JP4250213B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタなどの分野における画像形成方法及びそれに使用する画像形成装置に関する。特に、現像剤が現像装置内に供給され、撹拌手段により混合撹拌されて現像剤担持体に搬送され、この現像剤により潜像保持体を現像する画像形成方法及びそれに使用する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現像剤（以下、トナーと略称する）を用いた画像形成方法においては、トナーはホッパーから現像装置内に供給された後、現像剤担持体から潜像保持体に形成された静電潜像の顕像化に供与される。そのため、現像装置内においては、現像剤担持体に対して円滑にトナーを搬送供給する機構が必須である。また、均質な画質の達成のためには、トナーの撹拌機構も必要である。
【０００３】
このトナーの搬送・撹拌の機構に関しては、従来、クランク状のもの、櫛歯状のものなど、様々な形態のものが知られている。しかし、これらの形態のものは、ホッパーから新たに現像装置内に供給されたトナーの均一かつ円滑な搬送を目的としており、次に述べるような問題点を解決するに至るものではない。
【０００４】
すなわち、この問題点とは、「すでに現像装置内にあるトナー」と「ホッパーから供給される新しいトナー」とのあいだに発生するものである。すでに現像装置内にあるトナーは、現像剤担持体との摺擦によって帯電付与が施されている一方、表面の摩耗、ならびにトナー粒子の表面に配された流動性付与剤の欠落や埋め込みなどが生じている。したがって、すでに現像装置内にあるトナーとホッパーから供給される新しいトナーとのあいだの帯電性能、流動性などの物性値が互いに異なる。この物性値の差異のために、以下のごとき画像上の問題を呈するものである。
【０００５】
第一点としては、摺擦によって流動性が劣化して互いに凝集したトナーが現像剤担持体とドクターブレードとの間隙に蓄積されることにより、現像剤担持体の表面における均一なトナーコートが妨げられ、濃度の低下や画像ムラが発生する問題がある。
【０００６】
第二には、特にライン画像やベタ潜像の端部に発生する問題である。すなわち、図１４に示すように、潜像担持体（感光ドラム）４０上の静電画像４１の端部に生じる湾曲した電気力線Ｅの発生により、トナー中の帯電不良部分が実際の像とは離れた位置に陰影のごとき像を形成してしまう現象（以下、シャドウイング）がある。
【０００７】
このほか、流動性の劣化したトナーが現像装置内で凝集体を形成し、この凝集体が現像剤担持体とドクターブレードとの間に詰まってしまい、ベタ画像などにスジを呈するなどの問題がある。特開平３−９３８４号公報では、現像装置内のトナー搬送路上にネットプレートを配することによってトナーの凝集体をほぐすという開示があるが、ネットプレート自体が迅速なトナー供給の妨げとなるという問題点がある。
【０００８】
ところで、現像工程の後で、潜像保持体上に形成された潜像上のトナーを紙面に転写する工程の際に、転写されずに潜像保持体上にトナーが残留する。従来、このトナー（以下、転写残トナーと称する）は、ブレード、ファーブラシ、磁気ブラシなどにより、潜像保持体から回収、蓄積され、最終的に廃棄されていた。
これに対して、エコロジーの観点から、転写残トナーを新しいトナーと併せて再度現像工程に供するシステム（以下、リユースシステム）を具備した複写機が提案されている。このリユースシステムにおいても、転写残トナーは、新トナーに比して流動性と帯電性能とが劣っているため、転写残トナーと新トナーとを混合して現像工程に供した際に、やはり凝集体の形成や帯電不良成分として、上述した画像上の問題の原因となっている。
【０００９】
従来、このようなリユースシステム技術の問題を解決しようとする技術開示としては、使用するトナーの粒度分布を規制することにより、良好な画像を得るという開示、ならびにトナーの使用に関して限定条件を設けた開示がある。しかし、これによると、使用するトナーに限定条件があるので、画像形成方法として汎用性に欠けるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、現像装置内に存在していたトナーと新たにホッパーから供給されたトナー双方の流動性、帯電性能の差異に起因するシャドウイング現象、濃度低下、画像ムラといった問題点、また凝集体形成によるスジ画像発生の問題を解決する画像形成方法及びそれに使用する画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第二の目的は、使用するトナーに関してなんら限定条件を課することがなく、転写残トナーと新しいトナーとを併せて再度現像工程に供することのできる汎用性の高い画像形成方法及びそれに使用する画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本出願に係る第１の発明によれば、現像剤担持体に担持された磁性トナーにより潜像保持体を現像し潜像を顕像化させる現像装置を備える画像形成装置において、前記現像剤担持体に搬送する前に現像剤を混合攪拌する攪拌手段を備え、前記攪拌手段は、磁気力により前記磁性トナーを攪拌搬送する磁気発生手段を内部に有する回転部材と、前記回転部材と間隙をあけて配置され、前記回転部材上の前記磁性トナーを通過させつつ帯電付与を行なう帯電作用を有する規制部材と、前記回転部材との間隙を、前記回転部材と前記帯電作用を有する規制部材との間隙よりも小さく設定され、前記回転部材上の前記磁性トナーを回転部材上から剥離する剥離作用を有する規制部材と、を有し、前記回転部材上に補給される前記磁性トナーは、前記規制部材で帯電付与された後に前記剥離作用を有する規制部材で剥離されて、前記現像剤担持体に供給されることを特徴とする画像形成装置により達成される。
【００１３】
また上記目的は、本出願に係る第２の発明によれば、現像剤担持体に担持された磁性トナーにより潜像保持体を現像し潜像を顕像化させる現像装置を備える画像形成装置において、前記現像剤担持体に搬送する前に現像剤を混合攪拌する攪拌手段を備え、
