(57)【要約】【課題】現像剤攪拌機構内を現像剤が周回する際の超長周期のトナー濃度変動の位相を制御することによりトナー濃度やトナー帯電量のばらつきを抑える。【解決手段】互いに逆方向に現像剤を搬送する２つの搬送部材で二成分現像剤の攪拌・帯電を行う現像剤攪拌機構を備え、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより現像剤中の周期的トナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行う位相制御機構を備える現像装置において、位相制御機構として、現像剤攪拌機構中を現像剤が周回する第１の周回経路の周回時間に対して略半分の周回時間を持つ第２の周回経路を備え、かつ第１の周回経路と第２の周回経路は経路の一部分を共有する構成とした。【選択図】図２
2009015051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置であって、少なくとも互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤搬送部材と、該２つの現像剤搬送部材の間に配置された仕切り板とで構成され、トナーとキャリアからなる二成分現像剤の攪拌・帯電を行う現像剤攪拌機構を備えるとともに、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中の周期的トナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行なう位相制御機構を備える現像装置において、
前記位相制御機構として、前記現像剤攪拌機構中を現像剤が周回する第１の周回経路の周回時間に対して略半分の周回時間を持つ第２の周回経路を備え、かつ前記第１の周回経路と前記第２の周回経路は経路の一部分を共有する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、
前記第２の周回経路を形成する手段として、前記仕切り板の両端以外の箇所に開口部を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記現像剤攪拌機構に現像剤担持体が隣接し、該現像剤攪拌機構内の２つの現像剤搬送部材を、前記現像剤担持体から近い順に第１搬送部材、第２搬送部材と呼称したとき、少なくとも前記仕切り板の開口部付近において前記第１搬送部材側の剤面を前記第２搬送部材側の剤面よりも高くすることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置に用いられるキャリアであって、
体積平均粒径が２０〜６０μｍであることを特徴とするキャリア。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置に用いられるトナーであって、
体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とするトナー。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置に用いられるトナーであって、
形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とするトナー。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置に用いられるトナーであって、
トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上の微粒子が外添加されていることを特徴とするトナー。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置に用いられる現像剤であって、
請求項４記載のキャリアと、請求項５〜７のいずれか１項に記載のトナーとを用いたことを特徴とする現像剤。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記現像剤として、請求項８に記載の現像剤を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置として、請求項１〜３、９のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
請求項１〜３、９のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項１０に記載のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、
現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の画像形成装置において、
少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の画像形成装置において、
少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第１画像形成ユニット群と、該第１画像形成ユニット群にて形成された第１トナー像が転写され担持される第１中間転写体とからなる第１画像形成ステーションと、
少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第２画像形成ユニット群と、該第２画像形成ユニット群にて形成された第２トナー像が転写され担持される第２中間転写体とからなる第２画像形成ステーションと、を備え、
記録材の第１面に転写される第１トナー像は、前記第１画像形成ステーションにより形成され、記録材の第２面に転写される第２トナー像は、第２画像形成ステーションにより形成され、定着前において第１のトナー像と第２のトナー像が同時もしくは順次に記録材に転写され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、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像を行なう現像装置と、その現像装置に用いられるキャリア、トナー及び現像剤と、前記現像装置を備えたプロセスカートリッジと、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを備え、電子写真方式を利用した画像形成を行う複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。さらに本発明は、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを複数備え、カラー作像が可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二成分現像剤を用いて現像を行なう２軸搬送タイプの現像装置として、現像剤担持体（現像ローラ（スリーブ））への現像剤供給及び回収用の現像剤搬送部材（スクリュ、オーガ等）及び供給回収搬送路と、トナー補給後の搬送攪拌用の現像剤搬送部材（スクリュ、オーガ等）及び攪拌搬送路の、２つの現像剤搬送部材（スクリュ、オーガ等）及び２つの搬送路で構成され、これらが現像剤担持体の下方に略水平方向に配置されている構成のものが知られている。
【０００３】
このような２軸搬送タイプの現像装置においては、現像装置内の現像剤は、トナー補給やトナー消費（現像）によって空間的にトナー濃度変動している。そこで従来は、現像剤搬送部材（スクリュ、オーガ等）で現像剤を拡散させることによってそのトナー濃度変動を小さくしてきた。スクリュ等の現像剤搬送部材での拡散能力を上げるには、スクリュの回転数を上げたりフィンを取り付けたりなどスクリュ形状を工夫したりできるが、それにも限界があり、現像剤が現像剤担持体（現像ローラ、スリーブ等）に到達するまでに十分に拡散しきれず、現像剤担持体に汲み上げられた現像剤にもトナー濃度変動が残ってしまっているのが現状である。
【０００４】
そこで、２軸搬送タイプの現像装置において、現像剤担持体の軸方向のトナー濃度偏差を小さくするため、２つのスクリュ間に設けた仕切り板（隔壁）に複数個の開口部を設けるとともに、仕切り板に現像剤搬送方向に対し傾斜し開口部に現像剤を案内する案内部材を設けたものが提案されている（特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】実公平６−６３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の従来技術では、２軸現像装置のスリーブの軸方向の偏差を縮小することが目的であり、仕切り板に開口部を備えているが、トナー濃度変動の位相の制御は行っていない。つまり、上記の目的を達成するためには、スリーブから遠い方のスクリュからスリーブ側のスクリュへ開口部を通過する剤の流れが必要不可欠なものとなっており、やはり波形の振幅が無視できるほど小さくなるまでには、現像剤が現像装置内を何周もする必要があった。
【０００７】
そこで、上記従来技術の問題に対して鑑みられたのが、本発明者らにより先に提案された特願２００６−１４２６９２による発明であり、この先願発明では、二成分現像装置においてトナー消費やトナー補給によって発生したトナー濃度変動を抑制するという課題に対し、現像剤の流れに対して所定の地点で分岐点を作ってトナー濃度変動の位相をずらした現像剤の流れを作り、位相のずれた現像剤同士を再び合流させるという位相制御手段を有することを特徴としている。
【０００８】
この先願発明では、二成分現像剤を用いた現像装置において、意図的に現像剤の流れに分岐点をつくり、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させることにより、現像剤のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させる位相制御機構を現像装置内に取り入れたものであり、位相を制御することによってトナー濃度の均一化を瞬時に行なうことができるため、現像剤担持体（例えばスリーブ）に現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができる。
【０００９】
