特許 6981171 現像装置およびそれを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6981171

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】現像装置およびそれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 366

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-204250(P2017-204250)

(22)【出願日】2017年10月23日

(65)【公開番号】特開2019-78827(P2019-78827A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2020年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊島 誠治

【審査官】 小池 俊次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９１５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４４４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０３８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０３７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７７９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８５８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７８６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５７９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に支持され、前記現像容器内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記現像容器に設けられ、前記現像容器内にトナーを供給するトナー補給口と、
前記トナー補給口から前記現像剤担持体まで現像剤を搬送する第１搬送経路と、
前記現像剤担持体から前記トナー補給口まで現像剤を搬送する第２搬送経路と
を備えた現像装置において、
前記第１搬送経路の搬送経路長を第１搬送経路長Ｌ１、前記第２搬送経路の搬送経路長を第２搬送経路長Ｌ２、前記現像剤担持体の軸方向長さをＸとするとき、以下の式（１）、（２）
Ｌ２≧２Ｘ・・・（１）
Ｌ１≧Ｘ・・・（２）
を満たすことを特徴とする現像装置。

【請求項2】

前記トナーの誘電正接ｔａｎθｔの、１Ｖ、１００ｋＨｚにおける測定値が０．００５〜０．０１、前記キャリアの誘電正接ｔａｎθｃの、１Ｖ、１００ｋＨｚにおける測定値が０．０５〜０．２である前記二成分現像剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２の現像装置を備えた画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を現像装置により現像し、トナー像として可視化することを行っている。このような現像装置として、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置が用いられている。

【0003】

二成分現像式の現像装置としては、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を攪拌搬送する第１攪拌搬送部材および第２攪拌搬送部材と、第２攪拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像ローラー（現像剤担持体）と、を備える現像装置が知られている。第１攪拌搬送部材は、現像剤を現像ローラーの軸方向の一方側に搬送し、第２攪拌搬送部材は、現像剤を他方側（一方側とは反対側）に搬送しながら現像ローラーに供給する。現像剤は現像器内の攪拌部で混合搬送され、現像ローラー上に汲み上げられて磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは規制部材で層厚を規制され、磁気ブラシ中のトナーが現像電界により感光体上の静電潜像を顕像する。現像に用いられなかったトナーは現像ローラーから回収され、攪拌部に送られて新たに供給されたトナーと混合搬送されて再び現像に用いられる。

【0004】

上記のような従来の現像装置では、高画像面積の現像に供された現像剤を現像スリーブから分離させ、現像剤搬送部材（スクリュー）へと回収する部分と、新たな現像剤を現像スリーブへと汲み上げ供給する部分が比較的近くに存在するため、分離回収された現像剤が再度現像スリーブへ汲み上げ供給されてしまい、新しいトナーが補給されないまま現像に供されてしまうために画像濃度ムラとなってしまう不具合が生じていた。また、現像剤の少ない部分に新たなトナーが補給されると、補給トナー濃度が局所的に高い部分が発生する。補給トナーはキャリアと十分に混合されておらず帯電量が低いため、補給トナー濃度が高い部分が現像に用いられるとカブリ画像や画像濃度ムラが発生する。

【0005】

そこで、現像装置内の現像剤と補給トナーとを十分に混合する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像剤の供給区画と回収区画とは別に、攪拌させるための迂回搬送区画を設けて攪拌手段によって濃度の低下した回収現像剤と補充されたトナーの混合、分散を改善し、画像濃度の均一化を図った現像装置が開示されている。さらに、現像装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることも記載されている。

【0006】

特許文献１の方法によれば、混合、分散性のやや劣るトナーにおいてもトナー濃度（キャリアに対するトナーの重量比）を精度良く検知させることで、現像剤中のトナーの濃度ムラやそれに起因する画像濃度ムラを抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８−２０３７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

