(57)【要約】【課題】ハイブリッド現像方式の画像形成装置において、転写残トナーをその表面の荷電粒子と共に回収してリサイクル利用する場合に、トナーの帯電性低下を抑制する。【解決手段】現像剤はトナーと逆極性の荷電粒子とキャリアを含み、現像装置は第１の搬送部材と感光体に対向する第２の搬送部材とを有し、電界形成手段は、第１の搬送部材と第２の搬送部材との間に第１の電界を形成し第１の搬送部材の現像剤中のトナーを第２の搬送部材に移動させると共に荷電粒子の一部をトナーから分離させて現像剤中に回収させ、第２の搬送部材と感光体との間に第２の電界を形成して第２の搬送部材のトナーを感光体の静電潜像に移動させる。画像形成装置は、クリーニング装置で感光体表面から除去された転写残トナーを現像剤貯留部に搬送するトナーリサイクル搬送手段を備え、該搬送手段には、転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段が設けられている。【選択図】図１
2009169331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置を備えた画像形成装置であって、
相互の摩擦接触によって互いに異なる極性に帯電するトナー及びキャリアと、トナー粒子よりも小径で該トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され上記トナーとは異なる極性に帯電する荷電粒子と、を含む現像剤を貯える現像剤貯留部と、
該現像剤貯留部から上記現像剤を搬送する第１の搬送部材と、
該第１の搬送部材による現像剤搬送量を規制する搬送量規制部材と、
第１の領域を介して上記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材と、
上記第１の搬送部材と上記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、上記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第２の搬送部材に移動させると共に、上記トナーの表面の上記荷電粒子の一部をトナー粒子から分離させて現像剤中に回収させる第１の電界形成手段と、
上記第２の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、上記第２の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、
上記静電潜像坦持体上のトナー画像を所定の媒体上に転写するための転写部と、
該転写部による転写後に上記静電潜像坦持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段と、
該クリーニング手段で上記静電潜像坦持体の表面から除去された上記転写残トナーを上記現像剤貯留部に搬送するトナーリサイクル搬送手段と、を備え、
該トナーリサイクル搬送手段に、上記転写残トナー表面の上記荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段を設けた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記トナーリサイクル搬送手段による搬送前と搬送後で、上記トナー粒子と上記荷電粒子の遊離率の変化率が５０％以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記トナーリサイクル搬送手段は、
上記クリーニング手段から上記現像剤貯留部に至る筒状のケース体と、
該ケース体の内部に配設され、ケース体の長手方向中心線に沿った長手軸を中心としてスパイラル状に形成され、前記長手軸を中心にして回転する搬送ブラシと、
上記ケース体の途中部の搬送経路に配設され、上記搬送ブラシの回転に伴って搬送される上記転写残トナーが衝突する衝突板と、を備え、
該衝突板と上記搬送ブラシとで上記分離手段が構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記トナーリサイクル搬送手段は、
上記クリーニング手段から上記現像剤貯留部に至る筒状のケース体と、
該ケース体の内部に配設され、ケース体の長手方向中心線に沿った長手軸を中心としてスパイラル状に形成され、前記長手軸を中心にして回転する搬送スクリューと、
上記ケース体の途中部の搬送経路において上記搬送スクリューのブレード間に位置し、上記搬送スクリューの回転に伴う上記ブレードの位置変化に対応して弾性変形する弾性シートと、を備え、
該弾性シートと上記搬送スクリューとで上記分離手段が構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記現像剤貯留部はトナー補給機構を備えており、上記クリーニング手段で上記静電潜像坦持体の表面から除去された上記転写残トナーは、上記トナーリサイクル搬送手段によって上記現像剤貯留部の上記トナー補給機構に搬送される、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに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、例えば複写機，ファクシミリ装置，プリンタ或いはこれらの複合機などに適用可能な電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、電子写真方式の画像形成装置では、帯電された像坦持体（例えばドラム状あるいは無端ベルト状の感光体）の表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置から供給したトナーにより現像して、感光体上にトナー画像を形成し、このトナー画像を転写装置によって用紙に転写することで画像形成が行われる。このとき、転写工程を終えた感光体表面には未転写のトナーが残留するため、この残留トナー（転写残トナー）を次回の画像形成プロセスに先立って除去しておくことが必要になる。
【０００３】
このため、感光体の近傍には、転写後に当該感光体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段が設けられる。クリーニング手段で感光体から除去された転写残トナーは、回収されて再利用されるか若しくは単に廃棄されることになる。
尚、このような転写残トナー等を感光体表面から除去し当該感光体表面を清浄化するクリーニング手段としては、所謂ファーブラシや磁気ブラシ等を使用する方法やゴム等の弾性材料でなるクリーニングブレードを使用する方法など、種々の方法が知られている。
【０００４】
特に、近年では、環境保護意識の高まりに応え、また、資源の有効利用を図る等の観点から、転写残トナーについても、徒に廃棄するのではなく現像装置またはトナー補給装置へ回収して再利用することが、より強く求められるようになって来ている。
このような転写残トナーのリサイクル利用に関して、例えば、特許文献１には、クリーニング手段で感光体から除去した転写残トナーを、現像装置またはトナー補給装置へ回収するトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置が開示されている。
【０００５】
ところで、周知のように、電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式としては、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアとを用いる二成分現像方式と、非磁性トナーを磁性キャリアとの摩擦接触により帯電させ、この帯電したトナーのみを現像ローラ表面に付着させて感光体上の静電潜像の現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式とがある。
