JP4742243B2 - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に使用される現像装置に関するものである。特にカラー作像が可能な複数の現像装置及び現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
一方向循環方式においては、従来の２軸方式に比べて現像剤寿命の点でも優位性がある。現像剤が現像装置を一周する間、２軸方式は現像剤規制部（ドクター）を何度も通過する可能性があるのに対して、一方向循環方式では１回より多くは通過することがないからである。よって現像剤がドクターを通過する確率分布の形状としては、２軸方式はブロードに、一方向循環はシャープに、それぞれなることが予想される。ドクター通過の際に現像剤が受けるストレスはかなり大きいため、その通過回数と現像剤の劣化との相関が高い。したがって、分布形状のブロードな２軸方式ほどより劣化した現像剤が多いということになり、寿命が早いことになる。寿命に近いドクター通過回数において実際に計算によって得られた結果を図１７に示す。ここで現像剤の寿命として例えばＮ’回のドクター通過回数を設定したとすると、２軸の分布においてはより早く寿命のくる現像剤が多いことがわかる。よって一方向循環方式を用いることは、現像剤寿命には有効である。
また、一方向循環方式にすることで、現像後のトナー濃度の低下した現像剤は全て回収部にて回収されてすぐに現像に使われることがないため、安定した画像濃度を得ることが可能となった。しかしながら、現像剤は経時においてキャリアが劣化していくため、トナーへの帯電付与能力が減少していき、正常な現像機能が得られなくなっていく。そのため画像濃度の変動を引き起こすという問題点があった。
そこで長期的に画像濃度の安定性を得るための方式として現像剤交換方式がある。それは未使用の現像剤を現像装置内に補給しつつ、現像装置内の現像剤を外部に排出することで、現像装置内の現像剤量を一定に保ったまま現像剤を交換する方式で、現像剤がリフレッシュされることにより現像剤の寿命を延ばすことができる。
そこで長期的に画像濃度の安定性を得るための方式として現像剤交換方式がある。それは未使用の現像剤を現像装置内に補給しつつ、現像装置内の現像剤を外部に排出することで、現像装置内の現像剤量を一定に保ったまま現像剤を交換する方式で、現像剤がリフレッシュされることにより現像剤の寿命を延ばすことができる。
従来例である縦配置型３軸スクリュー構成の現像装置として、特許文献１乃至４が開示されている。特許文献１には、現像ロールを収容する現像ロール収容部に隣接し２成分現像剤が循環しながら撹拌搬送される現像剤循環領域と、前記現像剤循環領域内の現像剤を排出する現像剤排出口とを有する現像容器と、回転する表面に付着した２成分現像剤を、現像領域に搬送して現像する現像ロールと、現像剤循環領域内の２成分現像剤を撹拌搬送しながら循環させるとともに前記現像ロール収容部に前記２成分現像剤を供給し、前記現像剤排出口に対向する領域の前記撹拌搬送部材の回転により現像剤に作用する円周方向または外向きの半径方向の力が他の領域よりも小さくなるように構成された撹拌搬送部材とから構成される現像装置（図１８）が、開示されている。
特許文献２には、第１の現像剤担持体の上方に、現像剤を担持してこれを像担持体の第２現像部に搬送する、第１の現像剤担持体と同方向に回転可能な第２の現像担持体が配設され、第１の現像担持体から第２の現像担持体へ現像剤が受け渡され、現像容器は、第１の現像担持体へ現像剤を供給する現像室と、現像室の上方に配設され、第１現像部及び第２現像部を通過した現像剤を第２の現像担持体から回収する攪拌室と、現像室と攪拌室間で現像剤を循環させる循環手段と、を有する現像措置が、開示されている。
また、特許文献３には、現像剤供給部と現像剤回収部とを分離し、回収現像剤は必ずトナー補給部を経て現像剤供給部に循環搬送される構造を有し、かつ撹拌スクリューを２本配置して撹拌部の経路を長く設けた構造を有する現像装置（図１９）及び画像形成装置が、開示されている。これにより、キャリアとトナーを独立に補給することで、現像剤のさらなる長寿命化の達成を図っている。
さらに、特許文献４には、トナーおよびキャリアからなる現像剤が補給される上部空間と、この上部空間内の現像剤が導かれる下部空間とを備え、この上部空間および下部空間の相互間で現像剤を循環させながら、上部空間内の現像剤を現像ローラによって感光体ドラムに供給し、下部空間の背面において、現像剤の循環経路の上方位置に、現像剤排出口５８を設ける（図２０）ことが、開示されている。
前記特許文献は、現像剤を徐々に交換することで、現像剤の長寿命化をはかり、画像濃度の安定性を長期間維持することを目的としている。
しかしながら、上記従来例では、現像剤の循環経路において、現像器の下部に位置する回収・攪拌部での現像剤を、現像器の上部に位置する供給部へと持ち上げることが必要になるが、その持ち上げる機構は攪拌部下流で現像剤を滞留させて上部の開口部からオーバーフローさせる方式であり、その滞留部においては現像剤には過剰なストレスがかかっている。そのため、現像剤は劣化の進行が早まり、結果としてキャリアの帯電付与能力が低下することで正常なトナー帯電が得られなくなることから、安定した現像機能がなされず、画像濃度変動が生じてしまう。したがって、この構成で現像剤交換を行っても、所望の現像剤長寿命化が達成できず、長期的な画像濃度安定性が得られないという問題点があった。
しかしながら、上記従来例では、現像剤の循環経路において、現像器の下部に位置する回収・攪拌部での現像剤を、現像器の上部に位置する供給部へと持ち上げることが必要になるが、その持ち上げる機構は攪拌部下流で現像剤を滞留させて上部の開口部からオーバーフローさせる方式であり、その滞留部においては現像剤には過剰なストレスがかかっている。そのため、現像剤は劣化の進行が早まり、結果としてキャリアの帯電付与能力が低下することで正常なトナー帯電が得られなくなることから、安定した現像機能がなされず、画像濃度変動が生じてしまう。したがって、この構成で現像剤交換を行っても、所望の現像剤長寿命化が達成できず、長期的な画像濃度安定性が得られないという問題点があった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像剤の長寿命化をはかり、長期にわたり安定した画像濃度が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤坦持体と、前記現像剤坦持体の軸線方向に沿って現像剤を攪拌搬送するとともに、現像剤坦持体に現像剤を供給する供給スクリューを有する供給搬送路と、前記現像剤坦持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに、回収した現像剤を前記供給スクリューと平行でかつ同方向に搬送する回収スクリューを有する回収搬送路と、前記供給搬送路から前記現像剤坦持体に供給されなかった余剰現像剤と、前記回収搬送路からの回収現像剤との供給を受け、前記供給スクリューと逆方向に攪拌搬送する攪拌スクリューと、を有し、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌した現像剤を前記供給搬送路に循環供給する攪拌搬送路と、現像剤担持体に対向して供給路から現像剤担持体に供給された現像剤の層の高さを規制する現像剤規制部材と、を具備し、前記現像剤担持体の回転方向は、前記現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に移動する方向であり、前記供給搬送路、前記攪拌搬送路および前記回収搬送路がほぼ水平に、かつ前記現像剤規制部材の近傍から、この順に配置され、前記供給スクリュー、前記回収スクリューおよび前記攪拌スクリューそれぞれにおける現像剤受渡し側にはフィンが取り付けられ、前記回収スクリューと前記攪拌スクリューとの間には仕切り板が設置され、この仕切り板は、前記回収スクリューの頂点と前記攪拌スクリューの頂点とを結ぶ直線よりも上部に位置する部分が、前記攪拌スクリュー側に、かつ前記現像剤担持体近傍まで折り曲げられ、前記現像剤担持体、前記供給スクリュー、前記攪拌スクリューおよび前記回収スクリューは収納体に収納され、この収納体の内壁において、前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る内壁が傾斜を形成し、この傾斜した内壁と前記折り曲げられた仕切り板とで前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る傾斜通路が形成され、前記傾斜通路には搬送部材を配置しないことを特徴とする。
本発明の現像装置は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤坦持体と、前記現像剤坦持体の軸線方向に沿って現像剤を攪拌搬送するとともに、現像剤坦持体に現像剤を供給する供給スクリューを有する供給搬送路と、前記現像剤坦持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに、回収した現像剤を前記供給スクリューと平行でかつ同方向に搬送する回収スクリューを有する回収搬送路と、前記供給搬送路から前記現像剤坦持体に供給されなかった余剰現像剤と、前記回収搬送路からの回収現像剤との供給を受け、前記供給スクリューと逆方向に攪拌搬送する攪拌スクリューと、を有し、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌した現像剤を前記供給搬送路に循環供給する攪拌搬送路と、現像剤担持体に対向して供給路から現像剤担持体に供給された現像剤の層の高さを規制する現像剤規制部材と、を具備し、前記現像剤担持体の回転方向は、前記現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に移動する方向であり、前記供給搬送路、前記攪拌搬送路および前記回収搬送路がほぼ水平に、かつ前記現像剤規制部材の近傍から、この順に配置され、前記供給スクリュー、前記回収スクリューおよび前記攪拌スクリューそれぞれにおける現像剤受渡し側にはフィンが取り付けられ、前記回収スクリューと前記攪拌スクリューとの間には仕切り板が設置され、この仕切り板は、前記回収スクリューの頂点と前記攪拌スクリューの頂点とを結ぶ直線よりも上部に位置する部分が、前記攪拌スクリュー側に、かつ前記現像剤担持体近傍まで折り曲げられ、前記現像剤担持体、前記供給スクリュー、前記攪拌スクリューおよび前記回収