キャリアに担持されたトナーは現像ローラー上の磁気ブラシ中では動きを抑制されて大きな力を受ける一方で、攪拌部ではトナーが自由に動けるため受ける力が小さくなる。トナーが現像ローラー上と攪拌部とを循環する中でトナー−キャリア間の接触距離の変化が接触面の静電容量の変化をもたらし、静電容量が上昇する現像ローラー上では帯電量が上昇し、静電容量が低下する攪拌部では緩和されて帯電量が低下する。その結果、現像剤中の滞留トナーの帯電の緩和が進行しつつある攪拌部で新たなトナーが補給されると、補給トナーからの電子を受け取り易くなり、トナー粒子間での静電的な作用を招いてトナーの帯電不良が発生するおそれがあった。

【0009】

本発明は、上記問題点に鑑み、トナーの帯電緩和が効率的に起こるように現像剤担持体から回収された現像剤中のトナーを十分に攪拌可能である現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、現像容器と、現像剤担持体と、トナー補給口と、第１搬送経路と、第２搬送経路と、を備えた現像装置である。現像容器は、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する。現像剤担持体は、現像容器に回転可能に支持され、現像容器内の現像剤を表面に担持する。トナー補給口は、現像容器に設けられ、現像容器内にトナーを供給する。第１搬送経路は、トナー補給口から現像剤担持体まで現像剤を搬送する。第２搬送経路は、現像剤担持体から前記トナー補給口まで現像剤を搬送する。第１搬送経路の搬送経路長を第１搬送経路長Ｌ１、第２搬送経路の搬送経路長を第２搬送経路長Ｌ２、現像剤担持体の軸方向長さをＸとするとき、以下の式（１）、（２）
Ｌ２≧２Ｘ・・・（１）
Ｌ１≧Ｘ・・・（２）
を満たす。

【発明の効果】

【0011】

本発明の第１の構成によれば、第２搬送経路長Ｌ２、現像剤担持体の軸方向長さＸがＬ２≧２Ｘを満たすことにより、現像剤担持体から引き剥がされた現像剤は、トナー補給口の位置まで十分な距離を攪拌されながら搬送される。従って、滞留トナーの帯電緩和時間を確保することができ、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電（負帯電）トナーによる地肌かぶりの発生を抑制することができる。また、第１搬送経路長Ｌ１、現像剤担持体の軸方向長さＸがＬ１≧Ｘを満たすことにより、トナー補給口から補給された補給トナーは現像剤担持体まで十分な距離を攪拌されながら搬送される。従って、トナーの分散不足による帯電不良の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の現像装置３ａ〜３ｄを備えたカラープリンター１００の全体構成を示す概略断面図

【図2】本発明の一実施形態に係る現像装置３ａの構造を示す側面断面図

【図3】本実施形態の現像装置３ａの第３搬送室２２ｃ、第４搬送室２２ｄの構造を示す平面断面図

【図4】横軸にトナー１粒子当たりの表面積Ｓの累積値をとり、縦軸にトナー１粒子当たりの帯電量Ｑの累積値をとってプロットしたときのＱ／Ｓの関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置３ａ〜３ｄを備えたカラープリンター１００の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、Ｐｄ〜Ｐａの順に搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアン）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

【0014】

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。

【0015】

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、トナーコンテナ４ａ〜４ｄによりブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの各色のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されており、現像装置３ａ〜３ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

【0016】

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

【0017】

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

【0018】

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部１４によって反転搬送路１８に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

【0019】

図２は、カラープリンター１００に搭載される本発明の一実施形態に係る現像装置３ａの構成を示す側面断面図である。図３は、現像装置３ａの第３搬送室２２ｃ、第４搬送室２２ｄの構造を示す平面断面図（図２のＹＹ′矢視断面図）である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。また、図２では現像装置３ａを図１の裏面側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。