【０００６】
例えば特許文献２には、このハイブリッド現像方式の画像形成装置として、磁気ローラと、現像ローラを備えた現像装置を有し、磁気ローラの外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤から基本的にはトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像する画像形成装置が提案されている。
【０００７】
この特許文献２に開示された画像形成装置では、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止する等のために、トナーとキャリアのいずれの表面にも保持されることなくトナーとキャリアとの間に介在し、トナーの帯電極性とは逆極性の逆帯電樹脂粒子（逆極性荷電粒子）が現像剤に含まれている。
この荷電粒子は、トナーとキャリアのいずれの表面にも保持されていないため、その一部は、トナーとの電気的な結合によってトナーと共に現像ローラに供給されたのち感光体の上の静電潜像非画像部に付着し、転写工程後には転写残トナーのトナー粒子と共にクリーニング手段によって除去される。
【特許文献１】特開２００４−１７７７５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クリーニング手段によって除去され回収されたリサイクルトナーは、例えばトナー補給手段により現像装置に供給される未使用のトナーと所定の割合で混合された上で現像装置に補給されるのであるが、リサイクルトナーの場合、画像形成プロセスに供されることによって熱的ストレスや機械的ストレスを受けるため、物理的変化を起こすなど劣化した状態にあり、粒度分布や帯電量分布が拡大しており、未使用のトナーに比べて帯電特性が低下する傾向にある。このため、リサイクルトナーを含む現像剤を用いた場合には、トナーの帯電特性のバラツキが大きくなり、長期にわたって高画質の画像を形成することは難しい。
【０００９】
特に、ハイブリッド現像方式の場合には、トナーとの電気的な結合によってトナーと共に現像ローラに供給されたのち感光体の上の静電潜像非画像部に付着した荷電粒子が、転写残トナーのトナー粒子と共にクリーニング手段によって除去され回収されるので、回収されたリサイクルトナーでは、荷電粒子の殆どはトナー粒子表面に付着した状態にある。この状態のリサイクルトナーをそのまま現像装置側に戻したのでは、回収された荷電粒子がキャリア表面に保持される又は打ち込まれることが難しく、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止することは困難である。このため、リサイクルトナーを含む現像剤を用いた場合には、キャリアの荷電能が低下し、ひいてはトナーの帯電性が低下するので、長期にわたって高画質の画像を形成することは難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、相互の摩擦接触によって互いに異なる極性に帯電するトナー及びキャリアと、トナー粒子の表面に離脱可能に保持された状態で供給されトナーとは異なる極性に帯電する荷電粒子とを含む現像剤を用いる、ハイブリッド現像方式の画像形成装置において、転写後の転写残トナーをその表面の荷電粒子と共に回収してリサイクル利用する場合に、トナーの帯電性低下を抑制できるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明に係る画像形成装置は、少なくともトナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置を備えた画像形成装置であって、
相互の摩擦接触によって互いに異なる極性に帯電するトナー及びキャリアと、トナー粒子よりも小径で該トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され上記トナーとは異なる極性に帯電する荷電粒子と、を含む現像剤を貯える現像剤貯留部と、
該現像剤貯留部から上記現像剤を搬送する第１の搬送部材と、
該第１の搬送部材による現像剤搬送量を規制する搬送量規制部材と、
第１の領域を介して上記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材と、
上記第１の搬送部材と上記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、上記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第２の搬送部材に移動させると共に、上記トナーの表面の上記荷電粒子の一部をトナー粒子から分離させて現像剤中に回収させる第１の電界形成手段と、
上記第２の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、上記第２の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、
上記静電潜像坦持体上のトナー画像を所定の媒体上に転写するための転写部と、
該転写部による転写後に上記静電潜像坦持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段と、
該クリーニング手段で上記静電潜像坦持体の表面から除去された上記転写残トナーを前記現像剤貯留部に搬送するトナーリサイクル搬送手段と、を備え、
該トナーリサイクル搬送手段に、上記転写残トナー表面の上記荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段を設けた、
ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トナーリサイクル搬送手段に上記分離手段を設けたことにより、転写残トナーを現像剤貯留部へ搬送する過程で、転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させることができる。従って、このトナーリサイクル搬送手段で搬送された転写残トナーを現像剤貯留部にそのまま戻しても、転写残トナーのトナー粒子と共に回収された荷電粒子は、未使用トナーの荷電粒子と同様に、キャリア表面に保持される又は打ち込まれることができ、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止できる。すなわち、リサイクルトナーを含む現像剤を用いた場合におけるキャリアの荷電能低下が抑制され、ひいてはトナーの帯電性低下が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００１４】
〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を備えている。本実施形態では、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。
【００１５】
帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。本実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）を使用することもできる。
露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。本実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。
