(57)【要約】【課題】  未帯電補給トナーに対する摩擦帯電不良により発生する色味変動の防止。【解決手段】  補給手段を通過した後の補給トナーの摩擦帯電量を、５μＣ／ｇ以上、現像剤中の帯電量未満とする。【選択図】  図１
2008046234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとで構成された２成分現像剤を用いて感光ドラム上に形成される潜像を顕像化し、該顕像を記録紙に転写して記録像を得る記録方法であって、現像器へ補給されるトナーを収容するトナー収容器と、トナー収容器から現像器へトナーを補給する補給スクリューからなる補給手段とを有し、補給トナーが前記収容部より補給スクリューを通過した後に、該補給トナーの摩擦帯電量の絶対値が、現像剤中のトナー摩擦帯電量の絶対値未満であってかつ、５μＣ／ｇ以上の摩擦帯電量を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー収容器、又は補給スクリューいずれかに使用する部材の一部或いは全てが、トナーの帯電極性と同極性の電荷を付与する材料を用い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】
前記補給手段の一部とは、補給スクリューであることを特徴とする、請求項１、２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補給手段の一部とは、前記トナー収容器内の攪拌部材であることを特徴とする、請求項１、２記載の画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置本体に対し着脱自在に設定されたトナー収容器において、収容される補給トナーの、前記収容部を通過した後の摩擦帯電量の絶対値が、現像剤中のトナー摩擦帯電量の絶対値未満であってかつ、５μＣ／ｇ以上の摩擦帯電量を有することを特徴とするトナー収容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって画像形成する装置に関し、２成分現像方式を用い、未帯電のトナーが補給された場合に発生し得るかぶりや、色味変動の発生を防止/抑制する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式は複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた印刷方式のひとつであり、近年ではよりＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）の注目により、高速の印刷能力、イメージ画像印刷等が望まれ、その結果印刷画質も高品質で高精細なものが望まれるようになってきた。
【０００３】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、もしくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。二成分現像剤を用いる場合、現像剤中のトナーが画像形成に供給されれば、それに呼応して適正な新しいトナーを現像剤中に補給し、現像剤中のキャリアとトナーの比率を適正に保つ制御を行うのが一般的である。
【０００４】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平10-003219号公報
【特許文献２】特開平11-052694号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の２成分現像装置では、現像容器に補給されるトナーは全く帯電していないため、トナーの補給は現像容器うち、攪拌室に設けられた攪拌部材（以下、Ｂスクリュー）の現像剤搬送上流に行い、攪拌部材（Ｂスクリュー）でトナーとキャリアを搬送しながら十分に攪拌することによってトナーを一定の電荷に摩擦帯電させていた。
【０００６】
しかし、例えば耐久によりキャリアの帯電能が劣化し、攪拌によるトナーへの摩擦帯電が十分に行われなくなり、現像領域へ運ばれた現像剤に均一な電荷に帯電していない帯電不良トナーを含んでしまう場合がある。
【０００７】
このような場合、帯電量の異なるトナーが混在した状態で現像されることになるため、同じ潜像に対しても各々の帯電量に応じた乗り量を現像してしまうため、結果として同潜像に対しての濃度が異なり、色味変動を引き起こしてしまう場合があった。また、帯電量が著しく小さい場合には、かぶり画像として出力されてしまう場合もあった。
