(57)【要約】【課題】透磁率変化を用いたトナー濃度センサによる水準変動を起こすことない高精度の２成分現像剤のトナー濃度検出を可能にし、トナー濃度安定性が確保できて画像濃度変動を抑制できる現像装置を提供する。【解決手段】トナーの重量平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２０以下であり、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが３０〜６０（−μＣ／ｇ）である。攪拌部材２１，２２の半径及び回転数、並びに現像装置内の現像剤重量から計算される現像剤を攪拌部材で攪拌するた攪拌エネルギーが１．３×１０−３〜３０．０×１０−３（Ｊ）である。所定の式で表されるトナー濃度に対するキャリア被覆率Ｔｎの傾きが６〜１０（％／％）である。以上のように設定する。【選択図】  図１
2005024593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像を可視画像に現像するために、表面に複数個の磁極を持ち、該表面に非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を磁力で担持しながら回動する現像剤担持体を用いて、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材の上流に剤攪拌室を有し、該剤攪拌室内にはトナー濃度センサと、トナーとキャリアを攪拌するための攪拌部材を有する現像装置において、
▲１▼トナーの重量平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２０以下であり、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが３０〜６０（−μＣ／ｇ）であって、
▲２▼攪拌部材の半径及び回転数、並びに現像装置内の現像剤重量から計算される現像剤を攪拌部材で攪拌するた攪拌エネルギーが１．３×１０−３〜３０．０×１０−３（Ｊ）であり、
▲３▼次式で表されるトナー濃度に対するキャリア被覆率Ｔｎの傾きが６〜１０（％／％）であることを特徴とする現像装置。
Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝
ここで、Ｃはトナー濃度、ｒはトナー半径、Ｒは磁性キャリアの半径、ρｔはトナーの真比重、ρｃはキャリアの真比重である。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤として、トナー濃度が５．０〜９．０（ｗｔ％）の現像剤を使用することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
現像剤として、重量平均粒径が４．５〜８．０μｍのトナー及び重量平均粒径が３０〜６０μｍのキャリアを含むものを使用することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の現像装置において、
現像剤として、トナーが３μｍ以下の粒子個数比率が５％以下のものを使用することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２，３又は４の現像装置において、
現像剤に使用されるトナー及びキャリアが、常温常湿下、トナー濃度５％以下の条件下でキャリアとトナーを１０分間攪拌混合したときに得られる帯電量Ｑ６００に対して、同一条件下で２０秒間攪拌混合した時に得られる帯電量Ｑ２０とすると、
Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００
で計算される帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上得られるトナー及びキャリアを使用することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１の現像装置において、
上記攪拌部材として、トナー濃度センサの垂直方向に位置する攪拌部材部分に規制板が取付けられたものを用いることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いらる２成分現像剤を用いた現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置が広く用いられている。この現像装置は、現像剤担持体上に２成分現像剤を担持して、画像形成装置の感光体ドラム等の像担持体との対向する領域へ搬送する。この領域で画像情報に応じて像担持体上に形成されている静電潜像を現像して顕像化する。上記現像剤担持体としては、複数個の磁極を持ち、２成分現像剤を磁力でその表面に直接担持しながら回動して搬送するものが一般に使用されている。像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する現像装置も知られている。現像剤担持体は、一般的には『現像スリーブ』が使用されることが多く、また像担持体は一般的に『感光体ドラム』が使用される機会が多い。よって以下、現像剤担持体として『現像スリーブ』、像担持体として『感光体ドラム』を例にして発明が解決しようとする課題を説明する。
【０００３】
上記現像装置で用いられる磁気ブラシ現像法では、非磁性トナー粒子と磁性キャリア粒子からなる２成分現像剤により、内部に磁界発生手段である磁石を有する現像スリーブの表面に所謂磁気ブラシを形成させる。この磁気ブラシを感光体ドラムに当接または近接させて現像を行う。例えば、連続的に交番電界を印加している現像スリーブと感光体ドラム間で、現像スリーブ側から感光体ドラム側への転移及び逆転移をトナー粒子に繰返し行なわせることで現像を行う。
【０００４】
２成分現像剤を使用した磁気ブラシ現像用の現像装置は、現像室と攪拌室とからなる現像容器を備えている。現像室と攪拌室にはそれぞれ攪拌部材であり回転可能な攪拌搬送スクリュー等の攪拌部材が収容されている。現像室の開口部には、所定方向に回転する現像スリーブが配置されている。上記現像容器中にはトナー粒子と磁性キャリア粒子とが混合させてなる２成分現像剤が収容されている。トナーと磁性キャリアの混合比は、現像によって２成分現像剤中のトナーが消費されると変化する。具体的には、全重量分のトナーの重量の比率であるトナー濃度が低下する。このため通常は、その消費量等に見合う分のトナーを、トナーが収容されているトナータンクから現像装置の本体内に補給して、現像装置の本体内に収容されている２成分現像剤のトナー濃度がはぼ一定に保たれるようになっている。
【０００５】
このトナー濃度の維持は、画像安定化のためには非常に重要であり、トナー濃度の検知及び維持手段として種々の方法が提案されている。例えば感光体ドラム周辺に設けた検知手段により、感光体ドラム上の現像トナー像に光を照射してその透過光もしくは反射光からトナー濃度を検知し、トナー補給量を調整する方式がある。トナー濃度の検知については、現像スリーブ近傍に設けた検知手段により、現像スリーブ上に担持された現像剤に光を照射したときの反射光からトナー濃度を検知する方式もある。コイルのインダクタンスを利用して現像容器中に設けられたセンサ近傍の一定体積内における現像剤の見掛け透磁率変化を検知してトナー濃度を検知する方式などもある。
【０００６】
感光体ドラム上の現像トナー量からトナー濃度を維持する方式は、次の問題が残されている。現像容器中の現像剤のトナー濃度とは関係無く、例えば感光体ドラムと現像スリーブとの間隔や潜像電位の変動等で現像トナー量が変動することがある。その結果、適正にトナー補給が行われないことがあるという問題が残されている。現像スリーブ上に塗布された現像剤に光を照射したときの反射光からトナー濃度を検知する方式も、高温高湿下等で現像剤の帯電量が低下したときに生じるトナー飛散で反射光検知手段表面が汚れてしまった場合、正確なトナー濃度が検知できず誤検知してまうという問題が残されている。
【０００７】