【００１６】
現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を備えている。現像装置３４の詳細については、後で詳しく説明する。尚、現像方式は、反転現像方式および正規現像方式の何れであってもよい。
転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を備えている。本実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。
【００１７】
クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２で所要の用紙（シート）３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナー（転写残トナー）を感光体１２の外周面から除去するクリーニング装置３９を備えている。
このクリーニング装置３９は、装置の構成要素を収容した箱状のクリーナーボックス３９Ｂと、感光体１２の表面に摺接する摺接部を先端に備えたクリーニングブレード４０と、クリーナーボックス３９Ｂ内において排出口３９Ｅと反対側の下部に配置された回転スクリュー４１と、を備えている。この回転スクリュー４１は、クリーニングブレード４０で感光体１２の外周面から掻き落とされてクリーナーボックス３９Ｂ内に貯えられた転写残トナーを、クリーナーボックス３９Ｂの下部に設けた排出口３９Ｅ側へ送り出すものである。
【００１８】
上記クリーニングブレード４０は、その摺接端部が感光体１２の表面に隙間無く密着し得るように十分な弾性を有する弾性材料で製作されている。本実施形態では、クレーニングブレード４０は例えばゴム製とした。
尚、クリーニングステーション２４に設置されるクリーニング装置３９としては、このようなゴム製のクリーニングブレード４０を用いたものに限定されることはなく、例えば、所謂ファーブラシや磁気ブラシ等を用いるものなど、種々の公知のものを採用することができる。
【００１９】
本実施形態では、クリーニング装置３９で感光体１２の表面から除去された転写残トナーを現像装置３４側へ搬送し回収するために、トナーリサイクル搬送装置１７０が設けられている。該トナーリサイクル搬送装置１７０は、その搬送方向における上流端部が上記クリーニング装置３９の排出口３９Ｅの近傍に位置し、搬送方向における下流端部は、後述する現像装置３４のトナー補給部９８の上部に位置している。尚、このトナーリサイクル搬送装置１７０の構成等の詳細については後述する。
【００２０】
このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。
【００２１】
転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤（つまり転写残トナー）が、クリーニングブレード４０でクリーナーボックス３９Ｂ内に掻き落とされ回収される。その後、クリーナーボックス３９Ｂ内に溜まった転写残トナーは、回転スクリュー４１によって排出口３９Ｅに送り出され、トナーリサイクル搬送装置１７０の搬送方向における上流端部に供給される。そして、回収された転写残トナーは、このトナーリサイクル搬送装置１７０の作用により、現像装置３４のトナー補給部９８の上部に搬送され、現像装置３４で再利用されるようになっている。
【００２２】
〔２．現像装置〕
現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性トナーと第２の成分粒子である磁性キャリアを含む２成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング４２を備えている。尚、図１では、図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング４２の一部が削除して示されている。ハウジング４２は感光体１２に向けて開放された開口部４４を備えており、この開口部４４の近傍に形成された空間４６にトナー搬送部材（第２の搬送部材）である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップ５０を介して、回転可能に配置されている。
【００２３】
現像ローラ４８の背後には、別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材（第１の搬送部材）である搬送ローラ５４が、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給回収ギャップ５６を介して配置されている。搬送ローラ５４は、回転不能に固定された磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０を有している。スリーブ６０の上方には、ハウジング４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に伸びる規制板６２が、所定の規制ギャップ６４を介して対向配置されている。
【００２４】
磁石体５８は、スリーブ６０の内面に対向し、搬送ローラ５４の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にあるスリーブ６０の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６の近傍にあるスリーブ６０の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、スリーブ６０の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、スリーブ６０の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３を含む。
【００２５】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤を収容し得る現像剤攪拌室６６が形成されている。攪拌室６６は、搬送ローラ５４の近傍に形成された前室６８と搬送ローラ５４から離れた後室７０を有する。前室６８には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室７０には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。好ましくは、前スクリュー７２，後スクリュー７４の近傍には、現像剤中のトナー比率（重量比）検出用に、例えば透磁率センサ（不図示）が配置されている。図示するように、前室６８と後室７０は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室６８と後室７０の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室６８の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室７０へ送り込まれ、また後室７０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室６８に送り込まれるようにしてある。
【００２６】
