JP2000284560A

JP2000284560A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000284560A
Application number: JP11093543A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ozawa; 一郎小澤; Masanori Shida; 昌規志田; Masaru Hibino; 勝日比野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Also published as: US6332063B1

Abstract

(57)【要約】【課題】色の異なるトナー像を形成する複数の画像形
成ステーションを有する、クリーナレスの画像形成装置
において、現像器の現像剤濃度制御を良好に行う。【解決手段】現像器４で使用される現像剤Ｄは、磁性
キャリヤと非磁性トナーとを主成分とする。各ステーシ
ョンの現像器４によって感光ドラム１上の転写残トナー
を回収した際に、現像器４内に異なる色のトナーが混入
されることがある。このとき、現像器４内の現像剤Ｄの
見かけの透磁率をインダクタンスヘッド２０で検知し、
制御手段３０は、その検知結果に基づいて、トナー補給
手段１２を駆動して、現像器４内にトナーを補給する。
現像剤濃度制御を良好に行うことができ、したがって、
現像剤濃度を一定に保って高画質を常に維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置
に関し、特に２成分現像剤のトナー濃度を適正に制御す
る現像剤濃度制御装置を具備する画像形成装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】（ａ）クリーナレスプロセス（トナーリ
サイクルプロセス）近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露
光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセス
の各手段・機器が各々小型になるだけでは画像形成装置
の全体的な小型化には限界があった。また、転写後の感
光体上の転写残トナーはクリーニング手段（クリーナ）
によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは
環境保護の面からも出ないことが好ましい。そこで、ク
リーナを取り外し、感光体上の転写残トナーは、現像手
段によって「現像同時クリーニング」により感光体上か
ら除去し回収し、再利用する構成にした「クリーナレス
プロセス」の画像形成装置も出現している。現像同時ク
リーニングとは、転写後に感光体上に若干残留した転写
残トナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス
（現像手段に印加する直流電圧と感光体の表面電位感光
体の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）によって回
収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは
現像手段に回収されて次工程以後に再利用されるため、
廃トナーをなくし、メンテナンスも不要とすることがで
きる。また、クリーナレスであることでスペース面での
利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できる。

【０００３】（ｂ）現像剤濃度制御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
現像装置には、トナー粒子とキャリヤ粒子を主成分とし
た２成分現像剤が多く用いられている。特に、電子写真
方式によるフルカラーやマルチカラー画像を形成するカ
ラー画像形成装置には、画像の色味などの観点から、ほ
とんどの現像装置が２成分現像剤を使用している。周知
のように、この２成分現像剤のトナー濃度（キャリヤ粒
子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の
割合）は画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素
になっている。現像剤のトナー粒子は現像時に消費さ
れ、トナー濃度は変化する。このため、適宜、現像剤の
トナー濃度を正確に検出し、その変化に応じて自動トナ
ー補給装置（ＡＴＲ）を作動させることで、トナー濃度
を常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要があ
る。

【０００４】このように現像により現像装置内の現像剤
濃度が変化するのを補正するために、すなわち現像装置
に補給するトナー量を制御するために、現像装置中のト
ナー濃度を検知する検知装置及び濃度制御装置は、従来
さまざまな方式のものが提案され実用化されている。例
えば、現像剤担持体、又は現像容器の現像剤搬送経路に
近接し、トナーが赤外光を反射し、またトナー濃度や色
ごとにその分光感度や光の吸収率の違いからその反射率
が異なることを利用するものがある。図７にこのような
検知装置の一例を示す。検知装置１０は、双方向発光の
ＬＥＤ１０ａ、参照用受光素子１０ｂ、反射用受光素子
１０ｃを備えており、ＬＥＤ１０ａから双方向に放出さ
れた赤外光の一方を、現像剤担持体上に搬送された現像
剤又は現像容器１内の現像剤に透明アクリル樹脂１０ｄ
を通して照射し、その現像剤で反射された赤外光の反射
光量を受光素子１０ｃにより受光し、その受光出力から
現像剤濃度を算出しトナー補給制御するものである（以
下「光反射式現像剤濃度制御装置」という。）。

