JP2006106307A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの混色による色の濁りを容易に防止することができるカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数のステーションを併置してそれらのステーションでそれぞれ像担持体４０上にトナー画像を形成し、各ステーションで形成した各色トナー画像を像担持体上から直接または中間転写体を介して間接的に順次転写して、搬送する転写材に多色画像を記録する画像形成装置において、上流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力を、下流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力よりも小さくし、上流側のステーションにおける電荷付与能力を、下流側のステーションにおける電荷付与能力よりも大きくする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。複数のステーションを併置してそれらのステーションでそれぞれ像担持体上にトナー画像を形成し、各ステーションで形成した各色トナー画像を各像担持体上から順次直接または中間転写体を介して間接的に転写して、シート・ＯＨＰフィルム等の転写材に多色画像を記録する画像形成装置に関する。

近年、オフィスでも大量のカラー文書が取り扱われるようになり、以前にも増して小型で高速なフルカラープリンタ、フルカラー複写機などの画像形成装置の提供が望まれている。近年普及し始めたカラーレーザプリンタは、一般に、１つの像担持体に複数の現像器が接触可能に配置され、像担持体一回転ごとに各々の色のトナー画像を作成し、該トナー画像を、紙やＯＨＰフィルム等の転写材上に転写してカラートナー画像を作成する、いわゆる１ドラム構成のものが主流である。

この１ドラム方式の画像形成装置には、像担持体上の各色のトナー画像を中間転写体上に一次転写して重ね合わせた後、転写材上に一括して二次転写する中間転写方式のものと、転写ドラムや搬送ベルトなどで保持して転写材を搬送し、その転写材に像担持体上の各色のトナー画像を順次転写して転写材上にカラートナー画像を作成する直接転写方式のものとがある。

後者の直接転写方式の画像形成装置では、構造が簡素で低コストであり、画像形成を高速化できる利点がある。しかし、この直接転写方式の画像形成装置では、各色のトナー画像が順次転写される過程で転写材の抵抗や含水分が変化して転写条件が異なり、安定した転写が難しい。また、転写材を転写ドラムに巻き付けるタイプのものでは、転写材の厚さや種類等が限定さてしまう。これに対し、前者の中間転写方式の画像形成装置では、転写材へのトナー画像の転写が一回で済むので安定した転写ができる。また、この中間転写方式の画像形成装置では、転写材の厚さや種類等が限定されることなく、転写材の汎用性が高いというメリットもある。

しかし、上述した１ドラム構成の画像形成装置においては、もともと、直接または間接何れの方式においても、例えば４色のトナー画像を重ね合わせたフルカラー画像を得る場合、像担持体を少なくとも４回回転させて各色のトナー画像を形成する必要があり、カラー画像形成に時間がかかり、生産性が上がらないという問題があった。

そこで、従来、カラー画像形成の高速化に対応するために、複数の像担持体（通常３個または４個）を併置して複数のステーションを設け、各ステーションでそれぞれ各像担持体上に形成した各色の潜像を各像担持体ごとに配置した現像装置により個別にトナー画像化して後、これら各色のトナー画像を、搬送される転写材上に順次連続的に重ね合わせながら転写してカラー画像を得るように構成した、いわゆるタンデム方式またはインライン方式の画像形成装置が提案されている。例えば、特許文献１には、カラー画像出力の高速化のために、像担持体を複数個積載して、転写材をベルト状の搬送手段で搬送しながら、順次トナー画像を多重転写する画像形成装置の提案がなされている。

このタンデム方式またはインライン方式の画像形成装置では、その像担持体の外周速度が同じであれば、上述した１ドラム方式の画像形成装置の４倍以上の速度で画像形成を行うことが可能である。しかしながら、通常のタンデム方式またはインライン方式の画像形成装置は、像担持体上のトナー画像を転写材上に直接転写するように構成されているため、上述したように、転写材へのトナー画像の転写が不安定になったり、トナー画像転写時の転写材の位置合わせが難しくなったりするなど、問題も多かった。