しかし、上記先願発明においては、現像剤攪拌機構を現像剤が周回する周期に相当する周期的濃度変動を考慮に入れていないことに課題があった。周期性を持ったトナー濃度変動は、仮に濃度変動振幅が同じであれば周期の長い濃度変動ほど濃度勾配が小さいため減衰しにくい。したがって、現像剤攪拌機構中で最も長い周期、すなわち現像剤攪拌機構を現像剤が周回する周期に相当する周期のトナー濃度変動が現像剤攪拌機構中に最後まで残りやすい。この超長周期のトナー濃度変動は、トナー補給や消費によって生じる比較的短いトナー濃度変動と重畳することによって、トナー濃度やトナー帯電量を許容範囲外へと変動させる一因となる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、現像剤攪拌機構を現像剤が周回する際の超長周期のトナー濃度変動の位相を制御することによってトナー濃度やトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができ、トナー飛散や地汚れの発生することのない構成の現像装置と、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、前記現像装置やプロセスカートリッジ、画像形成装置に用いるのに最適なトナー、キャリア及び現像剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、潜像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置であって、少なくとも互いに異なる方向に現像剤を搬送する２つの現像剤搬送部材と、該２つの現像剤搬送部材の間に配置された仕切り板とで構成され、トナーとキャリアからなる二成分現像剤の攪拌・帯電を行う現像剤攪拌機構を備えるとともに、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる経路を通過させることにより該現像剤中の周期的トナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させて位相制御を行なう位相制御機構を備える現像装置において、前記位相制御機構として、前記現像剤攪拌機構中を現像剤が周回する第１の周回経路の周回時間に対して略半分の周回時間を持つ第２の周回経路を備え、かつ前記第１の周回経路と前記第２の周回経路は経路の一部分を共有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記第２の周回経路を形成する手段として、前記仕切り板の両端以外の箇所に開口部を設けることを特徴とする。
また、本発明の第３の手段は、第２の手段の現像装置において、前記現像剤攪拌機構に現像剤担持体が隣接し、該現像剤攪拌機構内の２つの現像剤搬送部材を、前記現像剤担持体から近い順に第１搬送部材、第２搬送部材と呼称したとき、少なくとも前記仕切り板の開口部付近において前記第１搬送部材側の剤面を前記第２搬送部材側の剤面よりも高くすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるキャリアであって、体積平均粒径が２０〜６０μｍであることを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
さらに本発明の第６の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
さらにまた、本発明の第７の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上の微粒子が外添加されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第８の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられる現像剤であって、第４の手段のキャリアと、第５〜第７のいずれか１つの手段のトナーとを用いたことを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記現像剤として、第８の手段に記載の現像剤を用いたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１０の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第１１の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１０の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１２の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
また、本発明の第１３の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１４の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第１画像形成ユニット群と、該第１画像形成ユニット群にて形成された第１トナー像が転写され担持される第１中間転写体とからなる第１画像形成ステーションと、
少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第２画像形成ユニット群と、該第２画像形成ユニット群にて形成された第２トナー像が転写され担持される第２中間転写体とからなる第２画像形成ステーションと、を備え、記録材の第１面に転写される第１トナー像は、前記第１画像形成ステーションにより形成され、記録材の第２面に転写される第２トナー像は、第２画像形成ステーションにより形成され、定着前において第１のトナー像と第２のトナー像が同時もしくは順次に記録材に転写されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、二成分現像剤を用いた現像装置において、意図的に現像剤の流れに分岐点をつくり、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させることにより、現像剤のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させる位相制御機構を現像装置内に取り入れたものであり、位相を制御することによってトナー濃度の均一化を瞬時に行なうことができるため、現像剤担持体（例えばスリーブ）に現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができる。
そして、本発明の第１の手段の現像装置では、前記位相制御機構として、現像剤攪拌機構中を現像剤が周回する第１の周回経路の周回時間に対して略半分の周回時間を持つ第２の周回経路を備え、かつ第１の周回経路と第２の周回経路は経路の一部分を共有することを特徴としているので、現像剤攪拌機構中に最後まで残りやすい、周回経路１周分の周期を持つトナー濃度変動を軽減することができる。
また、第２の手段の現像装置では、前記第２の周回経路を形成する手段として、仕切り板の両端以外の箇所に開口部を設けることにより、最も簡便な構成で第２の周回経路を実現することができる。
【００１９】
ここで、第２搬送部材の上流側には、一般的にトナー補給口が設けられているので、仕切り板の開口部付近ではまだ補給トナーを含んだ現像剤が十分攪拌・帯電されない場合がある。
そこで第３の手段の現像装置では、前記現像剤攪拌機構に現像剤担持体が隣接し、該現像剤攪拌機構内の２つの現像剤搬送部材を、前記現像剤担持体から近い順に第１搬送部材、第２搬送部材と呼称したとき、少なくとも前記仕切り板の開口部付近において前記第１搬送部材側の剤面を前記第２搬送部材側の剤面よりも高くすることを特徴としており、第１搬送部材側の剤面を第２搬送部材側よりも高くすると、開口部を通じて第２搬送部材側から第１搬送部材側へ移動する現像剤を軽減でき、十分攪拌・帯電していない現像剤が第１搬送部材を介して現像剤担持体に到達することを防げることができる。
このように、本発明によれば、現像剤攪拌機構を現像剤が周回する際の超長周期のトナー濃度変動の位相を制御することによってトナー濃度やトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができ、トナー飛散や地汚れの発生することのない構成の現像装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるキャリアであって、体積平均粒径が２０〜６０μｍであることを特徴としており、小粒径なキャリアを用いることで、磁気ブラシの緻密化により現像能力の向上が図れるため、現像に必要な現像剤量（汲み上げ量）を低減することができる。それにより回収部におけるスクリュ回転数低減が図れ、現像剤循環によるストレス低減に寄与する。また、ストレスのかかる現像剤規制部材を通過する現像剤量が少なくなることから、長寿命化に寄与する。さらにはキャリアの低容量化がなされるため、キャリア貯蔵部等の装置の小型化が図れる。さらには現像領域における磁気ブラシがより緻密になるために高画質化や画質の安定性が達成される。なお、キャリアの平均粒径が６０μｍより大きいと現像剤循環部でオーバーフローする現像剤が多くなり、安定な現像剤循環が行えない。さらには磁気ブラシが粗くなるため満足の行く画質を得ることができない。また、キャリアの平均粒径が２０μｍより小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像装置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。
【００２１】
本発明の第５の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、体積平均粒径（Ｄ４）が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が、１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴としており、粒径が小さくかつ粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。よって現像における濃度変動を小さくすることができる。また、微小なドット画像の安定再現性が向上し、長期間安定した高画質を得ることができる。なお、平均粒径（Ｄ４）が３μｍ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（Ｄ４）が８μｍを超えると、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。
【００２２】
本発明の第６の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴としており、トナーが球形に近いことにより、現像剤の流動性がよくなることで、現像剤循環におけるストレスが小さくなり、長期的に安定した現像剤循環と現像を行うことが可能となる。
【００２３】
本発明の第７の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられるトナーであって、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上の微粒子が外添加されていることを特徴としており、トナーにおける外添剤の埋没が少なく、経時にて現像剤の流動性および帯電特性の変化が小さいため、長期的に安定した現像剤循環と現像を行うことが可能となる。
【００２４】
本発明の第８の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置に用いられる現像剤であって、第４の手段のキャリアと、第５〜第７のいずれか１つの手段のトナーとを用いたことを特徴としており、第４の手段や、第５〜第７の手段と同様の効果が得られる。
また、本発明の第９の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記現像剤として、第８の手段の現像剤を用いたことを特徴としており、第４の手段や、第５〜第７の手段と同様の効果が得られる。
【００２５】
本発明の第１０の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴としており、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高いプロセスカートリッジを提供することが可能になる。
