(57)【要約】【課題】現像剤に含ませた研磨微粒子により潜像担持体表面をムラ無く研磨する。【解決手段】研磨微粒子とキャリアとトナーとを含む現像剤を用いて現像する現像装置において、現像ローラ５に供給する現像剤を搬送する供給スクリュー８と、現像領域を通過して現像ローラ上から回収された現像剤を搬送する回収スクリュー６と、供給スクリューにより最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリューにより最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取って攪拌しながら供給スクリューによる最上流側まで搬送する攪拌スクリュー１１とを有し、これらの３つのスクリューがそれぞれ配置される３つの現像剤搬送路７，９，１０を備えている。【選択図】図３
2009014781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨微粒子とキャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部内の現像剤を表面に担持して表面移動することにより潜像担持体表面と対向する現像領域まで現像剤を搬送する現像剤担持体とを備えた現像装置において、
上記現像剤担持体に供給する現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って搬送する現像剤供給搬送部材と、
上記現像領域を通過して該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、かつ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材と、
該現像剤担持体に供給されずに該現像剤供給搬送部材による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤回収搬送部材による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、該余剰現像剤及び該回収現像剤を攪拌しながら該現像剤供給搬送部材による現像剤搬送方向の最上流側まで搬送する現像剤攪拌搬送部材とを有し、
該現像剤回収搬送部材、該現像剤供給搬送部材及び該現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材を配置する各空間をケーシングによって仕切ることで３つの現像剤搬送路を形成した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、
上記研磨微粒子はチタン酸ストロンチウムであることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記チタン酸ストロンチウムの添加量をトナー重量に対して０．５［％］以上５［％］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
未使用トナーと上記研磨微粒子とを予め混合した状態で貯蔵するトナー貯蔵部と、該トナー貯蔵部内の未使用トナー及び研磨微粒子を現像装置へ補給するトナー補給装置とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４の現像装置において、
上記トナー補給装置は、未使用トナー及び研磨微粒子を、上記現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路中に補給することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、
現像剤供給搬送部材が配置される供給搬送路と現像剤攪拌搬送部材が配置される攪拌搬送路とがほぼ水平に配置されており、かつ、現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路が該供給搬送路及び該攪拌搬送路よりも上方に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、
現像剤供給搬送部材が配置される供給搬送路と、現像剤攪拌搬送部材が配置される攪拌搬送路と、現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路とが、ほぼ水平に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
表面に潜像を担持して表面移動する潜像担持体と、
該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、
該帯電手段により帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体の表面に形成された潜像に現像剤中のトナーを付与して現像を行う現像手段と、
該現像手段による現像によって該潜像担持体の表面に形成されたトナー像を被転写体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７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８の画像形成装置において、
上記潜像担持体を複数備え、
上記転写手段は、各潜像担持体上に形成されたトナー像を互いが重なり合うように被転写体上に転写するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の画像形成装置において、
上記現像剤担持体は、現像領域で上記潜像担持体の表面移動方向に対してカウンタ方向となるように表面移動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記転写手段により転写されずに上記潜像担持体の表面に残留した転写残トナーを、上記現像装置の現像剤担持体に担持させることで該現像装置の現像剤収容部内に回収する構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記転写手段により転写されずに上記潜像担持体の表面に残留した転写残トナーを一時的に保持する一時保持手段を有し、
該一時保持手段は、一時保持した転写残トナーを所定のタイミングで該潜像担持体の表面に排出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体は、その表面層にフィラーを含有したものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３の画像形成装置において、
上記フィラーとして、少なくとも１種の無機フィラーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体は、アモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記帯電手段は、上記潜像担持体の表面と一定の微小間隙をあけて設置される帯電部材を用いて該潜像担持体の表面を帯電するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項８乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記キャリアとして、重量平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下であるキャリアを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項８乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記トナーとして、その重量平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下であって、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲内であるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項８乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項８乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記トナーとして、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下であって、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上の微粒子が外添加されているトナーを用い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、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いて現像を行う現像装置、及び、これを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体表面に転写残トナーやシリカ等の付着物がフィルム状に付着するフィルミング現象が発生すると、ハーフトーン画像部分が縦スジ状に白く抜けるような画像ノイズが発生するという問題があった。この問題は、特に高温高湿環境において顕著に表れる。このような画像ノイズが発生するのは、感光体表面に付着した付着物に起因して感光体表面の抵抗低下が発生し、露光部分の電荷が他に移動することで起こるいわゆる像流れ現象を起きることが原因である。そこで、従来より、その付着物を除去するように感光体を研磨する方法が種々提案されている。
【０００３】
一般には、クリーニングブレードのみによって転写残トナーとともに上記付着物を除去する方法が広く採用されてきた。しかし、近年のトナーの小径化および球形化により、クリーニング性確保のためにクリーニングブレードの感光体当接圧力を高めた状況においては、感光体側又はクリーニングブレード側のどちらかが過度に研磨される結果を招き、その寿命を短くしてしまう。そこで、現像剤中に研磨微粒子を添加して、その研磨微粒子を現像装置から感光体へ供給することにより、現像領域やクリーニング領域において感光体表面を研磨微粒子で適度に研磨する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、トナーと流動性微粒子とを含む現像剤を用いて感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を被転写体に転写させた後の感光体表面に残留するトナー等の残留物を戻し手段により現像装置に戻すとともに、トナー補給装置から新たなトナーが補給される現像装置において、トナーに添加する添加剤の量を規定したものが開示されている。この現像装置は、図２０に示すようないわゆる二軸搬送タイプの現像装置である。すなわち、現像ローラの軸方向に沿って現像剤を搬送して現像ローラに対する現像剤の供給と回収の両方が行われる供給回収搬送路と、この供給回収搬送路の下流側端部まで搬送された現像剤を攪拌しながら搬送して再び供給回収搬送路の上流へ戻す攪拌搬送路という２つの搬送路を備えたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１２１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記特許文献１に開示された現像装置を用い、研磨微粒子を含む現像剤を用いてカラー画像形成を行ったところ、経時において、カラー画像の中間調部分にスジ上の画像不良が発生することを確認した。この画像不良部分について解析したところ、その画像不良部分に対応する感光体表面部分には、トナーや外添加微粒子であるシリカなどの付着物が付着してフィルミング現象が発生していることが確認された。これは、その画像不良部分における感光体表面の研磨不足が原因であると推測される。