このような問題を解決するものとして、例えば特許文献２などに記載されるように、タンデム方式でかつ中間転写体を使用する、いわゆるタンデム中間転写方式の画像形成装置も提案されている。しかし、この方式の画像形成装置にも、実際には、いくつかの問題点がある。その一つは、上流側のステーションで用いるトナーが下流側のステーションで用いるトナーに混入して混色を生ずる問題である。そこで、この混色を防止すべく、いくつかの提案がなされている。

例えば、特許文献３に開示されたカラー画像形成装置では、上流側の像担持体から中間転写体に転写する際の放電により、中間転写体上に転写したトナーの一部が正常の帯電極性とは逆の帯電極性となり、この逆帯電極性となったトナーが、下流側の色のトナーを転写する際、逆に像担持体に転写してしまうと考え、逆転写したトナーを、帯電極性が逆であることを利用して回収する回収手段を設ける。

一方、特許文献４に記載の画像形成装置では、タンデム方式ではないが、逆転写の原因となるトナーの逆帯電を防止するために、転写前の地肌電位を除電する方法がとられている。

また、特許文献５に記載の多色画像形成装置では、第１現像に１成分現像剤の磁性トナー（第１トナー）を用い、第２現像に１成分現像剤の非磁性トナー（第２トナー）を用いる。そして、第２現像器の現像スリーブに対向して、感光ベルト（像担持体）の内側位置にマグネットを設置し、磁性トナーである第１トナーの感光ベルトへの付着力を増加させている。

さらに、特許文献６に記載のものでは、１色目のトナー画像のトナーに所定レベル以上の帯電量を付与する。特許文献７に記載のものでは逆極性トナーなどが含まれている潜像担持体に対して作用する静電引力が小さくなるように転写プロセスまたは現像プロセスを制御する。特許文献８に記載のものでは、先に用いられる現像剤よりも後に用いられる現像剤のトナー比率を増大させる制御を行う。また、特許文献９に記載のものでは、先に用いられる現像剤よりも後に用いられる現像剤のトナー比率を減少させ、現像バイアス電圧の直流成分を制御するなどの解決方法が提案されている。

特開昭５３−７４０３７号公報 実開昭５９−１９２１５９号公報 特開２０００−２４２１５２号公報 特開平１０−２９３４３２号公報 特開平９−１０６１３６号公報 特開２０００−２３５２９１号公報 特開２００１−２０９２３２号公報 特開２００１−２６５０８７号公報 特開２００１−３４０４５号公報

しかしながら、特許文献３に記載のカラー画像形成装置では、従来不要であった回収手段を像担持体の近くに設ける必要があることから、スペース的に無理があり、コストの点で不利であり、また元来正規の帯電極性が安定で、逆極性の電荷を帯びたトナーは、帯電量が不安定であってほぼ電荷「０」に近いトナーが多いことから、回収手段では完全に回収することが難しく、混色の問題を抜本的に解決することはできなかった。

特許文献４に記載の画像形成装置では、転写前のトナー画像が飛散しないように除電の程度を調節しているが、実際には光照射による除電では、急激に電位を減少させるので、画像部のトナーは周辺に移動し像がぼけてしまう。除電が少ないと、放電が生じ、逆転写による混色は防止できない。このことから、混色を完全に防止することは非常に困難であった。

特許文献５に記載の多色画像形成装置では、特にカラートナーに磁性トナー用いることは困難である。また、特許文献６ないし９に記載のものでは、環境、トナーの劣化により安定した効果が得られなかった。

そこで、この発明の目的は、従来技術の上述した問題点に鑑みなされたもので、トナーの混色による色の濁りを容易に防止することができるカラー画像形成装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、この発明は、複数のステーションを併置してそれらのステーションでそれぞれ像担持体上にトナー画像を形成し、各ステーションで形成した各色トナー画像を前記像担持体上から順次転写して、搬送する転写材に多色画像を記録する画像形成装置において、上流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力を、下流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力よりも小さくする、ことを特徴とする。

