JP2004144855A - Image forming apparatus - Google Patents

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Kazumi Suzuki
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由良　純
Hiroshi Yasutomi
安富　啓
Hirokatsu Suzuki
鈴木　宏克
Hideki Kosugi
小杉　秀樹
Ichiro Kadota
門田　一郎
Tomoyuki Ichikawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus having high image quality without producing an image with contamination on the base or decrease in image density, in which a recovered toner not transferred is used as a recycled toner. <P>SOLUTION: The apparatus is equipped with a fresh toner supply part 6 which supplies a fresh toner TN to a developing part 4 and with a recycle toner supply part 15 which recovers the toner not transferred and remaining on an image carrying body 1 and supplies the recovered toner as a recycled toner TR to the developing part 4. The apparatus is constituted to satisfy the relation of TAF≤TAR, wherein TAF is the average charge amount of the fresh toner TN and TAR is the average charge amount of the recycled toner TR. The fresh toner supply part 6 and the recycled toner supply part 15 are independently connected to the developing part 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copier, a printer, a facsimile, or a multifunction peripheral thereof. In particular, the present invention collects untransferred toner remaining on an image carrier and recycles it as recycled toner. The present invention relates to an image forming apparatus to be used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, an untransferred toner remaining on a photosensitive drum as an image carrier is collected by a cleaning unit in order to protect the global environment and effectively use resources. A technique of supplying the collected untransferred toner to a developing unit as recycled toner is often used (for example, see Patent Document 1).
[0003]
An image forming process in an image forming apparatus using such a recycled toner is as follows.
First, after uniformly charging the surface of a photoconductor drum made of a photoconductive substance, the surface is irradiated with exposure light corresponding to image information to form an electrostatic latent image. Then, the developing unit develops the electrostatic latent image with toner as charged particles. Then, the transfer unit transfers the toner image onto a transfer material such as plain paper. At this time, the amount of toner actually transferred onto the transfer material is about 70 to 90% of the toner image on the photosensitive drum. Then, the remaining toner is collected as untransferred toner in the cleaning unit.
[0004]
Then, the toner collected by the cleaning unit is supplied to the developing unit as recycled toner.
Specifically, the recycled toner is first mixed in the developing hopper together with the unused fresh toner. Then, the mixed toner of the fresh toner and the recycled toner is appropriately supplied from the developing hopper to the developing unit. Then, the mixed toner supplied into the developing unit is mixed with a carrier stored therein, and is carried on a developing roller as a developer. Then, only the toner (mixed toner) in the developer carried on the developing roller is electrostatically attracted to the latent image on the photosensitive drum to form a toner image.
[0005]
In an image forming apparatus using such a recycled toner, a decrease in the charge amount of the toner mixed with the carrier in the developing unit causes a background stain on an image formed on the photosensitive drum or an image density reduction. The problem of degradation is known.
Here, the background stain refers to a phenomenon in which toner adheres to an area of the photosensitive drum where toner is not to be adhered. Since the background stain is directly transferred onto the material to be transferred, this is one of the image quality problems that cannot be ignored in the image forming apparatus.
[0006]
Conventionally, many techniques have been disclosed for improving background stains associated with the use of recycled toner in image forming apparatuses.
For example, Patent Literature 1 discloses a technique in which a mixing ratio control unit that controls a mixing ratio of recycled toner to fresh toner (unused toner) to be equal to or less than an appropriate mixing ratio is disclosed.
[0007]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a technique for setting the charge rising characteristic of recycled toner including recovered toner to be equal to or higher than the charge rising characteristic of start toner. Specifically, the charge rising characteristic of the fresh toner supplied to the developing unit together with the collected toner is made larger than the charge rising characteristic of the start toner. At this time, the adjustment of the charge rising characteristic of the toner is performed by limiting the type and amount of the surface treatment agent of the carrier.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-286513 (page 2-3, FIG. 2-3)
[Patent Document 2]
JP-A-8-76404 (page 2-3, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional image forming apparatus described above, it was difficult to sufficiently solve the problems such as the background smeared image and the reduced image density due to the recycled toner.
[0010]
That is, in the conventional image forming apparatus, a countermeasure has been taken while the occurrence mechanism of the background stain image and the image density decrease cannot be properly grasped. In a conventional image forming apparatus, the mechanism of occurrence of a background stain image and a decrease in image density is caused by a decrease in the charge amount of the recycled toner during development, and the decrease in the charge amount of the recycled toner is caused by the recycled toner itself. Has been considered to be caused by a decrease in the charging ability of the toner. The image forming apparatus is configured based on the mechanism of the occurrence.
[0011]
More specifically, the image forming apparatus disclosed in Patent Document 1 regulates the amount of recycled toner having reduced charging ability to be supplied into the developing unit by adjusting the ratio of recycled toner to fresh toner in the developing hopper. Was.
Further, the image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 restricts the type and amount of the surface treatment agent of the carrier and adjusts the charging start-up characteristics of the toner, so that the charging ability supplied to the developing unit together with the fresh toner is reduced. The charge state of the recycled toner was complemented.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is an image forming apparatus that uses collected untransferred toner as recycled toner. It is to provide a high image forming apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application has conducted studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, has come to know the following matters.
That is, the decrease in the charge amount of the recycled toner during development is not caused by the decrease in the charging ability of the recycled toner itself, but by the mixing with the fresh toner under predetermined conditions.
[0014]
Specifically, the charging ability of the recycled toner itself is substantially constant with time, and there is no large fluctuation. However, when a recycled toner having a large charging ability (average charge amount) is mixed with a fresh toner having a small charging ability (average charge amount), charge is transferred from the recycled toner to the fresh toner, and the charge amount of the recycled toner decreases. I do. When the recycled toner having the reduced charge amount is mixed with the carrier, the recycled toner becomes a weakly charged toner or a reversely charged toner, which causes a background smeared image and a reduced image density.
[0015]
Conversely, when a recycled toner having a small charging ability is mixed with a fresh toner having a large charging ability, charges are transferred from the fresh toner to the recycled toner, and the charge amount of the recycled toner increases. In such a case, the recycled toner having an increased charge amount is unlikely to become a weakly charged toner or a reversely charged toner even when mixed with a carrier, and therefore does not become a source of a background stain image or a decrease in image density.
