(57)【要約】【課題】回収した未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる画像形成装置であって、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下のない画像品質の高い画像形成装置を提供する。【解決手段】現像部４にフレッシュトナーＴＮを供給するフレッシュトナー供給部６と、像担持体１上に残存する未転写トナーを回収して現像部４にリサイクルトナーＴＲとして供給するリサイクルトナー供給部１５とを備える。フレッシュトナーＴＮの平均帯電量をＴＡＦとし、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係が成立するように構成する。フレッシュトナー供給部６とリサイクルトナー供給部１５とは、それぞれ独立して現像部４に連通するように構成する。【選択図】　　　　図１
2004144855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、
前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、
前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部とを備え、
前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとは、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係を有し、
前記フレッシュトナー供給部と前記リサイクルトナー供給部とは、それぞれ独立して前記現像部に連通するように形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、
前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、
前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部とを備え、
前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとは、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係を有し、
前記フレッシュトナー供給部と前記リサイクルトナー供給部とは、前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとを混合するトナー混合部を介して前記現像部に連通するように形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記フレッシュトナーは、トナー母体粒子に対して外添剤を１重量部以上添加してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記フレッシュトナーは、トナー母体粒子に対して外添剤を添加してなり、
前記外添剤は、複数の種類の無機微粒子を含有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の種類の無機微粒子は、シリカと酸化チタンとであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の種類の無機微粒子は、種類ごとに平均一次粒子径が異なるように形成されたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記外添剤は、第１の無機微粒子と第２の無機微粒子とを含有し、
前記第１の無機微粒子の平均一次粒子径は前記第２の無機微粒子の平均一次粒子径よりも小さく、前記第１の無機微粒子の添加量は前記第２の無機微粒子の添加量よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．０３μｍ以下となるように形成され、
前記第２の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．２μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記複数の種類の無機微粒子のうち少なくとも１種類の無機微粒子は、有機系シラン化合物で処理された疎水性無機微粒子であることを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体と、
現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、
前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、
前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部と、
前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとを混合するとともに、前記現像部に連通するトナー混合部とを備え、
前記リサイクルトナー供給部は、前記トナー混合部を介して前記リサイクルトナーを前記現像部に供給する第１供給経路と、前記トナー混合部を介さずに前記リサイクルトナーを前記現像部に供給する第２供給経路と、前記第１供給経路と前記第２供給経路とを切り替える切り替え手段とを有し、
前記フレッシュトナーの平均帯電量と前記リサイクルトナーの平均帯電量との大小関係を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記切り替え手段を制御する制御部とを、さらに備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとした場合に、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のときに前記第１供給経路を選択し、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のときに前記第２供給経路を選択するように、前記切り替え手段を制御することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、像担持体上に残存する未転写トナーを回収してリサイクルトナーとして再使用する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、地球環境の保護と資源の有効活用とを目的として、像担持体としての感光体ドラムの上に残存する未転写トナーをクリーニング部で回収して、その回収した未転写トナーをリサイクルトナーとして現像部に供給する技術が多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなリサイクルトナーを用いる画像形成装置における作像プロセスは、以下のようなものである。
まず、光導電性物質で構成される感光体ドラムの表面を均一に帯電した後に、その表面に画像情報に対応した露光光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像部で、その静電潜像を荷電粒子であるトナーで現像する。そして、転写部で、そのトナー像を普通紙等の被転写材上に転写する。このとき、実際に被転写材上に転写されるトナー量は、感光体ドラム上のトナー像のうち７０〜９０％程度である。そして、その残りのトナーが未転写トナーとしてクリーニング部で回収される。
【０００４】
そして、クリーニング部で回収されたトナーは、リサイクルトナーとして、現像部に供給される。
具体的には、リサイクルトナーは、未使用状態のフレッシュトナーとともに、まず、現像ホッパ内で混合される。そして、そのフレッシュトナーとリサイクルトナーとの混合トナーが、適宜、現像ホッパから現像部に供給される。そして、現像部内に供給された混合トナーは、そこに収納されるキャリアと混合されて、現像剤として現像ローラ上に担持される。そして、現像ローラ上に担持された現像剤中のトナー（混合トナーである。）のみが、感光体ドラム上の潜像に静電的に吸着してトナー像を形成する。
【０００５】
