JP4521810B2 - 画像形成装置、及び、プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

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画像形成装置とそこに設置されるプロセスカートリッジとに関し、特に、２成分現像剤を用いた作像プロセスにおいて未転写トナーをリサイクルトナーとして再利用する画像形成装置、及び、プロセスカートリッジに関するものである。

従来から、モノクロ複写機、モノクロプリンタ等のモノクロ画像形成装置においては、環境資源の保護と装置の高寿命化とを目的として、転写工程後に感光体ドラム（像担持体）上に残存する未転写トナーをクリーニング部で回収した後に現像部に搬送してリサイクルトナーとして再利用する技術が広く用いられている。

特許文献１等では、クリーニング装置で回収した未転写トナー（回収トナー）をトナー精製機構に搬送して、トナー精製機構に設置したマグネットローラによって正規帯電した回収トナーを分別した後に、その正規帯電した回収トナーを現像装置に搬送する技術が開示されている。

特許文献２等には、現像装置に収容された２成分現像剤をクリーニング装置との間で循環させながら、クリーニング装置で回収した未転写トナーを循環する現像剤に混合してリサイクルトナーとして再利用する技術が開示されている。

一方、カラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置においては、高画質のカラー画像を環境変動の影響なく安定的に提供することが強く求められている。このようなカラー画像形成装置では、非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を用いる２成分現像方式が広く採用されている。

２成分現像方式は、マグネットが内設されるとともに所定の現像バイアスが印加された現像ローラ（現像剤担持体）上に２成分現像剤を担持して、感光体ドラムとの対向位置で２成分現像剤中のトナーを感光体ドラム上の静電潜像に付着させる現像方式である。このとき、現像ローラ上では、内設されたマグネットによって形成される磁力線に沿うように、トナーが吸着したキャリアが集合して磁気ブラシが形成される。

特開２００１−１２５４４７号公報 特開２００２−１４５８８号公報

上述した従来の技術は、経時において地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生するために、高画質のカラー画像が安定的に出力されることが要求されるカラー画像形成装置において、未転写トナーをリサイクルトナーとしてそのまま用いることが難しかった。

詳しくは、カラー画像形成装置等に多く用いられる２成分現像剤においては、トナーの分散性を向上するために、トナー表面にシリカ、酸化チタン等の添加剤を添加する場合が多い。これら添加剤は、メカ的ストレスや熱的ストレスに弱いために、現像部内で撹拌部材に撹拌されることにより、添加剤がトナー中に埋没したりトナー表面から離脱したりする。その結果、現像剤の流動性等の特性値が変化することにともない、汲み上げ量（現像領域に搬送される現像剤の単位面積当たりの重量である。）が低下して、粒状性の低下等の画質劣化が発生する。

このような現象は、未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる場合に、特に顕著にあらわれる。すなわち、未転写トナーがクリーニング部から現像部に搬送される間にストレスを受けて、添加剤がトナー中に埋没したりトナー表面から離脱したりする現象が助長される。

また、クリーニング部で回収された未転写トナーは、転写工程時に転写バイアスが印加されること等によって、その帯電量が不安定でばらついた状態になっている。そのように帯電量が不安定な未転写トナーは、現像部内で現像剤とともにに撹拌混合されても、帯電が不充分な状態となることが多い。このような帯電安定性（帯電立上げ性）の低い未転写トナーをリサイクルトナーとして用いる場合には、キャリアとの吸着力が低下して現像部からトナーが飛散したり、感光体ドラム上の非画像部にトナーが付着して地肌汚れ画像が出力されたりすることがあった。
このような現象は、現像部内でキャリアが長期間使用されて、キャリアがトナーを帯電させる能力（以下、適宜に「ＣＡ」という。）が低下すると、さらに助長されることになる。

上述の特許文献１等の技術は、クリーニング装置で回収した未転写トナーを、トナー精製機構を介して現像装置に搬送している。したがって、回収した未転写トナーは、搬送経路において、搬送部材から直接的にメカ的ストレスを受けたり、未転写トナー同士が直接的に接触したりする。このような場合、未転写トナーにおいて添加剤の埋没又は離脱や、未転写トナー同士の凝集や、未転写トナーの極性変化等が、生じることになる。その結果、トナー飛散や、地肌汚れ、粒状性の低下等の画質劣化が生じることになる。特に、経時において現像装置内のキャリアが劣化した場合には、さらに上述の不具合が助長されることになる。

上述の特許文献２等の技術は、現像装置に収容された２成分現像剤をクリーニング装置との間で循環させながら、クリーニング装置で回収した未転写トナーを循環する現像剤に混合している。そのために、循環経路において、未転写トナーが搬送部材から直接的にメカ的ストレスを受けたり、未転写トナー同士が直接的に接触したりする不具合がある程度軽減される。しかし、循環させている現像剤中のキャリアが経時で劣化した場合には、トナー飛散や、地肌汚れ、粒状性の低下等の画質劣化が生じることになる。また、循環経路中には、トナーから離脱した添加剤や紙紛等の不純物が経時で増加していくために、それらによって現像剤の特性が変化して、安定した現像プロセスが達成できない可能性がある。

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、経時においても、トナー飛散や、地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、クリーニング部で回収した未転写トナーをリサイクルすることができる、高画質かつ高信頼性の、画像形成装置、及び、プロセスカートリッジを提供することにある。

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、トナーとキャリアとを有する現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、転写部を通過した像担持体上に付着する未転写トナーを回収するクリーニング部と、新品キャリアに新品トナーを混合した新品現像剤を前記クリーニング部に供給する供給部と、前記クリーニング部で回収された未転写トナーと前記供給部から供給された新品現像剤とを混合するとともに前記現像部に搬送する搬送部と、前記現像部に収容した現像剤を排出する排出手段と、を備えたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体に対向するように磁気ブラシを形成して当該像担持体上の未転写トナーを回収する回収部材を備えたものである。

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２に記載の発明において、前記磁気ブラシは、前記供給部から供給された前記新品キャリアが前記回収部材上に担持されて形成されるものである。

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２又は請求項３に記載の発明において、前記回収部材は、前記像担持体との対向位置において当該像担持体の走行方向とは逆の方向に走行するように構成されたものである。

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２〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記回収部材を、内部に設置されたマグネットと当該マグネットの周囲を回転するスリーブとからなるマグネットローラとしたものである。