このように構成された現像装置３４の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８とスリーブ６０はそれぞれ矢印７８，８０方向に回転する。前スクリュー７２は矢印８２方向に回転し、後スクリュー７４は矢印８４方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室６６に収容されている現像剤２は、前室６８と後室７０を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。本実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。図４に示すように、キャリア４はトナー６に比べて相当大きい。そのため、図５に示すように、正極性に帯電したキャリア４の周囲に、負極性に帯電したトナー６が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００２７】
図１に戻り、帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室６８を搬送される過程で搬送ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から搬送ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３の磁力によって、スリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域８６）で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップ６４を通過する量が所定量に規制される。
【００２８】
規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８に搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の領域（供給領域）９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、キャリア４に付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給される。また、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の領域（回収領域）９２では、後に説明するように、現像に寄与することなく供給回収領域８８に送り戻された現像ローラ４８上のトナーが、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ６０に回収される。キャリア４は、磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８に移動することはない。
【００２９】
供給回収領域８８を通過した現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤２に混合される。
【００３０】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナー６は、現像ローラ４８の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８が対向する領域（現像領域）９６で、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の電位ＶＨが付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位ＶＬまで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位ＶＨを維持している。したがって、現像領域９６では、感光体１２と現像ローラ４８との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー６が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
【００３１】
このようにして現像剤２からトナー６が消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤２に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、ハウジング４２に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室７０の上方にはトナー補給部９８が設けてある。トナー補給部９８は、トナーを収容するための容器１００（トナーホッパ）を有する。容器１００の底部には開口部１０２が形成されており、この開口部１０２に補給ローラ１０４が配置されている。補給ローラ１０４は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナーが後室７０に落下補給するようにしてある。
【００３２】
本実施形態では、前述のように、クリーニング装置３９で感光体１２の表面から除去された転写残トナーを現像装置３４側へ搬送し回収するために、クリーニング装置３９の排出口３９Ｅの近傍から現像装置３４のトナー補給部９８の上部（具体的にはトナーホッパ１００の上部）に至るトナーリサイクル搬送装置１７０が設けられている。そして、未使用の（新たな）トナーだけでなく、上記トナーリサイクル搬送装置１７０により、感光体１２の表面から除去された転写残トナーも回収されて再利用できるようになっている。
【００３３】
〔３．電界形成手段〕
供給領域９０でスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー６を効率的に移動させるために、現像ローラ４８とスリーブ６０は電界形成装置１１０と電気的に接続されている。電源の具体例が図７Ａ〜図９に示してある。
【００３４】
図７Ａに示す具体例１の電界形成装置１１０は、現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２（請求項の第２の電界形成手段に相当する。）とスリーブ６０に接続された第２の電源１１４（請求項の第１の電界形成手段に相当する。）を有する。第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１１６との間に接続された直流電源１１８を有し、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。第２の電源１１４は、スリーブ６０とグランド１１６との間に接続された直流電源１２０を有し、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加する。この結果、供給領域９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア４は、スリーブ６０から現像ローラ４８に吸引されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーが、図７Ｂに示すように、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：例えば、−２００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：例えば、−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：例えば、−２００ボルト）と静電潜像非画像部（ＶＨ：例えば、−６００ボルト）との電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。
【００３５】
