(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
像担持体を帯電させる帯電装置と、
露光することにより像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、
現像剤担持体に担持し、搬送される所定の極性に帯電した現像剤により静電潜像を現像して顕像化する１成分現像剤を有する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
トナー補給容器を現像装置に装着してトナーを補給するときに、
現像装置内の使用してきた経時のトナーがトナー補給容器に入り、トナー補給容器の未使用の新しいトナーとトナー補給容器内で混合して混合トナーを形成し、
前記混合動作は、予め定めた時間で終え、かつ、前記混合トナーをトナー収納部に補給する補給口は、混合の動作の後に、開放されて、前記混合トナーが現像装置に補給される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、 
前記トナー補給容器は、現像装置の経時のトナーが入る取込口を設けている
ことを特徴とする画像形成装置。 
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、 
前記トナー補給容器に現像装置から取り込む経時のトナーの量は、トナー補給容器内の新しいトナーに対して０．６倍以上の範囲である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、 
前記混合トナーは、予め定めた所定量を所定間隔で補給する分割補給である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、 
前記トナー補給容器は、補給用の新しいトナーを収納する新しいトナーの収納室とトナーの入っていない混合用空室とを備え、
トナー補給容器を現像装置に設置して、混合用空室に経時のトナーを取り込んだ後、補給用の新しいトナーと混ぜ合わせて混合する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、 
前記画像形成装置は、少なくとも、像担持体と現像装置とが一体に支持されて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するもので、詳細には、新しいトナーと経時のトナーとを混合するトナー補給容器を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、まず、帯電ローラによって感光ドラム上を均一に帯電した後、レーザビーム走査光により静電潜像を感光ドラム上に形成する。そして、静電潜像に応じて現像装置中のトナーにより可視像化する。
記録媒体すなわち転写紙は、感光体ドラムと転写ローラとの略当接部で転写され、転写紙上の画像は定着装置で溶融定着される。
ここで、現像装置は、現像剤担持体としての現像ローラ、現像ローラに非磁性一成分トナー（負極性）を供給する供給ローラ、供給ローラ近傍に容器中のトナーを搬送する撹拌部材、現像ローラ上のトナー量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレードが配設される。尚、現像ローラは感光ドラムと当接するため、弾性体で形成される。また、現像ブレードは、金属薄板のバネ弾性を利用して圧接触されることが多い。現像には、現像ローラに、トナーを現像ローラから感光ドラム側へ転移させるために、現像バイアス電源により所定電位が供給される。
また、現像装置の規制ブレードには、トナーの帯電量を安定化させるために、ブレードバイアス電源が接続される。ブレードバイアス電源は、現像バイアス電源と同電位のもの、各々異なる電位を供給するもの等各種存在する。
例えば、現像ローラには現像バイアス電源から−３００Ｖの電圧が常時供給され、一方の現像ブレードにはブレードバイアス電源から−４００Ｖが供給されることで、現像ローラと現像ブレード間に約１００Ｖの電位差を生じさえる場合もある。これによって、トナー帯電量の安定化が計られ、トナー漏れの改善が得られる。また、現像ブレードに常時ＡＣバイアスを印加する例もある。
【０００３】
このような画像形成装置において、大量に印刷する画像形成装置の場合には印刷が行なわれると共にトナーが消費されるため、多数枚のコピーが行なわれた後においてはトナーを補給することが必要となる。トナーの補給は、一般に、トナーを収納したトナー補給容器のシール部材を剥して、現像装置の開口蓋を開いて静電記録装置の現像装置に補充することよってなされる。
トナー補給動作によって現像装置内に補給された新しいトナーと、現像装置内で使用してきた経時のトナーとの間で相互帯電が行われ、新しいトナーは本来の荷電よりも大きく荷電されたり、もともと現像装置内にあった経時のトナーは通常より弱い荷電また逆極性に荷電されることで、地汚れの悪化などの不具合が発生する。