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５に記載の発明において、前記マグネットは、前記マグネットローラと前記像担持体との対向位置で前記磁気ブラシを当該像担持体に近接させる第１磁極と、回収した未転写トナーをキャリアとともに前記マグネットローラから離脱させる第２磁極と、を備えたものである。

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２〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体との対向位置に向かう前記回収部材上のキャリアの量を規制する規制部材を備えたものである。

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１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブレードを備えたものである。

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１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記供給部は、前記クリーニング部に内設されたものである。

また、請求項１０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９のいずれかに記載の発明において、前記供給部は、前記新品キャリアを前記現像部にも供給できるように構成されたものである。

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１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記供給部は、前記新品トナーを前記現像部にも供給できるように構成されたものである。

また、請求項１２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１１のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記像担持体に対向するとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体に直流成分の現像バイアスを印加するものである。

また、請求項１３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１２のいずれかに記載の発明において、前記現像部に収容又は供給されるトナーは、有機溶媒中に少なくともウレア結合しうる変性されたポリエステル系樹脂と着色剤とを含むトナー組成物を溶解又は分解させて、それを水系媒体中に分散して重付加反応させて、その分散液の溶媒を除去・洗浄して形成されたものである。

また、請求項１４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１３のいずれかに記載の発明において、前記現像部に収容又は供給されるトナーは、当該トナーの重量平均粒径をＤｖμｍとし個数平均粒径をＤｎμｍとしたときに、
４．０≦Ｄｖ≦８．０
となり、粒径分布が、
１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５
となるように形成されたものである。

また、請求項１５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１４のいずれかに記載の発明において、前記現像部に収容又は供給されるトナーは、平均円形度が０．９〜１．０の範囲となるように形成されたものである。

また、請求項１６記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、トナーとキャリアとを有する現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、転写部を通過した像担持体上に付着する未転写トナーを回収するとともに、新品キャリアを収容するキャリア収容部が内設されたクリーニング部と、前記クリーニング部で回収された未転写トナーと、前記キャリア収容部から供給された新品キャリアと、を混合するとともに前記現像部に搬送する搬送部と、前記現像部に収容した現像剤を排出する排出手段と、を備えたものである。

また、請求項１７記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１６に記載の発明において、前記キャリア収容部は、前記新品キャリアに新品トナーを混合した新品現像剤を収容し、前記搬送部は、前記クリーニング部で回収された未転写トナーと、前記キャリア収容部から供給された新品現像剤と、を混合するとともに前記現像部に搬送するものである。

また、請求項１８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１６又は請求項１７に記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体に対向するように磁気ブラシを形成して当該像担持体上の未転写トナーを回収する回収部材を備えたものである。

また、請求項１９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１８に記載の発明において、前記磁気ブラシは、前記キャリア収容部から供給された前記新品キャリアが前記回収部材上に担持されて形成されるものである。

また、請求項２０記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１８又は請求項１９に記載の発明において、前記回収部材は、前記像担持体との対向位置において当該像担持体の走行方向とは逆の方向に走行するように構成されたものである。

また、請求項２１記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１８〜請求項２０のいずれかに記載の発明において、前記回収部材を、内部に設置されたマグネットと当該マグネットの周囲を回転するスリーブとからなるマグネットローラとしたものである。
また、請求項２２記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項２１に記載の発明において、前記マグネットは、前記マグネットローラと前記像担持体との対向位置で前記磁気ブラシを当該像担持体に近接させる第１磁極と、回収した未転写トナーをキャリアとともに前記マグネットローラから離脱させる第２磁極と、を備えたものである。
また、請求項２３記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体との対向位置に向かう前記回収部材上のキャリアの量を規制する規制部材を備えたものである。
また、請求項２４記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１６〜請求項２３のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部は、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブレードを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置に着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、クリーニング部で回収した未転写トナーに新品キャリアを供給して、未転写トナーと新品キャリアとを混合しながら現像部に搬送している。これにより、未転写トナーの帯電量が安定するとともに、現像部内のキャリアの劣化も抑止されて、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに未転写トナーのリサイクルができる、高画質かつ高信頼性の、画像形成装置、及び、プロセスカートリッジを提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、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。

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部（書込み部）、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収納された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３は感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写部としての転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は各色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色のトナー像が重ねて転写された被転写材Ｐを搬送する転写ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３に各色のトナーを供給するトナーボトル、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む読み込み手段としての原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の被転写材Ｐが収納される給紙部、６６は被転写材Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５、搬送部２６が、一体化されたものである（図２及び図３を参照できる。）。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号の強度レベルをもとにして画像処理部で色変換処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報は、露光部２に送信される。そして、露光部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、所定の帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
露光部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像部２３との対向位置に達する。そして、各現像部２３から感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４（転写部）が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色のトナー像が、順次転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。
なお、クリーニング部２５で回収された未転写トナーは、リサイクルトナーとして再度現像工程で再利用される。これについては、後で詳しく説明する。

他方、感光体ドラム２１上の各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、被転写材Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーのトナー像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の被転写材Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、被転写材Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した被転写材Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の被転写材Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、作像部としてのプロセスカートリッジ２０について詳述する。図２はプロセスカートリッジの近傍を示す断面図であり、図３はそのプロセスカートリッジを示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つのプロセスカートリッジ及びトナーボトルは、作像プロセスに用いられるトナーＴ、ＴＮの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及びトナーボトルにおける符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、感光体ドラム２１と帯電部２２と現像部２３とクリーニング部２５と搬送部２６とが一体化されていて、装置本体１に着脱自在に構成されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。

現像部２３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
また、現像部２３は、供給経路３４Ａ、３４Ｃを介して、トナーボトル３２に接続されている。そして、新品トナーＴＮ（現像部２３で使用されていないトナーである。）が収容されたトナーボトル３２から、現像部２３内に新品トナーＴＮが適宜に供給される。

クリーニング部２５は、主として、感光体ドラム２１に対向する回収部材としてのマグネットローラ２５ａ、マグネットローラ２５ａに離間して設置された規制部材２５ｃ（ブレード）、感光体ドラム２１表面に当接するクリーニングブレード２５ｄ、回収した未転写トナーＴＲを新品現像剤ＧＮとともに搬送部２６に搬送する搬送スクリュ２５ｂ、等で構成される。図３を参照して、マグネットローラ２５ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２５ａ１と、マグネット２５ａ１の周囲を回転するスリーブ２５ａ２と、で構成される。