前記攪拌手段は、磁気力により前記磁性トナーを攪拌搬送する回転する磁気発生手段と、前記磁気発生手段と間隙をあけて配置され、前記磁気発生手段上の前記磁性トナーを通過させつつ帯電付与を行なう帯電作用を有する規制部材と、前記磁気発生手段との間隙を、前記磁気発生手段と前記帯電作用を有する規制部材との間隙よりも小さく設定され、前記磁気発生手段上の前記磁性トナーを磁気発生手段上から剥離する剥離作用を有する規制部材と、を有し、前記磁気発生手段上に補給される前記磁性トナーは、前記規制部材で帯電付与された後に前記剥離作用を有する規制部材で剥離されて、前記現像剤担持体に供給されることを特徴とする画像形成装置により達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に、本発明の画像形成装置の有する現像装置２４の一実施形態が示されている。
【００１６】
この現像装置２４は、現像剤（以下、トナーと略称する）供給用のホッパー（図８、図９の符号２３）を接続する供給開口部１０と、この供給開口部１０に連通して設けられた第一の撹拌室１Ａと、この第一の撹拌室１Ａに配置された撹拌手段１と、第一の撹拌室１Ａと仕切壁１５を介して設けられた第二の撹拌室１Ｂと、この第二の撹拌室１Ｂに設けられた第二の撹拌手段１８および第三の撹拌手段１９と、第二の撹拌手段１８の下流に配置された現像剤担持体１４とを備えている。
【００１７】
ここで、第一の撹拌室１Ａおよび第二の撹拌室１Ｂは、現像剤滞留部に相当する。
【００１８】
本発明では、トナーを撹拌混合したり、帯電を施すために、例えば、磁気発生手段をして回転運動、往復運動、振動などの運動をさせることが行われる。中でも、磁気発生手段に回転運動させる方法によると、効果的に混合、帯電を行うことができる。
【００１９】
また、磁気発生手段を固定し、他の手段で現像剤を動かすことによっても、撹拌、混合、帯電を行うことができる。中でも、図１に示す実施形態のように、内部に固定された磁気発生手段１１を有する回転部材１２により、撹拌、混合、帯電させるものが好ましい。
【００２０】
また、帯電を効果的に行うために、磁気発生手段１１の表面に金属や樹脂を装着したり、メッキ、樹脂コートなど表面加工したり、ブラストなどの表面処理をしてもよい。
【００２１】
撹拌手段として、本実施形態では、第一の撹拌手段１と、第二の撹拌手段１８と、第三の撹拌手段１９と、３個設けられている。このうち、トナーに磁気的撹拌を施したり、帯電を施すことは、第一の撹拌手段１が主に行うようになっている。第二撹拌手段１８は、トナーの機械的な撹拌を行いながら、現像剤担持体１４に搬送するものである。第三の撹拌手段１９は、現像剤担持体１４の近傍にトナーが堆積することを防止するために設けられている。
【００２２】
第一の撹拌手段１は、ホッパー２３から供給された新しいトナーを磁気的に撹拌すると共に、帯電を付与するために設けられている。第一の撹拌手段１は、本実施形態では、周方向に複数の磁極に分けて固定された永久磁石からなる磁気発生手段１１と、この磁気発生手段１１の周囲に回転自在に設けられた円筒状の回転部材１２と、この回転部材１２上のトナー量を規制する規制部材としてのドクターブレード１３，１０２とから構成される。
【００２３】
回転部材１２は、供給開口部１０の直下に配置され、供給されたトナーをただちに撹拌、帯電処理するようになっている。回転部材１２は、不図示の駆動機構により図中の矢印方向に回転するように設けられている。回転部材１２は、磁気発生手段１１による磁気力により外周面にトナーを吸着しながら、撹拌しつつ搬送するようになっている。
【００２４】
磁気発生手段１１は、本実施形態では、図２に示すように、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極が回転部材１２の回転方向に沿って順次配置されている。Ｎ１極は、ドクターブレード１３の設置方向に平行した位置に設けられている。Ｎ２極は、仕切壁１５の移行開口部１０１の底部１０１Ｂと、回転部材１２の中心Ｏとを結ぶ線に平行な位置に設けられている。Ｓ１極は、Ｎ２極と、回転部材１２の中心Ｏを通る対称線Ｔに対して対称位置に設けられている。Ｓ２極は、回転部材１２の中心Ｏから対称線Ｔに対して垂直に延びた方向に設けられている。
【００２５】
各磁極Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極の磁束密度は、撹拌、帯電を十分施すために、１００〜２０００Ｇが好ましく、さらには３００〜１５００Ｇがより好ましく、特に５００〜１２００Ｇが好ましい。
【００２６】
Ｎ１極からＳ１極へ作用する磁力線は、回転部材１２上のトナーを上から下に円滑に搬送させ、トナーがドクターブレード１３と回転部材１２との間に蓄積することを防止させるように機能する。また、Ｎ２極からＳ２極へ作用する磁力線は、回転部材１２上のトナーを下から上に円滑に搬送させ、トナーが回転部材１２と現像装置２４の底面との間に蓄積しないように機能する。
【００２７】
このように磁気発生手段１１は、周方向に複数の磁極Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極が回転部材１２の回転方向に沿って順次配置されているので、回転部材１２の回転に伴って磁力線が変化し、回転部材１２の外周面に吸着されたトナーを撹拌できる。このようにトナーを撹拌することにより、トナーの凝集体が分散される。
【００２８】
ドクターブレード１０２は、回転部材１２のＳ２極の下流に配置され、回転部材１２に吸着されたトナーを剥離するように設けられている。
【００２９】
回転部材１２の半径は、撹拌・帯電処理されたトナーを現像剤担持体１４に適量供給する目的のため、現像剤担持体１４の半径の０．１〜３倍であることが好ましい。しかも、回転部材１２の回転数は、同目的のため、回転部材１２の回転数をｒ、現像剤担持体１４の回転数をＲとすると、０．１≦Ｒ／ｒ≦１００を満足することが望ましく、特に０．５≦Ｒ／ｒ≦５０が好ましい。