具体例２に係る図８Ａの電界形成装置１２２において、第１の電源１２４は、具体例１の電源と同様に、現像ローラ４８とグランド１２６との間に接続された直流電源１２８を有し、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。第２の電源１３０は、スリーブ６０とグランド１２６との間に直流電源１３２と交流電源１３４を有する。直流電源１３２は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加している。図８Ｂに示すように、交流電源１３４は、スリーブ６０とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰ−Ｐが例えば３００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。その結果、供給領域９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア４は、スリーブ６０の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ６０に保持され、現像ローラ４８に供給されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：例えば、−２００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：例えば−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。
【００３６】
具体例３に係る図９に示す電界形成装置１５８は、図７Ａに示す実施形態の電源において、第１の電源１１２に交流電源１６０を追加したものである。交流電源１６０の出力電圧はＶＡＣである。これらの形態の電界形成装置１５２，１５８も、電界形成装置１１０，１２２，１３６と同様に、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域９０では負極性に帯電しているトナー６をスリーブ６０から現像ローラ４８に供給し、現像領域９６では負極性に帯電しているトナー６を現像ローラ４８から静電潜像画像部（ＶＬ：例えば、−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。
【００３７】
〔４．現像剤〕
一般に、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤は、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ（スペント）が発生し、これがキャリアの寿命を低下させる。そこで、この問題を解消するために、本発明では、２成分現像剤に第３の成分として荷電粒子（インプラント粒子）が添加されている。
【００３８】
図４〜６を参照して具体的に説明すると、本発明の画像形成装置及び現像装置は、トナー６とキャリア４の他に、トナー６との摩擦接触によりトナー６を正規の極性（実施形態では負極性）に帯電する、トナー６よりも小径の荷電粒子８を含む。実施の形態において、荷電粒子８は、トナー６の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部９８からトナー６と共に補給される。
【００３９】
画像形成時、荷電粒子８はトナー６やキャリア４とともに、ハウジング４２の中を搬送された後、スリーブ６０に保持されて規制領域８６、供給回収領域８８、放出領域９４を移動する。この搬送過程で、トナー６の表面に保持されて正極性に帯電している荷電粒子８は、供給回収領域８８の電界中に置かれると、トナー６に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー６の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子８は、該分離した荷電粒子８とキャリア４との間に作用するストレスによってキャリア４の外周面に保持される又は打ち込まれる。
【００４０】
図４に示すように、キャリア４の外周面の一部又は全体がスペント１０で覆われている場合、荷電粒子８はスペント１０に打ち込まれる。キャリア４の外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子８は、トナー６との摩擦接触によりトナー６と逆の極性に帯電する。実施形態では、トナー６は負極性に帯電されるため、荷電粒子８は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子８が打ち込まれたキャリア４は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペント１０に被覆されていても、スペント１０の無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー６を所定の極性に帯電する。つまり、上記荷電粒子が、キャリアに対してその荷電性を補助する荷電補助機能を果たすことになる。
【００４１】
上述のように、荷電粒子８は、トナー６と逆の極性に帯電される。そのため、図１０に示すように、供給回収領域８８では、現像ローラ４８とスリーブ６０の間に形成される電界に基づいてトナー６はスリーブ６０から現像ローラ４８に移動する。このとき、トナー６から分離した荷電粒子８は、供給領域９０でトナー６が奪われることによって比較的キャリアリッチとなっている現像剤のキャリア表面に比較的迅速に保持されることで、現像剤中に回収されるが、一部の荷電粒子８（量的には僅かであるが）は、トナー６と共に現像ローラ４８に供給される。
【００４２】
より詳しく説明すれば、現像ローラ４８と搬送ローラ５４（具体的にはスリーブ６０）の間に、搬送ローラ５４が保持している現像剤２からトナー６を分離する電界（第１の電界）が形成されることにより、電気的に現像剤２中のトナー６を分離させて現像ローラ４８の表面に坦持させると共に、トナー６の帯電極性とは逆極性の荷電粒子８の一部は、トナー６と分離されて現像剤２中に引き戻され回収される（図１０参照）。回収されずにトナー６と共に現像ローラ４８に坦持された荷電粒子８は、現像ローラ４８と感光体１２の間の現像領域部に供給される。ここで、現像ローラ４８と感光体１２の間に、現像ローラ４８が保持しているトナー６を感光体１２の静電潜像に移動させて静電潜像をトナー画像として可視像化する電界（第２の電界）が形成されることにより、現像ローラ４８に坦持された荷電粒子８は、更にその一部が、トナー６と共に感光体１２の画像部に、又は単独で感光体１２の背景部に、それぞれ付着し、その後、感光体１２の回転動作に伴ってクリーニングステーション２４に供給されるのである。
【００４３】
なお、本実施形態では、トナー６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は負極性、キャリア４は正極性に帯電される。また、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを負極性に帯電するとともに、荷電粒子８は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、荷電粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナー６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は正極性、キャリア４は負極性に帯電され、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを正極性に帯電するとともに、荷電粒子８は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