【０００５】あるいは上記と同様なＬＥＤ（発光素子）
１０ａにより赤外光を、図７に示すように像担持体１上
に形成したパッチ画像Ａに照射し、そのパッチ画像で反
射された赤外光の反射光量を受光素子１０ｃにより受光
し、その受光出力からパッチ画像Ａが所望の濃度より高
い場合はトナー補給を止め、所望の濃度より低い場合は
トナー補給を開始することで現像剤濃度を間接的に制御
する（以下「パッチ式現像剤濃度制御装置」とい
う。）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２に、前述のクリー
ナレスプロセス方式のステーション（画像形成ステーシ
ョン）を、ベルト状の転写材搬送ベルト（転写材搬送手
段）に沿って複数個並べて構成した４色フルカラーの画
像形成装置を示す。各ステーションの感光ドラム上に形
成したトナー像を、転写材搬送ベルトにて担持搬送され
る転写材（例えば紙）上に順次に転写していくものであ
る。このような構成の画像形成装置においては、前ステ
ーションで転写材上に転写されたトナーが、次ステーシ
ョンに到達したときにこのステーションの感光ドラムに
付着してしまう、いわゆる再転写が起きることがある。

【０００７】具体的にはフルカラーの画像形成装置にお
いては通常、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つのステーションＰａ、Ｐ
ｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備えており、転写材Ｐに対するトナー
像の転写は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４回行われるが、ステー
ションＰｂでの２回目のＭ転写時に、既に転写材Ｐ上に
転写されているＹトナーの一部が感光ドラム１上に戻さ
れてしまうことがある。同じように、ステーションＰｃ
での３回目のＣ転写時にはＹトナー、Ｍトナーが再転写
し、ステーションＰｄでの４回目のＫ転写時にはＹトナ
ー、Ｍトナー、Ｃトナーが再転写してしまう。つまり
Ｍ、Ｃ、ＫのステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄには、本来
そのステーションのトナーとは異なる色のトナーが感光
ドラム１に再転写されることになる。

【０００８】以下、Ｙトナーの、Ｍトナーを形成するス
テーションＰｂにおける再転写を例に模式図を用いて説
明する。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、通常、感光
ドラム１上の転写残トナーを除去するクリーナ１１を有
する場合、転写材搬送ベルト５に担持されて矢印Ｒ５方
向に搬送される転写材Ｐ上のＹトナーＴがステーション
Ｐｂの感光ドラム１に再転写されても、クリーナ１１の
クリーニングブレード１１ａにより回収されるため、そ
の後、矢印Ｒ４方向に回転する現像スリーブ４ａを介し
て現像器４内に異なるトナーが混入されることはない。
ところがクリーナレスプロセスの場合、図９（ａ）に示
すように、クリーナがないため、図９（ｂ）に示すよう
に、感光ドラム１に再転写されたＹトナーＴは、図９
（ｃ）に示すように、現像器４で回収されることにな
る。このようにして再転写されたトナーが、画像形成を
繰り返すことで現像器４内に徐々に蓄積し、その現像器
４内のトナーの色味が変わってしまうことがある。

【０００９】このように色味の変わってしまった、すな
わちある波長の光に対しての反射光の量が変わってしま
っている現像剤に対して、従来の技術で述べたような光
反射式現像剤濃度制御装置やパッチ式現像剤濃度制御装
置等の、現像剤やトナーの光学特性から現像剤濃度制御
を行う方式では、実際は適当な現像剤濃度、パッチ濃度
を示しているにもかかわらず、トナーの混色による光学
特性の変化から反射光量が変化し、現像剤濃度制御に誤
差が生じてしまうことがある。

【００１０】その結果、トナーの過補給による画像濃度
上昇・トナー飛散や、トナーの補給停止による画像濃度
低下、現像剤濃度低下に伴うキャリヤ付着を引き起こす
ことがある。