また、ドクターブレード１３，１０２は、回転部材１２上に担持されるトナー量を規制するために設けられている。また、ドクターブレード１３，１０２は、本実施形態では、回転部材１２との間で新しいトナーを摺擦して帯電を付与する摩擦帯電付与部材に相当する。さらに、ドクターブレード１３，１０２は、回転部材１２との間で新しいトナーを摺擦して、すでに現像装置２４内に存在して現像剤担持体１４との間で摺擦されたトナーと同レベルの流動性に調整する機能をも有する。さらにまた、ドクターブレード１３，１０２は、回転部材１２との間でトナーを撹拌する機能も有する。
【００３０】
回転部材１２とドクターブレード１３，１０２との間隙は、１００〜５０００μｍが好ましく、さらには２００〜３０００μｍ、特に３００〜２０００μｍが好ましい。この範囲であると、トナーの凝集体の分散をより確実に行うのに好適である。
【００３１】
回転部材１２とドクターブレード１３との間隙は、回転部材１２とドクターブレード１０２との間隙より大きいことが、トナーの搬送性において好ましい。
【００３２】
また、ドクターブレード１３は、材質的に、例えば、ウレタン製などの弾性ブレード、あるいは金属製などの剛体ブレードのいずれでもよい。本実施形態では、後者、つまり金属製などの剛体ブレードが用いられており、撹拌による凝集体の分散を確実にできるようにしている。
【００３３】
ドクターブレード１３，１０２は、回転部材１２の外周面側の端部が図示するように鋭角形状に形成されることが、静電帯電を確実にできるので望ましい。これらのブレード１３，１０２は、磁性体、非磁性体のいずれでもよい。本実施形態では、磁性体である。規制部材として、本実施形態では、ドクターブレード１２，１０２を例示したが、これに限らず、例えばブラシのようなものでもよい。
また、規制部材として、これらのブレードの代わりに、金属、樹脂、セラミックスなどを用いた剛体ローラやスリーブを用いてもよく、内部に磁気発生手段を入れてもよい。
【００３４】
また、ローラとして、ポリウレタンフォームなどの発泡材を用いてもよく、回転部材１２に対して、順方向に回転しても、または逆方向に回転していてもよい。規制部材として、ドクターブレード１３，１０２の代わりに、弾性体ローラを用いてもよい。これら規制部材や回転部材１２にバイアスを印加してもよい。弾性ブレード、弾性ローラとしては、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ＮＢＲなどのごときゴム弾性体、ポリエチレンテレフタートのごとき合成樹脂弾性体、ステンレス，鋼のごとき金属弾性体が使用できる。また、これらの複合体であっても使用できる。ゴム弾性体が好ましい。
【００３５】
弾性ブレード、弾性ローラの材質は、現像剤担持体１４上のトナーの帯電に大きく関与する。そのため、弾性体中に、有機物、無機物を添加したり、溶融混合したり、分散させてもよい。例えば、金属酸化物、金属粉、セラミックス、炭素同素体、ウィスカー、無機繊維、染料、顔料、界面活性剤などがある。さらに、トナーの帯電性をコントロールする目的で、ゴム弾性体、合成樹脂弾性体、金属弾性体に、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属などの物質を、回転部材１２に対する当接部分に付けたものを用いてもよい。弾性体、現像剤担持体１４に耐久性が要求される場合には、金属弾性体に樹脂、ゴムを回転部材１２に対する当接部分に貼り合わせたものが好ましい。
【００３６】
トナーが負帯電性である場合には、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド、ナイロンなど正極性に帯電し易いものが好ましい。一方、トナーが正帯電性である場合には、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂（例えば、テフロン（商品名））、ポリイミド樹脂などの負極性に帯電し易いものが好ましい。回転部材１２に対する当接部分が、樹脂、ゴムなどの成型体の場合には、トナーの帯電性を調整するために、その中に、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化錫、酸化ジルコニア、酸化亜鉛などの金属酸化物、カーボンブラックなど、一般にトナーに用いられる荷電制御剤を含有させることも好ましい。
【００３７】
弾性ブレードの上辺部側である基部は、現像剤容器側に保持され、下辺部側をブレードの弾性に抗して回転部材１２の順方向あるいは逆方向にたわみ状態にして、ブレード内面側（逆方向の場合には外面側）を、回転部材１２の表面に適度の弾性押圧をもって当接させる。
【００３８】
ブレードと回転部材１２との当接圧力は、回転部材１２の母線方向の線圧として、０．１ｋｇ／ｍ以上、好ましくは０．３〜２５ｋｇ／ｍ、さらに好ましくは０．５〜１２ｋｇ／ｍが有効である。当接圧力が０．１ｋｇ／ｍより小さい場合、トナーの均一塗布が困難となり、トナーの帯電量分布がブロードになる。また、当接圧力が２５ｋｇ／ｍを超えると、現像剤に大きな圧力がかかり、現像剤が劣化するため、現像剤の凝集が発生し、好ましくない。
【００３９】
本発明において、回転部材１２は、金属、セラミックスなどの材質のものが用いられる。特に、アルミニウム、ＳＵＳなどが、トナーへの帯電性から好ましい。回転部材１２は、引き抜き、あるいは切削したままでも用いられることができるが、トナーの搬送性、摩擦帯電付与性を制御するため、研磨したり、周方向あるいは長手方向に粗しを入れたり、ブラスト処理を施したり、コーティングなどを行ってもよい。ブラスト処理を施す際には、定形粒子、不定形粒子がブラスト剤として用いられ、各々単独および併用されて用いられ、重ね打ちしたものも利用できる。不定形粒子としては、任意の砥粒を使用することができる。定形粒子としては、例えば、特定の粒径を有するステンレス，アルミニウム，鋼鉄，ニッケル，真ちゅうのごとき金属からなる各種剛体球、またはセラミックス、プラスチック、グラスビーズのごとき各種剛体球を使用することができる。定形粒子としては、実質的に表面が曲面からなり、長径／短径の比が１〜２（好ましくは、１〜１．５、さらに好ましくは１〜１．２）の球状または回転楕円体粒子が好ましい。回転部材１２の表面のブラスト処理に使用する定形粒子は、直径（または長径）が２０〜２５０μｍのものがよい。重ね打ちする場合には、定形ブラスト粒子が不定形ブラスト粒子より大きいことが好ましく、特に１〜２０倍であることが好ましく、さらに好ましくは１．５〜９倍である。定形粒子による重ね打ち処理を行う際には、処理時間または処理粒子の衝突力の少なくとも一つを不定形粒子ブラストのものよりも小さくすることが好ましい。