The weakly charged toner refers to a toner having a charge amount lower than the normal charge amount, and the oppositely charged toner refers to a toner having a different charge polarity.
[0016]
Therefore, by selecting the presence or absence of mixing with the fresh toner according to the relationship between the average charge amount of the fresh toner and the average charge amount of the recycled toner, a decrease in the charge amount of the recycled toner is reduced, and the generation of a background stain image is reduced. And a decrease in image density can be suppressed.
Further, the magnitude relationship between the average charge amount of the fresh toner and the average charge amount of the recycled toner can be stabilized by an external additive added to the toner.
[0017]
The present invention is based on the matters described above. That is, the image forming apparatus according to the first aspect of the present invention includes an image carrier, a developer, and an image carrier. A developing unit that develops the formed electrostatic latent image, a fresh toner supply unit that supplies fresh toner to the developing unit, and collects untransferred toner remaining on the image carrier to remove the untransferred toner. A recycle toner supply unit for supplying the recycle toner to the development unit, wherein the fresh toner and the recycle toner are such that when the average charge amount of the fresh toner is TAF and the average charge amount of the recycled toner is TAR, TAF ≦ TAR, and the fresh toner supply unit and the recycled toner supply unit are independently provided to the developing unit. And it is formed as passing.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus, comprising: an image carrier; and a developing unit that accommodates a developer and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier. A fresh toner supply unit that supplies fresh toner to the developing unit, and a recycled toner supply unit that collects untransferred toner remaining on the image carrier and supplies the untransferred toner to the developing unit as recycled toner. Wherein the fresh toner and the recycled toner have a relationship of TAF> TAR, where TAF is the average charge amount of the fresh toner and TAR is the average charge amount of the recycled toner. And the recycled toner supply unit are connected via a toner mixing unit that mixes the fresh toner and the recycled toner. And it is formed so as to communicate with the developing unit.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the fresh toner is obtained by adding at least 1 part by weight of an external additive to toner base particles. It is.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the fresh toner is obtained by adding an external additive to toner base particles. The external additive contains a plurality of types of inorganic fine particles.
[0021]
An image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the fourth aspect, wherein the plurality of types of inorganic fine particles are silica and titanium oxide.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth or fifth aspect, the plurality of types of inorganic fine particles are formed such that the average primary particle diameter differs for each type. It was done.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixth aspect, the external additive contains first inorganic fine particles and second inorganic fine particles. The average primary particle diameter of the inorganic fine particles is smaller than the average primary particle diameter of the second inorganic fine particles, and the added amount of the first inorganic fine particles is larger than the added amount of the second inorganic fine particles. It was done.
[0024]
Further, in the image forming apparatus according to the invention of claim 8, in the invention of claim 7, the first inorganic fine particles are formed such that the average primary particle diameter is 0.03 μm or less. The second inorganic fine particles are formed so that the average primary particle diameter is 0.2 μm or less.
[0025]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects, at least one type of the inorganic fine particles of the plurality of types of inorganic fine particles is replaced with an organic fine particle. This is a hydrophobic inorganic fine particle treated with a system silane compound.
[0026]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus, comprising: an image carrier; and a developing unit that accommodates a developer and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier. A fresh toner supply unit that supplies fresh toner to the developing unit, and a recycled toner supply unit that collects untransferred toner remaining on the image carrier and supplies the untransferred toner to the developing unit as recycled toner. A mixing unit for mixing the fresh toner and the recycled toner, and a toner mixing unit communicating with the developing unit, wherein the recycled toner supply unit supplies the recycled toner to the developing unit via the toner mixing unit A first supply path for supplying the recycled toner to the developing section without passing through the toner mixing section; And a switching unit for switching between the second supply path and the second supply path, a detection unit for detecting a magnitude relationship between the average charge amount of the fresh toner and the average charge amount of the recycled toner, and A control unit for controlling the switching means.
[0027]
Further, in the image forming apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth aspect, the control unit sets the average charge amount of the fresh toner to TAF and the average charge amount of the recycled toner to TAR. In this case, the switching unit is controlled so that the first supply path is selected when TAF> TAR, and the second supply path is selected when TAF ≦ TAR.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters, and description thereof will be appropriately simplified or omitted.
[0029]
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of the image forming apparatus according to the first embodiment.
[0030]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum as an image carrier, 2 denotes a charging unit for charging the surface of the photosensitive drum 1, 4 denotes a developing unit in which a developer G is stored, and 4a faces the photosensitive drum 1. 4b is a paddle for supplying the developer G toward the developing roller 4a, 4c is a stirring roller for stirring the developer G, and 4d is a developing roller. A doctor blade 4e for regulating the amount of developer G carried on 4a is a separator for returning the surplus developer G separated from the developing roller 4a by the doctor blade 4d to the inside of the developing unit 4, and 4f is a separator together with the separator 4e. 4 shows a developing and conveying screw that returns the surplus developer G uniformly into the developing section 4.
[0031]
Reference numeral 6 denotes a fresh toner supply unit containing the fresh toner TN, 6a denotes a fresh toner supply roller for supplying the fresh toner TN in the fresh toner supply unit 6 to the fresh toner storage unit 17, and 7 denotes a photosensitive drum. An image density detection sensor for detecting the image density of the image density pattern to be formed, 8 is a transfer section for transferring a toner image formed on the photosensitive drum 1 to a material to be transferred, and 9 is an untransferred toner on the photosensitive drum 1 9a is a cleaning blade that contacts the photosensitive drum 1 at a predetermined angle, 9b is a cleaning blade 9a that sends the recycled toner TR collected by the cleaning blade 9a to a recycled toner supply unit installed on the near side in the direction perpendicular to the paper surface. A cleaning transport roller 10 for transporting the photosensitive drum 1; Show.
