心力や自重で現像剤回収部７に落下しなかった現像剤がひさし部１３４ａの先端に突き当たり、現像剤回収部７へ落下する。その結果、、現像ローラ５に再付着した現像剤や、現像ローラ５の遠心力や自重で現像剤回収部７に落下しなかった現像剤が現像剤供給位置に侵入するのを防止することができる。
また、ひさし部１３４ａが現像剤回収部７内の現像剤供給部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着するのを防止できるため、上記のようなひさし部１３４ａを設けた場合は、回収現像剤が現像剤供給部側に寄るように回収スクリュ６を回転させるのが好ましい。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、回収スクリュ６が反時計周りに回転すると、回収現像剤が装置手前側から奥側へ搬送されるように、回収スクリュ６の羽根を決定する。これにより、現像剤回収部７の回収現像剤が、現像剤供給部側に寄って、装置手前側から奥側へ搬送される。
回収用現像剤が現像剤供給部側に寄るように回収スクリュ６を回転させることで、現像剤供給部側の嵩高さが高くなり、感光体側の嵩高さが低くなる。感光体側の嵩高さが低くなることで、感光体側の回収現像剤が現像ローラ５の磁力による影響を受けることが抑制され、現像ローラ５に再付着するのを抑制することができる。一方、現像剤供給部側の嵩高さは高くなり、現像ローラ５の磁力の影響を受けるが、ひさし部１３４ａが現像ローラ５へ再付着するのを防止する。これにより、現像剤供給部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着することがない。
【００９５】
また、現像剤回収部７に多くの回収現像剤が溜まると、それだけ嵩が高くなり、回収現像剤と現像ローラ５との距離が近くなり、現像ローラ５の磁力によって、回収現像剤が現像ローラ５に再付着する危険が高くなる。また、現像剤回収部７の回収現像剤が溜まり過ぎて現像剤回収部７から溢れると、回収用現像剤が現像ローラ５と接触して、回収現像剤が現像ローラ５との摩擦力で現像剤供給位置まで搬送されてしまうおそれが生じる。このため、回収スクリュ６の回転条件（回転数）を適正値に制御して、現像剤回収部７から回収現像剤が溢れないようにするのが好ましい。
【００９６】
現像剤回収部７から回収現像剤が溢れないようにするためには、少なくとも、現像剤回収部７の軸方向中央部よりも回収現像剤移動方向下流側部分へ流入する単位長さ当たりの回収現像剤量が、現像剤回収部７の下流側部分の単位長さ当たりに保有できる現像剤量以下となるような回収スクリュ６の回転数とすればよい。回収現像剤が、流入する単位長さ当たりの回収現像剤量は、現像ローラ５から回収される現像剤の量と回収現像剤の軸方向の移動速度とで決まってくる。一方、現像剤回収部７が単位長さ当たりに保有できる回収現像剤の量は、回収スクリュ６の面積と回収現像剤の嵩密度で決まってくる。よって、回収スクリュ６の半径ｒ［ｍｍ］、現像剤の嵩密度ｄ［ｋｇ／ｍ３］、現像ローラ５の線速V［ｍ／ｓ］、現像ローラ５の長さL［ｍｍ］、現像ドクタ通過後の現像ローラ５の単位面積あたりの現像剤量（以下、汲み上げ量）ρ［ｋｇ／ｍ２］、回収スクリュ６の回転数R［ｒｐｍ］、回収スクリュ６のピッチ間長さをｌ［ｍｍ］とすると、数３の関係が得られる。
【数３】
0004681972.tif 000004
【００９７】
数３の左辺は、現像剤回収部７が単位長さ当たりに保有できる回収現像剤の量を示しており、βは、回収スクリュ６のスクリュ径で決まる円柱の全容量に対し、円柱の全容量から回収スクリュ６の容積分を除いた容量の割合を示すもので、実験から算出される定数である。数３の右辺上部は、単位時間当たりに現像剤回収部７に回収される現像剤の総量であり、６０を乗算することで、回転数に換算している。右辺下部は、単位時間当たりの現像剤軸方向の移動量であり、αは、回収スクリュ羽根の移動速度に対する現像剤の移動速度の割合を示すもので、実験から算出される定数である。この単位時間当たりに現像剤回収部７に回収される現像剤の総量から単位時間当たりの現像剤軸方向の移動量を除算することで、流入する単位長さ当たりの現像剤量が算出される。そして、数３の左辺の現像剤回収部７が単位長さ当たりに保有できる回収現像剤の量が、流入する単位長さ当たりの現像剤量よりも大きければ、現像剤回収部７から回収現像剤が溢れてしまうのを防止することができる。なお、本実施形態の現像装置においては、定数αは、０．６であり、定数βは、０．７５であった。この数２を回収スクリュ６の回転数Rについてまとめると、数４となる。
【数４】
0004681972.tif 000005
【００９８】
これにより、現像剤回収部７から回収現像剤が溢れてしまわない回収スクリュ６の回転数Ｒを求めることができる。
図１３は、実際にパラメータを入力して、現像ローラ線速に対する回収スクリュ６の必要回転数Ｒｍｉｎをあらわした一例である。ここでは回収スクリュ６の直径を１５，２０，２５[mm]としたときの関係を示している。このように上記の数４より現像剤回収部７から回収現像剤が溢れてしまわない回収スクリュ６の必要回転数を見積もることが可能となる。
【００９９】
次に本発明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、汲み上げ量の低減をすることができる。
これはキャリア間の間隙が小さくなり現像領域における磁気ブラシがより緻密になり、少ない汲み上げ量で十分な現像が行えることになるからである。よって循環する現像剤量を低減することができるため、供給部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、また回収部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。
なおキャリアの平均粒径が６０［μｍ］より大きいと回収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、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。