スクリューは収納体に収納され、この収納体の内壁において、前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る内壁が傾斜を形成し、この傾斜した内壁と前記折り曲げられた仕切り板とで前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る傾斜通路が形成され、前記傾斜通路には搬送部材を配置しないことを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、像担持体が前記現像剤担持体の上方に配置され、前記現像装置断面の現像剤担持体の中心を通る垂直線で分割した場合に、前記供給搬送路は前記現像剤規制部材と同じ領域に配置されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部と供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部が、それぞれ対向しない位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、トナー補給位置が前記回収搬送路中に設置されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、未使用のキャリアを少なくとも含む現像剤を現像装置内に供給する現像剤供給手段と、使用済みの現像剤を現像装置の外に排出する現像剤排出手段と、を有することを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤供給手段と現像剤排出手段による１回の現像剤の交換量が、前記現像装置内の現像剤の全体量の一部であることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤供給手段と現像剤排出手段による１回の現像剤の交換量が、前記現像装置内の現像剤の全体量の一部であることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤供給手段が、キャリアとトナーをそれぞれ独立の供給動作（量およびタイミング）で現像装置に供給することを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤排出手段は前記回収搬送路に設置されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤排出手段は前記回収搬送路に設置されていることを特徴とする。
本発明のカラー画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記の現像装置が複数備えられ、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
本発明のカラー画像形成装置は、さらに、用紙第一面（表面）に転写される第一トナー像が、各色毎に現像器と感光体を少なくとも有する第一画像形成ユニット群と、前記第一画像形成ユニット群にて形成された第一トナー像が転写され担持される第一トナー像担持ベルトからなる第一画像ステーションと、により形成され、用紙第二面（裏面）に転写される第二トナー像は、各色毎に現像器と感光体を少なくとも有する第二画像形成ユニット群と、前記第二画像形成ユニット群にて形成された第二トナー像が転写され担持される第二トナー像担持ベルトからなる第二画像ステーションと、により形成され、定着前において第一のトナー像と第二のトナー像が同時もしくは順次に用紙に転写される１パス両面転写方式であることを特徴とする。
本発明は、上記解決するための手段によって、現像剤の長寿命化をはかり、長期にわたり安定した画像濃度が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することが可能となった。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明の現像装置は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤坦持体と、前記現像剤坦持体の軸線方向に沿って現像剤を攪拌搬送するとともに、現像剤坦持体に現像剤を供給する供給スクリューを有する供給搬送路と、現像剤坦持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに、回収した現像剤を供給スクリューと平行でかつ同方向に搬送する回収スクリューを有する回収搬送路と、供給搬送路から現像剤坦持体に供給されなかった余剰現像剤と、供給搬送路を介して回収搬送路からの回収現像剤との供給を受け、供給スクリューと逆方向に攪拌搬送する攪拌スクリューと、を有し、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌した現像剤を供給搬送路に循環供給する攪拌搬送路と、現像剤担持体に対向して供給路から現像剤担持体に供給された現像剤の層の高さを規制する現像剤規制部材と、を具備し、現像剤担持体の回転方向は、現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に移動する方向であり、供給搬送路、回収搬送路、および攪拌搬送路がほぼ水平に配置されている。
これにより、現像スリーブの回転方向は、現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に持ち上がるように移動する方向であることにより、従来技術（図１５）のような下方へ移動する方向の回転の時に比べて、現像剤規制部材前にて現像スリーブへ現像剤が供給される位置が近づくため、安定した供給がなされるようになる。また回収においては、現像スリーブと回収スクリューの高低差があるために、他の引き剥がし部材を用いることなく、重力を用いて現像剤を完全に分離することができる。よって供給と回収の機能の両立をバランスよく保つことができる。さらには各スクリューがほぼ平行に配置されているため従来例（図１５）の攪拌から供給への受渡し部のように現像剤を上に持ち上げる必要がないため、現像剤へのストレスを大幅に低減できる。よって長期にわたり安定した画像濃度を得ることができる。
これにより、現像スリーブの回転方向は、現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に持ち上がるように移動する方向であることにより、従来技術（図１５）のような下方へ移動する方向の回転の時に比べて、現像剤規制部材前にて現像スリーブへ現像剤が供給される位置が近づくため、安定した供給がなされるようになる。また回収においては、現像スリーブと回収スクリューの高低差があるために、他の引き剥がし部材を用いることなく、重力を用いて現像剤を完全に分離することができる。よって供給と回収の機能の両立をバランスよく保つことができる。さらには各スクリューがほぼ平行に配置されているため従来例（図１５）の攪拌から供給への受渡し部のように現像剤を上に持ち上げる必要がないため、現像剤へのストレスを大幅に低減できる。よって長期にわたり安定した画像濃度を得ることができる。
本発明は、現像スリーブの中心をとおる垂直線で領域を分割した際に、現像剤規制部材と同じ領域に供給スクリューが配置されていることで、十分に現像スリーブに現像剤を供給する機能を備えると同時に、他の領域では重力を生かした回収の機能を十分に満たすような場所を確保することができる。
また、供給部と回収部が離れて配置されているため、現像後の現像剤が供給部に進入する恐れがない。またスクリュー間の剤受渡しはパドルからスクリュー部という単純な構成でよいため、剤の搬送効率が高くなる。
さらに、受渡し部の剤の逆流を防止し、スクリュー間の剤受渡しをさらに効率よく行うことができる。
また、供給部と回収部が離れて配置されているため、現像後の現像剤が供給部に進入する恐れがない。またスクリュー間の剤受渡しはパドルからスクリュー部という単純な構成でよいため、剤の搬送効率が高くなる。
さらに、受渡し部の剤の逆流を防止し、スクリュー間の剤受渡しをさらに効率よく行うことができる。
本発明は、スリーブの径が小さい場合においても、回収と供給の機能をバランスよく両立することが可能となる。また現像装置の小型化が図れる。
また、回収部分におけるトナー濃度の低下した剤にトナーを補給することで補給トナーが現像剤中に効率よく分散しやすい。また補給されたトナーが現像剤担持体に達するまでの距離を長くとれるため十分に分散させることができる。
また、回収部分におけるトナー濃度の低下した剤にトナーを補給することで補給トナーが現像剤中に効率よく分散しやすい。また補給されたトナーが現像剤担持体に達するまでの距離を長くとれるため十分に分散させることができる。
本発明は、未使用のキャリアを現像装置内に供給し、使用済みの現像剤を排出することで、現像装置内の現像剤が交換されることになり、現像剤の寿命を大幅に伸ばすことが可能となる。
また、１回に全て現像剤を交換するのではなく、徐々に現像剤を交換していくことにより、現像剤の特性を安定して保つことができるので、常に一定の現像機能を長期にわたり発揮することができ、安定した画像濃度をえることができる。
また、１回に全て現像剤を交換するのではなく、徐々に現像剤を交換していくことにより、現像剤の特性を安定して保つことができるので、常に一定の現像機能を長期にわたり発揮することができ、安定した画像濃度をえることができる。
本発明は、トナーの供給動作に関係なく、キャリアの劣化状態に応じてキャリアを補給し現像剤を交換することが可能となる。それによりキャリア劣化によるトナーの帯電能力の低下を未然に防止し、画像濃度の変動を抑えることができる。
また、回収路では下流にいくにしたがって現像剤が多くなっていくため、劣化した現像剤の回収をしやすく、下流側で排出口を設けることでオーバーフローした剤を回収しやすい。また現像剤量が一旦減少しても剤循環全体への影響が少ない。
また、回収路では下流にいくにしたがって現像剤が多くなっていくため、劣化した現像剤の回収をしやすく、下流側で排出口を設けることでオーバーフローした剤を回収しやすい。また現像剤量が一旦減少しても剤循環全体への影響が少ない。
本発明は、本発明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でき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パス両面構成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。