【００１１】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、現像手段内に異なる色のトナーが混入された場
合においても、現像剤濃度制御を良好に行うことがで
き、したがって、現像剤濃度を一定に保って高画質を常
に維持できるようにした画像形成装置を提供することを
目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、複数の画像形成ステーシ
ョンを転写材搬送手段の移動方向に沿って配設し、それ
ぞれの画像形成ステーションの像担持体上に形成した色
の異なるトナー像を前記転写材搬送手段によって担持搬
送される転写材上に順次に重ねて転写する画像形成装置
において、前記画像形成ステーションは、前記像担持体
上に形成された静電潜像を磁性キャリヤと非磁性トナー
とを主成分とする現像剤によって現像するとともに転写
材に転写されないで前記像担持体上に残った転写残トナ
ーを回収する現像手段と、該現像手段内にトナーを補給
するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の見か
けの透磁率を検知する透磁率検知手段と、該透磁率検知
手段の検知結果に基づいて前記トナー補給手段を作動さ
せて前記現像手段内の現像剤の濃度を制御する制御手段
と、を備える、ことを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る本発明は、請求項１の画像
形成装置において、トナー粒子の形状係数ＳＦ１が１０
０〜１４０の範囲であり、形状係数ＳＦ２が１００〜１
２０の範囲である、ことを特徴とする。

【００１４】請求項３に係る本発明は、請求項１又は２
の画像形成装置において、前記トナー粒子が重合法によ
って生成された、ことを特徴とする。

【００１５】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
又は３の画像形成装置において、キャリヤ粒子の体積抵
抗値が１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・cmの範囲である、こ
とを特徴とする。

【００１６】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
３、又は４の画像形成装置において、前記キャリヤ粒子
は、バインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属
酸化物からなる磁性樹脂キャリヤとから重合法により生
成した、ことを特徴とする。

【００１７】請求項６に係る本発明は、請求項１、４、
又は５の画像形成装置において、前記キャリヤ粒子の１
０００エルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２
００emu ／cm³ の範囲にある、ことを特徴とする。

【００１８】請求項７に係る本発明は、請求項１、２、
３、４、５、又は６の画像形成装置において、前記現像
手段は、表面に現像剤を担持して前記像担持体に対向す
る現像位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体
表面に担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材
と、を有し、該層厚規制部材を、前記現像剤担持体の下
方に配置するとともに、前記現像剤担持体を、その表面
の移動方向が前記像担持体表面の移動方向と逆になるよ
うに回転駆動する、ことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２０】〈実施の形態１〉図１に、本発明の係る画
像形成装置の一例を示す。同図は、電子写真方式の画像
形成装置の概略構成を示す縦断面図である。なお、同図
では、４個あるステーション（画像形成ステーション）
のうちの１個のみを図示している。

【００２１】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
て、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と
いう。）１を備えている。感光ドラム１は、矢印Ｒ１方
向に回転可能に支持されている。感光ドラム１の周囲に
は、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電
手段）２、露光装置３、現像器（現像手段）４、転写帯
電器９、前露光器６を備えている。また、給紙カセット
７、転写材搬送ベルト（転写材搬送手段）５、定着器８
を備えている。

【００２２】この画像形成装置は、まず、感光ドラム１
表面が一次帯電器２によって一様に帯電される。感光ド
ラム１は、矢印Ｒ１方向に１５０mm／sec のプロセスス
ピード（周速度）で回転駆動される。

【００２３】次に画像信号により変調された露光装置３
からのレーザ光Ｌにより走査露光が行われ、感光ドラム
１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器
４によって反転現像される。本実施の形態では、フルカ
ラー化するために、図１に示すようなステーションを４
個、すなわち、図２に示すように転写材搬送ベルト５の
移動方向（矢印Ｒ５方向）の上流側から順に、イエロー
用の第１のステーションＰａ、マゼンタ用の第２のステ
ーションＰｂ、シアン用の第３のステーションＰｃ、ブ
ラック用の第４のステーションＰｄとして４個並べてお
り、前記の帯電、露光、現像の各画像形成プロセスを
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色について行うことによって、フル
カラー画像を得ることができる。なお、図２中の符号１
３は、転写材搬送ベルト５をクリーニングするクリーニ
ングローラである。

