(57)【要約】【課題】現像剤撹拌機能に優れ、現像剤撹拌搬送部材の生産性の向上を図ることができる現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ１０に対して平行に配置され、現像剤を攪拌して現像ローラ１０に搬送する搬送スクリュ１４，１５を備える現像装置４において、搬送スクリュ１５が回転軸１７と、回転軸４５ａの周囲に形成された羽根部材１８と、回転軸１７に対して所定の角度をもって羽根部材１８に設置され、羽根部材１８のピッチよりも狭いピッチを有するコイル状バネ部材１９とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、
該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して所定の角度をもって該螺旋状羽根部材に設置され、該螺旋状羽根部材のピッチよりも小さいピッチを有する単数又は複数のコイル状バネ部材とからな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、
上記コイル状バネ部材の螺旋方向が上記螺旋状羽根部材の螺旋方向と逆であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記コイル状バネ部材は、伸縮方向の両端部が上記螺旋状羽根部材に固定された状態で、上記回転軸に対して略平行に設置されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１の現像装置において、
上記コイル状バネ部材の巻きを解いた状態での長さは、該コイル状バネ部材の両端部間の長さに比べて１．５倍以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１の現像装置において、
上記コイル状バネ部材は、上記螺旋状羽根部材の外周に設けられた溝部に入り組んで配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、
表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、
該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して０度以外の角度をなすようにして該螺旋状羽根部材の１乃至数ピッチ毎に設置され、設置位置が互いに該螺旋状羽根部材の回転方向位置で同じである複数の板状部材からなることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、
該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して平行になるように該螺旋状羽根部材に設置され、回転方向先端部が波状又は鋸歯状に形成されている単数又は複数の板状部材とからなることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記板状部材の回転方向先端部の形状は、ひとつの凸部をみたとき、現像剤搬送方向上流側の傾斜面の長さが現像剤搬送方向下流側の傾斜面の長さよりも長いことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、６、又は７の現像装置において、
上記現像剤収容部には、現像剤搬送方向が互いに異なる一対の上記現像剤攪拌搬送部材と、一対の該現像剤撹拌搬送部材を仕切る仕切り壁と、補給トナーが補給されるトナー補給口とが設けられ、
上記コイル状バネ部材又は板状部材の上記螺旋状羽根部材への取り付け箇所が、該トナー補給口より現像剤搬送方向下流側で、且つ該仕切り壁の現像剤搬送方向下流側端部よりも現像剤搬送方向上流側であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、６又は７の現像装置において、
上記コイル状バネ部材及び上記板状部材は、回転中に現像剤の上面よりも上方に間欠的に露出するように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１、６又は７の現像装置において、
上記現像剤のトナー表面には、外部添加剤が添加されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１、６、又は７の現像装置において、
上記現像剤のトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９のトナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１、６又は７の現像装置において、
上記像担持体上の残留トナーを除去するトナー除去手段と、該トナー除去手段により除去された除去トナーを上記現像装置の上記現像剤収容部に回収するトナー回収手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１、６、又は７の現像装置において、
上記現像装置は、上記像担持体上の残留トナーを除去・回収する機能も兼ねることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、又は１４の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化するための現像装置、及びこの現像装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を顕像化する現像装置は、現像剤中のトナーとキャリアとの混合状態が画像に影響することから、現像剤の攪拌混合に関する提案が種々なされている。
例えば特許文献１に開示される現像剤撹拌搬送部材１１０では、図２４に示すように、回転軸１１１の周囲に形成された螺旋状羽根部材１１２の間に複数の棒状の突起部材１１３を設置している。この現像剤撹拌搬送部材１１０を備えた現像装置内の現像剤は、螺旋状羽根部材１１２の回転によって軸方向に搬送されるとともに、突起部材１１３の回転によって遠心方向に投げ出されて撹拌される。
【０００３】
また、特許文献２に開示される現像剤撹拌搬送部材１２０では、図２５に示すように、回転軸１２１の周囲に螺旋状羽根部材１２２と軸方向に沿って延びたメッシュ状のスクリーン部材１２３とを設置し、両者が一体に回転する。この現像剤撹拌搬送部材１２０を備えた現像装置内の現像剤は、螺旋状羽根部材１２２の回転によって軸方向に搬送されるとともに、メッシュ状のスクリーン部材１２３を複数回通過して攪拌される。
【０００４】
しかし、上記特許文献１の現像剤撹拌搬送部材１１０は、回転軸１１１に突設された複数の突起部材１１３によって剤を遠心方向に投げ出す機能はあるが、回転軸方向における突起部材１１３の密度が小さい（本数が少ない）。このため、突起部材１１３が現像剤に突入した直後に突起部材１１３後方に生じる空隙部への現像剤の自重落下移動を利用する態様の現像剤の攪拌効果は殆どえられず、流動する現像剤の分散混合、攪拌機能に関し改良の余地がある。
【０００５】