【００４０】
また、回転部材１２としては、その表面に、導電性微粒子を含有する被覆層が形成されているのも好ましい。そして、導電性微粒子としては、カーボン微粒子、またはカーボン微粒子と結晶性グラファイト、または結晶性グラファイトが好ましい。
【００４１】
本発明に使用される結晶性グラファイトは、大別すると、天然黒鉛と人造黒鉛とに分けられる。天然黒鉛は、永い間、天然の地熱と地下の高圧によって完全に黒鉛化したものが地中より産出するものである。人造黒鉛は、ピッチコークスをタールピッチなどにより固めて、１２００℃位で一度焼成してから黒鉛化炉に入れ、２，３００℃位の高温で処理することにより、炭素の結晶が成長して黒鉛に変化する。これらの黒鉛は、種々の優れた性質を有していることから、工業的に広い用途をもっている。黒鉛は、暗灰色ないし黒色の光沢のある非常に柔らかい滑性のある結晶鉱物で、鉛筆などに利用され、その他、耐熱性、化学的安定性があるため、潤滑剤、耐火性材料、電気材料などに粉末や固体や塗料の形で利用されている。結晶構造は、六方晶と、その他に菱面晶系に属するものがあり、完全な層状構造を有している。電気的特性に関しては、炭素と炭素との結合の間に自由電子が存在し、電気の良導体となっている。なお、本発明で使用する黒鉛は、天然または人造のどちらでもよい。本発明に使用する黒鉛は、粒径的には０．５μｍ〜２０μｍのものが好ましい。
【００４２】
また、被覆層を形成する高分子材料は、例えば、スチレン系樹脂，ビニル系樹脂，ポリエーテルスルホン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリフェニレンオキサイド樹脂，ポリアミド樹脂，フッ素樹脂，繊維素系樹脂，アクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，アルキッド樹脂，フェーノル樹脂，メラミン樹脂，ポリウレタン樹脂，尿素樹脂，シリコーン樹脂，ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂などを使用することができる。
中でも、シリコーン樹脂、フッ素樹脂のような離型性のあるもの、あるいはポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、スチレン系樹脂のような機械的性質に優れたものがより好ましい。
【００４３】
導電性のアモルファスカーボンは、一般的には、「炭化水素または炭素を含む化合物を空気の供給が不十分な状態で燃焼または熱分解させてできる結晶子の集合体」と定義されている。特に、電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、添加量のコントロールによりある程度任意の導電度を得ることができるため、広く普及している。なお、本発明で使用する導電性のアモルファスカーボンの粒子径は、１０μｍ〜８０μｍのものが好ましく、１５μｍ〜４０μｍのものがより好ましい。
【００４４】
また、本発明では、磁力による撹拌混合と帯電とをより効果的に行うために、現像剤は、磁性トナーであることが好ましい。また、撹拌混合と帯電とを良好にするために、粒子メディアとして、金属粒子、金属酸化物粒子、樹脂粒子、セラミックビーズ、ガラスビーズなどを用いることができる。
【００４５】
現像剤が非磁性トナーである場合には、磁性粒子メディアを用いる必要があり、鉄粒子、フェライト粒子、ニッケル粒子などの磁性を有する粒子が用いられる。また、これらの粒子メディア、磁性粒子メディアの表面を、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂のごとき樹脂により被覆処理したものも好ましく用いられる。
【００４６】
また、仕切壁１５は、本実施形態では剛体からなるが、これに限らず、弾性体から構成してもよい。仕切壁１５の移行開口部１０１は、第一の撹拌室１Ａから第二の撹拌室１Ｂにトナーを移行させるために形成されている。
【００４７】
また、第二の撹拌手段１８および第三の撹拌手段１９は、機械的な撹拌によりトナーの局所的な堆積や凝集を防ぎつつ、現像剤担持体１４に搬送するために設けられている。第二の撹拌手段１８は、本実施形態では、クランク状に形成されている。第三の撹拌手段１９は、本実施形態では、断面十字の羽状に形成されている。
【００４８】
符号４０は、潜像保持体、本実施形態では感光ドラムを示している。
【００４９】
以上のように構成された現像装置２４によると、次のように、ホッパー２３から新しく供給されたトナーと、すでに現像装置２４内に存在していたトナーとの間での帯電性および流動性の差異をなくしている。
【００５０】
ホッパー２３から新しいトナーが、供給開口部１０を通って現像装置２４の第一の撹拌室１Ａ内に落下して、導入される。第一の撹拌室１Ａでは、第一の撹拌手段１の回転部材１２が図中矢印方向に回転している。
【００５１】
落下して供給されたトナーは、第１の撹拌手段１の磁気発生手段１１の磁気力により、回転部材１２の外周面に吸着され、回転部材１２の回転に伴って搬送される。すなわち、回転部材１２の上のトナーは、Ｎ１極→Ｓ１極、Ｎ２極→Ｓ２極と働く磁気力の作用によって、撹拌されながら、回転部材１２の回転と一体的に搬送される。
【００５２】
このように、新しいトナーは、磁気発生手段１１の磁気力により回転部材１２上で撹拌され、またドクターブレード１３，１０２と回転部材１２との間で摺擦されることにより、帯電性および流動性の点で、すでに現像装置２４内に存在していたトナーとの間での差異がなくなる。
【００５３】
回転部材１２により搬送されてきたトナーは、ドクターブレード１０２によりトナーが回転部材１２から剥離される。
【００５４】
