(57)【要約】【課題】現像剤中の劣化トナーを減らすことができるとともに、劣化トナーが存在していても帯電量分布の悪化を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー供給口１３２ｃの、トナー搬送方向下流側に搬送ロール１３４と吸着ロール１３５とからなる劣化トナーを回収する機構を設ける。搬送ロール１３４には現像ロールに加えられる電圧よりも小さい電圧や逆極性の電圧を加えて搬送中の現像剤の中から低帯電トナーや逆極トナーをその搬送ロールの周面に保持する。さらにその搬送ロール１３４が低帯電トナーや逆極トナーを吸着ロールに面した領域に導いて吸着ロール１３５にそれらのトナーを吸着させ吸着させたトナーをトナー回収箱１３６に回収する。トナー回収箱１３６に回収した回収トナーとトナー収容室の未使用トナーとをトナー供給口１３２ｃに搬送して現像器１３に供給する。【選択図】        図４
2010204465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と、
前記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、該トナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器と、
前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写器と、
前記現像器に未使用のトナーを補給するトナー補給部とを備え、
前記現像器が、
前記像保持体に隣り合った、該像保持体とは電位差を有する、表面に前記現像剤を保持して回転することで該現像剤を、該像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、
前記現像ロールに隣接し該現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に前記現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに供給する、収容した現像剤を撹拌しつつ該回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、
前記第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に前記現像剤を収容している、トナー供給口を通じて前記トナー補給部からトナーが供給されて該現像剤と該トナーを撹拌して混合しつつ前記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
前記第２方向への搬送における前記トナー供給口よりも下流側で前記第２収容部から現像剤を得、該現像剤を表面に保持して搬送した後、前記第２収容部に戻す搬送体と、
前記搬送体に隣り合った、該搬送体とは電位差を有する、その電位差で、該搬送体によって搬送中の現像剤から前記帯電トナーを吸着する吸着体とを備えたものであり、
前記吸着体に吸着されたトナーを該吸着体上から除去して回収する回収器と、
前記回収器によって回収された回収トナーを前記現像器の前記第２収容部に、該現像器におけるトナーの消費が多いほど多量に供給する回収トナー供給部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記吸着体は、前記搬送体との間に前記第１の電位差よりも小さい電位差を有するとともに、該搬送体に対する相対電位として、前記主現像部に対する前記像担持体の相対電位の極性と同極性の電位を有するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記吸着体は、前記搬送体に対する相対電位として、前記主現像部に対する前記像担持体の相対電位の極性とは逆極性の電位を有するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記搬送体と前記吸着体との一方又は双方に電位を付与して電位状態を作る電位付与部であって、該搬送体と該吸着体との間に前記第１の電位差よりも小さい電位差が生じているとともに、該搬送体に対する該吸着体の相対電位の極性が、前記主現像部に対する前記像担持体の相対電位の極性と同極性となっている第１の電位状態、および、該搬送体に対する該吸着体の相対電位の極性が、前記主現像部に対する前記像担持体の相対電位の極性とは逆極性となっている第２の電位状態の切り換えが自在な電位付与部を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記搬送体が、ロール状の外形を有し、周面に前記現像剤を保持して回転することで該現像剤を吸着体に面した領域へと搬送するものであり、
前記吸着体が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、前記領域に搬送された現像剤から前記トナーを吸着するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記潜像形成部によって前記像保持体上に形成される潜像の像密度を知得する像密度知得部を備え、
前記回収トナー供給部が、前記像密度知得部で知得された像密度が高いほど多量にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回収トナー供給部が、前記現像器におけるトナーの現在の消費が多いほど多量に、かつ、以前の消費が少ないほど多量に、トナーを供給するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーとキャリアとの２成分の現像剤を用いる画像形成装置において、現像により消費されるトナーを現像器に補給する一方、劣化したキャリアを排出し排出した分のキャリアを補給してトナーの帯電量分布を適正範囲内に揃える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−２０４１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、現像剤中の劣化トナーを減らすことができるとともに、劣化トナーが存在していても帯電量分布の悪化を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る画像形成装置は、
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と、
上記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、そのトナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器と、
上記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写器と、
上記現像器に未使用のトナーを補給するトナー補給部とを備え、
上記現像器が、
上記像保持体に隣り合った、その像保持体とは電位差を有する、表面に上記現像剤を保持して回転することでその現像剤を、その像保持体に面した現像領域へと搬送する現像ロールと、
上記現像ロールに隣接しその現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に上記現像剤を収容してその現像剤をその現像ロールに供給する、収容した現像剤を撹拌しつつその回転軸に沿った第１方向に搬送する第１収容部と、
上記第１収容部に隣接しその第１収容部に並んで延びた、両端に、その第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に上記現像剤を収容している、トナー供給口を通じて上記トナー補給部からトナーが供給されてその現像剤とそのトナーを撹拌して混合しつつ上記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
上記第２方向への搬送における上記トナー供給口よりも下流側で上記第２収容部から現像剤を得、その現像剤を表面に保持して搬送した後、上記第２収容部に戻す搬送体と、
上記搬送体に隣り合った、その搬送体とは電位差を有する、その電位差で、その搬送体によって搬送中の現像剤から上記帯電トナーを吸着する吸着体とを備えたものであり、
上記吸着体に吸着されたトナーをその吸着体上から除去して回収する回収器と、
上記回収器によって回収された回収トナーを上記現像器の上記第２収容部に、その現像器におけるトナーの消費が多いほど多量に供給する回収トナー供給部とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２に係る画像形成装置は、
上記吸着体は、上記搬送体との間に前記第１の電位差よりも小さい電位差を有するとともに、その搬送体に対する相対電位として、上記主現像部に対する上記像担持体の相対電位の極性と同極性の電位を有するものであることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に係る画像形成装置は、
上記吸着体は、上記搬送体に対する相対電位として、上記主現像部に対する上記像担持体の相対電位の極性とは逆極性の電位を有するものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る画像形成装置によれば、