【００２４】感光ドラム１上のトナー像は、給紙カセッ
ト７から取り出され、給紙ローラ、給紙ガイド（不図
示）を経由して搬送された転写材Ｐに、転写帯電器９に
より転写される。転写されずに感光ドラム１表面に残っ
たトナー（転写残トナー）は、その後、現像器４におい
てかぶり取りバイアスにより回収され、再度、現像に利
用される。その後、感光ドラム１は前露光器６により除
電され、次の画像形成に供される。

【００２５】一方、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のトナー像が
重ねて転写された転写材Ｐは、転写材搬送ベルト５によ
り定着器８に送られて加熱、加圧されて、表面にトナー
像が定着される。

【００２６】（ａ）感光ドラム（像担持体）本実施の形態で用いた感光ドラム１は、ドラム状に形成
された負帯電特性のＯＰＣ（有機光半導体）感光体であ
り、直径３０mmのアルミニウム製のドラム基体上に、そ
の表面を覆うようにＯＰＣＮの感光層が設けられてい
る。なお、本実施の形態で使用可能な感光体は上記に限
るものではなく、例えば現像剤を適宜に選ぶことでアモ
ルファスシリコン系感光体やセレン系感光体でもよく、
感光体の帯電特性も正負どちらでもよい。また形状もド
ラム状である必要はなく、ベルト状のものを選ぶことも
可能である。

【００２７】（ｂ）一次帯電器（一次帯電手段）本実施の形態で用いた一次帯電器２は、感光ドラム１に
対向する部分が開口されたシールド２ａと、シールド２
ａの内側に感光ドラム１の母線と平行に配置された放電
ワイヤー２ｂと、シールド２ａの開口部に配置されて帯
電電位を規制するグリッド２ｃとを有するコロナ帯電器
である。

【００２８】（ｃ）現像器（現像手段）次に本実施の形態で用いる現像器４について図３を参照
して詳述する。

【００２９】現像器４は、感光ドラム１に対向して配置
されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁４ｃに
よって第１室（現像室）４ｄと第２室（攪拌室）４ｆと
に区画されている。第１室４ｄには矢印Ｒ４方向に回転
する非磁性の現像スリーブ（現像剤担持体）４ａが配置
されており、この現像スリーブ４ａ内にマグネット４ｂ
が固定配置されている。現像スリーブ４ａは、ブレード
４ｉによって層厚規制された２成分現像剤（キャリヤ粒
子とトナー粒子を含む）の層を表面にて担持搬送し、感
光ドラム１と対向する現像領域において、トナーを感光
ドラム１上の静電潜像に付着させてトナー像として現像
する。現像効率、すなわち静電潜像へのトナーの付与率
を向上させるために、現像スリーブ４ａには現像バイア
ス電源４ｊから直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイ
アス電圧が印加されている。

【００３０】第２室４ｄ及び第２室４ｆにはそれぞれ現
像剤攪拌スクリュー４ｇ、４ｈが配置されている。スク
リュー４ｇは第１室４ｄ中の現像剤を攪拌搬送し、ま
た、スクリュー４ｈは、トナー補給手段１２のトナー補
給槽１２ｃのトナー排出口１２ａから搬送スクリュー１
２ｂの回転によって供給されたトナーと既に現像器内に
ある現像剤Ｄとを攪拌搬送し、トナー濃度を均一化す
る。隔壁４ｃには手前側と奥側の端部において第１室４
ｄと第２室４ｆとを相互に連通させる現像剤通路（不図
示）が形成されており、上述のスクリュー４ｇ、４ｈの
搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー
濃度の低下した第１室４ｄ内の現像剤が一方の通路から
第２室４ｆ内へ移動し、第２室４ｆ内でトナー濃度の回
復した現像剤が他方の通路から第１室４ｄ内へ移動する
ように構成されている。

