JP4890366B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置と、前記現像装置を備えたプロセスカートリッジと、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを備え、電子写真方式を利用した画像形成を行う複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。さらに本発明は、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを複数備え、カラー作像が可能な画像形成装置に関する。

従来、二成分現像剤を用いて現像を行う２軸搬送タイプの現像装置として、現像剤担持体（現像ローラ）への現像剤供給および回収用の現像剤搬送部材（スクリュ、オーガ等）および供給回収搬送路と、トナー補給後の搬送攪拌用の現像剤搬送部材および攪拌搬送路で構成され、これらが現像剤担持体の下方に略水平方向に配置されている構成のものが知られている。

このような２軸搬送タイプの現像装置においては、現像装置内の現像剤は、トナー補給や現像によるトナー消費によって空間的にトナー濃度変動している。そこで従来は、現像剤搬送部材で現像剤を拡散させることによってそのトナー濃度変動を小さくしてきた。例えば、特許文献１（特開平７−１１４２０９号公報）に記載の従来技術によれば、それぞれのスクリュに速度差を設けたり、スクリュの形状を切り欠き楕円板状にすることにより、現像剤搬送部材の拡散能力を上げる技術が開示されている。しかし、それらの技術を用いても、現像剤が現像剤担持体に到達するまでに十分に拡散しきれず、現像剤担持体に汲み上げられた現像剤にもトナー濃度変動が残ってしまっているのが現状である。特に、補給周期が、現像剤が現像装置内を１周するのにかかる時間と比べ大きい場合、現像装置内で長波長のトナー濃度変動が発生してしまうため、拡散が非常に難しい。

特開平７−１１４２０９号公報

前述したように、従来の２軸搬送構成の現像装置では、トナー補給や消費によってスクリュ上にできたトナー濃度変動を現像剤搬送部材による拡散効果だけで低減しようとしていた。しかし、この方法では、トナー濃度変動の波形において波長は変化せず振幅だけが低減されるため、トナー濃度変動が十分低減されるには、現像剤が現像装置内を何周も周る必要があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、トナー濃度変動の位相を制御することによってトナー濃度の均一化を瞬時に行なうことができ、現像剤担持体に現像剤が汲み上げられる前にトナー濃度の変動、さらにはトナー帯電量のばらつきを十分に抑えることができる構成の現像装置と、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、現像器内に、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向し現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材とを備え、前記二成分現像剤のトナーで潜像担持体の潜像を現像し顕像化する現像装置において、
現像剤が前記現像器内を１周するのにかかる平均時間をＴ［ｓ］、前記現像器へのトナーの補給周期をｔ［ｓ］としたとき、該補給周期ｔは前記平均時間Ｔより大きく、かつ前記平均時間Ｔと前記補給周期ｔが以下の式（１）の関係を満たすことを特徴とする。
（１／４＋ｎ）・Ｔ＜ｔ＜（３／４＋ｎ）・Ｔ 式（１）
（ｎ＝０，１，２，・・・）

本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記トナーの補給周期ｔが複数あり、全てのｔに対して、前記式（１）の関係が成り立っていることを特徴とする。
また、本発明の第３の手段は、第１の手段の現像装置において、前記トナーの補給周期ｔが複数あり、最も大きいｔに対して、前記式（１）の関係が成り立っていることを特徴とする。

本発明の第４の手段は、第１または第２の手段の現像装置において、前記トナーの補給周期ｔが複数あり、ｔの異なるモードになったときに、それに応じて前記平均時間Ｔを変化させる機構をもつことを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、第４の手段の現像装置において、前記現像剤搬送部材の回転数を変化させることにより前記平均時間Ｔを変化させることを特徴とする。

本発明の第６の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記平均時間Ｔの経時変化に応じて、前記補給周期ｔを変化させることを特徴とする。
また、本発明の第７の手段は、第１〜第６のいずれか１つの手段の現像装置において、前記現像剤担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用現像剤搬送部材と平行でかつ同方向に搬送する回収用現像剤搬送部材を備えることを特徴とする。

本発明の第８の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明の第９の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第８の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする。