【０００７】
また、このような画像不良部分に対応する感光体表面部分は、供給回収搬送路の現像剤搬送方向下流側部分に対応した位置であった。本発明者は、この点に着目し、次のように原因を推測した。すなわち、図２０に示すような二軸搬送タイプの現像装置は、供給回収搬送路から現像ローラ上に担持されて現像領域を通過した現像剤が、再び供給回収搬送路に戻されることになる。そのため、供給回収搬送路中の現像剤はその下流側に行くにつれてトナー濃度が低下していく。よって、供給回収搬送路の下流側で現像ローラに担持される現像剤はトナー濃度が低下した状態にあり、その状態の現像剤が現像領域に搬送されて現像に寄与する。ここで、現像領域へ搬送される現像剤中の研磨微粒子の量は、その現像剤のトナー濃度が高いほど多くなることが確認されている。よって、供給回収搬送路の下流側ほど、現像領域に供給される研磨微粒子の量が少なくなり、その結果、供給回収搬送路の下流側部分に対応した感光体表面部分の研磨不足が発生し、経時においてフィルミング現象が発生して上述した画像不良が発生したものと考えられる。特に、高画像面積率の画像の連続出力を行うと、供給回収搬送路の下流側における現像剤のトナー濃度は非常に低い状態になるので、上述した画像不良が発生しやすくなる。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤に含ませた研磨微粒子により感光体等の潜像担持体の表面をムラ無く研磨して、経時における上述した画像不良の発生を抑制することができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、研磨微粒子とキャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の現像剤を表面に担持して表面移動することにより潜像担持体表面と対向する現像領域まで現像剤を搬送する現像剤担持体とを備えた現像装置において、上記現像剤担持体に供給する現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って搬送する現像剤供給搬送部材と、上記現像領域を通過して該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、かつ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材と、該現像剤担持体に供給されずに該現像剤供給搬送部材による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤回収搬送部材による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、該余剰現像剤及び該回収現像剤を攪拌しながら該現像剤供給搬送部材による現像剤搬送方向の最上流側まで搬送する現像剤攪拌搬送部材とを有し、該現像剤回収搬送部材、該現像剤供給搬送部材及び該現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材を配置する各空間をケーシングによって仕切ることで３つの現像剤搬送路を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記研磨微粒子はチタン酸ストロンチウムであ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２の現像装置において、上記チタン酸ストロンチウムの添加量をトナー重量に対して０．５［％］以上５［％］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、未使用トナーと上記研磨微粒子とを予め混合した状態で貯蔵するトナー貯蔵部と、該トナー貯蔵部内の未使用トナー及び研磨微粒子を現像装置へ補給するトナー補給装置とを有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４の現像装置において、上記トナー補給装置は、未使用トナー及び研磨微粒子を、上記現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路中に補給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乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、現像剤供給搬送部材が配置される供給搬送路と現像剤攪拌搬送部材が配置される攪拌搬送路とがほぼ水平に配置されており、かつ、現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路が該供給搬送路及び該攪拌搬送路よりも上方に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、現像剤供給搬送部材が配置される供給搬送路と、現像剤攪拌搬送部材が配置される攪拌搬送路と、現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路とが、ほぼ水平に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、表面に潜像を担持して表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体の表面に形成された潜像に現像剤中のトナーを付与して現像を行う現像手段と、該現像手段による現像によって該潜像担持体の表面に形成されたトナー像を被転写体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７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記潜像担持体を複数備え、上記転写手段は、各潜像担持体上に形成されたトナー像を互いが重なり合うように被転写体上に転写するものであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項８又は９の画像形成装置において、上記現像剤担持体は、現像領域で上記潜像担持体の表面移動方向に対してカウンタ方向となるように表面移動することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記転写手段により転写されずに上記潜像担持体の表面に残留した転写残トナーを、上記現像装置の現像剤担持体に担持させることで該現像装置の現像剤収容部内に回収する構成を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記転写手段により転写されずに上記潜像担持体の表面に残留した転写残トナーを一時的に保持する一時保持手段を有し、該一時保持手段は、一時保持した転写残トナーを所定のタイミングで該潜像担持体の表面に排出することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記潜像担持体は、その表面層にフィラーを含有したものであることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の画像形成装置において、上記フィラーとして、少なくとも１種の無機フィラーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記潜像担持体は、アモルファスシリコン系感光体であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記帯電手段は、上記潜像担持体の表面と一定の微小間隙をあけて設置される帯電部材を用いて該潜像担持体の表面を帯電するものであることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項８乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記キャリアとして、重量平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下であるキャリアを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項８乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記トナーとして、その重量平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下であって、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲内であるトナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項８乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項８乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記トナーとして、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下であって、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上の微粒子が外添加されているトナーを用いることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、現像領域を通過してトナーを消費した現像済みの現像剤は、現像剤回収搬送部材が配置される回収搬送路に送られ、現像剤供給搬送部材が配置される供給搬送路に直接混入することがない。よって、供給搬送路中における現像剤のトナー濃度は変化することない。したがって、現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度は、供給搬送路の現像剤搬送方向にわたって一定となり、現像領域へ搬送される現像剤のトナー濃度も現像剤担持体軸線方向にわたって一定となる。ここで、上述したように、現像剤に含まれる研磨微粒子が現像領域へ搬送される量は、現像領域へ搬送される現像剤のトナー濃度と相関関係がある。よって、現像領域へ搬送される現像剤のトナー濃度が現像剤担持体軸線方向にわたって一定であれば、現像領域へ搬送される研磨微粒子の量も現像剤担持体軸線方向にわたって一定となる。したがって、本発明によれば、現像剤に含ませた研磨微粒子により潜像担持体表面を経時にわたってムラ無く研磨することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明によれば、現像剤に含ませた研磨微粒子により潜像担持体表面をムラ無く研磨することができるので、現像剤担持体に供給する現像剤を搬送する搬送路の現像剤搬送方向下流側部分に対応した位置にフィルミングに起因した画像不良が発生するのを抑制することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタ１００に適用した一実施形態１（以下、本実施形態１を「実施形態１」という。）について説明する。本実施形態１は、いわゆる中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。
