JP4553711B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、２成分現像剤を長手方向に循環させる複数の搬送部材が設置された現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤（外添剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置が多く用いられている。
このような２成分現像方式の現像装置において、装置の小型化を目的として、２つの搬送スクリュによって現像剤を現像装置の長手方向に循環させながら、現像ローラに現像剤を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、現像装置は、現像ローラ、２つの搬送スクリュ、ドクターブレード等で構成される。
そして、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一端に設けられたトナー補給口から装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、２つの搬送スクリュによって、装置内を長手方向（現像ローラの長手方向と同方向である。）に循環しながら混合される。その混合された現像剤は、その一部が、一方の搬送スクリュに対向する現像ローラ上に担持される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレードによって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。

このような搬送スクリュを搭載した現像装置は、現像剤を装置の長手方向に積極的に搬送しているので、長手方向の一部に現像剤の片寄りが発生する不具合が生じにくい。これにより、トナー補給口を、長手方向の全域に設けるのではなく、長手方向の一端に設けることができる。また、搬送スクリュは、短手方向（長手方向に直交する方向である。）の設置スペースをそれほど必要としない。したがって、現像装置及び画像形成装置を小型化することができる。

特開２０００−１９４１９４号公報

上述した従来の現像装置は、第１搬送スクリュから第２搬送スクリュへ現像剤を受け渡す連通部や、第２搬送スクリュから第１搬送スクリュへ現像剤を受け渡す連通部で、現像剤の凝集体やトナーの凝集体が発生する場合があった。

上述したように、２つの搬送スクリュ（第１搬送スクリュ、第２搬送スクリュ）を搭載した現像装置は、現像剤を装置の長手方向に積極的に搬送しているので、長手方向の一部に現像剤の片寄りが発生する不具合が生じにくい。しかし、第１搬送スクリュから第２搬送スクリュへ現像剤を受け渡す連通部や、第２搬送スクリュから第１搬送スクリュへ現像剤を受け渡す連通部では、他の部分に比べて、現像剤の流れがやや停滞ぎみになる。特に、連通部を形成する壁面や底面の境界部（面と面とが接する位置である。）は、現像剤の流れが最も悪いデッドスペースとなって、現像剤やトナーの凝集体が形成されやすい。

これは、２つの搬送スクリュの連通部は、現像剤の搬送方向が逆転する位置なので、現像剤の流動速度が低下して、現像剤がケース部の壁面に押し付けられるためである。特に、２つの搬送スクリュを用いた現像装置はケース部の容積が小さいために、装置内の内圧が高くなって、現像剤やトナーの凝集が生じやすくなっている。

このように現像剤やトナーの凝集体が形成されると、その凝集体が崩れることなくそのまま現像剤担持体上に担持されて、現像剤担持体とドクターブレードとの間に挟まってしまうこともある。このような場合には、像担持体との対向位置における現像剤担持体上の現像剤量が不足して出力画像上に白スジ（白スジ画像）が生じてしまったり、現像装置の駆動トルクが上昇してしまったりする。
また、現像剤担持体に担持された凝集体がドクターブレードの位置を擦り抜けて、像担持体上の潜像に付着してしまうこともある。このような場合には、像担持体上に付着した凝集体が被転写材上に転写されずに、出力画像上に白抜け（白抜け画像）やポチ点（ポチ点画像）が生じてしまうこともある。