これらの方法に対し、コイルのインダクタンスを利用しセンサ近傍における一定体積内の現像剤の透磁率変化を検知してトナー濃度を検知する方式は、上記誤検知が少ない。使用するセンサ単体（以下、インダクタンスセンサという）のコストも安価である。このような事情で、トナー補給制御を目的する場合、一般的に光反射（もしくは透過）型センサに比べて用いられる機会が多い。インダクタンスセンサは攪拌搬送スクリュー等の攪拌部材の近傍に配置される。このインダクタンスセンサを用いてトナー濃度を検出し、トナー濃度を維持する方式では、例えば一定体積中の現像剤透磁率が大きくなったときは、トナー濃度が低くなったと判断してトナー補給を行う。逆に透磁率が小さくなった場合は、トナー濃度が高くなったと判断してトナー補給を停止する。このようなシーケンスに基づき現像剤のトナー濃度を制御する。
【０００８】
しかし、このインダクタンスセンサを用いた場合においても問題が残されている。インダクタンスセンサを用いる場合、次の現像剤初期セットアップを一般的に行う。すなわち、予め所定のトナー濃度に調整されている初期現像剤を現像容器に投入したとき、インダクタンスセンサを用いて投入された初期現像剤のトナー濃度検知を行ってその検出値を記憶する。この記憶した検出値を、その後のトナー濃度の変動を検出するにあたっての基準値として使用するためである。インダクタンスセンサで検出している一体体積中の透磁率は、トナー濃度が変化していなくても、使用環境の変化や画像出力の頻度で検出値が変動してしまうことがある。この場合、インダクタンスセンサの出力値が現像初期セットアップのものと同じでも検出した現像剤のトナー濃度は初期現像剤とは異なっているといった事態を生じ得る。逆に、初期現像剤と同じトナー濃度であるにもかかわらず、インダクタンスセンサの出力値が現像剤初期セットアップ時のもとは異なるという事態も生じ得る。このようなトナー濃度検知の水準変動を起す現象がある。この結果、実際のトナー濃度が低くなり過ぎた場合には、画像濃度低下という異常画像を発生させる。逆にトナー濃度が高くなり過ぎた場合には、現像部からトナーが噴き出すトナー飛散や画像濃度過多による所謂かぶりや地肌汚れといった異常画像を発生させる。
【０００９】
以上のようなトナー濃度制御に関わる欠点に対して、トナー濃度センサ側からのアプローチや、トナー及びキャリア側からのアプローチとして、次のようないくつかの方法が提案されてきた。しかし、いずれの方法でも、トナー濃度制御安定性が十分に確保できず、未だに品質改善効果で満足のいくものは提案されるに至っていない。
（１）トナー濃度センサ側からのアプローチ
特許文献１では、トナー濃度センサとして、その検出手段が２種以上の感度レベルに切替えられる機能を有し、かつその検出感度がトナー濃度の検出すべき領域の違いに応じて切替えられる構成されたセンサが提案されている。しかしこれで提案されている方式では、確かにセンサー感度としては高い領域を使用するという点においては効果的であるが、トナー濃度安定性という面からは上記に示すような問題の解決に至る提案ではない。つまりセンサの検知レベルに対するトナー濃度水準変動という現象に対しては、効果が認められないということである。また、特許文献２では、剤担持体上に担持される２成分現像剤のトナー濃度を検知するという目的から、かかるトナー濃度を検出する手段（トナー濃度センサ）を剤担持体と剤搬送機構とによって画定される領域内にその剤担持体に臨ませた状態で複数個設け、その各検出手段からの検出結果に基づいてトナー濃度制御を行うように構成した現像装置が提案されている。この提案におけるセンサを剤担持体に臨ませた状態で設置することは、画像出力に伴う現像剤の経時劣化の影響を受けやすくなる。つまり磁性キャリア表面がトナー成分等で汚染（スペント）してきた場合、キャリアの磁気特性が低下傾向になり、剤担持体上への保持力が低下して汲み上げ量も低下しやすくなり、トナー濃度センサの検出レベルに影響を及ぼす。また複数個のセンサを使用して、トナー濃度検知の正確性を高めることを狙っているが、情報を多く集めるという点では有効であるが、上記の問題解決に繋がる方法ではない。また検出手段を複数個使用することから、コストアップが余儀なくされる。さらにその設置スペースを確保しなければならず、現像装置の小型化に対しても不利である。
（２）トナー及びキャリア側からのアプローチ
特許文献３では、外枠表面にフッ素樹脂を有するトナー濃度センサが設けられ、ワーデルの実用球形度が０．８以上のトナーを用いる現像装置が提案されている。しかし該提案では攪拌時間に対する現像剤の嵩密度変化については検証されているが、攪拌回転数、攪拌力に対する検討は一切なされていない。また現像剤のトナー濃度及び帯電特性についても何ら検証が為されておらず、トナー濃度制御面においては十分な性能が得られるものではなく、トナーの球形度が０．８以上であっても、補給容器等の補給されたトナーがキャリアと素早くかつ均一に付着することはなく、トナー濃度安定性について改善効果が得られるものではない。また、特許文献４では、トナーとキャリアの５０％体積平均粒子径比を規定する画像形成装置が提案されている。しかし、現像剤の帯電特性や現像装置内の攪拌状態からの検討は一切為されておらず、トナーとキャリアの体積粒径比を規定するだけでは、均一な混合状態にある現像剤が得られるものではなく、つまり現像剤のトナー濃度安定性は確保されるものではない。さらに特許文献５では、磁性体粒子表面をコーティングする樹脂種類を規定した磁性キャリアと負帯電性トナーからなる２成分現像剤が提案されている。この提案は、磁性体粒子を限定することにより、トナー濃度センサ表面のモールド樹脂との摩擦帯電を防止して、センサの不正確化を防止するものであるが、現像剤自身のトナー濃度及び帯電特性について検証が為されておらず、上記問題点に対して根本的な解決になる提案ではない。さらに特許文献６では、トナー用結着樹脂の含有物及び添加剤を規定したトナーと磁性粒子表面を規定したキャリアからなる２成分現像剤が提案されている。この公報においては環境変動面についての検証はなされているが、帯電特性の安定性や均一性などは検証されておらず、トナー濃度安定性確保という目的については改善効果が得られる提案ではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２００１−２４９５３１号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７７７７号公報
【特許文献３】
特開平５−００６０９３号公報
【特許文献４】
特開平５−０１１６１３号公報
【特許文献５】
特開平７−１４０７２６号公報
【特許文献６】
特開平１０−１７１１６７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、透磁率変化を用いたトナー濃度センサによる水準変動を起こすことない高精度の２成分現像剤のトナー濃度検出を可能にし、トナー濃度安定性が確保できて画像濃度変動を抑制できる現像装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上に形成された静電潜像を可視画像に現像するために、表面に複数個の磁極を持ち、該表面に非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を磁力で担持しながら回動する現像剤担持体を用いて、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材の上流に剤攪拌室を有し、該剤攪拌室内にはトナー濃度センサと、トナーとキャリアを攪拌するための攪拌部材を有する現像装置において、▲１▼トナーの重量平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２０以下であり、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが３０〜６０（−μＣ／ｇ）であって、▲２▼攪拌部材の半径及び回転数、並びに現像装置内の現像剤重量から計算される現像剤を攪拌部材で攪拌するた攪拌エネルギーが１．３×１０−３〜３０．０×１０−３（Ｊ）であり、▲３▼次式で表されるトナー濃度に対するキャリア被覆率Ｔｎの傾きが６〜１０（％／％）であることを特徴とするものである。
Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝ここで、Ｃはトナー濃度、ｒはトナー半径、Ｒは磁性キャリアの半径、ρｔはトナーの真比重、ρｃはキャリアの真比重である。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤として、トナー濃度が５．０〜９．０（ｗｔ％）の現像剤を使用す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１又は２の現像装置において、現像剤として、重量平均粒径が４．５〜８．０μｍのトナー及び重量平均粒径が３０〜６０μｍのキャリアを含むものを使用す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１、２又は３の現像装置において、現像剤として、トナーが３μｍ以下の粒子個数比率が５％以下のものを使用す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１、２，３又は４の現像装置において、現像剤に使用されるトナー及びキャリアが、常温常湿下、トナー濃度５％以下の条件下でキャリアとトナーを１０分間攪拌混合したときに得られる帯電量Ｑ６００に対して、同一条件下で２０秒間攪拌混合した時に得られる帯電量Ｑ２０とすると、Ｚ（％）＝（Ｑ２０／Ｑ６００）×１００で計算される帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上得られるトナー及びキャリアを使用す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の現像装置において、上記攪拌部材として、トナー濃度センサの垂直方向に位置する攪拌部材部分に規制板が取付けられたものを用いることを特徴とするものである。
【００１３】
以下に本発明の詳細を説明する。本発明者らが鋭意検討したところによれば、次のことが明らかになった。
（１）トナー濃度検知センサの検知精度向上によるトナー濃度の安定性確保に対して、従来技術にあるようなトナー濃度センサの検知手段の改良や単純なトナーの形状（球形度）及び添加剤やキャリアのコート樹脂材料の規定などでは満足のいく品質は得られない。
（２）現像剤として帯電量Ｑ／Ｍとキャリアを被覆するトナーの粒径分布、さらには現像装置内での現像剤の攪拌状態が非常に重要な因子である。２成分現像剤を用いた現像方式では、画像出力により現像剤中のトナーが消費されて、消費量に応じてトナーが補給されて更に画像が出力されるというサイクルを繰返すのが一般的である。トナー補給された際に、素早く、かつ均一に、トナーをキャリアに付着させて現像剤を均一な混合状態にする必要がある。このような均一な混合状態を実現するためには、▲１▼．現像剤の帯電特性、▲２▼．トナー粒度分布の均一性、及び、▲３▼．現像機中の現像剤に対する攪拌状態が重要である。これら３つの特性を規定することにより前記課題を解決することが可能で、ひとつでも欠落した特性が存在すると品質改善効果が得られない。
【００１４】
上記▲１▼．現像剤の帯電特性にいて
トナー濃度センサは現像剤の透磁率変化を検知するものである。この透磁率が現像剤の嵩密度変化に対応して変化するは既知である。この嵩密度にはトナー濃度以外に現像剤帯電量も影響を与える。一定レベルの嵩密度を得る為には、一定レベルのトナーとキャリアの付着力、即ち一定レベルの帯電量が必要となる。本発明者の検討により、帯電量としては３０〜６０（−μＣ／ｇ）を満足する必要があることが明らかになった。６０（−μＣ／ｇ）よりも高い帯電量の現像剤では、トナーとキャリアの付着力が強過ぎて逆に現像剤の流動性を阻害してしまい、正確なトナー濃度が検出できなくなってしまう。
【００１５】
上記▲２▼．トナー粒度分布の均一性について
現像剤の均一な混合状態、即ち現像剤の全領域においてトナー濃度が同一水準になる状態を実現するためには、トナーの粒度分布が均一であることが求められる。つまりトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｖ／Ｄｎが１に近いことが望ましい。この粒子径比率Ｄｖ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、トナー濃度の均一性が得られる。
【００１６】
上記▲３▼．現像機中の現像剤に対する攪拌状態について
トナーとキャリアを素早く、均一に混合するためには、現像機中で攪拌する攪拌部材の適切な攪拌エネルギーが必要である。この攪拌エネルギーは攪拌部材の半径及び回転数、現像機中の現像剤重量から算出できる。具体的には、（１／２）＊（現像剤重量：ｋｇ）＊（攪拌部材回転速度：ｍ／ｓｅｃ）２で計算される。そして本発明者の検討結果より、１．３×１０−３〜３０．０×１０−３（Ｊ）の範囲の攪拌エネルギーを与えることにより、補給されたトナーが現像剤上に到達した地点から短距離でキャリアに付着し始めて、短時間で均一な混合状態が得られることが明らかになった。また３０．０×１０−３（Ｊ）以上の攪拌エネルギーでは、次の不具合が発生することが明らかになった。つまり、攪拌力が強くなりすぎて、トナーがキャリア表面を汚染する所謂キャリアスペントが発生しやすくなり、現像剤の帯電能力低下や、トナー濃度が一定にも関わらず嵩密度の水準変動が起きてしてしまい、トナー濃度センサの誤検知を招いてしまう。
【００１７】
また、本発明者らが鋭意検討したところによれば、次のことも明らかになった。
（３）トナー濃度に対するキャリア被覆率の変化も不可欠な因子である。この因子はトナー濃度検出感度に関わる因子であり、所望な検出感度を得る為には適当なトナー濃度に対するキャリア被覆率の傾きが必要である。これが６〜１０（％／％）を満足する必要があることが明らかになった。この傾きが６（％／％）未満である場合は検出感度の低下を招く。１０（％／％）を超える場合にはトナー濃度変化に対する現像剤帯電量Ｑ／Ｍの変化量が大きくなりすぎて、Ｑ／Ｍ変化量が現像剤中の嵩密度変化に影響を及ぼすようになってくる。即ちＱ／Ｍ変化量に伴う透磁率変化が、トナー濃度センサの検出値に水準変動を招いて正確なトナー濃度を検出することが困難になってくる。さらにトナー濃度１０（％）を超えた場合には、キャリア被覆率が１００（％）を超えてしまい、現像スリーブからトナーが吹き出す、所謂トナー飛散が発生する。このように検出可能なトナー濃度範囲が極端に狭くなるという不具合も発生する。上記キャリアに対するトナーの被覆率Ｔｎは以下の式より算出される。
Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝
ここで、Ｃはトナー濃度、ｒはトナー半径、Ｒは磁性キャリアの半径、ρｔはトナーの真比重、ρｃはキャリアの真比重である。そしてトナー濃度に対する被覆率をプロットすることにより１次回帰直線を求めて、トナー濃度に対する傾きを算出することができる。
【００１８】
本発明において現像剤のトナー濃度は５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で使用することが望ましい。トナー濃度が５．０（ｗｔ％）より低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、所望の画像濃度を得る為には像担持体上の静電潜像を現像する交番電界をより高く印加する必要がある。この場合、トナーのみならずキャリアまでも現像されてしまう所謂キャリア付着が発生してしまい、画像品質を損なう恐れがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高すぎる場合には、画像濃度が低下してしまう。またトナー濃度が９．０（ｗｔ％）よりも高い場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。
【００１９】