本発明の第１０の手段は、第９の手段の画像形成装置において、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
また、本発明の第１１の手段は、第９の手段の画像形成装置において、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたは各プロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。

現像装置内の現像剤は、トナー補給やトナー消費（現像）によって空間的にトナー濃度変動している。従来、スクリュ等の現像剤搬送部材で現像剤を拡散させることによってそのトナー濃度変動を小さくしてきた。スクリュでの拡散能力を上げるには、スクリュの回転数を上げたりフィンを取り付けたりなどスクリュ形状を工夫したりできるが、それにも限界があり、現像剤が現像剤担持体（例えば現像ローラの現像スリーブ）に到達するまでに十分に拡散しきれず、現像スリーブに汲み上げられた現像剤にもトナー濃度変動が残ってしまっているのが現状である。特に、補給周期が長周期の場合、スクリュでの撹拌効果はほとんどない。

そこで本発明の第１の手段の現像装置では、現像剤が現像装置内を１周するのにかかる平均時間Ｔと現像器へのトナーの補給周期ｔとを前記の式（１）の関係を満たすように調節することによって、前の周のトナー濃度変動とその次の周からトナー補給によってできるトナー濃度変動との位相をずらすことができる（前の周で撹拌しきれず残ってしまったトナー濃度変動の振幅の谷の部分にトナーを補給することができる）。
このように、空間的にトナー濃度変動のある現像剤に対し、位相をずらしてトナー補給を行うことにより、トナー濃度の高いところと低いところが平均化され、トナー濃度が均一化される。この位相をずらして重ねることによって得られるトナーの拡散効果は、スクリュ等の現像剤搬送部材による撹拌によって得られる効果と比較すると著しく大きい。
これにより、現像スリーブ上に汲み上げられる現像剤のトナー濃度変動は無視できるまで小さくなり、それに伴い帯電もより均一化される。

ところで、トナー補給を画像出力ｘ枚ごとの周期で補給を行うような場合、出力する用紙の大きさに応じて補給周期ｔが変化する。
このように補給周期ｔを複数持つような場合、あるｔでは位相がずらせても、あるｔでは位相が重なってしまう可能性もある。
そこで第２の手段の現像装置では、すべての補給周期ｔに対して、前記の式（１）の関係を満たすようにＴを設定することにより、補給周期ｔによらず位相をずらすことができ、トナー濃度変動を抑えることができる。

次に、現像装置内のトナー濃度変動は、波長が長いほど拡散されにくい。
そこで第３の手段の現像装置では、複数のトナー補給周期ｔを持つ場合、少なくとも最も大きなｔ（この補給によってできるトナー濃度変動波長が最も大きい）が前記の式（１）の関係を満たすようにＴを設定することにより、拡散されにくい長波長のトナー濃度変動の振幅を抑えることができる。

次に、補給周期ｔが異なるモードでも、常に前記の式（１）の関係を満たすようにしたい。
そこで第４の手段の現像装置では、補給周期ｔの変化に応じてＴも変化させることによって、常に前記の式（１）の関係を満たすことができる。
また、第５の手段の現像装置では、補給周期ｔの変化に応じてスクリュ等の現像剤搬送部材の回転数を変化させることによりＴも変化するため、常に前記の式（１）の関係を満たすことができる。

現像剤は経時で劣化し、スクリュでの現像剤搬送効率が変化する。従って、初期の剤の状態で前記の式（１）の関係を満たしていても、経時で満たさなくなる可能性が高い。
そこで第６の手段の現像装置では、Ｔの変化に応じて、補給周期ｔを設定することにより、常に安定して位相をずらすことができ、トナー濃度変動を抑えることができる。

第７の手段の現像装置では、回収用現像剤搬送部材（例えば回収搬送スクリュ）を備えて一方向循環構成にしたことにより、現像後の現像剤が全て回収搬送スクリュに回収されて供給搬送スクリュに戻らないため、供給スクリュ上において現像トナー消費によるトナー濃度変動は発生しない。よってトナー濃度変動はトナー補給のみによって生じることになり、本発明の位相制御手段によって、より正確に位相制御がなされて均一なトナー濃度の現像剤を現像に供給することが可能となる。