また、本発明の現像装置を１パス両面構成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。
本発明は、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ー回転数低減が図れ、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２０μｍ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やすくなるという不具合が発生する。
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２０μｍ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やすくなるという不具合が発生する。
本発明は、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。
また、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、剤循環におけるストレスが小さくなり、長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となる。
さらに、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、長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となる。
また、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、剤循環におけるストレスが小さくなり、長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となる。
さらに、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、長期的に安定した剤循環と現像を行うことが可能となる。
本発明の現像装置４０１についての詳細な説明を図１および図２を用いて以下に行う。図１は、本発明の現像装置を示す図である。図２は、本発明の現像装置の詳細図である。現像装置は、像担持体である感光体１０１に対向して内部に固定された磁石を備えた矢印方向に回転可能な円筒上のスリーブからなる現像ローラ４０２と、現像ローラ４０２へ現像剤を供給搬送する供給スクリュー４０８及び供給搬送路４０９と、前記内部磁石による磁力により現像ローラ４０２表面に保持された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材４０３と、現像済みの現像剤を回収搬送する回収スクリュー４０４及び回収搬送路４０５と、回収現像剤と供給搬送部にて現像ローラに供給されなかった現像剤と補給されたトナーや現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌スクリュー４０６及び攪拌搬送路４０７と、現像剤供給手段および現像剤排出手段などから構成される。現像剤層規制部材にて薄層化された現像剤は、感光体１０１と現像ローラの間隙である現像領域に搬送されて、感光体上の静電潜像部分に現像領域内のトナーが静電的に付着することで現像が行われる。また各スクリューの下流部には軸方向と平行な平板であるフィンを備えており、後述するように現像剤を他の搬送路へ受け渡す機能を持っている。
各搬送路は現像ローラの下方に、現像剤規制部材の近傍から供給搬送路、攪拌搬送路、回収搬送路の順にほぼ水平に並設されており、回収搬送路および供給搬送路は同方向の搬送方向である。現像装置内における現像剤の流れについて、図３を用いて説明する。各搬送路は図３に示すように回収搬送路から攪拌搬送路の受渡し部４２０、攪拌搬送路から供給搬送路への受渡し部４２１、供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部４２２において、それぞれ連結されている。点線は現像ローラから出入りする現像剤を、白抜き矢印は現像装置内で循環する現像剤を表し、矢印の大きさは現像剤量を表している。それぞれの連結部分の受渡し部には図２のようなフィンが取り付けられており、搬送軸に対して垂直方向に現像剤に力を加えて、図３の矢印方向に現像剤を次の搬送路へと受け渡すことができる。回収搬送路４０５には現像ローラから現像後の現像剤が流入し、その回収現像剤は下流に行くほど現像剤量を増加させながら搬送され、フィン４１０により攪拌搬送路４０７へ流入する。一方、供給搬送路４０９では現像ローラへ一定量の現像剤を供給しつつ、現像剤量を減少させながら現像剤が搬送される。その余剰剤はフィン４１２により攪拌搬送路４０７に流入し、攪拌搬送路ではその余剰剤と前記の回収現像剤および後述する補給された現像剤が合流して一定量の現像剤が搬送されて供給搬送路へ流入する、という現像剤循環となっている。なお、現像ローラがある領域（画像形成領域）においては、供給搬送路と攪拌搬送路とは仕切り板４１４で、攪拌搬送路と回収搬送路とは仕切り板４１３で、それぞれ仕切られており、画像形成領域での現像剤の流入を阻止するようになっている。
一方、図２に示すとおり回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部４２０と供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部４２２は、対向しない位置に設置することにより、フィン同士が向かい合っている部分で現像剤が逆流してしまうことを防止するようになっている。
一方、図２に示すとおり回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部４２０と供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部４２２は、対向しない位置に設置することにより、フィン同士が向かい合っている部分で現像剤が逆流してしまうことを防止するようになっている。
本実施例に用いた部材の条件は、現像スリーブ外径がΦ２５［ｍｍ］で、スリーブ線速が５００［ｍｍ／ｓ］、各スクリューは共通の形状で、外径がΦ１８［ｍｍ］、軸径がΦ８［ｍｍ］、リード間隔２５［ｍｍ］、２条、回転数は５００［ｒｐｍ］である。ただしこの値に限定するものではない。
攪拌搬送スクリュー４０６の下側で下ケーシングに設けられたトナー濃度センサ（図示せず）からの出力信号と露光制御部における出力画像の画素カウント値などから制御部により消費されたトナー量を補う補給トナー量が算出され、トナー補給手段によって図２のトナー補給口４５０よりトナーが補給される。このトナー補給口の位置は回収搬送部の上部に設けられている。これによりトナー濃度の低下した現像剤と補給トナーが混合攪拌されるため、より効率よく補給トナーが現像剤に分散される。また現像スリーブに達するまでの攪拌距離が長くなるため、補給トナーは現像剤中に一様に分散され、現像スリーブでは常に均一なトナー濃度の現像剤を供給することができる。なおトナー補給口は回収搬送部端部のパドル部に設置してもよい。
現像剤供給手段について図１および図２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４３１が収納されているトナー収納容器４３２とトナー補給手段４３５Ａとを備えたトナー供給手段４３０と、内部に未使用のキャリア４３７が収納されているキャリア収納容器４３８とキャリア補給手段４３５Ｂとを備えたキャリア供給手段４３６と、現像剤供給搬送路４３３とからなる。トナー収納容器４３２とキャリア収納容器４３８は搬送路４３３の途中で合流し、現像剤として搬送され現像装置４０１のトナー補給口４５０につながっている。キャリア補給量はキャリア補給手段４３５Ｂで、トナーの補給量はトナー補給手段４３５Ａで、それぞれ制御される。
現像剤補給手段４３５Ａは、例えば図４に示すような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。モーノポンプの構成としては、図４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４３５Ｇとゴム材料により内側が２条のスクリュー形状とされたステータ４３５Ｈとこれら両部材を内包するホルダ４３５Ｃからなり、チューブである現像剤供給搬送路４３３の一端が取り付けられて、現像剤収納容器３１とつながっている。駆動モータ４３５Ｄによりローラ４２９Ａが回転するとポンプ内に吸引圧力が発生し、チューブ４３３内を吸引負圧化することになり、収納容器４３２内の現像剤を吸引力により移送し、補給口４３５Ｆより現像装置内へ供給することが可能となる。また駆動モータ４３５Ｄにつながれた補給クラッチ４３５Ｅによってローラ４３５Ｇへの回転動作（時間）が制御されることで現像剤の補給量を細かく設定することができる。
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すみ、現像装置の小型化がはかれる。
キャリア補給手段４３５Ｂは開閉機構を備えており、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、その回転数によりキャリア補給量が制御されるようにすればよい。
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すみ、現像装置の小型化がはかれる。
キャリア補給手段４３５Ｂは開閉機構を備えており、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、その回転数によりキャリア補給量が制御されるようにすればよい。
また現像剤供給手段の他の形態としてはトナー収納容器に予め所定量の未使用キャリアを混合させた状態で、トナー補給とともにキャリアが供給される方式でもよい。この場合には現像剤の補給はトナー補給動作により行われる。この方式の場合には収納容器が１つで済むことによる省スペース化や制御の簡便さなどがメリットとしてあげられる。
現像剤の補給制御を次に説明する。トナーおよびキャリア補給の制御を行うための構成図を図５に示す。
トナーおよびキャリアの補給制御を行う制御部は色毎の現像装置に備えてあるトナー濃度センサー、現像装置の駆動時間を計測するタイマー、トナー補給手段、キャリア補給手段にそれぞれ接続されている。