図１は、本実施形態１に係るプリンタ１００を示す概略構成図である。
プリンタ１００はイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えている。画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、記録体である転写紙Ｐを収納する用紙収納部２００を備える。また、画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方には、各色のトナー像を重ね合わせて搬送する中間転写ベルト６０と中間転写ベルト６０上のトナー像を転写紙Ｐに転写する二次転写ローラ６２とを備えた中間転写部１６を備える。
中間転写ベルト６０と二次転写ローラ６２とが対向する二次転写部の上方に転写紙Ｐ上の未定着トナーを転写紙Ｐに定着させるベルトなどを用いた加熱手段を備えた定着装置２８を備えている。中間転写ベルト６０の図中右側には用紙収納部２００から二次転写部及び定着装置２８を通って排紙トレイ７０まで搬送する用紙搬送路３００を形成している。
また、中間転写部１６の上方には、未使用の各色トナーを収納するトナー収納容器であるトナーボトル５２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備え、中間転写部１６と用紙収納部２００との間には露光装置３０を備えている。さらに、プリンタ１００は、図示しない画像処理部等を備えている。
【００１３】
次に、画像形成ユニット９０の構成について説明する。４つの画像形成ユニット９０は用いるトナーの色が異なる点でのみ相違し、他の構成は共通するので各画像形成ユニット９０で用いるトナーの色を示すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して説明する。
図２は、４つの画像形成ユニット９０の一つの拡大説明図である。
図２に示すように、画像形成ユニット９０は、潜像担持体である感光体１と、帯電ローラなどの帯電装置２と、現像手段である現像装置４と、転写後の転写残トナーなどを感光体１から除去するブレードなどを用いたクリーニング装置１７などから主に構成される。
【００１４】
次にプリンタ１００動作について説明する。
図示しないＰＣやスキャナなどの入力装置から画像出力命令がプリンタ１００へ送られると、画像信号は画像処理部にて画像処理され、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の信号に分解された後に露光装置３０へ送られる。露光装置３０は例えばレーザ光源とポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式の露光方式などが用いられる。
各色の画像形成ユニット９０では感光体１が駆動し、帯電装置２により感光体１が一様帯電される。その後露光装置３０より画像信号に応じたレーザ光３が照射されて、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１表面上の静電潜像は感光体１と現像装置４との対向部である現像部において現像されることでトナー像として顕像化される。感光体１表面上のトナー像は一次転写ローラ６１へのバイアス印加により中間転写ベルト６０へと一次転写される。一次転写後に感光体１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１７のブレードにより除去されて感光体１表面が清掃された後、次の画像形成のための帯電が行われるというサイクルで動作がなされる。現像により消費されたトナーはトナーボトル５２から各現像装置４へトナー補給手段であるトナー補給装置５０を用いて補給される。
【００１５】
一方、中間転写ベルト６０へのトナー像の転写は各色の画像形成ユニット９０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から順次行われていき、中間転写ベルト６０上にて各色のトナー像が重ね合わせられる。転写紙Ｐは用紙収納部２００より用紙搬送路３００を通り、中間転写ベルト６０と二次転写ローラ６２との対向部である二次転写部において、トナー像を転写される。未定着のトナー像をのせた転写紙Ｐが定着装置２８に進入することで、熱と圧力によりトナーが転写紙Ｐに融着し定着される。そして画像形成装置外の排紙トレイ７０上へと出力されて画像形成が終了する。
【００１６】
次に本発明の特徴的な構成を備えた現像装置４について説明する。
図３は、本発明の現像装置４の概略構成図である。
図３に示すように、現像装置４は、現像剤担持体としての現像ローラ５、現像装置４内で現像剤を循環させる現像剤搬送部材、現像剤層厚規制部材としてのドクタ１８、トナー濃度センサ２７等を備えている。現像剤搬送部材は回転軸に螺旋状の羽部を備えるスクリュー形状であり、回転軸を中心に回転することにより回転軸軸方向に現像剤を搬送するものであり、以下の３つのものを備えている。
一つ目の現像剤搬送部材は、図３中の現像ローラ５の左下方に配置し、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー８である。二つの現像剤搬送部材は、図３中の現像ローラ５の左側に配置している。感光体１と対向する箇所を通過後の現像ローラ５表面上から回収された現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、供給スクリュー８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュー６である。また、三つ目の現像剤搬送部材は、図３中の供給スクリュー８の左側に配置している。現像ローラ５に供給されずに供給スクリュー８の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、現像ローラ５から回収され回収スクリュー６の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受ける。そして、現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュー８とは逆方向に搬送し、現像剤を供給スクリュー８の搬送方向最上流側に供給する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュー１１である。
【００１７】
三つの現像剤搬送部材を配置する各空間はケーシングによって仕切られている。回収スクリュー６を備える空間は、回収仕切り壁４６によって供給スクリュー８や攪拌スクリュー１１を備える空間と仕切られ、現像剤回収搬送路である回収搬送路７を形成する。供給スクリュー８を備える空間と攪拌スクリュー１１を備える空間とは攪拌供給仕切り壁４８によって仕切られ、現像剤供給搬送路である供給搬送路９と現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を形成する。
攪拌供給仕切り壁４８は供給スクリュー８と攪拌スクリュー１１との軸方向の両端に開口部を備え、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを連通しており、現像剤が循環するようになっている。開口部以外では攪拌供給仕切り壁４８によって仕切られており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０との間での現像剤の移動はない。また、回収スクリュー６の現像剤搬送方向下流端部の回収仕切り壁４６の下面に開口部を備え、回収搬送路７の下流端まで搬送された現像剤が攪拌搬送路１０の上流端に供給されるようになっている。攪拌供給仕切り壁４８と同様に、回収仕切り壁４６の開口部以外では回収搬送路７から他の二つの現像剤搬送路への現像剤の移動はない。
また、図３に示すように回収仕切り壁４６は、回収スクリュー６の上部の現像装置４のケーシングと非接触であり、回収仕切り壁４６の上端とケーシングとの間で回収搬送路７と現像ローラ５を配置した空間とを連通する開口部を形成している。現像ローラ５上の現像領域を通過した現像剤は回収仕切り壁４６の上方の開口部から回収搬送路７に移動する。また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端には仕切り壁上端部材４７を備えている。現像領域を通過した現像ローラ５上の回収現像剤は回収仕切り壁４６の上端部の仕切り壁上端部材４７の上方から回収搬送路７内に移動する。
【００１８】
図３に示すように、攪拌スクリュー１１の回転軸である攪拌回転軸１１ａの中心位置と供給スクリュー８の回転軸である供給回転軸８ａの中心位置とが略同じ高さとなるように配置されている。すなわち、攪拌スクリュー１１及び攪拌搬送路１０と、供給スクリュー８及び供給搬送路９とが略同じ高さとなっている。また、回収スクリュー６の回転軸である回収回転軸６ａの中心位置は、攪拌回転軸１１ａ及び供給回転軸８ａの中心位置よりも高い位置となるように配置されている。これにより、現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送するときに現像剤を上方に持ち上げる必要がなく、現像剤に過剰なストレスがかかることを防止でき、現像剤へのストレスを軽減することができる。
【００１９】
また、回収回転軸６ａの中心位置は、現像ローラ５の回転軸である現像回転軸５ａの中心位置よりも低い位置となるように配置されている。これにより、回収スクリュー６及び回収搬送路７の現像ローラ５に対する位置を低くすることができる。そのため、仕切り壁上端部材４７の先端が現像ローラ５と対向し、現像ローラ５上の現像剤を回収し回収搬送路７に供給すローラ上現像剤回収部７ａを現像ローラ５表面の低い位置に設定することができる。そして、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の水平面に対する傾き大きくすることができる。これにより、ローラ上現像剤回収部７ａで現像剤に働く重力の現像ローラ５の現像回転軸５ａに向かって働く成分が従来よりも小さくなり、現像ローラ５表面から現像剤が離間しやすくなる。よって、現像剤が現像ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制し、回収搬送路７に回収されることを促進することで現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を向上することができる。現像剤が現像ローラ５表面に担持されたままローラ上現像剤回収部７ａをすり抜けることを抑制することにより、現像済みの現像剤が現像ローラ５と連れ回り、供給位置に達することによるトナー濃度の部分的な低下を防止することができる。
【００２０】
なお、回収搬送路７を供給搬送路９及び攪拌搬送路１０の上方に設けた現像装置４で、現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を高める構成として、特開２００３−２６３０２５に記載の現像装置がある。特開２００３−２６３０２５に記載の現像装置を図２２に示す。図２２に示す構成の現像装置４では、磁石ローラ４０５等の部材が増えることにより現像装置が大きくなってしまい、特にカラー画像形成装置に適用する際には設計レイアウトの自由度が減り、結果として装置の大型化をまねいてしまう。一方、図３に示す本実施形態１の現像装置４であれば、新たな部材を追加することなく、現像ローラ５の表面上の現像剤の回収率を高めることができる。