また、本発明においてトナーの重量平均粒径が４．５〜８．０μｍ、キャリアの重量平均粒径が３０〜６０μｍであることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が４．５μｍ未満では、現像剤の流動性が極端に悪化して、トナー濃度センサの検出が正確に行えなくなる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合、前述のようにトナー濃度検出範囲の狭小化及びトナー飛散誘発が懸念される。このメカニズムはキャリアについても適用され、キャリアの小粒径化はトナーの場合同様に流動性低下を招く。特に重量平均粒径が３０μｍ未満では、感光体ドラム上の静電潜像を現像する場合にトナーのみならずキャリアまで現像される、所謂キャリア付着が発生する。またキャリアを大粒径化した場合、キャリア被覆率が上昇する方向であり、やはり不具合がある。即ちトナーの重量平均粒径が４．５〜８．０μｍ、キャリアの重量平均粒径が３０〜６０μｍにすることにより、トナー濃度制御安定性及び正確さに加えて、解像度の向上も図られ、さらに高品質な画像が得られる。またトナー粒度分布における３μｍ以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果は顕著であり、現像機中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。
【００２０】
また、本発明においてトナーの帯電立ち上がり比率が７０（％）以上になるトナー及びキャリアを用いることが望ましい。このようなトナーの帯電立ち上がり比率にすることによって、トナー濃度センサの検出精度向上に加えて、トナー飛散、及び地肌汚れにも大きな改善効果が認められた。すなわち、このようなトナーの帯電立ち上がり比率は補給されたトナーを効率良く、均一にキャリアに付着させて、均一な混合状態にするために重要な特性である。これが優れていると、短時間でキャリアに対して静電力、ファンデアワールス力が働き、所望の帯電量が得られ、トナー飛散、地肌汚れの抑制も可能になる。
【００２１】
また、本発明において攪拌部材としてトナー濃度センサの垂直方向に位置する攪拌部材部分に規制板を取付けられたものを用いることが望ましい。これを用いると、トナー濃度センサー検出精度において品質改善効果はより顕著であった。攪拌羽根に規制板を取付けられた箇所では、現像剤の搬送機能が低下する代わりに、現像剤の滞留時間は長くなる。よって、トナー濃度センサの垂直方向に規制板を取付けることにより、トナー濃度センサの経時安定性が確保されるようになり、測定精度の向上が図られる。また規制板の大きさとしては、攪拌部材の軸方向に対してトナー濃度センサの外径と同等であることが望ましく、トナー濃度センサ外径よりも大きい場合は、攪拌部材の搬送能力が低下してしまい、現像剤の滞留時間が長くなりすぎて、キャリアスペントが起き易くなり、現像剤の寿命が低下してしまう。また規制板の大きさがトナー濃度センサ外径よりも小さい場合、現像剤の滞留効果が低下して、効果低下に伴いトナー濃度経時安定性も低下してくる。
【００２２】
前述の帯電量Ｑ６００、Ｑ２０の測定方法は、以下のとおりである。常温常湿下、キャリア５０ｇとトナー濃度５％に相当するトナーを所定の時間混合（装置名：（株）伊藤製作所社製のボールミル架台Ｓ４−２型、回転数：２８０ｒｐｍ）することにより現像剤を作成する。この現像剤３ｇを目開き６３５メッシュ（ＳＵＳ３１６製  東洋コーポレーション（株）製）をセットした測定用ゲージに入れ、６０秒間ブローオフ（ブローオフ装置：東芝ケミカル（株）製ＴＢ−２００、ブローガス：窒素エアー、ブロー圧力：１．５±０．１（ｋｇ／ｃｍ２））した後、飛散した粉体の電荷量Ｑ（μＣ）と質量Ｍ（ｇ）を測定し、帯電量Ｑ／Ｍ（−μＣ／ｇ）を得ることができる。さらに請求項１の現像剤帯電量としては、現像剤３ｇを測定用ゲージに入れた後は、上記同一手順で測定される。
【００２３】
トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本発明では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行なった。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲ  ＣＯＵＮＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法として、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。前記試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流して、この抵抗変化から２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。またキャリアの粒度分布測定には、マイクロトラック粒度分布計（モデルＳＲＡ、日機装社製）を用いて、０．７〜１２５μｍの範囲で測定を実施した。
【００２４】
本発明の現像装置に使用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。本発明のトナーで使用される結着樹脂としては従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用される。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは単独であるいは２種以上を混合して使用される。
【００２５】
次に本発明の現像装置に使用されるトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用できて、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用される。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料などが挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常１〜３０ｗｔ％、好ましくは３〜２０ｗｔ％である。
【００２６】
本発明の現像装置に使用されるトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤、いずれのものも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等などが挙げられる。
【００２７】
また本発明の現像装置に使用されるトナーにおいては、離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などの植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライトなどの鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系ワックス類を含有することができ、これらは単独であるいは２種以上混合して使用される。
【００２８】
更に本発明の現像装置に使用されるトナーには、前記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチルなど）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモンなど）等の助剤を添加することも可能である。更に本発明のトナーには、必要に応じて前記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独であるいは２種以上使用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が０．１μｍより小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理し、疎水化度４０以上のものが好ましい。
【００２９】
本発明の現像装置に使用されるトナーの製造方法としては公知の方法が用いられるが、例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合した後、スクリュー型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル、加圧加熱ニーダーを用いて溶融混練を行なう。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。
【００３０】
