(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に固定磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する円筒状の現像剤担持体と、
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第1の規制部材と、
該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体に向けて供給するトナーを収容したトナー収容部と、
該現像剤収容部と該トナー収容部との間に配置され、該現像剤担持体と所定の間隙を隔てて配置された第２の規制部材と、
該現像剤収容部内で該現像剤担持体に近接して配置され、該現像剤担持体と同一回転方向に回転する円筒もしくは円柱状の磁性部材とを備えた現像装置であり、
該第２の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向の上流側に位置し、該現像剤担持体が該トナー収容部からトナーを取り込むためのトナー取込口部が設けられ、該トナー取込口部には該現像剤担持体の最下点部より高い位置に突起部を設け、該突起部に磁性体材料を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、該現像剤担持体表面の法線方向の磁束密度分布が、該突起部と対向する位置において下限値（ゼロ点、変極点）となることを特徴とした現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、該トナーの重量平均径が４〜１５μmであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
該像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と該現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
表面に潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電するための帯電手段、該潜像を現像するための現像手段、該像担持体の表面をクリーニングするクリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジであって、
上記現像手段として、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置を用いることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【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、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳しくは、像担持体上に形成された潜像を現像するトナー及び磁性粒子（磁性キャリア）からなる二成分現像剤のトナー濃度を自己制御して、該現像剤のトナー濃度を所定濃度に維持する機能を備えた現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、及び、像担持体と、帯電手段、該現像装置からなる現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置として、像担持体上に形成された潜像を現像するトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤のトナー濃度を自己制御して、該現像剤のトナー濃度を所定濃度に維持する機能を備えたトナー濃度自己制御方式の現像装置が知られている。
【０００３】
図１に、この種のトナー濃度自己制御方式の現像装置の一例を示す。
この現像装置２は、静電潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配設されており、該感光体ドラム１に対向するように開口部が形成された現像ケーシング２ａを備えている。この現像ケーシング２ａには、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性体からなる現像スリーブ４が、その一部を該開口部から露出させて、図１の矢印方向に回転するように回転自在に配設されている。この現像スリーブ４の内部には、固定磁界発生手段としての周面に複数の磁極が形成されたマグネットローラ５が固定配置されている。
【０００４】
また、上記現像ケーシング２ａには、その開口部に向けて上記現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の層厚を規制するための第１の現像剤規制部材としての第１ドクタ６が、該現像ケーシング２ａの上方側の開口部を塞ぐように配設されている。該第１ドクタ６の端部は、該現像スリーブ４の表面に対して略直交し（又は一定角度を形成するように配置され）、且つ、該第１ドクタ６の端部と該現像スリーブ４の表面とで所定の隙間（この隙間の大きさによって該現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の層厚が決定される）を形成するように延出されている。
【０００５】
更に、上記現像ケーシング２ａには、上記第１ドクタ６によって掻き落とされた現像剤３を収容する現像剤収容部Ａが形成されている。この現像剤収容部Ａには、該現像スリーブ４の回転方向と同一方向に回転する磁性部材で構成された撹拌ローラ１１が配設されている。また、該現像ケーシング２ａには、該現像剤収容部Ａに向けて上記現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の量を規制するための第２の現像剤規制部材としての第２ドクタ７が、該現像剤収容部Ａへの現像剤取入れ口７ａ、及び該現像ケーシング２ａ内へのトナー補給路１３を形成するように配設されている。
【０００６】
また、上記現像ケーシング２ａの上記感光体ドラム１と反対側の部位には、上記トナー補給路１３を通して上記現像スリーブ４に向けて供給するトナー３ａを収容したトナー収容部であるトナーホッパ８が配設されている。このトナーホッパ８には、該トナーホッパ８内に収容されているトナー３ａを攪拌・搬送するためのアジテータ９が配設されている。また、このトナーホッパ８の上記現像ケーシング２ａのトナー補給路１３と対面する部位には、該アジテータ９の回転により攪拌・搬送されるトナー３ａを、該トナー補給路１３に向けて吐出するトナー補給口８ａが形成されている。