【００２１】
また、回収仕切り壁４６の上端部に設けた仕切り壁上端部材４７の先端は、現像ローラ５の現像回転軸５ａの中心位置よりも下方に設定することを好ましい。これにより、ローラ上現像剤回収部７ａにおける現像ローラ５の表面の接線の傾きは９０［°］よりも大きくなり、現像ローラ５表面が現像剤の下方から支持しない状態となる。これにより、現像ローラ５表面から現像剤が離間することに重力がさらに寄与しやすくなり、現像ローラ５表面上の現像剤の回収率をさらに向上することができる。
【００２２】
本実施形態１の現像ローラ５の外径は、１８［ｍｍ］、現像剤搬送部材である各スクリューの外径は、１５［ｍｍ］、軸径は５［ｍｍ］とした。また、各スクリューのピッチ幅は、２５［ｍｍ］とした。なお、これらの値は発明を限定するものではない。
【００２３】
また、現像装置４では、略同じ高さの供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る攪拌供給仕切り壁４８の鉛直上方に回収搬送路７を設け、回収搬送路７が供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを合わせた幅内に収まっている。これにより、現像装置４の省スペース化を図ることができる。
【００２４】
次に、現像ローラ５の磁極配置について説明する。
図４は、現像ローラ５の磁極配置の概略説明図である。図４に示すように、現像ローラ５は、内部に固定された磁界発生手段である複数の磁極からなるマグネットローラ５ｍと、その外側を回転可能な現像スリーブ５ｓとから主に構成されている。内部に固定されたマグネットローラ５ｍの各磁極（Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１）により現像スリーブ５ｓまわりには磁界が発生するが、図４では現像スリーブ５ｓ表面における磁束密度の法線成分を図示してある。
【００２５】
供給搬送路９から現像ローラ５へ現像ローラ５内の磁極Ｎ３により汲み上げられた現像剤は、ドクタ１８により薄層化され、感光体１と近接する現像領域（現像磁極Ｎ１の位置）に搬送されて現像が行われる。現像領域を通過した回収現像剤は反発磁極Ｎ２及びＮ３により現像ローラ５の表面から離れ、回収搬送路７に落下する。
図４において、仕切り壁上端部材４７と現像ローラ５とが対向するローラ上現像剤回収部７ａの近傍の位置（点線部）における現像スリーブ５ｓ表面の磁束密度の法線成分の値は１０［ｍＴ］以下としている。１０［ｍＴ］を超えると一度現像ローラ５の表面より離れた現像剤が再び現像ローラ５に付着し供給搬送路９へと進入してしまうおそれがある。
ローラ上現像剤回収部７ａの近傍の現像ローラ５表面上の法線磁力が１０［ｍＴ］以下であることにより、現像ローラ５において回収搬送路７への剤離れを確実にすることができる。さらに、供給部へ磁力により回収剤を引き戻すこともなくなり、画像濃度の安定性を保つことが可能となる。
なお、ローラ上現像剤回収部７ａの近傍の現像スリーブ５ｓ表面の磁束密度の法線成分の値を１０［ｍＴ］以下とする構成としては、マグネットローラ５ｍの磁極配置によって調節を行う。また、磁力を伝達しないシールド部材をローラ上現像剤回収部７ａの近傍に設けてもよい。
【００２６】
また、回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に備える仕切り壁上端部材４７の先端と、現像ローラ５の表面とは当接することなく、所定の間隙を保って設置することが望ましい。本実施形態１の現像装置４では、仕切り壁上端部材４７は薄いリン青銅板を回収仕切り壁４６の現像ローラ５側の上端部に貼り付けてあり、現像ローラ５とのギヤップが１［ｍｍ］となるように取り付けてある。現像ローラ５と仕切り壁上端部材４７とのギヤップは、０．５〜１．５［ｍｍ］程度が望ましい。
なお、仕切り壁上端部材４７をマイラ等の部材を用いて現像ローラ５に当接させて設置した場合、供給搬送路９への回収剤戻りは初期的には防止できる。しかし、連続運転時にはマイラと現像ローラ５との間での摩擦が生じているところにトナーが入り込んで融着し、現像スリーブ５ｓ表面へのトナー固着や現像剤の凝集などの不具合を生じてしまう。一方、仕切り壁上端部材４７の先端と、現像ローラ５の表面とは当接することなく、所定の間隙を保つことにより、現像スリーブ５ｓ表面へのトナー固着や現像剤の凝集などの不具合を防止することができる。
【００２７】
次に、現像装置４内での現像剤の循環について説明する。
図５は、現像装置４の上部カバーを外した状態の斜視図であり、図６は、現像装置４内の現像剤の流れの一例目を示す模式図である。
図５及び図６では、現像装置４内での現像剤の流れを矢印にて示しており、図６では現像装置４の上部をＡ、下部をＢとして模式化している。
回収搬送路７における回収現像剤は下流にて量を増やしながら回収スクリュー６により搬送されていくが、その途中にてトナー補給装置５０により未使用トナー５０ａが補給される。その後補給された未使用トナー５０ａと回収現像剤とは攪拌されつつ搬送され、回収搬送路７を形成するケーシングである回収仕切り壁４６の下方に設けられた回収下流開口部７ｂから下部の攪拌搬送路１０に落下する。
【００２８】
回収搬送路７で搬送する回収現像剤を攪拌搬送路１０へ受け渡すことにより、回収現像剤の供給搬送路９への進入による画像濃度低下の影響を防止することができる。また、回収搬送路７の下流端から供給搬送路９の下流端への受渡しであると回収現像剤の供給搬送路９への戻りによる画像濃度低下が発生する。さらには供給搬送路９の下流を画像領域外へ延長することにより現像装置４が大型化してしまうという不具合も出るため、これらを解消することが可能となる。
また、補給される未使用トナー５０ａが供給搬送路９の最上流に十分に分散されない状態で供給されると、次のような問題が生じる。現像ローラ５上のトナー濃度の均一性が保てずに画像濃度に偏差が生じる不具合や、現像ローラ５上でトナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生する。図６を用いて説明した現像装置４では、回収搬送路７の途中にてトナー補給を行うことで、補給されたトナーの搬送される距離を長くすることができ、拡散性を高めることができる。さらには回収搬送路７から攪拌搬送路１０、攪拌搬送路１０から供給搬送路９の二回の受渡し部を通過することでより確実に補給トナーが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。
【００２９】
また、未使用トナーを補給する位置としては、回収搬送路７の途中で補給するものに限るものではない。図７は、現像装置４内の現像剤の流れの二例目を示す模式図である。
図７に示す現像装置４は、回収現像剤を回収搬送路７から攪拌搬送路１０に受け渡す回収下流開口部７ｂの上方に未使用トナー５０ａを補給する構成である。回収下流開口部７ｂの上方に未使用トナー５０ａを補給することにより、回収現像剤の落下時に混ざりながらトナー補給がなされるため攪拌性がよくなる。さらに、回収搬送路７の下流側端部にトナー補給装置５０を設置可能なため、さらなるコンパクト化が図れる。
このように、回収搬送路７内の現像剤が下部へ落下する回収下流開口部７ｂの上部よりトナー補給を行うことで、補給されたトナーが剤と混ざりつつ落下するために拡散性が高まる。そのため、少ない搬送距離で効率的に補給された未使用トナー５０ａが分散するため、画像濃度安定性を保つことが可能となる。またトナー補給装置５０を端部に配置できるため、プリンタ１００の省スペース化を図ることが可能となる。
【００３０】
次にトナー補給手段であるトナー補給装置５０について説明する。
トナー補給装置５０がトナーボトル５２から現像装置４まで未使用トナーを搬送するトナー搬送手段として、一軸偏心スクリューポンプ（以下「モーノポンプ」という。）を用いることができる。
図８（ａ）は、トナー搬送手段としてのモーノポンプを用いたトナー搬送ポンプ５１の斜視透過図であり、図８（ｂ）は、トナー搬送ポンプ５１の概略断面図である。
【００３１】
本実施形態１のプリンタ１００では、トナーボトル５２内の未使用トナーは、連結されたトナー補給搬送チューブ５３を介してトナー搬送ポンプ５１へと送りこまれる。なお、トナーボトル５２内の未使用トナーをトナーバンクなどに一時的に溜めておき、そこから搬送するようにしてもよい。本実施形態１のトナーボトル５２は、円筒状のトナーボトルを用い、そのトナーボトルを回転させることでボトル内壁面に設けられた螺旋状突起により内部のトナーをボトル開口部へと搬送する構造になっている。なお、トナーボトル５２としては、いわゆるボトル形状に限定されるものでなく、フレキシブルな袋状のものを用いてもよい。
【００３２】
トナー搬送ポンプ５１は、図８に示すように、金属または樹脂などの剛性部材を用いて偏心させたスクリュー形状のローラ５６とゴム材料により内側が二条のスクリュー形状とされたステータ５７とこれら両部材を内包するホルダ５８からなる。トナー搬送ポンプ５１の一端にはチューブからなるトナー補給搬送路であるトナー補給搬送チューブ５３が取り付けられて、トナーボトル５２とつながっている。駆動モータ５９によりローラ５６が回転するとトナー搬送ポンプ５１内に吸引圧力が発生し、トナー補給搬送チューブ５３内を吸引負圧化する。これにより、トナーボトル５２内のトナーを吸引力により移送し、トナー補給口５５より現像装置４内へ供給することが可能となる。また駆動モータ５９につながれた補給クラッチ５４によってローラ５６への回転動作（時間）が制御されることでトナーの補給量を細かく設定することができる。トナー補給動作は、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が一定化されるように主にトナー濃度センサ２７の出力値から必要トナー量が算出されて行われる。
【００３３】
現像装置４では、攪拌搬送路１０には回収搬送路７からの回収現像剤と、供給搬送路９からの余剰現像剤とが流入する。これらの現像剤を攪拌しつつ搬送してトナー濃度を均一化させて、供給搬送路９の最上流部へ現像剤を供給する。また、供給搬送路９は現像ローラ５へ現像剤を供給しつつ、その量を減らしながら下流へ現像剤を搬送する。
本実施形態１の現像装置４では、現像スリーブ５ｓの回転数は４２５［ｒｐｍ］、各現像剤搬送スクリューの回転数は４８０［ｒｐｍ］とした。なお、各回転数はこの値に限定するものではない。
【００３４】
次に、現像装置の変形例について説明する。
図９は、本変形例に係る現像装置の概略構成図である。
この現像装置は、図９に示すように、回収スクリュー６、供給スクリュー８、攪拌スクリュー１１がほぼ水平に配置されている。この構成においては、現像剤に対して搬送中に与えるストレスが小さいので、経時的に安定した剤循環を行うことが可能となる。なお、設置スペースは水平方向に大きくなるが、攪拌スクリュー１１を大型化することが可能となる結果、高速での画像出力への対応性が高い。以下、詳細について説明する。
【００３５】