本発明の第８の手段のプロセスカートリッジでは、現像装置として、第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことにより、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高いプロセスカートリッジを提供することが可能になる。
また、本発明の第９の手段の画像形成装置では、第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第８の手段のプロセスカーリッジを備えたことにより、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、長期にわたり画像濃度変動が少なく、地汚れやトナー飛散がない安定した画質が得られる画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１０の手段の画像形成装置では、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴としており、複数の現像装置に第１〜７のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。

本発明の第１１の画像形成装置では、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴としており、各画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジの現像装置に第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、長期にわたり画像濃度変動が少なく、地汚れやトナー飛散がない安定した画質が得られる、小型で低コストのカラー画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の具体的な構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

［位相制御の説明］
図１は本発明に係る２軸搬送タイプの現像装置の現像剤循環経路とトナー濃度変動の説明図である。以下、図１に示した２軸搬送タイプの現像装置を例に上げて説明する。
画像に応じて現像部にてトナーが消費され、トナー補給部において間欠的なトナー補給が行われるような現像装置内では、２つの現像剤搬送部材（攪拌搬送スクリュ５ｃと供給搬送スクリュ５ｂ）の長手方向において、トナー濃度の周期的な変動が見られる。ここでトナー濃度の高い部分を破線で囲んで点描した。

この変動の波長λ［ｍ］は、トナー補給周期Ｔ１［ｓ］、トナー消費周期（画像出力周期）Ｔ２［ｓ］、搬送スクリュ上の現像剤の搬送速度ｕ［ｍ／ｓ］によって決まる。
トナー補給によって作られる変動の波長は、
λ１＝ｕ・Ｔ１
であり、トナー消費によって作られる変動の波長は、
λ２＝ｕ・Ｔ２
である。

２つの波長の異なる変動があるが、多くの現像装置ではトナー消費により搬送スクリュ上にできる変動より、トナー補給によって搬送スクリュ上にできる変動の振幅の方が大きいので、
λ≒λ１
と近似できる。すなわちトナー濃度の変動とはトナー補給によるものを主に考慮すればよい。つまりこれは補給トナーの周期で発生するトナー濃度変動である。

この波長λの波は、攪拌搬送スクリュ５ｃと供給搬送スクリュ５ｂで攪拌されながら現像装置の現像器内を移動する際、波長は変化せず振幅だけが低減される。現像器内を現像剤が１周するのにかかる時間Ｔ［ｓ］は、例えば以下のようにして測定できる。
図５（ａ）に示すように、現像装置の現像器内の攪拌搬送スクリュ５ｃ上にトナー濃度センサ５Ｓを配置する。そして、トナー補給口からトナーを一回補給し、図５（ｂ）に示すようなトナー濃度センサ５Ｓの測定値のピーク間の時間ΔｔからＴを測定する。Ｔは剤面の高さや現像スリーブ内の磁力配置、トナー濃度等によって変化するので、実際の作像条件と同じ条件にして測定しなければならない。

図２に従来の二軸攪拌方式における、現像剤循環経路および、現像剤循環経路のある場所の現像剤のトナー濃度変動の時間変化を示す。これは現像剤が現像装置内を１周するのにかかる時間１０［ｓ］に対し、１０［ｓ］おきにトナー補給を行った場合の分布である。現像装置内にできるトナー濃度変動が長波長になるためスクリュでの拡散能力は非常に低い。点Ｃや点Ｄなど現像スリーブに近接する位置においてもまだトナー濃度変動の振幅が大きく、トナー濃度の高い現像剤が現像領域に搬送されることで地汚れやトナー飛散が発生してしまう。特に現像スリーブ上流側（点Ｃ付近）においてトナー飛散や地汚れの発生がしやすい。よって、点Ｃに到達する前にトナー濃度変動を抑制することが課題となる。

そこで、前の周でトナー補給により生じたトナー濃度変動の波の位相と異なるようにトナー補給を行い、２つの波を重ね合わせることによりトナー濃度変動の振幅を低減することを考える。これを位相制御機構と呼ぶ。
異なるトナー濃度変動の重ね合わせによって振幅を低減するためには、位相差はπである場合がもっとも効果が高い。この時のトナー濃度変動の様子を図３に示す。