一方、近年においては、出力画像の画質を向上させるために小粒径のトナーを用いたり、省エネルギー化を達成するために低融点のトナーを用いることが多くなっている。このような小粒径トナーや低融点トナーは、トナー同士やキャリアとの間で凝集体を形成しやすいために、上述の問題は特に無視できないものになっている。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナーの凝集体や現像剤の凝集体が形成されることなく、白スジ画像、白抜け画像、ポチ点画像等の異常画像が生じることのない、現像装置、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にある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、前記現像剤が担持される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体の長手方向と同方向に前記現像剤を搬送して第１搬送経路を形成する第１搬送部材と、仕切部材を介して前記第１搬送部材に対向するとともに、前記第１搬送経路とは逆の方向に前記現像剤を搬送して第２搬送経路を形成する第２搬送部材と、前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材が内設されるとともに、前記第１搬送経路と前記第２搬送経路とが連通する連通部を長手方向両端部に備えて前記現像剤の循環経路を形成するケース部と、を備え、前記ケース部の前記連通部は、前記長手方向の端部に立設された第１の壁面と、前記第１搬送経路において前記第１搬送部材を介して前記仕切部材に対向する第２の壁面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、前記第１の壁面と、前記第２搬送経路において前記第２搬送部材を介して前記仕切部材に対向する第３の壁面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、前記仕切部材における前記長手方向の端部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、前記第１の壁面と、前記ケース部の底面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、前記仕切部材と、前記ケース部の底面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記連通部の前記境界部は、低摩擦材料で形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ケース部の前記循環経路は、角部がないように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ケース部は、前記像担持体に対向する位置に開口を備え、前記現像剤担持体は、その一部が前記開口から露呈するように前記ケース部内に保持されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記連通部は、前記仕切部材を長手方向中央部に配設することで形成されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり、前記トナーは、その重量平均粒径が３〜１０μｍとなるように形成されたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり、前記トナーは、紡錘形状となるように形成されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項７に記載の発明において、前記紡錘形状のトナーは、長軸方向の長さをｒ１として短軸方向の長さをｒ２として厚さ方向の長さをｒ３としたときに、
０．５≦ｒ２／ｒ１≦０．８
０．７≦ｒ３／ｒ２≦１．０
なる関係が成立するように形成されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。

本発明は、第１搬送経路と第２搬送経路とが連通する連通部を角部がないように形成しているために、トナーの凝集体や現像剤の凝集体が形成されることなく、白スジ画像、白抜け画像、ポチ点画像等の異常画像が生じることのない、現像装置、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ができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１〜図３にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１は画像形成装置としてのレーザプリンタを示す構成図であり、図２はそこに設置されるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図である。さらに、図３は、図２のプロセスカートリッジの現像装置及び感光体ドラムを上方からみた長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。

図１に示すように、中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。なお、装置本体１００に設置される４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２及び図３において、プロセスカートリッジ６と感光体ドラム１と１次転写バイアスローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を省略して図示する。

図２を参照して、プロセスカートリッジ６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、現像装置５（現像部）、クリーニング部２と、が一体化されたものであって、装置本体１００に対して着脱自在に構成されている。このように作像部の構成部を一体化することで、作像部のメンテナンス性が向上する。そして、感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程）がおこなわれて、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成されることになる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２を、一体化してプロセスカートリッジ６を構成したが、各構成部を単独のユニットとして、装置本体１００に着脱自在に設置することもできる。具体的に、現像装置５を、単独のユニットとして、装置本体１００に対して着脱自在に構成することもできる。さらに、感光体ドラム１、帯電部４、クリーニング部２のうち少なくとも１つと、現像装置５と、を一体化したユニットとして、装置本体１００に対して着脱自在に構成することもできる。

図２を参照して、感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４の位置で、感光体ドラム１の表面が−５００Ｖに一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１の表面は、露光部７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像（潜像電位が−５０Ｖである。）が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程である。）。
詳しくは、現像装置５内には、トナーとキャリア（磁性キャリア）とからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像装置５内の現像剤Ｇは、トナー濃度センサ５７（磁気センサ）によって検知される現像剤Ｇ中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置５内のトナー消費に応じて、トナー搬送パイプ４３（トナー搬送部）からトナー補給口４４を介して第２現像剤収容部５４内に、トナーが補給される。