また、クリーニング部２５は、供給経路３４Ｂを介して、キャリアボトル３３に接続されている。さらに、クリーニング部２５は、供給経路３４Ａ、３４Ｂを介して、トナーボトル３２にも接続されている。そして、新品キャリアＣＮ（現像部２３で使用されていないキャリアである。）が収容されたキャリアボトル３３から、新品キャリアＣＮが、トナーボトル３２から供給される新品トナーＴＮと混合されながら、新品現像剤ＧＮとしてクリーニング部２５内に適宜に供給される。このように、キャリアボトル３３、トナーボトル３２、供給経路３４Ａ、３４Ｂが、クリーニング部２５へ新品現像剤ＧＮを供給する供給部として機能する。

ここで、供給経路３４Ａ〜３４Ｃは、２つのモーノポンプ、それらに接続されたフレキシブルチューブ等で構成されている。そして、２つのモーノポンプを個々に制御することで、供給経路３４Ａ、３４Ｂを介してのクリーニング部２５への新品現像剤ＧＮの供給と、供給経路３４Ａ、３４Ｃを介しての現像部２３への新品トナーＴＮの供給と、をおこなう。なお、供給経路３４Ａ〜３４Ｃは、モーノポンプの替わりにエアーポンプを用いることもできるし、気流を用いた搬送手段の替わりにスパイラルコイル等による機械的な搬送手段を用いることもできる。

また、搬送部２６は、管内に回転自在に支持された搬送コイル２６ａ等で構成されていて、クリーニング部２５から現像部２３にかけて設置されている。そして、クリーニング部２５の搬送スクリュ２５ｂによって搬送された未転写トナーＴＲ及び新品現像剤ＧＮを、混合しながら現像部２３に搬送する。なお、搬送部２６は、搬送コイル２６ａを用いた搬送手段の他に、モーノポンプやエアーポンプを用いた搬送手段を用いることもできる。

以下、図２及び図３を参照して、プロセスカートリッジ２０にておこなわれる、作像プロセス及びリサイクル手段について説明する。
現像部２３内に収容された現像剤Ｇは、現像ローラ２３ａの汲み上げ磁極によって、第１搬送スクリュ２３ｂの位置から現像ローラ２３ａ上に移動する。その後、現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブ２３ａ２の回転にともない、搬送磁極の磁場とスリーブ２３ａ２表面の摩擦力とによってドクターブレード２３ｄの位置まで搬送される。ドクターブレード２３ｄの位置まで搬送された現像剤Ｇは、そのドクターギャップ入口で一旦滞留して、ドクターギャップで現像剤量が規制される。その後、現像剤量が適量に規制された現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に搬送される。

ここで、現像ローラ２３ａには直流成分（ＤＣ成分）の現像バイアスが印加されている。これにより、現像領域には、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像に向けて現像剤Ｇ中のトナーＴを付勢する方向の現像電界が形成される。そして、感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーが付着して、所望のトナー像が形成される。
その後、現像領域を通過した現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、現像剤離れ磁極の位置で現像ローラ２３ａから離れて、第１搬送スクリュ２３ｂの位置に落下する。このような工程が、現像ローラ２３ａ上で繰り返される。

トナー像として感光体ドラム２１上に付着したトナーは、そのほとんどが、その後に中間転写ベルト２７上に転写される。中間転写ベルト２７上に転写されずに感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーＴＲは、クリーニング部２５によって回収される。そして、クリーニング部２５において、回収された未転写トナーＴＲは、新品現像剤ＧＮと混合され２成分現像剤となる。

図３を参照して、現像部２３内の現像剤Ｇは、所定方向に回転する第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃによって、仕切部材２３ｅで仕切られた双方の収容部間を循環する（図３中の破線矢印で示す循環移動である。）。詳しくは、第１搬送スクリュ２３ｂ側にある現像剤Ｇは、仕切部材２３ｅの一端に設けられた開口２３ｈから、第２搬送スクリュ２３ｃ側に移動する。第２搬送スクリュ２３ｃ側にある現像剤Ｇは、仕切部材２３ｅの他端に設けられた開口２３ｇから、第１搬送スクリュ２３ｂ側に移動する。

リサイクル経路となる搬送部２６は、第２搬送スクリュ２３ｃの一端（搬送方向の上流側端部である。）に接続されている。そして、搬送部２６からリサイクルトナーを含む２成分現像剤（未転写トナーＴＲが混合された新品現像剤ＧＮである。）が、現像部２３内に送入される。

ここで、搬送部２６の上流部（クリーニング部２５側である。）には、透磁率センサ、光反射型フォトセンサ等のトナー濃度センサ４２が設置されている。トナー濃度センサ４２は、搬送部２６を移動する現像剤のトナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）を検知して、その検知結果を装置本体１のＣＰＵに送信する。ＣＰＵでは、トナー濃度センサ４２の検知情報と、出力画像面積率と、現像部２３内に設置されたトナー濃度センサ４１の検知情報と、に基づいて、現像部２３内に供給する新品トナーＴＮの量を決定する。こうして、所定量の新品トナーＴＮが、トナーボトル３２から供給経路３４Ａ、３４Ｃを介して、供給口２３ｆから現像部２３内に供給される。なお、現像部２３内に設置されるトナー濃度センサ４１としては、透磁率センサ、光反射型フォトセンサ等を用いることができる。

図３を参照して、現像部２３の第１搬送スクリュ２３ｂの一端（搬送方向の下流側端部である。）には、現像剤Ｇを現像部２３外に排出するための排出手段としての排出口２３ｋが設けられている。詳しくは、排出口２３ｋは、現像部２３のケース底部から所定の高さの位置に設けられている。これにより、搬送部２６から現像部２３内に現像剤が送入されて現像部２３内の現像剤Ｇの量が増加して、現像剤Ｇの水位が排出口２３ｋの位置を越えた場合に、排出口２３ｋから現像剤Ｇが排出される（これをオーバーフロー方式と呼ぶ。）。図３の破線矢印に示すように、現像部２３から排出された現像剤Ｇは、装置本体１に着脱自在に設置された廃ボトル（不図示である。）内に収容される。