また、上記特許文献２の現像剤撹拌搬送部材１２０では、スクリーン部材１２３を図２５のようにパドル状に設けた場合、スクリーン部材１２３が鉛直方向下向きとなったときに現像剤に埋没するため現像剤から受ける反作用が大きくなる。このため、スクリーン部材１２３の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まる恐れがある。また、現像剤撹拌搬送部材１２０と現像ローラとの対向領域におけるスクリーン部材１２３の剤移送方向と、現像ローラによる剤移送方向とが互いに逆の向きになるように現像剤撹拌搬送部材１２０等の回転の向きを設定した装置では、次の恐れもある。すなわち、スクリーン部材１２３が現像ローラに最近接対向位置となったきに、この対向部におけるスクリーン部材１２３と現像ローラとの剤移送方向が異なるため、現像ローラ上に磁力で担持される現像剤からの反作用力がスクリーン部材１２３に加わる。この結果、スクリーン部材１２３の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まる恐れがある。以上の理由により、トルク変動が大きく、駆動モータトルクに余裕が少ない状態が発生しやすくなる。駆動モータトルクに余裕が少なくなると、現像系の回転ムラが生じやすくなり、現像画像にピッチムラ、バンディング等の濃度ムラが発生し易い。従って、スクリーン部材１２３の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まっても駆動モータトルクの余裕が少なくならないように、予め駆動モータトルク余裕を大きくとる必要があった。一方、螺旋状羽根部材の一部又は全体をスクリーン部材で構成することも提案されているが、この場合はスクリーン部材の開き目の部分に現像剤を押し出す能力がない為、現像剤を軸方向に攪拌する能力が低減するという副作用がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−６３０８１号公報
【特許文献２】
特開平２０００−１９８２３号公報
【０００７】
上述したような従来技術の事情に鑑みて、本出願人は平成１４年特許願第３６２９６８号及び平成１５年度特許願第４８０３７号で、以下に説明する現像剤撹拌搬送部材を備えた現像装置を提案した。図２６に示す現像剤撹拌搬送部材１３０は、回転軸１３１の周囲に形成された螺旋状羽根部材１３２と、回転軸１３１に対して平行に設置された複数の線状部材１３３とを備えている。図２７（ａ）（ｂ）に示す現像剤撹拌搬送部材は、回転軸１４１の周囲に形成された螺旋状羽根部材１４２と、回転軸１４１に対して０度以外の角度をなすようにして螺旋状羽根部材１４２に固定された線状部材１４３とを備えている。
これらの提案によれば、螺旋状羽根部材１３１、１４１が軸を中心に回転するのに伴い線状部材１３３、１４３が現像剤中に入ったり出たりすることによって、現像剤を効率よく高速で剪断する。そして、線状部材１３３、１３４が現像剤に突入した直後に線状部材１３３、１３４後方に生じる空隙部へ現像剤が流れ込み、現像剤が効率よく攪拌される。これにより、トルクをあまり高めることなく、補給トナーの現像剤への分散性・攪拌性を優れたものにすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、平成１４年特許願第３６２９６８号及び平成１５年度特許願第４８０３７号に提案されている現像剤撹拌搬送部材１３０、１４０は、樹脂で一体形成することが極めて難しい。また、線状部材１３３、１４３の装着も難しく生産性が悪い。また、特許文献１の現像剤撹拌搬送部材１１０も、現像剤撹拌機能を十分に引き出すためには形状の複雑化が伴い、樹脂で一体に成型することが極めて難しく生産性が悪い。また、特許文献２の現像剤撹拌搬送部材１２０も、樹脂で一体に成型することが極めて難しく、スクリーン部材１２３の装着が難しく生産性が悪い。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、線状部材を備えた現像剤撹拌搬送部材と同等以上の現像剤撹拌機能を備え、現像剤撹拌搬送部材の生産性の向上を図ることができる現像装置、及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して所定の角度をもって該螺旋状羽根部材に設置され、該螺旋状羽根部材のピッチよりも小さいピッチを有する単数又は複数のコイル状バネ部材とからなることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記コイル状バネ部材の螺旋方向が上記螺旋状羽根部材の螺旋方向と逆であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記コイル状バネ部材は、伸縮方向の両端部が上記螺旋状羽根部材に固定された状態で、上記回転軸に対して略平行に設置されることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、上記コイル状バネ部材の巻きを解いた状態での長さは、該コイル状バネ部材の両端部間の長さに比べて１．５倍以上であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１の現像装置において、上記コイル状バネ部材は、上記螺旋状羽根部材の外周に設けられた溝部に入り組んで配置されていることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して０度以外の角度をなすようにして該螺旋状羽根部材の１乃至数ピッチ毎に設置され、設置位置が互いに該螺旋状羽根部材の回転方向位置で同じである複数の板状部材からなることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、該回転軸に対して平行になるように該螺旋状羽根部材に設置され、回転方向先端部が波状又は鋸歯状に形成されている単数又は複数の板状部材とからなることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記板状部材の回転方向先端部の形状は、ひとつの凸部をみたとき、現像剤搬送方向上流側の傾斜面の長さが現像剤搬送方向下流側の傾斜面の長さよりも長いことを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項１、６、又は７の現像装置において、上記現像剤収容部には、現像剤搬送方向が互いに異なる一対の上記現像剤攪拌搬送部材と、一対の該現像剤撹拌搬送部材を仕切る仕切り壁と、補給トナーが補給されるトナー補給口とが設けられ、上記コイル状バネ部材又は板状部材の上記螺旋状羽根部材への取り付け箇所が、該トナー補給口より現像剤搬送方向下流側で、且つ該仕切り壁の現像剤搬送方向下流側端部よりも現像剤搬送方向上流側であることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項１、６又は７の現像装置において、上記コイル状バネ部材及び上記板状部材は、回転中に現像剤の上面よりも上方に間欠的に露出するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項１、６又は７の現像装置において、上記現像剤のトナー表面には、外部添加剤が添加されていることを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１、６、又は７の現像装置において、上記現像剤のトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９のトナーであることを特徴とするものである。
請求項１３の発明は、請求項１、６又は７の現像装置において、上記像担持体上の残留トナーを除去するトナー除去手段と、該トナー除去手段により除去された除去トナーを上記現像装置の上記現像剤収容部に回収するトナー回収手段とを備えていることを特徴とするものである。
請求項１４の発明は、請求項１、６、又は７の現像装置において、上記現像装置は、上記像担持体上の残留トナーを除去・回収する機能も兼ねることを特徴とするものである。
請求項１５の発明は、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、又は１４の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
請求項１乃至５の現像装置においては、螺旋状羽根部材よりもピッチが小さいコイル状バネ部材を設置している。このため、コイル状バネ部材を設置した現像剤撹拌搬送部材は、螺旋状羽根部材よりもピッチが大きい状態で同じ線径及び本数の線状部材を設置した場合に比べ、現像剤撹拌機能が向上する。これは、ピッチが小さいコイル状バネ部材は、上記線状部材に比べ、現像剤へ出入りする割合が高く現像剤との接触機会が多いため、現像剤をせん断し空気を取り込む機会も多くなり、現像剤の撹拌が効率よく行われるためである。また、コイル状バネ部材は伸縮性があることから、線状部材を装着する場合に比べ装着が容易であり、生産性の向上を図ることが可能である。