そして、下流側のステーションで、転写材上から像担持体に付着したトナーが現像装置内に入り込み、その現像装置内に滞留することを防止する。

ここで、トナー帯電能力とは、トナーの電荷を得る能力である。その帯電能力の大小は、以下の方法で判断する。

まず、帯電能力を比較する２種のトナーＡ，Ｂを、４：１、１：１、１：４の重量比にて混合する。そして、それぞれの混合されたトナーサンプルを、ある基準キャリアと重量比１００：５となるよう混合し、ロールミルで５分間攪拌する。このようにして作成された３つの現像剤の帯電量分布を、Ｅスパートアナライザ（ホソカワミクロン社製）にて測定して帯電量分布を比較する。図１に示すように、各現像剤の帯電量分布は２種のトナーの混合比により波形が変動し、トナーＡとトナーＢを１：１で混合したサンプルと比較して帯電能力が大きいトナーの重量比が小さい場合は高帯電側に、帯電能力の大きいトナーの重量比が大きい場合は低帯電側に帯電量分布のピーク位置が変化する。したがって、この例の場合は、図１から判るとおり、トナーＡの帯電能力がトナーＢの帯電能力より高いことが判る。

現像装置内に他色トナーが混入した場合、混入したトナーの帯電能力が小さいと、そのトナーは選択的に消費されて現像装置内に滞留しにくい。また、混色トナーが消費された場合でも、その比率が低ければ色の濁りは表れにくい。反対に、混入したトナーの帯電能力が大きいと、そのトナーは消費されにくくなり、結果として現像装置内に滞留する混入トナーの比率が上昇し、色の濁りが顕著となる。

トナーの帯電能力を制御する手法としては、特に制限はなく、帯電制御剤の種類、帯電制御剤の添加量、トナー外添剤の種類を変えたり、２種類以上の外添剤を用いた場合のその混合比を適宜選択したりするなどの手法を用いる。その他、バインダー樹脂種類、顔料種類を適宜選択することによっても、トナー帯電能力の制御が可能である。

この発明では、上流側のステーションにおける電荷付与能力を、下流側のステーションにおける電荷付与能力よりも大きくするとよい。電荷を付与する帯電付与材としては、２成分現像剤を用いる場合はキャリア、１成分現像剤を用いる場合には現像ローラ、ドクターブレード等のトナーを帯電させる部材がある。電荷付与材の帯電付与能力とは、基準トナーに一定条件にて帯電を与えた場合のトナー平均帯電量により決定する。そのときのトナー平均帯電量が大きいほど、帯電付与材の帯電付与能力は高くなる。主に帯電付与材の材料の種類、材料の混合比、加工条件などを選択することにより、帯電付与材の帯電付与能力を制御するが、帯電付与能力の制御方法は、これに限ったものではない。

各ステーションにあって、現像装置でトナーを付着して像担持体上の静電潜像を可視像化するとき、直流の現像バイアス電圧を印加するとよく、各ステーションにあって、像担持体に対するトナーの非静電付着力を、転写材に対するトナーの非静電付着力よりも小さくするとよい。

像担持体とトナーとの非静電付着力が転写材とトナーとの非静電付着力よりも小さくすることにより電界は寄与しないトナー混入を防止するのに効果的である。像坦持体とトナーの非静電付着力を低減する手法の一例として、像担持体上にステアリン酸亜鉛などの滑剤を塗布することが挙げられる。

トナーは、トナー母体粒子に外添剤を添加して構成するとよい。外添剤は、少なくとも２種類以上の無機微粒子で構成し、トナー付着率７０％以上とするとよい。

トナーの外添剤としては、従来公知のものが使用できるが、具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等が挙げられる。特に、Ｓｉ、Ｔｉの酸化物であるシリカ、チタニアが、流動性向上、帯電安定化、およびリサイクル性等の点でより好適に用いることができる。