各スクリュー６，８，１１及び各搬送路７，９，１０は、いずれも現像ローラ５の下方に配置されている。また、各搬送路７，９，１０は、共通の下ケーシング１２及び上ケーシング１３に保持された仕切り板により形成されている。ここで、回収搬送路７と供給搬送路９は回収仕切り壁４６にて、供給搬送路９と攪拌搬送路１０は攪拌供給仕切り壁４８にて、それぞれが仕切られている。回収仕切り壁４６は、画像出力領域すなわち現像ローラ５のある領域において回収搬送路７と供給搬送路９を完全に遮断する。適正な現像剤量が供給されても、ドクタ１８で規制される現像剤量より多いことが望ましいため、稼動していくうちにドクタ１８の上流側領域Ｃで余剰現像剤がどんどん増加していく。その増加していく余剰現像剤が滞留し、循環対流を起こさないように、ある程度の量以上になった場合、迂回して供給搬送路９に還流させる余剰現像剤回収部材１８ａが設置されている。また、現像ローラ５の磁力が影響し、還流現像剤が滞留しないように余剰現像剤回収部材１８ａの位置が決められている。ドクタ１８は、上ケーシング１３に固定された放熱用部材１９に密着固定される。現像剤の熱はドクタ１８から放熱用部材１９に伝達し、放熱用部材の内側に形成されたフィン２０で稼動中の空気流により放熱を行い、現像剤の温度上昇の低減を図っている。また、放熱用部材１９には現像装置又は感光体ユニット（図示せず）の機械本体（図示せず）への脱着時に案内ガイドとして使用されるガイド部３８が設けられている。下ケーシング１２には、放熱フィン３６が設けられ、機械前部から後部へ送られる冷却風により、現像装置全体の温度上昇を低減するために冷却できるようになっている。現像ローラ５の下流側には、現像剤捕捉ローラ３７が設置され、感光体１に付着した現像剤及び現像ローラ５から落下した現像剤を捕捉し、現像ローラ５と逆回転させ、現像ローラ５に戻すか、スクレーパ２３により回収搬送路７に回収させるようになっている。
【００３６】
図１０は、本変形例に係る現像装置の各搬送路７，９，１０を感光体１側から見た斜視図である。
下ケーシング１２には、図手前より回収スクリュー６、供給スクリュー８、及び攪拌スクリュー１１が設置され、それぞれのスクリューを取り巻くように、下ケーシング１２には、各搬送路７，９，１０が形成されている。ただし、供給搬送路９及び回収搬送路７は、上ケーシング（図示せず）に保持され、下ケーシング１２と勘合する回収仕切り壁４６により隔離されている。回収仕切り壁４６は、画像形成領域において回収搬送路７から供給搬送路９へ現像剤が進入しないように現像ローラ５に十分近接して設置されている。現像剤は、回収スクリュー６及び供給スクリュー８により矢印Ｄ，Ｅの方向に、攪拌スクリュー１１により矢印Ｆの方向に搬送される。
【００３７】
ここで、各スクリュー６，８，１１の構成を、攪拌スクリュー１１を例として説明する。
攪拌スクリュー１１は、現像剤搬送方向Ｆに向かって現像剤を攪拌搬送する搬送用スクリュー部１１ａ、現像剤を隣接する供給スクリュー８側に移送する移送用パドル部１１ｂ、軸受部に現像剤を送り込まないように搬送用スクリュー部１１ａと逆の巻方向の逆転スクリュー部１１ｃとから構成されている。なお、回収スクリュー６及び供給スクリュー８も同様な構成となっている。現像剤搬送方向Ｆの下流側の現像剤は、攪拌スクリュー１１の移送パドル部１１ｂにより供給搬送路９へ移送され、さらに、供給搬送路９を搬送されてきた現像ローラ５に送られなかった現像剤とともに、供給スクリュー８の移送パドル部８ｂにより、攪拌搬送路１０へ移送される。
【００３８】
本変形例のスクリューの形状は、次のとおりである。
攪拌スクリュー１１は、その外径がφ３０［ｍｍ］で、ピッチが３６［ｍｍ］の２条スクリューである。供給スクリュー８は、その外径がφ２７［ｍｍ］で、ピッチが３６［ｍｍ］の２条スクリューである。回収スクリュー６は、その外径がφ２５［ｍｍ］で、ピッチが３４［ｍｍ］の２条スクリューである。ただし、これらの値に限定するものではない。
【００３９】
なお、本実施形態１（上記変形例を含む）における現像条件は、現像ローラ５と感光体との間の間隙を０．３０［ｍｍ］とし、現像ローラ５の感光体１に対する線速比は１．８倍とし、現像バイアスはＤＣ電圧で−５００［Ｖ］とした。このとき、感光体１上のトナーのベタ付着量は０．５０［ｍｇ／ｃｍ２］であった。ただし、これらの値に限定することはなく、バイアスにＡＣ電圧を重畳するなどしてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態１の現像装置４に用いられる現像剤の特性について説明する。
現像剤中の磁性キャリアについては、体積平均粒径が２０〜６０［μｍ］の範囲が好ましい。平均粒径が６０［μｍ］以下の小粒径のキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、汲み上げ量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。さらには現像領域における磁気ブラシがより緻密になるためにさらなる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６０［μｍ］より大きいと現像剤循環部でオーバーフローがおきやすくなり、安定な剤循環が行えない。また２０［μｍ］より小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像器からキャリアが飛散したりす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。
【００４１】
次に、本実施形態１の現像装置４に用いられる現像剤のトナーの特性について説明する。
粒径については、トナーの体積平均粒径は３〜８［μｍ］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６００［ｄｐｉ］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、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。トナーの体積平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、現像剤の流動性が悪化するとともに、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く、長期間画質を安定に維持することが困難となる。また、同時に重量平均粒径（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。
【００４２】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。
以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【００４３】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１５０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、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００４４】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなる。ゆえに剤の循環性が向上するため、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り、画像濃度の安定化を図ることができる。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１５０を超えると、流動性が悪化し、剤循環性が悪いために好ましくない。また転写率が低下するため好ましくない。
【００４５】
本実施形態１の現像装置４で用いるトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００［ｎｍ］で、嵩密度が０．３［ｍｇ／ｃｍ３］以上の微粒子（以下、単に微粒子という）を付着させたものである。なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常１０〜３０［ｎｍ］、嵩密度が０．１〜０．２［ｍｇ／ｃｍ３］である。
現像装置４では、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、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５０〜５００［μｍ］の範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。
【００４６】
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００［ｎｍ］のものが用いられ、特に１００〜４００［ｎｍ］のものが好ましい。５０［ｎｍ］未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、５００［μｍ］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。
嵩密度が０．３［ｍｇ／ｃｍ３］未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。
【００４７】
現像装置４で用いる現像剤の微粒子において、無機化合物としては、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＴｉＯ３等を例示することができる。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。
【００４８】
また、有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。１００［ｍｌ］のメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００［ｍｌ］にした。なお、その際に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・・・（３）
【００４９】
現像装置４で用いる現像剤の微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法がある。また、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。
【００５０】
更に、本実施形態１では、感光体１の表面の付着物除去を目的として、現像剤中に研磨微粒子を含有させている。この研磨微粒子としては、例えばＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＣｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の金属酸化物が挙げられる。また、別の研磨微粒子としては、例えば、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物が挙げられる。他に、研磨微粒子としては、ＣａＳＯ４、ＢａＳＯ４、ＣａＣＯ３等の硫酸あるいは炭酸の金属塩等が挙げられる。特に、研磨微粒子としては、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２等の、自身のモース硬度が感光体表面層のモース硬度よりも大きいものが好ましい。また、他には、自身のピッカーズ硬度が感光体表面層のピッカーズ硬度よりも大きいものが好ましい。中でも、チタン酸ストロンチウムが最も副作用が少なく、かつ、感光体表面に付着したトナーやシリカ微粒子等を適切に掻き取ることが可能である。なお、これらの研磨微粒子のうち一種のみを用いても、或いは二種以上を混合して用いても良い。