【００３１】（ｄ）現像剤濃度制御装置（制御手段）本実施の形態では、静電潜像の現像により、図３に示す
現像器４内の現像剤濃度が変化するのを補正するため
に、すなわち、現像器４に補給するトナー量を制御する
ために、光学的な現像剤濃度検知ではなく、２成分現像
剤の見かけの透磁率を検知し、この検知結果に基づく検
出信号と、検出信号の基準値との比較結果からトナー補
給の制御を行ういわゆるインダクタンス検知式（ＡＴ
Ｒ）を採用している。これは現像器４の第１室４ｄの底
壁にインダクタンスヘッド（透磁率検知手段）２０が設
置され、このインダクタンスヘッド２０からの検出信号
によって現像器４内の、具体的には第１室４ｄ内の、現
像剤Ｄの実際のトナー濃度を検知し、現像剤濃度制御装
置（制御手段）３０によって基準値と比較し、さらにそ
の比較結果によってトナー補給手段１２を駆動して現像
器４にトナーを補給するようにしたものである。

【００３２】さらに詳述すると、図３に示す現像剤Ｄの
トナー濃度（キャリヤ粒子及びトナー粒子の合計重量に
対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キャリ
ヤと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変
化する。この見かけの透磁率をインダクタンスヘッド２
０によって検知して電気信号に変換すると、図４に示す
ように、この電気信号はトナー濃度に応じてほぼ直線的
に変化する。すなわち、インダクタンスヘッド２０から
の出力電気信号は、現像器４内の２成分現像剤の実際の
トナー濃度に対応する。同図の横軸は、現像剤ＤのＴ／
Ｃ比（キャリヤＣに対するトナーＴの重量比（％））、
縦軸は、センサ出力電圧である。

【００３３】上述の構成の、本実施の形態の画像形成装
置は、クリーナレスプロセスを採用しており、転写材Ｐ
に対するトナー像転写後に感光ドラム１に残留したトナ
ー（転写残トナー）は、現像器４に至り、現像時のかぶ
り取り電界によって現像同時クリーニングで回収され
る。これにより転写残トナーは現像器４内で再利用され
次工程以後も用いられるため、廃トナーをなくすことが
できる。また、スペースの面での利点も大きく、画像形
成装置の大幅な小型化が可能となった。

【００３４】ところが、本実施の形態のクリーナレスプ
ロセスを採用した複数のステーションによりカラー画像
を形成する画像形成装置においては、異なった色の再転
写トナーの混入により、現像剤の色味が変わってしまっ
ていた。

【００３５】具体的には画像形成を５００００回行った
後、転写材搬送ベルト５の移動方向に沿っての上流側か
ら２番目の、第２のステーションであるマゼンタの現像
剤を界面活性剤入りの水溶液に入れてトナーだけ分離
し、それを高倍率の光学顕微鏡により観察した。その結
果、再転写により第１のステーションで用いるイエロー
トナーが約１０％混入していた。

【００３６】しかし、本実施の形態においては前述のよ
うにマゼンタのステーションに再転写したＹトナーが１
０％も混入しても、最終的に初期のトナー濃度６％をほ
ぼ維持することができた。

【００３７】このように現像剤の磁気的特性をみるイン
ダクタンス検知センサを用いることで現像剤の色味の変
動があっても正確に現像剤の濃度制御を行うことが可能
となった。

【００３８】（比較例１）上述の実施の形態１に対し
て、光反射式現像剤濃度制御装置を用いて画像形成を５
００００回行った。その結果、第２のステーションのマ
ゼンタの現像器４の現像剤には、再転写されたＹトナー
が１０％混入しており、最終的なトナー濃度は７％と初
期の値６％から大きくずれてしまった。

【００３９】これは次のように説明できる。本比較例で
使用した光反射式センサは、図５（ａ）に示すように、
初期のトナー濃度６％のマゼンタ現像剤からの反射光に
よる出力電圧は１．５Ｖになるように設定し、それに基
づいてその後のトナー補給制御を行っている。ところが
本出願人らの検討によれば、マゼンタトナーとイエロー
トナーを９：１（すなわちマゼンタトナーにイエロート
ナーが１０％混入している状態）の割合で混ぜ、それを
もとに６％の現像剤を作成したところ、図５（ｂ）に示
すようにセンサの出力が１．２Ｖにダウンした。したが
って、このような現像剤においてセンサは図５（ａ）に
示すように現像剤濃度を５％と認識するので、出力が
１．５Ｖになるようにトナー補給制御をする場合には、
最終的にはトナー濃度が１％上昇するまでトナーが過補
給されてしまう。その結果、再転写したＹトナーが１０
％混入した場合、マゼンタのステーションのトナー濃度
が７％になったと考えられる。