上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後にハンマーミルなどの粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機などに連結されたローター粉砕機などを用いて表面処理を行なうが、例えば衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができるが、圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備してなるジェット式粉砕機としてＩタイプ及びＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）を好ましく使用できる。またローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等を例示できるが、特に外壁としての固定容器と該固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備してなるローター式粉砕機としてターボミル（ターボ工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業社製）等が使用でき、連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）などが使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行ない、微細粒子を得ることができる。
【００３１】
さらに上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤の添加混合を行う場合、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。
【００３２】
本発明の現像装置に使用されるキャリアは少なくとも芯材及び結着樹脂から構成されており、芯材としては感光体ドラムへのキャリア付着防止の点から重量平均粒径が小さくとも２０μｍの大きさのものを使用し、キャリアスジ等の発生防止の点から大きくとも１００μｍのものを使用する。具体的材料としては、電子写真用現像剤用２成分キャリアとして公知のもの、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等キャリアの用途、使用目的に合わせ適宜選択して用いればよい。
【００３３】
本発明の現像装置に使用されるキャリアの被覆樹脂としては、従来からキャリア用被覆樹脂として一般的に用いられているものを使用することができ、例えば、アクリル樹脂、アミノ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスルフィン酸系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリプチラール系樹脂、尿素系樹脂、ウレタン／ウレア系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、テフロン（登録商標）系樹脂等の各種熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂及びその混合物、ならびにこれらの樹脂の共重合体、ブロック重合体、グラフト重合体およびポリマーブレンド等であるが、これらに限るものではない。
【００３４】
また上記キャリアにおける結着樹脂の膜厚としては０．０５〜１．００μｍが適当であり、好ましくは０．１〜０．８μｍである。膜厚が０．０５μｍ未満の場合、膜が薄過ぎて、現像機中でトナーとキャリア攪拌混合時に被覆した膜が削れやすくなり、十分な耐久性が得られず好ましくない。一方、膜厚が１．００μｍ以上の場合、キャリア抵抗が高くなり過ぎて、キャリア付着が悪化する傾向にある。また現像剤の流動性も悪化する傾向があり、トナー濃度センサ制御面からも好ましくない。
【００３５】
さらに上記キャリアには必要に応じて抵抗調整剤を使用することも可能であり、抵抗調整剤として用いられる導電性物質は従来知られているものであれば、いずれもを用いても構わないが、安価な導電性物質という点からはカーボンブラックを用いることが好ましい。しかも、カーボンブラックとしてはＢＥＴ比表面積が８００ｍ２／ｇ、好ましくは１０００ｍ２／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ、好ましくは２５０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックを用いることが最も好ましい。またカラーキャリア等で色汚れが問題となる場合には、白色系金属酸化物を用いることが好ましい。白色系金属酸化物としては、酸化チタン系、酸化亜鉛系及び酸化スズ系粒子が挙げられる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、発明を適用した現像装置及びそれを備えた画像形成装置の実施形態について説明する。図２は、本発明にかかる画像形成装置としての電子写真方式のフルカラープリンタを示す。図２において、箱状の装置本体１内には複数個の像担持体ユニットとしての感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、３Ｋそれぞれ装置本体１に着脱可能に装着されている。装置本体１内の中央部には記録材担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて矢印Ａで示す方向に回転駆動可能に設けられている。
【００３７】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように、同ベルトの上方に配設されている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの配列は、感光体２Ｙを給紙側とし、感光体ユニット２Ｋが定着装置９側に位置するように４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの順となっている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
【００３８】
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとそれぞれ対向配置されている。現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、複数色、例えばイエロー（以下Ｙという）ろキャリアを有する２成分現像剤、マゼンタ（以下Ｍという）とキャリアを有する２成分現像剤、シアン（以下Ｃという）とキャリアを有する２成分現像剤、ブラック（以下Ｋという）とキャリアを有する２成分現像剤をそれぞれ感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
【００３９】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの下方には図示を省略した両面ユニットが配置されている。両面ユニットの下方には、サイズの異なる転写材が収納可能な給紙ユニット７、８が配設されている。転写ベルト３の下流側には定着装置９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側であって装置上部に設けられた排紙トレイ１０に案内している。
【００４０】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。例えば、感光体ユニット２Ｙは、図２中に２点差線で囲って示すように、感光体４Ｙと、感光体４Ｙに当接する帯電手段としての帯電ローラ１１Ｙと、感光体４Ｙの表面をブラシローラ１２Ｙ及びクリーニングブレード１３Ｙでクリーニングするクリーニング装置１４Ｙとを一体のユニット構成としたもので、装置本体１に着脱可能に取付けられる。感光体ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの構成の説明は省略する。
【００４１】