なお、オーバーフロー方式による現像剤Ｇの排出は、第２搬送スクリュ２３ｃの側面に切り欠きを設けて現像剤Ｇの排出をおこなう側面排出方式や、第１搬送スクリュ２３ｂの端部に磁場を形成して現像剤Ｇを吸着した後に排出する方式に比べて、現像剤Ｇ中に蓄積される紙粉や劣化トナーや遊離した添加剤を除去する効果が大きい。

一方、図３を参照して、キャリアボトル３３及びトナーボトル３２から搬送される新品現像剤ＧＮは、クリーニング部２５に設置された搬送スクリュ２５ｂの一端（搬送方向の上流側端部である。）の供給口２５ｅから、クリーニング部３５に供給される。クリーニング部２５内に供給された新品現像剤ＧＮは、所定方向に回転する搬送スクリュ２５ｂによって、搬送部２６側に搬送される。このとき、搬送中の新品現像剤ＧＮの一部がマグネットローラ２５ａ上に担持されて、感光体ドラム２１との対向位置で未転写トナーＴＲを回収した後に再び搬送スクリュ２５ｂ上に戻される。

本実施の形態１においては、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーＴＲをクリーニング部２５で回収して、クリーニング部２５内で新品現像剤ＧＮと混合した後に、搬送部２６を介して、現像部２３に搬送する。このように、帯電状態が不安定な未転写トナーＴＲは、ＣＡの高い新品キャリアＣＮを有する新品現像剤ＧＮに混合されるために、現像部２３に送入されるまでに最適な帯電状態になる。そのため、リサイクルトナーとしての未転写トナーＴＲは、現像部２３内においてキャリアＣ上に確実に保持されて、トナー飛散や地肌汚れの発生が低減される。

通常、現像部２３内に収容されている現像剤Ｇは、経時で、徐々にその特性値を変化させる。特性値変化の要因は、キャリアＣにおける、キャリアコート層の膜削れ、キャリア表面へのトナースペント、キャリア表面へのトナー添加剤スペントが代表的なものである。このような場合には、キャリアＣのＣＡ（キャリアＣの帯電能力である。）が低下する。一度低下したＣＡは、経時で回復することはなく、次第に地肌汚れやトナー飛散を引き起こすことになる。そのため、ＣＡ低下率によって現像剤Ｇの寿命が設定される場合が多い。
これに対して、本実施の形態１では、現像部２３には、適宜に新品キャリアＣＮが供給されるために、劣化したキャリアＣが排出されて現像部２３内のキャリアのＣＡを一定に維持することが可能になる。したがって、トナー飛散や、地肌汚れ等の画質劣化の発生が抑止される。

次に、クリーニング部２５における、未転写トナーＴＲの回収動作について、さらに詳しく説明する。
回収部材としてのマグネットローラ２５ａ表面には、マグネット２５ａ１によって、複数の磁極が形成されている。そして、まず、図２の矢印方向に回転するマグネットローラ２５ａ上に、クリーニング部２５に供給された新品現像剤ＧＮが担持される。マグネットローラ２５ａ上に担持された新品現像剤ＧＮは、磁極の磁場により磁気ブラシを形成する。

その後、マグネットローラ２５ａ上に担持された新品現像剤ＧＮは、規制部材２５ｃによってその現像剤量が制御された後に、感光体ドラム２１との対向位置に達する。このとき、マグネットローラ２５ａ上の新品現像剤ＧＮによる磁気ブラシは、マグネット２５ａ１の第１磁極によって、感光体ドラム２１に近接してその表面を摺擦する。

これにより、感光体ドラム２１上の未転写トナーＴＲを、静電的、物理的に新品キャリアＣＮに付着させる。こうして回収された未転写トナーＴＲは、マグネットローラ２５ａ上に新品現像剤ＧＮとともに担持される。その後、マグネットローラ２５ａに担持された未転写トナーＴＲ及び新品現像剤ＧＮは、マグネット２５ａ１の第２磁極によって、搬送スクリュ２５ｂの上方位置でマグネットローラ２５ａから離脱される。
ここで、マグネットローラ２５ａの走行方向（回転方向）は、感光体ドラム２１との対向位置において、感光体ドラム２１の走行方向（回転方向）と逆方向（カウンター方向である。）になっているために、磁気ブラシの当接回数が多くなって、未転写トナーＴＲの回収効率を向上することができる。

他方、マグネットローラ２５ａとの対向位置を通過した感光体ドラム２１表面は、クリーニングブレード２５ｄとの対向位置に達する。そして、感光体ドラム２１表面に当接するクリーニングブレード２５ｄによって、マグネットローラ２５ａで回収できなかった感光体ドラム２１上の未転写トナーＴＲが完全に回収される。クリーニングブレード２５ｄで回収された未転写トナーＴＲは、重力方向に落下して、下方に設置されたマグネットローラ２５ａの磁気ブラシによって捕集される。

なお、マグネットローラ２５ａには、不図示の電源部によってＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスが印加されている。これにより、未転写トナーＴＲの回収効率がさらに向上する。
また、マグネットローラ２５ａのスリーブ２５ａ２表面には、磁気ブラシの搬送性を考慮して、径方向に対して放射状にＶ溝が形成されている。なお、磁気ブラシの搬送性を充分に担保できる場合には、スリーブ２５ａ２表面に、Ｖ溝に替わって、サンドブラスト加工を施すこともできる。
また、本実施の形態１では、供給口２５ｅから搬送スクリュ２５ｂの上流側に新品現像剤ＧＮを供給したが、マグネットローラ２５ａの上方からマグネットローラ２５ａに直接的に新品現像剤ＧＮを供給することもできる。

ここで、現像剤Ｇ中のトナーＴ及び新品トナーＴＮ（現像部２３やクリーニング部２５に供給されるトナーである。）は同種のものであって、次のように形成されたものである。
本実施の形態１のトナーＴ、ＴＮは、重合法により製造された重合球形トナーである。詳しくは、有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーが溶解して、顔料系着色剤が分散して、離型剤が溶解又は分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子及び／又はポリマー微粒子の存在下で分散させる。そして、この分散液中で上述のポリエステル系プレポリマーをポリアミン及び／又は活性水素含有基を有するモノアミンと反応させて、ウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂を形成させる。そして、このウレア変性ポリエステル系樹脂を含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより、トナーＴ、ＴＮを形成する。