この相互帯電が発生する理由は、もともとは、新しいトナーであった現像装置中のトナーが、印刷動作によって、補給ローラ、現像ローラ、規制ブレード、感光体間の接触部を通過した際、ストレスを与えられ、トナーの外添が離脱したりトナー表面に埋没される。さらには、トナーが割れたり、変形したものも存在し、トナーとしての荷電ポテンシャルが低下する。これと新しいトナーと混ざった際、新しいトナーの荷電ポテンシャルと現像装置内の経時のトナーの荷電ポテンシャルの違った二つのトナーが混ざりあうことで、トナー同士で電荷のやり取りが発生し、一方は混合しないときの通常荷電より高い荷電となり、他方は通常より荷電は低くなると考えられる。
実際の画像形成動作では、現像装置内で起こる相互帯電を抑制し、地汚れのおこらない安定したが画質を得ることが求められている。
【０００４】
引用文献１では、開口部を有し、内部にトナーを収納したトナー補給容器により現像装置にトナーを補給するようにした記録装置に使用されるトナー補給装置において、トナーを補給するトナー補給口と、そのトナー補給口に前記トナー補給容器の開口部を合わせた状態で、トナー補給容器を保持する保持部材と、その保持部材に設けられた振動許容部材とを備え、前記トナー補給容器を振動させてトナーを補給するトナー補給装置が開示されている。しかし、引用文献１では、トナー補給容器から現像装置へのトナーを効率よく補給するトナー補給装置であって、トナー補給容器内で、補給前のトナーと使用されている経時のトナーとが混合して使用する旨の記載はない。
引用文献２では、略水平に設置され、その軸線回りに回転してトナー補給を行うトナー補給容器を備える現像装置にして、トナー補給完了後に空となった当該容器へ劣化現像剤を導き回収する現像装置において、前記容器の開口部に付けられた栓が、トナー補給時と現像剤回収時とで、異なる開放位置をとる現像装置が開示されている。しかし、引用文献２では、トナー補給容器の形状に関する発明であり、トナー補給容器内で、補給前のトナーと使用されている経時のトナーとが混合して使用する旨の記載はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、補給前の現像装置で使用されている経時のトナーと補給用の未使用の新たなトナーとをトナー補給容器内で補給前に混合させることで、相互帯電がなくった状態であって、現像装置内のトナーに近い荷電レベルの混合トナーを現像装置内に補給して、トナー補給時の相互帯電を抑制する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、露光することにより像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、現像剤担持体に担持し、搬送される所定の極性に帯電した現像剤により静電潜像を現像して顕像化する１成分現像剤を有する現像装置とを備える画像形成装置において、トナー補給容器を現像装置に装着してトナーを補給するときに、現像装置内の使用してきた経時のトナーがトナー補給容器に入り、トナー補給容器の未使用の新しいトナーとトナー補給容器内で混合して混合トナーを形成し、前記混合動作は、予め定めた時間で終え、かつ、前記混合トナーをトナー収納部に補給する補給口は、混合の動作の後に、開放されて、前記混合トナーが現像装置に補給されることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー補給容器は、現像装置の経時のトナーが入る取込口を設けていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー補給容器に現像装置から取り込む経時のトナーの量は、トナー補給容器内の新しいトナーに対して０．６倍以上の範囲であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記混合トナーは、予め定めた所定量を所定間隔で補給する分割補給であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー補給容器は、補給用の新しいトナーを収納する新しいトナーの収納室とトナーの入っていない混合用空室とを備え、トナー補給容器を現像装置に設置して、混合用空室に経時のトナーを取り込んだ後、補給用の新しいトナーと混ぜ合わせて混合することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくとも、像担持体と現像装置とが一体に支持されて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の画像形成装置では、補給前の現像装置内のトナーと補給トナーとをトナー補給容器３７内で事前に混合させることで、相互帯電がなくなった現像装置内のトナーに近い荷電レベルのトナーを現像装置内に補給して、トナー補給時の相互帯電を抑制でき、地汚れの少ない高品位の画像を得ることができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置に４つの作像ユニットが並列配置されて、トナー像を転写される中間転写ベルトを備えている全体概略図である。
【図２】本発明の画像形成装置の他の実施形態の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジの構成を示している概略図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一つの実施形態を説明するために現像装置に関して模式的に示した図である。