外添剤の添加量は、母体粒子１００質量部に対して０．５〜１．８質量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．８〜１．５質量部である。外添剤の添加量が０．６質量部未満であると、トナーの流動性や帯電性が低下する傾向が見られ、またトナー粒子表面に露出している帯電性の低い顔料を外添剤で十分に被覆させることができず、地汚れやトナー飛散が生じ、さらに像担持体等へのフィルミングや、二成分現像剤の場合においてはキャリアへのスペント等の発生が見られる。その上、転写ムラや白抜け、さらに細線部における転写中抜け等の画像欠陥が生じる。また、外添剤の添加量が２．０質量部より多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等の像担持体クリーニング不良や、トナーから遊離した外添剤による像担持体等へのフィルミングが生じやすくなり、クリーニングブレードや像担持体等の耐久性が低下する。さらに、トナー凝集度、非静電付着力への母体粒子の影響が低下し、この発明のトナー混入防止効果が得られなくなる。

外添剤のトナー付着率は、７０％以上が好ましく、さらに好ましくは８０％以上であるとなおよい。外添剤のトナー付着率が７０％以下になると、トナーから遊離した外添剤による像担持体等へのフィルミング、キャリアへの付着が生じやすくなり、クリーニングブレード・像担持体・キャリア等の耐久性が低下する。

外添剤のトナー付着率は、以下の方法で測定する。外添剤を混合したトナーの一部を、風力分級機の風量（差圧）を４００〜６００ｍｍＨｇとしたサイクロンを通過させる。このとき、現像剤から遊離している外添剤はサイクロン上部から除去され、現像剤粒子表面に付着している外添剤は現像剤とともにサイクロン下部から回収される。風力分級機にかける前の現像剤と、風力分級機にかけてサイクロン下部から回収された現像剤のそれぞれについて外添剤の量を定量し、その比を求めると、それが外添剤のトナー付着率となる。

外添剤のトナー付着率＝風力分級後のトナー外添剤添加量÷風力分級前のトナー外添剤添加量
ここで、外添剤の添加量の測定には種々の方法があるが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。すなわち、外添剤の添加量既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて、外添剤の添加量を求めた。

さらに、この発明で用いる外添剤の平均一次粒子径は、流動性付与等の点から、０．００２〜０．２μｍであることが好ましく、特に好ましくは、０．００５〜０．０５μｍであるとよい。外添剤の平均一次粒子径が０．００２μｍより小さいと、母体粒子表面に外添剤が埋め込まれやすくなるため、流動性も十分に得られない。この傾向は、シャープメルト性を有すカラートナーに用いた場合に、より顕著である。さらに、感光体等の像担持体上のフィルミングも発生しやすくなり、これらの傾向は特に高温高湿下において顕著である。加えて、外添剤の平均一次粒子径が０．００２μｍより小さいと、どうしても外添剤同士の凝集が生じやすくなるため、これによっても十分な流動性が得られにくくなる。また、外添剤の平均一次粒子径が０．２μｍより大きいと、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、地汚れやトナー飛散の原因になりやすく、さらに感光体等の像担持体表面を傷つけやすく、フィルミング等の原因にもなりやすくなる。ここで、外添剤の粒径は、透過型電子顕微鏡により測定した。

さらに、この発明のトナーに使用される外添剤は、必要に応じ、疎水化、流動性向上、帯電性制御等の目的で表面処理を施されていることが好ましい。ここで、表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物等が好ましく、例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等が挙げられる。また、処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に外添剤を浸漬し乾燥させる方法、外添剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等があるが、この発明においては、いずれの方法も好適に用いることができる。

この発明による画像形成装置は、例えば、各ステーションにあって、像担持体に静電潜像を形成し、現像装置で像担持体にトナーを付着してその静電潜像を可視像化することにより像担持体上にトナー画像を形成し、その像担持体上に形成したトナー画像を転写装置で転写して転写材に画像を記録する一方、画像転写後の像担持体上の残留トナーを現像装置に回収する画像形成ユニットを備える。