制御部では、トナー濃度センサーにより検出した現像装置内の現像剤のトナー濃度変化や画素カウント部によって検知された出力画像の面積率などの消費されたトナー量の情報から、現像装置内の現像剤が所定の目標トナー濃度になるように補給するトナー量が算出されて、トナー補給手段の例えばモーターの動作量などが決定される。モーターの動作量は、例えば図４の実施例においては補給クラッチの動作時間が制御されることで、補給量を可変にできる。一方、キャリア補給量は、プリント枚数や現像装置の駆動時間などから現像装置内での現像剤が循環した積算時間を検知してキャリアの劣化度を判断し、それに応じたキャリア補給量が算出されて、キャリア補給手段（例えばモーターの駆動時間やシャッターの開閉時間等）の動作量が決定される。
以上をフローチャートで表したものが図６である。まずタイマーにより計測された現像装置の駆動時間の積算値が設定値に達したか否かを判断する。設定値に達した場合にはキャリア補給量が算出され、キャリア補給手段の動作量が設定される。次に現像装置内の現像剤のトナー濃度がトナー濃度センサーによって監視されており、所定値を下回った場合にはトナー濃度が所定値になるようなトナー補給量が算出され、それに見合うトナー補給手段の動作量が設定される。設定された補給手段の動作量にて各補給手段が駆動されて、所定量のキャリアおよびトナーが現像装置内に補給される。
トナーおよびキャリアの補給制御を行う制御部は色毎の現像装置に備えてあるトナー濃度センサー、現像装置の駆動時間を計測するタイマー、トナー補給手段、キャリア補給手段にそれぞれ接続されている。
制御部では、トナー濃度センサーにより検出した現像装置内の現像剤のトナー濃度変化や画素カウント部によって検知された出力画像の面積率などの消費されたトナー量の情報から、現像装置内の現像剤が所定の目標トナー濃度になるように補給するトナー量が算出されて、トナー補給手段の例えばモーターの動作量などが決定される。モーターの動作量は、例えば図４の実施例においては補給クラッチの動作時間が制御されることで、補給量を可変にできる。一方、キャリア補給量は、プリント枚数や現像装置の駆動時間などから現像装置内での現像剤が循環した積算時間を検知してキャリアの劣化度を判断し、それに応じたキャリア補給量が算出されて、キャリア補給手段（例えばモーターの駆動時間やシャッターの開閉時間等）の動作量が決定される。
以上をフローチャートで表したものが図６である。まずタイマーにより計測された現像装置の駆動時間の積算値が設定値に達したか否かを判断する。設定値に達した場合にはキャリア補給量が算出され、キャリア補給手段の動作量が設定される。次に現像装置内の現像剤のトナー濃度がトナー濃度センサーによって監視されており、所定値を下回った場合にはトナー濃度が所定値になるようなトナー補給量が算出され、それに見合うトナー補給手段の動作量が設定される。設定された補給手段の動作量にて各補給手段が駆動されて、所定量のキャリアおよびトナーが現像装置内に補給される。
次に現像剤排出手段４４０について図１および図２を用いて説明する。現像剤排出手段４４０は内部に使用済み現像剤４４１を収納する排出剤収納容器４４２と、現像器から排出された現像剤を搬送する排出剤搬送路４４３とからなる。一方、現像装置には回収スクリューのある回収搬送路４０５の下流側の側面部において排出開口部４５１があり、ここからオーバーフローした現像剤が排出剤搬送路４４３を通して排出剤収納容器４４２に回収される。排出剤搬送路４４３は中空のチューブで内部に螺旋状のスクリュー部材を備えて排出剤収納容器４４２に搬送してもよいし、重力のみで剤を落下させて排出剤収納容器４４２に収納してもよい。また現像装置の排出開口部４５１は現像装置の回収部側面でもよいし、下部に開閉可能なシャッターをつけたものでもよい。また現像剤の交換量は供給と排出でほぼ等量にすることが望ましい。オーバーフロー方式であれば自動的に現像装置内で一定の現像剤量にでき、下部の開閉シャッターなどの場合には、供給量に応じて開閉時間を制御すればよい。以上の構成の現像剤供給手段と現像剤排出手段により未使用の現像剤の投入と劣化した現像剤の回収がなされて現像装置内の現像剤の一部が少しずつ交換されていく構成になっている。
現像装置の他の実施構成について図７および図８を用いて説明する。図７は、本発明の現像装置を示す図である。図８は、本発明の現像装置の詳細図である。基本的な構成要素は図１と同様である。図１との差異は、現像ローラの下方にある各搬送路が、現像剤規制部材の近傍から供給搬送路４０９、回収搬送路４０５、攪拌搬送路４０７の順にほぼ水平に並設されていること、回収スクリュー４０４の両端にフィンが備えられていることである。現像装置内における現像剤の流れについて、図９を用いて説明する。各搬送路は図９に示すように回収搬送路４０５から攪拌搬送路４０７の受渡し部４２３、攪拌搬送路４０７から供給搬送路４０９への受渡し部４２４、供給搬送路４０９から回収搬送路４０５への受渡し部４２５において、それぞれ連結されている。点線は現像ローラから出入りする現像剤を、白抜き矢印は現像装置内で循環する現像剤を表し、矢印の大きさは現像剤量を表している。それぞれの連結部分の受渡し部には図８のようなフィンが取り付けられており、搬送軸に対して垂直方向に現像剤に力を加えて、図９の矢印方向に現像剤を次の搬送路へと受け渡すことができる。回収搬送路４０５には現像ローラから現像後の現像剤が流入し、その回収現像剤は下流に行くほど現像剤量を増加させながら搬送され、フィン４１０により攪拌搬送路４０７へ流入する。一方、供給搬送路４０９では現像ローラへ一定量の現像剤を供給しつつ、現像剤量を減少させながら現像剤が搬送される。その余剰剤はフィン４１２により回収搬送路４０５上のフィン４１０に流入し、前述の回収剤と混合される。攪拌搬送路４０７では余剰剤と前記の回収現像剤および後述する補給された現像剤が合流して一定量の現像剤が搬送されてフィン４１１およびフィン４１５により供給搬送路４０９へ流入する、という現像剤循環となっている。なお、現像ローラがある領域（画像形成領域）においては、供給搬送路４０９と回収搬送路４０５とは仕切り板４１４で、攪拌搬送路４０７と回収搬送路４０５とは仕切り板４１３で、それぞれ仕切られており、画像形成領域での現像剤の流入を阻止するようになっている。現像剤供給手段および現像剤排出手段については図１と同様である。
図１０は、本発明が適用される画像形成装置の内部の構成を示した略中央断面図である。図１０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４０を境にして、上部には矢印方向に無端移動する第１像担持ベルト２１を備えた第１像担持体ユニット２０を、下部には矢印方向に無端移動する第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の下部張架面には、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の下部張架面には、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沿えた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とともに回転する感光体１に対しても同じ意味あいでＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを沿えている。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像担持ベルト２１、３１との張架部の一部と接触する。
図１１は、本発明が適用される画像形成装置の内部の要部を示した図である。図１１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手段であるスコロトロンチャージャ２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、光除電装置Ｑ等の作像部材が配置されている。なお図示しないが、電位センサや画像センサなどを配置しても良い。
感光体１は、例えば直径３０乃至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。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。またベルト状の感光体も採用できる。クリーニング装置６は、クリーニングブラシ、クリーニングブレード、回収部材を備え、感光体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３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３は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
帯電手段として、チャージャ２のほかに、感光体１の表面に接触させるタイプ、たとえば帯電ローラも採用できる。
本実施例の現像は、トナーとキャリヤからなる２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に対し露光装置３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おこなわれる。現像装置の構成の詳細説明については前述したとおりである。
感光体１は、例えば直径３０乃至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。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。またベルト状の感光体も採用できる。クリーニング装置６は、クリーニングブラシ、クリーニングブレード、回収部材を備え、感光体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３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３は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
帯電手段として、チャージャ２のほかに、感光体１の表面に接触させるタイプ、たとえば帯電ローラも採用できる。
本実施例の現像は、トナーとキャリヤからなる２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に対し露光装置３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おこなわれる。現像装置の構成の詳細説明については前述したとおりである。