[0032]
Reference numeral 15 denotes a recycled toner supply unit for supplying the untransferred toner collected by the cleaning unit 9 as a recycled toner TR to the developing unit 4, and reference numeral 15a denotes a pipe-shaped recycled toner supply unit 15 provided inside the recycled toner supply unit 15. Is a recycle toner supply roller for supplying the recycle toner TR in the recycle toner supply unit 15 to the recycle toner storage unit 16, and 16 is a recycle toner for storing the recycle toner TR supplied from the recycle toner supply roller 15d. A toner storage section 16a is a toner supply roller for appropriately supplying the recycled toner TR in the recycled toner storage section 16 to the developing section 4, and 17 is a fresh toner storage section for storing the fresh toner TN supplied from the fresh toner supply roller 6a. Reference numeral 17a denotes a toner supply roller for appropriately supplying the fresh toner TN in the fresh toner storage unit 17 to the developing unit 4, reference numeral 25 denotes a pair of registration rollers for transporting the material to be transferred to the transfer unit 8, and reference numeral 27 denotes an unillustrated image based on image information. Exposure light such as laser light emitted from the optical section toward the photosensitive drum 1 is shown.
[0033]
Here, as shown in FIG. 1, the fresh toner supply unit 6 and the recycled toner supply unit 15 are configured to communicate with the developing unit 4 independently of each other.
More specifically, the fresh toner supply unit 6 communicates with the developing unit 4 via the fresh toner storage unit 17. On the other hand, the recycled toner supply unit 15 is in communication with the developing unit 4 via the recycled toner storage unit 16. As a result, the fresh toner TN and the recycled toner TR are directly supplied to the developing unit 4 and mixed with the carrier without going through the toner mixing step.
[0034]
Further, the toner used in the first embodiment is such that when the average charge amount of the fresh toner TN is TAF and the average charge amount of the recycled toner TR is TAR,
TAF ≦ TAR
The following relationship is always established. This will be described later in detail.
[0035]
Next, the operation of the image forming apparatus configured as described above will be described.
The photoconductor drum 1 rotates clockwise in FIG. Then, first, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging unit 2. After that, the surface of the photosensitive drum 1 charged by the charging unit 2 reaches the irradiation position of the exposure light 27. Then, the irradiation of the exposure light 27 forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 corresponding to the image information.
[0036]
Thereafter, the surface of the photosensitive drum 1 on which the latent image has been formed reaches a position facing the developing unit 4. Then, at the position of the developing unit 4, the toner in the developer G carried on the developing roller 4 a becomes a latent image on the photosensitive drum 1 due to a potential difference between the developing roller 4 a and the latent image on the surface of the photosensitive drum 1. Adhere to.
Here, the developer G stored in the developing unit 4 is composed of a carrier having magnetism, the fresh toner TN supplied from the fresh toner supply unit 6, and the recycled toner TR supplied from the recycled toner supply unit 15. It is a mixture. The carrier and the toners TN, TR are charged to opposite polarities by mixing, electrostatically attracted to each other, and magnetically attached to a developing roller 4a having a predetermined magnetic force. 1 can be supplied.
[0037]
The fresh toner TN and the recycled toner TR are independently supplied to the developing unit 4 by controlling the rotation time of the two toner supply rollers 16a and 17a based on the detection result of the image density detection sensor 7, respectively. Is done. Here, the image density pattern read by the image density detection sensor 7 is created on the photosensitive drum 1 at the time of non-image formation separately from the image corresponding to the document.
[0038]
After that, the surface of the photosensitive drum 1 that has passed through the developing unit 4 passes through the position of the image density detection sensor 7 and reaches the position of the transfer unit 8. At this time, the transfer material is conveyed to the transfer section 8 by the registration roller pair 25 at a proper timing.
Then, the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the transfer material by the transfer unit 8. At this time, a small amount of untransferred toner not transferred onto the transfer material remains on the photosensitive drum 1.
[0039]
After that, the surface of the photosensitive drum 1 having the untransferred toner that has passed through the transfer unit 8 reaches the cleaning unit 9. In the cleaning unit 9, untransferred toner adhering to the drum surface is collected in the cleaning unit 9 by the cleaning blade 9 a that contacts the photosensitive drum 1.
Thereafter, the surface of the photosensitive drum 1 from which the untransferred toner has been collected by the cleaning unit 9 reaches the charge removing unit 10. Then, the potential of the surface of the photoconductor drum 1 is eliminated here, and a series of image forming processes is completed.
[0040]
On the other hand, the collected toner collected by the cleaning unit 9 is transported as a recycled toner TR to the entrance of the recycled toner supply unit 15 by the cleaning transport roller 9b. Then, the recycle toner TR is conveyed toward a diagonally upper outlet against the gravity by the conveyance screw 15a rotated and driven by a drive unit (not shown). Then, the recycled toner TR transported to the outlet is supplied to the recycled toner storage unit 16 by the recycled toner supply roller 15d.
[0041]
The material to be transferred conveyed to the transfer unit 8 via the pair of registration rollers 25 has been fed from a paper supply unit (not shown) via a conveyance path.
Then, the transferred material having undergone the above-described transfer process reaches a fixing unit (not shown) via a transport path. Then, the toner image on the transfer material is fixed in the fixing unit. Thereafter, the transfer-receiving material after the fixing process passes through the paper discharge unit and is discharged to the outside of the image forming apparatus.
Thus, a series of image forming processes is completed.
[0042]
Next, the developer used in the image forming apparatus according to the first embodiment will be described. First, the fresh toner TN stored in the fresh toner supply unit 6 will be described.
The fresh toner TN is formed by adding an external additive to toner base particles including a binder resin, a colorant, and the like. Specifically, first, a mixture composed of a binder resin, a colorant, and the like is melt-kneaded by a hot roll mill. Thereafter, the mixture is cooled and solidified, and the mixture is pulverized and classified to obtain toner base particles. Thereafter, an external additive is mixed and adhered to the toner base particles with a Henschel mixer or the like to form a fresh toner TN.
[0043]
Here, as the binder resin in the toner base particles, a known binder resin for toner can be used.
Specifically, homopolymers of styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, and polyvinyltoluene and substituted products thereof; styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyltoluene copolymer, Styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / methyl methacrylate copolymer Polymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ether copolymer, styrene / Vinyl ethyl ether copolymer, Styrene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester copolymer, etc. Styrene-based copolymer; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic Or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0044]
Known colorants can be used for the toner base particles.
As the black colorant, for example, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black and the like are used. As the cyan colorant, for example, phthalocyanine blue, methylene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, ultramarine blue, and the like are used. As the magenta colorant, for example, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake, and the like are used. As the yellow colorant, for example, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like are used.