上述のウレア変性ポリエステル系樹脂において、そのＴｇ（ガラス転移温度）は４０〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。その数平均分子量Ｍｎは２５００〜５００００、好ましくは２５００〜３００００である。その重量平均分子量Ｍｗは１万〜５０万、好ましくは３万〜１０万である。
このトナーＴ、ＴＮは、上述のポリエステル系プレポリマーと、上述のモノアミンと、の反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂をバインダー樹脂として含むものである。そして、そのバインダー樹脂中には着色剤が高分散している。

このように、本実施の形態１では、少なくとも結着樹脂と、その結着樹脂と非相溶の離型剤及び着色剤と、からなるカラートナーにおいて、結着樹脂と着色剤との混合物を予め有機溶剤と共に混練させることにより、初期的に結着樹脂と着色剤とが充分に付着した状態となる。これにより、分散が効果的に行なわれる条件になって、結着樹脂中での着色剤の分散が良好で、着色剤の分散径が小さくなり、着色剤が微分散され、着色力が高くかつ色調の鮮明な透過性の高い優れたトナーＴ、ＴＮとなる。こうして、透明性、彩度（鮮やかさ、光沢）、色再現性に優れた高画質の出力画像を得ることができる。
なお、本実施の形態１では、上述の画質を重視して重合法により作成された重合球形トナーをトナーＴ、ＴＮとして用いたが、粉砕法によって製造されたトナーを用いることもできる。

また、本実施の形態１のトナーＴ、ＴＮは、その重量平均粒径（Ｄｖ）が４〜８μｍであって、その個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５となるように形成されたものである。
トナーの粒径分布におけるＤｖ／Ｄｎを上述の範囲に規定することによって、高解像度、高画質のトナーＴ、ＴＮを得ることができる。

また、より高品質の画像を得るためには、着色剤の重量平均粒径（Ｄｖ）を４〜８μｍにして、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）を１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５にして、かつ、３μｍ以下の粒子を個数％で１〜１０個数％に設定するのがよい。より好ましくは、着色剤の重量平均粒径を４〜６μｍにして、Ｄｖ／Ｄｎを１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．１５にするのがよい。
このように形成されたトナーＴ、ＴＮは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れる。とりわけ、カラー画像形成装置に上述のトナーＴ、ＴＮを用いた場合には、画像の光沢性に優れる。さらに、２成分現像剤においては、長期にわたるトナーの消費と供給とがおこなわれても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなって、現像部２３における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。

また、本実施の形態１のトナーＴ、ＴＮは、その平均円形度が０．９〜１．０の範囲となるように形成されたものである。
ここで、平均円形度とは、（粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）なる式で求まる円形度の平均値である。トナーの円形度は、代表的には、フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−２０００」（シスメックス社製）により計測される。

ここで、トナーの平均円形度が０．９０未満の場合には、トナーは不定形の形状となって、満足した転写性やチリのない高画質画像を得ることができない。これは、不定形のトナー粒子は感光体ドラム２１等の像担持体に対する接触点が多く、さらに突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が球形化された粒子よりも高くなることによる。そのために、静電的な転写工程において、不定形粒子と球形の粒子との混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動して、文字部やライン部の画像抜けが生じることになる。また、残されたトナーを次の現像工程に向けて除去するためのクリーナ機構が必要になったり、トナーイールド（画像形成に使用されるトナーの割合である。）が低くなったりする不具合も生じる。
なお、粉砕法により製造されたトナーの円形度は、通常、０．９１〜０．９２である。平均円形度が大きな球形化トナーを得る製造方法としては、上述した重合法の他に、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等を用いることができる。

また、本実施の形態１のトナーＴ、ＴＮの表面には、添加剤としてシリカ０．７重量部、酸化チタン０．３重量部が添加されている。キャリアに対するトナーの物理的付着力を下げて現像効率を高めるためには、トナー表面に添加するシリカ量を１重量部以上としてトナーの流動性を向上させることも考えられる。しかし、帯電量変化をともなった環境変動に対する余裕度が低下することと、経時における磁性キャリアの汲上量が低下することと、から、上述の添加量の添加剤を用いている。

以上述べたトナーを有する現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ２３ａには、先に説明したようにＤＣ成分の現像バイアスが印加される。
現像部２３に新品現像剤ＧＮを供給しない場合には、経時でキャリアに対するトナーの付着力の変化が大きくなる。そのため、初期的にはトナーの付着力が小さくてザラツキ感の小さい出力画像を得ることができても、経時においてはトナーの付着力が増加して急激にザラツキ感が増すことがあった。
本実施の形態１では、現像部２３に新品現像剤ＧＮを適宜に供給するとともに劣化した現像剤Ｇを現像部２３外に排出して、さらにＤＣ成分の現像バイアスを印加しているので、現像領域においてキャリアに与える電気的ストレスを低減して、常にザラツキ感がなく粒状性の高い画質を得ることができる。

ここで、本実施の形態１においては、現像領域において、低電界の現像ポテンシャルが形成されている。具体的には、帯電工程にて感光体ドラム２１上に形成される帯電電位ＶＤが−３５０Ｖとなり、露光工程における潜像電位ＶＬが−５０Ｖとなり、現像工程における現像バイアスＶＢが−２５０Ｖとなるように設定されている。すなわち、現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ）が、２００Ｖに設置されている。このとき、０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００Ｖなる関係が成立する。｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００Ｖなる関係は、感光体ドラム２１上における画像部と非画像部との放電を避けるためにパッシェンの放電則より設定されたものである。なお、本実施の形態１における作像プロセスは、ネガポジの作像プロセスである。

次に、図４にて、本実施の形態１における効果を示す実験結果について説明する。
図４において、横軸は感光体ドラム２１の回転時間（画像形成をおこなったプロセスカートリッジ２０の稼働時間である。）を示し、縦軸は現像部２３内におけるキャリアＣ（実線Ｓ１では搬送部２６から送入された新品キャリアＣＮが混在したものである。）のＣＡを示す。また、図４において、実線Ｓ１は本実施の形態１における画像形成装置を用いた場合のＣＡの経時変化を示し、破線Ｓ２は本実施の形態１における供給部３２〜３４を設置していない画像形成装置を用いた場合のＣＡの経時変化を示す。