また、この発明による画像形成装置は、例えば、像担持体とともに、像担持体の表面を帯電する帯電装置、トナーを付着して像担持体に形成した静電潜像を可視像化することによりその像担持体上にトナー画像を形成する現像装置、画像転写後に像担持体上に残留する残留トナーを除去するクリーニング装置の少なくとも１つを一体的に形成してプロセスカートリッジを構成し、各ステーションにあって、そのプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするとよい。

この発明によれば、上流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力を、下流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力よりも小さくするので、下流側のステーションで、転写材上から像担持体に付着したトナーが現像装置内に入り込んでその現像装置内に滞留することを防止し、トナーの混色による色の濁りを防止して、安定した色再現性を得ることを可能としたカラー画像形成装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、上流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力を、下流側のステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力よりも小さくし、上流側のステーションにおける電荷付与能力を、下流側のステーションにおける電荷付与能力よりも大きくするので、各ステーションで、等しく安定的な現像および画像転写を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、各ステーションにあって、現像装置でトナーを付着して像担持体上の静電潜像を可視像化するとき、直流の現像バイアス電圧を印加するので、安定的な現像を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、各ステーションにあって、像担持体に対するトナーの非静電付着力を、転写材に対するトナーの非静電付着力よりも小さくするので、電界は寄与しないトナー混入を防止するのに効果的である。

請求項５に記載の発明によれば、トナーを、トナー母体粒子に外添剤を添加して構成するので、トナーの流動性や帯電性の低下を防止することができる。また、トナー粒子表面に露出している帯電性の低い顔料を外添剤で十分に被覆して、地汚れやトナー飛散を防ぎ、さらに像担持体等へのフィルミングや、二成分現像剤の場合においてはキャリアへのスペント等の発生を防止することができる。その上、転写ムラや白抜け、さらに細線部における転写中抜け等の画像欠陥を防ぐことができる。

請求項７に記載の発明によれば、外添剤を、トナー付着率７０％以上とするので、トナーから遊離した外添剤による像担持体等へのフィルミング、キャリアへの付着を生じにくくし、クリーニングブレード・感光体・キャリア等の耐久性を向上することができる。

請求項９に記載の発明によれば、像担持体とともに、像担持体の表面を帯電する帯電装置、トナーを付着して像担持体に形成した静電潜像を可視像化することによりその像担持体上にトナー画像を形成する現像装置、画像転写後に像担持体上に残留する残留トナーを除去するクリーニング装置の少なくとも１つを一体的に形成してプロセスカートリッジを構成し、各ステーションにあって、そのプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とする。そこで、メンテナンス時期が一致する装置を一体化してメンテナンス性を向上するとともに、像担持体まわりの装置をまとめて小型化を図り、ひいては画像形成装置本体の小型化を達成することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図２には、この発明による画像形成装置の一例である、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機を示す。

図中符号１００は複写機本体（画像形成装置本体）、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。

複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。

この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。

また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に水平に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つのステーションを設け、各ステーションに画像形成ユニット１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を構成する。

さて、図１に示すように、タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。

一方、中間転写体１０を挟んでタンデム作像装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像を転写材に転写する。

２次転写装置２２の横には、転写材上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、この例では、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。

上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送する転写材搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

さて、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム作像装置２０と平行に、転写材の両面に画像を記録すべく転写材を反転する転写材反転装置２８を備える。

ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を上流側のステーションから順にブラック・イエロ・マゼンタ・シアンと順次転写して中間転写体１０上に合成トナー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択的に回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。

または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写体１０上の合成トナー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にカラー画像を記録する。

画像転写後の転写材は、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えて転写材反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する転写残トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。

さて、上述したタンデム作像装置２０において、各ステーションの個々の画像形成ユニット１８は、詳しくは、例えば図３に示すように、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、像担持体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。像担持体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。