[0045]
In order to charge the fresh toner TN more efficiently, it is preferable that the toner base particles contain a small amount of a charge-imparting agent, for example, a dye or pigment, a polarity controlling agent, or the like. Here, as the polarity controlling agent, for example, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, quaternary ammonium salts and the like. Can be used.
[0046]
The fresh toner TN used in the first embodiment is formed by adding an external additive to the above-described toner base particles in an amount of 1.0 part by weight or more. Accordingly, when the fresh toner TN becomes the recycled toner TR through the above-described image forming process, it is possible to ensure high fluidity and charging stability of the recycled toner TR. That is, in the recycled toner TR, the fluidity can be maintained by limiting the external additive from being embedded in the toner base particles. Then, the magnitude relationship between the average charge amount TAF of the fresh toner TN and the average charge amount TAR of the recycled toner TR (the relationship of TAF ≦ TAR described above) can be stabilized.
[0047]
The amount of the external additive added to the toner base particles of the fresh toner TN is preferably in the range of 1.0 to 5.0 parts by weight based on the toner base particles.
This is to prevent the occurrence of filming on the photoconductor drum 1 due to the fresh toner TN and the recycled toner TR by increasing the amount of the external additive.
[0048]
It is preferable that a plurality of types of inorganic fine particles be used as the external additive to be added to the toner base particles of the fresh toner TN. In this case, the added amount of the external additive is the total of the added amounts of the plurality of types of inorganic fine particles. Thus, the fluidity and charging stability described above can be further improved.
[0049]
Here, as the inorganic fine particles used as the external additive of the fresh toner TN, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, oxide Zinc, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengal, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, nitrided Silicon or the like is used.
Among them, the above effects can be further improved by using silica and titanium oxide as the inorganic fine particles used for the external additive.
[0050]
Further, when two types of inorganic fine particles are used as the external additive, it is preferable to use those having different average primary particle diameters. In addition, the average primary particle size refers to a particle size measured in a state where the aggregation of the inorganic fine particles is saturated.
Here, inorganic fine particles having a small average primary particle size are referred to as first inorganic fine particles, and inorganic fine particles having a large average primary particle size are referred to as second inorganic fine particles. At this time, when the toner base particles come into contact with the photosensitive drum 1 or the carrier surface, the second inorganic fine particles serve as a spacer to prevent the first inorganic fine particles from being buried in the toner base particle surfaces. As a result, the state in which the external additive is coated on the surface of the toner base particles in the state of the fresh toner TN is maintained for a long time even when the recycled toner TR is used, and the fluidity of the recycled toner TR is improved.
[0051]
In this case, it is preferable that the amount of the second inorganic fine particles having a large particle diameter at which the burying into the toner base particles proceeds first is smaller than the amount of the first inorganic fine particles added. Thereby, the above-described effect can be ensured.
[0052]
The first inorganic fine particles preferably have an average primary particle diameter of 0.03 μm or less. If the average primary particle size is larger than 0.03 μm, the fluidity of the toner may be poor, and the chargeability of the toner may be non-uniform.
The second inorganic fine particles preferably have an average primary particle diameter of 0.2 μm or less. Even when the average primary particle diameter of the first inorganic fine particles is 0.03 μm or less, if the average primary particle diameter of the second inorganic fine particles is larger than 0.2 μm, the fluidity of the toner deteriorates, and The chargeability may be non-uniform.
[0053]
When a plurality of types of inorganic fine particles are used as the external additive, it is preferable that at least one type of the inorganic fine particles is hydrophobic inorganic fine particles treated with a hydrophobizing agent such as an organic silane compound. This makes it possible to stabilize the toner fluidity and toner chargeability irrespective of environmental fluctuations.
[0054]
Here, as the above-mentioned hydrophobizing agent, for example, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethyldichlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, p-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, chloromethyltrichlorosilane, p-chlorophenyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxy Silane, vinylmethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, divinyldichlorosi Dimethylvinylchlorosilane, octyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, nonyltrichlorosilane, (4-t-propylphenyl) trichlorosilane, (4-t-butylphenyl) trichlorosilane, dipentyldichlorosilane, dihexyldichlorosilane , Dioctyldichlorosilane, dinonyldichlorosilane, didecyldichlorosilane, didodecyldichlorosilane, dihexadecyldichlorosilane, (4-t-butylphenyl) octyldichlorosilane, dioctyldichlorosilane, dide Senyldichlorosilane, dinonenyldichlorosilane, di-2-ethylhexyldichlorosilane, di-3,3-dimethylpentyldichlorosilane, trihexylchlorosilane, trioctylchlorosilane, tridecylchlorosilane, Octylmethylchlorosilane, octyldimethylchlorosilane, (4-t-propylphenyl) diethylchlorosilane, isobutyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane Organic silane compounds such as hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, diethyltetratyldisilazane, hexaphenyldisilazane, hexatolyldisilazane, dimethylsilicone oil, methylphenylsilicone oil, chlorophenylsilicone oil, methylhydrogen Silicone oil, alkyl-modified silicone oil, fluorine-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, alcohol-modified silicone oil, amino-modified silicone Silicone oil, epoxy-modified silicone oil, epoxy / polyether-modified silicone oil, phenol-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, mercapto-modified silicone oil, acrylic, methacryl-modified silicone oil, α-methylstyrene-modified silicone oil, and other silyls Agents, silane coupling agents having an alkyl fluoride group, organic titanate-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, and the like.
[0055]
Among them, an organic silane compound as a hydrophobizing agent is a preferable agent in terms of environmental stability of the toner.
The products of the silica fine particles subjected to the hydrophobizing treatment include HDK-H-2000, HDK-H-2000 / 4, HDK-H-2050EP, HVK21 (above, manufactured by Hoechst) and R972, R974, RX200, RY200. , R202, R805, and R812 (all manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and TS530 and TS720 (all manufactured by Cabot Corporation).
Further, as the above-mentioned titanium oxide fine particles, anatase-type or rutile-type crystalline or non-crystalline one can be used. Specific products include T-805 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), rutile type MT150AI, MT150AFM (manufactured by Teica), STT-30A, STT-30A-FS (manufactured by Titanium Industries) and the like. There is.
[0056]
Next, a carrier constituting the developer G in the developing section 4 will be described.
The carrier is obtained by forming a coating layer on magnetic core particles.