【００２６】
本発明の第１１の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１０の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴としており、第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１０の手段のプロセスカーリッジを用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高い画像形成装置を提供することが可能になる。
【００２７】
本発明の第１２の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴としており、複数の現像装置に第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。
【００２８】
本発明の第１３の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴としており、各画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジの現像装置に第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。
【００２９】
本発明の第１４の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、「少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第１画像形成ユニット群と、該第１画像形成ユニット群にて形成された第１トナー像が転写され担持される第１中間転写体とからなる第１画像形成ステーション」と、「少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第２画像形成ユニット群と、該第２画像形成ユニット群にて形成された第２トナー像が転写され担持される第２中間転写体とからなる第２画像形成ステーション」と、を備え、記録材の第１面に転写される第１トナー像は、前記第１画像形成ステーションにより形成され、記録材の第２面に転写される第２トナー像は、第２画像形成ステーションにより形成され、定着前において第１のトナー像と第２のトナー像が同時もしくは順次に記録材に転写される（所謂１パス両面転写方式である）ことを特徴としており、各画像形成ユニットの現像装置に第１〜第３、第９のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。また、本発明の現像装置を１パス両面転写方式の画像形成装置に用いることにより、長期的に濃度安定性に優れたカラー画像を非常に生産性高く得ることが可能となる。それにより表裏での画質差がなく、常に画質の安定したカラー両面画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００３１】
［位相制御について］
ここでは一例として、図５に示すような２軸搬送タイプの現像装置を例に上げて説明する。この現像装置４００は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、現像剤担持体４０１と、２つの現像剤搬送部材（例えば第１搬送部材４０２，第２搬送部材４０３）と、仕切り板４０４を備えている。
【００３２】
図１は、図５と同様の構成の現像装置の現像剤攪拌機構を上から見た模式図である。図１では、２つの現像剤搬送部材（例えば第１搬送部材４０２，第２搬送部材４０３）と２つの現像剤搬送部材に挟まれた仕切り板４０４が図示されているが、最低限、これらの部材によって現像剤攪拌機構が構成されている。
【００３３】
前述の先願発明においては、図１において破線の曲線で示したようなトナー補給によって発生する周期的なトナー濃度変動を問題としていた。これに対して、本発明においては、実線の曲線で示すようにトナー濃度が２つの現像剤搬送部材（例えば第１搬送部材４０２，第２搬送部材４０３）を跨いでいる、ちょうど現像剤が現像剤搬送機構内を周回する周期（以後、周回周期と呼ぶ）に相当する超長周期のトナー濃度変動（以後、周回濃度変動と呼ぶ）を問題としている。
【００３４】
このような周回濃度変動は、トナーの補給やトナー消費の周期とは離れているので、何かの拍子にトナー補給やトナー消費の周期の組み合わせによって発生することはあるが、その発生頻度は元となるトナー補給周期の濃度変動などと比べるとはるかに少ない。しかし、一旦この周回濃度変動が発生すると、トナー補給周期の濃度変動などと比べても周期が極端に長いために濃度勾配が極端に小さく、通常の現像剤の攪拌では濃度変動を軽減するのが非常に困難な厄介者になる。また、ある意味これはトナー濃度変動が共振を起こした状態とも云える。
【００３５】
周回濃度変動に対する位相制御によるトナー濃度変動の軽減は、周期濃度変動が発生している現像剤周回経路を第１の周回経路としたときに、第１の周回経路の周回時間に対して略半分の周回時間を持つ第２の周回経路を備え、かつ第１の周回経路と第２の周回経路は経路の一部分を共有することにより実現する。
【００３６】
その例を図２に示す。図２は、現像剤の周回経路を図１からさらに模式的に変更した図である。図２において、ＴS11 とＴS12は第１搬送部材上の所定の区間を現像剤が通過するのに要する時間、ＴS21 とＴS22は第２搬送部材上の所定の区間を現像剤が通過するのに要する時間、そしてＴC0とＴC1とＴC2はそれぞれ第１搬送部材と第２搬送部材の間を渡るのに要する時間を示している。また、ＴS11 とＴS12 の和は、第１搬送部材上の全区間を現像剤が通過するのに要する時間、そしてＴS21 とＴS22の和は、第２搬送部材上の全区間を現像剤が通過するのに要する時間となっている。それぞれの第１及び第２搬送部材上の全区間を通過する時間はそれぞれ実測で求まるが、ＴS11〜ＴS22の各時間は第２の周回経路を決定して初めて決まる変数である。
【００３７】
図２から第１の周回経路の周回時間は、
ＴS11＋ＴS12＋ＴS21＋ＴS22＋ＴC0＋ＴC1
と表せ、また第２の周回経路の周回時間は、
ＴS11＋ＴS21＋ＴC0＋ＴC2
と表せる。
【００３８】
仮に、第１搬送部材上の現像剤搬送速度と第２搬送部材上の現像剤搬送速度が等しく、かつ搬送部材上の軸方向位置に因らず一定で、ＴS11＋ＴS12とＴS21＋ＴS22をそれぞれ２秒、そしてＴC0とＴC1とＴC2をそれぞれ１秒とすると、第１の周回経路の周回時間は６秒になる。そこから第２の周回経路の周回時間は３秒であることが判り、ＴS11とＴS21はそれぞれ０．５秒と求まる。この場合、残りのＴS12とＴS22が１．５秒であり、所要時間の比は１：３であるから、第２の周回経路を形成するための分岐の位置は、図２で第１および搬送部材上の搬送区間について、その左端から１／３の位置に設ければ良いことが判る。
実際に分岐位置を決定する場合も、現像剤搬送の所要時間を実測した上で上記のような手順で位置を求める必要がある。
【００３９】
現像剤搬送の所要時間を実測する方法としては、現像器中のトナーとは別の色に着色した微量のトナーを周回径路上に垂らして、その経過を肉眼またはビデオカメラ等で計測する方法や、複数のトナー濃度センサを周回径路上の各所に配置し、各センサの測定値について周期的トナー濃度変動の位相差を抽出する方法などがある。
【００４０】
第２の周回経路を形成する具体的方法としては、最も簡便な方法として、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１搬送部材４０２と第２搬送部材４０３の間にある仕切り板４０４上の適当な位置に開口部を設けることが挙げられる。このときの開口部の位置は、上記で述べた方法により求めればよい。
【００４１】
この仕切り板４０４の開口部においては、概ね１方向に現像剤が通過しないと適切な周回時間を持つ第２の周回経路を形成できない。また、一般的に第２搬送部材上ではその上流にトナー補給口が設けられているために、トナー補給による濃度変動が有り、その濃度変動が軽減されぬまま第１搬送部材を介して現像剤担持体にまでショートカットで達する危険がある。
このため、第２の周回経路を形成する開口部においては、現像剤が第１搬送部材側から第２搬送部材側へと１方向のみに通過したほうが良い。
【００４２】
これを実現する手段の一つとして、現像剤の剤面の高さを、少なくとも第２の周回経路を形成するための開口部付近においては、第１搬送部材４０２側の剤面を第２搬送部材４０３側の剤面よりも高くすることが必要になる。
【００４３】
具体的には、第１搬送部材４０２および第２搬送部材４０３の回転を図３（ｃ）において両方とも反時計回りになるように回転させることによって、図３（ｃ）に示すように、現像剤の剤面を傾かせる方法などが考えられる。このとき、図３にはきちんと描かれていないが、第１搬送部材４０２のスクリュのピッチと第２搬送部材４０３のスクリュのピッチは互いに逆（片方の搬送部材の軸を１８０度ひっくり返しても、またひっくり返さなくても、もう一方の搬送部材の形状と一致しない）であることが必要である。
あるいは、第１搬送部材４０２の搬送速度を第２搬送部材４０３のそれよりも遅くすることも考えられる。これは例えば搬送部材がスクリュで構成されている場合、図４に示すように第１搬送部材４０２のスクリュのピッチを第２搬送部材４０３のスクリュのピッチよりも細かくすることなどで実現可能である。また、その他にも、第１搬送部材４０２の回転速度を第２搬送部材４０３よりも落としたりすることなども考えられる。
【００４４】
［現像装置の構成例］
以上に説明した本発明の位相制御機構は、図５に示すような２軸搬送タイプの現像装置に好適に適用することができるが、図６や図７を一例とする３軸搬送タイプの現像装置にも適用することができる。以下、現像装置の構成例について説明する。
【００４５】
図５に示す現像装置４００は、不図示の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（スリーブ）４０１（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成されるが、図ではスリーブのみ図示している）と、スリーブ上の現像剤量を規制する現像剤規制部材（ドクタ）４０５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ４０１に供給し、現像ローラ４０１からの現像剤を回収する第１の現像剤搬送部材である供給回収用スクリュ４０２（前述の第１搬送部材）とを備えている。さらに、供給回収用スクリュ４０２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用スクリュ４０２とは逆方向に搬送する第２の現像剤搬送部材である攪拌搬送用スクリュ４０３（前述の第２搬送部材）を備えている。供給回収用スクリュ４０２と攪拌搬送用スクリュ４０３とは水平方向に配置され、供給回収用スクリュ４０２を備える供給回収搬送路４０６と攪拌搬送用スクリュ４０３を備える攪拌搬送路４０７とは仕切り板４０４で仕切られている。そして、２つの搬送路は仕切り板４０４の軸方向両端部の開口部で連通しており、攪拌搬送路４０７と供給回収搬送路４０６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。