書き込み装置６は、図１に示すように、回転多面鏡、レーザ光源としてのレーザダイオード、ｆθレンズ、ミラーなどを備えており、Ｙ画像データ、Ｍ画像データ、Ｃ画像データ、Ｋ画像データでそれぞれ変調されたＹ用レーザ光、Ｍ用レーザ光、Ｃ用レーザ光、Ｋ用レーザ光を、感光体ユニット４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに照射する。
【００４２】
本形態では、図示しない操作部により画像形成が指示されると、図２において感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１１Ｙ…は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ帯電ローラ１１Ｙ…により一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これらの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
【００４３】
給紙カセット７、８のうち選択された方の給紙カセットからは、１枚の転写材が分離されて、感光体ユニット２Ｙよりも給紙側に配置されたレジストローラ１５へ給紙される。本形態では、装置本体１の右方側部に図示を省略した手差しトレイが配置され、この手差しトレイからも転写材がレジストローラ１５へ給紙可能である。レジストローラ１５は、各転写材を感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト３上へ送り出す。送り出された転写材は、紙吸着ローラ１６によって帯電される転写ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
【００４４】
搬送された転写材には、各転写部を順に通過する際に、転写ブラシ１７Ｙ・・・により感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写されることで、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された転写材は、定着装置９によりフルカラートナー像が定着され、その後は指定されたモードに応じた排出路を通って排紙トレイ１０に反転排出される場合や、定着装置９から直進して図示しない反転ユニット内を通ってストレートに排紙される。
【００４５】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択された時の動作であるが、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択された時にはＫトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材上に形成される。また白黒画像形成モードが操作部で選択された時には、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材上に形成される。
【００４６】
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、現像装置５Ｙを代表して、その構成を説明する。図２中に現像装置５Ｙが示されている。図１は現像装置５Ｙを上方から見た一部破断した図である。
【００４７】
図１、図３において、現像装置５Ｙは、Ｙトナーとキャリアを有する２成分現像剤が収容された現像ケース１８内に配置され、この現像ケースの感光体４Ｙに向けた開口部を介して感光体４Ｙと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ１９と、現像ケース１８内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材としてのスクリュー部材２０、２１とを備えている。
【００４８】
現像ケース１８Ｙは、感光体４Ｙへの現像剤の供給側に位置する第１の空間部２２Ｙと、供給口２３から補給トナーの供給を受ける第２の空間部２４側とに仕切り壁２５によって分割されている。スクリュー部材２０は空間部２２に、スクリュー部材２１は空間部２４にそれぞれ配置され、現像ケース１８に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ１９も図示しない軸受部材を介して現像ケース１８に回転自在に支持されている。現像スリーブ１９は、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。
【００４９】
図１に示すように、スクリュー部材２０、２１は転写材の幅方向に延設されていて、互いに平行配置されている。スクリュー部材２０、２１の一端は歯数の同じ歯車２６、２７が互いに噛合するように装着されている。本形態では、歯車２６に対して図示しない駆動モータからの回転駆動力が伝達されることで、スクリュー部材２０、２１が互いに相反する方向に回転駆動される。図１において、スクリュー部材２１は現像剤を左方から右方に向かって搬送する向きに回転し、スクリュー部材２０は現像剤を右方から左方に向かって搬送する向きに回転する。
【００５０】
仕切り壁２５の図１中左側の一端と現像ケース１８の内側面１８ａの間には、空間部２２から空間部２４へ現像剤を送る受け渡し部２８が形成され、仕切り壁２５の他端と現像ケース１８に内側面１８ｂの間には、空間部２４から空間部２２へ現像剤を送る受け渡し部２９がそれぞれ形成されている。受け渡し部２９の幅Ｗは、受け渡し部２８の幅Ｗ１よりも狭くなるように形成されている。受け渡し部２９が形成される現像ケース１８の端部は、現像スリーブ１９の両端面間に形成される感光体の画像形成領域Ｌの外方へ突出していて、受け渡し部２９が画像形成領域Ｌの外方に位置するように形成されている。
【００５１】
現像ケース１８には、図３中に示すように現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ３０が装着されている。このトナー濃度センサ３０はコイルインダクタンスセンサであって、図１に示すように、空間部２４内にその検知面３０ａが臨んでいるとともに、画像形成領域Ｌの中央線を基準として受け渡し部２８よりも受け渡し部２９寄りに配置されている。
【００５２】
このような構成の現像装置５Ｙの動作を現像剤の搬送について説明する。現像ケース１８内の２成分現像剤は、スクリュー部材２０、２１が等速回転すると、攪拌されつつ図１において左方から右方へと搬送され、受け渡しに２９から搬送スクリュー２０が配置された空間部２２へと送られる。受け渡し部２９から空間部２２に送られた２成分現像剤は、搬送スクリュー２０により攪拌されると同時に図１において左方向に搬送された後、受け渡し部２８から空間部２４側に送られ、再び搬送スクリュー２１により攪拌されると同時に図１において右方向に搬送される。このように現像剤を攪拌しながら搬送することで、現像剤は現像装置５Ｙ内を循環しながらＹトナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。
【００５３】
搬送スクリュー２０は現像剤の一部を現像スリーブ１９に供給し、現像スリーブ１９はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。現像スリーブ１９上の現像剤は、図３に示すように、現像ケース１８に配置された規制部材３１により、その高さ（量）が規制される。感光体４Ｙ上の静電潜像は、現像スリーブ１９上のＹトナーで現像されてＹトナー像となる。現像ケース１８内の現像剤のトナー濃度が所定の値になると、Ｙトナーがトナー補給口２３から現像ケース１８内の空間部２４側に補給される。このＹトナーはスクリュー部材２１による攪拌で現像剤と混合される。
【００５４】
なお、上記トナー濃度センサ３０が装着される側に対応するスクリュウ部材２１としては、図４に示すものを用いることが望ましい。このスクリュウ部材２１の上記検出面３０ａに対向する軸部部には、軸に平行に可撓性を有する材質からなる規制板３２がホルダ板部３３を介して固設されている。この規制板３２の幅は、トナー濃度センサ３０の外径と同等にしてある。以下の各実施例における「規制板有無」として言及しているのは、この規制板３２を備えたスクリュウ部材２１を用いるか、備えてないスクリュウ部材２１を用いるかを表している。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ここでの部は重量基準である。また、各実施例及び比較例についての主な特性は最後の方の表１０にまとめ、評価の結果は表１１にまとめている。