図示省略するが、像担持体４０を設け、画像形成ユニット１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成するようにしてもよい。すなわち、像担持体４０とともに、帯電装置６０、現像装置６１、像担持体クリーニング装置６３の少なくとも１つを一体的に形成してプロセスカートリッジを構成し、各ステーションにあってそのプロセスカートリッジを複写機本体１００に対して一括して着脱自在とし、メンテナンス性を向上するとともに、小型化を図るようにしてもよい。

画像形成ユニット１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。

現像装置６１は、一成分乾式現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分乾式現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。

攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る（図６参照）。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。

一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して像担持体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。

そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。

他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により像担持体４０に転移してその像担持体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。

ちなみに、図示例では、像担持体４０の線速を２００mm/s、現像スリーブ６５の線速を２４０mm/sとしている。像担持体４０の直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして、現像行程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μC/gの範囲である。像担持体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧ_Ｐは、従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。

像担持体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、像担持体４０の帯電（露光前）電位Ｖ_０を−７００Ｖ、露光後電位Ｖ_Ｌを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。

ところで、現像装置６１で現像する際は、交互電界とすることが望ましい。そこで、図３に示した例では、現像時、現像装置６１の現像スリーブ６５には、不図示の電源により現像バイアス電圧として、直流電圧を印加する。

次に、１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、非接触のコロナチャージャなどであってもよい。

像担持体クリーニング装置６３は、先端を像担持体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を像担持体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。

そして、像担持体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、像担持体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に回転してバイアスを印加する電界ローラ７７で取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で像担持体クリーニング装置６３の片側に寄せ、詳しくは後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。

除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。

そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。

その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、像担持体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。

図４は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム作像装置２０の各画像形成ユニット１８、その画像形成ユニット１８の各像担持体４０、各現像装置６１、各像担持体クリーニング装置６３、および各画像形成ユニット１８の像担持体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。

図５および図６には、トナーリサイクル装置８０を示す。図５に示すとおり、像担持体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。

回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図６に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。

そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りして後、像担持体４０に転位してその像担持体４０上の潜像を現像する。

現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８とし、表面はサンドブラストまたは１〜数mmの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。

マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ_１、Ｓ_１、Ｎ_２、Ｓ_２、Ｓ_３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、像担持体４０に対向して配設されている。

以下に、実施例および比較例を挙げてこの発明について具体的に説明するが、この発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

［磁性キャリアの作製］
シリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ａ １００部
カーボンブラック ４部
トルエン １００部
上記の処方による混合物をホモミキサーで３０分攪拌混合し、被覆層形成液を調製した。体積平均粒径３５μｍのフェライト１０００部の表面に、流動床型塗布装置を用いて上記被覆層形成液を塗布し、被覆層を形成して磁性キャリアＡを作製した。この磁性キャリアＡと基準トナー（リコーimagio colorトナータイプＳ ブラック）と重量比100：7（キャリア：トナー）にて混合しロールミルで１０分間攪拌したときのトナー帯電量は２３．４μC/gだった。

上記磁性キャリアＡのシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ａをシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ｂとした磁性キャリアＢを作成した。この磁性キャリアＡと基準トナー（リコーimagio colorトナータイプＳ ブラック）と重量比100：7（キャリア：トナー）にて混合し、ロールミルで１０分間攪拌したときのトナー帯電量は２５．６μC/gだった。

上記磁性キャリアＡのシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ａをシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ｃとした磁性キャリアＢを作成した。この磁性キャリアＡと基準トナー（リコーimagio colorトナータイプＳ ブラック）と重量比100：7（キャリア：トナー）にて混合し、ロールミルで１０分間攪拌したときのトナー帯電量は２８．４μC/gだった。

上記磁性キャリアＡのシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ａをシリコン樹脂、ナイロン樹脂混合溶液Ｄとした磁性キャリアＤを作成した。この磁性キャリアＡと基準トナー（リコーimagio colorトナータイプＳ ブラック）と重量比100：7（キャリア：トナー）にて混合し、ロールミルで１０分間攪拌したときのトナー帯電量は３０．１μC/gだった。