このようなリサイクルトナーを用いた画像形成装置においては、現像部でキャリアと混合されるトナーの帯電量低下が原因となって、感光体ドラム上に形成する画像に地肌汚れが生じたり画像濃度が低下する問題が知られている。
ここで、地肌汚れとは、感光体ドラム上においてトナーの付着を予定していない領域にまでトナーが付着する現象をいう。この地肌汚れは、そのまま被転写材上にも転写されるために、画像形成装置において無視できない画像品質上の問題の１つとなっている。
【０００６】
そして、従来から、画像形成装置において、リサイクルトナーの使用にともなう地肌汚れを改善する技術が多く開示されている。
例えば、特許文献１では、フレッシュトナー（未使用トナー）に対するリサイクルトナーの混合比率を、適正混合比率以下に収める混合比率制御手段を設ける技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２では、回収トナーを含むリサイクルトナーの帯電立ち上がり特性をスタートトナーの帯電立ち上がり特性以上に設定する技術が開示されている。具体的には、回収トナーとともに現像部内に補給するフレッシュトナーの帯電立ち上がり特性を、スタートトナーの帯電立ち上がり特性よりも大きくする。このときの、トナーの帯電立ち上がり特性の調整は、キャリアの表面処理剤の種類や量を制限することでおこなう。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２８６５１３号公報（第２−３頁、第２−３図）
【特許文献２】
特開平８−７６４０４号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、リサイクルトナーによる地肌汚れ画像や画像濃度低下等の問題を充分に解決することが難しかった。
【００１０】
すなわち、従来の画像形成装置は、地肌汚れ画像や画像濃度低下の発生メカニズムが正しく捉えられないまま対策されたものであった。従来の画像形成装置では、地肌汚れ画像や画像濃度低下の発生メカニズムが、現像時においてリサイクルトナーの帯電量が低下することにより発生するものであり、そのリサイクルトナーの帯電量の低下はリサイクルトナー自体の帯電能力が低下することによりおこるものと捉えられていた。そして、その発生メカニズムに基づいて、画像形成装置を構成していた。
【００１１】
具体的には、特許文献１の画像形成装置は、現像ホッパでのフレッシュトナーに対するリサイクルトナーの比率を調整することで、帯電能力の低下したリサイクルトナーが現像部内に供給される量を制限していた。
また、特許文献２の画像形成装置は、キャリアの表面処理剤の種類や量を制限して、トナーの帯電立ち上がり特性を調整することで、フレッシュトナーとともに現像部内に供給される、帯電能力の低下したリサイクルトナーの帯電状態を補完していた。
【００１２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回収した未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる画像形成装置であって、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下のない画像品質の高い画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像時におけるリサイクルトナーの帯電量の低下は、リサイクルトナー自体の帯電能力の低下によってではなく、所定の条件下でフレッシュトナーとの混合によって生じるものである。
【００１４】
詳しくは、リサイクルトナー自体の帯電能力は、経時でもほぼ一定しており大きな変動がない。ところが、帯電能力（平均帯電量）の大きいリサイクルトナーが帯電能力（平均帯電量）の小さなフレッシュトナーと混合されると、リサイクルトナーからフレッシュトナーへ電荷が授受されて、リサイクルトナーの帯電量が低下する。そして、この帯電量が低下したリサイクルトナーがキャリアと混合されると弱帯電トナーや逆帯電トナーとなって、これが地肌汚れ画像や画像濃度低下の原因となる。
【００１５】
これとは逆に、帯電能力の小さいリサイクルトナーが帯電能力の大きなフレッシュトナーと混合されると、フレッシュトナーからリサイクルトナーへ電荷が授受されて、リサイクルトナーの帯電量は増加する。このような場合、帯電量が増加したリサイクルトナーは、キャリアと混合されても弱帯電トナーや逆帯電トナーになりにくいために、地肌汚れ画像や画像濃度低下の発生源とはならない。
なお、弱帯電トナーとは正規の帯電量よりも低い帯電量のトナーをいい、逆帯電トナーとは帯電極性が異なるトナーをいう。
【００１６】
したがって、フレッシュトナーの平均帯電量とリサイクルトナーの平均帯電量との関係によって、フレッシュトナーとの混合の有無を選定することで、リサイクルトナーの帯電量の低下を軽減して、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下を抑止することができる。
また、フレッシュトナーの平均帯電量とリサイクルトナーの平均帯電量との大小関係は、トナーに添加する外添剤により安定化することができる。
【００１７】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部とを備え、前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとは、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係を有し、前記フレッシュトナー供給部と前記リサイクルトナー供給部とは、それぞれ独立して前記現像部に連通するように形成されたものである。
【００１８】
また、この発明の請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部とを備え、前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとは、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係を有し、前記フレッシュトナー供給部と前記リサイクルトナー供給部とは、前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとを混合するトナー混合部を介して前記現像部に連通するように形成されたものである。
【００１９】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フレッシュトナーは、トナー母体粒子に対して外添剤を１重量部以上添加してなるものである。
【００２０】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記フレッシュトナーは、トナー母体粒子に対して外添剤を添加してなり、前記外添剤は、複数の種類の無機微粒子を含有するものである。
【００２１】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項４に記載の発明において、前記複数の種類の無機微粒子を、シリカと酸化チタンとしたものである。
【００２２】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記複数の種類の無機微粒子は、種類ごとに平均一次粒子径が異なるように形成されたものである。
【００２３】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項６に記載の発明において、前記外添剤は、第１の無機微粒子と第２の無機微粒子とを含有し、前記第１の無機微粒子の平均一次粒子径は前記第２の無機微粒子の平均一次粒子径よりも小さく、前記第１の無機微粒子の添加量は前記第２の無機微粒子の添加量よりも大きくなるように形成されたものである。
【００２４】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記第１の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．０３μｍ以下となるように形成され、前記第２の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．２μｍ以下となるように形成されたものである。