この回転部材１２から剥離されたトナーは、落下した後、堆積して移行開口部１０１から第二の撹拌室１Ｂに移行する。第二の撹拌室１Ｂでは、クランク状の第二撹拌手段１８により、機械的に撹拌されつつ現像剤担持体１４に搬送される。
【００５５】
その後、トナーは、現像剤担持体１４とブレード１７との間において帯電が付与された後、現像に供される。
【００５６】
現像剤担持体１４の近傍にはすでに摺擦により帯電を付与されたトナーが存在するが、新たに供給されたトナーは第一の撹拌室１Ａにおいて第一の撹拌手段１により予め摺擦を受けているので、両トナーの帯電，流動性に著しい差が生ずることがなくなる。
【００５７】
なお、移行開口部１０１として、例えば図３に示すように、水平方向に伸びるスリット状に形成すると、過剰のトナー搬送を規制するので好ましい。さらに、移行開口部１０１は、図４に示すように、搬送規制部材１６を開閉可能に設けて、過剰のトナー搬送規制機能を高めるようにしてもよい。この図４に示した搬送規制部材１６は、仕切壁１５に上端部が回転軸１６Ａにより支持された金属板などの剛体からなる。この搬送規制部材１６は、第一の撹拌室１Ａ内のトナーの押圧力により開閉されるようになっている。また、図５に示すように、上端部が仕切壁１５に固定された弾性体からなる搬送規制部材１６としてもよい。さらに、図６に示すように、剛性部材からなる搬送規制部材１６と仕切壁１５側の間に、間隙１７を設けてもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では、撹拌手段は、固定された磁性発生手段１１と、その周囲に回転可能に設けられた回転部材１２との組み合わせから構成されているが、これに限らず、回転する磁性発生手段だけから構成してもよい。
【００５９】
次に、図１に示した現像装置２４を有し且つリユースシステムを有する画像形成装置の一例を用いた画像形成方法およびこれに使用する画像形成装置を図１、図７〜図９に基づいて説明する。
【００６０】
この画像形成装置は、図７に示すように、潜像保持体４０の転写手段２６の下流側に配置され潜像保持体４０から転写残トナーを回収する回収手段（回収機構）２１と、この回収手段２１の下流側に配置され回収した転写残トナー中の異物を除去する選別手段（選別機構）２２と、この選別手段２２の下流側に設けられたホッパー２３（図８参照）と、このホッパー２３の下流に接続された現像装置２４（図１参照）とを備えている。
【００６１】
ここで、回収手段２１は、例えば、弾性ブレード、ファーブラシもしくは磁気ブラシから構成される。また、選別手段２２は、例えば振動する金属メッシュを用いて、転写残トナー中の紙粉、金属粉などの異物を振るいがけにより除去するようになっている。メッシュの口径としては、＃６０〜＃５００メッシュが好ましい。
【００６２】
また、ホッパー２３は、例えば図８に示すように、転写残トナーホッパー室３ｂ２と、新トナーホッパー室３ｂ１とが併設して構成されている。転写残トナーホッパー室３ｂ２は、選別手段２２の下流に接続され、異物を除去された転写残トナーが投入されるようになっている。
【００６３】
転写残トナーホッパー室３ｂ２と新トナーホッパー室３ｂ１とは、それぞれトナーを機械的に撹拌する撹拌部材３１が設けられている。
【００６４】
また、転写残トナーホッパー室３ｂ２と新トナーホッパー室３ｂ１とは、トナー排出口にローラ状の搬送部材３３、３２が回転可能に設けられている。この搬送部材３３、３２は、ホッパー室３ｂ２、３ｂ１からそれぞれのトナーを現像装置２４に搬送する搬送速度が制御可能に設けられており、転写残トナーと新しいトナーとを常に一定比率で現像装置２４に供給するようになっている。
【００６５】
符号２７は転写紙、符号２５は帯電器を示している。
【００６６】
上述のように構成された画像形成装置を用いた画像形成方法によると、次のように、転写残トナーに帯電を付与し、またトナーの凝集体を分散させる。
【００６７】
転写残トナーは、回収手段２１によって潜像保持体４０から回収された後、金属メッシュなどを用いた選別手段２２による振るいがけが行なわれ、紙粉、金属粉などの異物が除去される。この選別手段２２のメッシュの透過分は、ホッパー２３の転写残トナーホッパー室３ｂ２に搬送される。
【００６８】
新トナーホッパー３ｂ１および転写残トナーホッパー３ｂ２から現像装置２４にトナーを搬送する搬送部材３２、３３は、搬送速度を制御されており、新しいトナーと転写残トナーとを現像装置２４に常に一定の比率で供給する。
【００６９】
新しいトナーと転写残トナーとは、現像装置２４に供給され後、図１に示す第一の撹拌手段１によって搬送されながら、現像剤担持体１４に達する前に予め帯電が付与される。その後、現像剤担持体１４によって再度帯電の付与作用を受ける。したがって、帯電性能の低い転写残トナーにも充分な帯電が与えられる。その結果、現像剤担持体１４中の帯電不良成分は除去される。
【００７０】
しかも、撹拌手段１において、回転部材１２とドクターブレード１３，１０２との間隙が前述したように１００〜５０００μｍに設定されているので、流動性の低下した転写残トナーの凝集体が効果的に分散され、新しいトナーと転写残トナーとの間の良好な分散性、均一性が得られる。
【００７１】
なお、この実施形態では、ホッパー２３として転写残トナーホッパー室３ｂ２と新しいトナーホッパー室３ｂ１とを区画したものを使用したが、これに限らず、図９のホッパー２３のように、両トナーのホッパー室を統一し、この１個のホッパー室内に撹拌手段３１を設けるようにしてもよい。
【００７２】
また、この実施形態では、磁性トナーを用いた磁性一成分現象により説明したが、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法にも適用できる。
【００７３】
ところで、本発明に使用するトナーを製造することについて、トナーの内添処方に関しては何らの限定がない。すなわち、公知のあらゆるトナー用結着剤、磁性体、荷電制御剤、着色剤、離型剤の使用が可能である。
【００７４】
ただ、好ましくは、シリカ微粉末を外添混合するとよい。トナーは、現像剤担持体１４との摺擦により、表面が摩耗し、流動性が低下する。これに対処するため、予めトナー表面に流動性付与剤としてのシリカを外添により介在させておけば、トナー表面の摩耗、流動性低下が著しく軽減される。