請求項６の現像装置においては、複数の板状部材が螺旋状羽根部材の１乃至数ピッチ毎に回転軸に対して０度以外の角度をなすようにして斜めに設置されている。この板状部材を備えた現像剤撹拌搬送部材は、板状部材が現像剤中に入ったり出たりすることによって、現像剤を効率よく高速で剪断する。このとき、板状部材は回転軸に対して斜めに設置されているので、螺旋状羽根部材による軸方向への現像剤搬送力を減衰させ、軸方向と直交する方向へ現像剤を投げ出す作用もある。よって、軸方向と直交する方向への現像剤撹拌効果が向上する。また、このような板状部材を備えた現像剤撹拌搬送部材は、樹脂による一体成型が可能であり、生産性が向上する。
請求項７及び８の現像装置においては、回転方向先端部が波状又は鋸歯状に形成されている板状部材が回転軸に対して平行となるように螺旋状羽根部材に設置されている。この板状部材を備えた現像剤撹拌搬送部材は、板状部材が現像剤中に入ったり出たりすることによって、現像剤を効率よく高速で剪断する。このとき、板状部材は回転方向先端部の形状が波状又は鋸歯状に形成されている。すなわち回転軸に対して斜めに傾斜面が複数形成されている。このため、螺旋状羽根部材による軸方向への現像剤搬送力を減衰させ、軸方向と直交する方向へ現像剤を投げ出す作用もある。よって、軸方向と直交する方向への現像剤撹拌効果が向上する。また、このような板状部材を備えた現像剤撹拌搬送部材は、樹脂による一体成型が可能であり、生産性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図である。このプリンタは、像担持体たるドラム状の感光体１の周囲に、帯電装置２、光書込装置３、現像装置４、転写装置５、感光体クリーニング装置６、除電装置７を備えている。また、転写装置５の図中左側方に配設された定着手段８も備えている。
【００１２】
図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる感光体１は、アルミ等からなる素管の表面に有機感光層が形成されたものであり、回転に伴って帯電装置２によって正又は負極性に一様帯電せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて光走査情報を構築する光書込装置３から発せられるレーザー光の走査によって露光部の電位が減衰せしめられる。これにより、露光部周囲の地肌部よりも電位の小さい静電潜像を担持する。この静電潜像は、感光体１の回転に伴って現像装置４との対向位置である現像位置を通過する際に、現像装置４の現像ローラ１０に担持されるトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤に摺擦せしめられる。そして、この現像剤に含まれる例えば負極性のトナーが静電的に付着せしめられてトナー画像に現像される。
【００１３】
上記現像位置よりも感光体１の回転方向下流側には、感光体１と転写装置５とが対向する転写位置が形成されている。感光体１上で現像されたトナー画像は、感光体１の回転に伴ってこの転写位置に進入する際に、図示しない給紙手段によってタイミングを合わせて搬送されてくるシート状の転写紙Ｐに重ね合わされる。そして、感光体１と転写装置５との間に形成される転写電界の影響を受けて記録体Ｐ上に静電転写される。この転写の際に感光体１に静電的に付着した転写紙Ｐは、紙の重さ、剛性、紙と分離搬送のための部材等の作用により感光体から分離される。このようにしてトナー画像が静電転写せしめられた記録体Ｐは、転写位置から定着手段８へと送られる。
【００１４】
上記定着手段８は、内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ８ａと、これに押圧される押圧ローラ８ｂとの接触によって定着ニップを形成している。これらローラは、互いの接触部でそれぞれの表面を同方向に移動させるように回転駆動される。かかる構成の定着手段８に送られた記録体Ｐは、定着ニップに挟み込まれてローラ表面移動方向に搬送される。この際、ニップ圧や加熱の影響によってトナー画像が定着せしめられる。定着後の転写紙Ｐは、図示しない排紙手段を経由して機外へと排出される。
【００１５】
上記転写位置を通過した感光体１表面は、その回転に伴って感光体クリーニング装置６との対向位置を通過する際に、転写残トナーがクリーニングされる。そして、除電装置７によって残留電荷が取り除かれた後、帯電手段によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。
【００１６】
なお、図１では、帯電装置２として、帯電バイアスが印加される帯電ローラ等のバイアス部材を感光体１に接触させる方式のものを示したが、帯電チャージャ等の非接触方式のものを用いても良い。また、レーザー光の照射によって静電潜像を形成する光書込装置３を設けた例を示したが、ＬＥＤアレイからのＬＥＤ光によって光書込を行うものを用いても良い。また、光書込ではなく、イオン噴射等によって静電潜像を形成するものでもよい。また、転写装置５として、転写バイアスが印加される転写ローラを感光体１に接触させるローラ接触方式のものを示したが、ベルトを接触させるベルト接触方式のものや、転写チャージャなどの非接触方式のものを用いても良い。また、ドラムクリーニング装置６として、クリーニングブレードによる掻き取り方式のものを示したが、クリーニングバイアスが印加されるブラシやローラを接触させる静電回収方式のものを用いてもよい。また、潜像担持体としてドラム状の感光体１を設けた例について説明したが、ベルト状の感光体などを用いても良い。また、感光体１と感光体１の周囲に設置された少なくとも現像装置を含む装置を１つのユニットとして共通のケーシング内に収めたプロセスカートリッジとしてもよい。例えば、感光体１、帯電装置２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６を１つのプロセスユニットとして、プリンタ本体に対して着脱可能に構成する。
【００１７】
図２は、上記現像装置４の構成を示す概略構成図である。現像装置４は、現像部と攪拌部とを構成する現像ケーシング１１と、トナー補給口１２とから構成される。現像部には、現像ケーシング１１の開口から周面の一部を露出させる現像ローラ１０や、現像ローラ１０表面との間に所定の間隙を保持するドクタブレード１１が設けられている。攪拌部には、２つの現像剤攪拌搬送部材としての搬送スクリュウ１４、１５や、２つの搬送スクリュウ１４、１５の間を仕切る仕切壁１６や、図示しないトナー濃度センサ等が設けられており、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容されている。
【００１８】
このように構成される現像装置４において、撹拌部の現像剤は、２つの搬送スクリュウ１４、１５によって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられる。図中左側の搬送スクリュウ１４に攪拌搬送される現像剤は、現像ローラ１０の表面に対してその軸線方向に接触する。すると、現像ローラ１０から延びる磁界の影響を受けて現像ローラ１０の表面に担持されて攪拌部内から汲み上げられ、現像ローラ１０の表面に連れ回って搬送される。現像ローラ１０の表面に連れ回って搬送される現像剤は、現像ローラ１０とドクタブレード１３との間を通過する際に、層厚が規制されて現像に好ましい量に規制され、感光体１との対向位置である現像位置まで搬送される。本プリンタの現像装置４では、ドクタギャップが０．３〜０．７ｍｍ程度に設定され、現像剤量が２０〜１００ｍｇ／ｃｍ２程度になる。
【００１９】