【００４４】
〔５．トナーリサイクル搬送装置〕
クリーニング装置３９で感光体１２の表面から除去された転写残トナーを現像装置３４側へ搬送し回収するためのトナーリサイクル搬送装置１７０について、より詳しく説明する。
【００４５】
図２は、本実施形態に係るトナーリサイクル搬送装置１７０の構成および配置を、簡略化して模式的に示した説明図である。この図２及び図１に示すように、上記トナーリサイクル搬送装置１７０は、クリーニング装置３９の排出口３９Ｅの近傍から現像装置３４のトナー補給部９８の上部（具体的にはトナーホッパ１００の上部）に至る筒状のケース体１７１を備えている。このケース体１７１の内部には、当該ケース体１７１の長手方向中心線に沿った長手軸１７３を中心としてスパイラル状に形成され、上記長手軸１７３を中心にして回転する搬送ブラシ１７２が収納されている。この搬送ブラシ１７２の長手軸１７３の端末には、例えば電動式のモータ１７５が連結され、このモータ１７５により長手軸１７３が（つまり搬送ブラシ１７２が）所定方向へ回転駆動される。
【００４６】
スパイラル状の上記搬送ブラシ１７２は、これに限定されるものではないが、好ましくは所謂ファーブラシで構成され、長手軸１７３を中心にして回転することにより、クリーニング装置３９の排出口３９Ｅからケース体１７１の上流側開口１７１Ｊに送り出されて来た転写残トナーを、攪拌しながらブラシ１７２のスパイラル形状に沿って下流側に送り、現像装置３４のトナーホッパ１００の上部まで搬送し、ケース体１７１の下流側開口１７１Ｋからホッパ１００内に供給する。
【００４７】
ケース体１７１の長手方向の途中部における内壁１７１ｗには、ケース体１７１の内方へ所定量だけ突出する複数の（例えば５枚の）板材１７６（衝突板）が、ケース体１７１の長手方向について所定距離を隔てて配設されており、好ましくは、ファーブラシ１７２の外周近傍の一部は、回転に伴って上記衝突板１７６と接触するようになっている。
トナーリサイクル搬送装置１７０で上流側開口１７１Ｊから下流側開口１７１Ｋに向かって搬送される転写残トナーは、回転するファーブラシ１７２によって攪拌されると共に、上記衝突板に衝突することにより、搬送過程において、転写残トナー表面の荷電粒子はトナー粒子から分離される。すなわち、上記ファーブラシ１７２と上記衝突板１７６とで、搬送中の転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段が構成されている。
【００４８】
従って、このトナーリサイクル搬送装置１７０で搬送された転写残トナーを現像装置３４のトナーホッパ１００にそのまま戻しても、転写残トナーのトナー粒子と共に回収された荷電粒子は、未使用トナーの荷電粒子と同様に、キャリア表面に保持される又は打ち込まれることができ、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止できる。すなわち、リサイクルトナーを含む現像剤を用いた場合におけるキャリアの荷電能低下が抑制され、ひいてはトナーの帯電性低下が抑制されるのである。これにより、長期にわたって高画質の画像を形成することができるようになる。
【００４９】
図３は、他の具体例に係るトナーリサイクル搬送装置１８０の構成および配置を、簡略化して模式的に示した説明図である。この図３のトナーリサイクル搬送装置１８０では、外形形状および配置構造が図２で説明したケース体１７１と同様のケース体１８１を備えている。このケース体１８１の内部には、当該ケース体１８１の長手方向中心線に沿った長手軸１８３を中心としてスパイラル状に形成され、上記長手軸１８３を中心にして回転する搬送スクリュー１８２が収納されている。この搬送スクリュー１８２の長手軸１８３の端末には、図２におけるモータ１７５と同様のモータ１８５が連結され、このモータ１８５により長手軸１８３が（つまり搬送スクリュー１８２が）所定方向へ回転駆動される。
【００５０】
この具体例では、ケース体１８１の長手方向の途中部に、搬送スクリュー１８２のブレード１８２ｂ間に位置する複数の弾性シート１８６が設けられている。これら弾性シート１８６は、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）フィルムのシート材など、高い可撓性および弾性を有する材料を用いて製作され、搬送スクリュー１８２のブレード１８２ｂ間において、一端をケース体１８１の内壁１８１ｗに固着し、他端および側面を何れもフリーとすることで、搬送スクリュー１８２の回転に伴うブレード１８２ｂの位置変化（つまり、スクリューの山と谷の位置変化）に対応して、支障なく弾性変形することができる。
【００５１】
本具体例では、この弾性シート１８６と搬送スクリュー１８２とで、搬送中の転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段が構成されている。
トナーリサイクル搬送装置１８０で上流側開口１８１Ｊから下流側開口１８１Ｋに向かって搬送される転写残トナーは、回転する搬送スクリュー１８２によって螺旋状に回転しながら、弾性シート１８６に衝突し攪拌される。これにより、搬送過程において、転写残トナー表面の荷電粒子はトナー粒子から分離され、リサイクルトナーを含む現像剤を用いた場合について、図２の具体例における場合と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
〔６．具体的な材料〕
現像剤、並びにトナー、キャリア、荷電粒子および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００５３】
〔現像剤〕
本実施形態で用いる現像剤２は、トナー６と、該トナー６を帯電するためのキャリア４と、トナー６とは逆極性に荷電する荷電粒子８を含有するもので、この荷電粒子（逆極性粒子）８はトナー６に外添されている。例えば、トナー６がキャリア４によって負に帯電されているとき、荷電粒子８は現像剤２中で正に帯電されている正荷電性粒子である。また、例えば、トナー６がキャリア４によって正に帯電されているとき、荷電粒子８は現像剤２中で負に帯電されている負荷電性粒子である。このような荷電粒子８をトナー６に外添し、且つ現像装置３４内の分離機構により、長期使用に伴ってキャリア４の表面に荷電粒子８を付着させることにより、トナー６や外添剤のキャリア４へのスペント等によりキャリア４の荷電性が低下しても、荷電粒子８もトナー６を正規の極性に荷電し得るため、キャリア４の荷電性低下を有効に補うことができ、その結果としてキャリア４の劣化を抑制できるのである。
【００５４】
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム，アルミナ等の無機微粒子や、アクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、Ｎ−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。
【００５５】
キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。
【００５６】
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００５７】
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径としては、これに限定されるものではないが、例えば約３〜１５μｍ程度が好ましい。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