【００２５】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項４〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記複数の種類の無機微粒子のうち少なくとも１種類の無機微粒子を、有機系シラン化合物で処理された疎水性無機微粒子としたものである。
【００２６】
また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、現像剤が収納されるとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部と、前記現像部にフレッシュトナーを供給するフレッシュトナー供給部と、前記像担持体上に残存する未転写トナーを回収して当該未転写トナーを前記現像部にリサイクルトナーとして供給するリサイクルトナー供給部と、前記フレッシュトナーと前記リサイクルトナーとを混合するとともに、前記現像部に連通するトナー混合部とを備え、前記リサイクルトナー供給部は、前記トナー混合部を介して前記リサイクルトナーを前記現像部に供給する第１供給経路と、前記トナー混合部を介さずに前記リサイクルトナーを前記現像部に供給する第２供給経路と、前記第１供給経路と前記第２供給経路とを切り替える切り替え手段とを有し、前記フレッシュトナーの平均帯電量と前記リサイクルトナーの平均帯電量との大小関係を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記切り替え手段を制御する制御部とを、さらに備えたものである。
【００２７】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１０に記載の発明において、前記制御部は、前記フレッシュトナーの平均帯電量をＴＡＦとし前記リサイクルトナーの平均帯電量をＴＡＲとした場合に、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のときに前記第１供給経路を選択し、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のときに前記第２供給経路を選択するように、前記切り替え手段を制御するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２９】
実施の形態１．
図１にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は実施の形態１の画像形成装置の要部を示す構成図である。
【００３０】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラム、２は感光体ドラム１の表面を帯電する帯電部、４は現像剤Ｇが収納された現像部、４ａは感光体ドラム１に対向して感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ、４ｂは現像剤Ｇを現像ローラ４ａに向けて供給するパドル、４ｃは現像剤Ｇを撹拌する撹拌ローラ、４ｄは現像ローラ４ａ上に担持される現像剤Ｇの量を規制するドクターブレード、４ｅはドクターブレード４ｄによって現像ローラ４ａ上から離脱した後の余剰現像剤Ｇを現像部４内に戻すセパレータ、４ｆはセパレータ４ｅとともに余剰現像剤Ｇを均一に現像部４内に戻す現像搬送スクリュを示す。
【００３１】
また、６はフレッシュトナーＴＮが収納されたフレッシュトナー供給部、６ａはフレッシュトナー供給部６内のフレッシュトナーＴＮをフレッシュトナー収納部１７に供給するフレッシュトナー供給ローラ、７は感光体ドラム１上に形成される画像濃度パターンの画像濃度を検知する画像濃度検知センサ、８は被転写材に感光体ドラム１上で形成したトナー像を転写する転写部、９は感光体ドラム１上の未転写トナーを回収するクリーニング部、９ａは感光体ドラム１に所定角度にて当接するクリーニングブレード、９ｂはクリーニングブレード９ａにて回収したリサイクルトナーＴＲを紙面垂直方向の手前側に設置されたリサイクルトナー供給部に搬送するクリーニング搬送ローラ、１０は感光体ドラム１の表面電位をリセットする除電部を示す。
【００３２】
また、１５はクリーニング部９で回収した未転写トナーをリサイクルトナーＴＲとして現像部４に供給するためのリサイクルトナー供給部、１５ａはパイプ形状のリサイクルトナー供給部１５の内部に設置されてリサイクルトナーＴＲを搬送する搬送スクリュ、１５ｄはリサイクルトナー供給部１５内のリサイクルトナーＴＲをリサイクルトナー収納部１６に供給するリサイクルトナー供給ローラ、１６はリサイクルトナー供給ローラ１５ｄから供給されたリサイクルトナーＴＲを収納するリサイクルトナー収納部、１６ａはリサイクルトナー収納部１６内のリサイクルトナーＴＲを現像部４に適宜補給するトナー補給ローラ、１７はフレッシュトナー供給ローラ６ａから供給されたフレッシュトナーＴＮを収納するフレッシュトナー収納部、１７ａはフレッシュトナー収納部１７内のフレッシュトナーＴＮを現像部４に適宜補給するトナー補給ローラ、２５は被転写材を転写部８の位置に搬送するレジストローラ対、２７は画像情報に基づき不図示の光学部から感光体ドラム１に向けて発せられるレーザ光等の露光光を示す。
【００３３】
ここで、図１に示すように、フレッシュトナー供給部６とリサイクルトナー供給部と１５は、それぞれ独立して現像部４に連通するように構成されている。
詳しくは、フレッシュトナー供給部６は、フレッシュトナー収納部１７を介して現像部４に連通している。これに対して、リサイクルトナー供給部１５は、リサイクルトナー収納部１６を介して現像部４に連通している。これにより、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとは、トナー同士の混合工程を経ることなく、直接的に現像部４に供給されてキャリアと混合されることになる。
【００３４】
また、本実施の形態１で用いるトナーは、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量をＴＡＦとし、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、
ＴＡＦ≦ＴＡＲ
なる関係が常に成立するように形成されている。これについては、後で詳しく説明する。
【００３５】
次に、上述のように構成された画像形成装置の動作について説明する。
感光体ドラム１は、図１の時計方向に回転する。そして、まず、感光体ドラム１表面は、帯電部２で均一に帯電される。その後、帯電部２で帯電された感光体ドラム１表面は、露光光２７の照射位置に達する。そして、露光光２７の照射によって、感光体ドラム１上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３６】
その後、潜像が形成された感光体ドラム１表面は、現像部４との対向位置に達する。そして、現像部４の位置で、現像ローラ４ａと感光体ドラム１表面の潜像との電位差により、現像ローラ４ａに担持された現像剤Ｇ中のトナーが、感光体ドラム１上の潜像に付着する。
ここで、現像部４内に収納された現像剤Ｇは、磁性を有するキャリアと、フレッシュトナー供給部６から供給されたフレッシュトナーＴＮと、リサイクルトナー供給部１５から供給されたリサイクルトナーＴＲとが混合されたものである。このキャリアとトナーＴＮ、ＴＲとは、混合によって相反する極性に帯電して静電的に吸着し合い、さらに所定の磁力を有する現像ローラ４ａに磁着することで、現像ローラ４ａから感光体ドラム１へのトナー供給を可能にする。
【００３７】
また、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとは、画像濃度検知センサ７の検知結果に基づき、２つのトナー補給ローラ１６ａ、１７ａの回転時間をそれぞれ制御することで、現像部４にそれぞれ独立して補給される。なお、ここで画像濃度検知センサ７が読み取る画像濃度パターンは、原稿に対応した画像とは別に非画像形成時に感光体ドラム１上に作成したものである。
【００３８】