【００７５】
また、特に、本実施形態のように多段階の摩擦帯電工程がある場合（回転部材１２とドクターブレード１３，１０２、現像剤担持体１４とブレード１７）には、トナー粒子とは別にシリカ単独の微粉末をトナー中に含有させておくことにより、ドクターブレード１３，１０２，１７とトナー粒子との間の緩衝剤として機能させ、これによりトナー表面に付着しているシリカのトナーの中への埋め込みによるトナー劣化を防止でき、もってトナーが長寿命化される。
【００７６】
このシリカ微粉末の適用量は、トナー１００重量部に対して、０．０１〜８重量部のときに効果を発揮し、より好ましい値が０．１〜５重量部である。
【００７７】
また、トナーは、チタン、ストロンチウムなどの金属の酸化物の微粉末を外添混合することが好ましい。この金属酸化物の微粉末は、トナー粒子との摺擦により、トナー粒子に対して帯電を付与するために外添される。金属酸化物の適用量は、トナー１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が有効であり、０．０３〜５重量部がより好ましい。
【００７８】
本発明に係るトナーを作成するには、例えば、熱可塑性樹脂、定着助剤、着色剤としての顔料または染料、荷電制御剤、その他の添加剤をボールミルのごとき混合機により十分混合した後、加熱ローラ、ニーダー、エクストルーダーのごとき熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類を互いに相溶した中に顔料または染料を分散または溶解して、冷却固化後、粉砕、分級を行い、次いで必要に応じて上述したシリカ微粉末などの流動性付与剤や金属酸化物などの帯電付与剤などをヘンシェルミキサーやパーペンマイヤーのごとき乾式混合機にて外添混合する。
【００７９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。なお、以下の配合における部数はすべて重量部である。
【００８０】
（実施例１）
まず、実施例１について述べる。
【００８１】
スチレン／アクリル酸ブチル／マレイン酸ブチル／ジビニルベンゼン共重合体 …１００部
（共重合重量比 ７３．５：１９：７：０．５）
磁性酸化鉄 （平均粒径 ０．２μｍ）…８５部
３，５−ジーターシャリーブチルサリチリ酸のクロム錯体…２部
（個数平均粒径 ２．８μｍ）
低分子量プロピレン…３部
上記材料をブレンダミキサーにてよく前混合した後、１５０℃に設定した２軸混練押出機によって混練した。得られた混練物を冷却後、カッターミルにて粗粉砕し、ジェット気流による微粉砕機にて粉砕、そして固定壁型風力分級機にて分級分を生成した。さらに、コアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄鉱鉱業製エルボジェット分級機）超微粉および粗粉を同時に厳密に分級除去して、重量平均径（Ｄ４）が６．５μｍの黒色微粉体（磁性トナー）を得た。
【００８２】
得られた黒色微粉体の磁性トナー１００部に負帯電性疎水性乾式シリカ（ＢＥＴ非表面積：２４０ｍ２／ｇ）１．０部および長さ平均径１．８５μｍのチタン酸ストロンチウム０．５部を加え、ヘンシェルミキサーで混合して、負帯電性一成分磁性現像剤を得た。
【００８３】
この製造した一成分磁性現像剤（トナー）を、図１の現像装置２４の中に投入した。
【００８４】
本実施例では、図１の現像装置２４として次のような数値に設計したものを用いた。回転部材１２は、直径２０ｍｍ、＃３００のガラスビースでブラスト処理したＳＵＳ製で、回転速度が６ｒ．ｐ．ｍ．とした。磁性金属ブレードであるドクターブレード１３と回転部材１２との間隙幅は１０００μｍ、ドクターブレード１０２と回転部材１２との間隙幅は７００μｍとした。移行開口部１０１の上部は、底部からの高さ１０１Ａを１５ｍｍに形成した。クランク状の第二撹拌手段１８は、回転直径１５ｍｍとした。また、この第二の撹拌手段１８の回転速度は、１回転／秒とした。現像剤担持体１４とブレード１７との間隙幅は、２３０μｍとした。各磁極は、Ｎ１を１０００Ｇ、Ｓ１を８００Ｇ、Ｎ２を５５０Ｇ、Ｓ２を７００Ｇとした。
【００８５】
このように構成された現像装置２４を、組み込み可能とするため改造を施したキヤノン社製の複写機ＮＰ６０６２に組み込み、尚且、上述の方法で調整した一成分磁性現像剤（トナー）を図８のホッパー２３（転写残トナーホッパー室と新しいトナーホッパー室とを区画したもの）に入れ、印字比率６％の原稿をＡ４サイズの転写紙を用いて連続１００，０００枚の画出しテストを行った。その結果が、図１０と下記表１に示されている。比較例１は、複写機ＮＰ６０６２の改造前の現像装置を用いた画像形成装置により実施した。
【００８６】
濃度は、マクベス濃度計ＲＤ９１８型（マクベス社製）で反射濃度測定を行い、５ｍｍ丸の画像を測定し画像濃度とした。
【００８７】
画像上のかぶりは、反射濃度計（リフレクトメーター、モデルＴＣ−６ＤＳ 東京電色社製）を用いて行い、画像形成後の白地部反射濃度最悪値をＤｓ、画像形成前の転写材の反射濃度をＤｒとし、Ｄｓ−Ｄｒをかぶり量としてかぶりの評価を行った。この値が１％以下の場合はかぶりが非常に良好なレベルであり、１．５％以下であれば実質的にかぶりの良好な画像であり、２％以下であれば実用上問題がない。
【００８８】
シャドウイングは、２ｃｍ間隔で並べた１２×８個の５ｍｍ丸の画像を複写し、シャドウイングの発生した５ｍｍ丸の数により評価した。この数が少ない程、良好であり、５個以下であれば良好なレベルであり、１０個以下であれば実用上問題ないレベルである。
【００８９】
【表１】

図１０および表１から明らかなように、比較例１にあっては、画像濃度低下、画像むら、シャドウイング、画像すじが発生し、かぶりが悪化した。一方、図１０および表１から明らかなように、この実施例１によると、濃度低下、画像ムラおよびシャドウイングの現象がみられなかった。また、かぶり値も良好だった。
さらに異物の混入によるものと思われる画像スジも観測されなかった。
【００９０】
（実施例２）
また、実施例２として、上記トナーに替えて、