【図５】トナーの帯電量分布を示す図である。
【図６】本発明の画像形成装置の他の実施形態を説明するために現像装置に関して模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の例としてフルカラー画像形成装置で説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置に４つの作像ユニットが並列配置されて、トナー像を転写される中間転写ベルトを備えている全体概略図である。
本発明に係る画像形成装置１は、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５と、原稿を読み取るスキャナ（読取装置）４、トナー画像を形成する画像形成部３、そして、その下に記録紙等の記録部材９を備え、供給する給紙部２が配置されている。
画像形成装置１は、その中央部に画像形成部３が配置されている。画像形成部３では、その内部の略中央に、プロセスカートリッジとしての作像ユニット１０をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーに対応した４つを水平な横方向に並列に並べたタンデム型に配列している。４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの上方には、帯電した各感光体１１の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置１２が備えられている。また、４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの下方には、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトをローラ６５１、６５２に掛け回して支持し、回転駆動する中間転写ベルト６１を備える転写装置６０を配置している。
いずれの作像ユニット１０でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別に関係ない場合はＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表示を省略する。各作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋを有し、各感光体１１の周りには、感光体１１表面に電荷を与える帯電装置２０、感光体１１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置３０、感光体１１表面に、図示しない潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、トナー像転写後の感光体１１表面のクリーニングをするクリーニングブレードを備えるクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。これで、一つの作像ユニット１０を形成している。なお、ここでは、作像ユニット１０は、感光体１１と、帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置４０、潤滑剤塗布装置のいずれか１つ以上を一体的に支持されていて、画像形成装置１に着脱可能になっているプロセスカートリッジとして用いている。ただし、作像ユニット１０の形態を成していれば良く、ここで例示した帯電装置等に限定するものではない。
【００１１】
感光体１１は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機感光体であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機感光体１１としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
【００１２】
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない感光体１１を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また感光体１１を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００１３】
帯電装置２０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ２１を備える。帯電ローラ２１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。このイオンを放電する帯電ローラ２１は、材質としては弾性樹脂ローラを用いている。また、帯電ローラ２１は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有することがある。