【０００７】
ここで、上記現像装置２が未使用の状態では、上記トナーホッパ８内のトナー３ａが、そのトナー補給口８ａから漏れでないようにするために、該トナーホッパ８のトナー補給口８ａがシール部材１０ａで密封されている。そして、該現像装置２の使用に際し、オペレータが該シール部材１０ａを引き剥がして該トナー補給口８ａを開放することにより、該トナー補給口８ａ及び上記トナー補給路１３を通して、該トナーホッパ８内のトナー３ａが上記現像ケーシング２ａ内に取り込まれるようになる。
【０００８】
また、上記現像装置２が未使用の状態では、上記現像剤３が上記現像ケーシング２ａの上部に着脱自在に配設された現像剤ケース１２内に収容されている。この現像剤ケース１２の上記現像剤収容部Ａと対面する部位には、該現像剤ケース１２内の現像剤３を、該現像剤収容部Ａに向けて吐出するための現像剤補給口１２ａが形成されており、未使用の状態では、該現像剤ケース１２の現像剤補給口１２ａがシール部材１０によって密封されている。そして、該現像装置２の使用に際し、オペレータが該シール部材１０を引き剥がして該現像剤補給口１２ａを開放することにより、該現像剤補給口１２ａを通して、該現像剤ケース１２内に収容されている現像剤３が上記現像ケーシング２ａの現像剤収容部Ａ内に収容される。
【０００９】
図２に、上述のようにして、上記現像剤ケース１２の現像剤３が上記現像ケーシング２ａの現像剤収容部Ａ内に収容された状態の現像装置２を示す。
図２において、上記アジテータ９の回転によって上記トナーホッパ８の内部から送り出されたトナー３ａは、該トナーホッパ８のトナー補給口８ａ、及び上記現像ケーシング２ａのトナー補給路１３を通って、上記現像スリーブ４に担持された現像剤に供給され、上記現像剤収容部Ａへ運ばれる。
該現像剤収容部Ａ内の現像剤３は、該現像スリーブ４に担持搬送されることにより、上記第１ドクタにより所定の層厚に薄層化された後、上記感光体ドラム１の外周面と対向する位置（現像部位）に向けて搬送される。そして、該現像部位において、該現像剤３中のトナーのみが、該感光体ドラム１上に予め形成された静電潜像と静電的に結合することにより、該感光体ドラム１上にトナー像が形成される。
【００１０】
ここで、上記現像スリーブ４の回転により連れ回っている現像剤３は、上記現像剤収容部Ａを通過するときに、該現像剤収容部Ａ内に滞留している現像剤によってブレーキをかけられる。これにより、該現像剤３の搬送速度が低下して、上記第２ドクタ付近の現像スリーブ４上の現像剤の層厚が増してくる。そして、上記トナーホッパ８のトナー補給口８ａからのトナー３ａの取り込みにより、該現像剤３のトナー濃度が上昇してくると、現像剤同士の摩擦力が低下する。この結果、該現像剤３の搬送速度が更に低下され、該現像剤３の層厚が更に増して、該第２ドクタにより、該現像剤３の進行が阻止された状態となる。そして、このような状態になると、上記現像ケーシング２ａのトナー補給路１３が、進行を阻止された滞留現像剤によって閉塞され、該トナーホッパ８のトナー補給口８ａからのトナー３ａの取り込みが停止する。
【００１１】
一方、上述とは逆に、上記トナー像の形成に伴うトナー消費により、上記現像剤３のトナー濃度が低下してくると、現像剤同士の摩擦力が増す。これにより、上記滞留現像剤を上記現像剤収容部Ａの内部に取り込むための現像スリーブ４に連れ回りしている現像剤と、トナー補給路１３内のトナーとが接触して、該トナー補給路１３に停滞していたトナーが現像ケーシング２ａ内に取り込まれる。以上のような作用によって、該現像剤収容部Ａ内に収容されている現像剤３のトナー濃度が自動的に自己制御される。
【００１２】
また、トナー濃度が自動的に自己制御されるメカニズムとして、次のような現象も発生している。現像剤３に補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに伴って現像剤収容部Ａ内の現像剤３の嵩が増加するため、現像剤３がトナー補給口８ａまでダレてきて、トナー補給口８ａの開口を覆ってしまう。このため、現像スリーブ４上の現像剤３へのトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３のトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３のトナー濃度が低くなると現像剤収容部Ａ内の現像剤の３の嵩が減少するため、現像剤３がトナー補給口８ａを塞がなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３へ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３のトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。
【００１３】
図２において、上記感光体ドラム１上に形成されている静電潜像をトナー像化してトナーが消費された現像剤３は、上記現像スリーブ４の回転に伴って更に搬送され、上記第２ドクタにより進行を規制されている現像剤と合流する。ここで、該現像スリーブ４により担持搬送されている現像剤の層を可動層と呼称し、該第２ドクタにより進行を規制されている現像剤の層を不動層と呼称することとする。
【００１４】
上記可動層の現像剤は、上記不動層の現像剤の下側を潜り込むようにして、上記現像スリーブ４の回転に伴って更に搬送される。そして、該可動層の現像剤と該不動層の現像剤との境目で、上記トナー補給路１３を通して上記現像ケーシング２ａ内に送り出されたトナー３ａは、該可動層の現像剤と接触する。そして、上記第２ドクタをすり抜けた現像剤３は、上記現像剤取入れ口７ａを通して現像剤収容部Ａ内へ搬送される。
【００１５】
ここで、上記攪拌ローラ１１と上記現像ローラ４とは共に同一方向に回転しているので、該攪拌ローラ１１と該現像ローラ４との対向部では、それぞれの周面の回転方向が異なる。これにより、上記現像スリーブ４により担持搬送された現像剤３が、該攪拌ローラ１１と該現像ローラ４との対向部で、該現像スリーブ４の周面から引き離される。この引き離された現像剤３は、該撹拌ローラ１１の回転方向に沿って、上記第１ドクタ６側へ搬送され、再度、上記マグネットローラ５の磁性の影響を受けて、該現像スリーブ４により担持搬送される。