図１０において、複数のローラ２２、２３、２４、２５、２６、２７等により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの上部に設けられている。この像担持ベルト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。
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、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。
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、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。
複数のローラ３２、３３、３４、３５、３６、３７等により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに接触して、設けられている。この像担持ベルト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。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。
複数のローラ３２、３３、３４、３５、３６、３７等により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに接触して、設けられている。この像担持ベルト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。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。
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、像担持ベルトベルト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。
さらに上記第１像担持ベルト２１の外周で、支持ローラ２４の近傍には、第１の２次転写ローラ４１が設けてある。第１像担持ベルト２１と２次転写ローラ４１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ４１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。
上記第２像担持ベルト３１の外周で、支持ローラ３５の近傍には、第２の２次転写手段である転写チャージャ４２が設けてある。転写チャージャ４２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４２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４１と転写チャージャ４２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。
上記の像担持ベルト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。
さらに上記第１像担持ベルト２１の外周で、支持ローラ２４の近傍には、第１の２次転写ローラ４１が設けてある。第１像担持ベルト２１と２次転写ローラ４１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ４１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。
上記第２像担持ベルト３１の外周で、支持ローラ３５の近傍には、第２の２次転写手段である転写チャージャ４２が設けてある。転写チャージャ４２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４２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４１と転写チャージャ４２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。
画像形成装置１００の右側には用紙を供給可能に収納した給紙装置４３が配備されており、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対により記録体搬送路４０に送られる。記録体搬送路４０の延長上に、前記第２の転写ステーションを通過した用紙を、記録体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、記録体移送手段５０を備えている。記録体移送手段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に対向させて記録体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。
未定着のトナー画像と接触しながら記録体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５１の走行速度は、定着装置における記録体の走行速度と合わせてある。
未定着のトナー画像と接触しながら記録体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５１の走行速度は、定着装置における記録体の走行速度と合わせてある。
記録体搬送手段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。ローラ内部にヒータを備えるタイプ、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。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。
未使用のトナーが収納された各色のカートリッジ８６Ｙ，８６Ｃ，８６Ｍ、８６Ｋと、未使用のキャリアが収納されたカートリッジ８７が、着脱可能に収納空間８５に収納される。不図示の現像剤搬送手段により、各現像装置に必要に応じ現像剤を供給するようになっている。本実施例の構成は、上下に配された画像形成ユニット８０、８１に対し、カートリッジは共通にしているが、別々にすることもできる。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、作業台として利用できる。
上記の構成において、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の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、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。本実施の形態では画像形成装置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の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、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場合には、画像が用紙の下面に形成される。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。
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の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、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。本実施の形態では画像形成装置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の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、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場合には、画像が用紙の下面に形成される。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。
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、用紙に転写させる方法について説明する。
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、画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。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、帯電装置３により一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
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、画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。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、帯電装置３により一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
静電潜像は現像ローラ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。
同時に給紙装置４３のなかの給紙トレイあるいは給紙カセットから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段の一つにより繰り出され、搬送ローラ対４４により記録体搬送路４０に搬送される。用紙の先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガーが用紙の搬送方向に対し両方の横方向から、用紙の両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙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、用紙を転写領域に搬送する。
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。