上記搬送体と上記吸着体との一方又は双方に電位を付与して電位状態を作る電位付与部であって、その搬送体とその吸着体との間に上記第１の電位差よりも小さい電位差が生じているとともに、その搬送体に対するその吸着体の相対電位の極性が、上記主現像部に対する上記像担持体の相対電位の極性と同極性となっている第１の電位状態、および、その搬送体に対するその吸着体の相対電位の極性が、上記主現像部に対する上記像担持体の相対電位の極性とは逆極性となっている第２の電位状態の切り換えが自在な電位付与部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る画像形成装置は、
上記搬送体が、ロール状の外形を有し、周面に前記現像剤を保持して回転することでその現像剤を吸着体に面した領域へと搬送するものであり、
上記吸着体が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、上記領域に搬送された現像剤から上記トナーを吸着するものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に係る画像形成装置は、
上記潜像形成部によって上記像保持体上に形成される潜像の像密度を知得する像密度知得部を備え、
上記回収トナー供給部が、上記像密度知得部で知得された像密度が高いほど多量にトナーを供給するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に係る画像形成装置は、
上記回収トナー供給部が、上記現像器におけるトナーの現在の消費が多いほど多量に、かつ、以前の消費が少ないほど多量に、トナーを供給するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る画像形成装置によれば、現像剤中の劣化トナーを減らすことができるとともに、劣化トナーが存在していても帯電量分布の悪化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に係る画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの低帯電トナーを減らすことができる。  
【００１３】
請求項３の画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの逆極トナーを減らすことができる。  
【００１４】
請求項４の画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの低帯電トナーと逆極トナーとを選択的に減らすことができる。
【００１５】
請求項５の画像形成装置によれば、現像剤から劣化トナーを効率よく抜き取ることができる。
【００１６】
請求項６の画像形成装置によれば、回収トナーの供給量を適切な量に制御することができる。
【００１７】
請求項７の画像形成装置によれば、回収トナーの供給量をより適切な量に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【００２０】
図１に示すプリンタ１は、感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電ロール１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光（レーザ光）を生成する露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、感光体１０の表面に保持されたトナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写器１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、感光体１０の表面をクリーニングするクリーニング装置２０とを有している。現像器１３は、感光体１０に対向して回転しながら、現像剤を感光体１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。また、クリーニング装置２０は、クリーニング部材２１を感光体１０に接触させて感光体１０の表面をクリーニングし、クリーニングして回収した残留トナーをトナー回収室２２に回収する。また、詳細は後述するが、本実施形態のプリンタ１には現像器１３に隣接してトナー回収箱１３６が設けられており、現像剤中の後述する劣化トナーがそのトナー回収箱１３６に回収される構成になっている。以降においては、このトナー回収箱１３６に回収された劣化トナーのことを回収トナーと称する。
【００２１】
尚、現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアが含まれている。このプリンタ１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態である。また、感光体１０が、表面に像が形成されてその像を保持する、本発明にいう像保持体の一例に相当する。
【００２２】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００２３】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、帯電ロール１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光が露光器１２により照射されることでこの表面には静電潜像が形成される。この帯電ロール１１および露光器１２が、感光体の表面に潜像を形成する、本発明にいう潜像形成部の一例を構成している。
【００２４】
この外部から送信されてきた画像データは制御部１Ａにも供給され、この制御部１Ａによりその画像データに基づいて像密度が知得される。詳細は後述するが、制御部１Ａで知得された像密度に応じてトナー収容室１３８からの未使用トナーの現像器へのトナー補給量と、トナー回収箱１３６からの回収トナーの現像器１３へのトナー補給量が各々調節される。
【００２５】
また、メカニズムについては後述するが、現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体１０との間の現像領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体１０の表面の静電潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写器１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。本実施形態では、定着器１５による発熱を抑えるため、低温での定着が可能な低温定着トナーが採用されている。
【００２６】
感光体１０の、トナー像の転写を終えた部分に残留する残留トナーが、矢印Ａの向きの回転おける転写器１４よりも下流側で帯電ロール１１よりも上流側、かつ感光体１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が接触したクリーニング部材２１により回収される。
【００２７】
また上述した様に本実施形態のプリンタ１には、現像器１３内のトナーのうち、適正範囲内の帯電量にならない劣化トナー（低帯電トナーや逆極トナー：詳細は後述する）を回収する機構が現像器１３に隣接して設けられており、その機構により回収された劣化トナーがトナー回収箱１３６に回収される。このトナー回収箱１３６内に回収された劣化トナーが上述した回収トナーである。
【００２８】
詳細は後述するが本実施形態では制御部１Ａで算出された像密度に応じてこのトナー回収箱１３６内の回収トナーが、トナー収容室１３８からの未使用のトナーとともに現像器１３内に供給されて現像用のトナーとして活用される。こうして回収トナーが現像用のトナーとして活用されるとトナーの無駄を減らすことができる。
【００２９】
尚、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。またこの実施形態では記録用紙が本発明にいう被転写体の一例に相当するが、本発明にいう被転写体は転写ベルト等であっても良い。
【００３０】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００３１】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、帯電ロール１１により電荷が付与され、所定の電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光（レーザ光）が露光器１２により照射されることでこの表面には静電的な潜像が形成される。現像器１３に収容されている現像剤は、メカニズムについては後述するが、現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体１０の表面の静電的な潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写器１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。尚、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。
【００３２】
図２は、図１に示す現像器の上面からの透視図である。
【００３３】
図２には、現像ロール１３３と、現像剤を収容する現像剤収容槽１３２と、現像剤を撹拌して搬送するための撹拌搬送部材１３１とを備えた現像器１３が示されている。
【００３４】