また、帯電ローラ２１は、感光体１１に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ２１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体１１表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ２１は、感光体に近接させずに、接触させても良い。ローラ形状であり、感光体１１に近接している部分で、放電して、感光体１１を帯電させることができる。また、近接させて非接触にすることで、帯電ローラ２１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ２１には、帯電ローラ２１表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。
現像装置３０は、感光体１１と対向する位置に配置されている。現像装置３０に関しては、後述する。
クリーニング装置４０は、クリーニングブレードが感光体１１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレードをカウンタ方式で、感光体１１に当接し、これによって、感光体１１上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体１１から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収コイル２２で、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
【００１４】
転写装置６０は、トナー像が積層される中間転写ベルト６１、感光体１１上のトナー像を中間転写ベルト６１に転写・積層させる一次転写ローラ６２、積層されたトナー像を記録部材９に転写する二次転写ローラ６３等を備えている。さらに、転写装置６０は、二次転写ローラ６３に対向する部分で、中間転写ベルト６１の内側には、対向部材６７を設けている。
中間転写ベルト６１を挟んで、各感光体１１と対向する位置には、感光体１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１上に一次転写する一次転写ローラ６２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ６２は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、感光体１１から中間転写ベルト６１側に引き寄せ移行させることで、一次転写する。また、この一次転写ローラ６２は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有させ、半導電性にすることが好ましい。一次転写ローラ６２の抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が異なると転写効率は大きく異なってくるため、安定して転写効率を維持できない。これは、転写ニップ部においてトナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう結果、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分得られなくなるためである。特に、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合には転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には一次転写ローラ６２として抵抗値の高いものを使用することが望まれる。
また、中間転写ベルト６１に積層されたトナー像は、二次転写ローラ６３で記録部材に二次転写される。二次転写ローラ６３には、一次転写ローラ６２と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、中間転写ベルト６１から、搬送されてきた記録部材側に引き寄せ移行させることで、二次転写する。
また、中間転写ベルト６１には、二次転写後の中間転写ベルト６１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置６４が設けられている。回転部材６４２が中間転写ベルト６１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置１本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。回転部材６４２を中間転写ベルト６１に当接し、これによって、中間転写ベルト６１上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材の添剤を中間転写ベルト６１から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、図示しない容器に貯留する。
さらに、この画像形成装置１には、中間転写ベルト６１に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置が設けられている。潤滑剤塗布装置は、回転しながら削り取った潤滑剤を中間転写ベルト６１表面に塗布する。なお、同様の機能を有する潤滑剤塗布装置を感光体１１に対して配設してもよい。
本実施形態においては、固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸等の脂肪酸基を有する金属化合物なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