【００５６】
〔実施例１〕
＊トナー製造例
2005024593.tif 000003
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行い、マスターバッチ顔料（１）を得た。次に、該マスターバッチ顔料を用いて、以下の方法によりトナーを作成した。
2005024593.tif 000004
からなる組成の混合物を２軸混練機にて溶融混練し、該混練物を粉砕部に平板型衝突板を具備したジェットミル粉砕機で平均粒径１２μｍになるように微粉砕し、さらにＤＳタイプ気流式分級機に連結したターボミルを使用して表面処理を行なったが平均粒径１１．５μｍであった。さらに微粉分級して、重量平均粒径が１２．１μｍ、３μｍ以下の粒子個数比率が０％の微細粒子を得た。該微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性酸化チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。
＊キャリア製造例
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１  トーレダウコーニングシリコーン社製）を希釈して、シリコーン樹脂溶液（固形分：５％）を得た。流動床型コーティング装置を用いて、重量平均粒径７０μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト）５ｋｇの粒子表面上に、上記シリコーン樹脂溶液を、１００℃の雰囲気下で約４０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、更に２４０℃２時間加熱して、真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＡを得た。
上記方法で得られたカラートナー及びキャリアを用いてトナー濃度（ＴＣ）４．５ｗｔ％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表１】
2005024593.tif 000005
【００５７】
〔実施例２〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径８．４μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を２％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例１のキャリアを用いて、同様な評価を行った。
【００５８】
〔実施例３〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１５％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは重量平均粒径３５μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト）を使用した以外は、実施例１と同一方法で真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＢを用いて、同様な評価を行った。
【００５９】
〔実施例４〕
［重合トナーの製造例］
イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０ｇを投入し、６０℃に加温した後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて攪拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
（トナー成分）
スチレン                            １７０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                ３０ｇ
キナクリドン系マゼンタ顔料            １０ｇ
ジ−ｔ−ブチルサリチル酸金属化合物      ２ｇ
ポリエステル樹脂                      １０ｇ
上記処方を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２，２‘−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇを溶解し、重合性単量体組成物を調整した。前記、水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、Ｎ２雰囲気下において、ＴＫ式ホモミキサーにて１００００ｒｐｍで２０分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で一部水系媒体を留去して冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、重量平均粒径が８．２μｍ、３μｍ以下粒子個数比率が２％の着色懸濁粒子を得た。該微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーを得た。更に実施例１のキャリアを用いて、同様な評価を行った。
【００６０】
〔実施例５〕
キャリアは重量平均粒径５０μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト）を使用した以外は、実施例１と同一方法で真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＣを得た。実施例２と同一のマゼンタトナーを使用して、実施例１と同一条件で現像剤を作成して、同様な評価を行った。
【００６１】
〔実施例６〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度（ＴＣ）７．０ｗｔ％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が２．５０Ｖになるように調製を行い、基準値とする。その他の現像条件は実施例１と同一である。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【００６２】
〔実施例７〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度（ＴＣ）１０．０ｗｔ％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が２．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。その他の現像条件は実施例１と同一である。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【００６３】
〔実施例８〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表２】
2005024593.tif 000006
【００６４】
〔実施例９〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表３】
2005024593.tif 000007
【００６５】
〔実施例１０〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表４】
2005024593.tif 000008
【００６６】
〔実施例１１〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表５】
2005024593.tif 000009
【００６７】
〔実施例１２〕
上記実施例４におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表６】