なお、トナー搬送パイプ４３は、図１を参照して、装置本体１００の上方のボトル収容器３１に設置されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ（トナー容器）のうち対応するトナーボトルに連通している。図示は省略するが、トナー搬送部は、トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋを回転駆動する駆動部や、トナー搬送パイプ４３や、トナー搬送パイプ４３に接続されたエアーポンプ等で構成される。このように構成されたトナー搬送部によって、各色のトナーが収容されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋから、トナー搬送パイプ４３を介して、各現像装置５にそれぞれ各色のトナーが搬送される。

その後、第２搬送経路としての第２現像剤収容部５４内に補給されたトナーは、外径が１６ｍｍの第２搬送スクリュ５６及び第１搬送スクリュ５５によって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、仕切部５９ａで隔絶された第１現像剤収容部５３、第２現像剤収容部５４を循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。

詳しくは、図３を参照して、第１現像剤収容部５３内の現像剤Ｇは、第１搬送部材としての第１搬送スクリュ５５によって、紙面の右側から左側に搬送される。こうして、現像ローラ５１の長手方向に沿って現像剤を搬送する第１搬送経路が形成される。これに対して、第２現像剤収容部５４内の現像剤Ｇは、第２搬送部材としての第２搬送スクリュ５６によって、紙面の左側から右側に搬送される。こうして、第１搬送経路とは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送経路が形成される。

また、第１搬送経路が形成される第１現像剤収容部５３と、第２搬送経路が形成される第２現像剤収容部５４と、は長手方向中央部に配設された仕切部材５９ａによって隔絶されるとともに、仕切部材５９ａの介在しない長手方向両端部で連通する。すなわち、第１搬送スクリュ５５によって搬送された現像剤は、連通部６３で第２現像剤収容部５４側に流動して、その後に第２搬送スクリュ５６によって搬送される。第２搬送スクリュ５６によって搬送された現像剤は、連通部６４で第１現像剤収容部５３側に流動して、その後に第１搬送スクリュ５５によって搬送される。こうして、２つの現像剤収容部５３、５４の間に現像剤の循環経路が形成される。

なお、図２を参照して、現像装置５のケース部は、分割可能に形成された上ケース５８と下ケース５９とによって構成される。ケース部５８、５９内には、第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６等が設置されている。また、ケース部５８、５９は、感光体ドラム１との対向位置に開口６０が設けられていて、この開口６０から現像ローラ５１の一部が露呈するように現像ローラ５１を保持している。

図３を参照して、仕切部材５９ａは、下ケース５９に一体的に設けられている。また、下ケース５９における第１現像剤収容部５３及び第２現像剤収容部５４は、角部がないように形成されている。具体的に、第１現像剤収容部５３及び第２現像剤収容部５４の底面は、第１搬送スクリュ５５及び第２搬送スクリュ５６の回転半径と同心の半径状に形成されて、さらに壁面及び仕切部材（仕切面）との境界部に角部ができないように滑らかな面が形成されている。これによって、現像剤は、第１搬送経路及び第２搬送経路をスムーズに流動することになる。

また、図４及び図５を参照して、第２搬送経路から第１搬送経路への現像剤の流動がおこなわれる連通部６４や、第１搬送経路から第２搬送経路への現像剤の流動がおこなわれる連通部６３も、角部がないように形成されている。なお、図４及び図５は一方の連通部６４を図示するものであるが、他方の連通部６３もこれと同様に構成されている。

詳しくは、図４を参照して、下ケース５９は、壁面５９ｂと壁面５９ｄとの境界部７０ｂがＲ形状になるように形成され、壁面５９ｃと壁面５９ｄとの境界部７０ｃがＲ形状になるように形成され、仕切部材５９ａの端部７０ａ（仕切面と仕切面との境界部である。）がＲ形状になるように形成されている。また、図５を参照して、下ケース５９は、壁面５９ｄと底面５９ｅの境界部７０ｄがＲ形状になるように形成され、仕切部材５９ａと底面５９ｅとの境界部７０ｅがＲ形状になるように形成されている。
これによって、現像剤は、連通部６３、６４をスムーズに流動することになる。すなわち、第１搬送経路と第２搬送経路とが連通する連通部６３、６４を角部がないようにＲ形状にて形成しているために、連通部６３、６４に現像剤が停滞して圧力を受けるデッドスペースがなくなる。したがって、トナーの凝集体や現像剤の凝集体が形成されることなく、白スジ画像、白抜け画像、ポチ点画像等の異常画像の発生が抑止される。