【０００８】
このような問題に対し、
・ 特開平10-003219公報では、予備攪拌室を設けることで、上記問題を解決している。しかし該公報では、未帯電トナーの帯電を行うために別途攪拌室を設けねばならず、装置の大型化、コストの増大を招く恐れがあり、改善の余地が残されている。
【０００９】
・ 特開平11-052694公報では、未帯電の補給トナーをほぐしながらかつ強制帯電させることにより、上記問題を解決している。しかし該公報では、未帯電トナーの帯電を行うために別途帯電ブラシを設けねばならず、装置の大型化、コストの増大を招く恐れがある。又、強制帯電の如何によっては必要以上にトナーが帯電され、現像室内のトナー帯電量を必要以上に押し上げ、画像濃度の低下や、感光体へのキャリア付着等の画像不良を誘発する恐れがあり、改善の余地が残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００１１】
すなわち、トナーとキャリアとで構成された２成分現像剤を用いて感光ドラム上に形成される潜像を顕像化し、該顕像を記録紙に転写して記録像を得る記録方法であって、現像器へ補給されるトナーを収容するトナー収容器と、トナー収容器から現像器へトナーを補給する補給スクリューからなる補給手段とを有し、補給トナーが前記収容部より補給スクリューを通過した後に、該補給トナーの摩擦帯電量の絶対値が、現像剤中のトナー摩擦帯電量の絶対値未満であってかつ、５μＣ／ｇ以上の摩擦帯電量を有することを特徴とする画像形成装置を用いることにより、未帯電トナーに対して帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像を長期にわたって形成することが可能となった。また、近年の画像形成装置の急速立ち上げに対し、朝一に現像器空回転を行えない状況下、現像剤中の帯電量が低下している状況での画像形成中に生じ得る補給帯電不良に対しても、大幅に効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、トナーとキャリアとで構成された２成分現像剤を用いて感光ドラム上に形成される潜像を顕像化し、該顕像を記録紙に転写して記録像を得る記録方法であって、現像器へ補給されるトナーを収容するトナー収容器と、トナー収容器から現像器へトナーを補給する補給スクリューからなる補給手段とを有し、補給トナーが前記収容部より補給スクリューを通過した後に、該補給トナーの摩擦帯電量の絶対値が、現像剤中のトナー摩擦帯電量の絶対値未満であってかつ、５μＣ／ｇ以上の摩擦帯電量を有することを特徴とする画像形成装置を用いることにより、未帯電トナーに対して帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像を長期にわたって形成することが可能となった。また、近年の画像形成装置の急速立ち上げに対し、朝一に現像器空回転を行えない状況下、現像剤中の帯電量が低下している状況での画像形成中に生じ得る補給帯電不良に対しても、大幅に効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
同図において、２８は像担持体である感光体ドラム、２１は帯電器、１は現像装置、２２は露光手段である。そして、記録紙２７に画像を形成する際は、まず帯電器２１によって帯電された感光体ドラム２８表面を露光手段２２によって露光することで感光体ドラム２８上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１によって現像することで感光体ドラム２８上にトナー像を形成する。
【００１６】
次に、このトナー像を、転写ベルト２４によって搬送される記録紙２７に、転写帯電器２３による転写バイアスにより転写した後、このトナー像が転写された記録紙２７を定着器２５に搬送し、この定着器２５において加圧／加熱することにより、記録紙上に永久画像を形成する。なお、トナー像転写後、感光体ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去され、次の画像形成に備えるようにする。
【００１７】
ここで、図２は現像装置１を長手方向手前側から見た図、図３は現像装置１を上方から見た図である。
【００１８】
なお、本実施の形態において、現像装置１には、非磁性トナ−と磁性キャリアとからなる２成分現像剤が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は７％である。ここで、この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限られるものではない。