【０１００】
次にトナーの特性について説明する。
まず、粒径について、トナーの体積平均粒径は３〜８［μｍ］の範囲が好ましい。平均粒径が８［μｍ］以下の小粒径トナーを用いることで、トナー間の空隙が小さくなり現像剤の嵩密度を高めることができる。これにより、現像剤の流動性が変化した場合においても供給部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、また回収部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。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、長期的に安定した剤循環を行うことが可能となる。
一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量およびトナー像の高さ（パイルハイト）の低減を図ることができる。また６００ｄｐｉ以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れ、画像の安定性が高くなる。
一方、体積平均粒径（Ｄ１）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。さらに、体積平均粒径（Ｄ１）が８［μｍ］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（Ｄ１）と個数平均粒径（Ｄ２）との比（Ｄ１／Ｄ２）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。
（Ｄ１／Ｄ２）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。
【０１０１】
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（Ｄ１）、個数平均粒径（Ｄ２）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。
【０１０２】
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１４、図１５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、１００p／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００p／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、１００／４pを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４p） ・・・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。
【０１０３】
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し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、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。
【０１０４】
本複写機で用いるトナーは、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。
本複写機で用いる現像剤では、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、搬送ベルト等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、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。さらに、トナーが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がない。そして、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。
【０１０５】
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。
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［ｎｍ］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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
本複写機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などを例示することができる。
また、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。
【０１０８】
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。
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
【０１０９】
本複写機の現像剤の微粒子を、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。
【０１１０】
（１）
以上、本実施形態の現像装置によれば、現像剤供給部と現像剤回収部とを有し、現像剤の供給と回収とを異ならせているので、現像済みの現像剤が現像剤供給部に混入することがない。よって、現像剤供給部の搬送方向下流側ほど現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。
また、現像剤回収部と現像剤攪拌部とを有し、現像剤の回収と攪拌とを分けて行うので、十分に攪拌がなされた現像剤のみが現像剤供給部に供給されるため、現像剤供給部内の現像剤全体のトナー濃度の低下や、トナー濃度が不均一となることを防止することができる。