【0020】

図２に示すように、現像装置３ａは、現像ローラー（現像剤担持体）２０と、現像容器２１と、規制ブレード２５と、５本の攪拌搬送スクリュー４２ａ〜４２ｅとを備えている。現像容器２１は、現像装置３ａの外郭を構成し、内部は仕切り部２３によって第１搬送室２２ａ〜第５搬送室２２ｅに区画されている。現像容器２１内にはキャリアおよびトナーからなる二成分現像剤が収容される。また、現像容器２１は、現像ローラー２０、規制ブレード２５、および攪拌搬送スクリュー４２ａ〜４２ｅを回転可能に保持している。

【0021】

現像ローラー２０は、固定軸（図示せず）と現像スリーブ２０ａとを備える。固定軸には、複数の磁極を有するマグネット（図示せず）が固定されるとともに現像スリーブ２０ａが回転可能に保持される。現像スリーブ２０ａの近傍には、現像スリーブ２０ａから所定の距離を隔てて配置され、現像スリーブ２０ａ表面の磁気ブラシを層厚規制する規制ブレード２５が設けられている。現像スリーブ２０ａは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（反時計回り方向）に回転する。また、現像スリーブ２０ａには、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。

【0022】

現像電圧を印加された現像スリーブ２０ａが図２の反時計回り方向に回転すると、現像スリーブ２０ａの電位と感光体ドラム１ａの露光部の電位との電位差により、現像スリーブ２０ａ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１ａに供給される。トナーは時計回り方向に回転する感光体ドラム１ａ上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

【0023】

攪拌搬送スクリュー４２ａ〜４２ｅは、それぞれ第１搬送室２２ａ〜第５搬送室２２ｅ内に設けられる。攪拌搬送スクリュー４２ａ〜４２ｅは現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。

【0024】

図３に示すように、第３搬送室２２ｃと第４搬送室２２ｄとを仕切る仕切り部２３の長手方向の一端部（図３の左端部）には連通部２３ａが設けられている。また、第１搬送室２２ａと第２搬送室２２ｂとを仕切る仕切り部２３の一端部（図２の紙面手前側）、第１搬送室２２ａと第５搬送室２２ｅとを仕切る仕切り部２３の一端部（図２の紙面奥側）にも連通部２３ａが形成されている。これにより、現像剤が第１搬送室２２ａ〜第５搬送室２２ｅを循環する。そして、第２搬送室２２ｂに配置された攪拌搬送スクリュー４２ｂから現像ローラー２０に現像剤が供給され、現像ローラー２０上に磁気ブラシが形成される。

【0025】

また、第１搬送室２２ａの一端部（図３の左端部）には、現像容器２１内にトナーを補給するトナー補給口３０が設けられている。トナー補給口３０には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）に連接されたトナー補給経路（図示せず）が接続されている。トナー補給口３０から補給されたトナーは第１搬送室２２ａおよび第２搬送室２２ｂ内の現像剤と混合、攪拌されながら現像ローラー２０に供給される。なお、トナー補給口３０から現像ローラー２０までの搬送経路を第１搬送経路Ａ（図３の白矢印で表示）と称し、第１搬送経路Ａの搬送経路長を第１搬送経路長Ｌ１と称する。第２搬送室２２ｂは現像ローラー２０と対向しているため、第１搬送経路Ｌ１は、具体的には第１搬送室２２ａの長さとなる。

【0026】

一方、現像に用いられなかった現像ローラー２０上の現像剤は、現像ローラー２０から引き剥がされて第３搬送室２２ｃに回収される。そして、攪拌搬送スクリュー４２ｃ、４２ｄが回転すると、第３搬送室２２ｃ内の現像剤が一方向（図３の右から左方向）に搬送され、仕切り部２３に設けられた連通部２３ａを通過して第４搬送室２２ｄに搬送される。そして、第４搬送室２２ｄ内の現像剤が逆方向（図３の左から右方向）に搬送され、連通部２３ａと反対側の端部に形成された開口部２４から第５搬送室２２ｅ内に落下する。