【００４０】〈実施の形態２〉本発明で使用されるトナ
ー粒子は、球形重合トナーで、その製法は、本実施の形
態においては、重合法のモノマーに着色剤及び荷電制御
剤を添加したモノマー組成物を水系の媒体中で懸濁し重
合させることで球形状のトナー粒子を得た。なお、生成
法は上述の手法に限るものではなく、乳化重合法等で生
成してもよく、また他の添加物が入っていてもよい。こ
れらの製法により得られる球形重合トナーは、形状係数
ＳＦ１が１００〜１４０、形状係数ＳＦ２が１００〜１
２０である。ここで、形状係数ＳＦ１、ＳＦ２とは、日
立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーを
１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はイン
ターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｓ
ｅｘ３）に導入し解析を行い、下式より算出して得られ
た値を、本発明においては形状係数ＳＦ１、ＳＦ２と定
義した。

【００４１】ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／（ＡＲＥ
Ａ）｝×（１００π／４）ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／（ＡＲＥＡ）｝×（１００
／４π）ここで、ＡＲＥＡ：トナー投影面積ＭＸＬＮＧ：絶対最大長ＰＥＲＩ：周長上述の形状係数ＳＦ１は球形の度合いを示し、より大き
いと球形から徐々に不定形となる。一方、形状係数ＳＦ
２は凹凸の度合いを示し、より大きいと表面の凹凸が顕
著になる。

【００４２】上述の本発明における球形重合トナーの形
状係数（ＳＦ１が１００〜１４０、ＳＦ２が１００〜１
２０に対して、従来の粉砕トナーの形状係数は、ＳＦ１
が１８０〜２２０、ＳＦ２が１８０〜２００であること
から、従来の粉砕トナーに比べて球形重合トナーはトナ
ー粒子の形状が真円に近いことがわかる。この球形重合
トナーは、従来の粉砕トナーに比べて現像剤劣化に対す
るトナー粒子の形状係数の変化率も少なく、現像器が５
時間稼働したときに起こる現像剤攪拌、現像剤圧縮に伴
う形状係数の変化は、粉砕トナーではＳＦ１が１２０〜
１５０、ＳＦ２が１２０〜１４０と球形に近くなるのに
対し、球形重合トナーはＳＦ１が１００〜１２０、ＳＦ
２が１００〜１２０とほとんど形状変化がない。これは
粉砕トナーが攪拌によるキャリヤとの接触、あるいはト
ナー相互の接触による摩擦によって凸凹した表層が削り
とられて球形に近づくため形状変化が大きいのとは異な
り、もともと真円に近い球形重合トナーは、粉砕トナー
に対し形状変化する要因が少ないことを示す。上述のこ
とから、粉砕トナーはトナー粒子の形状の変化が大き
く、よって前記現像剤相互の接触面積の変化率も大き
く、空隙率、嵩密度の変化も大きい。これに対し球形重
合トナーでは上述の通り、トナー粒子の形状の変化が少
ないため嵩密度変化も少なく、より精度の高いインダク
タンス検知センサによる現像剤濃度制御が可能となっ
た。

【００４３】〈実施の形態３〉本実施の形態の特徴は、
キャリヤの材質、物性を変えることにより、トナー帯電
量の変化を抑えることである。具体的には高抵抗キャリ
ヤを用いることでトナー帯電量の変化を抑えることが可
能となった。