［トナー補給条件の説明］
ここで、トナー補給による位相制御の効果について説明する。図４に現像剤が現像装置内を一周するのにかかる平均時間Ｔとトナー補給周期ｔとトナー濃度変動の関係を示す。なお、ある瞬間に行われたトナー補給により生じるトナー濃度変動を点線、次のトナー補給により生じるトナー濃度変動を一点鎖線で示す。図４（１）のｔ＝ｎＴの時は、２つのトナー濃度変動の位相がずれていないためトナー濃度変動の低減効果が得られていないが、図４（２）のｔ＝（ｎ＋１／２）Ｔの時は、位相がπずれるため最も低減効果が高い。二つのトナー濃度変動の位相差はπ±（１／４）πの範囲が望ましく、位相差がπの時が最も望ましい。よって、トナー補給周期ｔは、
（１／４＋ｎ）・Ｔ＜ｔ＜（３／４＋ｎ）・Ｔ 式（１）
の範囲にすることが望ましく、
ｔ＝（１／２＋ｎ）・Ｔとすることが最も望ましい。ここで、ｎ＝１，２，３，・・・である。
なお、本実施例においては、トナー補給周期ｔ＝３５［ｓ］に対し、平均時間Ｔ＝１０［ｓ］と設定した。

［画像形成装置全体及び、現像装置を含む作像部の構成の説明］
図６は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施例について説明する。
この画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）、シアン（以下、「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す）の４色のトナーを用いて多色またはカラー画像を形成するものである。

まず、画像形成装置の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、カラー画像形成ユニット３０内に像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、中間転写体としての中間転写ベルト１０に沿って並設されており、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中の矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に、光導電性の感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものである。また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。なお、本実施例の感光体の外径は３０ｍｍである。

図７は、４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋのうちの、一つの感光体周りの構成を示す概略図であり、一つの作像部（各色毎の画像形成ユニット）の構成を示している。なお、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの作像部（画像形成ユニット）の構成についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。

各色の画像形成ユニットの感光体１の周りには、転写残トナーを感光体から除去するクリーニング装置７、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。ここで、図７に示す作像部の帯電装置３、現像装置５、クリーニング装置７と、感光体１とは、図示しないカートリッジ内に一体に構成されており、プロセスカートリッジを構成している。そして、このプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、交換が可能となっている。すなわち、図６に示す画像形成装置は、中間転写ベルト１０に沿って４つのプロセスカートリッジを着脱可能に並設した構成である。

また、図７に示す作像部（プロセスカートリッジ）の帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。

帯電装置３は、回動可能なローラ状の帯電部材３ａを感光体１に近接させて配置し、帯電部材３ａに外部から交流に直流を重畳させた電圧を印加し、感光体１と帯電部材間で放電をさせて感光体１を帯電する。本実施形態では感光体１の帯電電位は−５００Ｖである。また、帯電部材３０ａを接触させた接触帯電ローラを用いて感光体１を帯電させても良い。

このようにして帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって光が露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、複数の半導体レーザ光源、光偏向器、走査結像用光学系等からなるレーザ走査方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

現像装置５は、２軸搬送タイプの現像装置であり、現像剤を担持する現像剤担持体である現像ローラ５ａと、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材である攪拌搬送スクリュ５ｃと、現像剤供給搬送部材である供給搬送スクリュ５ｂからなる。攪拌搬送スクリュ５ｃと供給搬送スクリュ５ｂは仕切り板５ｄによって端部以外が隔てられている。ケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いている。

現像装置５は、図６に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、図示しない補給手段により対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。

トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュ５ｃによって現像剤と撹拌されながら供給搬送スクリュ５ｂへと搬送され、そこで現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、内部に固定された磁界発生手段としての複数の磁極が着磁されたマグネットローラ（あるいは複数の固定磁石）と、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。供給搬送スクリュ部（供給搬送路）の現像剤は、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ上に汲み上げられ、現像剤規制部材５ｅによって薄層化されたあと、現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域まで搬送される。

ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３５０Ｖの現像バイアスＶBが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体１上の静電潜像に静電的に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像（顕像化）される。

転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。

転写装置６で転写されずに感光体上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７にて回収され，図示しない排トナー回収ボトルへと送られる。ここでクリーニング装置７ではゴムのクリーニングブレードが感光体１に当接されており、感光体１から転写残トナーを除去する。なお、ブレード以外にファーブラシ等によるクリーニングを行っても良い。

中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。

また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての記録紙が送り込まれるようになっている。この記録紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、記録紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が記録紙上に転写される。

二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。

［現像剤の説明］
次に、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に好適に用いられる現像剤について説明する。本発明では現像剤として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いている。以下、二成分現像剤に用いるトナーとキャリアについて説明する。

［トナー］
本発明で用いる現像剤のトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。

（ポリエステル）
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。

多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。

多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。

ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。

多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。

多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。

イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは１〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２〜２０ｗｔ％である。０．５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０ｗｔ％を超えると低温定着性が悪化する。

イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。

次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。

２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。

アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えたり１／２未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。

また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。

ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。

多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）およびエーテル類（テトラヒドロフランなど）などのイソシアネート（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。

また、ポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。

ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。

未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置１００に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。

未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。

未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。４５℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。

（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。

着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。

（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。

荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。

（離型剤）
離型剤としては、融点が５０〜１２０℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。

（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０^−３〜２μｍであることが好ましく、特に５×１０^−３〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ^２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。

無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０^−２μｍ以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。

酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５ｗｔ％の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーやプリントの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。

次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。

（トナーの製造方法）
１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。

２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。

トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。

界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。

また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。

商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。

また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。

樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１μｍ、及び３μｍ、ポリスチレン微粒子０．５μｍ及び２μｍ、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１μｍ、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。

上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。

分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００ｒｐｍ、好ましくは５０００〜２００００ｒｐｍである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。

３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。

４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。

５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。

これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。

さて、以上のようにして製造される本発明に係るトナーの特性のうち、トナーの粒径について、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。粒径が小さくかつ粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。よって現像における濃度変動を小さくすることができる。また、６００ｄｐｉ以上の微小なドット画像の安定再現性が向上し、長期間安定した高画質を得ることができる。一方、体積平均粒径（Ｄ４）が３μｍ未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径（Ｄ４）が８μｍを超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、同時に体積平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましく、１．００〜１．３０の範囲にあればより好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。

ここで、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１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。

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。

次に、トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図９（Ａ），（Ｂ）は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記の式（２）で表される。これはトナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（２）
この形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記の式（３）で表される。これはトナーを２次元平面に投影してできる図形の周長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（３）
この形状係数ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

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）に導入し該トナーの粒子１００個について解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。

［キャリア］
本発明の二成分現像剤に用いるキャリアとしては、磁性キャリアを用いれば良く、鉄、マグネタイト、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等の２価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径２０〜１００μｍが好ましく、２０〜６０μｍがさらに好ましい。平均粒径が２０μｍ未満では、現像時に感光体にキャリア付着が生じやすく、１００μｍを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Ｚｎを含むＣｕフェライトは飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスに合せて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、０．０５〜１０μｍ、好ましくは０．３〜４μｍがよい。

次に本発明の第２の実施例として、実施例１に記載の画像形成装置において、トナー補給を１０枚プリントごとに紙間で行なうトナー補給制御方法とした。このトナー補給制御方法は、トナー補給用モータの駆動による衝撃による画像の乱れを防止するため、あるいは特願平６−３２８２７４号に記載されているトナー補給手段等の理由により従来から採用されている。このようなトナー補給制御方法の場合、紙サイズや通紙方向によってトナー補給周期ｔが異なる。本実施例においては、紙サイズはＡ４縦，Ａ４横，Ａ３横の３種類である。１０枚プリントごとに行うそれぞれのトナー補給周期ｔは、ｔ（Ａ４縦）＝１３．３［ｓ］，ｔ（Ａ４横）＝１８．７［ｓ］，ｔ（Ａ３横）＝２６．６［ｓ］である。このとき、現像装置内を現像剤が一周するのにかかる時間Ｔは全てのｔに対して式（１）の関係、
（１／４＋ｎ）・Ｔ＜ｔ＜（３／４＋ｎ）・Ｔ 式（１）
（ｎ＝０，１，２，・・・）
を満たす範囲にすることが望ましい。