そして、現像時、現像ローラ１０には、電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像ローラ１０及びキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体１に飛翔し、感光体１の潜像に対応して付着する。そして、この付着により、静電潜像がトナー画像に現像される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ローラ１０の表面に連れ回って現像ケーシング１１内に移動し、図示しない反発磁界の影響を受けて現像ローラ１０の表面から離脱して、攪拌部内に戻る。本プリンタにおいて、上記現像位置における感光体１と現像ローラ１０との間隔である現像ギャップは、０．３ｍに設定されている。現像ギャップは、現像剤の磁性キャリアの粒径が５０μｍであれば、１０倍程度（０．５５ｍｍ）以下に設定するのが良い。現像ギャップをこれより広くすると直流現像バイアス電圧印加条件下では、望ましいとされる画像濃度が出にくくなる。
【００２０】
なお、振動バイアス電圧の最大値と最小値の差（ピーク間電圧）は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが感光体１に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体１に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができる。このため、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。また、このようにすることにより、トナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体１に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができる。このため、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００２１】
上記現像ローラ１０は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの筒状の非磁性体からなる現像スリーブが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ようになっている。現像スリーブの表面は、サンドブラスト等によって十点平均粗さＲｚで１０〜２０μｍ程度まで粗面化せしめられている。このような粗面化により、現像剤との摩擦抵抗を高めて所定の剤汲み上げ能力を発揮する。サンドブラスト等による粗面化に代えて、表面に数十〜数百ｍｍの深さの溝を複数設けたものを使用していもよい。図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる現像スリーブ内部には、図示しないマグネットローラが現像スリーブに連れ回らないように固定されている。このマグネットローラは、その周方向に分かれた複数の磁極を有し、現像スリーブの表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する。このマグネットローラから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。磁気ブラシは現像スリーブの回転によって現像スリーブと同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。現像スリーブ表面における現像領域の出口における好適な法線方向の磁束密度は６０ｍＴ以上である。汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるために磁極を更に増やして構成してもよい。磁性キャリアの体積平均粒径がトナーの平均体積粒径より大きく磁化が３０乃至１０００ｅｍｕ／ｃｍ３（１ｋＯｅ磁場中）にするとよい。これにより、現像時に感光体へのキャリア付着を抑制する効果と、該現像剤からなる磁気ブラシの穂先端が感光体に接触する場合の過剰接触圧防止効果があり、よりざらつき感のない高品質画像を得ることができる。
【００２２】
図３は、現像装置内の現像剤の流れを説明する構成図である。図３に示すように、現像装置内の現像剤は、搬送スクリュウ１４の回転駆動に伴って主に回転軸１４ａ方向に、図左側から右側に搬送されながら現像ローラ１０に供給される。搬送スクリュ１４によって図中右側端部まで搬送された現像剤は、仕切壁１６に設けられた図示しない開口を通って搬送スクリュウ１５に受け渡される。そして、トナー補給口１２から落下してくる補給トナーを取り込んだ現像剤は、搬送スクリュ１５の回転駆動に伴って主に回転軸方向に、平行に図中右側から左側に搬送される。そして、補給トナーを取り込んで搬送スクリュ１５によって搬送された現像剤は、仕切壁１６に設けられた図示しないもう一方の開口を通って搬送スクリュウ１４上に戻される。このようにして、現像剤は攪拌部内を循環搬送せしめられる。このように、複数本の搬送スクリュウを使用する場合には、少なくとも一対の搬送スクリュウ１４、１５の現像剤搬送方向が逆方向になるように配置している。
【００２３】
以下に、本実施形態特有の構成について説明する。
〔実施例１〕
図４（ａ）は、実施例１に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図である。図４（ｂ）は、搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図である。図４（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図である。図４に示すように、搬送スクリュウ１５は、図示しない駆動源に接続されて回転駆動する回転軸１７と、回転軸１７の周囲に螺旋状に形成された羽根部材１８とから構成される。そして、羽根部材１８の外径部には、回転軸１７に対して０度以外の角度をなすようにして、羽根部材１８のピッチよりも小さいピッチで形成されるコイル状バネ部材１９が設置されている。羽根部材１８よりもピッチが小さいコイル状バネ部材１９を設置した搬送スクリュ１５は、図２６及び図２７に示すように、同じ線径や本数の線状部材１３３、１４３を設置する場合に比べ、現像剤撹拌機能が向上する。これは、ピッチが小さいコイル状バネ部材１９は、上記線状部材１３３、１４３に比べ、現像剤へ出入りする割合が高く現像剤との接触機会が多い。そのため、現像剤をせん断し空気を取り込む機会も多くなり、現像剤の撹拌が効率よく行われるためである。また、コイル状バネ部材１８は伸縮性があることから、線状部材を装着する場合に比べ装着が容易であり、生産性の向上を図ることが可能である。なお、コイル状バネ部材のピッチの向きは、羽根部材１８の現像剤搬送方向とは逆行する方向に搬送力を及ぼすような向きにするとよい。これにより、羽根部材１８の搬送力が減衰され、搬送スクリュ１５全体でみると、現像剤が現像剤搬送方向下流側に向かう前に十分撹拌される確率が高まる。
【００２４】
このコイル状バネ部材１９には、巻きを解いた状態での長さが羽根部材１８に取り付けられた両端部間の長さに比べて１．５倍以上であるものを用いることが好ましい。同じ線径及び同じ本数のコイル状バネ部材で考えると、この比率が大きいほど、現像剤との接触機会が軸方向（横方向）と直交する方向（以下、縦方向という）で増え、現像剤の縦撹拌効率がよくなる。また、コイル状バネ部材１９を羽根部材１８に取り付ける際には、コイル状バネ１９を最短状態（長さＬｍ）で取り付けるのではなく、少し引き延ばして長さ１．５〜４Ｌｍ使用することが好ましい。コイル状バネ部材は、引き延ばすことにより、１ピッチの構成を見た場合に軸方向成分の長さが長くなる。これにより、羽根部材１８の横方向の搬送力を減衰させる効果が大きくなり、現像剤の縦撹拌効率がよくなる。このように、現像剤の撹拌効率が高まると、駆動トルクを抑制する効果もある。なお、このコイル状バネ部材１９には、線径が０．５乃至１．５ｍｍ、巻いた状態での外径が１．５乃至４ｍｍであるものを用いることが、分散機能発揮に好ましく、強度的にも好ましい。このコイル状バネ部材には、トナーと反応し難い材質のもの、例えば金属、ポリエステル等を用いることが好ましい。