【００５８】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が約５０〜７５℃の範囲であることが好ましい。
【００５９】
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることが好ましい。
【００６０】
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００６１】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００６２】
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で撥水化した材料を用いることが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００６３】
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５〜１００μｍが好ましい。
【００６４】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００６５】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００６６】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００６７】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６８】
〔トナーとキャリアの混合比〕
トナーとキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。
【００６９】
〔遊離率〕
特定元素の粒子の「遊離率」とは、着色粒子以外の粒子であって特定の元素を含有する粒子（例えば、磁性体粒子や荷電制御剤などの粒子）の個数の全粒子の個数に対する割合（個数％）を言う。かかる特定元素の粒子の遊離率は、以下の方法により測定することができる。
【００７０】
先ず、トナーを、ローボリューム・サンプラによりフィルタ上に採取する。次に、この採取したトナーを、アスピレータにより高速で吸引して個々の粒子に分離した後、これらの粒子をＨｅマイクロ波プラズマ中に導入し、当該粒子の発光分析を行う。
粒子１個ごとに発光分析データを採取し、炭素による発光と特定元素による発光との同期・非同期を調べる。すなわち、粒子１個が発光したときに、炭素による発光と特定元素による発光が同時に観測されれば「同期」、観測されなければ「非同期」である。
【００７１】
そして、炭素による発光と同期して発光する特定元素を含有する粒子（以下、「同期発光粒子」という）の個数と、炭素による発光と同期せずに発光する特定元素を含有する粒子（以下、「非同期発光粒子」という）の個数を測定し、同期発光粒子と非同期発光粒子の合計個数に対する非同期発光粒子の個数を、特定元素の遊離率（個数％）とする。
尚、以上の遊離率の測定において、トナーを構成する粒子の発光分析を行うための装置としては、例えば、「パーティクルアナライザー  ＰＴ−１０００」（横河電機株式会社製）を用いることができる。
【００７２】
例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合において、荷電粒子に、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子として、チタン酸ストロンチウムを用いる場合、荷電粒子の遊離率に関連して、ストロンチウム（Ｓｒ）原子の遊離率Ａは、炭素原子と同期発光のＳｒ原子のカウント数をＢ、炭素原子と非同期発光のＳｒ原子のカウント数をＣとして、次式（１）で求められる。
・Ｓｒ原子の遊離率：Ａ（％）＝｛Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）｝×１００  …  式（１）
【００７３】
〔実験〕
図１に示す画像形成装置を用いて、本発明の作用効果を調べる実験を行った。
この実験では、次のトナー，キャリア，トナーリサイクル搬送装置を用いて、以下の現像条件で５万枚の耐刷試験を行い、試験開始初期と試験終了後とでトナーの帯電性が低下する度合い（低下帯電量差）を測定した。
【００７４】
〔トナー〕
本実験に用いたトナーの製造方法は、以下の通りとした。
湿式造粒法で作成された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００重量部に、複数の添加剤−第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部−を添加した。次に、三井鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させた（つまり外添処理した）。ミキサの回転速度は４０ｍ／秒、攪拌時間は３分間であった。その後、荷電粒子（逆極性粒子）として、個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムを添加した。荷電粒子の添加量は、トナーＡに含まれるトナー母材粒子１００重量部に対して、２重量部であった。次に、この荷電粒子が添加されたトナーを三井鉱山社製のヘンシェルミキサで攪拌し、トナーの表面に荷電粒子を付着させて、負極帯電性のトナーＡを得た。ミキサの回転速度は４０ｍ／秒、攪拌時間は３分間であった。
ここで用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤のヘキサメチルジラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理して得たものである。第２の疎水性シリカは、固体平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。
【００７５】
〔キャリア〕
本実験に用いたキャリアは、平均粒径３３μｍのコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350キャリアである。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。
【００７６】
〔トナー比率〕
現像剤中のトナー比率は、現像剤全体の重量に対するトナーと外添剤と荷電粒子の合計重量の割合である。本実験では、このトナー比率を８％に調整した。
【００７７】
〔電界形成条件〕
電界形成装置は、前述の図９に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧ＶＤＣ２：−５００ボルトを印加し、現像ローラには、直流電圧ＶＤＣ１：−３００ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１，５００ボルト、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：４０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：６０％の矩形波であった（図１１参照）。
【００７８】
〔トナーリサイクル搬送装置〕
トナーリサイクル搬送装置は、実施例１，実施例２，比較例として、次の３種類を用意した。
・実施例１：図２に示した具体例に係るトナーリサイクル搬送装置１７０
・実施例２：図３に示した具体例に係るトナーリサイクル搬送装置１８０
・比較例：搬送装置の筒状ケース体内に搬送スクリューのみを配置した従来構造のトナーリサイクル搬送装置
【００７９】
＜実施例１＞