このように循環経路中を循環する現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された複数の磁極によってキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。ここで、図３を参照して、現像ローラ５１は、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット５１ｂと、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ５１ａと、で構成される。

現像剤担持体としての現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ５１の矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード５２（現像剤規制部材）の位置に達する。そして、現像ローラ５１上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１上に形成された潜像にトナーが吸着される。

ここで、本実施の形態では、現像ローラ５１が、開口６０における回転方向下流側が上流側に対して重力方向上側となるように回転駆動される（図２中矢印で示す反時計方向の回転である。）。また、このような構成に合わせて、ドクターブレード５２を、現像ローラ５１に対向する位置であって開口６０に至る回転方向上流側（現像ローラ５１の下方である。）に配設している。これによって、中間転写ベルトの下方に作像部６をコンパクトに配設することが可能になる。

上述した現像工程の後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体１の表面は、クリーニング部２との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで、それぞれおこなわれる。すなわち、図１を参照して、プロセスカートリッジの下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、対向ローラ１３、テンションローラ１４、クリーニング部１０等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ部材１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ部材１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写ベルト８用のクリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置本体１００外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

ここで、感光体ドラム１は、アルミニウムからなる素管をベース層として、その上にＣＧＬ層（電荷発生層）、ＣＴＬ層（電荷輸送層）等が形成されている。
また、現像ローラ５１のスリーブ５１ａは、アルミニウム等の非磁性材料からなり、外径が１８ｍｍであってその外周面には周方向に所定ピッチで溝部（凹部）が形成されている。現像ローラ５１には、不図示の電源部からＤＣの現像バイアス（−３５０Ｖである。）が印加されている。
また、ドクターブレード５２は、鉄、ステンレス等の磁性金属にて形成することもできるし、樹脂材料、アルミニウム等の非磁性材料で形成することもできるし、非磁性材料の一部に磁性材料を貼着して形成することもできる。

また、現像ギャップ（対向位置における感光体ドラム１と現像ローラ５１とのギャップである。）は、０．２〜０．５ｍｍとなるように設定されている。さらに、ドクターギャップ（現像ローラ５１とドクターブレード５２とのギャップである。）は、０．２〜０．５ｍｍとなるように設定されている。

なお、本実施の形態では、現像装置５内の現像剤Ｇ中のトナーや、トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ中のトナーは、その重量平均粒径（Ｄ４）が３〜１０μｍの範囲内になるように形成されている。
トナーＴの重量平均粒径が３μｍよりも小さいときには、転写効率やクリーニング性が低下してしまう。これに対して、トナーＴの重量平均粒径が１０μｍよりも大きいときには、文字やラインの飛び散りを抑止するのが難しくなる。したがって、上述の重量平均粒径の範囲が、微小な潜像ドットに対してもドット再現性に優れ、転写性やクリーニング性が良好となる最適な条件となる。

本実施の形態では、このように高画質化を達成するために小粒径化されたトナー（比較的凝集体を形成しやすいトナーである。）を用いた場合であっても、連通部６３、６４を形成する面同士の境界部をＲ形状にしているために、現像剤やトナーの凝集体が形成される不具合を軽減することができる。
なお、トナーにシリカ等の添加物を多量に含有させた場合であっても、連通部６３、６４を形成する面同士の境界部をＲ形状にしているために、経時でトナーから離脱した添加剤を核として凝集体が形成される不具合が軽減される。