【００２５】
また、上記コイル状バネ部材１９は、伸縮性があるため、搬送スクリュ１５への装着性がワイヤ状の部材を用いる場合に比べ容易である。コイル状バネ部材１９を装着する際には、コイル状バネ部材１９の両端部を羽根部材１８の外径部に固定すればよい。また、このコイル状バネ部材には、安価な汎用品を用いることができ、製造コストも低減できる。
【００２６】
〔実施例２〕
以下、実施例１に係る搬送スクリュ１５に代わって、搬送スクリュ２０を設置した場合について説明する。図５（ａ）は、実施例２に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図である。図５（ｂ）は、搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図である。図５（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図である。図５に示すように、搬送スクリュウ２０は、図示しない駆動源に接続されて回転駆動する回転軸２１と、回転軸２１の周囲に螺旋状に形成された羽根部材２２とから構成される。そして、羽根部材２２の外径部には、回転軸２１に対して平行となるようにコイル状バネ部材２３が設置される。この実施例２の搬送スクリュ２０では、コイル状羽根部材２３が回転軸２１と平行に取り付けられているので、実施例１の搬送スクリュに比べ、コイル状バネ部材２３の装着性が向上する。
【００２７】
〔実施例３〕
以下、実施例１に係る搬送スクリュ１５に代わって、搬送スクリュ３０を設置した場合について説明する。図６（ａ）は、搬送スクリュの全体構成を示す構成図である。図６（ｂ）は、搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図である。図６（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図である。図６に示すように、搬送スクリュウ３０は、図示しない駆動源に接続されて回転駆動する回転軸３１と、回転軸３１の周囲に螺旋状に形成された羽根部材３２とから構成される。そして、羽根部材３２の外径部の一部には、回転軸３１に対して平行となるようにコイル状バネ部材３３が設置される。このコイル状バネ部材３３は、その両端に張架用端子３４が取り付けられ、羽根部材３２の外径部に設けられた張架用突起部３５に取り付けられている。また、このコイル状バネ部材３３と羽根部材３２との交差部（コイル状バネ部材の両端部を除く）では、コイル状バネ部材３３が羽根部材３２の外径部に形成された溝部３６に入り組んで設置されている。このように、コイル状バネ部材３３の両端部に張架用端子３４を取り付けることにより、羽根部材３２への装着が容易となる。また、羽根部材３２の外径部に溝部３６を設けることにより、コイル状バネ部材３３が確実に羽根部材３２に装着される。
【００２８】
また、図６（ｃ）に示すように、コイル状バネ部材３３は、トナー補給口１２よりも現像剤搬送方向下流側であって、仕切部１６の現像剤搬送方向下流側の開口部よりも現像剤搬送方向上流側となるような位置に部分的に取り付けている。トナー補給口１２に対向配置されている搬送スクリュ３０であれば、コイル状バネ部材３３の取り付け箇所が部分的であっても、補給トナーの現像剤への分散・縦撹拌機能を十分に発揮できる。
【００２９】
〔実施例４〕
以下、実施例１に係る搬送スクリュ１５に代わって、搬送スクリュ４０を設置した場合について説明する。図７（ａ）は、搬送スクリュの全体構成を示す構成図である。図７（ｂ）は、搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図である。図７に示すように、この搬送スクリュウ４０は、図示しない駆動源に接続されて回転駆動する回転軸４１と、回転軸４１の周囲に螺旋状に形成された羽根部材４２とから構成される。そして、羽根部材４２の１ピッチ毎に、回転軸４１に対して０度以外の角度をなすようにして斜めに板部材４３が設置される。この板部材４３は、現像剤に突入する際のせん断幅（現像剤を押し分ける幅）が０．５〜２ｍｍであり、回転軸との間の傾斜角が１０〜３０°であるものを用いることが好ましい。板部材４３は、回転軸４１に対して斜めに設置されているので、羽根部材４２による横方向への現像剤搬送力を減衰させ、縦方向へ現像剤を投げ出す作用もある。よって、実施例４の搬送スクリュ４０は、縦方向への現像剤撹拌機能も高い。また、この実施例４の搬送スクリュ４０は、樹脂による１体成型を簡易に行うことができ、製造コストを低減でき、生産性が向上する。
【００３０】
〔実施例５〕
図８（ａ）は、搬送スクリュの全体構成を示す構成図である。図８（ｂ）は、搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図である。図８（ｃ）は、鋸歯状板部材の構成を示す構成図である。図８に示すように、搬送スクリュウ５０は、図示しない駆動源に接続されて回転駆動する回転軸５１と、回転軸５１の周囲に螺旋状に形成された羽根部材５２とから構成される。そして、羽根部材５２の外径部には、回転軸５１に対して平行になるように、図中矢印Ａ方向で示す回転方向先端部が鋸歯状に形成されている鋸歯状板部材５３が設置される。板部材５０は、ひとつの凸部をみたとき、その傾斜面が回転軸４１に対して斜めに形成されているので、羽根部材５２による横方向への現像剤搬送力を減衰させ、縦方向へ現像剤を投げ出す作用もある。よって、実施例５の搬送スクリュ５０は、縦方向への現像剤撹拌機能も高い。なお、回転方向先端部の形状は鋸歯状に限定されるものではなく、図９に示すように、回転方向先端部が波状に形成された波状板部材５４であってもよい。また、この実施例５の搬送スクリュ５０は、樹脂による１体成型を行うことができ、製造コストを低減でき、生産性が向上する。
また、鋸歯状板部材５０の回転方向先端部の形状は、図８（ｃ）に示すように、その一つの突起をみたとき、図中矢印Ｂ方向で示す現像剤搬送方向上流側の傾斜面長さＬ１が下流側の傾斜面長さＬ２よりも長いことが好ましい。羽根部材の現像剤搬送力を減衰させる効果をもつ上流側の傾斜面の長さＬ１の領域比率を高めることで、現像剤の縦方向への撹拌効率が高まる。同様に、波状板部材５４回転方向先端部の形状は、図９に示すように、その一つの突起をみたとき、図中矢印Ｂ方向で示す現像剤搬送方向上流側の傾斜面長さＬ１が下流側の傾斜面長さＬ２よりも長いことが好ましい。
【００３１】
以上説明した実施例１〜実施例５で用いられるコイル状バネ部材又は板部材の断面形状は、特に限定されるものではなく以下に示す形状であってもよい。図１０（ａ）乃至（ｉ）は、本発明に適用可能なコイル状バネ部材又は板部材の断面図である。一般的なコイル状バネ部材の断面形状は、図１０（ａ）に示すように円形状であるが、これに限定されるものではない。コイル状バネ部材又は板部材の断面は、図１０（ｂ）乃至（ｉ）に示すように楕円（ｂ）、正方形（ｃ）、三角形（ｄ）、菱形（ｅ）、長方形（ｆ）、台形（ｇ）、五角形（ｈ）、六角形（ｉ）などの種々の形状を取り得る。図中矢印Ｃ方向で示す回転方向先端部の形状や、せん断幅Ｂｍａｘは、現像剤の分散、回転トルクの上昇との関連が深いと考えられている。また、図中矢印Ｃ方向で示す回転方向の長さは、搬送スクリュの現像剤移送能力に関連が深いと考えられている。ただし、図示しているように進行（移動）方向下流側に面した表面が現像剤を抱え込み難いようキャリアの体積平均粒径を超える様な深さを有する凹部がなるべく存在しないように構成することが望ましい。
【００３２】