【００１９】
現像装置１は、図２に示すように感光体ドラム２８に対向した位置に形成された開口部２ｄに一部露出するようにして現像スリーブ３が回転可能に配置されている。ここで、この感光体ドラム２８に現像剤を搬送する現像剤担持体である現像スリーブ３は磁界発生手段である固定のマグネット４を内包すると共に非磁性材料で構成され、現像動作時には矢印方向に回転するようになっている。
【００２０】
また、この現像スリーブ３は、固定のマグネット４のうち隣接した同極性の磁極の一つを現像層厚を規制する現像剤層厚規制極とすると共に、現像スリーブ３と所定間隙をもって配置される磁性体からなるドクターブレード１３によって現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持しながら現像領域に担持搬送するものであり、この現像スリーブ３によって感光体ドラム２８と対向する現像領域に２成分現像剤を供給することにより、感光体ドラム２８に形成されている静電潜像を現像するようになっている。なお、このように静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像剤収納部である現像容器２内に回収される。
【００２１】
一方、この現像容器２は、現像スリーブ３に沿って区画された現像スリーブ３に近い第１室である現像剤収容室（以下、現像室という）２Ａ、現像スリーブ３から遠い第２室である現像剤収容室（以下、攪拌室という）２Ｂを備えている。また、現像室２Ａには攪拌搬送部材である第１現像剤循環スクリュー２ａが、また攪拌室２Ｂには攪拌搬送部材である第２現像剤循環スクリュー２ｂが設けられており、これら２つの現像剤循環スクリュー２ａ，２ｂにより現像容器２内の現像剤は図３に示す現像剤循環経路２ｃを循環して混合攪拌される。
【００２２】
なお、本実施の形態において、現像剤循環の方向は図３に示すように攪拌室２Ｂ側（第２現像剤循環スクリュー側）では手前側から奥側に向かう方向、現像室２Ａ側（第１現像剤循環スクリュー側）では奥側から手前側に向かう方向である。
【００２３】
ここで、補給される未帯電トナーは図３に示される攪拌室２Ｂ側の所定の場所に補給され、第２現像剤循環スクリューにより現像剤と攪拌混合され、現像室２Ａ側へと移行する。攪拌室２Ａ，２Ｂ内現像剤中のトナーの帯電分布(ホソカワミクロン（株）のイースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）にて測定)は、図４Ｂに示すように、ある一定の分布を持って広がっている。
【００２４】
ここで、イースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）とは、電場と音響場を同時に形成させた検知部（測定部）に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量を測定する手法の装置であり、測定部に入った試料粒子は音響場と電場の影響を受け、水平方向に偏倚しながら落下しこの水平方向の速度のビート周波数がカウントされ、そのカウント値はコンピュータに割り込みで入力され、リアルタイムでコンピュータ画面に粒子径分布あるいは単位粒径当たりの帯電量分布で示される。所定の個数分が測定されると画面は停止し、その後帯電量と粒子径の３次元分布や粒径別の帯電量分布，平均帯電量（クーロン／重量）など表示できるようになっている。該装置の測定部に試料粒子としてトナーを導入することで、トナーの帯電量を測定し、トナーの帯電性能から粒径と帯電量の関係を評価する等することができる。
【００２５】
２成分現像剤中（すなわちキャリアとトナーが混合されている状態）のトナーをイースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）で測定する場合の一例としては、測定対象となる現像剤を電磁石等に保持させ、適正なエアを吹きかけることによりトナーのみを現像剤中から分離し、検知部（測定部）に試料粒子として導入する。この時、電磁石に対し現像剤中のキャリアが保持された状態であるため、キャリアを電磁石から分離させることなく、かつキャリアからトナーは分離させ得る様な適正なエア圧が必要である。
【００２６】
補給トナーをイースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）で測定する場合の一例としては、測定対象となるトナーを薬さじに所定個数（イースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）測定個数、本実施例では３０００個）以上のせ、適正なエアを吹きかけることによりトナーを検知部（測定部）に試料粒子として導入する。