【００４６】
上記のような構成の２軸搬送タイプの現像装置においては、現像後の現像剤が供給回収共用のスクリュ４０２で回収されるため、スクリュ４０２の下流にいくに従ってトナー濃度が低下し、現像ローラ４０１のスリーブ左右でトナー濃度偏差を生じてしまう。そこで図５に示すような構成の２軸搬送タイプの現像装置４００に、図１〜図４を参照して説明したような本発明に係る位相制御用の開口や機構等を設けることにより、トナー濃度の変動を抑えることができる。すなわち、位相制御用の開口や機構を設けて、意図的に現像剤の流れに分岐点をつくり、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させることにより、現像剤のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させるという構成を現像装置内に取り入れることにより、トナー濃度の高い現像剤が供給回収共用のスクリュ４０２に流れることになり、それによりスリーブ左右でのトナー濃度偏差が小さくなる。したがって、現像ローラ４０１のスリーブに現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができ、トナー像を安定して形成することができる。
【００４７】
次に図６に示す現像装置５０４は、反時計回りに表面移動しながら潜像担持体である感光体ドラム５０１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しての現像ローラ（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成される）５０５を有している。また、現像ローラ５０５に現像剤を供給しながら図１５の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給搬送用スクリュ５０８（前述の第１搬送部材に相当する）を有している。
現像ローラ５０５の供給搬送用スクリュ５０８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５０５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としてのドクタ５１６を備えている。
【００４８】
現像ローラ５０５の感光体ドラム５０１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給搬送用スクリュ５０８と同方向に搬送する回収搬送用スクリュ５０６を備えている。供給搬送用スクリュ５０８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路５０９と回収搬送用スクリュ５０６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路５０７とは現像ローラ５０５の下方に並設されている。供給搬送路５０９と回収搬送路５０７との２つの搬送路は仕切り部材としての仕切り板５３４によって仕切られている。
【００４９】
現像装置５０４は、供給搬送路５０９の回収搬送路５０７の反対側に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路５１０を設けている。攪拌搬送路５１０は、現像剤を攪拌しながら供給搬送用スクリュ５０８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌搬送用スクリュ５１１（前述の第２搬送部材に相当する）を備えている。供給搬送路５０９と攪拌搬送路５１０とは仕切り部材としての仕切り板５３３によって仕切られている。仕切り板５３３の図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路５０９と攪拌搬送路５１０とが連通している。供給搬送路５０９内に供給され現像に用いられず供給搬送路５０９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤と、回収搬送用スクリュ５０６によって回収搬送路５０７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤とは攪拌搬送路５１０に供給される。攪拌搬送路５１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌搬送用スクリュ５１１の搬送方向下流側であり、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向上流側に搬送する。
【００５０】
仕切り板５３４には回収搬送用スクリュ５０６の搬送方向最下流側である図中奥方向の端が開口部となっており、供給搬送路５０９と回収搬送路５０７とが連通している。回収搬送用スクリュ５０６の搬送方向下流端と、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向下流端と、攪拌搬送用スクリュ５１１の搬送方向上流端とで３つの搬送経路が連通している。
そして、回収搬送路５０７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は供給搬送路５０９に移送される。また、回収現像剤と供給搬送用スクリュ５０８で搬送される現像ローラ５０５に供給されなかった現像剤は、連通している攪拌搬送路５１０に移送される。
【００５１】
攪拌搬送路５１０では攪拌搬送用スクリュ５１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路５０７及び供給搬送路５０９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路５０９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路５１０の下方には、トナー濃度センサ５２７が設けられ、センサ出力によりトナー補給制御装置（図示せず）により移送部へのトナー補給を行っている。
【００５２】
現像装置５０４のケーシングは３つの搬送スクリュの軸部で上下に分かれる一体成型された下ケーシング５１２及び上ケーシング５１３からなる。仕切り板５３３は下ケーシング５１２の一部であり、仕切り板５３４は、上ケーシング５１３に保持され、下ケーシング５１２と勘合する。
【００５３】
図６に示すように、現像剤供給部材の最上部である供給搬送用スクリュ５０８の頂点１４が現像ローラ５０５の回転中心５１５よりも下方になるように配置されている。図６に示す現像装置５０４では現像ローラ５０５の回転中心５１５とスクリュ頂点５１４とを結んだ直線と、回転中心５１５を通る水平な直線との角度θ１を３０°に設定している。この角度θ１は供給搬送用スクリュ５０８の直径にも左右されるが、現像装置５０４の小型化からレイアウト上１０°〜４０°が望ましい。
現像ローラ５０５のスリーブへの現像剤の供給は、現像ローラ５０５内に設けられた磁石又はマグネットロールの磁極が現像剤中の磁性キャリアを引き付けることによって行われる。上述のように、スクリュ頂点５１４が現像ローラ５０５の回転中心５１５よりも下方となるように配置することにより、現像剤の自重が現像ローラ５０５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさが現像剤の供給量に寄与する。これにより、供給搬送路５０９で搬送される現像剤の上部から確実に供給されるため、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向で供給搬送路５０９内の現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５０５に適正な量の現像剤を供給することができる。
【００５４】
上記のような構成の３軸搬送タイプの現像装置５０４においては、現像ローラ５０５のスリーブに汲み上げられた現像剤は回収搬送用スクリュ５０６に集められ、供給搬送用スクリュ５０８には直接戻されないので、供給搬送用スクリュの下流にいくに従い、現像剤量が減っていくため、下流部では現像剤が枯渇してしまう恐れがある。枯渇を防ぐには、スクリュ回転数を上げる必要があるが、軸受の寿命を考えるとそれにも限界がある。そこで図６に示すような構成の３軸搬送タイプの現像装置に、図１〜図４を参照して説明したような本発明に係る位相制御用の開口や機構を設けることにより、トナー濃度の変動を抑え、かつ現像剤の枯渇防止に非常に有利になる。すなわち、位相制御用の開口や機構を設けて、意図的に現像剤の流れに分岐点をつくり、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させて、攪拌搬送路５１０から供給搬送用スクリュ５０８に現像剤を供給することにより、スリーブ左右でのトナー濃度偏差や現像剤量の偏差を小さくすることができる。したがって、現像ローラ６０５のスリーブに現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができ、また、下流部での現像剤の枯渇も防止することができ、トナー像を安定して形成することができる。
【００５５】
次に図７に示す現像装置６０４は現像ローラ（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成される）６０５と供給搬送用スクリュ６０８（前述の第１搬送部材に相当する）と、現像ローラ６０５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を供給搬送用スクリュ６０８と同方向に搬送する回収搬送用スクリュ６０６とを備えている。さらに、供給搬送用スクリュ６０８の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収搬送用スクリュ６０６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搬送用スクリュ６０８とは逆方向に搬送する攪拌搬送用スクリュ６１１（前述の第２搬送部材に相当する）を備えている。
【００５６】
供給搬送用スクリュ６０８は攪拌搬送用スクリュ６１１の上方に配置されており、供給搬送用スクリュ６０８を備える供給搬送路６０９と攪拌搬送用スクリュ６１１を備える攪拌搬送路６１０とは仕切り部材である第１仕切り板６３３で仕切られている。そして、２つの搬送路は第１仕切り板６３３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搬送路６０９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給搬送路６０９の下流端側の開口部で落下して攪拌搬送路６１０に供給される。また、回収搬送用スクリュ６０６を備える回収搬送路６０７は攪拌搬送路６１０の水平方向に並べて設けており、回収搬送路６０７と攪拌搬送路６１０とは仕切り部材である第２仕切り板６３４で仕切られている。そして、この２つの搬送路は回収搬送用スクリュ６０６の下流端側で第２仕切り板６３４に設けられた開口部で連通している。回収搬送路６０７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、攪拌搬送路６１０に供給される。