同時に給紙装置４３のなかの給紙トレイあるいは給紙カセットから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段の一つにより繰り出され、搬送ローラ対４４により記録体搬送路４０に搬送される。用紙の先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガーが用紙の搬送方向に対し両方の横方向から、用紙の両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙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、用紙を転写領域に搬送する。
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４１による転写作用を受けて転写される。二次転写ローラ４１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。
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６のクリーニングブラシ６ａ、クリーニングブレード６ｂ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おこなわれて次の作像・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６ｃにより、回収部８８に送られる。なおセンサは、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す。
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６のクリーニングブラシ６ａ、クリーニングブレード６ｂ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おこなわれて次の作像・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６ｃにより、回収部８８に送られる。なおセンサは、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す。
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。
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。用紙の片面（上面）だけにトナーを有しているので、両面にトナー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。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こすられ、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。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。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後処理装置に搬送することもできる。
用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法では、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成をおこ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である。
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。用紙の片面（上面）だけにトナーを有しているので、両面にトナー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。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こすられ、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。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。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後処理装置に搬送することもできる。
用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法では、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成をおこ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である。
つぎに用紙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おこなわれる。図１０に示す構成なので、上記第１の画像と第２の画像が、用紙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。また用紙はレジストローラ対４５で静止と再送がおこなわれるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガーで整合される。レジストローラ対４５は、タイミングをとって用紙を第１の２次転写手段である転写ローラ４1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４1にプラス極性の転写電流が印加され、第１像担持ベルトから用紙Ｐの片面（図では上面）に画像が転写される。
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４２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にあらかじ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。
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４２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にあらかじ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。
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、搬送ベルト５１により定着装置６０へと移送される。吸着用チャージャにより、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る。用紙下面の未定着のトナーがベルト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、用紙はベルト５１から分離され、定着装置６０へと移送される。定着装置６０の熱による定着処理を受け、用紙の両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙は引き続いて冷却ローラ対を通過し、排紙ローラ７１により排紙スタック部７５上に排紙される。
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。
片面記録、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、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
片面記録、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、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
次に実施の他の形態について図１２に示す。これは前述の図１０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である。概略構成を以下に示す。
図１２のカラー画像形成装置は、各色毎のプロセスカートリッジ８０が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は、図１１のように感光体１を中心に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、クリーニング装置６等から構成される。また各プロセスカートリッジの感光体に対し、中間転写装置５が配置されており、その他に、用紙搬送部４０、紙転写装置４８、定着装置６０などを備えている。本発明においては、上述の感光体１、帯電装置２、現像装置４及びクリ−ニング装置６等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。これらの作像動作は前述の図１０において裏面（第二面）の作像がないだけである。
図１２のカラー画像形成装置は、各色毎のプロセスカートリッジ８０が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は、図１１のように感光体１を中心に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、クリーニング装置６等から構成される。また各プロセスカートリッジの感光体に対し、中間転写装置５が配置されており、その他に、用紙搬送部４０、紙転写装置４８、定着装置６０などを備えている。本発明においては、上述の感光体１、帯電装置２、現像装置４及びクリ−ニング装置６等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。これらの作像動作は前述の図１０において裏面（第二面）の作像がないだけである。
次に本発明に用いられる現像剤の特性について説明する。キャリアについては、体積平均粒径が２０乃至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、くみあ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。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おきやすくなり、安定な剤循環が行えない。また２０μｍ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。