【００２７】
未帯電のトナーは０近傍にピークをもつ分布（不図示）を示し、上記第２現像剤循環スクリューによる攪拌混合により、図４Ｂと略同等の帯電分布を示すことが必要である。しかし、例えば現像剤が疲弊してトナーに対する帯電能力が損なわれた場合には、補給された未帯電トナーは、図４Ａのように、０近傍に帯電分布を残したものとなってしまう場合があった。このような場合、感光体上に現像されるトナー量が通常と異なり、色味変動を引き起こしたり、白地部にトナーが付着してしまう、所謂かぶり現象等も引き起こし、改善の余地が残されている。
【００２８】
本実施例では上記問題に鑑み、特別な部材を追加することなく、補給されるトナーを予め帯電しておくことにより、帯電不良による色味変動やカブリ現象を引き起こす場合においても、補給トナーに対する帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像形成を行うことが出来る。すなわち、本実施例においては、補給スクリュー８が、キャリアに使用される含窒素化合物をその材質中に含有することで、上記問題を解決した。以下詳述する。
【００２９】
図７において、現像剤カートリッジ５の補給現像剤収納室１６の内部には、補給される現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。ここで、この攪拌部材７は樹脂フィルム等をらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたものであり、この攪拌部材７を適宜回転させることで、補給現像剤収納室内の現像剤を攪拌し、また現像剤の補給を補助することができるようになっている。即ち、画像形成によって消費された分のトナーを含有する分の現像剤を現像容器２内に補給する際、攪拌部材７が回転すると、現像剤は攪拌部材７の回転力と重力によって現像剤供給口６を通過して現像剤カートリッジ５から図２に示す現像容器２に配設された補給スクリュー８へと搬送され、この後、この補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給されるようになっている。
【００３０】
図８に補給スクリュー８の概念図を示す。図８において、図右上から左下に補給トナーを搬送し、開口部より現像容器へトナーを補給する構成となっている。
【００３１】
一方で、現像剤中のキャリアについて以下に詳述する。
【００３２】
本発明に用いられるキャリア芯材としては、例えば、表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、及び希土類の如き磁性金属、それらの磁性合金、それらの磁性酸化物、それらの磁性フェライトからなるグループから選択される磁性粒子、及び樹脂中に磁性粉が分散された磁性体分散型キャリアが挙げられる。
【００３３】
本発明に用いられるコートキャリアは、結着樹脂中に少なくとも磁性粉を含む金属化合物粒子を分散して構成されている磁性体分散型キャリアである。
【００３４】
本発明のキャリア粒子表面は、帯電付与性向上、耐スペント性向上の観点から、好ましく、コート樹脂及び／又はカップリング剤をコートして用いられるが、被覆する樹脂としては、特に限定を受けるものではない。
【００３５】
このような表面処理樹脂としては、例えばポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体の如きアクリル樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフロロカーボン樹脂、溶剤可溶性パーフロロカーボン樹脂ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、セルロース、セルロース誘導体、ノボラック樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、無水マレインとテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。
【００３６】
中でもシリコーン樹脂、フッ素樹脂は、コアとの密着性、スペント防止等の観点から、好ましく用いられ、単独で用いることもできるが、被膜強度を高め、好ましい帯電に制御するために、カップリング剤と併用して用いることが好ましい。本実施例においては、シリコーン樹脂を用いた。