また、以上説明した実施例１乃至実施例５の搬送スクリュでは、１本のコイル状バネ部材又は板部材を設置した場合に説明したが、２本以上設置してもよい。図１１（ａ）乃至（ｄ）は、２本の板部材を設置した搬送スクリュ６０の構成を説明する断面図である。図１１（ａ）乃至（ｄ）に示すように、搬送スクリュ６０では、回転軸の６１回転に伴って、羽根部材の外径部６２に設置された板部材６３が、現像剤上面６４から露出し再度現像剤上面６４に突入することを繰り返す。そして、板部材６３が現像剤に突入する際に、板部材の後方に発生する空隙に空気が取り込まれ、同時にこの空隙に現像剤が回り込む。これにより、現像剤が高流動化され、補給トナーの現像剤への分散性が良くなる。現像剤への空気の取り込みは、板部材６３の現像剤への再突入率が高いほど、またその機会が多いほど効率よく行われる。よって、板部材６３の本数を、生産性を損ねない程度に増やすことで、さらに、補給トナーの現像剤への分散性、現像剤の高流動化を促進することが可能となる。また、上記板部材６３の設置位置は、板部材６３の回転軌跡が仕切壁１６や現像ケーシング１１の内壁により近くなるようにすることがより好ましい。トナー濃度が上昇し現像剤の嵩が増して現像剤剤上面６４レベルが上昇した場合でも、現像剤の高流動化を促進することが可能となる。なお、図１１では、板部材６３について説明したが、コイル状バネ部材１９、２３、３３、板部材４３、鋸歯状板部材５３、波状板部材５４についても同様である。
【００３３】
次に、実施例１の搬送スクリュ１５を用いた現像装置（以下、実施例という。）と、従来の搬送スクリュを用いた現像装置（以下、比較例という）とで、撹拌効果の差（トナーの分散性や、現像剤の流動性）を比較検討した。図１２に示すように、従来の搬送スクリュ１００は、回転軸１０１と回転軸１０１の周囲に形成された螺旋状の羽根部材１０２のみからなる。
先ず、実験に用いた現像装置の主な固定条件は次のとおりである。
現像ローラの径：３０ｍｍ
現像ローラの線速：３８０ｍｍ／ｓｅｃ
羽根部材：最外径２３．５ｍｍ、螺旋ピッチ２０ｍｍ
搬送スクリュの回転速度：３０２．５ｒｐｍ
回転軸の軸径：１０．０ｍｍ
現像ローラと羽根部材との最外径部間隙：２．５ｍｍ
コイル状バネ部材の線径：１．５ｍｍ、ピッチ３〜５ｍｍ
【００３４】
まず、トナーの分散性の指標となる混合率について、実施例と比較例の現像剤を比較検討した。図１３は、実施例と比較例の現像剤のトナー濃度偏差の推移を示す特性図である。混合率αは、スクリュウ羽根の軸方向を現像剤中で５等分する位置でかつ現像ローラから最も遠い位置における５箇所の現像剤をサンプリングし、トナー濃度を測定してそのバラツキを経時的に追跡し、下記の式に基づき求めたものである。初期剤は、攪拌スクリュウの軸方向の中央位置を境に前後にトナー濃度の異なる現像剤を所定量セットした（例：前側トナー濃度８重量％、後側トナー濃度４重量％）。
トナー濃度の標準偏差（ｎ分後）：σｎ
初期標準偏差：σ０（最も大きい）
規格化標準偏差：σｎ’＝σｎ／σ０…（初期は１になる）
σｎ’＝ｅ−ｋαｔ  ｋ：定数（今回は０．４）
図１３からもわかるように、実施例における現像剤の混合率αは１５となり、比較例の現像剤の混合率αは１０となった。このことから、実施例の現像剤は比較例に比べ同じ規格化標準偏差を示すまでに要する時間（但し初期は除く）が１／１．５ですむことになる。
【００３５】
次に、現像剤の流動度の指標となる安息角θについて、実施例と比較例の現像剤を比較検討した。安息角θは、傾斜角法の中の円筒回転法を用いて測定した。図１４は、安息角の測定器の構成図である。図１４に示すように、まず搬送スクリュ７２の回動停止直後に、粘着面をもつ薄膜シート７３を搬送スクリュ７２の一部分（軸方向の一部を軸のみ残し、羽根部材をスリット上に切り欠いた箇所）に垂直に差し込む。そして、粘着シート７３を引き上げ後、水平線と現像剤の上面７１との最大角度θを求める。この結果、実施例の現像剤の安息角θ１は、５〜１０度となり、比較例の現像剤の安息角θ２は、１５〜２５度となった。この結果から、実施例の現像剤は、比較例の現像剤に比べ流動性がよいことが分かる。
【００３６】
次に、現像剤の流動度の指標となる流下速度について、実施例と比較例の現像剤を比較検討した。図１５は、流下速度の測定器の構成図である。この流動度測定装置８０は、支持台８１と、漏斗支持器８２と、漏斗支持器８２を支持台８１に対して所定の高さで取り付けるための支柱８３とからなり、支柱８３は支持台８１からほぼ垂直に立設されている。漏斗支持器８２は支柱８３から突出した板状部分に漏斗８４を支持する支持部８２ａが設けられ、この支持部８２ａに漏斗８４が上から挿入され、支持される。漏斗８４の下方の支持台８１上にはコップなどの容器８５をおいて、漏斗８４から流れ出す現像剤を受けるようになっている。この測定器により、実施例の現像の流下速度は１４秒／５０ｇ、比較例の現像剤の流下速度は４８秒／５０ｇとなった。この結果から、実施例の現像剤は、比較例の現像剤に比べ流動性がよいことが分かる。
【００３７】
このように、本実施形態に係るプリンタは、現像剤の流動性がよく、補給トナーの現像剤への分散性がよいことから、感光体１上の転写残トナーも良好な状態で再利用することができる。図１６は、クリーニングトナーリサイクル機構を備えたプリンタの構成を示す構成図である。図１６に示すプリンタは、感光体クリーニング装置６でクリーニングされたクリーニングトナーを、クリーニングトナーリサイクル機構９によって回収して現像装置４に戻している。図１７は、クリーナレスシステムのプリンタの構成を示す構成図である。図１７に示すプリンタは、クリーニングトナーリサイクル機構を設けず、現像装置８６が感光体１上の転写残トナーを除去するクリーニング装置を兼ねている。なお、図１６、１７中、同一部材には、同一符号を付し説明を省略する。
【００３８】
以下、図１６に示すクリーニングトナーリサイクル機構を備えた現像装置において、現像剤のトナーの帯電量分布を測定し、実施例と比較例の現像剤を比較検討した。なお、帯電量分布の測定はホソカワミクロン社製のＥスパートアナライザーによる。その結果を、表１及び図１８〜図２１に示す。図１８は、トナーを補給しないで搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す実施例の特性図である。図１９は、トナーを補給して搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す実施例の特性図である。図２０は、トナーを補給しないで搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す比較例の特性図である。図２１は、トナーを補給して搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す比較例の特性図である。
【表１】
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【００３９】
図１８及び図１９に示すように、実施例の現像剤では、トナーを補給しない場合であっても、トナーを補給した場合であっても、トナーの帯電量分布がシャープで、低、弱帯電トナーの比率が少ない。この理由は、コイル状バネ部材により、トナーの微分散が良好に行われているためと考えられる。つまり、キャリアと付着し易いトナー（クリーニングトナー）と、キャリアと付着し難いトナー（補給トナー）とを隔てなくキャリアと同等に接触機会を与えているためと考えられる。これに対し、図２０及び図２１に示すように、比較例の現像剤では、トナーを補給しない場合であっても、トナーを補給した場合であっても、トナー帯電量分布がブロードになり、弱帯電トナーや、逆帯電トナー成分が多い。これは、トナーの微分散が十分に行われず、キャリアと付着し易いトナー（クリーニングトナー）とキャリアと付着し難いトナー（補給トナー）が次第に遊離してしまうためと考えられる。
【００４０】