例えば、現像剤一周の時間Ｔを、
７．６≦Ｔ≦８．１８
とすることで、以下の式に示すように全てのｔについて式（１）の関係を満たすことができる。なお、本実施例においては、Ｔ＝８．０［ｓ］となるように、攪拌搬送スクリュの回転数を決定した。

ｔ（Ａ４縦）：
１３．３／（３／４＋ｎ）＝７．６≦Ｔ≦１０．６４＝１３．３／（１／４＋ｎ）
（ｎ＝１）
ｔ（Ａ４横）：
１８．７／（３／４＋ｎ）＝６．８≦Ｔ≦８．３１＝１８．７／（１／４＋ｎ）
（ｎ＝２）
ｔ（Ａ３縦）：
２６．６／（３／４＋ｎ）＝７．０９≦Ｔ≦８．１８＝２６．６／（１／４＋ｎ）
（ｎ＝３）

実施例２に記載の画像形成装置において、対応できる紙サイズおよび通紙方向に、Ｂ５縦，Ｂ５横を追加した。このとき、全てのｔにおいて上記の式（１）の関係を満たすＴは、８〜１０［ｓ］の範囲には存在しなかった。これよりＴを遅くすることは現像スリーブ上のトナー濃度の左右偏差を大きくしてしまうといった問題点につながってしまうし、これより早くすることはスクリュの軸受けの耐久性を考えると難しい。

このような場合、波長の短いトナー濃度変動は、現像剤搬送部材による現像剤の拡散によって変動が小さくなりやすいため、Ｔは、最も波長の長いトナー濃度変動に対して上記の式（１）の関係を満たす範囲にすることが望ましい。本実施例においては、最も長い波長は補給周期ｔ＝２６．６［ｓ］のトナー補給によって発生するため、Ｔは、
７．０９≦Ｔ≦８．１８
であることが望ましい。本実施例においては、位相をπずらすことにより最も効果が得られるＴ＝７．６［ｓ］とした。

実施例２に記載の画像形成装置において、トナー補給周期ｔ（Ａ４縦），ｔ（Ａ４横），ｔ（Ａ３横）に対し、常にＴが上記の式（１）の関係を満たすように、スクリュの回転数を変化させ現像剤搬送速度ｕを制御した。本実施例においては、スクリュ回転数をＡ４縦：４００［ｒｐｍ］、Ａ４横：４７４［ｒｐｍ］、Ａ３横：４６７［ｒｐｍ］にすることにより、Ｔは、Ａ４縦：８．８７［ｓ］、Ａ４横：７．４８［ｓ］、Ａ３横：７．６［ｓ］となった。これにより、すべてのｔの条件で効率のよいπ分の位相制御（ｔ＝Ｔ×ｎ＋Ｔ／２）ができ、トナー濃度変動の拡散効果がアップした。

実施例１に記載の現像装置においては、現像剤の劣化によってスクリュの搬送効率が変化する。例えば、実施例１に記載のとおり、初期的にはＴ₀＝１０［ｓ］であった場合でも、経時でＴ＝１３［ｓ］に変化し、上記の式（１）の関係を満たさなくなっていることが分かった。
そこで、数百枚のプリントごとにＴを測定することにした。測定方法は、前述の図５に記載の通りである。そして本実施例では、Ｔが経時変化により上記の式（１）の範囲から外れたら、トナー補給間隔ｔを変化させる制御を組み込んだ。

実施例１に記載の画像形成ユニットやプロセスカートリッジ及び画像形成装置に用いる現像装置のその他の実施例として、現像ローラから現像後の現像剤を回収し、供給搬送スクリュと平行でかつ同方向に搬送する回収搬送スクリュを備えた３軸搬送タイプの現像装置があげられる。