【００５１】
研磨微粒子の添加量は、トナー重量に対して０．５〜５［％］の範囲内が好ましい。０．５［％］未満であると、シリカ微粒子等の流動性微粒子を感光体表面から十分に掻きとられなくなり、画像不良が発生するため、好ましくない。また、５［％］を超えると、感光体１が過度に削られるようになり、感光体寿命が短くなるとともに、トナーの帯電性が低下してトナー飛散や形成される画像に地肌汚れが発生するため、好ましくない。
【００５２】
次に、本実施形態１の帯電装置２について説明する。
図１３は、本実施形態１の帯電装置２の概略構成図である。
この帯電装置２は、近接放電を用いて感光体を帯電するものである。近接放電を用いて感光体１を帯電する方法としては、回動可能なローラ状の帯電部材（以下「帯電ローラ」という。）を感光体に接触させて配置する接触帯電方式と、帯電ローラを感光体に非接触に配置する非接触帯電方式とがある。本実施形態１においては、非接触帯電方式を用いている。もちろん接触帯電方式も適用可能であるが、接触帯電方式においては感光体表面との接触性を向上させ、かつ、感光体１に機械的ストレスを与えない弾性部材を用いることが望まれる。しかし。弾性部材を用いた場合には、帯電ニップ幅が広くなり、これによって帯電ローラ側にトナーや研磨微粒子が付着しやすくなる。よって、高耐久化のためには、非接触帯電方式を採用する方が有利である。
【００５３】
本実施形態１においては、感光体表面における少なくとも画像形成領域Ｇに対して所定の帯電ギャップＩをもって対向するように、帯電ローラ２１を配置する必要がある。帯電ローラ２１は、軸部２１ａとローラ部２１ｂとからなる。ローラ部２１ｂは、軸部２１ａの回転によって回動可能であり、感光体１表面のうち画像が形成される画像形成領域Ｇに対向する部分は感光体１と非接触である。帯電ローラ２１は、その長手方向（軸方向）の寸法が画像形成領域Ｇよりも少し長く設定されており、その長手方向の両端部にスペーサ２２を設けている。これら２つのスペーサを感光体表面両端部の非画像形成領域Ｈに当接させることによって、感光体１と帯電ローラ２１との間に微小なギャップＩを形成している。この微小なギャップＩは、帯電ローラ２１と感光体１との最近接部における距離が５  〜１００［μｍ］に維持できるよう構成している。このギャップＩのより好ましい範囲は、３０〜６５［μｍ］であり、本実施形態１では５０［μｍ］に設定した。
【００５４】
また、本実施形態１では、軸部２１ａをスプリングからなる加圧バネ１５によって感光体側に付勢している。これにより、微小なギャップＩを精度よく維持することができる。また、帯電ローラ２１には、スペーサ２２を介して感光体表面に連れ回って回転する。帯電ローラ２１には帯電用の電源３９が接続されている。これにより、感光体表面と帯電ローラ表面との間の微小な空隙での近接放電により、感光体表面を均一に帯電する。印加電圧は、本実施形態１においては直流成分であるＤＣ電圧に交流成分であるＡＣ電圧を重畳した交番電圧を用いている。帯電ローラ２１に印加する印加電圧としてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた交番電圧を印加すると、微小ギャップ変動による帯電電位のばらつきなどの影響が抑制されて均一な帯電が可能となる。
【００５５】
帯電ローラ２１は円柱状を呈する導電性支持体としての芯金と、芯金の外周面上に形成された抵抗調整層を有する。帯電ローラ２１の表面は硬質であることが望ましい。ローラ部材としてはゴム部材も使用できるが、ゴム部材のように変形しやすい部材であると感光体１との微小ギャップＩの均一な維持が困難となり、作像条件によっては帯電ローラ２１の中央部のみが感光体表面に突発的に接触する可能性がある。帯電ローラ２１が感光体表面に局所的／突発的に接触することによって生じる、トナーや研磨微粒子の乱れに対応することは困難であるため、非接触帯電方式を使用する場合にはたわみが少ない硬質の部材が望ましい。
【００５６】
表面が硬質な帯電ローラ２１の具体例としては、例えば、抵抗調整層を高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン及びその共重合体等）により形成し、抵抗調整層の表面を硬化剤により硬化皮膜処理されたものが挙げられる。また硬化皮膜処理は、例えば、イソシアネート含有化合物を含む処理溶液に抵抗調整層を浸漬させることにより行われるが、抵抗調整層の表面に改めて硬化処理皮膜層を形成することにより行われてもよい。本実施形態１では、帯電ローラ２１をφ１０［ｍｍ］で形成した。
【００５７】
次に、本実施形態１で用いられる感光体１について詳細に説明する。
本実施形態１における感光体１は、負帯電性の有機電子写真感光体であり、φ３０［ｍｍ］のドラム状導電性支持体上に感光層を設けたものである。本実施形態１において用いられる感光体は、導電性基体上に有機感光層を設けてなる有機電子写真感光体として広く一般に知られたものを使用することができるが、中でも図１４に示すような、電荷発生層と電荷輸送層とを順次積層した機能分離型の感光体が性能面から最も好ましく用いられる。ここで図中（ア）は導電性基体、（イ）は電荷発生層、（ウ）は電荷輸送層である。
【００５８】
本実施形態１において用いることのできるドラム状或いはベルト状の導電性支持体としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属または合金；ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチック又はガラス等の絶縁性基板上にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属膜又はＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の金属酸化物膜を設けたもの等が例示できる。
【００５９】
機能分離型の感光体は、これらの導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを積層して形成される。電荷発生層は電荷発生物質のみから形成されていても、あるいは電荷発生物質がバインダー中に均一に分散されて形成されていてもよい。
【００６０】
電荷発生層はこれらの成分を適当な溶媒中に分散し、これを導電性支持体上に塗布、乾燥することにより形成される。電荷発生物質としては、例えばシーアイピグメントブルー２５（カラーインデックス（ＣＩ）２１１８０）、シーアイピグメントレッド５２（ＣＩ４５１００）、シーアイベーシックレッド３（ＣＩ４５２１０）等の他に、ポルフィリン骨格を有するフタロシアニン系顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−９５０３３号公報に記載）、スチルベン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３８２２９号公報に記載）、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３３４５５号公報に記載）、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５３−１３２５４７号公報に記載）、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２１７２８号公報に記載）、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１２７４２号公報に記載）、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２２８３４号公報に記載）、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１７７３３号公報に記載）、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−２１２９号公報に記載）、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料（特開昭５４−１７７３４号公報に記載）、カルバゾール骨格を有するトリスアゾ顔料（特開昭５７−１９５７６７号公報、同５７−１９５７５８号公報に記載）、等、更にはシーアイピグメントブルー１６（ＣＩ７４１００）等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウン５（ＣＩ１７３４１０）等のインジゴ顔料、アルゴスカーレッドＢ（バイオレット社製）インダンスレンスカーレットＲ（バイエル社製）等のペリレン系顔料、スクエアリック顔料等の有機顔料を使用することができる。
【００６１】
バインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド等が用いられる。バインダー樹脂の量は電荷発生物質１００重量部に対して５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部が適当である。ここで用いられる溶媒としてはテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ジクロロメタン、エチルセルソルブ等の単独溶媒または混合溶媒が好ましい。
【００６２】
電荷発生層の平均膜厚は０．０１〜２［μｍ］、好ましくは０．１〜１［μｍ］である。電荷輸送層は電荷輸送物質、バインダー樹脂及び必要ならば可塑剤、レベリング剤を適当な溶媒に溶解し、これを電荷発生層上に塗布し乾燥することにより形成される。電荷輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）アントラセン、１、１−ビス（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−スチルベン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００６３】
電荷輸送層を形成するための溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、モノクロルベンゼン、１，２−ジクロロエタン、シクロヘキサノン、ジクロロメタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン及びこれらの混合溶媒が望ましい。電荷輸送層の膜厚は１０〜１００［μｍ］、好ましくは２０〜４０［μｍ］である。尚、本実施形態１においては、接着性、電荷ブロッキング性を向上させるために、必要に応じて導電性支持体と電荷発生層との間に下引き層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を向上させるために最表面に保護層を設けても良い。
【００６４】
本実施形態１においては、耐摩耗性の向上、及び研磨微粒子塗布性向上のために、図１５のように、感光体１の表面層中にフィラーを含有させることが好ましい。
ここで図中（エ）は感光体表面層、（オ）はフィラーである。なお、本実施形態１における表面層とは、感光体の最表面に設けられた層のことであり、一般的には電荷輸送層或いは保護層である。
【００６５】