【００３７】
さらに、前述のカップリング剤は、その一部が、樹脂をコートする前に、コア表面に処理される、いわゆるプライマー剤として用いられることが好ましく、カップリング剤をプライマー剤として使用することにより、その後の樹脂層の形成において、共有結合を伴った、より密着性の高い状態で形成することができる。上記カップリング剤としては、本発明では前述したように種々のシラン化合物を用いることができるが、アミノ基を有するシラン化合物であるアミノシランを用いると良い。その結果、ポジ帯電性を持ったアミノ基をキャリア表面に導入でき、好ましい帯電量をトナーに付与できる。さらに、アミノ基の存在は、金属化合物に好ましく処理されている、親油化処理剤と、シリコーン樹脂との両者を活性化させることができ、このため、シリコーン樹脂とキャリア粒子との密着性をさらに高め、同時に樹脂の硬化を促進することで、より強固な被膜を形成することができる。以下に、本実施例で用いたキャリアの製造例を示す。
【００３８】
＜キャリア製造例＞
フェノール：３．６質量部
ホルマリン溶液：５．４質量部
（ホリムアルデヒド約４０％、メタノール約１０％、残りは水）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１．０質量％で親油化処理したマグネタイト微粒子：６２．０質量部
（平均粒径０．２３μｍ、比抵抗４×１０５Ω・ｃｍ）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１．０質量％で親油化処理したα−Ｆｅ２Ｏ３微粒子：２６．０質量部
（平均粒径０．５７μｍ、比抵抗２．２×１０９Ω・ｃｍ）
このスラリーに塩基性触媒としてアンモニア水、及び水をフラスコに入れ、攪拌・混合しながら４０分間で８５℃まで昇温・保持し、３時間反応させ、フェノール樹脂を生成し硬化させた。その後冷却し、水を添加した後上澄み液を除去し、沈殿物を水洗いし、減圧下で乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂としたマグネタイト微粒子含有球状磁性キャリアコア粒子を得た。
【００３９】
得られたキャリアコア粒子に対して、トルエン溶媒を用いて希釈したγ−アミノプロピルトリメトキシシラン０．３質量％でコア表面の処理を行った。引き続き、置換基が全てメチル基であるストレートシリコーン樹脂０．６５質量％及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン０．０２質量％の混合物をトルエンを溶媒としてコートした。更に、この磁性コートキャリアを１４０℃で焼き付け、１００メッシュの篩で凝集した粗大粒子をカットし、次いで多分割風力分級機で微粉及び粗粉を除去して粒度分布を調整し、コートキャリア粒子を得た。
【００４０】
また、前記コート層は、導電性を有する粒子や荷電制御性を有する粒子を含有していることが好ましい。このようなコート層は、前記コート層を形成する樹脂、又はこの樹脂を形成するモノマーに導電性を有する粒子や荷電制御性を有する粒子を含有して、前記樹脂又はモノマーを適当な方法により磁性コア粒子にコートすることが好ましい。これらの粒子は、小粒径で、かつ低温定着性を有するようなトナーに対し、ソフトで素早く帯電を付与するという点で重要である。
【００４１】
導電性を有する粒子としては、比抵抗が１×１０８Ωｃｍ以下のものが好ましく、さらには、比抵抗が１×１０６Ωｃｍ以下のものがより好ましい。導電性を有する粒子は、具体的には、カーボンブラック、マグネタイト、グラファイト、酸化亜鉛、及び酸化錫から選ばれる少なくとも一種以上の粒子を含有する粒子が好ましい。特に導電性を有する粒子としては、良好な導電性を有するカーボンブラックが、トナーへの帯電付与性（帯電量の立ち上がり）を良好にする上で好ましい。
【００４２】
導電性を有する粒子は、個数平均粒径が１μｍ以下であることが、キャリアからの粒子脱落を防止し、また均一な導電サイトとして働く上で好ましい。
【００４３】
荷電制御性を有する粒子としては、有機金属錯体の粒子、有機金属塩の粒子、キレート化合物の粒子、モノアゾ金属錯体の粒子、アセチルアセトン金属錯体の粒子、ヒドロキシカルボン酸金属錯体の粒子、ポリカルボン酸金属錯体の粒子、ポリオール金属錯体の粒子が挙げられる。トナー粒子中に分散させる荷電制御剤でもいいが、官能基を有する樹脂粒子や官能基を有する処理剤で処理した無機の粒子を用いることが、トナーへの帯電付与性を良好にするためには好ましい。
【００４４】