なお、実線Ｓ１及び破線Ｓ２に係わる双方の画像形成装置において、供給部３２〜３４に係わるリサイクル条件以外はすべて同じ実験条件が設定されている。代表的な現像条件として、所定のＤＣ成分の現像バイアスを印加するとともに、現像工程後のベタ部のトナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ²となるように調整した。また、感光体ドラム２１の直径は９０ｍｍとして、現像ローラ２３ａのスリーブ径は２５ｍｍとして、現像ギャップ（感光体ドラム２１と現像ローラ２３ａとの間隙である。）は０．３ｍｍとした。また、画像形成装置における出力画像は、その印字率を２０％に設定した。

図４に示すように、未転写トナーＴＲを新品現像剤ＧＮに混合しながら現像部２３に搬送する、本実施の形態１のリサイクル手段によれば、現像部２３内のキャリアのＣＡ変動が小さくなることがわかる。
また、本比較実験において、破線Ｓ２の画像形成装置では、未転写トナーＴＲを直接的にリサイクルトナーとして現像部２３内の現像剤Ｇに混入することにより、トナー飛散や地肌汚れが発生することが確認された。これに対して、実線Ｓ１の画像形成装置では、未転写トナーＴＲを新品現像剤ＧＮと混合した状態で、リサイクルトナーとして現像部２３内の現像剤Ｇに混入することにより、トナー飛散や地肌汚れが発生しないことが確認された。
さらに、出力画像の粒状性についても追加的に評価をおこなった結果、実線Ｓ１の画像形成装置ではリサイクルトナー混入時においても粒状性が良好であることが確認された。

以上説明したように、本実施の形態１の構成によれば、クリーニング部２５で回収された未転写トナーＴＲは、新品キャリアＣＮを有する新品現像剤ＧＮと混合された状態で、現像部２３に搬送される。これにより、リサイクルトナーとして現像部２３に送入される未転写トナーＴＲの帯電量が安定するとともに、現像部２３内のキャリアの劣化も抑止される。すなわち、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、カラー画像形成装置におけるトナーリサイクルが達成される。

なお、本実施の形態１では、クリーニング部２５に、新品キャリアＣＮと新品トナーＴＮとを混合した新品現像剤ＧＮを供給するように、供給部３２、３３、３４Ａ、３４Ｂを構成した。これに対して、クリーニング部２５に、新品キャリアＣＮのみを供給するように、供給部３３、３４Ｂを構成することもできる。この場合、クリーニング部２５に供給された新品キャリアＣＮが、マグネットローラ２５ａに担持されて、本実施の形態１と同様に、未転写トナーＴＲを回収することになる。そして、未転写トナーＴＲと新品キャリアＣＮとの現像剤が、搬送部２６を介して現像部２３内に送入されることになる。この場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図５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５は、実施の形態２におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２の画像形成装置は、クリーニング部２５に加えて現像部２３にも新品キャリアＣＮを直接的に供給している点が、クリーニング部２５のみに新品キャリアＣＮを供給している前記実施の形態１のものとは相違する。

図５に示すように、前記実施の形態１と同様に、クリーニング部２５は、供給経路３４Ｂを介して、キャリアボトル３３に接続されている。さらに、クリーニング部２５は、供給経路３４Ａ、３４Ｂを介して、トナーボトル３２にも接続されている。そして、キャリアボトル３３から供給される新品キャリアＣＮが、トナーボトル３２から供給される新品トナーＴＮと混合されながら、新品現像剤ＧＮとしてクリーニング部２５内に適宜に供給される。

また、現像部２３は、供給経路３４Ａ〜３４Ｃを介して、トナーボトル３２に接続されている。さらに、本実施の形態２においては、現像部２３が、供給部３４Ｂ、３４Cを介して、キャリアボトル３３にも接続されている。このような構成によって、トナーボトル３２から、現像部２３内に新品トナーＴＮが適宜に供給される。さらに、キャリアボトル３３から、現像部２３内に新品キャリアＣＮが適宜に供給される。

ここで、供給経路３４Ａ〜３４Ｃには、前記実施の形態１と同様に、２つのモーンポンプと、それらに接続されたフレキシブルチューブ等が設置されている。さらに、トナーボトル３２及びキャリアボトル３３の排出口には、それぞれ、排出口を開閉するシャッタが設けられている。
このような構成によって、供給部３２〜３４において、現像部２３に新品トナーＴＮを供給するモードと、現像部２３に新品現像剤ＧＮを供給するモードと、クリーニング部２５に新品現像剤ＧＮを供給するモードとが、任意に制御される。

そして、前記実施の形態１と同様に、クリーニング部２５における現像剤中の未転写トナーのトナー濃度が高くなったときに（トナー濃度センサ４２で検知される。）、搬送スクリュ２５ｂと搬送部２６の搬送コイル２６ａとを回転駆動して、未転写トナーＴＲを含む現像剤を現像部２３に搬送する。

ここで、本実施の形態２においては、新品キャリアＣＮを、クリーニング部２５と現像部２３とに分配するように供給をおこなう。このような制御をおこなうことで、例えば、低画像面積率の出力画像を連続して出力する場合等のように、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーＴＲが少なく、クリーニング部２５で回収される未転写トナーＴＲが少ない場合には、未転写トナーＴＲとともに現像部２３に搬送される新品キャリアＣＮの量も少なくなる。このような場合には、現像部２３内における劣化したキャリアＣの排出を促進するために、供給部３２〜３４から現像部２３に新品現像剤ＧＮが直接的に供給される。これにより、画像面積率に係わらず、現像部２３内のキャリアのＣＡ低下を未然に防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態２においても、リサイクルトナーとして現像部２３に送入される未転写トナーＴＲの帯電量が安定するとともに、現像部２３内のキャリアの劣化も抑止される。これにより、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、カラー画像形成装置における良好なトナーリサイクルが達成される。

実施の形態３．
図６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６は、実施の形態３におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態３の画像形成装置は、クリーニング部２５内に新品現像剤ＧＮを供給する供給部２５ｆ、２５ｇを設置している点が、クリーニング部２５外に新品現像剤ＧＮを供給する供給部３２〜３４を設置している前記実施の形態１のものとは相違する。