【００１６】
図３に、現像スリーブ４及びその周辺部の拡大図を示す。
感光体の現像位置に対向して形成される磁極（Ｎ１）と、第２の規制部材７に対向する磁極（Ｎ２）と、撹拌ローラ１１に対向する磁極（Ｓ１）などのように、マグネットローラ５に各磁極が形成されている。なお、このマグネットローラ５には一般的な現像装置におけると同様に、現像スリーブ４上に現像剤を担持し続けながら搬送できるように適宜位置に搬送磁極が形成されている（図３の法線磁束密度分布参照）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、現像ケーシング２ａと現像スリーブ４の間は可動層の現像剤３を搬送するためには、図３に示すような隙間が必要となる。
しかも、トナー収容部８のトナー補給口８ａから現像スリーブ４へのトナーを補給するためのトナー補給路１３（特に現像スリーブ４の近傍のトナー補給路）が現像スリーブ４とほぼ水平状態となっているため、現像装置に衝撃等が加わると、トナー補給口８ａから送りこまれたトナー３ａは、上記隙間から現像ケーシング２ａの外へトナーなどが流出するという問題が発生していた。
【００１８】
また、図１乃至３に示した現像剤のトナー濃度を自動的に自己制御する現像装置においては、従来のトナー濃度制御のように、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体ドラム１上に形成した基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材などの複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。このため、現像装置の小型化が可能であり、例えば、ユーザー交換可能なプロセスカートリッジに用いるとより効果的と言える。
しかしながら、プロセスカートリッジは、ユーザーが直接取り扱うため、急激な動作などにより衝撃等の負荷が加わりやすく、上述したような上記隙間から現像ケーシング２ａの外へトナーなどが流出するという問題がより発生し易くなっていた。
【００１９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像装置の現像ケーシングと現像スリーブとの間隙から、トナーなどが不必要に流出するのを防止する現像装置及び画像形成装置、並びにプロセスカートリッジを提供することである。
【００２０】
【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、内部に固定磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する円筒状の現像剤担持体と、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第1の規制部材と、該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体に向けて供給するトナーを収容したトナー収容部と、該現像剤収容部と該トナー収容部との間に配置され、該現像剤担持体と所定の間隙を隔てて配置された第２の規制部材と、該現像剤収容部内で該現像剤担持体に近接して配置され、該現像剤担持体と同一回転方向に回転する円筒もしくは円柱状の磁性部材とを備えた現像装置であり、該第２の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向の上流側に位置し、該現像剤担持体が該トナー収容部からトナーを取り込むためのトナー取込口部が設けられ、該トナー取込口部には該現像剤担持体の最下点部より高い位置に突起部を設け、該突起部に磁性体材料を用いたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１の発明によれば、トナーの取込口部に現像剤担持体の最下点部（垂直方向の最下点部）より高い位置に突起部（突起部の先端位置が前記最下点部より高い位置にある）を設けているため、急激な動作等でトナーが現像担持体側へ流れたとしても、該突起部で受け止めることにより、トナーなどが現像ケーシングの外に流出を防ぐことができる。さらに、前記突起部に磁性体を設けることにより、現像剤担持体の内部からの固定磁界発生手段からの磁力が該磁性体へと向かう構成をとることが可能となるため、トナー又は磁性キャリアが該突起部の磁性体部分にも留まり、トナーなどの流出を防ぐ効果をより高めることが可能となる。
【００２４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、該現像剤担持体表面の法線方向の磁束密度分布が、該突起部と対向する位置において下限値（ゼロ点、変極点）となることを特徴とした。
【００２５】
請求項２の発明によれば、前記突起部に対向する前記現像剤担持体表面の位置において、該現像剤担持体表面の法線方向の磁束密度分布が下限値となっているため、該現像剤担持体で搬送されている現像剤の穂立ち状態を維持することが可能となり、該穂立ちした現像剤と該突起部とが協働して、現像スリーブと現像ケーシングとの間に形成される間隙を塞ぎ（シャッタ効果）、トナーなどの機外への流出を防止することができる。
【００２６】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、該トナーの重量平均径が４〜１５μmであることを特徴とする。
【００２７】
請求項３の発明によれば、本発明が適用されるような、現像剤のトナー濃度を自動的に自己制御する現像装置においては、トナーの重量平均径が４〜１５μｍであるため、地汚れがなく、高解像度な画像が得られる。
【００２８】
また、請求項４の発明は、像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置を用いることを特徴とする。
【００２９】
請求項４の発明によれば、現像装置の現像ケーシングからトナーなどが機外に流出ことが防止されるため、現像時に像担持体に余分なトナーが付着せず、適正な画像が得られるだけでなく、人体に有害なトナーなどが画像形成装置内又は装置外へ流出しないため、ユーザーにとってより安全な画像形成装置が提供できる。