攪拌搬送路６１０に供給された余剰現像剤と回収現像剤とは攪拌搬送路６１０で攪拌され、下流端で攪拌搬送用スクリュ６１１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供給搬送路６０９に供給がなされる。
【００５７】
上記のような構成の３軸搬送タイプの現像装置においても、現像ローラ６０５のスリーブに汲み上げられた現像剤は回収搬送用スクリュ６０６に集められ、供給搬送用スクリュ６０８には直接戻されないので、供給搬送用スクリュの下流にいくに従い、現像剤量が減っていくため、下流部では現像剤が枯渇してしまう恐れがある。枯渇を防ぐには、スクリュ回転数を上げる必要があるが、軸受の寿命を考えるとそれにも限界がある。そこで図７に示すような構成の３軸搬送タイプの現像装置に、図１〜図４を参照して説明したような本発明に係る位相制御用の開口や機構を設けることにより、トナー濃度の変動を抑え、かつ現像剤の枯渇防止に非常に有利になる。すなわち、位相制御用の開口や機構を設けて、意図的に現像剤の流れに分岐点をつくり、分岐させた各々の現像剤で異なる経路を通過させて、攪拌搬送路６１０から供給搬送用スクリュ６０８に現像剤を供給することにより、スリーブ左右でのトナー濃度偏差や現像剤量の偏差を小さくすることができる。したがって、現像ローラ６０５のスリーブに現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができ、また、下流部での現像剤の枯渇も防止することができ、トナー像を安定して形成することができる。
【００５８】
［画像形成装置全体の構成の詳細説明］
次に本発明に係る画像形成装置の構成例を詳細に説明する。図８は本発明が適用される画像形成装置全体の内部構成を示した概略中央断面図である。
図８に示す画像形成装置本体１００の内部において、記録体搬送路４３Ａを境にして、上下に画像形成ステーションが設けられており、上部の第１画像形成ステーションには、矢印方向に無端移動する第１中間転写体である第１像担持ベルト２１を備えた第１像担持体ユニット２０を、下部の第２画像形成ステーションには、矢印方向に無端移動する第２中間転写体である第２像担持ベルト３１を備えた第２像担持体ユニット３０が配備されている。第１像担持ベルト２１の上部張架面には、第１画像形成ユニット群（４個の第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋ）が、第２像担持ベルト３１の傾斜した張架面には、第２画像形成ユニット群（４個の第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ）が配備されている。これら第１、第２画像形成ユニットの番号に添えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。第１、第２画像形成ユニットに備えられ、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１と共に回転する各感光体（潜像担持体）１に対しても同じ意味あいでＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを添えている。なお感光体１Ｙから１Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第１、第２像担持ベルト２１、３１との張架部の一部と接触する。
【００５９】
４個ずつの第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋと第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋの構成は同じであり、図９は一つの画像形成ユニットの構成例を示している。図９において、画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体１の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電装置３であるスコロトロンチャージャ、露光装置４、現像装置５、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が配設されている。
【００６０】
潜像担持体である感光体１は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ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）を形成したものである。また、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。また、円筒状の他に、ベルト状の感光体も採用できる。
帯電装置３としては、非接触式のチャージャの他に、感光体１の表面に接触させるタイプの例えば帯電ローラや帯電ブラシ等も採用できる。
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を備え、感光体１の表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
【００６１】
露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、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、静電潜像を形成する。図示例の露光装置４は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイを用い、結像素子アレイと組み合わせたライン状の露光装置であるが、レーザ光源とポリゴンミラー、走査結像光学系等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザビーム光を感光体に照射するレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
【００６２】
本実施例の現像装置５は、トナーとキャリヤからなる二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に対し露光により各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体１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なわれる。
現像装置５の構成は、図示の例では、現像剤担持体である現像ローラ（図ではスリーブのみを図示してある）５ａと、現像剤規制部材であるドクタ５ｂと、現像剤供給搬送部材としての供給搬送用スクリュ５ｃ（前述の第１搬送部材に相当する）と、現像剤攪拌搬送部材としての攪拌搬送用スクリュ５ｄ（前述の第２搬送部材に相当する）と、回収搬送用スクリュ５ｅと、仕切り板５ｆ、５ｇを備えた３軸搬送タイプの構成であるが、これに限るものではない。すなわち、現像装置の詳細説明については前述したとおりであり、例えば図５に示すような２軸搬送タイプの現像装置に前述の位相制御機構を適用したものや、図６、図７に示すような３軸搬送タイプの現像装置に前述の位相制御機構を適用したもの等を用いることができる。
【００６３】
複数のローラ２３，２４，２５，２６（２個），２７，２８，２９により支持されて矢印方向に走行する、第１中間転写体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの下部に設けられている。この第１像担持ベルト２１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また、第１像担持ベルト２１の内周部には各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに対向させて１次転写ローラ２２が設けられている。
【００６４】
第１像担持ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にクリーニング装置２０Ａが設けられている。このクリーニング装置２０Ａは、第１像担持ベルト２１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。
上記の第１像担持ベルト２１に関連する部材は、第１像担持体ユニット２０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
【００６５】
複数のローラ３３，３４，３５，３６（２個），３７，３８により支持されて矢印方向に走行する、第２中間転写体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに接触して設けられている。この第２像担持ベルト３１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。第２像担持ベルト３１の内周部には各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに対向させて１次転写ローラ３２が設けられている。
【００６６】
第２像担持ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にクリーニング装置３０Ａが設けられている。このクリーニング装置３０Ａは、第２像担持ベルト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。
上記の第２像担持ベルト３１に関連する部材は、第２像担持体ユニット３０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
【００６７】
さらに上記第１像担持ベルト２１の外周で、支持ローラ２８の近傍には、第１の２次転写ローラ４６が設けてある。第１像担持ベルト２１と２次転写ローラ４６の間に記録材（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ４６にバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐに転写される。
【００６８】
上記第２像担持ベルト３１の外周で、支持ローラ３４の近傍には、第２の２次転写手段である転写チャージャ４７が設けてある。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。像担持ベルト３１と転写チャージャ４７の間に用紙Ｐを通過させながら、転写電流を印加することで第２像担持ベルト３１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐに転写される。上記転写ローラ４６と転写チャージャ４７に印加される転写電流の極性は、ともにトナーの極性と逆のプラス極性である。
【００６９】
画像形成装置１００の右側には各種サイズの用紙を供給可能に収納した給紙装置４０が配備されており、この給紙装置４０内には、大容量の給紙トレイ４０ａと複数の給紙カセット４０ｂ〜４０ｄが装着されている。そして、給紙トレイ４０ａと複数の給紙カセット４０ｂ〜４０ｄのうちの選択された１つから給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより確実に一枚の用紙Ｐだけが給紙され、複数の搬送ローラ対４２Ｂにより記録材搬送経路４３Ｂや記録材搬送路４３Ａに送られる。