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。
次にトナー特性について説明する。粒径について、トナーの体積平均粒径は３乃至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、同時に重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００乃至１．３０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。
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乃至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乃至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乃至２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１乃至３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
まず、電解水溶液１００乃至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乃至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乃至２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１乃至３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。
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、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００乃至１８０、形状係数ＳＦ−２は１００乃至１８０の範囲にあることが好ましい。図１３、図１４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。
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、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。
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。
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、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。
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乃至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乃至３０ｎｍ、嵩密度が０．１乃至０．２ｍｇ／ｃｍ3である。
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乃至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。
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０乃至５００ｎｍのものが用いられ、特に１００乃至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。
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。
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。
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。
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。
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。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
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。
嵩密度（ｇ／ｃｍ3）＝微粒子量（ｇ／１００ｍＬ）÷１００
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。
（比較例１）
図１５の従来の２軸現像方式（初期現像剤１０００ｇ）と図１０の画像形成装置を用いて、キャリア独立補給の現像剤交換をおこないつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、２５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
図１５の従来の２軸現像方式（初期現像剤１０００ｇ）と図１０の画像形成装置を用いて、キャリア独立補給の現像剤交換をおこないつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、２５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
（比較例２）
図１６（特開平１１−１６７２６０参照）の３軸現像方式（初期現像剤１０００ｇ）と図１０の画像形成装置を用いて、キャリア独立補給の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、３５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
図１６（特開平１１−１６７２６０参照）の３軸現像方式（初期現像剤１０００ｇ）と図１０の画像形成装置を用いて、キャリア独立補給の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、３５万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。
（実施例１）
図１および図１０の構成の実施例において（初期現像剤１０００ｇ）、本実施例の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、５０万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。比較例１、２に比べ飛躍的に現像剤寿命がのび、画像濃度が長期間安定して得られることが確認できた。
図１および図１０の構成の実施例において（初期現像剤１０００ｇ）、本実施例の現像剤交換を行いつつ画像形成を行った。その耐久性を評価したところ、５０万枚程度の印字で画像濃度の低下が見られた。比較例１、２に比べ飛躍的に現像剤寿命がのび、画像濃度が長期間安定して得られることが確認できた。
１ 感光体
２ 帯電装置（スコロトロンチャージャ）
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
５ａ 現像ローラ
６ クリーニング装置
６ａ クリーニングブラシ
６ｂ クリーニングブレード
６ｃ 回収手段
２０ 第１像担持体ユニット
２０Ａ クリーニング装置
２１ 第１像担持ベルト
２２ ローラ
２３ ローラ
２４ ローラ
２５ ローラ
２６ ローラ
２７ ローラ
３０ 第２像担持体ユニット
３０Ａ クリーニング装置
３１ 第２像担持ベルト
３２ ローラ
３３ ローラ
３４ ローラ
３５ ローラ
３６ ローラ
３７ ローラ
４０ 記録体搬送路
４１ ２次転写ローラ
４２ 転写チャージャ
４３ 給紙装置
４４ 搬送ローラ対
４５ レジストローラ対
４６ 転写ローラ
４８ 紙転写装置
５０ 記録体移送手段
５０Ａ クリーニング装置
５１ 搬送ベルト
５４ ローラ
５５ ローラ
５６ ローラ
５７ 吸着用チャージャ
５８ 分離チャージャ
６０ 定着装置
７０ 冷却ローラ対
７１ 排紙ローラ対
７５ 排紙スタック部
８０Ｙ 第１画像形成ユニット
８０Ｃ 第１画像形成ユニット
８０Ｍ 第１画像形成ユニット
８０Ｋ 第１画像形成ユニット
８１Ｙ 第２画像形成ユニット
８１Ｃ 第２画像形成ユニット
８１Ｍ 第２画像形成ユニット
８１Ｋ 第２画像形成ユニット
８５ 収納空間
８６Ｙ カートリッジ
８６Ｃ カートリッジ
８６Ｍ カートリッジ
８６Ｋ カートリッジ
８７ カートリッジ
８８ 回収部
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体
４０１ 現像装置
４０２ 現像ローラ
４０３ 現像剤層規制部材
４０４ 回収スクリュー
４０５ 回収搬送路
４０６ 攪拌スクリュー
４０７ 攪拌搬送路
４０８ 供給スクリュー、
４０９ 供給搬送路
４１０ フィン
４１１ フィン
４１２ フィン
４１３ 仕切り板
４１４ 仕切り板
４１５ フィン
４２０ 回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２１ 攪拌搬送路から供給搬送路への受渡し部
４２２ 供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２３ 回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２４ 攪拌搬送路から供給搬送路への受渡し部
４２５ 供給搬送路から回収搬送路への受渡し部
４２９Ａ ローラ
４３０ トナー供給手段
４３１ 未使用のトナー
４３２ トナー収納容器
４３３ 現像剤供給搬送路
４３５Ａ トナー補給手段
４３５Ｂ キャリア補給手段
４３５Ｃ ホルダ
４３５Ｄ 駆動モータ
４３５Ｅ 補給クラッチ
４３５Ｆ 補給口
４３５Ｇ ローラ
４３５Ｈ ステータ
４３６ キャリア供給手段
４３７ 未使用のキャリア
４３８ キャリア収納容器
４４０ 現像剤排出手段
４４１ 使用済み現像剤
４４２ 排出剤収納容器
４４３ 排出剤搬送路
４５０ トナー補給口
４５１ 排出開口部
Ｐ 用紙
Ｑ 光除電装置
２ 帯電装置（スコロトロンチャージャ）
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