【００４４】本出願人らは、このような違いが出た原因
を以下のように考察した。本実施の形態の高抵抗キャリ
ヤと従来のフェライト系磁性キャリヤとはその比抵抗が
異なり、それぞれフェライト系キャリヤは１×１０⁹ 〜
１×１０¹⁰Ω・cmとキャリヤ自体の抵抗が低いのに対
し、高抵抗キャリヤが１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・cmと
高いため、キャリヤに電荷が蓄積されにくく、また一
度、キャリヤに蓄積された電荷が逃げにくいため、像形
成動作を連続で行った場合のトナー帯電量の上昇や、画
像形成がなされずに長期に現像剤を放置した場合のトナ
ー帯電量の低下が抑えられたと考えられる。したがっ
て、帯電量の変化に伴う嵩密度変化が少なく、より精度
の高いインダクタンス検知センサによる現像剤濃度制御
が可能となった。

【００４５】なお、本出願人らは、上述の高抵抗キャリ
ヤを、バインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金
属酸化物からなる樹脂磁性キャリヤとを重合法により生
成したが、他の製法により抵抗を調整したキャリヤを使
用してもよい。

【００４６】〈実施の形態４〉本実施の形態の特徴は、
キャリヤの磁化量を下げることで現像剤の圧縮を低減
し、現像剤劣化や帯電量変化を抑えることである。具体
的には低磁化キャリヤを用いることで現像剤劣化の抑制
及びトナー帯電量の変化を抑えることが可能となった。
したがって、現像剤劣化や帯電量の変化に伴う嵩密度変
化が少なく、より精度の高いインダクタンス検知センサ
による現像剤濃度制御が可能となった。

【００４７】本実施の形態で用いたキャリヤ粒子の磁化
の強さ（１０００エルステッド）は１３５emu ／cm² で
あり、その磁化測定は理研電子（株）製の振動磁場型磁
気特性自動記録装置ＢＨＶ−３０を用いて行った。キャ
リヤ粉体の磁気特性値は１キロエルステッドの外部磁場
を作り、そのときの磁化の強さを求める。キャリヤは円
筒状のプラスチック容器に十分密になるようにパッキン
グした状態に作製する。この状態で磁化モーメントを測
定し、試料を入れたときの実際の重量を測定して、磁化
の強さ（emu ／ｇ）を求める。ついで、キャリヤ粒子の
真比重を乾式自動密度計アキュピック１３３０（島津製
作所（株）社製）により求め、磁化の強さ（emu ／ｇ）
に真比重をかけることで本発明の単位体積当たりの磁化
の強さ（emu ／cm³ ）を求めた。

【００４８】〈実施の形態５〉本実施の形態における構
成上の特徴は、現像器４の現像スリーブ４ａを、その表
面の移動方向が感光ドラム表面の移動方向と逆方向（カ
ウンタ方向）となるように回転させることにある。本出
願人らの検討によれば、図６に示すように、現像スリー
ブ４ａ表面の移動方向（矢印Ｒ４方向）が感光ドラム１
表面の移動方向（矢印Ｒ１方向）と逆方向となるよう
に、現像スリーブ４ａを回転させる。この構成では、マ
グネットローラ４ｂのＳ₂ 極を用いて現像室４ｄ内の現
像剤Ｄを汲み上げて現像スリーブ４ａ表面に現像剤Ｄを
塗布した後、塗布された現像剤Ｄの総圧を規制ブレード
４ｉによって規制することで現像スリーブ４ａ表面の現
像剤Ｄのコート量を制御している。このため、図３の構
成、すなわち、感光ドラム１表面と現像スリーブ４ａの
表面の移動方向が同じである構成では、現像スリーブ４
ａの規制ブレード４ｉ近傍に現像剤が次々に詰まってい
くのとは異なり、図６の構成では、現像スリーブ４ａの
規制ブレード４ｉ近傍での現像剤の圧縮性が少なく、そ
の結果、現像剤の劣化を防止することができ、またトナ
ー電荷量の変動を押えることが可能となった。このこと
は、トナーの形状変化による現像剤の嵩密度変化、ある
いは現像剤圧縮に伴うトナー帯電量変化を押え、現像剤
相互の反発による嵩密度変化を減少させることにつなが
る。本実施の形態によると、従来の感光ドラム１表面に
対して順方向に現像スリーブ表面が移動する系に対し、
現像剤の劣化や帯電量変化による嵩密度変動が少なく、
より精度の高いインダクタンス検知センサによる現像剤
濃度制御が可能となった。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
複数の画像形成ステーションを転写材搬送手段の移動方
向に沿って配設し、それぞれの画像形成ステーションの
像担持体上に形成した色の異なるトナー像を転写材搬送
手段によって担持搬送される転写材上に順次に重ねて転
写する画像形成装置において、各画像形成ステーション
の現像手段によって像担持体上の転写残トナーを回収し
た際に、現像手段内に異なる色のトナーが混入された場
合においても、現像手段内の現像剤の見かけの透磁率を
検知し、その検知結果に基づいて現像手段に対してトナ
ーを補給するので、現像剤濃度制御を良好に行うことが
でき、したがって、現像剤濃度を一定に保って高画質を
常に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における１個の画像形成ステーシ
ョンを説明する縦断面図。