図１、図７に示したような通常の二軸搬送スクリュ（供給搬送スクリュ５ｂ、攪拌搬送スクリュ５ｃの２つの現像剤搬送スクリュを持つ）構成と本構成の差異について以下に説明する。
二軸搬送スクリュ構成においては、現像後の現像剤が供給搬送スクリュに落ち、ふたたび現像ローラに汲み上げられるため、画像面積率の大きい画像を連続出力すると、現像ローラ下流にてトナー濃度の低下した現像剤が現像に使用される。するとその部分においては画像濃度が不足した画像となってしまう不具合がある。ここで本実施例の回収搬送スクリュを備える現像装置においては、現像後の現像剤を供給搬送スクリュには戻さずに回収搬送スクリュにて全て回収させるので、トナー濃度の低下した現像剤を直ぐに現像に使用することがなくなり、出力画像の面積に寄らずに画像濃度の安定した画像を得ることができるというものである。よって供給搬送スクリュ上においてはトナー消費によるトナー濃度変動が発生しない。また、回収搬送スクリュにおいてはある程度の距離を攪拌搬送されてから攪拌搬送スクリュに送られる。よってトナー濃度の変動がトナー補給のみの寄与となるため、実施例１〜５で説明した位相制御機構によって、より正確な制御が安定に行われ、地汚れやトナー飛散の発生を抑制できる。

以下、図８にて３軸搬送タイプの現像装置４０の構成について説明する。この現像装置４０は主に現像ローラ４１、回収搬送スクリュ４３ｂを備えた回収搬送路４３ａ、供給搬送スクリュ４４ｂを備えた供給搬送路４４ａ、攪拌搬送スクリュ４５ｂを備えた攪拌搬送路４５ａ、ケースの仕切り部４８、現像剤層規制部材４２、回収部ケーシング４６ａ、回収ケーシング先端部４６ｂ、トナー濃度センサ４７、トナー補給手段５０等から構成される。

回収搬送スクリュ４３ｂの軸中心位置は、現像ローラ４１のそれよりも下方に、かつ、供給搬送スクリュ４４ｂと攪拌搬送スクリュ４５ｂのそれよりも上方になるように、回収部が配置されている。供給搬送路４４ａと攪拌搬送路４５ａは仕切り部４８の端部および開口部にて連通しており、現像剤が循環するようになっている。端部および開口部以外の部分ではケースの仕切り部４８により仕切られていて供給搬送路４４ａと攪拌搬送路４５ａ間で現像剤の移動はない。本実施例の現像ローラの外径は１８ｍｍ、各スクリュの外径は１４ｍｍ、軸径は５ｍｍとした。また、各スクリュのスクリューピッチは２５ｍｍとした。なお、これらの値は本発明を限定するものではなく、一例を示したものである。

現像ローラ４１は主に内部に固定された磁界発生手段（例えば複数の磁極が着磁されたマグネットローラ）と回転可能な現像スリーブから構成されている。
供給搬送路４４ａから現像ローラ４１へ現像ローラ４１内の磁極により汲み上げられた現像剤は、現像剤層規制部材４２により薄層化され、像担持体である感光体１と近接する現像領域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により現像ローラ４１から離れ、回収搬送部４３ａに落下する。回収ケーシング端部４６ｂと現像ローラ４１は当接することなく、所定の間隙を保って設置される。

以上のような構成の３軸搬送タイプの現像装置４０では、回収搬送スクリュ４３ｂを備えて一方向循環構成にすることで、現像後の現像剤が全て回収搬送スクリュ４３ｂに回収されて供給搬送スクリュ４４ｂに戻らないため、供給搬送スクリュ４４ｂ上において現像剤のトナー消費によるトナー濃度変動は発生しない。よってトナー濃度変動はトナー補給のみによって生じることになり、実施例１〜５で説明した本発明の位相制御手段によって、より正確に位相制御がなされて均一なトナー濃度の現像剤を現像に供給することができる。