その後、現像部４を通過した感光体ドラム１表面は、画像濃度検知センサ７の位置を通過して、転写部８の位置に達する。このとき、転写部８には、レジストローラ対２５によって被転写材がタイミングを合わせて搬送される。
そして、転写部８によって、感光体ドラム１上のトナー像が被転写材上に転写される。このとき、感光体ドラム１上には、被転写材上に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。
【００３９】
その後、転写部８を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム１表面は、クリーニング部９に達する。クリーニング部９では、感光体ドラム１に当接するクリーニングブレード９ａにより、ドラム表面に付着する未転写トナーがクリーニング部９内に回収される。
その後、クリーニング部９で未転写トナーが回収された感光体ドラム１表面は、除電部１０に達する。そして、ここで感光体ドラム１表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。
【００４０】
一方、クリーニング部９で回収された回収トナーは、リサイクルトナーＴＲとして、クリーニング搬送ローラ９ｂによりリサイクルトナー供給部１５の入口まで搬送される。そして、図示せぬ駆動部により回転駆動される搬送スクリュ１５ａによって、重力に逆らうように斜め上方の出口に向けて、リサイクルトナーＴＲは搬送される。そして、出口まで搬送されたリサイクルトナーＴＲは、リサイクルトナー供給ローラ１５ｄによってリサイクルトナー収納部１６に供給される。
【００４１】
なお、レジストローラ対２５を介して転写部８に搬送される被転写材は、不図示の給紙部から搬送経路を経由して給送されたものである。
そして、上述の転写工程を経た被転写材は、搬送経路を経由して不図示の定着部に達する。そして、定着部で、被転写材上のトナー像が定着される。その後、定着工程後の被転写材は、排紙部を通過して、画像形成装置の外部に排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４２】
次に、本実施の形態１の画像形成装置に用いられる現像剤について説明する。まず、フレッシュトナー供給部６に収納されるフレッシュトナーＴＮについて説明する。
フレッシュトナーＴＮは、結着樹脂、着色剤等からなるトナー母体粒子に、外添剤を添加して形成される。具体的には、まず、結着樹脂、着色剤等からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練する。その後、混合物を冷却固化して、これを粉砕分級してトナー母体粒子をえる。その後、このトナー母体粒子に、外添剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させて、フレッシュトナーＴＮを形成する。
【００４３】
ここで、トナー母体粒子における結着樹脂としては、公知のトナー用結着樹脂を用いることができる。
具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；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、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、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等である。なお、これらは、単独で用いることもあるし、２種以上を混合して用いることもある。
【００４４】
また、トナー母体粒子における着色剤についても、公知のものを用いることができる。
黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。
【００４５】
なお、フレッシュトナーＴＮをより効率的に帯電させるために、上述のトナー母体粒子に少量の帯電付与剤、例えば、染顔料、極性制御剤等を含有させることが好ましい。ここで、極性制御剤としては、例えば、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。
【００４６】
また、本実施の形態１で用いるフレッシュトナーＴＮは、上述のトナー母体粒子に対して、外添剤を１．０重量部以上添加して形成したものである。これによって、フレッシュトナーＴＮが、上述の作像プロセスを経てリサイクルトナーＴＲとなったときに、リサイクルトナーＴＲの高い流動性と帯電安定性とを確保することができる。すなわち、リサイクルトナーＴＲにおいて、トナー母体粒子に外添剤が埋没するのを一定に制限して流動性を維持することができる。そして、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦとリサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲとの大小関係（上述のＴＡＦ≦ＴＡＲの関係である。）を、安定化することができる。
【００４７】
なお、フレッシュトナーＴＮのトナー母体粒子に添加する外添剤は、トナー母体粒子に対して、１．０〜５．０重量部の範囲とするのが好ましい。
これは、外添剤の添加量を多くすることで、フレッシュトナーＴＮ及びリサイクルトナーＴＲによる感光体ドラム１上へのフィルミングの発生を抑止するためである。
【００４８】
また、フレッシュトナーＴＮのトナー母体粒子に添加する外添剤は、複数の種類の無機微粒子を用いることが好ましい。この場合の外添剤の添加量は、複数種類の無機微粒子のそれぞれの添加量の総和となる。そして、これによって、上述の流動性及び帯電安定性を一層向上することができる。
【００４９】
ここで、フレッシュトナーＴＮの外添剤に用いられる無機微粒子としては、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、酸化鉄、酸化銅、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、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が用いられる。
そして、そのなかでも、外添剤に用いられる無機微粒子として、シリカと酸化チタンとを用いることで、上述の効果を一層向上することができる。
【００５０】
さらに、外添剤として２種類の無機微粒子を用いる場合、それらの平均一次粒子径が異なるものを用いることが好ましい。なお、平均一次粒径とは、無機微粒子の凝集が飽和した状態で測定した粒径をいう。
ここで、平均一次粒径の小さな無機微粒子を第１の無機微粒子とし、平均一次粒径の大きな無機微粒子を第２の無機微粒子とする。このとき、トナー母体粒子が感光体ドラム１やキャリア表面と接触する際に、第２の無機微粒子がスペーサの役割を果たし、第１の無機微粒子がトナー母体粒子表面に埋没するのを防止する。これにより、フレッシュトナーＴＮの状態での、外添剤のトナー母体粒子表面に対する被覆状態が、リサイクルトナーＴＲとなっても長期にわたって維持されて、リサイクルトナーＴＲの流動性が向上する。
【００５１】
この場合、先にトナー母体粒子への埋没が進行する粒径の大きな第２の無機微粒子の添剤量は、第１の無機微粒子の添加量に比べて少なくすることが好ましい。これによって、上述の効果を確実なものにすることができる。
【００５２】
また、上述の第１の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．０３μｍ以下であることが好ましい。平均一次粒子径が０．０３μｍより大きいと、トナーの流動性が悪くなってトナー帯電性が不均一となる可能性がある。
また、上述の第２の無機微粒子は、平均一次粒子径が０．２μｍ以下であることが好ましい。第１の無機微粒子の平均一次粒子径を０．０３μｍ以下とした場合であっても、第２の無機微粒子の平均一次粒子径が０．２μｍより大きいと、トナーの流動性が悪くなってトナー帯電性が不均一となる可能性がある。
【００５３】
また、外添剤として複数種類の無機微粒子を用いる場合、その少なくとも１種類の無機微粒子を、有機系シラン化合物等の疎水化処理剤で処理された疎水性無機微粒子とすることが好ましい。これにより、トナー流動性とトナー帯電性とを、環境変動に係わらず安定させることができる。