【００７０】
記録材搬送路４３Ａの延長上には、前記第２の画像形成ステーションを通過した用紙を、記録材の搬送方向下流に備えた定着装置６０における定着ニップまで、平面状態を保って搬送させるための、記録材移送手段５０を備えている。記録材移送手段５０は、矢印方向に無端移動する搬送ベルト５１を支持するローラ５２，５３，５４，５５，５６を有し、搬送ベルト５１の外側には、ローラ５５に対向させてクリーニング装置５０Ａ，ローラ５６に対向させて記録材Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、ローラ５４に対向させて除電・分離チャージャ５８を備えている。
【００７１】
未定着のトナー画像と接触しながら記録材Ｐとともに移動する搬送ベルト５１は、前記吸着用チャージャ５７により、トナーの極性と同極性のマイナス帯電が施される。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が採用できる。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。このベルト搬送５１の走行速度は、定着装置６０における記録材の走行速度と合わせてある。
【００７２】
記録材搬送手段５０の用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。この定着装置６０としては、ローラ内部にヒータを備えるタイプのローラ定着装置、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また、加熱の方式に電磁誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。用紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラ、定着ベルトの材質、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定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着の終了した用紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対７０を定着後の搬送路に備えている。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が採用できる。冷却された用紙は、排紙ローラ対７１により、画像形成装置１００の左側に設けた排紙スタック部７５に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の用紙をスタック可能にするため、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用紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置である。
【００７３】
未使用のキャリアを含む現像剤が収納された各色のカートリッジ８６Ｙ，８６Ｃ，８６Ｍ、８６Ｋが、着脱可能に収納空間８５に収納されている。そして、不図示の現像剤搬送手段により、各画像形成ユニットの現像装置に必要に応じて現像剤を供給するようになっている。本実施例の構成は、上下に配された４個ずつの画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋ、８１Ｙ〜８１Ｋに対し、各色のカートリッジ８６Ｙ，８６Ｃ，８６Ｍ、８６Ｋは共通にしているが、別々にすることもできる。また、消耗の多いブラックトナー用のカートリッジ８６Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。この収納空間８５は、画像形成装置上面で操作方向から見て奥側にあって、画像形成装置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。
【００７４】
以下に図８に示す画像形成装置の動作を説明する。
［片面記録の動作］
上記の構成において、記録材（用紙）Ｐ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種類のうちの一つは、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する方法であり、別の方法は、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法である。本実施例では画像形成装置１００の構成から、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する場合には、画像が用紙のＰ上面に形成され、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する場合には、画像が用紙Ｐの下面に形成される。また、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。そこで、ここでは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の像担持ベルト２１に画像を担持させた後、用紙Ｐに転写させる方法について説明する。
【００７５】
画像形成装置１００を稼動させると、第１の像担持ベルト２１と第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋが回動する。同時に第２の像担持ベルト３１が回動するが、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは第２の像担持ベルト３１と離間されるとともに不回転状態にされる。まず、イエローの画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。帯電装置３により感光体１Ｙが一様に帯電され、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置４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、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。
【００７６】
静電潜像は現像装置５の現像ローラ５ａによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラ２２の転写作用により感光体１Ｙと同期して移動する第１像担持ベルト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次転写動作がシアン、マゼンタ、ブラックの各画像形成ユニット８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｋの感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、第１像担持ベルト２１上には、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、第１像担持ベルト２１とともに矢印の方向に移動される。
【００７７】
上記の画像形成動作と同時に給紙装置４０のなかの給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ〜４０ｄから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄの一つにより繰り出され、搬送ローラ対４２Ｂ，４２Ｃにより記録材搬送路４３Ｃに搬送される。用紙Ｐの先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガー４４は、用紙Ｐの搬送方向に対し両方の横方向から、用紙Ｐの両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合が図られる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙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像担持ベルト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Ｐを転写領域に搬送する。
【００７８】
第１像担持ベルト２１上のこのフルカラートナー画像は、第１像担持ベルト２１と同期して搬送される用紙Ｐの上面に、二次転写ローラ４６による転写作用を受けて転写される。二次転写ローラ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。
【００７９】
その後、第１像担持ベルト２１の表面が、ベルトクリーニング装置２０Ａによりクリーニングされる。また、１次転写を終了した第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面に残留するトナー等の異物はクリーニング装置２のクリーニングブラシ２ａとクリーニングブレード２ｂにより、各感光体の表面から除去される。各感光体の表面は除電装置Ｑによる残留電位の除電作用が行なわれて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー等の異物は、回収手段２ｃにより、回収部８７に送られる。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力する。
【００８０】
第１像担持ベルト２１に重ねられて担持されていたトナー画像が二次転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０に向け移送される。用紙Ｐを確実に搬送ベルト５１とともに移送できるよう、あらかじめ移送ベルト５１の表面を、用紙の吸着用チャージャ５７により帯電する。用紙Ｐが搬送ベルト５１から分離され、確実に定着装置６０に送られるよう、除電・分離チャージャ５８が作動する。
【００８１】
用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置６０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。片面記録の場合、用紙Ｐの片面（上面）だけにトナー像を有しているので、両面にトナー像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は少なくて済む。したがって、不図示の制御手段が画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナー像も用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等に擦られ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、冷却手段である冷却ローラ対７０が作動し、トナーと用紙Ｐを冷却する。その後、排紙ローラ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。排紙スタック部７５では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。また、排紙スタック部７５は、排紙される用紙の増加に従って下降するようになっているので、用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。また、記録済みの用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するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置などの後処理装置に搬送することもできる。