架橋ポリエステル樹脂（重量平均分子量：５万、Ｔｇ＝６０℃）…１００部
３，５−ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロム錯体…２部
（個数平均粒径 ２．８μｍ）
四三酸化鉄（平均粒径 ０．２μｍ）…１００部
低分子量ポリプロピレン−エチレン共重合体…３部
として、実施例１と同様な方法でトナーを得た。このトナーによると、表１に示すような良好な結果を得た。
ここで、回転部材１２は、カーボン微粒子と結晶性グラファイトとを含有するフェノール樹脂でコーティングを施したアルミニウム製のものを用いた。
【００９１】
（実施例３）
また、実施例３として、実施例１の現像装置２４の仕切壁１５に図３に示すスリット状の移行開口部１０１を形成して、移行開口部１０１（開口高さ１０１Ｂを５ｍｍ、開口下部を底部から１０ｍｍに形成）を変更し、その他は実施例１と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果表１に示すとおり、良好なものであった。
【００９２】
（実施例４）
また、実施例４として、実施例３の現像装置２４の仕切壁１５に、図４に示すように回転軸１６Ａを有する搬送規制部材１６（剛体ＳＵＳ板、開口部下部より下５ｍｍまで覆うように長さを調整）を取り付けて移行開口部１０１周りを変更し、その他を実施例３と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すとおり、良好なものであった。
【００９３】
（実施例５）
また、実施例５として、実施例３の現像装置２４の仕切壁１５に、図５に示す弾性部材からなる搬送規制部材１６（１００μｍのＰＥＴフィルムを開口下部より下５ｍｍまで覆うように長さを調整）を取り付け、移行開口部１０１を変更し、その他を実施例３と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。
その結果は、表１に示すとおり、良好なものであった。
【００９４】
（実施例６）
また、実施例６として、実施例３の現像装置２４の仕切壁１５に、図６に示す固定の搬送規制部材１６（ＳＵＳ板、開口部下部より下５ｍｍまで覆うように長さを調整、仕切壁１５との間隔１７は３ｍｍとした）を取り付け、移行開口部１０１を変更し、その他を実施例１と同様にして、１００，０００枚の画出しを行った。その結果は表１に示すとおり良好なものであった。
【００９５】
（実施例７）
また、実施例７として、実施例５の現像装置２４と実施例２の現像剤とを用い、図７に示すような転写残トナーを回収、再利用するリユースシステム（ただし、選別手段２２は装着しない）に改造し、ホッパー２３は図９に示すもの（転写残トナーと新しいトナーのホッパー室を統一したもの）に変更し、その他を実施例１と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すとおり、良好であった。
【００９６】
（実施例８）
また、実施例８として、実施例６の現像装置２４と実施例２の現像剤とを用い、図７に示すような転写残トナーを回収、再利用するするリユースシステム（ただし、選別手段２２は装着しない）に改造し、その他を実施例１と同様にして（ホッパー２３は図８に示すものを使用）、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すとおり良好であった。
【００９７】
（実施例９）
また、実施例９として、実施例５の現像装置２４と実施例２の現像剤とを用い、図７に示すような転写残トナーを回収、再利用するリユースシステム（＃２００メッシュの振動金属メッシュを有する選別手段２２を装着した）に改造し、その他を実施例１と同様にして（ホッパー２３を図８に示すものを使用）、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は、表１に示すとおり良好であった。
【００９８】
（比較例２）
比較例１で用いた現像装置２４を用いる他を実施例８と同様にして（リユースシステムを使用）、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果を表１に示している。この比較例２によると、表１から明らかなように、画像濃度低下、シャドウイングが発生し、かぶりが悪化した。
【００９９】
（実施例１０）
実施例１０として、図１１に示すように、実施例３の現像装置２４のドクターブレード１３の代わりにステンレス板にシリコーンゴムを張りつけた弾性ブレードー１０３を当接圧力２ｋｇ／ｍとなるように装着し、またドクターブレード１０２の代わりにウレタンゴム板を回転部材１２の回転方向に対して逆方向にたわめた弾性ブレード１０４を当接圧力３ｋｇ／ｍとなるように装着し、その他を実施例１と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すように良好であった。
【０１００】
（実施例１１）
実施例１１として、図１２に示すように、実施例３の現像装置２４のドクターブレード１３の代わりにウレタンゴムの弾性ローラ１０５を回転部材１２と等速でカウンターで当接させ、当接圧１ｋｇ／ｍとなるように装着し、またドクターブレード１０２の代わりに発泡ウレタンローラを回転部材１２と等速でカウンターでニップ幅１ｍｍで当接するように装着し、その他を実施例１と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すとおり、良好であった。
【０１０１】
（実施例１２）
実施例１２として、図１３に示すように、実施例３の現像装置２４のドクターブレード１３の代わりに鏡面処理した磁性金属剛体ローラ１０７を回転部材１２と等速でカウンターで当接し、ギャップ１２００μｍとなるように装着し、またドクターブレード１０２の代わりに内部に磁気発生手段１０９（Ｎ３＝８００Ｇ、Ｓ３＝６００Ｇ）を有する鏡面処理したＳＵＳ製の直径１２ｍｍの回転部材１０８を回転部材１２と等速でカウンターでギャップ１０００μｍで当接するようにし、回転部材１０８にはスクレーパ１１０を当接させて装着し、その他を実施例１と同様にして、１００，０００枚の画だしテストを行った。その結果は表１に示すとおり、良好であった。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、撹拌手段において、新しく現像装置内に供給されたトナーが磁気発生手段の磁気力による撹拌と、摩擦帯電付与部材による摺擦による帯電が施されると共に、流動性が調整される。