具体的には、荷電制御性を有する粒子は、ポリメチルメタクリレート樹脂の粒子、ポリスチレン樹脂の粒子、メラミン樹脂の粒子、フェノール樹脂の粒子、ナイロン樹脂の粒子、シリカの粒子、酸化チタンの粒子、及びアルミナの粒子から選ばれる少なくとも一種以上の粒子を含有する粒子であることが好ましい。酸化チタンの粒子、アルミナの粒子においては、導電性の処理剤で表面処理されたものであれば、導電性を有する粒子としても使用できる。また、無機の粒子の場合には、各種のカップリング剤で処理して用いることが、荷電制御性や導電性を発現するために好ましい。
【００４５】
本発明では、補給スクリュー８に対し、上述のキャリアに対する表面処理と同処理を施すことにより、上述の効果を発揮する。
【００４６】
本実施例で使用した補給スクリューは、スパイラル形状のスクリュー／撹拌部の材質がＡＢＳ（肉厚１ｍｍ）／回転軸材質が鉄／最外郭回転半径５ｍｍ／長手方向１００ｍｍ／スクリュー外壁（本実施例では、ＡＢＳ樹脂を用いた）とのクリアランス１ｍｍ／スクリューピッチ７ｍｍ／回転数200rpmである。
【００４７】
本実施例では、上述のキャリアコア粒子に対してコートしたものと同条件で、補給スクリューにコートを施した。具体的には、置換基が全てメチル基であるストレートシリコーン樹脂０．６５質量％及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン０．０２質量％の混合物をトルエンを溶媒として補給スクリューにコートし、その後放置乾燥により硬化させた。ここで、放置による乾燥に要する時間を短縮させるため、補給スクリュー材質の使用可能限界温度を下回る範囲で加熱してやることにより、硬化に要する時間を短縮可能である。
【００４８】
図５に、本実施例で使用した補給スクリュー８を用いた場合の、補給トナーの帯電分布を示す。図５中、Cは本実施例を適用する前の状態、Dは本実施例で使用したスクリューを用いた場合の補給トナーの帯電分布である。実験では、図２中の補給スクリュー８から攪拌室２Ｂ側に補給されるトナーを、攪拌室２Bに落下する直前に捕集したものである。
【００４９】
図５を見るとわかるように、本実施例を適用する前の補給トナーCは、帯電分布としてほぼ0を中心とした帯電分布になっているのに対し、本実施例で使用した補給スクリューを用いた場合のDは、トナーがキャリアに帯電される場合と同じ極性（本実施例ではマイナス）側に分布がシフトしていることがわかる。補給スクリューに対し、全ての未帯電トナーが接触する保証は無く、分布全体がキャリアによって形成される帯電分布と同等とはならないものの、キャリアよる帯電の補助としては十二分な役割を果たしている。これは、攪拌室２Bに補給トナーが至る前に、キャリアがトナーへ付与する電荷と同極性の電荷を付与できれば本発明の効果は認められるためである。しかし付与される電荷が小さすぎる場合、未帯電にほぼ近い状態で補給されるトナーが多く、結果として従来と同様の問題を有することとなってしまう。一方、付与される電荷が極端に高い場合、現像剤中のトナー帯電量が必要以上に上昇する、いわゆるチャージアップ現象を引き起こす恐れがあり、好ましくない。
【００５０】
本発明者らの検討によれば、図５における、補給スクリュー帯電後のトナー帯電分布から得られる摩擦帯電量（イースパートアナライザ（イースパートアナライザは登録商標）測定による平均Ｑ／Ｍ、以下トリボ）（Ｑ（Ｄ））と、キャリアによるトナー帯電分布から得られる平均トリボ（Ｑ（Ｂ））が、｜Ｑ（B）｜＞｜Ｑ（D）｜＞５を満たせば、補給後に帯電不良が発生することなく、良好な効果が得られることがわかっている。これにより、攪拌室２Ｂにトナーが補給された際に、Dの帯電分布でもって補給をされると、キャリアによる未帯電トナーへの帯電付与の負荷が大幅に削減され、図４Aのような帯電不良のトナーを含んだ状態になることもなく、良好な帯電を維持することができた。
【００５１】
ここで、Ｑ（Ｂ）の測定について詳述する。本発明におけるＱ（Ｂ）は、補給動作を行わない状態下で、べた白現像をＡ４用紙１００枚分行った後の、現像剤担持体中央部（不図示）に担持される現像剤を採取し、トリボを測定したものを指す。以上の工程により、現像容器内でのトナーとキャリアの混合比の偏りを無くし、平均化された状態で安定したＱ（Ｂ）を測定することが可能である。尚Ｑ（Ｂ）の測定は、Ｑ（Ｄ）を測定する時点の現像容器内の状態で行うことが望ましい。
【００５２】
本実施例では、略キャリアと同等の帯電能を有する（すなわち、キャリアがトナーを帯電する場合と同極性に帯電する）コートを施すために、補給スクリュー８に対し、使用するキャリアコートと同処方をコートしたが、同様の機能を持つ表面処理ならば、この限りではない。