図２２は、トナーの構成を示す概念図である。本実施形態に係るトナー９０は、図２２に示すように、樹脂９１中に、着色剤９２、離型剤９３、極性制御剤９４が分散し、表面に外部添加剤９５が点在した構成となっている。現像剤の高流動化を図る点からは、外部添加剤９５を添加することが好ましい。用いられる外部添加剤としては、従来公知のものが使用できる。具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等が挙げられる。特にＳｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナが好適に用いられる。また、このときの外部添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。
【００４１】
トナー９０中に分散された顔料系着色剤は、分散粒径が個数平均径で０．５μｍ以下であり、かつその個数平均径が０．７μｍ以上の個数割合が５個数％以下で、微分散されている。このように微分散させることにより、トナー粒径の微分側成分についても顔料系着色剤の成分比率のばらつきを少なくトナー表面の摩擦帯電性についても同様ばらつきを少なくすることができる。また、トナー同士の静電凝集を抑制でき、トナー凝集性を低く抑えることができる。顔料系着色剤は、定着後でも分散粒径及び形状が殆ど変化せず、定着後の出力画像で着色剤による光散乱、回折現象が粗分散の場合より顕著で着色力が高く、且つ色調の鮮明な透過性の高い優れたカラートナーである。また、少量トナー付着で十分な色調再現性が得られ、トナー消費量の低減と定着エネルギーの低減と同時に高品質画像形成を両立することができる。染料系着色剤については分散粒径が分子オーダーに近いナノメータスケールになるので上記凝集課題については有利である。
【００４２】
また、本実施形態に係るトナー９０は、磁性体を含有させた、磁性トナーでも使用することも出来る。具体的な磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属とアルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物等が挙げられる。これらの磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、このときの磁性体の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して２０〜２００重量部、特に好ましくは結着樹脂１００重量部に対して４０〜１５０重量部である。
【００４３】
また、本実施形態に係るトナーは、現像剤の高流動化を図る点から、平均円形度が０．９０〜０．９９である球形トナーを用いることが好ましい。平均円形度は、粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長を粒子の投影像の周囲長で除した値である。本実施形態に係るトナーの円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（シスメックス（株）製）により計測した。図２３は、現像剤の構成を示す概念図である。現像剤は、トナー９０がキャリア芯材９６ａとキャリアコート層９６ｂからなるキャリア９６の表面に付着した状態で現像に寄与する。トナー９０もキャリア９６も球形に近いと、互いに接触面積が少なくなり、流動性がよくなる。
平均円形度が０．９００未満である不定形のトナー粒子は、満足した転写性やチリのない高画質画像を与えない。不定形のトナー粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため、不定形粒子と球形粒子の混在したトナーでは、静電的な転写工程において、球形粒子が選択的に移動し文字部やライン部画像抜けが起る。また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド（画像形成に使用されるトナーの割合）が低かったりする不具合点が生じる。
【００４４】
また、本実施形態に係る２成分現像剤は、トナーのキャリアに対する被覆率を５０％中心に高々７０％となる制御し、トナー帯電不足によるトナー飛散や地汚れを防止している。なお、被覆率Ｐは、キャリア表面をトナー一層で最密に覆い尽くす程度を１００％と見なすこととし、ｒ／Ｒ≪１の場合次式で近似できる。
Ｐ＝１００×Ｃ×（√３）／｛２π（１００−Ｃ）（１＋ｒ／Ｒ）２（ｒ／Ｒ）（ρｔ／ρｃ）｝
Ｃ：トナー濃度（重量％）、ｒ：トナーの体積平均粒径、Ｒ：キャリアの体積平均粒径、ρｔ：トナーの真比重、ρｃ：キャリアの真比重
表２では、前記角構成要素とトナー飛散、地汚れの状態との関係を示している。被覆率が７０％を超え、キャリア表面の露出面が少なくなると、未帯電、弱帯電、逆帯電トナーの割合が多いままトナーが現像領域に搬送されてしまい、トナー飛散や地汚れが発生してしまう。
【表２】
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【００４５】
以上、本実施形態に係る現像装置４は、現像剤撹拌搬送部材としての搬送スクリュ１５、２０、３０が螺旋状羽根部材としての羽根部材１８、２２、３２よりもピッチが小さいコイル状バネ部材１９、２３、３３を備えている。このため、搬送スクリュ１５、２０、３０では、羽根部材１８、２２、３２よりもピッチが大きい状態で同じ線径及び本数の線状部材を設置した場合に比べ、現像剤撹拌機能が向上する。これは、ピッチが小さいコイル状バネ部材１９、２３、３３は、上記線状部材に比べ、現像剤へ出入りする割合が高く現像剤との接触機会が多い。このため、現像剤をせん断し空気を取り込む機会も多くなり、現像剤の撹拌が効率よく行われるためである。また、コイル状バネ部材１９、２３、３３は伸縮性があることから、線状部材を装着する場合に比べ装着が容易であり、生産性の向上を図ることが可能である。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ１５、２０、３０は、コイル状バネ部材１９、２３、３３の螺旋方向が羽根部材１８、２２、３２の螺旋方向と逆である。よって、羽根部材１８の搬送力が減衰され、搬送スクリュ１５全体でみると、現像剤が現像剤搬送方向下流側に向かう前に十分撹拌される確率が高まる。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ２０、３０は、コイル状バネ部材２３、３３が回転軸に略平行に設置されているため、装着性がより簡易化する。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ１５、２０、３０は、コイル状バネ部材１９、２３、３３の巻きを解いた状態での長さが、コイル状バネ部材の両端部間の長さに比べて１．５倍以上である。同じ線径及び同じ本数のコイル状バネ部材で考えると、この比率が大きいほど、現像剤との接触機会が縦方向で増え、現像剤の縦撹拌効率がよくなる。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ３０は、コイル状バネ部材３３が羽根部材３２の外周に設けられた溝部３６に入り組んで配置されている。これにより、コイル状バネ部材３３の装着がより確実なものとなる。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ４０は、回転軸４１に対して斜めになるように羽根部材４２の１ピッチ毎に設置され、設置位置が互いに羽根部材４２の回転方向位置で同じである複数の板部材４３を備えている。板部材４３は、回転軸４１に対して斜めに設置されているので、羽根部材４２による横方向への現像剤搬送力を減衰させ、縦方向へ現像剤を投げ出す作用がある。よって、搬送スクリュ４０は、縦方向への現像剤撹拌機能も高い。また、搬送スクリュ４０は、樹脂による１体成型を簡易に行うことができ、製造コストを低減でき、生産性が向上する。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ５０は、回転軸５１に対して平行になるように、回転方向先端部が鋸歯状又は波状に形成されている鋸歯状板部材５３又は波状板部材５４が設置される。板部材５０は、ひとつの凸部をみたとき、その傾斜面が回転軸４１に対して斜めに形成されているので、羽根部材５２による横方向への現像剤搬送力を減衰させ、縦方向へ現像剤を投げ出す作用もある。よって、搬送スクリュ５０は、縦方向への現像剤撹拌機能も高い。また、搬送スクリュ５０は、樹脂による１体成型を簡易に行うことができ、製造コストを低減でき、生産性が向上する。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ５０は、鋸歯状板部材５３及び波状板部材５４の回転方向先端部の形状が、その一つの突起をみたとき、現像剤搬送方向上流側の傾斜面長さＬ１が下流側の傾斜面長さＬ２よりも長い。羽根部材５２の現像剤搬送力を減衰させる効果をもつ上流側の傾斜面の長さＬ１の領域比率を高めることで、現像剤の縦方向への撹拌効率が高まる。