【0027】

第５搬送室２２ｅ内の現像剤は攪拌搬送スクリュー４２ｅにより一方向（図２の手前から奥方向）に搬送され、トナー補給口３０が形成された第１搬送室２２ａの一端部に合流する。なお、現像ローラー２０からトナー補給口３０までの搬送経路を第２搬送経路Ｂ（図２、図３の黒矢印で表示）と称し、第２搬送経路Ｂの搬送経路長を第２搬送経路長Ｌ２と称する。第２搬送経路Ｌ２は、具体的には第３搬送室２２ｃ〜第５搬送室２２ｅの長さの合計となる。

【0028】

前述したように、キャリアに担持されたトナーは現像ローラー２０上の磁気ブラシ中で動きを制限される（磁気的拘束力を受ける）ため、規制ブレード２５（規制部）を通過する際にトナーが受ける物理的ストレスは大きくなる。一方、第１搬送室２２ａ〜第５搬送室２２ｅ内（攪拌部）ではトナーが自由に動けるため、トナーが受ける物理的ストレスは小さくなる。そのため、規制部と攪拌部とでトナー粒子−キャリア粒子間の接触距離が異なり、規制部ではトナーおよびキャリアの静電容量が増加する。また、規制部ではトナー表面に存在するトナー外添剤の劣化、変質も発生する。その結果、規制部では攪拌部に比べてトナー自体のイオン化ポテンシャルが低下する。

【0029】

即ち、現像容器２２内に存在するトナー（以下、滞留トナーという）が規制部と攪拌部とを循環するとき、トナー粒子−キャリア粒子間の接触距離の変化がキャリアとトナーとの接触面の静電容量の変化をもたらし、静電容量が上昇する規制部では帯電が進行して帯電量が上昇し、静電容量が低下する攪拌部で帯電が緩和されて帯電量が低下する。

【0030】

従って、トナーコンテナ４ａから新たに補給されたトナー（以下、補給トナーという）は、キャリアとの間で電子の授受を行うとともに、イオン化ポテンシャルが低下して電子を受け取り易くなっている滞留トナーとの間でも電子の授受を行う。

【0031】

具体的には、現像剤中の滞留トナーの帯電の緩和が進行しつつある第１搬送室２２ａ内でトナー補給口３０からトナーが補給されると、補給トナーはキャリアに電子を付与して帯電（正帯電）するが、補給トナーから滞留トナーにも電子が付与される。これにより、滞留トナーの正帯電量が低下し、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電（負帯電）トナーによる地肌かぶりが発生する。

【0032】

そこで、本実施形態の現像装置３ａでは、第２搬送経路長Ｌ２を一定長さ以上として滞留トナーの帯電緩和時間を確保することとしている。具体的には、現像ローラー２０の軸方向（長手方向）の長さをＸとするとき、以下の式（１）
Ｌ２≧２Ｘ・・・（１）
を満たすように第２搬送経路長Ｌ２を決定する。

【0033】

この構成によれば、現像ローラー２０から引き剥がされた現像ローラー２０上の現像剤は、トナー補給口３０の位置まで十分な距離を攪拌されながら搬送される。従って、滞留トナーの帯電緩和時間を確保することができ、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電（負帯電）トナーによる地肌かぶりの発生を抑制することができる。

【0034】

また、トナー補給口３０から現像容器２２内に補給された補給トナーが滞留トナーと十分に攪拌されずに現像ローラー２０へ供給されると、補給トナーの帯電量が十分に上昇せず、トナー飛散や地肌かぶりが発生する。そこで、第１搬送経路長Ｌ１、現像ローラー２０の軸方向の長さＸが以下の式（２）を満足する必要がある。
Ｌ１≧Ｘ・・・（２）