【００３０】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、該像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と該現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界を印加することを特徴とする。
【００３１】
請求項５の発明によれば、像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界（直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧）を印加するため、トナー像の背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止することができ、高品質の画像（ざらつきのない高精細な画像）を得られる。しかも、本発明の現像装置は余分なトナーが現像装置外に流出することを抑制しているため、上記交互電界を印加しても現像装置側から像担持体へ余分なトナーが付着することも防止される。
【００３２】
また、請求項６の発明は、表面に潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電するための帯電手段、該潜像を現像するための現像手段、該像担持体の表面をクリーニングするクリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジであって、上記現像手段として、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置を用いることを特徴とする。
【００３３】
請求項６の発明によれば、本発明の現像装置をプロセスカートリッジに組み込んでいるため、プロセスカートリッジに急激な動作などによる衝撃等の負荷が加わっても、現像装置からトナーなどの流出が抑制される。このため、ユーザーにとって、取り扱いが容易でありかつトナーなどの飛散が無い安全なプロセスカートリッジを提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機に用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
図４は、本発明の現像装置に係るの現像スリーブ４及びその周辺部の拡大図である。ここで、該現像装置の各構成部材のうち、図３に示した現像装置の各構成部材と同一構成もしくは同一機能を有する部材については、同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００３５】
図４に示すように本発明の特徴は、トナー補給口８ａから現像スリーブ４に至るトナー補給路１３において、特に現像スリーブ４の近傍のトナー補給路（「トナー取込口部」という）に、突起部２０を設けたこととである。
該突起部２０は現像ケーシング２ａ上に形成されている。
突起部２０を現像スリーブ４の最下点より高く設け、現像スリーブ４と現像ケーシング２ａとの間隙からトナー３ａが流出するの防止する。
また、突起部２０の先端部に磁性体２０ａを設けた場合、マグネットロール５の放線磁力成分は、磁性体２０ａと向かう成分が発生する。この結果、現像スリーブ４と磁性体２０ａの間に現像剤３が積層されることにより、現像剤３によるシャッタの様な効果が発生し、よりトナー３ａの流出を防止することが可能となる。
また、マグネットローラ５の放線磁力成分の変極点に磁性体２０ａを対向させた場合、磁力線に沿った現像剤３の穂立ち状態が長く維持できることにより、シャッタ効果がさらに期待できる。また、隣り合う磁極が均等に割り付けられることにより、磁極の磁力の変化量が最小限に押さえられることとなる。
【００３６】
図５に、本発明の現像装置を備えたプロセスカートリッジ３０の概略構成を示す。
図５において、像担持体である感光体ドラム１の周囲には、上記現像装置２以外に、帯電手段２３、廃トナー収容ケースを含むクリーニング手段２５などが配設されている。
本発明の実施例としては、図５に示したプロセスカートリッジ３０の形態に限らず、本発明が適用された現像装置を含むプロセスカートリッジであれば良く、例えば、現像装置のみ、現像装置と感光体、現像装置と感光体及びクリーニング手段、などのように種々の組み合わせによるプロセスカートリッジに本発明は適用される。
【００３７】
図６に、現像装置を備えたプロセスカ−トリッジ３０を有する画像形成装置の概略構成を示す。
この画像形成装置は、図６に示すように、上記プロセスカ−トリッジ３０が、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されている。図６において、プロセスカ−トリッジ３０の感光体ドラム１は、所定の周速度で回転駆動される。そして、該感光体ドラム１は、その回転過程において、帯電手段２３によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段３１からの画像露光光を受ける。これにより、該感光体ドラム１の周面に静電潜像が順次形成される。
【００３８】
上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、上記プロセスカートリッジ３０の現像手段（上記現像装置２）により現像される。これにより、該感光体ドラム１の表面に形成されたトナ−像は、該感光体ドラム１と転写手段との間に、該感光体ドラム１の回転と同期して、給紙部３２から給送された転写材に、該転写手段により順次転写されていく。トナー像の転写を受けた転写材は、該感光体ドラム１の表面から分離されて、定着手段３３へ導入されて像定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。また、トナー像転写後の感光体ドラム１の表面は、上記プロセスカートリッジ３０のクリ−ニング手段２５によって、転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に、除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
【００３９】