また、本実施形態に係る現像装置４は、補給トナー口１２に対向配置される側の搬送スクリュ１５、２０、３０、４０、５０に、コイル状バネ部材１９、２３、３３や板部材４３、５３を備えている。これにより、トナー補給口１２から補給されるトナーの現像剤への分散、縦撹拌機能を十分に発揮できる。
また、本実施形態に係る搬送スクリュ１５、２０、３０、４０、５０は、コイル状バネ部材１９、２３、３３や板部材４３、５３が、回転中に現像剤の上面よりも上方に間欠的に露出するように構成されている。コイル状バネ部材１９、２３、３３や板部材４３、５３が現像剤に突入する際には、これら部材の後方に発生する空隙に空気が取り込まれ、同時にこの空隙に現像剤が回り込む。これにより、現像剤が高流動化され、補給トナーの現像剤への分散性が良くなる。
また、本実施形態に係るトナー９０には、外部添加剤９５が添加されている。外部添加剤が添加されたトナー９０は、流動性に優れ、補給トナーの分散性がよい。よって、シャープな帯電量分布が得られ、トナー飛散防止や地汚れの発生を防止することが可能となる。
また、本実施形態に係るトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９である球形トナー９０を用いている。球形トナー９０は、キャリア９６との接触面積が少なく、流動性に優れ、補給トナーの分散性がよい。よって、シャープな帯電量分布が得られ、トナー飛散防止や地汚れの発生を防止することが可能となる。
また、本実施形態に係る現像装置４は、感光体クリーニング装置６で除去されたクリーニングトナーを回収して現像装置４に戻すクリーニングトナーリサイクル機構９を備えている。現像装置４の搬送スクリュ１５、２０、３０、４０、５０は、現像剤撹拌機能に優れるため、キャリアと付着し易いトナー（クリーニングトナー）と、キャリアと付着し難いトナー（補給トナー）とを隔てなくキャリアと同等に接触機会を与える。よって、トナーリサイクル機構９からのクリーニングトナーも良好な状態で現像剤中に供給できる。これにより、シャープな帯電量分布が得られ、トナー飛散防止やトナーリサイクル機構９の地汚れの発生を防止することが可能となる。
また、本実施形態に係る現像装置８６は、感光体１上の転写残トナーを除去する機能も備えている。搬送スクリュ１５、２０、３０、４０、５０は、現像剤撹拌機能に優れるため、キャリアと付着し易いトナー（クリーニングトナー）と、キャリアと付着し難いトナー（補給トナー）とを隔てなくキャリアと同等に接触機会を与える。よって、現像装置８６は、クリーニングトナーも良好な状態で現像剤中に供給できる。これにより、シャープな帯電量分布が得られ、トナー飛散防止や地汚れの発生を防止することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、現像剤撹拌機能に優れ、現像剤撹拌搬送部材の生産性の向上を図ることができる現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図。
【図２】同プリンタの現像装置の構成を示す概略構成図。
【図３】同現像装置内の現像剤の流れを説明する構成図。
【図４】（ａ）は、実施例１に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図。（ｂ）は、同搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図。（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図。
【図５】（ａ）は、実施例２に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図。（ｂ）は、同搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図。（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図。
【図６】（ａ）は、実施例３に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図。（ｂ）は、同搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図。（ｃ）は、コイル状バネ部材の構成を示す構成図。
【図７】（ａ）は、実施例４に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図。（ｂ）は、同搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図。
【図８】（ａ）は、実施例５に係る搬送スクリュの全体構成を示す構成図。（ｂ）は、同搬送スクリュの構成を示す部分拡大斜視図。（ｃ）は、鋸歯状板部材の構成を示す構成図。
【図９】波状板部材の構成を示す構成図。
【図１０】（ａ）乃至（ｉ）は、本発明に適用可能なコイル状バネ部材又は板部材の断面図。
【図１１】（ａ）乃至（ｄ）は、２本の板部材を設置した搬送スクリュの構成を説明する断面図。
【図１２】従来の搬送スクリュの構成を示す斜視図。
【図１３】現像剤のトナー濃度偏差の推移を示す特性図。。
【図１４】安息角の測定器の構成図。
【図１５】流下速度の測定器の構成図。
【図１６】別のプリンタの構成を示す概略構成図。
【図１７】別のプリンタの構成を示す概略構成図。
【図１８】トナーを補給しないで搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す実施例の特性図。
【図１９】トナーを補給して搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す実施例の特性図。
【図２０】トナーを補給しないで搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す比較例の特性図。
【図２１】トナーを補給して搬送スクリュを回転させた場合のトナー帯電量分布を示す比較例の特性図。
【図２２】トナーの構成を示す概念図。
【図２３】現像剤の構成を示す概念図。
【図２４】従来の現像剤撹拌搬送部材の構成を示す斜視図。
【図２５】別の従来の現像剤撹拌搬送部材の構成を示す斜視図。
【図２６】別の従来の現像剤撹拌搬送部材の構成を示す斜視図。
【図２７】（ａ）別の従来の現像剤撹拌搬送部材の構成を示す構成図。（ｂ）は、同現像剤撹拌搬送部材の部分拡大斜視図。
【符号の説明】
１    感光体
４    現像装置
１０    現像ローラ
１４    搬送スクリュ（現像ローラ側）
１５、２０、３０、４０、５０    搬送スクリュ
１６    仕切壁
１７、２１、３１、４１、５１    回転軸
１８、２２、３２、４２、５２    羽根部材
１９、２３、３３    コイル状羽根部材
４３    板状部材
５３    鋸歯状板部材
５４    波状板部材
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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