【図２】複数の画像形成ステーションを有する、実施の
形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。

【図３】実施の形態１における現像器の構成を示す縦断
面図。

【図４】現像剤のトナー濃度の変化によってインダクタ
ンスヘッドからの検出信号が変化するようすを示す特性
図。

【図５】現像剤のトナー濃度の変化によって光反射式セ
ンサからの検出信号が変化するようすを示す特性図。

【図６】実施の形態５における現像器の概略構成を示す
縦断面図。

【図７】現像剤濃度を光学的に検知する光反射式センサ
の一例を示す模式図。

【図８】（ａ）、（ｂ）はクリーナがある構成における
再転写トナーの回収の方法を説明する図。

【図９】クリーナレスプロセスにおける再転写トナーの
回収の方法を説明する図。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）４現像手段（現像器）４ａ現像剤担持体（現像スリーブ）４ｉ層厚規制部材（ブレード）１２トナー補給手段２０透磁率検知手段（インダクタンスヘッド）３０制御手段（現像剤濃度制御装置）５転写材搬送手段（転写材搬送ベルト）Ｐ転写材Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ画像形成ステーション（ステー
ション）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日比野勝東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DD07 DE04 EA06 2H030 AB02 AD01 AD03 BB36 BB38 2H077 AC16 DA10 DA42 DA54 DB02 EA03 GA13 9A001 BB02 BB04 HH31 HH34 JJ35 KK32 KK37 KK42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画像形成ステーションを転写材搬
送手段の移動方向に沿って配設し、それぞれの画像形成
ステーションの像担持体上に形成した色の異なるトナー
像を前記転写材搬送手段によって担持搬送される転写材
上に順次に重ねて転写する画像形成装置において、前記画像形成ステーションは、前記像担持体上に形成された静電潜像を磁性キャリヤと
非磁性トナーとを主成分とする現像剤によって現像する
とともに転写材に転写されないで前記像担持体上に残っ
た転写残トナーを回収する現像手段と、該現像手段内にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の見かけの透磁率を検知する透
磁率検知手段と、該透磁率検知手段の検知結果に基づいて前記トナー補給
手段を作動させて前記現像手段内の現像剤の濃度を制御
する制御手段と、を備える、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】トナー粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜
１４０の範囲であり、形状係数ＳＦ２が１００〜１２０
の範囲である、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】前記トナー粒子が重合法によって生成さ
れた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】キャリヤ粒子の体積抵抗値が１×１０¹⁰
〜１×１０¹⁴Ω・cmの範囲である、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記キャリヤ粒子は、バインダー樹脂
と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物からなる磁性
樹脂キャリヤとから重合法により生成した、ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の画
像形成装置。
【請求項６】前記キャリヤ粒子の１０００エルステッ
ドの磁界中における磁化量が３０〜２００emu ／cm³ の
範囲にある、ことを特徴とする請求項１、４、又は５に記載の画像形
成装置。
【請求項７】前記現像手段は、表面に現像剤を担持し
て前記像担持体に対向する現像位置に搬送する現像剤担
持体と、該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制す
る層厚規制部材と、を有し、該層厚規制部材を、前記現像剤担持体の下方に配置する
とともに、前記現像剤担持体を、その表面の移動方向が前記像担持
体表面の移動方向と逆になるように回転駆動する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６に
記載の画像形成装置。