表面層中に含有されるフィラーとしては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、機械的強度向上の面から無機フィラーが特に好ましく用いられる（請求項１３に対応）。有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。これらのフィラーはボールミル、サンドミル等公知の手段で表面層塗工液中に分散させ、使用することができる。フィラーの含有量としては、全固形分に対して５〜４０［重量％］が好ましく、更に好ましくは１０〜３０［重量％］である。また、フィラーの重量平均粒径は、前述のように０．０５〜１．０［μｍ］が好ましい。
【００６６】
本発明者らの実験では、このように表面層中にフィラーを含有した感光体は、フィラーを含有しない従来の感光体と比較して、コピープロセス内での繰り返し使用時の摩耗量が３〜１０倍程度少なくなっており、大幅に耐摩耗性を改善できる構成となっている。更に、フィラーを含有させることによる表面粗さの変化が、研磨微粒子の塗布性に対しても有利であることが確認できており、感光体表面劣化を防止するのに必要な研磨微粒子量が、フィラーを含有しない場合に比べて少量で済むというメリットもある。
【００６７】
一方、感光体の他の形態として非晶質珪素を主成分とする光導電層を有するアモルファスシリコン系感光体を用いることも可能である。
図１６は、アモルファスシリコン系感光体の層構成を示す説明図である。
図１６（ａ）に示すアモルファスシリコン感光体５００は、感光体用支持体５０１の上に、感光層５０２が設けられている。この感光層５０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘ（Ｈは水素原子、Ｘはハロゲン原子）からなり、光導電性を有する光導電層５０３で構成されている。
図１６（ｂ）に示すアモルファスシリコン感光体５００は、感光体用支持体５０１の上に、感光層５０２が設けられている。この感光層５０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０３と、アモルファスシリコン系表面層５０４とから構成されている。
図１６（ｃ）に示すアモルファスシリコン感光体５００は、感光体用支持体５０１の上に、感光層５０２が設けられている。この感光層５０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０３と、アモルファスシリコン系表面層５０４と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０５とから構成されている。
図１６（ｄ）に示すアモルファスシリコン感光体５００は、感光体用支持体５０１の上に、感光層５０２が設けられている。この感光層５０２は、光導電層５０３を構成するａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる電荷発生層５０６ならびに電荷輸送層５０７と、アモルファスシリコン系表面層５０４とから構成されている。
【００６８】
これらの光導電層、表面層、電荷注入阻止層、電荷発生層、電荷輸送層等は、通常のアモルファスシリコン感光体を構成するものと同様のものが挙げられる。なお、アモルファスシリコン系表面層の層厚は０．５〜２［μｍ］程度、感光層は２０〜４０［μｍ］程度である。アモルファスシリコン感光体に使用される支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
【００６９】
〔実施形態２〕
次に、本発明を、画像形成装置としての他のプリンタ１００’に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
図１７は、本実施形態２に係るプリンタ１００’を示す概略構成図である。
本実施形態２に係るプリンタ１００’は、上記実施形態１のプリンタ１００と基本的な構成要素は同じであり、主な相違点は、画像形成ユニットの内部構成と配置および用紙の通過経路である。よって、以下、相違点についてのみ説明する。
【００７０】
図１８は、本実施形態２における画像形成ユニットの概略構成図である。
上記実施形態１の画像形成ユニットはクリーニングブレードを備えたクリーニング装置１７及び図示しない廃トナー回収機構を備えていたのに対し、本実施形態２の画像形成ユニットはこれらを備えていないいわゆるクリーナーレスシステムを採用している。本実施形態２において、転写後の感光体１に残留する転写残トナーは、すべて現像装置４にて回収される。これにより、クリーニング装置１７を省略した分だけ省スペース化を図ることができ、装置の小型化がなされる。また、トナーをリサイクルして使用するため、トナーイールドが向上し、低コスト化が図られる。さらには、研磨微粒子の安定供給により感光体１を安定に研磨して感光体表面をリフレッシュすることができ、長期間の安定した作像が可能となる。
【００７１】
また、本実施形態２の画像形成ユニットは、現像ローラ５の回転方向が現像領域において感光体回転方向とは逆のカウンタ方向になっている点でも、上記実施形態１とは異なっている。これにより、転写残トナーの回収性が高まるとともに、感光体１の研磨効率も高まる。なお、本実施形態２においては、転写残トナーが帯電部や露光部を通過することになるが、その量は非常に少ないため、画像への影響はほとんどない。
【００７２】
なお、図１９に示すように、帯電装置２の感光体表面移動方向上流側に、転写残トナーを一時的に保持する一時保持手段７１を設けてもよい。この一時保持手段７１としては、ファーブラシなどを用いることができる。画像形成時には、この一時保持手段７１にバイアス電圧を印加して感光体に接触させて回転させることにより、転写残トナーを一時的にほぼ完全に回収することができる。ここで、バイアスの極性は負極性のトナーが回収される方向に印加している。一方、ジョブエンド時やクリーニングモード時などの画像形成時以外の動作において、一時保持手段７１に保持されたトナーが感光体側に排出されるような逆方向のバイアスが印加される。これにより排出されたトナーは、現像装置４まで送られて現像領域において回収される。なお、この排出動作は、画像形成時以外に行われるため、一時保持手段７１から排出されたトナーが現像装置で回収しきれなくても転写させて中間転写ベルト６０まで搬送させることで、中間転写ベルト６０の図示しないクリーニング装置において回収することも可能となる。このように、トナーの一時保持手段７１を用いることで、レイアウトの省スペース化を保ちつつ、形成画像が乱れるのを効果的に抑制でき、より信頼性の高い作像を行うことができる。さらには、一時保持手段７１の作用で、研磨微粒子の安定供給により感光体１を安定に研磨することもでき、感光体表面をリフレッシュすることができるので、長期間の安定した作像が可能となる。
【００７３】
〔効果確認試験〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタ１００を用いて行った効果確認試験について説明する。
本試験では、上記実施形態１におけるプリンタ１００と、その現像装置４を図２０に示す現像装置４００に置き換えた比較試験機とを用いて、耐久試験を行った。ここでは、出力画像を誤差因子として、ランダムなパターンが発生するようにしてある。なお、この比較試験機は、現像ローラ５に現像剤を供給する搬送路４０２と現像剤を攪拌する攪拌搬送路１０の２つの搬送路が備わっており、これらの２つの搬送路４０２，１０で現像剤を逆方向に搬送することにより現像剤を循環させている。この比較試験機では、現像ローラ５に現像剤を供給する供給搬送路と、現像ローラに供給され現像領域を通過した現像剤を回収する回収搬送路とが共通である。
【００７４】
本試験の結果、比較試験機では、二万枚ほどで画像にスジ状白抜けの異常が発生してしまった。これに対し、本実施形態１の現像装置４を用いたプリンタでは、五万枚以上の耐久性が得られることがわかった。これは、本実施形態１のプリンタの方が、比較試験機に比べて、研磨微粒子の感光体への供給および研磨が経時的に安定に行われたためだと推測される。
【００７５】
以上、本実施形態１及び２に係るプリンタは、研磨微粒子とキャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像剤収容部としてのケーシング１２，１３と、ケーシング内の現像剤を表面に担持して表面移動することにより潜像担持体としての感光体１の表面と対向する現像領域まで現像剤を搬送する現像剤担持体としての現像ローラ５とを備えた現像装置４を備えている。この現像装置４は、現像ローラ５に供給する現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー８と、現像領域を通過して現像ローラ５上から回収された現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って、かつ、供給スクリュー８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュー６と、現像ローラ５に供給されずに供給スクリュー８による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュー６による現像剤搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤とを受け取り、余剰現像剤及び回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュー８による現像剤搬送方向の最上流側まで搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュー１１とを有し、回収スクリュー６、供給スクリュー８及び攪拌スクリュー１１の３つの現像剤搬送部材を配置する各空間をケーシングによって仕切ることで３つの現像剤搬送路７，９，１０が形成されている。このような構成によれば、供給搬送路９における現像剤のトナー濃度がその現像剤搬送方向にわたって変化することがないので、現像剤中の研磨微粒子の量も現像剤搬送方向にわたってムラがなくなる。したがって、研磨微粒子により感光体１の表面をムラ無く研磨することができ、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側部分に対応した位置にフィルミングに起因した画像不良が発生するのを抑制することができる。
特に、本実施形態１及び２の研磨微粒子としてチタン酸ストロンチウムを用いれば、副作用が少なく、かつ、感光体表面に付着したトナーやシリカ微粒子等の付着物（流動性微粒子）を有効に削り取ることができる。この場合、チタン酸ストロンチウムの添加量としては、トナー重量に対して０．５［％］以上５［％］以下の範囲内であるのが好ましい。添加量が０．５〜５［％］であることで、感光体１の表面の付着物を除去しつつ、削りすぎない適度な研磨量を維持することができる。これにより、長期にわたって安定した画像を形成することができるようになる。なお、添加量が０．５［％］未満であると、シリカ微粒子等の流動性微粒子が感光体表面から十分に掻きとられなくなり、画像不良が発生する。一方、添加量が５［％］を超えると、感光体が過度に削られるようになり、感光体寿命が短くなるとともに、トナーの帯電性が低下してトナー飛散や形成される画像に地肌汚れが発生する。
また、本実施形態１及び２では、未使用トナーと研磨微粒子とを予め混合した状態で貯蔵するトナー貯蔵部と、そのトナー貯蔵部内の未使用トナー及び研磨微粒子を現像装置４へ補給するトナー補給装置とを備えている。この構成であれば、トナー補給とともに研磨微粒子を現像装置４へ供給できるので、研磨微粒子を別途に供給する構成や作業が必要がなくなり、低コスト化、メンテナンス性の向上を図れる。