【００５４】
ここで、上述の疎水化処理剤としては、例えば、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ｐ−クロルフェニルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチルトリクロルシラン、デシルトリクロルシラン、ノニルトリクロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）トリクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）トリクロルシラン、ジペンチルジクロルシラン、ジヘキシルジクロルシラン、ジオクチルジクロルシラン、ジノニルジクロルシラン、ジデシルジクロルシラン、ジドデシルジクロルシラン、ジヘキサデシルジクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）オクチルジクロルシラン、ジオクチルジクロルシラン、ジデセニルジクロルシラン、ジノネニルジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシルジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルペンチルジクロルシラン、トリヘキシルクロルシラン、トリオクチルクロルシラン、トリデシルクロルシラン、ジオクチルメチルクロルシラン、オクチルジメチルクロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）ジエチルクロルシラン、イソブチルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等の有機系シラン化合物やジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、αメチルスチレン変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル、その他シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤等がある。
【００５５】
そのなかでも疎水化処理剤として有機系シラン化合物は、上述のトナーの環境安定性の点で好適な処理剤である。
なお、疎水化処理されたシリカ微粒子の商品としては、ＨＤＫ−Ｈ−２０００、ＨＤＫ−Ｈ−２０００／４、ＨＤＫ−Ｈ−２０５０ＥＰ、ＨＶＫ２１（以上、ヘキスト社製）やＲ９７２、Ｒ９７４、ＲＸ２００、ＲＹ２００、Ｒ２０２、Ｒ８０５、Ｒ８１２（以上、日本アエロジル社製）、ＴＳ５３０、ＴＳ７２０（以上、キャボット社製）がある。
また、上述の酸化チタン微粒子としては、アナターゼ型やルチル型の結晶性のものや無結晶性のものを使用することができる。具体的な商品としては、Ｔ−８０５（日本アエロジル社製）や、ルチル型としてＭＴ１５０ＡＩ、ＭＴ１５０ＡＦＭ（以上、テイカ社製）、ＳＴＴ−３０Ａ、ＳＴＴ−３０Ａ−ＦＳ（以上、チタン工業社製）等がある。
【００５６】
次に、現像部４内の現像剤Ｇを構成するキャリアについて説明する。
キャリアは、磁性を有する核体粒子に被覆層を形成したものである。
ここで、キャリアの核体粒子としては、公知の磁性体を用いることができる。磁性体としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又は化合物等がある。
【００５７】
また、キャリアの被覆層に用いられる樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル又はポリビニリデン系樹脂、例えば、ポリスチレン、アクリル樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えば、アルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば、尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等がある。
【００５８】
これらの被覆層を構成する樹脂材料のなかでも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂であり、特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。被覆層の形成法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布する公知の形成法を用いることができる。
また、キャリア抵抗の調整等の目的で、被覆層中に微粉末を添加することもできる。ここで、被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、この微粉末は、被覆層樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部を添加することが好ましく、特に、５〜２０重量部の添加が好ましい。微粉末としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料がある。
【００５９】
以上のような現像剤を用いることで、本実施の形態１の画像形成装置では、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量をＴＡＦとし、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、
ＴＡＦ≦ＴＡＲ
なる関係が経時においても安定的に成立する。
【００６０】
なお、平均帯電量とは、ブローオフ法によって求まるトナーの相対的な帯電能力である。
ここで、ブローオフ法は、以下のような測定方法である。まず、０．３１６±０．００２ｇのトナーと、６．００±０．０１ｇのキャリアとを、ステンレス製の金属容器に混入する。そして、金属容器を２８０±３ｒｐｍの回転数で回転して、トナーとキャリアとを１０分間撹拌して、５．０重量％の現像剤をつくる。そして、この現像剤を所定のブローオフ条件（ガス圧：３．０±０．２ｋｇ／ｃｍ２、ブロー時間：６０±１秒）で、容器内からトナーのみを容器外に飛ばす。このときの容器内の質量の減少量と、容器に設置されたゲージを通してエレクトロメータに流れるクーロン量とから、平均帯電量（μＣ／ｇ）が算出される。
【００６１】
そして、本実施の形態１の効果を確認する実験によれば、上述のブローオフ法によって、上述のＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係が経時においても成立することが確認された。そして、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係が成立するときに、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとをトナー同士で混合することなく、直接的にキャリアと混合させることで、逆帯電トナー及び弱帯電トナーの発生が少なくなって、地肌汚れ画像や画像濃度低下等の不具合が軽減されることが確認された。
【００６２】
なお、レーザードップラー速度計を使用したトナー粒子帯電量分布測定装置（Ｅスパートアナライザー（ホソカワミクロン社製））を用いて帯電量分布を測定すると、上述のＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のとき、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電の成分量は、フレッシュトナーＴＮのそれとほとんど変わらないか、むしろ減少していることが確認された。
そして、上述のＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のとき、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとをトナー同士で混合した後にキャリアと混合すると、その現像剤の帯電量分布においてリサイクルトナーＴＲ側の逆帯電及び弱帯電成分が増加しているのが確認できた。
【００６３】