【００８２】
なお、用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法（下面側に記録）では、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋで画像を形成して第２像担持ベルト３１に重ねて１次転写する工程を行ない、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成を行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が、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細な説明は省略する。
【００８３】
［両面記録時の動作］
次に用紙Ｐ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。画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第１の画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第１像担持ベルト２１に順次１次転写させ、第１の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第２像担持ベルト３１に順次１次転写させ、第２の画像として担持させる工程が行なわれる。第１、第２の画像形成ステーションの配置は、図８に示す構成なので、上記第１の画像と第２の画像が、用紙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Ｐはレジストローラ対４５で静止と再送が行なわれるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー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Ｐを第１の２次転写手段である転写ローラ４６と第１像担持ベルト２１で構成された第１転写ステーションに搬送する。転写ローラ４６にプラス極性の転写電流が印加され、第１像担持ベルト２１から用紙Ｐの片面（図では上面）に画像が転写される。
【００８４】
このようにして片面に画像を有した用紙Ｐは、転写ローラ４６の搬送作用により、引き続き第２の二次転写手段たる転写チャージャ４７のある第２転写ステーションに送られる。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像担持ベルト３１に予め担持されているフルカラーの第２の画像が、一括して用紙Ｐの下面に転写される。
【００８５】
このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０へと移送される。このとき、吸着用チャージャ５７により、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ており、用紙下面の未定着のトナーが搬送ベルト５１に移らないようにしている。除電・分離チャージャ５８には、交流が印加され、用紙Ｐは搬送ベルト５１から分離され、定着装置６０へと移送される。そして、定着装置６０の熱による定着処理を受け、用紙Ｐの両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙Ｐは引き続いて冷却ローラ対７０を通過し、排紙ローラ７１により排紙スタック部７５上に排紙される。
【００８６】
複数の頁の用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と、そこから取り出し、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、制御手段（不図示）により実行される。
【００８７】
以上の片面記録動作、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、図８に示す画像形成装置では、ブラックトナーだけによるモノクロ記録や、二色、三色等の多色記録も可能である。
【００８８】
［画像形成装置の別の構成説明］
次に本発明に係る画像形成装置の別の構成例を図１０に示す。
この画像形成装置は、前述の図８に対して通常の片面のみを一度に作像するカラー方式である、いわゆるタンデム構成の画像形成装置である。概略構成を以下に示す。
図１０のカラー画像形成装置は、いわゆるタンデム方式といわれ、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色毎のプロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが中間転写体である中間転写ベルト１２に沿って直列に配置された構成になっている。各色毎のプロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋは同じ構成であり、潜像担持体である感光体１Ｙ〜１Ｋを中心に帯電装置３、現像装置５、クリーニング装置２等から構成される。また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋの感光体１Ｙ〜１Ｋに対し、露光装置４、中間転写装置１１が配置されており、その他に、図示しない給紙装置と用紙搬送部、レジストローラ１５、紙転写装置１６、搬送装置１７、定着装置１８などを備えている。
【００８９】
帯電装置３としては、例えば接触式の帯電ローラや帯電ブラシが用いられるが、この他、非接触式のチャージャを用いることもできる。
クリーニング装置２は、クリーニングブレードやクリーニングブラシ等を備え、感光体１の表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、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、静電潜像を形成する。図示例の露光装置４は、４つのレーザ光源、ポリゴンミラー、４系統の走査結像光学系等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザビーム光を各感光体に照射するレーザスキャン方式の露光装置であるが、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子アレイからなる露光装置を採用することもできる。
【００９０】
本実施例においては、上述の感光体１、帯電装置３、現像装置５及びクリーニング装置２等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋを画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。
また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋに用いる現像装置５の構成及び詳細説明については前述したとおりであり、例えば図５に示すような２軸搬送タイプの現像装置に前述の位相制御機構を適用したものや、図６、図７に示すような３軸搬送タイプの現像装置に前述の位相制御機構を適用したもの等を用いることができる。
【００９１】
中間転写装置１１は、複数のローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに張架されて図中の矢印方向に回転する中間転写ベルト１２と、１次転写手段である１次転写ローラ１４と、図示しないベルトクリーニング装置等で構成され、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋの感光体１Ｙ〜１Ｋに形成された各色のトナー画像が順次重ねて１次転写される。そして中間転写ベルト１２上に転写されたトナー画像は、紙転写装置１６で記録材（用紙）Ｐに二次転写される。転写後の用紙Ｐは搬送装置１７で定着装置１８に搬送され、トナー画像が用紙Ｐに定着される。
なお、図１０に示す画像形成装置の作像動作は、前述の図８に示した画像形成装置において、裏面（第二面）の作像を行なわない片面記録動作と同様であるので、ここでは動作の詳細な説明は省略する。
【００９２】
［現像剤の特性について］
本発明の現像装置に用いる二成分現像剤のキャリア（磁性キャリア）については、体積平均粒径が２０〜６０μｍが好ましい。平均粒径が６０μｍ以下の小粒径のキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、汲み上げ量を低減することができ、現像装置内で循環する現像剤量を低減することができる。特にストレスのかかる現像剤規制部材（ドクタ等）を通過する現像剤量が少なくなることから、長寿命化に寄与する。また、キャリアの低容量化がなされるため、キャリア貯蔵部等の装置の小型化が図れる。さらには現像領域における磁気ブラシがより緻密になるために高画質化や画質の安定性が達成される。なお、キャリアの平均粒径が６０μｍより大きいと現像剤循環部でオーバーフローが起きやすくなり、安定な現像剤の循環が行えない。また、キャリアの平均粒径が２０μｍより小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像装置からキャリアが飛散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。
【００９３】
［トナー特性について］
本発明の現像装置に用いる二成分現像剤のトナー特性のうち、トナーの粒径について、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。粒径が小さくかつ粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。よって現像における濃度変動を小さくすることができる。また、６００ｄｐｉ以上の微小なドット画像の安定再現性が向上し、長期間安定した高画質を得ることができる。一方、体積平均粒径（Ｄ４）が３μｍ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。体積平均粒径（Ｄ４）が８μｍ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（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましく、１．００〜１．３０の範囲にあればより好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００９４】
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。
【００９５】
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、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