また、図２には、詳しくは後述するが、現像剤収容槽１３２に収容される現像剤の中から劣化したトナーを除去するために搬送ロール１３４および吸着ロール１３５が備えられている様子が示されている。
【００３５】
搬送ロール１３４は、一部が現像剤収容槽１３２から外へ露出した状態で、現像剤容槽１３２に収容された現像剤を表面に保持しながら回転する。また、吸着ロール１３５は、この搬送ロール１３４の、現像剤収容槽１３２から外へ露出した部分に対向して配備され、搬送ロール１３４が保持している現像剤から劣化したトナーを回転しながら吸着する。これら搬送ロール１３４および吸着ロール１３５は、現像剤が搬送される方向における、トナー供給口１３２ｃよりも下流側に配備されているが、この理由については後述する。
【００３６】
現像剤収容槽１３２は、内部が、現像ロール１３３に並行して延びた壁１３２１によって、現像ロール１３３と隣り合った第１収容部１３２ａとこの第１収容部１３２ａと隣り合った第２収容部１３２ｂとに分けられている。これら第１収容部１３２ａおよび第２収容部１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。第１収容部１３２ａおよび第２収容部１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに回転することで、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤は撹拌されながら壁１３２１の周囲を反時計回りに循環する。現像剤収容槽１３２の内部では、撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることでトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像剤収容槽１３２の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。
【００３７】
また、図２に示されるように、現像剤収容槽１３２には、新しいトナーと回収トナーを供給するためのトナー供給口１３２ｃが設けられている。
【００３８】
図２に示される搬送ロール１３４は、現像剤収容槽１３２の一部に設けられた開口１３２ｄ（図３（ｂ）参照）からその表面が一部露出する様に現像剤収容槽１３２にその回転軸が保持されている。
【００３９】
図２に示されているように、搬送ロール１３４と対向して配備されている吸着ロール１３５は、現像剤収容槽１３２に対し着脱自在なトナー回収箱１３６で周囲が覆われていると共に、吸着ロール１３５の回転軸はトナー回収箱１３６に保持されている。
【００４０】
図３は、図２に示す現像器の断面図である。
【００４１】
図３に示す現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部に、この円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたもので、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。
【００４２】
円筒部材１３３１の周面は、一部が現像剤収容槽１３２の内部に入り込み、その他は現像剤収容槽１３２の外に存在している。したがって円筒部材１３３１が回転すると、円筒部材１３３１の周面各部は予め決められた回転速度で現像剤収容槽１３２の内部を通過する。そして、円筒部材１３３１の内部に蓄えられた磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽１３２の内部を通過中の周面部分に現像剤が供給される。円筒部材１３３１は、この供給された現像剤を、感光体１０との間に形成された現像領域１３０１ａへ搬送する。
【００４３】
このプリンタ１では、感光体１０は、帯電ロール１１により表面全体が−７００Ｖに一旦帯電され、露光器１２により露光され静電的な潜像が形成された部分の電位は約−１５０Ｖとなる。
【００４４】
一方、現像器１３の現像ロール１３３は−５００Ｖに電圧が印加される。このため、現像剤収容槽１３２内で適正範囲のマイナス極性に帯電されたトナーは、現像領域１３０ａにおいて、感光体１０の静電的な潜像部分から現像ロール１３３へ向かう向きの電界（電位差は３５０Ｖ）により、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って静電的な潜像側に付着する。このとき磁性キャリアは、現像ロール１３３の円筒部材１３３１の表面に磁力により吸着された状態で現像ロール１３３上に残り、現像剤収容槽１３２へと回収される。
【００４５】
図３のパート（ａ）には、現像器１３を図２に示すＡ−Ａ断面を矢印に見た場合が示されており、ここには、第２収容部１３２ｂに新たなトナーと回収トナーとを供給するために設けられているトナー供給口１３２ｃも示されている。
【００４６】
図３のパート（ｂ）には、現像剤収容槽１３２の第２収容部１３２ｂ側に設けられた開口１３２ｄから一部が露出した搬送ロール１３４と、この搬送ロール１３４に隣り合った吸着ロール１３５とが示されている。また、ここには、吸着ロール１３５で吸着した劣化トナーをトナー回収箱１３６の端部１３６１で掻き落としている様子が示されている。
【００４７】
搬送ロール１３４は、現像ロール１３３と同様、矢印Ｄ方向に回転する円筒部材１３４１と、この円筒部材１３４１の内部に、この円筒部材１３４１とは独立に固定された、円筒部材１３４１の周回方向に複数の磁極が配列され、現像剤の吸着および解放を規定する所定の磁力分布を有する永久磁石ロール１３４２とを有している。また、吸着ロール１３５は、アルミまたはステンレスの円筒状の部材である。
【００４８】
ここで、このプリンタ１では、画像密度の低い画像形成が長く続き、新たなトナーの供給があまり行われない状況においては、既存のトナーと磁性キャリアとの度重なる摩擦により、トナー表面に付着している、シリカ等の外添剤が埋没したり、トナー表面に偏在してトナーの帯電性が劣化し、本来であれば狭い範囲の帯電分布となるはずが広い範囲の帯電分布となる。この様な劣化は、上述した低温定着トナーの場合には特に顕著である。
【００４９】
また、この様な低画像密度の画像形成が連続して行われた後に高画像密度の画像形成が行われると、新たなトナーがトナー供給口１３２ｃを通じて大量に現像剤収容槽１３２の第２収容部１３２ｂに供給される。その結果、現像剤収容槽１３２の内部の帯電性の劣化したトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーに急速に移動し、現像剤収容槽１３２の内部では、新たに供給されてきたトナーに電荷が移動した上に、劣化のために磁性キャリアとの摩擦によっても帯電量の上昇が鈍い低帯電トナーや電荷が移動したことで逆極化した逆極トナーと、帯電が充分な新たなトナーとが混在することとなる。このような低帯電トナーおよび逆極トナーが現像ロール１３３上に供給され現像に用いられると、帯電量が不足しているために磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱くなった低帯電トナーが磁性キャリアから離れて静電的な潜像に付着せずに飛散してしまい、また、逆極性に転じた逆極トナーは、感光体１０の表面に形成された静電的な潜像が形成された部分以外の部分である、いわゆる背景領域に付着してしまう。
【００５０】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、搬送ロール１３４および吸着ロール１３５を用いて現像剤中の低帯電トナーや逆極トナーを以下に説明するように抽出して回収することで、低帯電トナーによる画像濃度の部分的な低下や装置内汚染、逆極トナーによる画質低下が抑制されている。
【００５１】
以下、これら搬送ロール１３４と吸着ロール１３５とにより、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤の中から劣化トナーを抽出して回収するメカニズムについて説明する。
【００５２】
図４は、搬送ロールおよび吸着ロールの概略構成図である。
【００５３】
図４には、搬送ロール１３４が、搬送ロール１３４に印加する電圧を制御する電圧制御器１３７に繋がれ、吸着ロール１３５が地絡されている様子が示されている。
【００５４】
搬送ロール１３４は、現像ロール１３３と同じように電圧が印加されていると共に、現像ロール１３３が現像剤を保持するのと同じメカニズムで現像剤を保持して吸着ロール１３５との間の領域に搬送する。地絡されている吸着ロール１３５は、電圧制御器１３７から搬送ロール１３４に印加される電圧の極性によって、搬送ロール１３４が搬送する現像剤中の劣化トナーである低帯電トナーもしくは逆極トナーを選択的に吸着する。
【００５５】
電圧制御器１３７は、搬送ロール１３４に印加する電圧を、−１０Ｖ〜−３００Ｖの間で印加電圧が調節できるマイナス可変電源１３７１と、＋１０Ｖ〜＋３００Ｖの間で印加電圧が調節できるプラス可変電源１３７２とを有している。
【００５６】
図４には、電圧制御器１３７のマイナス可変電源１３７１の端子Ａに搬送ロール１３４が接続されている様子が示されている。この場合、搬送ロール１３４には、−１０Ｖ〜−３００Ｖの間の電圧が印加されることから、地絡されている吸着ロール１３５との間では吸着ロール１３５から搬送ロール１３４に向かう向きで、かつ、感光体１０の表面の静電的な潜像と現像ロール１３３の間に発生する電界（電位差は３５０Ｖ）よりも弱い電界（電位差は最大３００Ｖ）が発生する。これにより、電荷量は少ないもののマイナス極性である低帯電トナーは吸着ロール１３５に向かうこととなる。