【００５３】
より好ましくは、シリコンコートの他、メラミンコート等含窒素化合物を有する材料であれば、良好な帯電性能を有することが可能となる。
【００５４】
キャリアと同程度の帯電能力を有する表面処理の選別及び帯電能力の測定は、以下の摩擦帯電量測定装置によって行う。
【００５５】
図６に摩擦帯電量測定装置２００の概略図を示す。装置は水平に対して６０°に傾斜させた部分を有する支持台２０１と、指示台２０１の上方に設けられた、測定用の接触粉２０２を収納する接触粉収納部材２０３と、支持台２０１の傾斜部分に支持された測定物支持板２０４と、測定物支持板２０４上に供給された接触粉２０２を回収する、支持台２０１の下方に設けられた回収容器２０５と、測定物支持板２０４と接続されたエレクトロメーター２０６（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製  モデル６５１４）から構成され、測定物支持板２０４上に塗布された被測定物２０７に接触粉収納部材２０３から接触粉２０２を流し込み、摩擦により発生する電荷量をエレクトロメーター２０６に表示するものである。
【００５６】
ここで、接触粉収納部材２０３には、実際の画像形成に使うトナーを収納させ、被測定物２０７に対し、基準としてキャリアコートを施したものを使用する。本実施例では、厚さ１ｍｍのフェノール樹脂板の上に、置換基が全てメチル基であるストレートシリコーン樹脂０．６５質量％及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン０．０２質量％の混合物をトルエンを溶媒としてコートを施し、放置乾燥したものを基準試料とし、１ｇのトナーを接触粉収納部材２０３に収納後、基準試料に対して流し込みを行い、摩擦による発生する電荷量をエレクトロメータ２０６で測定した。この測定結果をQ1とし、他の表面処理選別の基準値とする。
【００５７】
一方、上記と同様に、例えばメラミン樹脂を厚さ１ｍｍのフェノール樹脂板の上にコートすることによって被測定物２０７を作成し、上記と同様に１ｇのトナーを接触粉収納部材２０３に収納後、基準試料に対して流し込みを行った結果、略Q1と同等の結果Q2が得られた場合、該コートはキャリアと略同等の帯電能力を持つものと考えられ、本発明の上記実施例と同様の効果を持つ。
【００５８】
また、上記のQ1,Q2について必ずしもQ1≒Q2である必要はない。攪拌室２Ｂに補給トナーが至る前に、キャリアがトナーへ付与する電荷と同極性の電荷をある程度付与できれば効果が認められるためである。ここで、|Q2|>|Q1|である場合、すなわち|Q2|が|Q1|より極端に大きくない場合は、トナー補給後に現像剤中で他のトナーと補給トナーとが慣らされ、何ら問題ないが、|Q2|≫|Q1|である場合、すなわちQ2がQ1に対し極端に大きい場合は、現像剤中での慣らし効果も及ばず、現像剤中でトナーの帯電分布に不均衡が生じ、結果感光体上に現像されるトナー量が不安定となり、色味変動を誘発する場合がある。また、現像剤中のトナー帯電量が必要以上に上昇する、いわゆるチャージアップ現象を引き起こす恐れもあるため、必要以上に|Q2|が|Q1|に対し大きいことは好ましくない。
【００５９】
一方で、Q2≪Q1である場合、すなわち|Q2|が|Q1|に対し極端に小さい場合、攪拌室２Bにいたキャリアの補助帯電として未帯電トナーに対して予備帯電を行う機能自体を損なうため、好ましくない。
【００６０】
本発明者の検討によれば、Q1とQ2の好ましい関係は、Q1とQ2は同極性であって、かつ|Q1|<|Q2|×±20%の範囲内であれば、補助帯電としての機能を損なうことなく、かつチャージアップ等の問題を誘発することなく、安定した帯電を行うことができる。
【００６１】
本実施例では、キャリアに用いたコート樹脂と同じコートを補給スクリューに施したが、トナーに対し現像剤中と同極性の帯電を施す材料を含んでいればこの限りではない。例えばキャリアのコート層中にメラミン樹脂を含んだキャリアを用いている場合、該メラミン樹脂を含んだコートを補給スクリューに施してもよい。すなわち、キャリア表層を構成する材料のうち一部を用いて、補給スクリューにコートしても、本実施例と同様の効果を有する。
【００６２】
以上より、従来では耐久時等によりキャリアの帯電能が劣化することにより、未帯電の補給トナーへの帯電が十分行われずに帯電不良となり、色味変動やカブリを発生していた場合があったが、本発明により上記問題は解決され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の実施例２について説明する。