この実験結果は、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のときには、リサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとを接触させることで、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分が増加することを示すものである。これは、外添剤がトナー母体粒子にある程度埋没した状態にあるリサイクルトナーＴＲと、そのような状態にないフレッシュトナーＴＮとの表面性の違いによるもので、リサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとが直接的に混合されることで、リサイクルトナーＴＲからフレッシュトナーＴＮへ電荷の授受がおこなわれているものと考えることができる。
【００６４】
以下、図５を参照して、本実施の形態１に関連する実験Ａについて説明する。
図５に示す実験Ａでは、キャリアを次のように作製した。
シリコーン樹脂溶液：１００重量部
カーボンブラック　：　　４重量部
トルエン　　　　　：１００重量部
このように処方したものを、ホモミキサーで３０分間分散して、被覆層形成液を調製する。そして、この被覆層形成液を、体積平均粒径５０μｍのフェライト１０００重量部の表面に、流動床型塗布装置を用いて塗布して被覆層を形成する。このようにして、キャリアが作製される。
【００６５】
また、フレッシュトナーＴＮは、次のように作製した。
ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　：８０重量部
スチレン−メチルアクリレート共重合体：２０重量部
カルナウバワックス　　　　　　　　　：　５重量部
カーボンブラック　　　　　　　　　　：　８重量部
含金属モノアゾ染料　　　　　　　　　：　３重量部
これらの混合物を、ヘンシェルミキサーで充分に撹拌混合した後に、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融する。その後、室温まで冷却してえられた混練物をジェットミルで粉砕分級し、平均粒径８μｍのトナー母体粒子をえる。さらに、外添剤として、トナー母体粒子１００重量部に対して、シリカ　ＡＥＲＯＳＩＬ−ＴＴ６００（日本アエロジル社製、平均一次粒子径：０．０４μｍ）０．８重量部をヘンシェルミキサーにて混合する。このようにして、トナーが作製される。
なお、このように作製されたフレッシュトナーＴＮを、上述のキャリアを基準として平均帯電量ＴＡＦを測定したところ、平均帯電量は−２１μＣ／ｇであった。
【００６６】
また、現像部５に収納する現像剤Ｇは、次のように作製した。
上述のトナー５．０重量部と、上述のキャリア９５．０重量部とを、ボールミルにて混合する。これにより、二成分の現像剤Ｇが作製される。
【００６７】
また、リサイクルトナーＴＲのサンプリングは、上述の画像形成装置において５千枚の被転写材を通紙した後に、リサイクルトナー供給部１５に搬送されるリサイクルトナーＴＲのすべてを回収しておこなった。
なお、このように回収されたリサイクルトナーＴＲを、上述のキャリアを基準として平均帯電量ＴＡＲを測定したところ、平均帯電量は−２３μＣ／ｇであった。これは、上述のフレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦよりも高い値である。
【００６８】
また、実験Ａの評価は、次のようにおこなった。
図１の画像形成装置において、１０万枚の通紙試験をおこない、２万枚、５万枚、１０万枚通紙後の地肌汚れと黒ベタ領域の画像濃度とをそれぞれ評価する。地肌汚れは、その程度を５段階にランク分けした見本を用意して、目視によって見本と比較しておこなった。ここで、地肌汚れのランクは、ランク５が最も程度がよく、ランク１が最も程度が悪く、ランク３以上が許容範囲となっている。
また、画像濃度については、マクベス濃度計でベタ領域の画像濃度を測定したものである。ここで、図５は、画像濃度が１．４以上を◎、１．２以上１．４未満を○、１．２未満を×として表記した。そして、画像濃度１．２以上が許容範囲となっている。
【００６９】
図５に示すように、実験Ａにおいては、経時においても、許容範囲を下回る地肌汚れや画像濃度低下は発生しなかった。
【００７０】
これに対して、図５の実験ａは、実験ＡのリサイクルトナーＴＲの供給経路を変更してその結果を確認したものである。
具体的には、実験ａは、リサイクルトナーＴＲが、リサイクルトナー供給部１５から現像部４に供給される前に、フレッシュトナーＴＮと混合させたものである。その他の実験条件は、上述の実験Ａと同じである。
【００７１】
図５に示すように、実験ａにおいては、経時において、許容範囲を下回る地肌汚れや画像濃度低下が発生した。
【００７２】
次に、図５の実験Ｃ〜Ｆについて説明する。
図５に示す実験Ｃは、上述の実験Ａにおいてトナーを作製するときに使用した外添剤の添加量を、１．２重量部に増量したものであり、その他の実験条件は実験Ａと同じである。
このとき、上述のキャリアを基準とした平均帯電量は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦが−２２μＣ／ｇであり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲが−２５μＣ／ｇであった。
【００７３】
また、図５の実験Ｄは、上述の実験Ａにおいてトナーを作製するときに使用した外添剤の代わりに、外添剤として、シリカ（ＡＥＲＯＳＩＬ−ＴＴ６００（日本アエロジル社製）、平均一次粒子径：０．０４μｍ）０．７重量部と、酸化チタン（ＣＲ−ＥＬ（石原産業社製、平均一次粒子径：０．３μｍ）０．４重量部とを用いた。その他の実験条件は実験Ａと同じである。
このとき、上述のキャリアを基準とした平均帯電量は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦが−２２μＣ／ｇであり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲが−２４μＣ／ｇであった。
【００７４】
また、図５の実験Ｅは、上述の実験Ａにおいてトナーを作製するときに使用した外添剤の代わりに、外添剤として、シリカ（ＡＥＲＯＳＩＬ２００（日本アエロジル社製）、平均一次粒子径：０．０１２μｍ）０．７重量部と、酸化チタン（ＡＥＲＯＳＩＬ−Ｐ２５（日本アエロジル社製）、平均一次粒子径：０．０３μｍ）０．４重量部を用いた。その他の実験条件は実験Ａと同じである。
このとき、上述のキャリアを基準とした平均帯電量は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦが−２３μＣ／ｇであり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲが−２５μＣ／ｇであった。
【００７５】
また、図５の実験Ｆは、上述の実験Ａにおいてトナーを作製するときに使用した外添剤の代わりに、外添剤として、ジクロロジメチルシラン処理された疎水性シリカ（Ｒ９７２（日本アエロジル社製）、平均一次粒子径：０．０１６μｍ）０．７重量部と、オクチルトリメトキシシラン処理された疎水性酸化チタン（Ｔ８０５（日本アエロジル社製）、平均一次粒子径：０．０２μｍ）０．４重量部を用いた。その他の実験条件は実験Ａと同じである。
このとき、上述のキャリアを基準とした平均帯電量は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦが−２０μＣ／ｇであり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲが−２３μＣ／ｇであった。
【００７６】
図５に示す実験Ｃ〜Ｆの結果より、実験Ａよりも、地肌汚れの発生と画像濃度低下とが改善されていることがわかる。