Here, a known magnetic substance can be used as the core particles of the carrier. Examples of the magnetic material include ferromagnetic metals such as iron, cobalt, and nickel, and alloys or compounds such as magnetite, hematite, and ferrite.
[0057]
Examples of the resin used for the coating layer of the carrier include polyolefin resins, for example, polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl or polyvinylidene-based resins, for example, polystyrene, acrylic resins (for example, polymethyl methacrylate). ), Polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether, polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; Silicon resin such as silicone resin or a modified product thereof (for example, a modified product of alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); For example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; polyamide; polyester, for example, polyethylene terephthalate; polyurethane; polycarbonate; amino resin, for example, urea / formaldehyde resin; There is.
[0058]
Among the resin materials constituting these coating layers, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof and fluorine resin are preferable in terms of preventing toner spent, and a silicone resin or a modified product thereof is particularly preferable. As a method for forming the coating layer, a known forming method in which a resin is applied to the surface of the carrier nucleus particles by a spraying method, a dipping method or the like can be used.
Further, a fine powder can be added to the coating layer for the purpose of adjusting the carrier resistance and the like. Here, the fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. Further, the fine powder is preferably added in an amount of 2 to 30 parts by weight, particularly preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the coating resin. Examples of the fine powder include metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black.
[0059]
By using the developer as described above, in the image forming apparatus of the first embodiment, when the average charge amount of the fresh toner TN is TAF and the average charge amount of the recycled toner TR is TAR,
TAF ≦ TAR
Is established stably over time.
[0060]
The average charge amount is a relative charge ability of the toner obtained by a blow-off method.
Here, the blow-off method is a measuring method as described below. First, 0.316 ± 0.002 g of toner and 6.00 ± 0.01 g of carrier are mixed in a stainless steel metal container. Then, the metal container is rotated at a rotation speed of 280 ± 3 rpm, and the toner and the carrier are stirred for 10 minutes to produce a 5.0% by weight developer. Then, the developer is blown under predetermined blow-off conditions (gas pressure: 3.0 ± 0.2 kg / cm). 2 , Blow time: 60 ± 1 second), and only the toner is blown out of the container. At this time, the average charge amount (μC / g) is calculated from the amount of decrease in the mass in the container and the amount of coulomb flowing to the electrometer through a gauge provided in the container.
[0061]
Then, according to an experiment for confirming the effect of the first embodiment, it was confirmed that the above-described relationship of TAF ≦ TAR was established over time by the above-described blow-off method. When the relationship of TAF ≦ TAR is satisfied, the fresh toner TN and the recycled toner TR are directly mixed with the carrier without being mixed with each other, so that the generation of the oppositely charged toner and the weakly charged toner is prevented. It was confirmed that the number of defects was reduced, and problems such as a background stain image and a decrease in image density were reduced.
[0062]
In addition, when the charge amount distribution is measured using a toner particle charge amount distribution measuring device (E-Spart Analyzer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation)) using a laser Doppler velocimeter, when the above-mentioned relationship of TAF ≦ TAR is satisfied, the recycled toner TR It was confirmed that the amounts of the components of the reverse charge and the weak charge were almost the same as those of the fresh toner TN or were rather reduced.
When the relationship of TAF ≦ TAR described above is satisfied, when the fresh toner TN and the recycled toner TR are mixed with each other after being mixed with the toner, the charged amount distribution of the developer is oppositely charged and weakly charged on the recycled toner TR side. It was confirmed that the components increased.
[0063]
This experimental result shows that when TAF ≦ TAR, the contact between the recycled toner TR and the fresh toner TN increases the reversely charged and weakly charged components of the recycled toner TR. This is due to the difference in surface properties between the recycled toner TR in which the external additive is buried to some extent in the toner base particles and the fresh toner TN not in such a state. By being directly mixed, it can be considered that charges are transferred from the recycled toner TR to the fresh toner TN.
[0064]
Hereinafter, the experiment A related to the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the experiment A shown in FIG. 5, the carrier was manufactured as follows.
Silicone resin solution: 100 parts by weight
Carbon black: 4 parts by weight
Toluene: 100 parts by weight
The formulation thus prepared is dispersed for 30 minutes using a homomixer to prepare a coating layer forming liquid. Then, this coating layer forming liquid is applied to the surface of 1000 parts by weight of ferrite having a volume average particle diameter of 50 μm using a fluidized bed type coating apparatus to form a coating layer. In this way, a carrier is manufactured.
[0065]
The fresh toner TN was produced as follows.
Polyester resin: 80 parts by weight
Styrene-methyl acrylate copolymer: 20 parts by weight
Carnauba wax: 5 parts by weight
Carbon black: 8 parts by weight
Metal-containing monoazo dye: 3 parts by weight
After sufficiently mixing and mixing these mixtures with a Henschel mixer, they are heated and melted at a temperature of 130 to 140 ° C. for about 30 minutes by a roll mill. Thereafter, the kneaded product obtained by cooling to room temperature is pulverized and classified by a jet mill to obtain toner base particles having an average particle size of 8 μm. Further, as an external additive, 0.8 parts by weight of silica AEROSIL-TT600 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle size: 0.04 μm) is mixed with 100 parts by weight of the toner base particles using a Henschel mixer. Thus, a toner is produced.
The average charge amount TAF of the thus-prepared fresh toner TN was measured using the above-mentioned carrier as a reference. As a result, the average charge amount was −21 μC / g.
[0066]
The developer G stored in the developing unit 5 was prepared as follows.
5.0 parts by weight of the above toner and 95.0 parts by weight of the above carrier are mixed by a ball mill. Thus, a two-component developer G is produced.
[0067]
Further, the sampling of the recycled toner TR was performed by collecting all the recycled toner TR conveyed to the recycled toner supply unit 15 after passing 5,000 sheets of the transfer material in the above-described image forming apparatus.
The average charge amount TAR of the thus-collected recycled toner TR was measured using the above-described carrier as a reference. As a result, the average charge amount was −23 μC / g. This is a value higher than the above-described average charge amount TAF of the fresh toner TN.
[0068]
The evaluation in Experiment A was performed as follows.