【００５７】
吸着ロール１３５と搬送ロール１３４の間に、感光体１０の表面の静電的な潜像と現像ロール１３３の間に発生する電界よりも弱い電界を発生させると、低帯電トナーは、搬送ロール１３４の表面に磁気的に保持されている磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱く、電界が弱くても磁性キャリアから引き離せることから、吸着ロール１３５で現像剤中の低帯電トナーを吸着することができる。尚、吸着ロール１３５と搬送ロール１３４の間の電界強さが、感光体１０の表面の静電的な潜像と現像ロール１３３の間の電界強さ並に強いと、劣化していない高帯電のトナーをも吸着してしまうため、現像剤中から低帯電トナーを選択的に吸着するために、吸着ロール１３５と搬送ロール１３４の間の電界強さは、感光体１０の表面の静電的な潜像と現像ロール１３３の間に発生する電界よりも弱くされている。
【００５８】
一方、図示は省略するが、電圧制御器１３７のプラス可変電源１３７２の端子Ｂに搬送ロール１３４が接続されている場合、搬送ロール１３４には、＋１０Ｖ〜＋３００Ｖの間の電圧が印加されることから、地絡されている吸着ロール１３５との間では搬送ロール１３４から吸着ロール１３５に向かう向きの電界が発生する。これにより、電荷が移動した後、劣化していたために極性がプラス側に転じてしまった逆極トナーは吸着ロール１３５に向かうこととなる。尚、電圧制御器１３７におけるマイナス可変電源１３７１とプラス可変電源１３７２との間の切換および各電源における印加電圧値は、プリンタ１内のトナーの飛散による汚染度を検出する光学センサと、画像背景部の汚れを検出する光学センサとによる検出結果に応じて自動制御されている。
【００５９】
こうして吸着ロール１３５で低帯電トナーや逆極トナーがトナー回収箱１３６に回収される。
【００６０】
ここで、本実施形態のプリンタ１では、トナー回収箱１３６に回収された回収トナーを現像器１３に戻して再び用いることができるようにする工夫が施されており、さらにその回収トナーを現像器１３に供給するときの供給量を後述の様に制御して、トナー収容室１３８からの未使用のトナーの補給量を減らすとともに現像に必要な補給量を確保する工夫が施されている。
【００６１】
図５は、図１のＣ−Ｃ´線で切断し切断した面を図１の上方から見た状態を模式的に示した図である。
【００６２】
図５には、図３のパート（ｂ）に示したトナー供給口１３２ｃに、トナー回収箱１３６とトナー収容室１３５とのそれぞれから回収トナーと未使用のトナーとを供給する機構が示されている。
【００６３】
図５に示す様に、トナー回収箱１３６から供給口１３２ｃへと供給管１３６ａが延びていてこの供給管１３６ａ内には回収トナーを供給口１３２ｃに向かって搬送する搬送部材１３６０ａが配備されている。また、トナー収容室１３８からも供給口１３２ｃへと供給管１３８ａが延びていて、この供給管１３８ａ内には、未使用のトナーを搬送する搬送部材１３８０ａが配備されている。これらの搬送部材１３６０ａ，１３８０ａによって現像器１３の現像剤収容槽１３２内の第２収容部１３２ｂにトナーが供給される。これらの搬送部材１３６０ａ，１３８０ａは、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。これらの搬送部材１３６０ａ、１３８０ａは各々モータ１３６０，１３８０で駆動されておりそれらのモータ１３６０，１３８０の回転速度が制御部１Ａによって制御され、回収トナーを補給する側の搬送部材１３８０ａの動作速度と未使用のトナーを補給する側の搬送部材１３６０ａの動作速度の比（以降動作比率という）が調整される。こうして各モータ１３６０,１３８０の動作比率が調整されると、回収トナーと未使用のトナーそれぞれの供給量が調整される。また、詳細な説明は省略するが、制御部１Ａは、現像器１３内でのトナー濃度を一定濃度に保つ様にトナーの供給頻度を制御している。
【００６４】
こうして制御部１Ａの制御の下に回収トナーと未使用のトナーの各々の供給量が調整されて供給口１３２ｃから現像器１３の現像剤収容槽１３２の第２収容部１３２ｂにトナーが供給される。
【００６５】
図６は、制御部１Ａが実行するトナーの供給処理の手順を示す図である。
【００６６】
制御部１Ａは、まず露光器１２（図１参照）に外部から供給されてくる画像データに基づいて像密度を算出する（ステップＳ６０１）。次に、算出した像密度が１０％以上あるかどうかを判定する（ステップＳ６０２）。像密度が１０％未満である場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）には現像器１３でのトナー消費が少なく、従ってトナーの供給頻度も少ないので、上述した低帯電トナーや逆極トナーは生じ難いと考えられる。このため、制御部１Ａは、回収トナーを搬送する搬送部材１３６０ａと未使用のトナーを搬送する搬送部材１３８０ａとの動作比率を１：９にして未使用のトナーを主に使用させて現像器１３にトナーを供給させる（ステップＳ６０３）。
【００６７】
一方、像密度が１０％以上である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）には、現像器１３でのトナー消費は多く、従ってステップＳ６０４に進んで、直前５００枚の平均出力像密度が３％以上であるかどうかを判定する。平均出力像密度が３％以上である場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）は、直前５００枚でのトナー消費が充分に多くて現像器１３内のトナーは劣化していないため、トナーの供給量が多くても、上述した低帯電トナーや逆極トナーは生じ難いと考えられる。そこで、ステップＳ６０３に進んで未使用のトナーを主に使用させて現像器１３にトナーを供給させる。
【００６８】
上記ステップＳ６０４で平均出力像密度が３％未満である場合には、直前５００枚でのトナー消費が少なくて現像器１３内のトナーが劣化していると考えられる。そこで、回収トナーを搬送する搬送部材１３６０ａと未使用のトナーを搬送する搬送部材１３８０ａとの動作比率を９：１にして回収トナーを主に使用させて現像器１３にトナーを供給させる（ステップＳ６０５）。この回収トナーは、未使用のトナーよりも劣化が進んだトナーであるので、多量に現像器１３に供給されても低帯電トナーや逆極トナーが生じ難い。つまり、回収トナーを補給して未使用のトナーの補給量を減らすことで低帯電トナーや逆極トナーの発生が抑制される。一方、上述した低帯電トナーや逆極トナーの回収は低帯電トナーや逆極トナーを直接に減らすので、回収トナーの補給と相乗効果を発揮する。このため、本実施形態のように、劣化し易い低温定着トナーが採用された場合であっても、低帯電トナーや逆極トナーは充分に低減される。
【００６９】
なお、上記実施形態では、搬送ロール１３４等における電位状態が劣化トナーのうちの低帯電トナーや逆極トナーを回収トナーとして回収する電位状態となっている例を説明したが、本発明における搬送体等は、劣化トナーのうちの適正範囲の帯電量を超えた過帯電トナーを回収トナーとして回収する電位状態となっていても良い。
【００７０】
また本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてプリンタを例に挙げて説明したが、これが複写機であってもよく、またファクシミリ等でもあっても良い。
【００７１】
また、本実施形態では、本発明にいう画像形成装置として、搬送されてきた記録用紙に、転写ロールを用いて感光体上のトナー像を直接転写する直接転写方式プリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、転写ベルトを介してトナー像を記録用紙に転写する間接転写方式の画像形成装置であっても良い。
【００７２】
上記実施形態では、像密度をトナー消費量の目安として供給量を制御する例を示したが、本発明にいう回収トナー供給部は、現像器内でのトナー濃度変化を用いてトナー消費量を導いて供給量を制御するものであっても良い。
【００７３】
また、上記実施形態では、像密度を画像データから算出する例を示したが、本発明にいう像密度知得部は、外部から像密度を教えてもらうのではなく、あるいは像保持体上で像密度を測定するものでも良い。
【００７４】
さらに、帯電器は接触式の帯電ロール以外にもスコロトロンやコロトロンなどの放電式であっても良い。
【００７５】
次に、本発明の現像器の第２実施形態について説明する。
【００７６】
第２実施形態の現像器と第１実施形態の現像器１３との相違点は、第１実施形態では搬送ロール１３４に電圧制御器１３７が接続され吸着ロール１３５が地絡されているのに対し、第２実施形態では、搬送ロール１３４が地絡され、吸着ロール１３５が電圧制御器１３７に接続されている点である。以下、この相違点について説明する。
【００７７】
図７は、第２実施形態の現像器に備えられている搬送ロールおよび吸着ロールの概略構成図である。
【００７８】
図７には、吸着ロール１３５が、吸着ロール１３５に印加する電圧を制御する電圧制御器１３７に繋がれ、搬送ロール１３４が地絡されている様子が示されている。
【００７９】
また、図７には、電圧制御器１３７のマイナス可変電源１３７１の端子Ａに吸着ロール１３５が接続されている様子が示されている。この場合、吸着ロール１３５には、−１０Ｖ〜−３００Ｖの間の電圧が印加されることから、地絡されている搬送ロール１３４との間では搬送ロール１３４から吸着ロール１３５に向かう向きの電界が発生する。これにより、電荷が移動した後、劣化していたために極性がプラス側に転じてしまった逆極トナーは吸着ロール１３５に向かうこととなる。