転写装置６０の下方には、記録紙上のトナー像を記録紙に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、図示しないが、主に、内部にハロゲンヒータを有する定着ローラと、これに対向し、圧接して配置される加圧ローラとから構成されている。定着装置７０は、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。
【００１５】
画像形成動作は、まず、負荷電極性の感光体１１に対し、露光装置１２のレーザビームにより各感光体１１の表面に形成された色毎の静電潜像が形成される。次に、現像装置３０で、感光体１１の帯電極性と同極性（負極性）の所定の色のトナーで現像され、顕像となる反転現像がおこなわれる。このときに、無端状の中間転写ベルト６１が、複数のローラ６５１〜６５３により支持されて、感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋの上部に設けられて、各感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋの現像工程後の一部が接触するように張架、配置されて、走行している。また、中間転写ベルト６１には、各感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋに形成されたトナー画像を１次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、６２Ｋで、中間転写ベルト６１上に転写され、トナー画像が重ねられて、未定着の画像が形成される。中間転写ベルト６１の外周部には、クリーニングバックアップローラ６４１に対向する位置にベルトクリーニング装置６４が設けられている。このベルトクリーニング装置６４は、中間転写ベルト６１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。さらに、中間転写ベルト６１の外周で、支持ローラ６５３の対向する位置には、二次転写ローラ６３が設けてある。中間転写ベルト６１と２次転写ローラ６３の間に記録部材９を通過させながら、二次転写ローラ６３にバイアスを印加することで中間転写ベルト６１が担持するトナー画像が記録部材９に転写される。二次転写ローラ６３に印加される転写電圧の極性は、トナーの極性と逆のプラス極性である。これらの中間転写ベルト６１に関連する部材は、中間転写ベルト６１とともに転写装置６０として一体的に構成してあり、画像形成装置１に対し着脱が可能となっている。
画像形成装置１の下側には記録部材９を供給可能に収納した給紙カセット８１を備える給紙装置８０が配備されている。この給紙カセット８１から、確実に記録部材９の一枚だけが搬送ローラ８２によりレジストローラ８４に送られる。さらに、二次転写ローラ６３を通過した記録部材９は、搬送方向下流に備えられた定着装置７０まで搬送される。定着後の記録部材９は、排紙ローラ８５により、画像形成装置１の外に設けた排紙トレイ８６に排紙、スタックさせる。
【００１６】
なお、図１中で、本発明の画像形成装置１に用いる画像形成ステーション１０は、プロセスカートリッジとしても機能する。図１に示すように、このプロセスカートリッジ１０は、感光体１１の周囲に、帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置１４を配置している。プロセスカートリッジ１０は、少なくとも感光体１１とその他のプロセス装置を備えていればよい。上部に配置される露光装置１２から照射されたレーザ光Ｌによって、感光体１１上に潜像が形成される。
【００１７】
図２は、本発明の画像形成装置の他の実施形態の構成を示す概略図である。ここでは、図１に示す画像形成装置１と異なり、中間転写ベルト２１を備えておらず、並列に配置している４つのイエロー，シアン，マゼンタ，ブラック作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋを記録紙が通過して、各々のユニットにおけるトナー画像を直接記録紙上に重ね合わせて行く。その後は、図１に記載の画像形成装置１と同様に、記録紙は定着装置７０に搬送され加熱・加圧されて記録紙上のトナー像が定着されフルカラー画像が出力される。
【００１８】
図３は、本発明の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジの構成を示している概略図である。このプロセスカートリッジ１０は、感光体１１の周囲に、帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置４０を配置している。プロセスカートリッジ１０は、少なくとも感光体１１とその他のプロセス装置を備えていればよい。上部に配置される露光装置１２から照射されたレーザ光Ｌによって、感光体１１上に潜像が形成される。帯電装置２０は、また、クリーニング装置４０は、上述した。なお、このほかに、フッ素樹脂、シリコーン樹脂の樹脂、及びステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等のステアリン酸金属化合物を潤滑剤として感光体１１上に塗布する潤滑剤塗布装置を併せて設けても良い。