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, a paper passing test of 100,000 sheets is performed, and the background stain and the image density of the solid black area after passing 20,000, 50,000, and 100,000 sheets are evaluated. The background dirt was prepared by preparing a sample in which the degree was classified into five levels and visually comparing the sample with the sample. Here, the rank of the background dirt is the highest in rank 5, the lowest in rank 1, and the allowable range is rank 3 or higher.
The image density is obtained by measuring the image density of a solid area using a Macbeth densitometer. Here, in FIG. 5, the image density is indicated by ◎ when the image density is 1.4 or more, by ○ when the image density is 1.2 or more and less than 1.4, and by X when the image density is less than 1.2. An image density of 1.2 or more is within the allowable range.
[0069]
As shown in FIG. 5, in Experiment A, the background stain and the image density lower than the allowable range did not occur even with time.
[0070]
On the other hand, in experiment a in FIG. 5, the result was confirmed by changing the supply route of the recycled toner TR in experiment A.
Specifically, in Experiment a, the recycled toner TR was mixed with the fresh toner TN before being supplied from the recycled toner supply unit 15 to the developing unit 4. Other experimental conditions are the same as those of the above-described experiment A.
[0071]
As shown in FIG. 5, in Experiment a, background stains and image density lower than the allowable range occurred over time.
[0072]
Next, experiments C to F in FIG. 5 will be described.
In Experiment C shown in FIG. 5, the amount of the external additive used in preparing the toner in Experiment A was increased to 1.2 parts by weight, and the other experimental conditions were the same as those in Experiment A. It is.
At this time, the average charge amount based on the carrier described above was such that the average charge amount TAF of the fresh toner TN was −22 μC / g, and the average charge amount TAR of the recycled toner TR was −25 μC / g.
[0073]
In Experiment D of FIG. 5, silica (AEROSIL-TT600 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and an average primary particle diameter of an external additive were used instead of the external additive used when preparing the toner in Experiment A described above. : 0.04 µm) and 0.4 parts by weight of titanium oxide (CR-EL (Ishihara Sangyo Co., Ltd., average primary particle diameter: 0.3 µm)) were used. Is the same as
At this time, the average charge amount based on the carrier described above was such that the average charge amount TAF of the fresh toner TN was -22 μC / g, and the average charge amount TAR of the recycled toner TR was -24 μC / g.
[0074]
In Experiment E of FIG. 5, silica (AEROSIL200 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and an average primary particle diameter of 0 were used as an external additive instead of the external additive used when preparing the toner in the above-described Experiment A. .012 μm) and 0.4 part by weight of titanium oxide (AEROSIL-P25 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle size: 0.03 μm)). Other experimental conditions are the same as those in Experiment A.
At this time, the average charge amount based on the carrier described above was such that the average charge amount TAF of the fresh toner TN was -23 μC / g, and the average charge amount TAR of the recycled toner TR was -25 μC / g.
[0075]
In Experiment F of FIG. 5, hydrophobic silica treated with dichlorodimethylsilane (R972 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was used as an external additive instead of the external additive used when preparing the toner in Experiment A described above. ), Average primary particle diameter: 0.016 μm) 0.7 part by weight, and octyltrimethoxysilane-treated hydrophobic titanium oxide (T805 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle diameter: 0.02 μm) 0.4) Parts by weight were used. Other experimental conditions are the same as those in Experiment A.
At this time, the average charge amount based on the carrier described above was such that the average charge amount TAF of the fresh toner TN was -20 μC / g, and the average charge amount TAR of the recycled toner TR was -23 μC / g.
[0076]
From the results of Experiments C to F shown in FIG. 5, it can be seen that the occurrence of background contamination and the reduction in image density are improved as compared with Experiment A.
That is, by optimizing the type and amount of the external additive added to the toner base particles, the charging stability of the toner is increased, and the background stain and the image density decrease can be prevented beforehand.
[0077]
As described above, in the image forming apparatus configured as in the first embodiment, development is performed such that the magnitude relationship between the average charge amount of the recycled toner TR and the average charge amount of the fresh toner TN becomes stable. The toner and the toner are formed to form a supply route of the recycled toner TR that is optimal for the magnitude relationship. That is, the relationship of TAF ≦ TAR is formed so as to be established over time, and the fresh toner supply unit 6 and the recycled toner supply unit 15 are formed so as to communicate with the developing unit 4 independently. As a result, the contact between the recycled toner TR and the fresh toner TN is prevented until the toner is supplied into the developing unit 4, so that the reversely charged and weakly charged components of the recycled toner TR do not increase, and the generation of a background stain image and the like are prevented. Image density reduction can be suppressed.
[0078]
Embodiment 2 FIG.
Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a main part of the image forming apparatus according to the second embodiment.
The image forming apparatus according to the second embodiment is different from the image forming apparatus according to the first embodiment in the relationship between the supply path of the recycled toner TR and the average charge amount of the recycled toner TR and the fresh toner TN.
[0079]
In FIG. 2, reference numeral 5 denotes a developing hopper as a mixing unit for mixing the fresh toner TN and the recycled toner TR, and reference numeral 5a denotes a toner replenishing roller for replenishing the developing unit 4 with the mixed toner stored in the developing hopper 5.
[0080]
Here, as shown in FIG. 2, the fresh toner supply unit 6 and the recycled toner supply unit 15 communicate with the development unit 4 via the development hopper 5. Therefore, unlike the first embodiment, the fresh toner TN and the recycled toner TR are supplied to the developing unit 4 after the toner mixing process.
[0081]
Further, the toner used in the second embodiment is different from the first embodiment when the average charge amount of the fresh toner TN is TAF and the average charge amount of the recycled toner TR is TAR.
TAF> TAR
The following relationship is always established.
Specifically, the above relationship is stably maintained by adjusting the content of the charge imparting agent in the fresh toner TN to a small amount with respect to the developer used in the first embodiment. Can be.
[0082]
Here, according to the experiment for confirming the effect of the second embodiment, it was confirmed that the relationship of TAF> TAR was established over time by the above-described blow-off method. When the relationship of TAF> TAR is satisfied, the fresh toner TN and the recycled toner TR are mixed with each other and then mixed with the carrier, so that the generation of the oppositely charged toner and the weakly charged toner is reduced. Thus, it was confirmed that defects such as a background stain image and a decrease in image density were reduced.
[0083]
According to the measurement of the charge amount distribution similar to that of the first embodiment, when TAF> TAR, the amount of the reversely charged and weakly charged components of the recycled toner TR may be larger than that of the fresh toner TN. confirmed.