また、本実施形態に係るの現像装置においては、上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像の現像時に、その現像スリーブ４に、図示しない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。感光体ドラム１上に形成された静電潜像の背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって、上記現像部位に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤３のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ４およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム１に飛翔し、感光体ドラム１の潜像に対応して付着する。
【００４０】
上記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。また、該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。更に、該振動バイアスの直流電圧成分は、上述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。ここで、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。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に向かおうとする時間の割合である。
【００４１】
このようにすることにより、トナーが感光体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ので、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を抑え、また解像力も向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体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ので、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。
【００４２】
トナーの重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
トナーの重量平均径は、４〜１５μｍが好適である。この理由は、４μｍ未満の場合はトナーの帯電不足が発生し字汚れの原因となる。また１５μｍより大きくなると、画像の解像度が低下することとなるためである。
【００４３】
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００４４】
また、上記現像剤３のトナー全体に占める割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分は１％〜７％である。
使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、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−ビニルメチルエーテル共重合体、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などがあげられる。
【００４５】
着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。
【００４６】
必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。
磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。
これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ２ ／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ２ ／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。
磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。
【００４７】
磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
本実施形態で用いるトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。
この添加剤としては、例えばテフロン（登録商標）の粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
【００４８】
また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。
離型剤としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。
その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００４９】
トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）がある。
【００５０】
この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。
これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
また、上記トナーは、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００５１】
添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
静電荷像現像用トナーは、乾式一成分現像及び乾式二成分現像剤として使用できる。
二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。
乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びに本発明のトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００５２】