【００９６】
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。
【００９７】
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１１、図１２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、下記の式（１）で表される。これはトナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（１）
この形状係数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。
【００９８】
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、下記の式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・式（２）
この形状係数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。
【００９９】
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。ゆえに現像剤の循環性が向上するため、ストレスが小さくなり、長期的に安定した一方向循環を行うことが可能となる。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、現像剤の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。
【０１００】
本発明のトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｍｇ／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は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１０〜３０ｎｍ、嵩密度が０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ3である。
【０１０１】
本発明において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。また、現像剤の流動性が高まるためストレスの低減効果があり、長寿命化にも寄与する。さらに、コロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体との高ストレス（高荷重、高速度等）下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が５０〜５００μｍ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。
【０１０２】
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００ｎｍのものが用いられ、特に１００〜４００ｎｍのものが好ましい。５０ｎｍ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、５００μｍ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。
また、嵩密度が０．３ｍｇ／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、トナーの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。
【０１０３】
本発明の微粒子において、無機化合物としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＴｉＯ３等を例示することができ、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。１００ｍｌのメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００ｍｌ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
【０１０７】
本発明の微粒子を、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。
【０１０８】
［現像剤供給手段について］
次に、未使用の現像剤を供給する現像剤供給手段と、現像装置内の劣化した現像剤を現像装置外に排出する現像剤排出手段とを備える現像装置の構成例を図１３に示す。
まず、現像剤供給手段の一例について図１３（ａ）を用いて説明する。
現像剤供給手段は、内部に未使用のトナーが収納されているトナー収納容器７０２を備えたトナー供給手段７０１とトナー補給制御手段７０３と、内部に未使用のキャリアが収納されているキャリア収納容器７０５を備えたキャリア供給手段７０４とキャリア補給制御手段７０６と、現像剤供給搬送路７０７とからなる。トナー収納容器７０２とキャリア収納容器７０５は搬送路の途中で合流し、現像剤として搬送され現像装置（例えば図６に示した構成の現像装置）５０４の現像剤供給口５２４につながっている。トナーの補給量はトナー補給手段７０１で、キャリア補給量はキャリア補給手段７０４でそれぞれ制御される。
【０１０９】
トナー補給手段７０１とキャリア補給手段７０４は、例えば回転体に穴が取り付けられており、回転体の回転によりシャッターが開閉されて、その回転数によりトナーもしくはキャリア補給量が制御されるようにすればよい。
現像装置５０４の攪拌搬送路５１０の下方には、トナー濃度センサー５２７が設けられており、このセンサー出力により現像剤の補給制御が行われる。補給量の制御は、トナーは画像によるトナー消費量に応じて行い、キャリアはキャリアの劣化度に応じてキャリアを補給する。また、キャリアの補給を行った場合には、現像剤排出手段（図示しないオーガ、スクリュ、コイル等）で劣化した現像剤を装置外の排出部に排出する。
【０１１０】
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、トナーが適時補給できるため、現像装置に大きなトナー貯留スペースを設けなくて済み、現像装置の小型化が図れる。
【０１１１】
次に現像剤供給手段を図１３（ｂ）の供給手段とする場合について説明する。
現像剤供給手段７１０は、内部に未使用の現像剤（トナーとキャリアが予め混合されている状態の現像剤）が収容されている現像剤収容容器７１１と、現像剤補給手段７１２、および現像剤供給搬送路７１３からなり、現像装置（例えば図６に示した構成の現像装置）５０４の現像剤供給口５２４につながっている。ここで未使用の現像剤は現像剤中のトナーの重量比（トナー濃度）で１５ｗｔ％前後のトナーが混合されているものである。なお、このトナー濃度の値は限定するものではなく、現像装置や収納容器の容量や設定寿命等に合わせて適宜設定されるものである。現像剤補給量は補給手段で制御される。現像剤補給手段７１２は、例えば一軸偏心スクリューポンプ（通称：モーノポンプ）を使用することができる。現像装置５０４の攪拌搬送路の下方には、トナー濃度センサー５２７が設けられており、このセンサー出力により現像剤の補給制御が行われる。また、現像剤の補給が行われた場合には、現像剤排出手段（図示しないオーガ、スクリュ、コイル、スクリューポンプ等）で装置内の使用済現像剤を装置外の排出部に排出する。
【０１１２】
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、現像剤が適時補給できるため、現像装置に大きな現像剤貯留スペースを設けなくて済み、現像装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る現像装置のトナー濃度変動を説明するための図であって、現像剤攪拌機構を上から見た模式図である。
【図２】本発明に係る現像装置の位相制御方法の説明図である。
【図３】本発明に係る現像装置の位相制御機構の説明図である。
【図４】本発明に係る現像装置の現像剤攪拌機構を上から見た模式図であり、現像剤攪拌機構の第１搬送部材と第２搬送部材のスクリュのピッチを変えた例を示す図である。
【図５】本発明が適用される２軸搬送タイプの現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明が適用される３軸搬送タイプの現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明が適用される３軸搬送タイプの現像装置の別の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明が適用される画像形成装置の一実施例を示す図であって、画像形成装置全体の内部構成を示した概略中央断面図である。
【図９】図１７に示す画像形成装置に用いられる画像形成ユニットの構成例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明が適用される画像形成装置の別の実施例を示す図であって、画像形成装置の内部構成を示した概略中央断面図である。
【図１１】形状係数ＳＦ−１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。
【図１２】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。
【図１３】本発明に係る現像装置の現像剤供給手段の構成説明図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１（１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ）、５０１、６０１：感光体（潜像担持体）
２：クリーニング装置
３：帯電装置
４：露光装置
５、４００、５０４、６０４：現像装置
５ａ、４０１、５０５、６０５：現像剤担持体（現像ローラまたはスリーブ）
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ：プロセスカートリッジ
１１：中間転写装置
１２：中間転写ベルト（中間転写体）
１６：紙転写装置（２次転写手段）
１７：搬送装置
１８：定着装置
２０：第１像担持体ユニット
２１：第１像担持ベルト（第１中間転写体）
２２、３２：１次転写ローラ（１次転写手段）
４０：給紙装置
４６：２次転写ローラ（２次転写手段）
４７：転写チャージャ（２次転写手段）
５０：記録材搬送装置（記録材搬送手段）
６０：定着装置
８０Ｙ，８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｋ：第１画像形成ユニット
８１Ｙ，８１Ｃ，８１Ｍ，８１Ｋ：第２画像形成ユニット
４０２：供給回収用スクリュ（第１搬送部材））
４０３：攪拌搬送用スクリュ（第２搬送部材））
４０４：仕切り板
４０５：ドクタ（現像剤規制部材）
【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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