図６に示すように、本実施の形態３の画像形成装置には、新品キャリアＣＮを収容したキャリアボトル３３は設置されていない。本実施の形態３では、クリーニング部２５内のマグネットローラ２５ａ及び搬送スクリュ２５ｂの近傍に新品現像剤ＧＮが予め収容されている。さらに、仕切部材２５ｇによって設けられたスペースには、充分な量の新品現像剤ＧＮが予め収容されている。この新品現像剤ＧＮが収容されたスペースには、搬送スクリュ２５ｆが設置されている。
なお、新品現像剤ＧＮの替わりに、新品キャリアＣＮを予めクリーニング部２５に収容することもできる。

そして、クリーニング部２５における現像剤中の未転写トナーのトナー濃度が高くなったときに、搬送スクリュ２５ｂと搬送部２６の搬送コイル２６ａとを回転駆動して、未転写トナーＴＲを含む現像剤を現像部２３に搬送する。これと同時に、仕切部材２５ｇによって仕切られたスペースの搬送スクリュ２５ｆも回転駆動して、スペース内の新品現像剤ＧＮをマグネットローラ２５ａ側に供給する。

以上説明したように、本実施の形態３においても、リサイクルトナーとして現像部２３に送入される未転写トナーＴＲの帯電量が安定するとともに、現像部２３内のキャリアの劣化も抑止される。これにより、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、カラー画像形成装置における良好なトナーリサイクルが達成される。
特に、本実施の形態３の構成は、プロセスカートリッジ２０の寿命が比較的短く設定されている場合に最適であって、比較的簡易かつ低廉に、上述の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図７にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図７は、実施の形態４におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態４の画像形成装置は、クリーニング部２５にクリーニングブレード２５ｄ及び規制部材２５ｃを設置していない点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態４のクリーニング部２５は、クリーニングブレード２５ｄ及び規制部材２５ｃが設置されていない。クリーニング部２５は、主として、マグネットローラ２５ａ、搬送スクリュ２５ｂで構成される。

このようにクリーニングブレード２５ｄを設置せずに、マグネットローラ２５ａのみで、感光体ドラム２１上の未転写トナーＴＲを回収する構成は、転写効率が高くて未転写トナーＴＲが少ない画像形成装置に有効である。
具体的には、前記実施の形態１で述べた、１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５なる粒径分布を有し、平均円形度が０．９０〜１．００の球形化された重合トナーを現像プロセスに用いる場合には、本実施の形態４のクリーニング部２５によって、前記実施の形態１のものと同様に機能することになる。

なお、球形トナーは、クリーニングブレードで回収するよりも、磁気ブラシで回収する方が、回収効率が高い。また、重合球形トナーを回収する場合、クリーニングブレードのブレード圧を高くしたり、クリーニングブレードの個数を増やしたりする技術が多く開示されているが、このような構成にすると、回収したトナーを劣化させやすい。したがって、本実施の形態４の構成は、球形トナーを用いた作像プロセスに好適なものとなる。

一方、本実施の形態４では、マグネットローラ２５ａ上に担持される新品現像剤ＧＮの量を規制する規制部材２５ｂを設置していない。このような場合、マグネットローラ２５ａ上の新品現像剤ＧＮは、経時においてトナー濃度が増加するのにともない、適当な剤量に調整される。すなわち、現像剤ＧＮのトナー濃度が増加すると、現像剤ＧＮを保持するためのマグネットローラ２５ａにおける磁場による拘束力が低下するために、マグネットローラ２５ａの回転にともない、担持されている現像剤ＧＮの一部が落下する。そのため、規制部材２５ｂが設置されていなくても、マグネットローラ２５ａ上の現像剤ＧＮの剤量はある程度一定になる。

以上説明したように、本実施の形態４においても、リサイクルトナーとして現像部２３に送入される未転写トナーＴＲの帯電量が安定するとともに、現像部２３内のキャリアの劣化も抑止される。これにより、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、カラー画像形成装置における良好なトナーリサイクルが達成される。

実施の形態５．
図８にて、この発明の実施の形態５について詳細に説明する。
図８は、実施の形態５におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態５の画像形成装置は、クリーニング部２５にマグネットローラ２５ａ及び規制部材２５ｃを設置していない点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図８に示すように、本実施の形態５においては、マグネットローラ２５ａが設置されていない。クリーニング部２５は、主として、クリーニングブレード２５ｄ、搬送スクリュ２５ｂで構成される。

このように構成されたクリーニング部２５では、クリーニングブレード２５ｄのみで、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーＴＲを回収する。感光体ドラム２１表面に当接するクリーニングブレード２５ｄによって掻き取られた未転写トナーＴＲは、搬送スクリュ２５ｂ上に落下する。落下した未転写トナーＴＲは、搬送スクリュ２５ｂによって新品現像剤ＧＮと混合されながら、搬送部２６を介して現像部２３に搬送される。

以上説明したように、本実施の形態５においても、リサイクルトナーとして現像部２３に送入される未転写トナーＴＲの帯電量が安定するとともに、現像部２３内のキャリアの劣化も抑止される。これにより、経時においてもトナー飛散や地肌汚れ、粒状性低下等の画質劣化が発生せずに、カラー画像形成装置における良好なトナーリサイクルが達成される。

なお、上記各実施の形態においては、プロセスカートリッジ２０として、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５、搬送部２６を一体的に構成した。これに対して、トナーボトル３２、キャリアボトル３３、供給経路３４Ａ〜３４Ｃ等で構成される供給部を、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５、搬送部２６とともに一体化して、プロセスカートリッジ２０を構成することもできる。この場合にも、上述した各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、プロセスカートリッジ２０に対して本発明を適用した場合には、未転写トナーＴＲのリサイクルや新品現像剤ＧＮの供給によって、プロセスカートリッジ２０の高寿命化が達成される。

また、上記各実施の形態で述べたプロセスカートリッジ２０の構成をとらずに、各作像部材を独立して装置本体１に着脱自在に設置する構成をとることもできる。具体的には、上述した現像部２３を備えた現像装置や、上述したクリーニング部２５を備えたクリーニング装置を、装置本体１に対して着脱自在に構成することができる。この場合にも、上述した各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、独立した現像装置を構成する場合には、非現像工程時に現像ローラ２３ａを感光体ドラム２１から退避させる機構を設けることが比較的容易にできるために、現像ローラ２３ａにおけるトナーフィルミングの発生が抑止されて、現像装置の寿命が延びることになる。