【００８０】
一方、図示は省略するが、電圧制御器１３７のプラス可変電源１３７２の端子Ｂに吸着ロール１３５が接続されている場合、吸着ロール１３５には、＋１０Ｖ〜＋３００Ｖの間の電圧が印加されることから、地絡されている搬送ロール１３４との間では吸着ロール１３５から搬送ロール１３４に向かう向きで、かつ、感光体１０の表面の静電的な潜像と現像ロール１３３の間に発生する電界（電位差は３５０Ｖ）よりも弱い電界（電位差は最大３００Ｖ）が発生する。これにより、電荷量は少ないもののマイナス極性である低帯電トナーは吸着ロール１３５に向かうこととなる。この図７の構成にしても、図５と同じ効果が得られる。
【００８１】
ここで、上述した低温定着トナーの製造方法について説明する。
【００８２】
以下では、図１のプリンタ１で採用されているトナーの製造方法、およびそのトナーを有する二成分現像剤の製造方法について説明する。ここでは、一例として４０℃における損失弾性率が約４×１０８［Ｐａ］、トナー中の結晶性ポリエステル樹脂の比率が５％、トナーの形状係数が約１１５のトナーの製造方法について説明する。
−結晶性ポリエステル樹脂−
ここで、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査結量測定（ＤＳＣ）において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。なお、ここで、静電荷現像用トナーに用いられる『結晶性』とは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、ＤＳＣ曲線が明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定した際の吸熱ピークが発生し、その後前記ＤＳＣ曲線のベースラインに戻ることを意味する。
【００８３】
結晶性ポリエステル樹脂としては、具体的には、適度な融解温度を有し炭素数６以上のアルキル基を有する脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。炭素数６以上のアルキル基を有する結晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸または多価アルコールに炭素数６以上のアルキル基を有する重合性単量体を用いることで得ることができ、例えば、ドデセニルコハク酸などを用いることができるが、これに限るものではない。
樹脂の製造に用いる多価カルボン酸類としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、１，５−ナフタルレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸等の芳香族ジカルボン酸、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−（ヒドロキシエトキシ）安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸、コハク酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ダイマー酸、トリマー酸、水添ダイマー酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和脂肪族及び脂環族ジカルボン酸等を、また多価カルボン酸としては他にトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の三価以上の多価カルボン酸等を用いることができる。
【００８４】
樹脂の製造に用いる多価アルコール類としては脂肪族多価アルコール類、脂環族多価アルコール類、芳香族多価アルコール類等を例示できる。脂肪族多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジメチロールヘプタン、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、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グリコール、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポリエステルポリオール等の脂肪族ジオール類、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエルスリトール等のトリオール及びテトラオール類等を例示できる。
【００８５】
脂環族多価アルコール類としては１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、水素化ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物、トリシクロデカンジオール、トリシクロデカンジメタノール、ダイマージオール、水添ダイマージオール等を例示できる。
【００８６】
芳香族多価アルコール類としてはパラキシレングリコール、メタキシレングリコール、オルトキシレングリコール、１，４−フェニレングリコール、１，４−フェニレングリコールのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【００８７】
樹脂末端の極性基を封鎖し、トナー帯電特性の環境安定性を改善する目的において単官能単量体がポリエステル樹脂に導入される場合がある。単官能単量体としては、安息香酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸、スルホ安息香酸モノアンモニウム塩、スルホ安息香酸モノナトリウム塩、シクロヘキシルアミノカルボニル安息香酸、ｎ−ドデシルアミノカルボニル安息香酸、ターシャルブチル安息香酸、ナフタレンカルボン酸、４−メチル安息香酸、３−メチル安息香酸、サリチル酸、チオサリチル酸、フェニル酢酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、オクタンカルボン酸、ラウリル酸、ステアリル酸、及びこれらの低級アルキルエステル、等のモノカルボン酸類、あるいは脂肪族アルコール、芳香族アルコール、脂環族アルコール等のモノアルコールを用いることができる。
【００８８】
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。
【００８９】
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度１８０〜２３０℃の間で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させても良い。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させると良い。
【００９０】
結晶性ポリエステル樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物；マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物；亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物；亜リン酸化合物、リン酸化合物、及びアミン化合物等が挙げられる。
【００９１】
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度としては、好ましくは５０〜１００℃であり、より好ましくは６０〜１００℃である。前記融解温度が５０℃より低いとトナーの保存性や、定着後のトナー画像の保存性が問題となる場合がある一方、１００℃より高いと従来のトナーに比べて十分な低温定着が得られない場合がある。
【００９２】
また、結晶性ポリエステル樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、ここでは、最大のピークをもって融解温度とする。
【００９３】
更に、樹脂融解温度の測定には、例えばパーキンエルマー社製のＤＳＣ−７を用いることができる。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融解温度を用い樹脂のガラス転移温度の測定も同様に測定することができる。
【００９４】
このトナーに使用される結晶性ポリエステル樹脂は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による分子量測定で、重量平均分子量（Ｍｗ）が８，０００〜３５，０００であり、好ましくが１０，０００〜２５，０００である。重量平均分子量が８，０００未満では、非結晶性樹脂や離型剤との相溶が進行し、可塑を発生させる場合がある。また、３５，０００を超えるとトナー溶融時の粘度が上昇し、定着性や画像光沢性を損なうことがある。ここで、樹脂の分子量は、ＴＨＦ可溶物を、東ソー製ＧＰＣ・ＨＬＣ−９１２０、東ソー製カラム「ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｍ」（１５ｃｍ）を使用し、ＴＨＦ溶媒で測定し、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して分子量を算出したものである。後述する非結晶性ポリエステル樹脂の測定でも同様に測定した。