したがって、すでに現像装置内に存在するトナーと新しいトナーとの間での帯電性および流動性の著しい差異ということがなくなり、帯電性および流動性の差異に起因するシャドウイング現象、濃度低下、画像ムラといった問題点を解消できる。また、トナーの凝集体を撹拌および摩擦帯電付与部材により分散するので、凝集体に起因するスジ画像の問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成方法に使用する現像装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】 図１の現像装置の一部拡大図である。
【図３】 現像装置の仕切壁の移行開口部の一変形例を示す正面図である。
【図４】 現像装置に用いる搬送規制部材の一例を示す断面図である。
【図５】 搬送規制部材の他の例を示す断面図である。
【図６】 搬送規制部材の他の例を示す断面図である。
【図７】 図１の現像装置を有する画像形成装置を示すブロック図である。
【図８】 図７の画像形成装置に用いるトナー供給用ホッパーの縦断面図である。
【図９】 トナー供給用ホッパーの変形例を示す縦断面図である。
【図１０】 複写枚数とカブリ値との関係を表すグラフである。
【図１１】 本発明の画像形成方法に使用する現像装置の他の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１２】 本発明の画像形成方法に使用する現像装置のまた他の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１３】 本発明の画像形成方法に使用する現像装置のさらに他の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１４】 潜像保持体上の静電画像の端部の電気力線を示す拡大図である。
【符号の説明】
１ 撹拌手段
１Ａ 第一の撹拌室（現像剤滞留室）
１Ｂ 第二の撹拌室（現像剤滞留室）
１０ 供給開口部
１１ 磁性発生手段
１２ 回転部材
１３ ドクターブレード（規制部材、摩擦帯電付与部材）
１４ 現像剤担持体
１５ 仕切壁
１６ 搬送規制部材
２１ 回収手段
２２ 選別手段
２３ ホッパー
２４ 現像装置
４０ 潜像保持体
１０１ 移行開口部
１０２ ドクターブレード（規制部材、摩擦帯電付与部材）
１０３ 弾性ブレード（規制部材，摩擦帯電付与部材）
１０４ 弾性ブレード（規制部材，摩擦帯電付与部材）
１０５ 弾性ローラ（規制部材，摩擦帯電付与部材）
１０６ 発泡ウレタンローラ（規制部材，摩擦帯電付与部材）
１０７ 剛体ローラ（規制部材，摩擦帯電付与部材）
１０８ 回転部材
１０９ 磁気発生手段
１１０ スクレーパ

Claims (6)

1. 現像剤担持体に担持された磁性トナーにより潜像保持体を現像し潜像を顕像化させる現像装置を備える画像形成装置において、
   前記現像剤担持体に搬送する前に現像剤を混合攪拌する攪拌手段を備え、
   前記攪拌手段は、磁気力により前記磁性トナーを攪拌搬送する磁気発生手段を内部に有する回転部材と、
   前記回転部材と間隙をあけて配置され、前記回転部材上の前記磁性トナーを通過させつつ帯電付与を行なう帯電作用を有する規制部材と、
   前記回転部材との間隙を、前記回転部材と前記帯電作用を有する規制部材との間隙よりも小さく設定され、前記回転部材上の前記磁性トナーを回転部材上から剥離する剥離作用を有する規制部材と、
   を有し、
   前記回転部材上に補給される前記磁性トナーは、前記帯電作用を有する規制部材で帯電付与された後に前記剥離作用を有する規制部材で剥離されて、前記現像剤担持体に供給されることを特徴とする画像形成装置。
2. 現像剤担持体に担持された磁性トナーにより潜像保持体を現像し潜像を顕像化させる現像装置を備える画像形成装置において、
   前記現像剤担持体に搬送する前に現像剤を混合攪拌する攪拌手段を備え、
   前記攪拌手段は、磁気力により前記磁性トナーを攪拌搬送する回転する磁気発生手段と、
   前記磁気発生手段と間隙をあけて配置され、前記磁気発生手段上の前記磁性トナーを通過させつつ帯電付与を行なう帯電作用を有する規制部材と、
   前記磁気発生手段との間隙を、前記磁気発生手段と前記帯電作用を有する規制部材との間隙よりも小さく設定され、前記磁気発生手段上の前記磁性トナーを磁気発生手段上から剥離する剥離作用を有する規制部材と、
   を有し、
   前記磁気発生手段上に補給される前記磁性トナーは、前記帯電作用を有する規制部材で帯電付与された後に前記剥離作用を有する規制部材で剥離されて、前記現像剤担持体に供給されることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記帯電作用を有する規制部材及び前記剥離作用を有する規制部材は磁性体であることとする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電作用を有する規制部材及び前記剥離作用を有する規制部材が、ドクターブレードであることとする請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像形成装置。
5. 前記磁性トナーが現像剤担持体に搬送される経路に、移行開口部を有する仕切壁によって区分された複数の現像剤滞留部が設けられており、前記移行開口部は、現像剤の搬送を規制する搬送規制部材を有することとする請求項１乃至請求項４のうちの一つに記載の画像形成装置。
6. 潜像保持体上の転写残現像剤を回収し、現像装置内に供給し、再度現像に用いる機構を有することとする請求項１ないし請求項５のうちの一つに記載の画像形成装置。

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