[トナーの作成]
ポリエステル樹脂Ｂ（軟化点１１０℃、Ｔｇ６６℃）………１００部
カルナウバワックス………………………………５部
銅フタロシアニンブルー顔料……………………４部
サリチル酸の亜鉛化合物…………………………２．５部
上記原材料を、ヘンシェルミキサーにより混合し、１３０℃に設定したブスコニーダー（ブス社製）によって溶融混練し、混練物を冷却後、ターボミル（ターボ工業社製）を用いた粉砕機によって微粉砕し、風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径：６．５μｍのシアントナー母体Ａを得た。

このように作成したトナー母体にシリカとしてＴＧ−８１０Ｇ（ＣＡＢＯＴ社製・ＢＥＴ比表面積：２３０ｍ²／ｇ）およびチタニアとしてＭＴ１５０ＡＭＦ（テイカ社製・ＢＥＴ比表面積：６５ｍ²／ｇ）をシリカ：酸化チタン比１対１にて各トナー母体への被服率が７５％となる混合比でヘンシェルミキサー（三井三池社製）により十分混合して、電子写真用シアントナーＡを得た。

上記シアントナーＡのサリチル酸の亜鉛化合物の重量部を１．５部にした他は、シアントナーＡと同様に電子写真用シアントナーＢを得た。

上記シアントナー母体Ａの銅フタロシアニンブルー顔料をキナクリドン系マゼンタ顔料８部とし、混練物を冷却後、ターボミル（ターボ工業社製）を用いた粉砕機によって微粉砕し、風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径：６．５μｍのマゼンタトナー母体Ａを得た。

このように作成したトナー母体にシリカとしてＴＧ−８１０Ｇ（ＣＡＢＯＴ社製・ＢＥＴ比表面積：２３０ｍ2／ｇ）およびチタニアとしてＭＴ１５０ＡＭＦ（テイカ社製・ＢＥＴ比表面積：６５ｍ2／ｇ）をシリカ：酸化チタン比１対１にて各トナー母体への被服率が７５％となる混合比でヘンシェルミキサー（三井三池社製）により十分混合して、電子写真用マゼンタトナーＡを得た。

上記マゼンタトナーＡのサリチル酸の亜鉛化合物の重量部を３．５部にした他は、マゼンタトナーＡと同様に電子写真用マゼンタトナーＢを得た。

上記シアントナー母体Ａの銅フタロシアニンブルー顔料をピグメントイエロー７部とし、混練物を冷却後、ターボミル（ターボ工業社製）を用いた粉砕機によって微粉砕し、風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径：６．５μｍのイエロートナー母体Ａを得た。

このように作成したトナー母体にシリカとしてＴＧ−８１０Ｇ（ＣＡＢＯＴ社製・ＢＥＴ比表面積：２３０ｍ2／ｇ）およびチタニアとしてＭＴ１５０ＡＭＦ（テイカ社製・ＢＥＴ比表面積：６５ｍ2／ｇ）をシリカ：酸化チタン比１対１にて各トナー母体への被服率が７５％となる混合比でヘンシェルミキサー（三井三池社製）により十分混合して、電子写真用イエロートナーＡを得た。

上記シアントナー母体Ａの銅フタロシアニンブルー顔料をカーボンブラック６．４部とし、混練物を冷却後、ターボミル（ターボ工業社製）を用いた粉砕機によって微粉砕し、風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径：６．５μｍのブラックトナー母体Ａを得た。

このように作成したトナー母体にシリカとしてＴＧ−８１０Ｇ（ＣＡＢＯＴ社製・ＢＥＴ比表面積：２３０ｍ2／ｇ）およびチタニアとしてＭＴ１５０ＡＭＦ（テイカ社製・ＢＥＴ比表面積：６５ｍ2／ｇ）をシリカ：酸化チタン比２対１にて各トナー母体への被服率が１００％となる混合比でヘンシェルミキサー（三井三池社製）により十分混合して、電子写真用ブラックトナーＡを得た。（被服率＝外添剤の総投影面積／トナー母体総表面積。）