【００９５】
このトナーは、結晶性ポリエステル樹脂のＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−８に準拠して測定される融解温度（ｍｐ）が５０〜１００℃が好ましく用いられる。融解温度が５０℃未満では、トナーの熱保安性が低下し、１００℃を超えるとトナー定着時の画像光沢度が低下する。
【００９６】
結晶性ポリエステル樹脂の酸価（樹脂１ｇを中和するに必要なＫＯＨのｍｇ数）を５〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇに制御する。該酸価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、結晶性ポリエステル樹脂粒子同士が凝集体を形成し、離型剤との構造体の形成が困難となるばかりでなく、結晶性ポリエステル樹脂粒子がトナー中に独立に存在、或いは大きく成長しトナー表面に露出することがあり、トナーの流動性、帯電性の観点から好ましくない。また、該酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えるとトナー中への内包が困難となる場合がある。
−非晶性ポリエステル樹脂−
非晶性ポリエステル樹脂としては、上記触媒を用い主として上述した多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
【００９７】
非晶性ポリエステル樹脂は、上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス（窒素ガス等）の存在下、１５０〜２５０℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造することができる。
【００９８】
このトナーに用いられる非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、ＡＳＴＭ  
Ｄ３４１８−８に準拠して求めた場合に５０℃以上であることが好ましく、さらには５５℃以上、またさらには６０℃以上、６５℃未満であることが好ましい。ガラス転移温度が５０℃未満の場合には、取扱い中あるいは保存中に凝集する傾向がみられ、保存安定性に問題を生ずる場合がある。また、６５℃以上の場合は、定着性を低下させる場合があり、好ましくない。
【００９９】
また、このトナーに用いられる非晶性ポリエステル樹脂の軟化点は、６０〜９０℃の範囲であることが好ましい。樹脂の軟化温度を６０℃未満に抑えたトナーにおいては、取扱い中あるいは保存中に凝集する傾向がみられ、特に長時間の保存において、流動性が大きく悪化する場合がある。軟化点が９０℃を超える場合には定着性に支障をきたす場合がある。また定着ロールを高温に加熱する必要が生じるために、定着ロールの材質、ならびに複写される基材の材質が制限される。
【０１００】
このトナーに使用される非晶性ポリエステル樹脂は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による分子量測定で、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０，０００〜５０，０００であり、好ましくは２５，０００〜５０，０００である。重量平均分子量が２５，０００未満では、トナーの熱保管性が低下するばかりでなく、定着された画像の強度が低下する。また、５０，０００を超えると定着性が悪化し、画像光沢も低下する。
【０１０１】
非晶性ポリエステル樹脂の酸価を１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。該酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、トナー製造時の凝集体の粒度成長が早くなるため、出来上がるトナーの粒度分布が拡大するという不具合が生じる場合がある。また、該酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、結晶性ポリエステル樹脂、離型剤との酸価の差が大きくなるため、結晶性ポリエステル樹脂、離型剤との凝集だけが進む場合があり、定着性がトナー粒子間で変化してしまうという不具合がある。非晶性ポリエステル樹脂の酸価は、原料の多価カルボン酸と多価アルコールの配合比と反応率により、ポリエステルの末端のカルボキシル基を制御することによって調整することができる。あるいは多価カルボン酸成分として無水トリメリット酸を使用することによってポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。
【０１０２】
このトナーは、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂の重量比率が５／９５〜４０／６０であり、非晶性ポリエステル樹脂の割合が６０％未満では、良好な定着特性は得られるものの、定着像中の相分離構造が不均一となり、定着画像の強度、特に引っかき強度が低下し、傷がつきやすくなるといった問題を呈することがある。一方、９５％を超える場合では、結晶性ポリエステル樹脂由来のシャープメルト性が得られず、可塑が発生することがあり、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性を保つことができなくなる場合がある。
【０１０３】
結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作成については、樹脂の酸価の調整やイオン性界面活性剤などを用いて乳化分散することにより、調製することが可能である。
【０１０４】
また、その他の方法で作製した樹脂の場合は油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば樹脂をそれらの溶剤に解かして水中にイオン性の界面活性剤や高分子電解質と共にホモジナイザーなどの分散機により水中に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液を作製することができる。また、樹脂に界面活性剤を加え、ホモジナイザーなどの分散機により水中にて乳化分散する方法や転相乳化法などにより、樹脂粒子分散液を調製してもよい。
【０１０５】
このようにして得られた樹脂粒子分散液の粒子径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００堀場製作所製）で測定することができる。
−離型剤−
このトナーに用いられる離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類；オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス；ミツロウ等の動物系ワックス；モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油ワックス、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類；ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸と単価又は多価低級アルコールとのエステルワックス類；ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類；ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類；コレステリルステアレート等のコレステロール高級脂肪酸エステルワックス類などを挙げることができる。本実施の形態において、これらの離型剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、本実施の形態においては、これらの中で融解温度が４０℃〜１２０℃の物が用いられるが、最近の省エネルギー対応としての低温定着性の要求に対応する為には、特に５０℃〜１００℃の物が好ましく、より好ましくは５０〜８０℃の物が用いられる。
【０１０６】
これらの離型剤の添加量としては、トナー全量に対して、０．５〜３０重量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは１〜２０重量％の範囲、さらに好ましくは５〜１５重量％の範囲である。添加量が０．５重量％未満であると離型剤添加の効果がなく、３０重量％を超えると、帯電性に影響が現れやすくなったり、現像器内部においてトナーが破壊されやすくなり、離型剤のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れる場合がある。
【０１０７】
離型剤分散液中のワックス粒子の体積平均粒径は、０．１〜０．５μｍの範囲が好ましいが、特に０．１〜０．３μｍが好ましい。体積平均粒径が０．５μｍを超えると、トナー表面へ露出しやすくなりトナーの粉体流動性を悪化させたり像保持体や現像部材へのフィルミングがしやすくなったりする。また凝集工程で内包されない、合一工程で離型剤粒子が脱落してしまう問題が生じる。特にカラートナーを得る場合においては、離型剤粒子が大きいと乱反射によりＯＨＰ透過性が下がり、色再現性も低下する。なお、前記体積平均粒径は、例えば、上述したレーザー回折式粒度分布測定機などを用いて測定することができる。体積平均粒径が０．１μｍ以下では、トナーに充分な離型性を付与することが出来なくなり好ましくない。