現像装置３０は、現像剤を収納するトナー収納部３６、感光体１１に対向し現像剤により感光体１１上の潜像を現像する現像ローラ３１とを有する。さらに、トナー収納部３６には、現像剤を現像剤担持体である現像ローラ３１に供給する現像剤供給部材である供給ローラ３３が設けられている。さらに、トナー収容部３６内に設けられた現像剤攪拌部材である攪拌ローラ３４を備えている。
現像装置の構成については、現像ローラ３１は直径φ６ｍｍ芯金に直径φ１２ｍｍの導電ウレタンで構成させており、体積抵抗５×１０６Ω・ｃｍ以上のやや高抵抗の弾性体を用いた現像ローラ３１を使用している。供給ローラ３３は、カーボンにより導電化された発泡ウレタン材で構成されている直径φ１０ｍｍとなっている。規制ブレード３２は、厚さｔ０．１ｍｍのステンレス製で先端をＬ字に曲げることによりトナー層を規制しており、圧力をかけて現像ローラ３１に接触し、現像ローラ３１に対して−１００Ｖで印加している。入り口シール３２１は、１×１００Ω・ｃｍ〜１×１０５Ω・ｃｍの体積抵抗の導電性のＰＴＦＥで構成されており、現像ローラ３１に対して同電位となっており、現像ローラ３１上のトナーを除電して現像層に戻す役割をしている。
現像ローラ３１の装置の速度は２０ｐｐｍであるが、感光体線速は１２０ｍｍ／ｓ、現像ローラの線速比１．４で同方向回転、供給ローラはカウンタ回転であり直径φ１０ｍｍで線速比１．０で回転している。
なお、本実施形態の現像装置３０では、一成分現像剤を用いている。一成分現像剤では、磁性トナー、非磁性トナーのどちらを用いても良い。カラー画像形成する本実施形態の画像形成装置１では、非磁性トナーが好ましい。トナーは体積平均粒径が８．５μｍで、結着樹脂としてポリエステル樹脂による粉砕トナーを用いている。このために、現像装置３０では、キャリアという攪拌・混合媒体を用いることなく、現像剤を現像装置３０内でストレスを与え、かつ滞留するようなことのないように、スムーズに搬送させるものである。さらに、トナー収納部３６の上方には、トナー補給容器３７が設けられており、このトナー補給容器３７に関しては後述する。
また、現像装置３０には、着脱可能な追加補給容器３８が設置されており、現像装置３０内のトナーが少なくなるとトナーが充填された追加補給容器３８を設置してトナーを補給すること印刷を継続できる構成となっている。補給タイミングはトナー補給容器３７内のトナーがなくなったことを検知したり、現像装置３０内のトナーが少なくなったことを検知する検知手段を備えたり、印字ドットカウンタを備えることで消費量を想定して補給を行うことがある。補給量は穂所定にタイミングで所定量のトナーを補給する構成もあれば、追加補給容器３８内トナーのほとんどを一気に補給する構成もある。
【００１９】
図４は、本発明の画像形成装置の一つの実施形態を説明するために現像装置に関して模式的に示した図である。図４に示すように、現像装置３０にトナー補給容器３７が収納されている状態を模式的に示している。（ａ）に示すように、現像装置３０は、画像形成動作が経時的に行われて、現像装置３０のトナー収納部３６には、その使用した時間が経過した経時トナー（以下、単に「経時トナー」と記す。）が収納されている。トナー補給容器３７は、補給する未使用の新しいトナー（以下、単に「新しいトナー」と記す。）が収納されている。トナー補給容器３７は、新しいトナーを収容する取込口３７２、トナーを現像装置３０に補給する補給口３７５、混合部材３７７を有している。ここで、現像装置３０のトナー収納部３６からトナー補給容器３７に経時トナーが取り込まれる。
（ｂ）に示すように、トナー補給容器３７に取り込まれた経時トナーは、新しいトナーを混ぜ合わされる。さらに、トナー補給容器３７に配置されている補給用混合部材３７によって、トナー補給容器３７内で攪拌混合されて、混合トナーを形成する。
次ぎに、（ｃ）に示すように、トナー補給容器３７内で形成された混合トナーを、補給口３７５より現像装置３０に補給する。この現像装置３０におけるトナー収納部３６とトナー補給容器３７との間のトナーの搬送は、搬送オーガ、スクリュー、コイルのいずれでも良いが、柔軟な搬送経路内を搬送するにはコイルが好ましい。なお、これらの搬送経路に関しては、周知であり、詳細は省略する。
【００２０】
つぎに、追加補給することことでトナー補給容器内のトナー（新しいトナー）と補給前の現像装置内トナー（経時トナー）の混合時に発生する相互帯電について説明する。
図５は、トナーの帯電量分布を示す図である。横軸は、トナー１個の帯電量とそのトナーの半径の比を表している。縦軸は、測定したトナーの個数を表している。
使用中の経時のトナーは、現像ローラ３１上のトナーの帯電量分布を測定した。新しいトナーは、トナー補給容器３７内のトナーを現像ローラ３１上で薄層を形成したトナーの帯電量分布を測定した。混合トナーでは、新しいトナーと使用中の経時のトナーを、トナー補給容器で混合して現像装置３０に補給して、現像ローラ３１上にトナー薄層を形成させて、現像ローラ３１上トナーの帯電量分布を測定した。