【0035】

本発明は、上述したように規制ブレード２５（規制部）において現像剤に付与される大きな物理ストレス（トナー粒子−キャリア粒子間の距離低下による静電容量増加）により帯電量が上昇したトナーが、現像ローラー２０からトナー補給口３０までの第２搬送経路Ｂを搬送される際の帯電緩和を促進するものである。この帯電緩和には現像剤の電気特性が影響する。現像剤中のトナーおよびキャリアの帯電緩和現象は指数関数的に起こり、指数関数の速度定数である時定数は１／ｔａｎδに比例することが知られている。即ち、トナーおよびキャリアのｔａｎδが小さ過ぎると帯電緩和が起こらず、大き過ぎると緩和経路（第２搬送経路Ｂ）を延長する必要がなくなる。時定数をτとするとき、帯電量Ｑが減衰する過程を時間ｔの関数で示すと以下の式（３）のようになる。
Ｑ＝Ｑｍａｘ^＊ｅｘｐ（−ｔ／τ) ・・・（３）

【0036】

本発明の現像装置３ａ〜３ｄでは、現像容器２２内の場所（位置）による物理的ストレスの変化によって現像剤が帯電量の変化を起こしにくい構成とするために、トナーの誘電正接ｔａｎθｔの、１Ｖ、１００ｋＨｚにおける測定値が０．００５〜０．０１、キャリアの誘電正接ｔａｎθｃの、１Ｖ、１００ｋＨｚにおける測定値が０．０５〜０．２であるような現像剤を用いることが好ましい。このようなトナーおよびキャリアを用いることで、トナーおよびキャリアが現像容器２２内のどの場所においても必要十分な帯電量を保持することができる。

【0037】

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、攪拌搬送スクリュー４２ｂから現像ローラー２０に現像剤を供給する例について示したが、本発明はこれに限らない。攪拌搬送スクリュー４２ｂと現像ローラー２０との間に磁気ローラー等の現像剤担持体をさらに設け、攪拌搬送スクリュー４２ｂから磁気ローラー等に現像剤を供給した後に、磁気ローラー等から現像ローラー２０にトナーを供給してもよい。この場合、トナー補給口から磁気ローラーまでの搬送経路が第１搬送経路となり、磁気ローラーからトナー補給口までの搬送経路が第２搬送経路となる。

【0038】

また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンター１００に限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ等の、トナー補給口３０から現像ローラー２０まで現像剤を搬送する第１搬送経路Ａと、現像ローラー２０からトナー補給口３０まで現像剤を搬送する第２搬送経路Ｂと、を含む現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

【実施例】

【0039】

現像ローラー２０からトナー補給口３０までの第２搬送経路長Ｌ２と現像ローラー２０の軸方向の長さＸとの比率と、トナー帯電量との関係について調査した。試験機として、図２に示した現像装置３ａ〜３ｄが搭載されたカラー複合機（ＴＡＳＫａｌｆａ２５５２ｃｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）を用いた。そして、第２搬送経路長Ｌ２と現像ローラー２０の軸方向の長さＸとの比率が３：１（Ｌ２＝３Ｘ）、２：１（Ｌ２＝２Ｘ）である場合（本発明１、２）と、第２搬送経路長Ｌ２と現像ローラー２０の軸方向の長さＸとの比率が１．５：１（Ｌ２＝１．５Ｘ）、１：１（Ｌ２＝１Ｘ）、０．２：Ｘ（Ｌ２＝０．２Ｘ）である場合（比較例１〜３）とで、トナーの帯電量分布を比較した。なお、本発明１、２および比較例１〜３において、トナー補給口から現像ローラーまでの第１搬送経路長Ｌ１と現像ローラー２０の軸方向の長さＸとの関係をＬ１＝Ｘとした。

【0040】

現像剤は、平均粒径が６．５μｍの正帯電トナーと、平均粒径が３５μｍのフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、トナーに対するキャリアの割合（重量比、Ｔ／Ｃ）を８％とした。また、トナーおよびキャリアのｔａｎδ（１Ｖ、１００ｋＨｚにおける測定値）は、それぞれ０．０１、０．１５であった。現像装置３ａへの現像剤の投入量は、第２搬送経路長Ｌ２を考慮して、本発明１（Ｌ２＝３Ｘ）で７２０ｇ、本発明２（Ｌ２＝２Ｘ）で５９０ｇ、比較例１（Ｌ２＝１．５Ｘ）で５２０ｇ、比較例２（Ｌ２＝１Ｘ）で４５０ｇ、比較例３（Ｌ２＝０．２Ｘ）で３００ｇとした。