【００６４】
本実施例では、補給用トナーを格納するカートリッジ内部の攪拌部材を、実施例１同様キャリアと略同等の帯電能力を有することにより、未帯電トナーの補給による帯電不良の発生を防止することを目的とする。以下詳述する。
【００６５】
図７において、現像剤カートリッジ５の補給現像剤収納室１６の内部には、補給される現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。ここで、この攪拌部材７は樹脂フィルム等をらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたものであり、この攪拌部材７を適宜回転させることで、補給現像剤収納室内の現像剤を攪拌し、また現像剤の補給を補助することができるようになっている。図７における攪拌部材７は、ＰＥＴシートで形成される。画像形成によって消費された分のトナーを含有する分の現像剤を現像容器２内に補給する際、攪拌部材７が回転すると、現像剤は攪拌部材７の回転力と重力によって現像剤供給口６を通過して現像剤カートリッジ５から図２に示す現像容器２に配設された補給スクリュー８へと搬送され、この後、この補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給されるようになっている
本実施例では、上記攪拌部材７に、実施例１と同様キャリアと同様の表面処理を施すことで、キャリアと略同等の帯電能力を有することが可能となった。それにより、補給現像剤収容室内の未帯電補給トナーが、前記攪拌部材により補助帯電され、図５D程度の帯電が行われた時点で補給スクリュー８、現像容器２へと補給されるため、図５Cのような未帯電のトナーが補給されることが無く、安定したトナー帯電が可能となった。実施の具体的な部分については、実施例１と同様であるためここでは述べない。
【００６６】
また、補給現像剤カートリッジは、補給現像剤が使われて無くなった場合には、ユーザーが自分で交換可能であるものが好ましい。
【００６７】
本実施例では、未帯電トナーが接触する攪拌部材として補給スクリューや、補給現像剤収容室内の攪拌部材について本発明を適用したが、未帯電トナーと接触する機会のある部材であれば、この限りではない。従って、補給する現像剤を収容する現像剤カートリッジに本発明を適用すれば、現像剤カートリッジより排出されたトナーに予備帯電が施されるため、好ましい結果となることは言うまでもない。
【００６８】
又、キャリアと略同等の帯電能力を有する本発明の部材は、それ自体のチャージアップを防止する意味で、部材の一部が接地されることが望ましい。
【００６９】
以上より、従来では耐久時等によりキャリアの帯電能が劣化することにより、未帯電の補給トナーへの帯電が十分行われずに帯電不良となり、色味変動やカブリを発生していた場合があったが、本発明により上記問題は解決され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。また、近年の画像形成装置の急速立ち上げに対し、朝一に現像器空回転を行えない状況下、現像剤中の帯電量が低下している状況での画像形成中に生じ得る補給帯電不良に対しても、大幅に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第1の実施例の説明図
【図２】第1の実施例の説明図
【図３】第1の実施例の説明図
【図４】理想帯電分布と、帯電不良を含んだ帯電分布の模式図
【図５】未帯電トナーと、本発明の効果を含んだ帯電トナー分布の模式図
【図６】摩擦帯電量測定器の模式図
【図７】補給スクリューの説明図
【図８】補給スクリューの概念図
【符号の説明】
【００７１】
１  現像装置
２  現像容器
２Ａ  現像室
２Ｂ  攪拌室
２Ｃ  余剰現像剤回収室
２ａ  第１現像剤循環スクリュー
２ａ１  搬送部材
２ｂ  第２現像剤循環スクリュー
２ｃ  現像剤循環経路
３  現像スリーブ
５，５Ａ  現像剤カートリッジ
６  現像剤供給口
１６  補給現像剤収納室
２７  記録紙
２８  感光体ドラム
３１  返し部材
３２  余剰現像剤搬送部材
３３  現像剤回収容器
２００  摩擦帯電量測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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