また、上記各実施の形態では、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーＴＲをクリーニング部２５で回収して、その未転写トナーＴＲを新品現像剤ＧＮと混合してリサイクルトナーとして現像部２３に搬送した。これに対して、中間転写ベルト２７（像担持体）上に残存する未転写トナー（第２転写工程後の未転写トナーである。）を中間転写ベルトクリーニング部２９（クリーニング部）で回収して、その未転写トナーを新品現像剤ＧＮと混合してリサイクルトナーとして現像部２３に搬送する構成とすることもできる。

また、上記各実施の形態では、本発明をカラー画像形成装置に適用したが、モノクロ画像形成装置についても、当然に本発明を適用することができる。その場合、モノクロ画像形成装置における、トナー飛散や画質劣化の発生を高い余裕度にて防止することができる。

さらに、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、上記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。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図である。 図２のプロセスカートリッジにおける長手方向の断面図である。 現像部内におけるキャリアのＣＡの経時変化を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における作像部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における作像部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における作像部を示す断面図である。 この発明の実施の形態５における作像部を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２ 露光部（書込み部）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部、
２３ｋ 排出口（排出手段）、 ２４ 転写バイアスローラ（転写部）、
２５ クリーニング部、 ２５ａ マグネットローラ（回収部材）、
２５ａ１ マグネット、 ２５ａ２ スリーブ、
２５ｂ、２５ｆ 搬送スクリュ、 ２５ｃ 規制部材、
２５ｄ クリーニングブレード、 ２５ｅ 供給口、 ２５ｇ 仕切部材、
２６ 搬送部、 ２６ａ 搬送コイル、 ２７ 中間転写ベルト、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナーボトル（供給部）、
３３ キャリアボトル（供給部）、 ３４Ａ〜３４Ｃ 供給経路（供給部）、
４１、４２ トナー濃度センサ、
Ｔ トナー、 ＴＲ 未転写トナー（リサイクルトナー）、 ＴＮ 新品トナー、
Ｃ キャリア、 ＣＮ 新品キャリア、 Ｇ 現像剤、 ＧＮ 新品現像剤。

Claims (24)

1. トナーとキャリアとを有する現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、
   転写部を通過した像担持体上に付着する未転写トナーを回収するクリーニング部と、
   新品キャリアに新品トナーを混合した新品現像剤を前記クリーニング部に供給する供給部と、
   前記クリーニング部で回収された未転写トナーと前記供給部から供給された新品現像剤とを混合するとともに前記現像部に搬送する搬送部と、
   前記現像部に収容した現像剤を排出する排出手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング部は、前記像担持体に対向するように磁気ブラシを形成して当該像担持体上の未転写トナーを回収する回収部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記磁気ブラシは、前記供給部から供給された前記新品キャリアが前記回収部材上に担持されて形成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回収部材は、前記像担持体との対向位置において当該像担持体の走行方向とは逆の方向に走行するように構成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記回収部材は、内部に設置されたマグネットと当該マグネットの周囲を回転するスリーブとからなるマグネットローラであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記マグネットは、前記マグネットローラと前記像担持体との対向位置で前記磁気ブラシを当該像担持体に近接させる第１磁極と、回収した未転写トナーをキャリアとともに前記マグネットローラから離脱させる第２磁極と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニング部は、前記像担持体との対向位置に向かう前記回収部材上のキャリアの量を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニング部は、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブレードを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記供給部は、前記クリーニング部に内設されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記供給部は、前記新品キャリアを前記現像部にも供給できるように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記供給部は、前記新品トナーを前記現像部にも供給できるように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記現像部は、前記像担持体に対向するとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体を備え、
    前記現像剤担持体に直流成分の現像バイアスを印加することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記現像部に収容又は供給されるトナーは、有機溶媒中に少なくともウレア結合しうる変性されたポリエステル系樹脂と着色剤とを含むトナー組成物を溶解又は分解させて、それを水系媒体中に分散して重付加反応させて、その分散液の溶媒を除去・洗浄して形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記現像部に収容又は供給されるトナーは、当該トナーの重量平均粒径をＤｖμｍとし個数平均粒径をＤｎμｍとしたときに、
    ４．０≦Ｄｖ≦８．０
    となり、粒径分布が、
    １．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５
    となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置。
15. 前記現像部に収容又は供給されるトナーは、平均円形度が０．９〜１．０の範囲となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の画像形成装置。
16. 画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
    トナーとキャリアとを有する現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、
    転写部を通過した像担持体上に付着する未転写トナーを回収するとともに、新品キャリアを収容するキャリア収容部が内設されたクリーニング部と、
    前記クリーニング部で回収された未転写トナーと、前記キャリア収容部から供給された新品キャリアと、を混合するとともに前記現像部に搬送する搬送部と、
    前記現像部に収容した現像剤を排出する排出手段と、
    を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
17. 前記キャリア収容部は、前記新品キャリアに新品トナーを混合した新品現像剤を収容し、
    前記搬送部は、前記クリーニング部で回収された未転写トナーと、前記キャリア収容部から供給された新品現像剤と、を混合するとともに前記現像部に搬送することを特徴とする請求項１６に記載のプロセスカートリッジ。
18. 前記クリーニング部は、前記像担持体に対向するように磁気ブラシを形成して当該像担持体上の未転写トナーを回収する回収部材を備えたことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のプロセスカートリッジ。
19. 前記磁気ブラシは、前記キャリア収容部から供給された前記新品キャリアが前記回収部材上に担持されて形成されることを特徴とする請求項１８に記載のプロセスカートリッジ。
20. 前記回収部材は、前記像担持体との対向位置において当該像担持体の走行方向とは逆の方向に走行するように構成されたことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のプロセスカートリッジ。
21. 前記回収部材は、内部に設置されたマグネットと当該マグネットの周囲を回転するスリーブとからなるマグネットローラであることを特徴とする請求項１８〜請求項２０のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
22. 前記マグネットは、前記マグネットローラと前記像担持体との対向位置で前記磁気ブラシを当該像担持体に近接させる第１磁極と、回収した未転写トナーをキャリアとともに前記マグネットローラから離脱させる第２磁極と、を備えたことを特徴とする請求項２１に記載のプロセスカートリッジ。
23. 前記クリーニング部は、前記像担持体との対向位置に向かう前記回収部材上のキャリアの量を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
24. 前記クリーニング部は、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブレードを備えたことを特徴とする請求項１６〜請求項２３のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。

Images