なお、トナー粒子の重量平均粒径を測定する測定装置としては、「コールターカウンターＴＡ−ＩＩ」（コールター社製）や「コールターマルチサイザーＩＩ」（コールター社製）を用いることができる。
以下に、その測定方法について述べる。
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である。）を、０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解水溶液とは、１級塩化ナトリウムを用いて約１％にＮａＣｌ水溶液を調製したものであって、例えば、「ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ」（コールター社製）を用いることができる。さらに、上述の電解水溶液に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。そして、試料を懸濁した電解水溶液に対して、超音波分散器で約１〜３分間分散処理をおこなう。そして、上述の測定装置により、アパーチャとして１００μｍアパーチャを用いて、トナー粒子又はトナーの重量及び個数を測定して、重量分布と個数分布とを算出する。このようにして算出された分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）を求める。
上述の測定における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て、粒径が２．００μｍ以上であって４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

また、本実施の形態では、現像装置５内の現像剤Ｇ中のトナーや、トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ中のトナーとして、その形状が紡錘形状となるように形成されたものが用いられている。

トナーの形状が不定形や扁平形状であるときには、トナーの流動性が悪くなる。そのため、摩擦帯電が円滑におこなえずに地肌汚れ等の不具合が発生しやすい。また、微小な潜像ドットを現像する際に、緻密で均一なトナーの配置をとりにくくなって、ドット再現性が劣ってしまう。さらには、転写方式として静電転写方式を用いている場合には、電気力線の影響を受けにくくなって、転写効率が低下してしまう。
これに対して、トナーの形状が真球に近い（略球形トナーである。）ときには、トナーの流動性が良すぎて、外力に対して過度に作用してしまって、現像工程時及び転写工程時にドットの外側にトナー粒子が飛び散りやすいといった不具合が発生しやすい。また、このようなトナーは、感光体ドラム上で転がりやすいことから、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間からすり抜けてクリーニング不良となってしまう。

本実施の形態では、トナーの形状を紡錘形状としているために、トナー流動性が適度に調節されるとともに、摩擦帯電が円滑におこなわれて地肌汚れの発生が軽減される。また、微小な潜像ドットに対して整然と現像されるとともに、効率よく転写されてドット再現性に優れる。さらには、現像工程時及び転写工程時の飛び散りに対しても、トナー流動性が適度なブレーキとなって飛び散りを効果的に防ぐ。紡錘形状のトナーは、略球形トナーに比べて、転がりの中心になる軸が限られていることから、クリーニングブレードの隙間にすべり込むようなクリーニング不良が発生しにくくなる。

具体的に、図６を参照して、本実施の形態のトナーは、長軸方向の長さをｒ１として短軸方向の長さをｒ２として厚さ方向の長さをｒ３としたときに、
０．５≦ｒ２／ｒ１≦０．８
０．７≦ｒ３／ｒ２≦１．０
なる関係が成立するように形成されたものである。
なお、図６（Ａ）はトナー粒子Ｔの形状を立体的に示した概略図であって、図６（Ｂ）はトナー粒子Ｔの形状を平面的（ＸＺ平面及びＹＺ平面である。）に示した概略図である。

長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５より小さいときには、トナーの形状が真球形状から離れるためにクリーニング性が高くなる反面、ドット再現性や転写効率が低下して高品位な画質が得られなくなる。これに対して、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．８より大きくなると、トナーが球形に近づくために、特に低温低湿の環境下でクリーニング不良が発生しやすくなる。
また、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７より小さいときには、トナー形状が扁平形状に近くなるために、不定形トナーのように飛び散りが少なくなる反面、略球形トナーのような高い転写率は得られない。これに対して、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０より大きいときには、長軸を回転軸とする回転体となってしまう。

本実施の形態では、トナーを紡錘形状にしているために、不定形トナーや扁平形状トナーや略球形トナーのもつデメリットを改善することができる。すなわち、摩擦帯電性、ドット再現性、転写効率、飛び散りの防止性、クリーニング性が向上される。