2005024593.tif 000010
【００６８】
〔実施例１３〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１３％に調製した以外は実施例４と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。また実施例３のキャリアＢを用いて、トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表７】
2005024593.tif 000011
【００６９】
〔比較例１〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１５％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは実施例６の重量平均粒径５０μｍのキャリアＣを用いて、実施例１と同一条件で評価を行った。
【００７０】
〔比較例２〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径８．４μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を２％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは実施例３の重量平均粒径３５μｍのキャリアＢを用いて、実施例１と同一条件で評価を行った。
【００７１】
〔比較例３〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を２２％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは実施例３の重量平均粒径３５μｍのキャリアＢを用いて、実施例１と同一条件で評価を行った。
【００７２】
〔比較例４〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径が８．４μｍ、３μｍ以下の粒子個数比率０％の微細粒子を得た。該微細粒子２０ｋｇに対して、平均粒径０．３μｍの疎水性酸化チタン微粒子２００ｇを添加及び攪拌混合を行って、真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは実施例１の重量平均粒径７０μｍのキャリアＡを用いて、実施例１と同一条件で評価を行った。
【００７３】
〔比較例５〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径が５．１μｍ、３μｍ以下の粒子個数比率１５％の微細粒子を得た。該微細粒子２０ｋｇに対して、平均粒径０．０１５μｍの疎水性シリカ微粒子２００ｇを添加及び攪拌混合を行って、真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは実施例１の重量平均粒径３５μｍのキャリアＢを用いて、実施例１と同一条件で評価を行った。
【００７４】
〔比較例６〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１５％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは重量平均粒径３５μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト）を使用した以外は、実施例１と同一方法で真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＢを用いて、。トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表８】
2005024593.tif 000012
【００７５】
〔比較例７〕
上記実施例１におけるトナーで重量平均粒径５．１μｍ、３μｍ以下粒子個数比率を１５％に調製した以外は実施例１と同一方法で真比重１．２０ｇ／ｃｍ３のマゼンタ電子写真用トナーを得た。またキャリアは重量平均粒径３５μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト）を使用した以外は、実施例１と同一方法で真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＢを用いて、。トナー濃度４．５％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８１００機を以下に示す現像条件に改造して品質評価を行った。現像剤の初期設定として、トナー濃度センサ出力が３．００Ｖになるように調製を行い、基準値とする。該基準値を維持する状態で画像を出力した。通紙枚数に対するトナー濃度推移、トナー飛散、画像品質について評価を実施した。
【表９】
2005024593.tif 000013
【００７６】
以上の各実施例及び比較例についての評価結果を後の表１１にまとめてある。各評価項目における許容レベルと次のとおりである。
〔画像濃度〕
画像濃度については、３０ｍｍ×３０ｍｍのベタ部の中心をＸ−ｒｉｔｅ９３８分光濃度計で、５箇所測定して平均値を出す。初期からの画像濃度変動を±０．１５の範囲を許容レベルとする。
〔トナー飛散〕
トナー飛散評価については、Ａ４サイズ６％チャートを１０００枚出力した後に現像スリーブ周辺に飛散したトナーを粘着テープで採取して、採取されたトナー重量で評価する。
ランク５：１０ｍｇ以下
ランク４：１１〜３０ｍｇ
ランク３：３１〜６０ｍｇ
ランク２：６１〜１５０ｍｇ
ランク１：１５１ｍｇ以上
※ランク４までが許容レベル
〔地汚れ〕
地肌汚れ評価については、Ａ４サイズ６％チャートを１０００枚出力して、１０００枚目の画像で地肌部５ｍｍ２ににおけるトナー粒子個数で評価した。
ランク５：５個以下
ランク４：６〜１０個
ランク３：１１〜５０個
ランク２：５１〜１００個
ランク１：１０１個以上
※ランク４までが許容レベル
【００７７】
トナー濃度安定性については、次のように評価した。上記のように一連の評価は画像出力前にトナー濃度センサの基準値設定を行い、トナー濃度センサが該基準値になるように制御して画像出力を行った。よって初期からのトナー濃度の変動幅が小さいほど、安定性に優れていると判断できる。初期からのトナー濃度変動のおいて±０．３０ｗｔ％を許容レベルとする。
【００７８】
【表１０】
2005024593.tif 000014
【００７９】
【表１１】
2005024593.tif 000015
【００８０】
【発明の効果】
本願発明によれば、透磁率変化を用いたトナー濃度センサによる水準変動を起こすことない高精度の２成分現像剤のトナー濃度検出を可能にし、トナー濃度安定性が確保できて画像濃度変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる現像装置の構成を示す平面視図である。
【図２】本発明にかかる現像装置を現像剤供給手段として用いた画像形成装置の一形態を示す全体構成図である。
【図３】図２に示す画像形成装置に設けられた像担持体を有する像担持体ユニットの一形態を示す拡大図である。
【図４】変形例に係る攪拌部材の説明図。
【符号の説明】
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ      像担持体（感光体ドラム）
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ      現像剤供給手段（現像装置）
１８      ケース
１９      現像スリーブ
２０      スクリュウ部材
２１      スクリュウ部材
２８      受け渡し部
２９      受け渡し部
３０      トナー濃度検知手段
３０ａ    検知面
２２      空間部側
２３      トナー補給口
２４      空間部
２４      仕切り板
３１      規制板
Ｌ        画像形成領域
【図１】
2005024593.tif 000016
【図２】
2005024593.tif 000017
【図３】
2005024593.tif 000018
【図４】
2005024593.tif 000019