ただし、このときに、これらのトナーを用いる現像装置３０を画像形成装置１に装着し、画像を形成し、その画像の画質を評価するために、時の感光体の地汚れを測定した。新しいトナーと経時のトナーの個々の地汚れレベルを測定した。さらに、新しいトナーに経時のトナーを補給して画像形成を行ったところ、混合した直後では、地汚れレベルが混合前の新しいトナー、経時のトナーよりも悪化した。しかし、地汚れが悪化した混合トナーも、１００枚連続プリントを行い、十分に混合した後では、地汚れが薄くなり、画質が改善した。これにより一定の混合時間を経ることで改善していくことが確認できた。したがって、ここでいう混合トナーとは、単に混ぜ会わせるのではなく、十分に混ぜ合わせたトナーをいうものであって、帯電量分布に示した混合トナーは、十分に混合した後のトナーをいうものである。
【００２１】
帯電量分布では、もともと新しいトナーは、１個当たりの電荷量が高いが、分布としては広くなっている。経時のトナーは、１個当たりの電荷量が低いが、分布としては狭くなっている。これに対して、これらを混合した混合トナーは、混合することで、高い電荷量側のトナー量が増加し、逆極性の電荷量のトナーも増加する。
これは、むしろ非磁性、磁性の一成分トナーの特有の現象である。通常用いられているトナーとキャリアとを用いる二成分現像剤では、未使用の現像剤のトナーの方が帯電量が高く且つその分布が狭く、使用した経時の現像剤のトナーの帯電量が低く且つその分布が広くなっていることの方が多い。したがって、一成分現像剤では、このように、使用した経時の現像剤のトナーの新しいトナーと使用中の経時のトナーを混同した混合トナーを用いることが好ましい。
【００２２】
図６は、本発明の画像形成装置の他の実施形態を説明するために現像装置に関して模式的に示した図である。
ここでは、新しいトナーが現像装置３０に直接入り、相互帯電が行われる状態でプリントされることを避けるため、トナー補給容器３７の中で、新しいトナーと経時のトナーとの混合を十分行った後に、相互帯電が緩和された混合トナーを現像装置３０に補給することである。
（ａ）に示すように、ここでのトナー補給容器３７は、補給するための未使用の新しいトナーを収納する新しいトナーの収納室３７１、経時のトナーを取り込むための混合用空室３７２、この混合用空室３７２に経時のトナーを取り入れるための取込口３７３、この取込口を開閉するための取込口シャッター３７４、両室３７１、３７２を仕切っている仕切板３７５、新しいトナーと経時のトナーとを混ぜ合わせて形成した混合トナーを収納するトナー補給容器３７から現像装置３０へこの混合トナーを補給するための補給口３７６、この補給口を開閉するための補給口シャッター３７７、新しいトナーと経時のトナーとを混合するためのトナー補給容器混合部材３７８とを有している。
（ｂ）に示すように、トナー補給容器３７の取込口シャッター３７４を開いて取込口３７３を開放し、現像装置３０のトナー収納部３６から経時のトナーを、混合用空室３７２に取り込んでいる。このときに、トナー補給容器３７には仕切板があるので、この時点で新しいトナーと経時のトナーとが混ぜ合わされることはない。
次ぎに、（ｃ）に示すように、予め定めている量の経時のトナーが混合用空室に取り込んだ後は、取込口シャッター３７４を閉じて取込口３７３を塞いでいる。
次ぎに、（ｄ）に示すように、トナー補給容器３７には仕切板を取り除いて、新しいトナーの収納室３７１と混合用空室３７２とを一体にして、トナー補給容器混合部材３７８を回転させて、十分な混合を行うことで混合トナーを形成する。
次ぎに、（ｅ）に示すように、トナー補給容器３７の補給口シャッター３７７を開いて補給口３７６を開放し、トナー補給容器３７から混合トナーを現像装置３０のトナー収納部３６へ補給する。これによって、新しいトナーによるトナーの補給を行うことができる。
ここで、トナー補給容器混合部材３７８は、攪拌パドル、攪拌スクリュー、コイルなどで混合させる。
【００２３】
トナー補給容器３７を二つに分け、新しいトナーと経時のトナーとを混ぜ合わせて形成したするための混合用空室３７２を設けるている。トナー補給容器３７を現像装置３０に設置した時は混合用空室３７２の取込口シャッター３７４は開放されて、取込口３７３は開口されており、トナー収納部３６の経時のトナーの喫水面より下に設置することで現像装置３０内の経時のトナーが取り込むことができる。現像装置３０側に取り込むための流入マイラーなどを設けてもよい。
トナーが流入すると取込口３７３は閉口し、次に新しいトナーを収容しているトナー収容室３７１と混合用空室３７２の仕切板３７５を外すことで、新しいトナーと経時のトナーとをが混合されるる。この混合には、トナー補給容器混合部材３７８を設けるとさらに効果的である。所定の混合時間を経ることで、両方のトナーの帯電性の差が小さくなり、相互帯電が弱まる。
その後、補給口３７６を開放し補給が開始される。これによって、新トナーが混合が不十分なまま現像装置３０に補給されないため、地汚れが起こることがなくなった。
また、感光体１１と帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置４０より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置１本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ１０を画像形成装置１を設置することができる。これにより、カートリッジとして一体化することで、良好な画像品質を維持するプロセスカートリッジ１０を実現させ、さらに作像手段の保守、交換を容易にするプロセスカートリッジ１０が提供できる。