【０１０８】
離型剤分散に於ける分散媒体は、水系が好ましく、水、純水、イオン交換水が用いられる。分散剤としては界面活性剤が用いられる。このトナーに用いられるワックス分散液の作製は、例えばボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、ナノマイザー、マイクロフルイダイザー、アルティマイザー、ゴーリン等の高圧型分散機、などの公知の分散方法を用いて、記述したような粒径、含有量を満たすことができるのであれば、いかなる方法・条件により作製されるものであってもよい。
−着色剤−
着色剤は、通常トナー中に効果的な量、例えばトナーの約１〜約１５重量％、望ましくは約３〜約１０重量％存在する。このトナーの製法で使用する、着色剤としては特に限定されず、公知の着色剤を使用することができ、目的に応じて適宜選択することができる。顔料を１種単独で用いてもよいし、同系統の顔料を２種以上混合して用いてもよい。また異系統の顔料を２種以上混合して用いてもよい。前記着色剤としては、具体的には、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック；ベンガラ、アニリンブラック、紺青、酸化チタン、磁性粉等の無機顔料；ファストイエロー、モノアゾイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン（３Ｂ、６Ｂ等）、パラブラウン等のアゾ顔料；銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料；フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料；等が挙げられる。
【０１０９】
また、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、デュポンオイルレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッドＣ、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート、パラブラウンなどの種々の顔料；アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジゴ系、チオインジゴ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料；などが挙げられる。これらの着色剤に透明度を低下させない程度にカーボンブラック等の黒色顔料、染料を混合してもよい。また、分散染料、油溶性染料等も挙げられる。
【０１１０】
着色剤分散に於ける分散媒体は、水系が好ましく、水、純水、イオン交換水が用いられる。分散剤としては界面活性剤が用いられる。このトナーに用いられる着色剤分散液の作製は、例えばボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、ナノマイザー、マイクロフルイダイザー、アルティマイザー、ゴーリン等の高圧型分散機、などの公知の分散方法を用いて、記述したような粒径、含有量を満たすことができるのであれば、いかなる方法・条件により作製されるものであってもよい。
＜その他の成分＞
このトナーに用いられ得るその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機粒子、有機粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
【０１１１】
上記無機粒子は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。該無機粒子としては、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、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子が好ましく、疎水化処理されたシリカ粒子が特に好ましい。
【０１１２】
無機粒子の平均１次粒子径（数平均粒子径）としては、１〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、その添加量（外添）としては、トナー１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部の範囲が好ましい。
【０１１３】
有機粒子は、一般にクリーニング性や転写性、時には帯電性を向上させる目的で使用される。前記有機粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン−アクリル共重合体等の粒子が挙げられる。
【０１１４】
帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシンや４級アンモニウム塩等が挙げられる。
＜トナーの特性＞
このトナーの体積平均粒子径は、１〜１２μｍが好ましく、３〜９μｍがより好ましく、３〜８μｍがより好ましい。また、本実施の形態のトナーの数平均粒子径は、１〜１０μｍが好ましく、２〜８μｍがより好ましい。粒子径が小さすぎると製造性が不安定になり、帯電性が不十分になり、現像性が低下することがあり、大きすぎると画像の解像性が低下する。
［現像剤］
次に、静電潜像現像用現像剤（以下「現像剤」ともいう）について説明する。
【０１１５】
現像剤は、上記のトナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとることができる。この現像剤は、前記トナーを、単独で用いると一成分系の現像剤となり、また、トナーとキャリアとを組み合わせて用いると二成分系の現像剤となる。
【０１１６】
キャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭６２−３９８７９号公報、特開昭５６−１１４６１号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
【０１１７】
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、３０〜２００μｍ程度の範囲である。
【０１１８】
また、樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類；ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類；２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン等のビニルピリジン類；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロぺニルケトン等のビニルケトン類；エチレン、プロピレン等のオレフィン類；弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー；などの単独重合体、又は２種類以上のモノマーからなる共重合体、さらに、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、１種単独で用いてもよいし、あるいは２種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子１００重量部に対して０．１〜１０重量部程度の範囲が好ましく、０．５〜３．０重量部の範囲がより好ましい。
【０１１９】
キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、ＵＭミキサーなどを使用することができ、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用することができる。
【０１２０】
また、この現像剤においては、トナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
実施例
以下、実施例によりこのトナーをさらに具体的に説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて「質量部」を意味する。
（損失弾性率の測定方法）
損失弾性率の測定方法は角周波数が６．２８ｒａｄ／ｓｅｃ、歪量０．１％、４０℃で測定したものである。
損失弾性率は、正弦波振動法により測定した動的粘弾性から求めており、動的粘弾性の測定にはレオメトリックサイエンティフィック社製ＡＲＥＳ測定装置を用いた。動的粘弾性の測定は、錠剤に成形したトナーを、８ｍｍ径のパラレルプレートにセットし、ノーマルフォースを０とした後に６．２８ｒａｄ／ｓｅｃの振動周波数で正弦波振動を与えて実施した。測定は３０℃から開始し、５０℃まで継続した。測定時間インターバルは３０秒
、昇温は１℃／ｍｉｎとし、歪量を０．１％にし、複素弾性率及び正接損失を求めた。
（トナーの形状係数）
形状係数は以下の式により求めた。
形状係数＝（（最大径／２）２×π）×１００／投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を２本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。
また、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積をいう。