また、現像剤回収部と現像剤供給部と現像剤攪拌部とをほぼ同じ高さに設けることにより、現像剤回収部で現像剤を循環搬送する際に現像剤を上方に持ち上げる必要がない。よって、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、現像剤回収部を現像ローラの下方に設け、現像ローラの中心と回収スクリュの中心とを結んだ線分上の現像ローラ表面の法線方向の磁束密度を１０［ｍＴ］以下としている。ことにより、現像剤が現像ローラと連れ回り、現像ローラの表面移動方向下流側へ向かうことがなく、確実に回収できる。これは、現像済みの現像剤が現像剤回収部の上方に到達した際に、現像ローラ側に現像剤をひきつける磁力がほとんどないので、現像剤は自重により現像剤回収部に落下するためである。これにより、現像済みの現像剤が現像ローラと連れ回り、供給位置に達することによるトナー濃度の低下を防止することができる。また、現像剤回収部の上方の磁力がほとんどないので、現像剤回収部の現像剤が現像剤担持体の磁力によって、引きつけられ、現像ローラに再付着してしまうのを抑制することができる。
（２）
また、上記現像ローラの軸方向に対して直交する仮想平面上で現像ローラ中心から上記現像剤回収部の潜像担持体側端部とを結んだ線分から、現像ローラ中心から現像剤回収部の上記現像剤供給部側端部とを結んだ線分までの角度領域φにおける現像剤ローラ表面の法線方向磁束密度を、１０［ｍＴ］以下としている。これにより、現像剤回収部７の回収現像剤が多くなっても、現像剤回収部の回収現像剤が現像ローラの磁力によって、現像ローラ５に再付着することを抑制することができる。
（３）
また、回収スクリュの回転数Ｒを上記数３の右辺以上にすることで、現像剤回収部に現像剤が溜まって、現像剤回収部から現像剤が溢れてしまうのを抑制することができる。
（４）
また、上記現像剤回収部と上記現像剤供給部と仕切る仕切り板を設けたので、回収用現像剤が、溢れて現像剤供給部へ入り込むことを抑制することができる。
（５）
また、上記仕切り板１３４の現像ローラ側端部に、感光体側に延びるひさし部１３４ａを形成することで、現像剤回収部内の現像剤供給部側の回収現像剤が現像ローラ５に再付着するのをこのひさし部１３４ａで防ぐことができる。また、ひさし部１３４ａと現像ローラ５との隙間を、現像剤の径よりも狭くすれば、現像剤回収部７に落下しなかった現像剤や、現像ローラ５に再付着した現像剤が、このひさし部１３４ａの先端に突き当たり、現像剤回収部７へ落下する。これにより、現像剤回収部７に落下しなかった現像剤や現像ローラ５に再付着した現像剤が、現像剤供給位置まで搬送されて、供給現像剤と混ざることを確実に防止することができる。
（６）
また、仕切り板１３４に上記ひさし部１３４ａが形成されている場合は、現像剤回収部の回収現像剤が現像剤供給部側に寄るように回収スクリュの回転方向および羽根の巻き方向を規定する。これにより、現像剤回収部内の回収現像剤は、感光体側の嵩高さが低くなり、現像剤供給部側の嵩高さが高くなる。その結果、現像剤回収部内の感光体側の回収現像剤は、現像ローラ５との距離が離れ、現像ローラ５の磁力の影響を受けにくくなり、現像ローラ５に再付着し難くなる。一方、現像剤回収部内の現像剤供給側の回収現像剤は、現像ローラとの距離が近くなり、現像ローラの磁力の影響を受けて、再付着しようとするが、ひさし部１３４ａが現像ローラ５に再付着するのを防止する。このように、現像剤回収部の回収現像剤が現像剤供給部側に寄るように回収スクリュ６の回転方向および羽根の巻き方向を規定することで、現像剤回収部７の回収現像剤が現像ローラに再付着するのをより抑制することができる。
（７）
また、現像剤回収部７の回収現像剤が感光体側に寄るように回収スクリュ６の回転方向および羽根の巻き方向を規定している。これにより、現像剤回収部内の回収現像剤は、感光体側の嵩高さが高くなり、現像剤供給部側の嵩高さが低くなる。現像剤回収部の回収現像剤が感光体側の嵩高さが高くなると、感光体側の回収現像剤が現像ローラに再付着しやすくなる。しかし、この再付着した回収現像剤は、法線方向の磁力がほとんどない現像剤担持体の中心と回収スクリュの中心とを結んだ線分上を通過するので、現像剤供給位置に搬送される前に、現像ローラから再び落下する可能性が高くなる。よって、現像ローラに再付着した回収現像剤が現像剤供給位置まで搬送されて、現像剤供給部に入ることを抑制することができる。
（８）
また、供給搬送スクリュ８のスクリュ頂点１４が現像ローラ５の回転中心１５よりも下方になるように配置している。そして、現像装置４では現像ローラ５の回転中心１５とスクリュ頂点１４とを結んだ直線と、回転中心１５を通る水平な直線との角度θを１０°〜４０°としている。これにより、現像剤供給部９内の上部から現像ローラ５へ現像剤を供給することになり、現像ローラ５に過剰な現像剤が供給されることがない。その結果、現像ドクタ１６での現像剤へのストレスが低減できる。また、現像ローラ５の径を大きくすることなく、現像剤回収部７を現像ローラ５の真下へ配置することができ、装置の大型化を抑制することができる。
（９）
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、現像剤供給部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、また現像剤回収部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。なおキャリアの平均粒径が６０［μｍ］より大きいと現像剤回収部７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１にキャリアが付着したり、現像装置４からキャリアが飛散したり、しやすくなるという不具合が発生する。
（１０）