【0041】

試験方法としては、２０℃、６５％ＲＨの環境下で印字率１％の文字画像３枚のパターンを５００回連続印字した。この状態で、現像ローラー２０からトナー補給口３０までの第２搬送経路Ｂでの帯電量変化を実測し、第２搬送経路長Ｌ２とトナーの平均帯電量との関係をシミュレートした。その後、印字率３０％の原稿を１００枚連続印字し、トナーを印字率５０％相当で補給したときの帯電量分布の拡がり（Ｑ／Ｓ偏差；相対平均偏差）をシミュレートした。

【0042】

トナーの帯電量の測定は、現像剤５ｍｇをネオジム磁石上に固定し、以下の条件で測定を行った。得られた１粒子当たりの電荷量Ｑと粒子径Ｄを用いて１粒子毎のＱ／Ｓを計算し、Ｑ／Ｓの小さい値から順に並べ替え、図４に示すように、横軸に１粒子当たりの表面積Ｓの累積値をとり、縦軸に１粒子当たりの帯電量Ｑの累積値をとってプロットした（図４の曲線Ｒ１）。そして、１粒子毎のＱ／Ｓが一定である理想状態を表す直線をＲ２とし、Ｒ１とＲ２で囲まれた領域の面積をＡ、Ｒ１とＸ軸とで囲まれた領域の面積をＢとして、Ｒ２からのずれ（Ｑ／Ｓ偏差）をＡ＋Ｂに対するＡの割合で示した。このＱ／Ｓ偏差を地肌かぶり・トナー飛散の程度を表す指標として算出した。

【0043】

評価基準は、Ｑ／Ｓ偏差が２５％未満である場合を○、２５％以上３０％未満である場合を△、３０％以上である場合を×とした。評価結果を平均帯電量、Ｑ／Ｓ偏差と併せて表１に示す。

【0044】

【表1】

【0045】

表１から明らかなように、第２搬送経路長Ｌ２が現像ローラー２０の軸方向長さＸの２倍以上（Ｌ２≧２Ｘ）である本発明１、２の現像装置３ａでは、それぞれ平均帯電量が２６．７μＣ／ｇ、２８．３μＣ／ｇであり、第２搬送経路Ｂでのトナーの帯電が抑制された。また、Ｑ／Ｓ偏差がそれぞれ２０．３％、２１．２であり、地肌かぶりやトナー飛散が抑制されることが確認された。

【0046】

これに対し、第２搬送経路長Ｌ２が現像ローラー２０の軸方向長さＸの２倍未満（Ｌ２＜２Ｘ）である比較例１〜３の現像装置３ａでは、それぞれ平均帯電量が３１．６μＣ／ｇ、３２．７μＣ／ｇ、３４．２μＣ／ｇであり、第２搬送経路Ｂでトナーの帯電量が大きくなった。また、Ｑ／Ｓ偏差がそれぞれ２８．７％、３３．７％、３５．７％となり、地肌かぶりやトナー飛散が発生することが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置に利用可能である。本発明の利用により、トナーの帯電の緩和が効率的に起こるように現像剤担持体から回収された現像剤中のトナーを十分に攪拌可能である現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0048】

３ａ〜３ｄ 現像装置
２０ 現像ローラー（現像剤担持体）
２１ 現像容器
２２ａ 第１搬送室
２２ｂ 第２搬送室
２２ｃ 第３搬送室
２２ｄ 第４搬送室
２２ｅ 第５搬送室
２３ 仕切り部
２５ 規制ブレード
３０ トナー補給口
４２ａ〜４２ｅ 攪拌搬送スクリュー
１００ カラープリンター（画像形成装置）
Ａ 第１搬送経路
Ｂ 第２搬送経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】