【００２４】
（実施例１）
トナー補給容器混合部材３７８として攪拌パドルを用い、混合時間を１分以上行った。この時、混合比率は新しいトナー５０ｇに対して、経時のトナー２０ｇとした。現像装置３０内には５０ｇの経時のトナーが残っており、画像形成動作を行うことができ、さらに、そこに、混合が終えた混合トナーを現像装置３０内に一度に補給を行った。これにより、新しいトナーを７０ｇを一度に補給した場合は、プリントサンプル中に確認できるレベルの地汚れがあったが、混合トナーを７０ｇを補給することでプリントサンプルに確認できる地汚れはなかった。なお、トナーは８〜９μｍの粉砕トナーを用いた。トナーは、ポリエステル系の樹脂１００部に、カーボンブラックを顔料として１０部、離型剤としてワックスを５部の処方で、外添剤としてシリカを用いている。
【００２５】
（実施例２）
次に、実施例１と同様に、新しいトナー量を現像装置３０からトナー補給容器３７に取り込む経時のトナー量を変化させて、トナー補給後の画像形成動作におけるプリント時の非画像部の感光体表面をテープ転写させ、テープの地汚れをＬ＊で測定した。
Ｌ＊は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊を意味している。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系と呼ばれ、日本工業規格では、ＪＩＳ
Ｚ ８７２９に規定されている。Ｌ＊は、「明度指数」と呼ばれ、明度を表している。したがって、Ｌ＊の値が大きいほど明るく、地汚れが少ないことを示している。測定は、市販の色彩色差計を用いた。
Ｌ＊は、９０以上であれば、画像サンプルに地汚れが発生しないだけなく、無駄に消費するトナーも少なく、実用上のトナー消費にも問題とならない量である。
ここで、新しいトナーと経時のトナーの混合する比率を変えて、そのときのＬ＊の値を測定した。トナー補給容器混合部材３７８として攪拌パドルを用い、混合時間を１分以上行った。
【表１】
0005573060.tif 000002
表１で示すように、新しいトナーと経時のトナーの比率が５：３以上であれば良好な画像と地汚れによるトナー消費の抑制することができることがわかった。
【００２６】
（実施例３）
次に、実施例１と同様のに、新しいトナー量を、トナー補給容器３７から現像装置３０に、補給量を変えて補給し、トナー補給後の画像形成動作におけるプリント時の非画像部の感光体表面をテープ転写させ、テープの地汚れをＬ＊で測定した。
補給量は、１０秒置きに補給量５ｇ、１０ｇとし、その他に１度に５０ｇ補給した。
【表２】
0005573060.tif 000003
したがって、表２からも明らかなように、トナーの補給は、一定時間おきに少量補給するのがよい。
【００２７】
（実施例４）
トナーは８〜９μｍの粉砕トナーであったが、重合法で作られる重合トナーでも効果があった。具体的には、円形度０．９８、体積平均粒径５〜６μで、ポリエステル及び／又はスチレンアクリル表面の重合トナーでもＬ＊９０以上を確保できた。
【符号の説明】
【００２８】
１  画像形成装置
２  給紙部
３  画像形成部
４  スキャナ部
５  原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
９  記録部材
１０  作像ユニット（プロセスカートリッジ）
１１  感光体
１２  露光装置
２０  帯電装置
２１  帯電ローラ
３０  現像装置
３１  現像ローラ
３２  規制ブレード
３２１  入口シール
３３  供給ローラ
３４  攪拌部材
３６  トナー収納部
３７  トナー補給容器
３７１  新しいトナーの収納室
３７２  混合用空室
３７３  取込口
３７４  取込口シャッター
３７５  仕切板
３７６  補給口
３７７  補給口シャッター
３７８  トナー補給容器混合部材
３８  追加補給容器
３９  漏れ防止シート
４０  クリーニング装置
６０  転写装置
６１  中間転写ベルト
６２  一次転写ローラ
６３  二次転写ローラ
６４  ベルトクリーニング装置
６４１  クリーニングバックアップローラ
６４２  回転部材
６５  支持ローラ
６５１  従動ローラ
６５２  駆動ローラ
６５３  支持ローラ
６６  搬送ベルト
７０  定着装置
８０  給紙装置
８１  給紙カセット
８２  給紙ローラ
８３  搬送ローラ
８４  レジストローラ
８５  排紙ローラ
８６  排紙トレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】実開６−６９９６０
【特許文献２】特許第３４５９８６０号
【図１】
0005573060.tif 000004
【図２】
0005573060.tif 000005
【図３】
0005573060.tif 000006
【図４】
0005573060.tif 000007
【図５】
0005573060.tif 000008
【図６】
0005573060.tif 000009