この形状係数は、走査型電子顕微鏡により２０００倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＭＡＧＥ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。
この際、１００個のトナー粒子を使用してこのトナーの形状係数を上記算出式にて測定したものである。
（粒度および粒度分布測定方法）
このトナーの粒度および粒度分布測定について述べる。測定する粒子が２μｍ以上の場合、測定装置としてはコールターマルチサイザーＩＩ型（ベックマンーコールター社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮ―ＩＩ（ベックマンーコールター社製）を使用した。
【０１２１】
測定法としては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ホン酸ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。これを前記電解液１００〜１５０ｍｌ中に添加した。
【０１２２】
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ―ＩＩ型により、アパーチャー径として１００μｍアパーチャーを用いて２〜６０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求めた。測定する粒子数は５００００であった。
【０１２３】
またこのトナーの粒度は以下の方法により求めた。測定された粒度分布を分割された粒度範囲（チャンネル）に対し、粒度の小さいほうから体積累積分布を描き、累積５０％となる体積平均粒径をＤ５０と定義する。用いたトナーの体積平均粒径は該Ｄ５０である。
【０１２４】
なおキャリアの平均粒径は電子顕微鏡（ＦＥ―ＳＥＭ）による写真を撮影し、１００個の粒子について個々の最大径、最少径を測定し、その和を２で割ったものを個々の粒子の粒径とした。キャリアの平均粒径は個々の個々の粒子の粒径の平均である。なお樹脂被覆を行う前のコアについての平均粒径も同様の方法で測定した。
−結晶性ポリエステル樹脂の調整−
三口フラスコにデカン酸ジメチル１００質量部、１，９−ノナンジオール７５．０質量部、ジブチルすずオキサイド０．０８質量部を窒素雰囲気下で、１８０℃、８時間反応させる。反応中、生成された水は系外へ除去した。その後、徐々に減圧しながら、２３０℃まで温度をあげて、７時間反応させた後、冷却し、結晶性ポリエステル樹脂を得た。この結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、１７０００であった。
−非晶性ポリエステル樹脂の作製−
三口フラスコにテレフタル酸ジメチル８２質量部、イソフタル酸ジメチル８２質量部、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物７９質量部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物２５７質量部、ジブチルすずオキサイド０．２３質量部を窒素雰囲気下で、１８０℃、３時間反応させる。反応中、生成された水は系外へ除去した。その後、徐々に減圧しながら、２４０℃まで温度をあげて、２時間反応させた後、冷却し、非晶性ポリエステル樹脂を得た。この非晶性ポリエステル樹脂の重量分子量は、１６５００であった。
−結晶性ポリエステル／非晶性ポリエステル混合樹脂分散液の作製−
三口フラスコに、上記の結晶性樹脂を５質量部、上記の非晶性樹脂を９５質量部、メチルエチルケトン５０質量部、イソプロピルアルコール１５質量部を加えて攪拌させながら、６０℃に加熱して、樹脂を溶解させた後、１０％アンモニア水溶液２５質量部を加える。さらにイオン交換水４００質量部を徐々に加えて、転相乳化を行った後、脱溶媒した後、固形分濃度を２５％に調整し、結晶性ポリエステル／非晶性ポリエステル混合樹脂分散液を得た。
【０１２５】
−離型剤分散液の調製−
・パラフィンワックス（日本精蝋（株）性：ＨＮＰ９，融解温度７７℃）：６０質量部
・アニオン性界面活性剤（第一工業製薬（株）：ネオゲンＲＫ）：４質量部
・イオン交換水：２００質量部
以上の成分を混合した溶液を１２０℃に加熱して、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックスＴ５０）を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー（ゴーリン社）で分散処理し、体積平均粒径が２５０ｎｍである離型剤を分散させてなる離型剤分散液を調製した。なお、この分散液の離型剤濃度が２０質量％となるように水分量を調整した。
−着色剤分散液の調製−
・シアン顔料（銅フタロシアニンＢ１５：３、大日精化社製）：５０質量部
・非イオン性界面活性剤ノニポール４００（花王社製）：５質量部
・イオン交換水：２００質量部
以上の成分を混合溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー（（株）スギノマシン製、ＨＪＰ３０００６）を用いて約１時間分散し、水分量を調整して、着色剤粒子分散液（１）を得た。
−トナー母粒子の製造−
・上記の結晶性ポリエステル／非晶性ポリエステル混合樹脂分散液：７２０質量部
・上記の着色剤分散液：５０質量部
・上記の離型剤分散液：７０質量部
・カチオン界面活性剤・（花王（株）製：サニゾールＢ５０）：１．５質量部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容し、０．１規定の硫酸を添加してｐＨを３．８に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が１０重量％の硝酸水溶液３０質量部を添加した。
【０１２６】
その後にホモジナイザー（ＩＫＡ社製、ウルトラタラックスＴ５０）を用いて３０℃において分散した後、加熱用オイルバス中で４０℃まで加熱した。得られたコア凝集粒子の体積平均粒径を測定すると、５．２μｍであった。
【０１２７】
この凝集粒子分散液を４０℃で３０分間保持した後、このコア凝集粒子が形成された分散液中に、非晶性ポリエステル樹脂分散液を緩やかに１６０質量部追加し１時間保持した。得られた付着樹脂凝集粒子の体積平均粒径は６．２μｍであった。０．１規定の硝酸を添加してｐＨを７．０に調整した後、攪拌を継続しながら９５℃まで加熱し、５時間保持した。
【０１２８】
その後、２０℃／ｍｉｎの速度で２０℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることによりトナー母粒子を得た。得られたトナー母粒子の体積平均粒径は６．１μｍであった。
−キャリヤの製造−
・フェライト粒子（体積平均粒径：５０μｍ）：１００質量部
・トルエン：１４質量部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体（成分比：スチレン／メチルメタクリレート＝９０／１０、重量平均分子量Ｍｗ＝８００００）：２質量部
・カーボンブラック（Ｒ３３０：キャボット社製）：０．２質量部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を１０分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、６０℃において３０分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリヤを得た。
−現像剤の作製−
上記のトナー母粒子について、外添剤として市販のヒュームドシリカＲＸ５０（日本アエロジル製）をトナー母粒子１００質量部に対して１．２質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合して静電荷像現像用トナー１〜５を得た。ついで、このトナー８質量部と上記キャリア１００質量部とを混合して二成分現像剤を調整した。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器の上面からの透視図である。
【図３】図２に示す現像器の断面図である。
【図４】搬送ロールおよび吸着ロールのの概略構成図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ´線で切断し切断した面を図１の上方から見た状態を模式的に示した図である。
【図６】制御部１Ａが実行するトナーの供給処理の手順を示す図である。
【図７】第２実施形態の現像器に備えられている搬送ロールおよび吸着ロールの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１  プリンタ
１０  感光体
１１  帯電ロール
１２  露光器
１３  現像器
１３１  撹拌搬送部材
１３２  現像剤収容槽
１３３  現像ロール
１３４  搬送ロール
１３５  吸着ロール
１３６  トナー回収箱
１３７  電圧制御器
１３７１  マイナス可変電源
１３７２  プラス可変電源
１３８  トナー収容室
１４  転写器
１５  定着器
１６  用紙カセット
１７  用紙搬送装置
【図１】
2010204465.tif 000003
【図２】
2010204465.tif 000004
【図３】
2010204465.tif 000005
【図４】
2010204465.tif 000006
【図５】
2010204465.tif 000007
【図６】
2010204465.tif 000008
【図７】
2010204465.tif 000009