本発明に係る２軸搬送タイプの現像装置の現像剤循環経路とトナー濃度変動の説明図である。 （ａ）は図１の２軸搬送タイプの現像装置における現像剤循環経路を模式的にループとして示した図であり、（ｂ）は（ａ）の現像剤循環経路のある場所の現像剤のトナー濃度変動の時間変化を示す図である。 トナー濃度変動の波の位相と異なるようにπだけ位相をずらしてトナー補給を行い、２つの波を重ね合わせることによりトナー濃度変動の振幅を低減する位相制御方法の説明図である。 現像剤が現像装置内を一周するのにかかる平均時間Ｔとトナー補給周期ｔとトナー濃度変動の関係を示す図である。 （ａ）は搬送スクリュ上の現像剤搬送速度ｕを測定するためのトナー濃度センサの設置位置の説明図であり、（ｂ）はトナー濃度センサの出力の変化を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 図６に示す画像形成装置の一つの感光体周り（作像部）の構成を示す概略構成図である。 本発明に係る３軸搬送タイプの現像装置の一実施例を示す概略構成図である。 形状係数ＳＦ−１と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。

符号の説明

１（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）：感光体（潜像担持体）
３：帯電装置
４：露光装置（潜像形成手段）
５：現像装置
５ａ：現像ローラ（現像剤担持体）
５ｂ：供給搬送スクリュ（現像剤供給搬送部材）
５ｃ：攪拌搬送スクリュ（現像剤攪拌搬送部材）
５ｄ：仕切り板
５ｅ：現像剤規制部材
５Ｓ：トナー濃度センサ
６：転写装置
７：感光体クリーニング装置
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１１、１２、１３：支持ローラ
１４（１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ）：一次転写ローラ
１５：ベルトクリーニング装置
１６：二次転写ローラ
２０：給紙カセット
２１：給紙ローラ
２２：レジストローラ対
２３：加熱定着装置（定着手段）
２４：排紙ローラ
３０：カラー画像形成ユニット
３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ：トナーボトル
４０：３軸搬送タイプの現像装置
４１：現像ローラ（現像剤担持体）
４２：現像剤層規制部材
４３ａ：回収搬送路
４３ｂ：回収搬送スクリュ（現像剤回収搬送部材）
４４ａ：供給搬送路
４４ｂ：供給搬送スクリュ（現像剤供給搬送部材）
４５ａ：攪拌搬送路
４５ｂ：攪拌搬送スクリュ（現像剤攪拌搬送部材）
４６ａ：回収部ケーシング
４６ｂ：回収ケーシング先端部
４７：トナー濃度センサ
４８：仕切り部
５０：トナー補給手段

Claims (11)

1. 現像器内に、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向し現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材とを備え、前記二成分現像剤のトナーで潜像担持体の潜像を現像し顕像化する現像装置において、
   現像剤が前記現像器内を１周するのにかかる平均時間をＴ［ｓ］、前記現像器へのトナーの補給周期をｔ［ｓ］としたとき、該補給周期ｔは前記平均時間Ｔより大きく、かつ前記平均時間Ｔと前記補給周期ｔが以下の式（１）の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
   （１／４＋ｎ）・Ｔ＜ｔ＜（３／４＋ｎ）・Ｔ 式（１）
   （ｎ＝０，１，２，・・・）
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記トナーの補給周期ｔが複数あり、全てのｔに対して、前記式（１）の関係が成り立っていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記トナーの補給周期ｔが複数あり、最も大きいｔに対して、前記式（１）の関係が成り立っていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１または２に記載の現像装置において、
   前記トナーの補給周期ｔが複数あり、ｔの異なるモードになったときに、それに応じて前記平均時間Ｔを変化させる機構をもつことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置において、
   前記現像剤搬送部材の回転数を変化させることにより前記平均時間Ｔを変化させることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記平均時間Ｔの経時変化に応じて、前記補給周期ｔを変化させることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記現像剤担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用現像剤搬送部材と平行でかつ同方向に搬送する回収用現像剤搬送部材を備えることを特徴とする現像装置。
8. 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、
   前記現像装置として、請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項８に記載のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置において、
    現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０記載の画像形成装置において、
    少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたは各プロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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