他方、現像装置５内の現像剤Ｇ中のキャリアは、その重量平均粒径が２０〜６０μｍであって、その静抵抗が１０¹⁰〜１０¹⁶Ω・ｃｍであって、その飽和磁化が４０〜９０ｅｍｕ／ｇとなるように形成されている。
ここで、キャリアの静抵抗（体積固有抵抗）とは、２ｍｍのギャップを設けた平行電極間にキャリアを投入してタッピングした後に、両電極間にＤＣ１０００Ｖを印加して３０秒後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値である。
また、キャリアの飽和磁化は、「ＶＳＭ−Ｐ７−１５」（東英工業社製）を用いて次の測定方法で測定したものである。すなわち、試料約０．１５ｇを秤量して、その試料をセル（内径が２．４ｍｍ、高さが８．５ｍｍのものである。）に充填した後に、１０００エルステット（Ｏｅ）の磁場下で測定したものである。

さらに、本実施の形態におけるキャリアは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものである。キャリアの樹脂被覆層の層中には、基体粒子表面に二酸化スズ層と二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子が含有されている。樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成されている。
導電性粒子の基体粒子としては、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫化バリウム、酸化ジルコニウムのうち少なくとも１種類を用いることができる。また、導電性粒子の吸油量は、ＪＩＳ−Ｋ５１０１「顔料試験方法」における「２１吸油量」に準じて測定することができる。
このように形成されたキャリアは、耐久性に優れたものである。

以上説明したように、本実施の形態では、第１搬送経路と第２搬送経路とが連通する連通部６３、６４を角部がないように形成しているために、トナーの凝集体や現像剤の凝集体が形成されることなく、白スジ画像、白抜け画像、ポチ点画像等の異常画像の発生を抑止することができる。

なお、本実施の形態では、下ケース５９の複数の面５９ａ〜５９ｅ同士の境界部７０ａ〜７０ｅをＲ形状部とすることで、現像剤が停滞ぎみになる部分をなくして、凝集体の発生を抑止している。これに対して、下ケース５９の複数の面５９ａ〜５９ｅ同士の境界部７０ａ〜７０ｅを低摩擦材料で形成することで、境界部７０ａ〜７０ｅにおける現像剤の滑りを促進して、凝集体の発生を抑止することもできる。具体的には、低摩擦材料としてテフロン（登録商標）を用いて境界部７０ａ〜７０ｅをコーティングすることができる。

また、本実施の形態では、現像ローラ５１が、開口６０における回転方向下流側が上流側に対して重力方向上側となるように回転駆動される構成とした。これに対して、現像ローラ５１が、開口６０における回転方向下流側が上流側に対して重力方向下側となるように回転駆動される構成であっても、本発明を適用することができる。そして、このような場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以下、図７にて、本実施の形態における効果を確認するための実験について説明する。図７は、効果確認実験の条件及び結果を示す表図である。
図７における効果確認実験は、連通部６３、６４の境界部７０ａ〜７０ｅのＲ形状が異なる４つの現像装置（Ｒ形状が設けられていないもの、Ｒ２ｍｍのもの、Ｒ４ｍｍのもの、Ｒ６ｍｍのもの）を用意して、それぞれ、本実施の形態における画像形成装置１００に搭載してランニング試験をおこなったものである。
なお、トナーＴは重量平均粒径が６．８μｍの粉砕トナーを用い、キャリアＣは重量平均粒径が５０μｍであってフェライト芯材にアクリル、シリコーン樹脂をコーティングしたものを用いている。

ランニング試験は、Ａ４縦サイズの被転写材Ｐを用いて２万枚の通紙（画像面積比率が２０％の画像形成であって、１ジョブ当たりの連続通紙枚数が１００枚である。）をおこなった後の、凝集体の個数及び重量を測定した。
詳しくは、ランニング試験後の現像装置５内の現像剤を取り出して、その現像剤を篩（アパーチャ径が１００μｍのものである。）にかけて、篩に残存した凝集体の個数をカウントした。また、ランニング試験後の現像装置５内における境界部７０ａ〜７０ｅに固着している凝集体を針状棒ですべて採取して、その凝集体の重量を測定した。