すなわち、トナー母体粒子に添加される外添剤の種類と添加量とを適正化することで、トナーの帯電安定性が増して、地肌汚れと画像濃度低下とを未然に防止することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態１のように構成された画像形成装置においては、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量とフレッシュトナーＴＮの平均帯電量との大小関係が安定的になるように現像剤及びトナーを構成して、その大小関係に最適なリサイクルトナーＴＲの供給経路を形成している。すなわち、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係が経時においても成立するように形成して、フレッシュトナー供給部６とリサイクルトナー供給部１５とがそれぞれ独立して現像部４に連通するように形成している。これによって、現像部４内に供給されるまで、リサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとの接触が妨げられて、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分が増加することなく、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下を抑止することができる。
【００７８】
実施の形態２．
図２にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。図２は、実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図である。
本実施の形態２の画像形成装置は、リサイクルトナーＴＲの供給経路と、リサイクルトナーＴＲ及びフレッシュトナーＴＮの平均帯電量の関係とが、前記実施の形態１の画像形成装置と相違する。
【００７９】
図２において、５はフレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとを混合する混合部としての現像ホッパ、５ａは現像ホッパ５に収納された混合トナーを現像部４に補給するトナー補給ローラを示す。
【００８０】
ここで、図２に示すように、フレッシュトナー供給部６とリサイクルトナー供給部１５とは、現像ホッパ５を介して現像部４に連通している。したがって、前記実施の形態１とは異なり、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとは、トナー同士の混合工程を経た後に、現像部４に補給されることになる。
【００８１】
また、本実施の形態２で用いるトナーは、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量をＴＡＦとし、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量をＴＡＲとしたときに、前記実施の形態１とは異なり、
ＴＡＦ＞ＴＡＲ
なる関係が常に成立するように形成されている。
具体的には、前記実施の形態１で用いた現像剤に対して、フレッシュトナーＴＮにおける帯電付与剤の含有量を少量に調整して構成することで、上述の関係を安定的に維持することができる。
【００８２】
ここで、本実施の形態２の効果を確認する実験によれば、上述のブローオフ法によって、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係が経時においても成立することが確認された。そして、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係が成立するときに、フレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとをトナー同士で混合させた後に、キャリアと混合させることで、逆帯電トナー及び弱帯電トナーの発生が少なくなって、地肌汚れ画像や画像濃度低下等の不具合が軽減されることが確認された。
【００８３】
なお、前記実施の形態１と同様の帯電量分布の測定によると、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のとき、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電の成分量は、フレッシュトナーＴＮのそれよりも多いことが確認された。
そして、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のとき、フレッシュトナーＴＮをリサイクルトナーＴＲと混合させず直接的にキャリアと混合すると、その逆帯電及び弱帯電成分によってそのまま地肌汚れや画像濃度低下が発生することが確認された。
【００８４】
この実験結果は、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のときには、リサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとを接触させることで、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分が減少することを示すものである。これは、表面性の異なるフレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとが、互いに接触することで、フレッシュトナーＴＮからリサイクルトナーＴＲへ電荷の授受がおこなわれているものと考えることができる。
【００８５】
以下、図５を参照して、本実施の形態２に関連する実験Ｂについて説明する。本実施の形態２に係わる実験Ｂに用いるフレッシュトナーＴＮは、前記実施の形態１に係わる実験Ａで用いたフレッシュトナーＴＮにおける含金属モノアゾ染料の含有量を１重量部に変更したものである。また、実験Ｂに用いる画像形成装置は、図２の構成のものである。その他の実験条件は、前記実施の形態１の実験Ａと同じである。
このとき、上述のキャリアを基準とした平均帯電量は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦが−１８μＣ／ｇであり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲが−１６μＣ／ｇであった。すなわち、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係となっている。
【００８６】
図５に示すように、実験Ｂにおいては、経時においても、許容範囲を下回る地肌汚れや画像濃度低下は発生しなかった。
【００８７】
これに対して、図５の実験ｂは、実験ＢのリサイクルトナーＴＲの供給経路を変更してその結果を確認したものである。
具体的には、実験ｂは、リサイクルトナーＴＲが、フレッシュトナーＴＮと混合される前に、リサイクルトナー供給部１５から直接的に現像部４に供給されるものである。その他の実験条件は、上述の実験Ｂと同じである。
【００８８】
図５に示すように、実験ｂにおいては、経時において、許容範囲を下回る地肌汚れや画像濃度低下が発生した。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態２のように構成された画像形成装置においても、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量とフレッシュトナーＴＮの平均帯電量との大小関係が安定的になるように現像剤及びトナーを構成して、その大小関係に最適なリサイクルトナーＴＲの供給経路を形成している。すなわち、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係が経時においても成立するように形成して、フレッシュトナー供給部６とリサイクルトナー供給部１５とが現像ホッパ５を介して現像部４に連通するように形成している。これによって、現像部４内に供給されるまでにリサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとの混合により、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分を減少させて、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下を抑止することができる。
【００９０】
実施の形態３．