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。よって、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。よって現像剤供給部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、また現像剤回収部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。なお、平均粒径（Ｄ１）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不具合が発生しやすい。平均粒径（Ｄ１）が８［μｍ］を超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、現像剤の流動性が悪化するとともに、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。
（１１）
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。よって現像剤供給部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、また現像剤回収部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。
（１２）
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。よって現像剤供給部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、また現像剤回収部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。
（１３）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、少なくとも上記（１）の特徴をもつ現像装置を用いるので、長期にわたり画像濃度の低下やムラのない高品位な画像を得ることができる。
（１４）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、該第１中間転写ベルト上のトナー像を記録体の一方の面に転写し、第２像担持体ベルト上のトナー像を記録体の他方の面に転写して記録体の両面に画像を形成している。これにより、記録体の一方の面の画像を形成した後、記録体を反転させて、もう一方の面に画像形成して記録体の両面に画像を形成するものに比べて、画像を形成するスピードを上げることができる。その結果、両面印刷の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】実施形態に係る複写機の該略構成図。
【図２】同複写機のプリンタ部における４つの第１プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図３】同複写機のプリンタ部における４つの第２プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図４】同複写機の現像装置の概略構成図。
【図５】現像ローラの法線方向の磁束密度を示すの概略構成図。
【図６】現像装置の下ケーシングの斜視図。
【図７】現像剤搬送路の連通部の概略断面図。
【図８】マグネットローラの各磁石の配置位置を示す図。
【図９】現像ローラの表面上における法線方向の磁束密度分布を示す円グラフ。
【図１０】回収スクリュの回転方向と現像剤の寄りとの関係を示す図。
【図１１】回収スクリュの羽根の巻き方向を示す図。
【図１２】仕切り板にひさし部を設けた例を示す図。
【図１３】現像スリーブの線速と回収スクリュの回転数との関係を示す図。
【図１４】形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図。
【図１５】形状係数ＳＦ−２を説明するための模式図。
【図１６】従来から広く使用されている現像装置の概略構成図。
【図１７】特許文献１に記載の現像装置の概略構成図。
【図１８】特許文献２に記載の現像装置の概略構成図。
【図１９】特許文献３に記載の現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【０１１２】
１      感光体ドラム
２      帯電装置
４      現像装置
５      現像ローラ
６      回収スクリュ
７      現像剤回収部
８      供給スクリュ
９      現像剤供給部
１０    現像剤攪拌部
１１    攪拌スクリュ
１２    下ケーシング
１３    上ケーシング
１６    現像ドクタ
１７    ドクタ領域
１８    被規制現像剤回収部材
１９    放熱用部材
２０    第１転写ユニット
２１    第１中間転写ベルト
３０    第２転写ユニット
３１    第２中間転写ベルト
４０    給紙装置
４４    横レジ補正機構
４５    レジストローラ対
４６    ２次転写ローラ
４７    転写チャージャ
５０    紙搬送ユニット
５０Ａ  搬送クリーニング装置
５１    紙搬送ベルト
５４    分離ローラ
５７    吸着用チャージャ
５８    分離用チャージャ
６０    定着装置
７０    冷却ローラ対
７１    排紙ローラ対
７５    排紙スタック部
８０    第１プロセスユニット
８１    第２プロセスユニット
８５    ボトル収容部
９０    操作・表示ユニット
９５    制御部
１００  プリンタ部
１２０  フィン
１２１  ガイド部
１２２  現像剤捕捉ローラ
１２３  スクレーパ
１２７  トナー濃度センサ
１２８  放熱フィン
１３１  回収・供給凸部
１３２  供給・攪拌凸部
１３３  仕切り壁
１３４  仕切り板
１３８  攪拌搬送羽部
１３９  攪拌横移送用パドル
１４０  攪拌逆送羽部
１４１  回収横移送用パドル
１４２  供給横移送用パドル
１４４  現像剤押し出し面
１４５  像剤嵩調節開口部
２００  自動画像読取装置
３００  紙補給装置
【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１９】
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