現像剤３を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これらのキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。
被覆層の厚さは０．１〜２０μmが好ましい。
【００５３】
上記二成分現像剤としては、
ポリエステル樹脂    （重量平均粒径  ３００μｍ  軟化温度 ８０．２℃）１００重量部
カーボンブラック    １０重量部
ポリプロピレン      （重量平均粒径 １８０μｍ）５重量部
四級アンモニウム塩  ２重量部
上記組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。
【００５４】
さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
【００５５】
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子を得た。
シリコーン樹脂溶液                        １００重量部
トルエン                                  １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン      １５重量部
カーボンブラック                          ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液を調整した。
【００５６】
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、二成分現像剤を作成した。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、トナーの取込口部に現像剤担持体の最下点部（垂直方向の最下点部）より高い位置に突起部（突起部の先端位置が前記最下点部より高い位置にある）を設けているため、急激な動作等でトナーが現像担持体側へ流れたとしても、該突起部で受け止めることにより、トナーなどが現像ケーシングの外に流出を防ぐことができる。さらに、前記突起部に磁性体を設けることにより、現像剤担持体の内部からの固定磁界発生手段からの磁力が該磁性体へと向かう構成をとることが可能となるため、トナー又は磁性キャリアが該突起部の磁性体部分にも留まり、トナーなどの流出を防ぐ効果をより高めることが可能となる。
【００５９】
また、請求項２の発明によれば、前記突起部に対向する前記現像剤担持体表面の位置において、該現像剤担持体表面の法線方向の磁束密度分布が下限値となっているため、該現像剤担持体で搬送されている現像剤の穂立ち状態を維持することが可能となり、該穂立ちした現像剤と該突起部とが協働して、現像スリーブと現像ケーシングとの間に形成される間隙を塞ぎ（シャッタ効果）、トナーなどの機外への流出を防止することができる。
【００６０】
また、請求項３の発明によれば、本発明が適用されるような、現像剤のトナー濃度を自動的に自己制御する現像装置においては、トナーの重量平均径が４〜１５μｍであるため、字汚れがなく、高解像度な画像が得られる。
【００６１】
また、請求項４の発明によれば、現像装置の現像ケーシングからトナーなどが機外に流出ことが防止されるため、現像時に像担持体に余分なトナーが付着せず、適正な画像が得られるだけでなく、人体に有害なトナーなどが画像形成装置内又は装置外へ流出しないため、ユーザーにとってより安全な画像形成装置が提供できる。
【００６２】
また、請求項５の発明によれば、像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界（直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧）を印加するため、トナー像の背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止することができ、高品質の画像（ざらつきのない高精細な画像）を得られる。しかも、本発明の現像装置は余分なトナーが現像装置外に流出することを抑制しているため、上記交互電界を印加しても現像装置側から像担持体へ余分なトナーが付着することも防止される。
【００６３】
また、請求項６の発明によれば、本発明の現像装置をプロセスカートリッジに組み込んでいるため、プロセスカートリッジに急激な動作などによる衝撃等の負荷が加わっても、現像装置からトナーなどの流出が抑制される。このため、ユーザーにとって、取り扱いが容易でありかつトナーなどの飛散が無い安全なプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像装置の使用前の状態を示す概略構成図。
【図２】従来の現像装置の使用時の状態を示す概略構成図。
【図３】従来の現像装置の現像スリーブ及びその周辺部の拡大図。
【図４】本発明の現像装置の現像スリーブ及びその周辺部の拡大図。
【図５】本発明の現像装置を適用したプロセスカートリッジの概略構成図。
【図６】上記プロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
２      現像装置
２ａ    現像ケーシング
３      現像剤
３ａ    トナー
４      現像スリーブ
５      マグネットローラ
６      第１ドクタ
７      第２ドクタ
７ａ    現像剤取り入れ口
８      トナーホッパ
８ａ    トナー補給口
９      アジテータ
１０      シール部材
１０ａ    シール部材
１１      攪拌ローラ
１２      現像剤ケース
１３      トナー補給路
２０      突起部
２０ａ    突起部の磁性体
２３      帯電手段
２５      クリーニング手段
３０      プロセスカートリッジ
３１      露光手段
３２      給紙手段
３３      定着手段
【図１】
0004401606.tif 000002
【図２】
0004401606.tif 000003
【図３】
0004401606.tif 000004
【図４】
0004401606.tif 000005
【図５】
0004401606.tif 000006
【図６】
0004401606.tif 000007