図３及び図４にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。図３は、実施の形態３における画像形成装置の要部を示す構成図である。また、図４は、図３の画像形成装置におけるリサイクルトナー供給経路を切り替えた状態を示す概略図である。
本実施の形態３の画像形成装置は、リサイクルトナーＴＲ及びフレッシュトナーＴＮの平均帯電量の検出をおこなう点と、リサイクルトナーＴＲの供給経路が切り替えられる点とが、前記各実施の形態の画像形成装置と相違する。
【００９１】
図３及び図４において、５はフレッシュトナーＴＮとリサイクルトナーＴＲとを混合する混合部としての現像ホッパ、５ａは現像ホッパ５に収納された混合トナーを現像部４に補給するトナー補給ローラ、１６はリサイクルトナーＴＲが収納されるリサイクルトナー収納部、３０はリサイクルトナーＴＲの供給経路を切り替える切り替え手段としてのシャッタ、３２はシャッタ３０を所望の位置に移動するための駆動部、３３は駆動部３２を制御する制御部、３５はフレッシュトナーＴＮの平均帯電量を検出する検出手段、３６はリサイクルトナーＴＲの平均帯電量を検出する検出手段を示す。
【００９２】
ここで、図３及び図４に示すように、シャッタ３０がその位置を移動させることで、リサイクルトナーＴＲの供給経路が切り替えられる。
具体的には、シャッタ３０が図３の位置にあるとき、リサイクルトナー収納部１６の上方開口部は閉鎖されるとともに、リサイクルトナー供給部１５は現像ホッパ５に連通する。このとき、リサイクルトナー供給部１５から搬送されるリサイクルトナーＴＲは、シャッタ３０の傾斜面を滑るようにして、現像ホッパ５内に供給される。
【００９３】
これに対して、シャッタ３０が図４の位置にあるとき、リサイクルトナー収納部１６の上方開口部は開放されるとともに、リサイクルトナー供給部１５から現像ホッパ５への供給経路は遮断される。このとき、リサイクルトナー供給部１５から搬送されるリサイクルトナーＴＲは、そのままリサイクルトナー収納部１６内に供給される。
なお、フレッシュトナー供給部６に収納されるフレッシュトナーＴＮは、シャッタ３０の位置に係わらず、常に現像ホッパ５内に供給される。
以下、図３に示すリサイクルトナーＴＲの供給経路を第１供給経路といい、図４に示すリサイクルトナーＴＲの供給経路を第２供給経路という。
【００９４】
また、フレッシュトナー供給部６に設置された検出手段３５は、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦ（その代用特性を含むものである。）を検出可能に形成されている。
例えば、検出手段３５は、エレクトロメータに接続されたゲージであって、フレッシュトナーＴＮを現像ホッパ５に所定時間供給したときのクーロン量を検出する。そして、その検出値を、供給時間から算出した供給量のデータに基づいて求めた質量で除することによって、平均帯電量ＴＡＦを求める。
【００９５】
同様に、リサイクルトナー供給部１５の入口に設置された検出手段３６も、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲ（その代用特性を含むものである。）を検出可能に形成されている。
【００９６】
以上のように構成された本実施の形態３に係わる画像形成装置は、次のように動作する。
まず、所定のタイミングで、フレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦとリサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲとが、それぞれの検出手段３５、３６によって検出される。検出手段３５、３６の検出結果は、制御部３３に転送される。そして、制御部３３で、双方の平均帯電量ＴＡＦ、ＴＡＲの大小関係の判断がされる。
【００９７】
その結果、制御部３３でＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係があると判断された場合、第１供給経路を選択するように駆動部３２を制御する（図３の状態である。）。これによって、ＴＡＦ＞ＴＡＲなる関係のリサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとを混合させて、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分を減少させることができる。
【００９８】
これに対して、制御部３３でＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係があると判断された場合、第２供給経路を選択するように駆動部３２を制御する（図４の状態である。）。これによって、ＴＡＦ≦ＴＡＲなる関係のリサイクルトナーＴＲとフレッシュトナーＴＮとを混合させずに、リサイクルトナーＴＲを直接的にキャリアと混合させて、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電成分の増加を抑止することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態３のように構成された画像形成装置においては、前記各実施の形態とは異なり、リサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲとフレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦとの大小関係が不安定な場合であっても、その大小関係を検出してその検出結果に基づいて最適なリサイクルトナーＴＲの供給経路を選択できるように形成している。これによって、リサイクルトナーＴＲの逆帯電及び弱帯電によって生じる地肌汚れや画像濃度低下を確実に抑止することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態３では、フレッシュトナー供給部６内におけるフレッシュトナーＴＮの平均帯電量ＴＡＦと、リサイクルトナー供給部１５内におけるリサイクルトナーＴＲの平均帯電量ＴＡＲとを、検出手段３５、３６によって直接的に測定してその大小関係を検出した。
これに対して、双方の平均帯電量ＴＡＦ、ＴＡＲの大小関係を間接的に検出して、その結果に基づいてリサイクルトナーＴＲの供給経路を選択するように構成することもできる。例えば、画像濃度検知センサ７で、感光体ドラム１上の地肌汚れの状態を検出して、その状態に基づいてリサイクルトナーＴＲの供給経路を選択してもよい。
【０１０１】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、回収した未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる画像形成装置であって、地肌汚れ画像の発生や画像濃度低下を確実に制限できる画像品質の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図４】図３の画像形成装置におけるリサイクルトナー供給経路を切り替えた状態を示す概略図である。
【図５】本発明の効果を確認するための種々の実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム（像担持体）、　２　帯電部、　４　現像部、
４ａ　現像ローラ、　４ｂ　パドル、　４ｃ　撹拌ローラ、
４ｄ　ドクターブレード、　４ｅ　セパレータ、　４ｆ　現像搬送スクリュ、
５　現像ホッパ（混合部）、　５ａ、１６ａ、１７ａ　トナー補給ローラ、
６　フレッシュトナー供給部、　６ａ　フレッシュトナー供給ローラ、
７　画像濃度検知センサ、　８　転写部、　９　クリーニング部、
９ａ　クリーニングブレード、　９ｂ　クリーニング搬送ローラ、
１０　除電部、　１５　リサイクルトナー供給部、　１５ａ　搬送スクリュ、
１５ｄ　リサイクルトナー供給ローラ、　１６　リサイクルトナー収納部、
１７　フレッシュトナー収納部、　２５　レジストローラ対、　２７　露光光、３０　シャッタ（切り替え手段）、　３２　駆動部、　３３　制御部、
３５、３６　検出手段。
【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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