以上のように作成したトナーと基準キャリア（パウダーテック社製FPC-300LC_CA18）を重量比100：7（キャリア：トナー）にて混合し、ロールミルで１０分間攪拌したときのトナー帯電量と外添剤付着率を表１に示す。

これらトナーの帯電能力を比較したところ、帯電能力は大きい順に
ブラックトナーＡ＞マゼンタトナーＢ＞シアントナーＡ＞イエロートナーＡ＞マゼンタトナーＡ＞シアントナーＢ
であった。
表２の組み合わせの現像剤にて、以下の方法で混色評価を実施した。

（評価方法）上記５０，０００枚の連続複写を行ったのち、転写紙（ＴＹＰＥ ６０００＜７０Ｗ＞、リコー社製）に、付着量が１．００±０．０５ｍｇ／ｃｍ²のベタ画像を以下の定着条件で作成し、この時の第２色目、第３色目のベタ画像の(a*)(b*)（L*）を、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８により測定し、各値の初期からの色差を次の数式１より以下の基準で判定した。

その結果を表３に示す。
定着機線速：１８０±２mm/sec
定着ニップ幅：１０±１mm
定着ローラ温度：１６０±２℃
○ ：1未満
△ ：１以上２未満
× ：２以上
また、混色評価が終了した後、複写機内のトナー飛散状態を目視にて評価した結果も表３に示す。

２種のトナーＡ、Ｂを異なる重量比にて混合したトナーサンプルを使用する３つの現像剤の帯電量分布比較図である。 この発明による画像形成装置の一例である、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機で、その内部機構の全体概略構成図である。 そのカラー複写機のステーションまわりの拡大構成図である。 そのタンデム作像装置まわりの拡大構成図である。 その画像形成装置に備えるトナーリサイクル装置を説明する分解斜視図である。 そのトナーリサイクル装置の現像装置側の破断斜視図である。

符号の説明

１８ 画像形成ユニット
４０ 像担持体
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ 一次転写装置
６３ 像担持体クリーニング装置
１００ 複写機本体（画像形成装置本体）

Claims (9)

1. 複数のステーションを併置してそれらのステーションでそれぞれ像担持体上にトナー画像を形成し、各ステーションで形成した各色トナー画像を前記像担持体上から順次転写して、搬送する転写材に多色画像を記録する画像形成装置において、
   上流側の前記ステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力を、下流側の前記ステーションで用いる乾式現像剤のトナー帯電能力よりも小さくすることを特徴とする、画像形成装置。
2. 上流側のステーションにおける電荷付与能力を、下流側のステーションにおける電荷付与能力よりも大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 各ステーションにあって、現像装置でトナーを付着して前記像担持体上の静電潜像を可視像化するとき、直流の現像バイアス電圧を印加することを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 各ステーションにあって、前記像担持体に対するトナーの非静電付着力を、前記転写材に対するトナーの非静電付着力よりも小さくすることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置。
5. 前記トナーを、トナー母体粒子に外添剤を添加して構成することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置。
6. 前記外添剤を、少なくとも２種類以上の無機微粒子で構成することを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記外添剤を、トナー付着率７０％以上とすることを特徴とする、請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 各ステーションにあって、前記像担持体に静電潜像を形成し、現像装置で前記像担持体にトナーを付着して前記静電潜像を可視像化することにより前記像担持体上にトナー画像を形成し、その像担持体上に形成したトナー画像を転写装置で転写して転写材に画像を記録する一方、画像転写後の前記像担持体上の残留トナーを前記現像装置に回収する画像形成ユニットを備えることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体とともに、前記像担持体の表面を帯電する帯電装置、トナーを付着して前記像担持体に形成した静電潜像を可視像化することによりその像担持体上にトナー画像を形成する現像装置、画像転写後に前記像担持体上に残留する残留トナーを除去するクリーニング装置の少なくとも１つを一体的に形成してプロセスカートリッジを構成し、各ステーションにあって、そのプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とすることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１に記載の画像形成装置。

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