When TAF> TAR, when the fresh toner TN is directly mixed with the carrier without being mixed with the recycled toner TR, it is confirmed that the background charge and the image density decrease are caused by the oppositely charged and weakly charged components. Was done.
[0084]
This experimental result shows that when TAF> TAR, the contact between the recycled toner TR and the fresh toner TN reduces the reversely charged and weakly charged components of the recycled toner TR. This can be considered that the transfer of the charge from the fresh toner TN to the recycled toner TR is performed when the fresh toner TN and the recycled toner TR having different surface properties come into contact with each other.
[0085]
Hereinafter, an experiment B related to the second embodiment will be described with reference to FIG. The fresh toner TN used in the experiment B according to the second embodiment is obtained by changing the content of the metal-containing monoazo dye in the fresh toner TN used in the experiment A according to the first embodiment to 1 part by weight. The image forming apparatus used in the experiment B has the configuration shown in FIG. Other experimental conditions are the same as those of the experiment A of the first embodiment.
At this time, the average charge amount based on the carrier described above was such that the average charge amount TAF of the fresh toner TN was −18 μC / g, and the average charge amount TAR of the recycled toner TR was −16 μC / g. That is, there is a relationship of TAF> TAR.
[0086]
As shown in FIG. 5, in the experiment B, the background stain and the image density lower than the allowable range did not occur even with the passage of time.
[0087]
On the other hand, in experiment b of FIG. 5, the result was confirmed by changing the supply route of the recycled toner TR in experiment B.
Specifically, in experiment b, the recycled toner TR is supplied directly from the recycled toner supply unit 15 to the developing unit 4 before being mixed with the fresh toner TN. Other experimental conditions are the same as those of the above-described experiment B.
[0088]
As shown in FIG. 5, in Experiment b, background stains and image density lower than the allowable range occurred over time.
[0089]
As described above, even in the image forming apparatus configured as in the second embodiment, development is performed so that the magnitude relationship between the average charge amount of the recycled toner TR and the average charge amount of the fresh toner TN becomes stable. The toner and the toner are formed to form a supply route of the recycled toner TR that is optimal for the magnitude relationship. That is, the relationship of TAF> TAR is formed so as to be established even over time, and the fresh toner supply unit 6 and the recycled toner supply unit 15 are formed so as to communicate with the development unit 4 via the development hopper 5. . As a result, by mixing the recycled toner TR and the fresh toner TN before the toner is supplied into the developing unit 4, the reverse charging and the weakly charged components of the recycled toner TR are reduced, and the generation of a background stain image and a decrease in image density are reduced. Can be deterred.
[0090]
Embodiment 3 FIG.
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main part of the image forming apparatus according to the third embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the recycled toner supply path in the image forming apparatus in FIG. 3 is switched.
The image forming apparatus according to the third embodiment is different from the above embodiments in that the average charge amount of the recycled toner TR and the fresh toner TN is detected and the supply path of the recycled toner TR is switched. It is different from the device.
[0091]
3 and 4, reference numeral 5 denotes a developing hopper as a mixing unit for mixing the fresh toner TN and the recycled toner TR; 5a, a toner supply roller for supplying the mixed toner stored in the developing hopper 5 to the developing unit 4; , A recycled toner storage unit for storing the recycled toner TR, 30 a shutter as switching means for switching a supply path of the recycled toner TR, 32 a drive unit for moving the shutter 30 to a desired position, and 33 a drive unit 32 Is a detection unit for detecting the average charge amount of the fresh toner TN, and 36 is a detection unit for detecting the average charge amount of the recycled toner TR.
[0092]
Here, as shown in FIGS. 3 and 4, when the shutter 30 moves its position, the supply path of the recycled toner TR is switched.
Specifically, when the shutter 30 is at the position shown in FIG. 3, the upper opening of the recycled toner storage unit 16 is closed, and the recycled toner supply unit 15 communicates with the developing hopper 5. At this time, the recycled toner TR conveyed from the recycled toner supply unit 15 is supplied into the developing hopper 5 so as to slide on the inclined surface of the shutter 30.
[0093]
On the other hand, when the shutter 30 is at the position shown in FIG. 4, the upper opening of the recycled toner storage unit 16 is opened, and the supply path from the recycled toner supply unit 15 to the developing hopper 5 is shut off. At this time, the recycled toner TR transported from the recycled toner supply unit 15 is supplied to the recycled toner storage unit 16 as it is.
The fresh toner TN stored in the fresh toner supply unit 6 is always supplied into the developing hopper 5 regardless of the position of the shutter 30.
Hereinafter, the supply path of the recycled toner TR illustrated in FIG. 3 is referred to as a first supply path, and the supply path of the recycled toner TR illustrated in FIG. 4 is referred to as a second supply path.
[0094]
The detecting means 35 provided in the fresh toner supply unit 6 is formed so as to be able to detect the average charge amount TAF of the fresh toner TN (including its substitute characteristics).
For example, the detecting unit 35 is a gauge connected to the electrometer, and detects a coulomb amount when the fresh toner TN is supplied to the developing hopper 5 for a predetermined time. Then, the average charge amount TAF is obtained by dividing the detected value by the mass obtained based on the data of the supply amount calculated from the supply time.
[0095]
Similarly, the detecting means 36 provided at the entrance of the recycled toner supply unit 15 is also formed so as to be able to detect the average charge amount TAR of the recycled toner TR (including its substitute characteristics).
[0096]
The image forming apparatus according to the third embodiment configured as described above operates as follows.
First, at a predetermined timing, the average charging amount TAF of the fresh toner TN and the average charging amount TAR of the recycled toner TR are detected by the respective detecting units 35 and 36. The detection results of the detection units 35 and 36 are transferred to the control unit 33. Then, the control unit 33 determines the magnitude relationship between the average charge amounts TAF and TAR.
[0097]
As a result, when the control unit 33 determines that there is a relationship of TAF> TAR, the driving unit 32 is controlled so as to select the first supply path (the state of FIG. 3). Accordingly, the recycled toner TR and the fresh toner TN satisfying the relationship of TAF> TAR can be mixed, and the reversely charged and weakly charged components of the recycled toner TR can be reduced.