図７の実験結果から、連通部６３、６４の境界部７０ａ〜７０ｅをＲ形状とすることで、凝集体の個数や重量が少なくなることがわかる。特に、連通部６３、６４の境界部７０ａ〜７０ｅにおけるＲ形状をＲ４ｍｍ以上にしたときには、凝集体の個数や重量が飛躍的に少なくなることがわかる。したがって、現像装置の全体の大きさを考慮しながら、連通部６３、６４の境界部７０ａ〜７０ｅをＲ４ｍｍ以上であってなるべく大きなＲ形状にすることが好ましい。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 画像形成装置におけるプロセスカートリッジの近傍を示す側方断面図である。 図２のプロセスカートリッジの一部を上方からみた断面図である。 現像装置の長手方向端部を示す拡大断面図である。 図４の現像装置におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 トナーの形状を示す概略図である。 実施の形態の効果を確認するための実験の条件及び結果を示す表図である。

符号の説明

１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体ドラム（像担持体）、
２ クリーニング部、 ４ 帯電部、
５ 現像装置（現像部）、
６、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ プロセスカートリッジ（作像部）、
５１ 現像ローラ（現像剤担持体）、５２ ドクターブレード、
５３ 第１現像剤収容部（第１搬送経路）、
５４ 第２現像剤収容部（第２搬送経路）、
５５ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
５６ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
５８ 上ケース（ケース部）、 ５９ 下ケース（ケース部）、
５９ａ 仕切部材（仕切面）、 ５９ｂ〜５９ｄ 壁面、 ５９ｅ 底面、
６３、６４ 連通部、 ７０ａ〜７０ｆ 境界部（Ｒ形状部）、
１００ 画像形成装置本体（装置本体）。

Claims (10)

1. 像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向するとともに、前記現像剤が担持される現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体の長手方向と同方向に前記現像剤を搬送して第１搬送経路を形成する第１搬送部材と、
   仕切部材を介して前記第１搬送部材に対向するとともに、前記第１搬送経路とは逆の方向に前記現像剤を搬送して第２搬送経路を形成する第２搬送部材と、
   前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材が内設されるとともに、前記第１搬送経路と前記第２搬送経路とが連通する連通部を長手方向両端部に備えて前記現像剤の循環経路を形成するケース部と、
   を備え、
   前記ケース部の前記連通部は、
   前記長手方向の端部に立設された第１の壁面と、前記第１搬送経路において前記第１搬送部材を介して前記仕切部材に対向する第２の壁面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、
   前記第１の壁面と、前記第２搬送経路において前記第２搬送部材を介して前記仕切部材に対向する第３の壁面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、
   前記仕切部材における前記長手方向の端部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、
   前記第１の壁面と、前記ケース部の底面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成され、
   前記仕切部材と、前記ケース部の底面と、の境界部がＲ４ｍｍ以上のＲ形状となるように形成されたことを特徴とする現像装置。
2. 前記連通部の前記境界部は、低摩擦材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ケース部の前記循環経路は、角部がないように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記ケース部は、前記像担持体に対向する位置に開口を備え、
   前記現像剤担持体は、その一部が前記開口から露呈するように前記ケース部内に保持されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記連通部は、前記仕切部材を長手方向中央部に配設することで形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり、
   前記トナーは、その重量平均粒径が３〜１０μｍとなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり、
   前記トナーは、紡錘形状となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記紡錘形状のトナーは、長軸方向の長さをｒ１として短軸方向の長さをｒ２として厚さ方向の長さをｒ３としたときに、
   ０．５≦ｒ２／ｒ１≦０．８
   ０．７≦ｒ３／ｒ２≦１．０
   なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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