５ａ 現像ローラ
６ クリーニング装置
６ａ クリーニングブラシ
６ｂ クリーニングブレード
６ｃ 回収手段
２０ 第１像担持体ユニット
２０Ａ クリーニング装置
２１ 第１像担持ベルト
２２ ローラ
２３ ローラ
２４ ローラ
２５ ローラ
２６ ローラ
２７ ローラ
３０ 第２像担持体ユニット
３０Ａ クリーニング装置
３１ 第２像担持ベルト
３２ ローラ
３３ ローラ
３４ ローラ
３５ ローラ
３６ ローラ
３７ ローラ
４０ 記録体搬送路
４１ ２次転写ローラ
４２ 転写チャージャ
４３ 給紙装置
４４ 搬送ローラ対
４５ レジストローラ対
４６ 転写ローラ
４８ 紙転写装置
５０ 記録体移送手段
５０Ａ クリーニング装置
５１ 搬送ベルト
５４ ローラ
５５ ローラ
５６ ローラ
５７ 吸着用チャージャ
５８ 分離チャージャ
６０ 定着装置
７０ 冷却ローラ対
７１ 排紙ローラ対
７５ 排紙スタック部
８０Ｙ 第１画像形成ユニット
８０Ｃ 第１画像形成ユニット
８０Ｍ 第１画像形成ユニット
８０Ｋ 第１画像形成ユニット
８１Ｙ 第２画像形成ユニット
８１Ｃ 第２画像形成ユニット
８１Ｍ 第２画像形成ユニット
８１Ｋ 第２画像形成ユニット
８５ 収納空間
８６Ｙ カートリッジ
８６Ｃ カートリッジ
８６Ｍ カートリッジ
８６Ｋ カートリッジ
８７ カートリッジ
８８ 回収部
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体
４０１ 現像装置
４０２ 現像ローラ
４０３ 現像剤層規制部材
４０４ 回収スクリュー
４０５ 回収搬送路
４０６ 攪拌スクリュー
４０７ 攪拌搬送路
４０８ 供給スクリュー、
４０９ 供給搬送路
４１０ フィン
４１１ フィン
４１２ フィン
４１３ 仕切り板
４１４ 仕切り板
４１５ フィン
４２０ 回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２１ 攪拌搬送路から供給搬送路への受渡し部
４２２ 供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２３ 回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部
４２４ 攪拌搬送路から供給搬送路への受渡し部
４２５ 供給搬送路から回収搬送路への受渡し部
４２９Ａ ローラ
４３０ トナー供給手段
４３１ 未使用のトナー
４３２ トナー収納容器
４３３ 現像剤供給搬送路
４３５Ａ トナー補給手段
４３５Ｂ キャリア補給手段
４３５Ｃ ホルダ
４３５Ｄ 駆動モータ
４３５Ｅ 補給クラッチ
４３５Ｆ 補給口
４３５Ｇ ローラ
４３５Ｈ ステータ
４３６ キャリア供給手段
４３７ 未使用のキャリア
４３８ キャリア収納容器
４４０ 現像剤排出手段
４４１ 使用済み現像剤
４４２ 排出剤収納容器
４４３ 排出剤搬送路
４５０ トナー補給口
４５１ 排出開口部
Ｐ 用紙
Ｑ 光除電装置
Claims (10)
- トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤坦持体と、
前記現像剤坦持体の軸線方向に沿って現像剤を攪拌搬送するとともに、現像剤坦持体に現像剤を供給する供給スクリューを有する供給搬送路と、
前記現像剤坦持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに、回収した現像剤を前記供給スクリューと平行でかつ同方向に搬送する回収スクリューを有する回収搬送路と、
前記供給搬送路から前記現像剤坦持体に供給されなかった余剰現像剤と、前記回収搬送路からの回収現像剤との供給を受け、前記供給スクリューと逆方向に攪拌搬送する攪拌スクリューと、を有し、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌した現像剤を前記供給搬送路に循環供給する攪拌搬送路と、
現像剤担持体に対向して供給路から現像剤担持体に供給された現像剤の層の高さを規制する現像剤規制部材と、
を具備し、
前記現像剤担持体の回転方向は、前記現像剤規制部材通過直後の現像剤が上方に移動する方向であり、
前記供給搬送路、前記攪拌搬送路および前記回収搬送路がほぼ水平に、かつ前記現像剤規制部材の近傍から、この順に配置され、
前記供給スクリュー、前記回収スクリューおよび前記攪拌スクリューそれぞれにおける現像剤受渡し側にはフィンが取り付けられ、
前記回収スクリューと前記攪拌スクリューとの間には仕切り板が設置され、この仕切り板は、前記回収スクリューの頂点と前記攪拌スクリューの頂点とを結ぶ直線よりも上部に位置する部分が、前記攪拌スクリュー側に、かつ前記現像剤担持体近傍まで折り曲げられ、
前記現像剤担持体、前記供給スクリュー、前記攪拌スクリューおよび前記回収スクリューは収納体に収納され、この収納体の内壁において、前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る内壁が傾斜を形成し、
この傾斜した内壁と前記折り曲げられた仕切り板とで前記現像剤担持体から前記回収搬送路に至る傾斜通路が形成され、
前記傾斜通路には搬送部材を配置しない
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１に記載の現像装置において、
像担持体が前記現像剤担持体の上方に配置され、
前記現像装置断面の現像剤担持体の中心を通る垂直線で分割した場合に、
前記供給搬送路は前記現像剤規制部材と同じ領域に配置されている
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１又は２に記載の現像装置において、
回収搬送路から攪拌搬送路への受渡し部と供給搬送路から攪拌搬送路への受渡し部が、それぞれ対向しない位置に配置されている
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置において、
トナー補給位置が前記回収搬送路中に設置されている
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の現像装置において、
未使用のキャリアを少なくとも含む現像剤を現像装置内に供給する現像剤供給手段と、
使用済みの現像剤を現像装置の外に排出する現像剤排出手段と、
を有する
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記現像剤供給手段と現像剤排出手段による１回の現像剤の交換量が、前記現像装置内の現像剤の全体量の一部である
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記現像剤供給手段が、キャリアとトナーをそれぞれ独立の供給動作で現像装置に供給する
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１乃至７のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記現像剤排出手段は前記回収搬送路に設置されている
ことを特徴とする現像装置。 - 表面に静電潜像が形成される像担持体と、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の現像装置が複数備えられ、
記録材にカラー画像を形成する
ことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項９に記載のカラー画像形成装置において、
用紙第一面（表面）に転写される第一トナー像が、各色毎に現像器と感光体を少なくとも有する第一画像形成ユニット群と、
前記第一画像形成ユニット群にて形成された第一トナー像が転写され担持される第一トナー像担持ベルトからなる第一画像ステーションと、
により形成され、
用紙第二面（裏面）に転写される第二トナー像が、
各色毎に現像器と感光体を少なくとも有する第二画像形成ユニット群と、
前記第二画像形成ユニット群にて形成された第二トナー像が転写され担持される第二トナー像担持ベルトからなる第二画像ステーションと、
により形成され、
定着前において第一のトナー像と第二のトナー像が同時もしくは順次に用紙に転写される１パス両面転写方式である
ことを特徴とするカラー画像形成装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2005339756A JP4742243B2 (ja) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | 現像装置、及び画像形成装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005339756A JP4742243B2 (ja) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | 現像装置、及び画像形成装置 |
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| JP4742243B2 true JP4742243B2 (ja) | 2011-08-10 |
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| JP5274301B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2013-08-28 | キヤノン株式会社 | 現像剤充填方法 |
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH049978A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-14 | Konica Corp | 現像装置 |
| JPH0437773A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Konica Corp | カラー画像形成装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS6358260A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Chemo Sero Therapeut Res Inst | ＩｇＭ型抗体の測定法 |
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