[0098]
On the other hand, when the control unit 33 determines that there is a relationship of TAF ≦ TAR, the driving unit 32 is controlled to select the second supply path (the state of FIG. 4). Accordingly, the recycled toner TR and the fresh toner TN satisfying the relationship of TAF ≦ TAR are not mixed, but the recycled toner TR is directly mixed with the carrier, thereby suppressing the reverse charging of the recycled toner TR and the increase of the weakly charged component. can do.
[0099]
As described above, in the image forming apparatus configured as in the third embodiment, unlike the above embodiments, the average charge amount TAR of the recycled toner TR and the average charge amount TAF of the fresh toner TN are different. Even if the magnitude relation is unstable, the magnitude relation is detected, and the optimum supply path of the recycled toner TR can be selected based on the detection result. As a result, it is possible to reliably prevent background contamination and image density reduction caused by reverse charging and weak charging of the recycled toner TR.
[0100]
In the third embodiment, the average charging amount TAF of the fresh toner TN in the fresh toner supply unit 6 and the average charging amount TAR of the recycled toner TR in the recycled toner supply unit 15 are detected by the detecting units 35 and 36. The magnitude relationship was detected by direct measurement.
On the other hand, the configuration may be such that the magnitude relationship between the average charge amounts TAF and TAR is indirectly detected, and the supply route of the recycled toner TR is selected based on the result. For example, the state of background contamination on the photosensitive drum 1 may be detected by the image density detection sensor 7, and the supply path of the recycled toner TR may be selected based on the state.
[0101]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that the embodiments can be appropriately modified in addition to those suggested in the embodiments within the scope of the technical idea of the present invention. It is. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like suitable for carrying out the present invention.
[0102]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the present invention is an image forming apparatus that uses collected untransferred toner as recycled toner, and has a high image quality capable of reliably restricting generation of a background stain image and image density reduction. An apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a main part of an image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main part of an image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which a recycled toner supply path is switched in the image forming apparatus of FIG. 3;
FIG. 5 is a table showing the results of various experiments for confirming the effects of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 photoconductor drum (image carrier), 2 charging unit, 4 developing unit,
4a developing roller, 4b paddle, 4c stirring roller,
4d doctor blade, 4e separator, 4f developer transfer screw,
5 Development hopper (mixing section), 5a, 16a, 17a Toner supply roller,
6 fresh toner supply unit, 6a fresh toner supply roller,
7 image density detection sensor, 8 transfer unit, 9 cleaning unit,
9a cleaning blade, 9b cleaning conveyance roller,
10 static elimination section, 15 recycled toner supply section, 15a transport screw,
15d recycled toner supply roller, 16 recycled toner storage,
Reference Signs List 17 fresh toner storage section, 25 registration roller pair, 27 exposure light, 30 shutter (switching means), 32 drive section, 33 control section,
35, 36 detecting means.

Claims (11)

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。An image carrier;
A developing unit that stores the developer and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier,
A fresh toner supply unit for supplying fresh toner to the developing unit;
A recycled toner supply unit that collects untransferred toner remaining on the image carrier and supplies the untransferred toner to the developing unit as recycled toner.
The fresh toner and the recycled toner have a relationship of TAF ≦ TAR when an average charge amount of the fresh toner is TAF and an average charge amount of the recycled toner is TAR,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fresh toner supply unit and the recycled toner supply unit are independently formed so as to communicate with the developing unit. 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。An image carrier;
A developing unit that stores the developer and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier,
A fresh toner supply unit for supplying fresh toner to the developing unit;
A recycled toner supply unit that collects untransferred toner remaining on the image carrier and supplies the untransferred toner to the developing unit as recycled toner.
The fresh toner and the recycled toner have a relationship of TAF> TAR when an average charge amount of the fresh toner is TAF and an average charge amount of the recycled toner is TAR,
The image forming apparatus, wherein the fresh toner supply unit and the recycled toner supply unit are formed so as to communicate with the developing unit via a toner mixing unit that mixes the fresh toner and the recycled toner. . 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。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fresh toner is obtained by adding one or more parts by weight of an external additive to toner base particles. 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。The fresh toner is obtained by adding an external additive to toner base particles,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the external additive contains a plurality of types of inorganic fine particles. 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。The image forming apparatus according to claim 4, wherein the plurality of types of inorganic fine particles are silica and titanium oxide. 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。The image forming apparatus according to claim 4, wherein the plurality of types of inorganic fine particles are formed such that the average primary particle diameter is different for each type. 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。The external additive contains first inorganic fine particles and second inorganic fine particles,
The average primary particle diameter of the first inorganic fine particles is smaller than the average primary particle diameter of the second inorganic fine particles, and the added amount of the first inorganic fine particles is larger than the added amount of the second inorganic fine particles. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the image forming apparatus is formed as described above. 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。The first inorganic fine particles are formed such that the average primary particle diameter is 0.03 μm or less,
The image forming apparatus according to claim 7, wherein the second inorganic fine particles are formed so that an average primary particle diameter is 0.2 μm or less. 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。The image according to any one of claims 4 to 8, wherein at least one kind of inorganic fine particles among the plurality of kinds of inorganic fine particles is hydrophobic inorganic fine particles treated with an organic silane compound. Forming equipment. 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。An image carrier;
A developing unit that stores the developer and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier,
A fresh toner supply unit for supplying fresh toner to the developing unit;
A recycled toner supply unit that collects untransferred toner remaining on the image carrier and supplies the untransferred toner to the developing unit as recycled toner;
A toner mixing unit that mixes the fresh toner and the recycled toner and communicates with the developing unit,
A first supply path that supplies the recycled toner to the developing section via the toner mixing section; and a second supply path that supplies the recycled toner to the developing section without passing through the toner mixing section. A supply path, switching means for switching between the first supply path and the second supply path,
A detection unit that detects a magnitude relationship between an average charge amount of the fresh toner and an average charge amount of the recycled toner; and a control unit that controls the switching unit based on a detection result of the detection unit. An image forming apparatus comprising: 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。When the average charge amount of the fresh toner is TAF and the average charge amount of the recycled toner is TAR, the control unit selects the first supply path when TAF> TAR, and TAF ≦ TAR. The image forming apparatus according to claim 10, wherein the switching unit is controlled so as to select the second supply path when there is a relationship.
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