特に、本実施形態１及び２において、トナー補給装置は、未使用トナー及び研磨微粒子を、回収スクリュー６が配置される回収搬送路７中に補給するので、補給された研磨微粒子の搬送距離を長くすることができ、拡散性が高まる。さらには、回収搬送路７から攪拌搬送路１０への受け渡しと、攪拌搬送路１０から供給搬送路９への受け渡しという、最も拡散性の高い受け渡し部を少なくとも二回通過してから現像領域へと送られることになるので、確実に現像剤中の研磨微粒子を分散させることができる。よって、現像装置内の研磨微粒子のムラを無くすことができ、現像領域へムラ無く研磨微粒子を供給することができる。また、補給トナーの分散性も向上することから、画像濃度安定性を保つことが可能となる。
また、図３に示した現像装置においては、供給スクリュー８が配置される供給搬送路と攪拌スクリュー１１が配置される攪拌搬送路１０とがほぼ水平に配置されており、かつ、回収スクリュー６が配置される回収搬送路７が供給搬送路９及び攪拌搬送路１０よりも上方に配置されている。よって、これらの３つの搬送路を水平方向に並べた構成に比べて水平方向について装置のコンパクト化を実現できる。ここで、搬送路間の現像剤受け渡しの際に現像剤を押し上げる構成とすると、その部分で現像剤に多大なストレスがかかる。このようなストレスがかかると、トナーが現像装置内で固着したり、キャリアにトナーがスペントしたりして、現像剤の寿命が著しく短命化する。また、研磨微粒子がキャリアや現像スリーブに固着することによる現像能力の低下も発生し、長期的に安定な研磨微粒子の現像領域への供給が行えない。本実施形態１の構成によれば、現像剤の持ち上げは現像スリーブで行い、搬送路間の受け渡し部分で現像剤を押し上げることがない。したがって、装置のコンパクト化を実現しつつも、剤ストレスが少なく長期的に安定した研磨微粒子の供給を行うことができる。
一方、図９に示した現像装置においては、供給スクリュー８が配置される供給搬送路９と、攪拌スクリュー１１が配置される攪拌搬送路１０と、回収スクリュー６が配置される回収搬送路７とが、ほぼ水平に配置されている。この構成によれば、搬送路間の受け渡し部分で現像剤を押し上げることがない。したがって、剤ストレスが少なく長期的に安定した研磨微粒子の供給を行うことができる。また、攪拌スクリュー１１の大径化が容易なため、剤循環の高速化しても十分な攪拌が可能となるので、高速な画像形成が可能となる。
また、本実施形態１及び２においては、感光体１を複数備え、転写手段である中間転写部１６が各感光体１上に形成されたトナー像を互いが重なり合うように被転写体としての中間転写ベルト６０上に転写する。このような構成であれば、研磨微粒子が安定に供給された現像装置により適度に研磨された感光体１を用いて各色のトナー像を形成できるので、これらを重ね合わせたカラー画像において画像不良のない粒状性や色再現性の優れた画質を長期的に安定して得ることができる。
また、本実施形態２において、現像ローラ５は、現像領域で感光体１の表面移動方向に対してカウンタ方向となるように表面移動する。これにより、感光体１の研磨効率をさらに高めることができる。
また、本実施形態２では、中間転写部１６により転写されずに感光体１の表面に残留した転写残トナーを、現像装置４の現像ローラ５に担持させることで現像装置４内に回収する、いわゆるクリーナーレスシステムを採用している。フィルミング現象を防止するための方策としてクリーニングブレードにより感光体１の表面を削り取る方法では、クリーナーレスシステムの採用が困難であったが、本実施形態２では現像剤中の研磨微粒子による感光体１の表面の削り取りが可能となったため、フィルミング現象に関してはクリーニングブレードが不要となり、クリーナーレスシステムを容易に採用することができる。これにより、装置の小型化が達成できるとともに、トナーリサイクルも可能となり、１プリントあたりのトナーコストの低減が図られる。
また、本実施形態２において、図１９に示したように、中間転写部１６により転写されずに感光体１の表面に残留した転写残トナーを一時的に保持する一時保持手段７１を設け、一時保持手段７１で一時保持した転写残トナーを所定のタイミングで感光体１の表面に排出する構成を採用すれば、より好ましい。
また、本実施形態１及び２では、表面層にフィラーを含有した感光体１を用いているため、感光体１の削りすぎを有効に防止することができ、感光体１の長寿命化を図ることができる。よって、粒状性や色再現性の優れたカラー画質を長期的に安定して得ることができる。特に、上記フィラーとして少なくとも１種の無機フィラーを用いれば、更に感光体１の表面の機械的強度が向上し、耐摩耗性を向上することができる。よって、粒状性や色再現性の優れたカラー画質を長期的に安定して得ることができる。
また、本実施形態１及び２では、感光体１としてアモルファスシリコン系感光体を用いることができる。耐磨耗性の高いアモルファスシリコン系感光体を用いることにより、感光体１の磨耗感度が低くなることで削りすぎることなく、感光体１の安定研磨を行うことができる。よって、長期にわたり安定した画像を得ることが可能となる。
また、本実施形態１及び２では、感光体１の表面と一定の微小間隙をあけて設置される帯電部材としての帯電ローラ２１を用いて感光体１の表面を帯電する帯電装置２を採用している。帯電ローラを感光体１の表面に接触させて帯電処理を行ういわゆる接触帯電方式の場合、トナーや研磨微粒子やその他の外添剤がローラ表面に付着して、帯電ローラ表面を汚し、帯電不良を引き起こしやすい。これに対し、本実施形態１及び２のように、被接触帯電方式を採用すれば、トナーや研磨微粒子の耐電ローラ表面への付着を防止することができ、帯電ローラ２１の長寿命化がなされる。よって、粒状性や色再現性の優れたカラー画質を長期的に安定して得ることができる。
本実施形態１及び２の現像剤におけるキャリアとしては、重量平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下であるキャリアを用いるのが好ましい。このような小粒径の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、高画質化や画質の安定性および感光体１の安定研磨が達成される。なお、キャリアの平均粒径が６０［μｍ］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、安定な剤循環に支障を来すおそれがある。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場合もある。また、２０［μｍ］より小さいと、感光体１にキャリアが付着したり、現像器からキャリアが飛散しやすくなるという不具合が発生しやすくなる。
本実施形態１及び２の現像剤におけるトナーとしては、その重量平均粒径が３［μｍ］以上８［μｍ］以下であって、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０の範囲内であるトナーを用いるのが好ましい。このように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３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった不具合が発生しやすい。平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］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。
また、本実施形態１及び２の現像剤におけるトナーとしては、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲にあるトナーを用いるのが好ましい。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、長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となり、画像濃度の安定化と感光体の長寿命化に寄与する。また、転写効率が良くなるために転写されずに残る転写残トナーの発生が大幅に減少するため、クリーナレスシステムの適用が更に容易化できる。
また、本実施形態１及び２の現像剤におけるトナーとしては、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下であって、嵩密度が０．３［ｇ／ｃｍ３］以上の微粒子が外添加されているトナーを用いるのが好ましい。このようなトナーであれば、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、さらに長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となり、画像濃度の安定化と感光体の長寿命化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態１に係るプリンタの概略構成図である。
【図２】同プリンタの画像形成ユニットの説明図である。
【図３】同プリンタの現像装置の概略構成図である。
【図４】同現像装置における現像ローラの磁極配置の概略説明図である。
【図５】同現像装置の上部カバーを外した状態の斜視図である。
【図６】同現像装置内の現像剤の流れの一例目を示す模式図である。
【図７】同現像装置内の現像剤の流れの二例目を示す模式図である。
【図８】（ａ）はトナー補給装置におけるトナー搬送ポンプの斜視透過図である。（ｂ）は同トナー搬送ポンプの概略断面図である。
【図９】変形例に係る現像装置の概略構成図である。
【図１０】同現像装置の各搬送路を感光体側から見た斜視図である。
【図１１】トナーの形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図。
【図１２】トナーの形状係数ＳＦ−２を説明するための模式図。
【図１３】同プリンタにおける帯電装置の概略構成図である。
【図１４】感光体の層構成の一例を示す説明図である。
【図１５】感光体の表面層の構成を示す説明図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、アモルファスシリコン系感光体の層構成を示す説明図である。
【図１７】実施形態２に係るプリンタを示す概略構成図である。
【図１８】同プリンタの画像形成ユニットの説明図である。
【図１９】同画像形成ユニットの他の例についての説明図である。
【図２０】二軸搬送タイプの現像装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  感光体
２  帯電装置
４，４００  現像装置
５  現像ローラ
６  回収スクリュー
７  回収搬送路
８  供給スクリュー
９  供給搬送路
１０  攪拌搬送路
１１  攪拌スクリュー
１６  中間転写部
１７  クリーニング装置
５０  トナー補給装置
５２  トナーボトル
６０  中間転写ベルト
７１  一時保持手段
９０  画像形成ユニット
１００，１００’  プリンタ
２００  用紙収納部
３００  用紙搬送路
【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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