トナーのリサイクル利用のために、トナーリサイクル搬送装置で転写残トナーを現像装置のトナー補給機構に搬送する際に、搬送経路で転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段として、ファーブラシ１７２と衝突板１７６とを用いた実施例１のトナーリサイクル搬送装置１７０（図２参照）の具体的な搬送経路条件は、以下の通りとした。
・ファーブラシのスパイラル外径寸法：１４ｍｍ
・ファーブラシの回転数：１４０ｒｐｍ
・ファーブラシのスパイラル・ピッチ：１５ｍｍ
・衝突板の長さ（突出量）：５ｍｍ
・衝突板の数：５枚
【００８０】
＜実施例２＞
上記分離手段として、搬送スクリュー１８２と弾性シート１８６とを用いた実施例２のトナーリサイクル搬送装置１８０（図３参照）の具体的な搬送経路条件は、以下の通りとした。
・搬送スクリューのスパイラル外径寸法：１４ｍｍ
・搬送スクリューの回転数：１４０ｒｐｍ
・搬送スクリューのスパイラル・ピッチ：１５ｍｍ
・弾性シートの長さ：８ｍｍ
・弾性シートの材質：ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）シート
【００８１】
＜比較例＞
比較例で用いたトナーリサイクル搬送装置は、筒状ケース体内に搬送スクリューのみが配置された従来構造のもので、上記分離手段は備えていない。すなわち、弾性シート１８６が設けられていない点を除いては、上記実施例２のトナーリサイクル搬送装置１８０と同様である。
【００８２】
以上の条件で、実施例１，実施例２，比較例のそれぞれについて、トナーリサイクル搬送装置による搬送前と搬送後で、トナー粒子と荷電粒子の「遊離率」が如何に変化するか、その変化率を測定し、更に、画像面積率５％の画像チャートを５万枚印刷して耐久評価を行った。この耐久評価は、試験開始初期と試験終了後とでトナーの帯電性が低下する度合い（低下帯電量差）を測定し、この低下帯電量差が１０μＣ／ｇ以下であれば良好（○）、１０μＣ／ｇ以上になると不可（×）と判定した。試験結果を纏めて表１に示す。
【００８３】
【表１】
2009169331.tif 000003
【００８４】
表１から分かるように、転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段を搬送経路に設けたトナーリサイクル搬送装置１７０，１８０を用いた実施例１，実施例２では何れも、荷電粒子の「遊離率」の変化率が５０％を上回っており、分離手段を設けていない比較例では、５０％を下回っていた。また、分離手段としてファーブラシ１７２と衝突板１７６を用いた実施例１の方が、搬送スクリュー１８２と弾性シート１８６を用いた実施例２よりも、荷電粒子の「遊離率」の変化率が高くなっていた。
更に、耐久評価については、荷電粒子の「遊離率」の変化率が高いほど良好であり、この変化率が５０％を越えている実施例１及び実施例２は「良好（○）」であり、上記変化率が５０％に満たない比較例は「不可（×）」であった。
【００８５】
以上より、良好な耐久評価を実現するには、トナーリサイクル搬送装置による搬送前と搬送後で、トナー粒子と荷電粒子の「遊離率」の変化率を５０％以上に確保すれば良いことが分かった。
また、転写残トナー表面の荷電粒子をトナー粒子から分離させる分離手段を搬送経路に設けたトナーリサイクル搬送装置１７０，１８０を用いた実施例１，実施例２では何れも、荷電粒子の「遊離率」の変化率が５０％を上回り、良好な耐久評価が得られており、本発明の効果が確認された。
【００８６】
尚、以上の実施形態では、トナーリサイクル搬送装置１７０，１８０の搬送方向における下流端部は、現像装置３４のトナー補給部９８の上部（具体的にはトナーホッパ１００の上部）に位置し、クリーニング装置３９で感光体１２の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング装置３９の排出口３９Ｅの近傍から上記トナーホッパ１００の上部を経て、最終的に現像装置３４の現像剤攪拌室６６内に回収されるように構成されていたが、この代わりに、トナーリサイクル搬送装置によって搬送・回収される転写残トナーを、直接に現像装置の現像剤攪拌室内に戻すように構成してもよい。
【００８７】
また、以上の説明は、負極性に帯電するトナーと現像剤中で正極性に帯電する荷電粒子を用いた場合についてのものであったが、本発明は、かかる場合に限定されるものではなく、正極性に帯電するトナーと現像剤中で負極性に帯電する荷電粒子を用いた場合についても、有効に適用できるものである。
このように、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形および改良等が適用し得るものであることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成と現像装置の断面を示す図である。
【図２】本実施形態に係るトナーリサイクル搬送装置の構成および配置を模式的に示した説明図である。
【図３】他の具体例に係るトナーリサイクル搬送装置の構成および配置を模式的に示した説明図である。
【図４】現像剤の組成を模式的に説明する図である。
【図５】キャリアの表面に、荷電粒子を保持したトナーが付着している状態を模式的に示す図である。
【図６】スペントが付着したキャリアの表面に荷電粒子が打ち込まれた状態を模式的に示す図である。
【図７Ａ】電界形成装置の一具体例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す電界形成装置から搬送ローラのスリーブと現像ローラに供給されている電圧の関係を示す図である。
【図８Ａ】電界形成装置の他の具体例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す電界形成装置から搬送ローラのスリーブと現像ローラに供給されている電圧の関係を示す図である。
【図９】電界形成装置の更に他の具体例を示す図である。
【図１０】供給回収領域におけるトナーと荷電粒子の動きを模式的に示す図である。
【図１１】実験例において搬送ローラのスリーブと現像ローラに供給される電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１：画像形成装置、２：現像剤、４：キャリア、６：トナー、８：荷電粒子、１２：感光体、１２ｆ：感光体の表面、２０：現像ステーション、２２：転写ステーション、２４：クリーニングステーション、３４：現像装置、３６：転写装置、３８：シート、３９：クリーニング装置、４０：クリーニングブレード、４８：現像ローラ、５４：搬送ローラ、６０：円筒スリーブ、６６：現像剤攪拌室、８８：供給回収領域、９８：トナー補給部、１００：トナーホッパ、１０４：補給ローラ、１１０：電界形成装置、１７０，１８０：トナーリサイクル搬送装置、１７１，１８１：ケース体、１７２：搬送ブラシ、１７３，１８３：長手軸、１７６：衝突板、１８２：搬送スクリュー、１８６：弾性シート。
【図１】
2009169331.tif 000004
【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７Ａ】
2009169331.tif 000010
【図７Ｂ】
2009169331.tif 000011
【図８Ａ】
2009169331.tif 000012
【図８Ｂ】
2009169331.tif 000013
【図９】
2009169331.tif 000014
【図１０】
2009169331.tif 000015
【図１１】
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