画像形成装置
【課題】非磁性一成分トナーを用いる画像形成装置において感光体ドラム、現像ローラ、供給ローラを長時間高速回転させて高速印字を行っても掠れのない高品質の画像形成を維持できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】実験において、トナー２０ｇに対し先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、それぞれキャリア２ｇ、１ｇ、０．５ｇ、０ｇが混入されている。感光体ドラム７の回転周面線速度を、１０８、１２０、１３０、１４０、１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）と変化させて、先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける画像掠れの有無を評価すると、Ａ４判用紙３０００枚まで印刷後に、１４０ｍｍ／ｓｅｃの高速印刷でベタ画像に掠れが見られなかったのは、先行投入トナーＡのみであることが判明した。
【解決手段】実験において、トナー２０ｇに対し先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、それぞれキャリア２ｇ、１ｇ、０．５ｇ、０ｇが混入されている。感光体ドラム７の回転周面線速度を、１０８、１２０、１３０、１４０、１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）と変化させて、先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける画像掠れの有無を評価すると、Ａ４判用紙３０００枚まで印刷後に、１４０ｍｍ／ｓｅｃの高速印刷でベタ画像に掠れが見られなかったのは、先行投入トナーＡのみであることが判明した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いる画像形成装置において感光体ドラム、現像ローラ、供給ローラを長時間高速回転させて高速印字を行っても掠れのない高品質の画像形成を維持できる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤（トナー）を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。
【０００３】
一成分現像剤を用いる方式は、一成分現像剤として非磁性トナーを用い、現像ローラには表面にゴム弾性体を被覆したものを用いる。全体として取り扱いと制御が比較的容易であるため、この方式が主流を占めていた。
【０００４】
ところが近年、印刷（以下、印字ともいう）処理の高速化に対する要望が強まり、この要望に対処するため二成分現像剤を用いる方式が提案されるようになった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
このような二成分現像剤を用いる方式では、二成分現像剤として磁性体のキャリアと非磁性のトナーを用い、一般的には質量比９０％のキャリアに対して質量比１０％のトナーを混合する。そして、現像ローラには周表面が硬質で磁性を持った形式のものが用いられる。
【０００６】
なお、一成分現像剤を用いる方式は、一成分現像剤として非磁性トナーを用いると述べたが、特殊印刷を目的とする例えばＭＩＣＲ（Magnetic Ink Character Recognition）プリンタでは、一成分現像剤として磁性トナーを用いている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
この特許文献２では、一成分現像剤用の画像形成装置を用いているので、表面が弾性体の現像ローラを用いている。また、磁性トナーの一成分現像剤に対し、場合によってはキャリアと混合して二成分現像剤として使用することも可能であるとの一文が見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９４９０８号公報
【特許文献２】特開２００３−０４３８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示される従来技術では、印字処理は高速化できるが、トリクル現像方式であるため、二成分現像剤を一方では補充し他方では廃棄することを繰り返しながら印字処理を行うもので、現像剤の使用方法が不経済であるという解決すべき課題がある。
【００１０】
また、特許文献２に示される従来技術は、磁性トナーの一成分現像剤を用いた場合に供給ローラに生じる目詰まりを防止することを目的としており、場合によってはキャリアと混合して二成分現像剤として使用するも可能ということが印字処理の高速化を目的としたものではないという解決すべき課題がある。
【００１１】
また、磁性トナーに磁性キャリアを混合した場合の磁性トナーと磁性キャリアとの作用関係が定かでない。それどころか、磁性トナーに磁性キャリアを混合する目的そのものが明確でないという解決すべき課題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであって、非磁性一成分トナーを用いて現像を行う低速印字が主体の画像形成装置でありながら高速印字を実現した画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、少なくとも、ゴム弾性を有する現像ローラ、スポンジ製の供給ローラ、及びトナー層を形成するためのドクターブレードを有する現像装置にて非磁性一成分トナーを使用して現像を行う画像形成装置であって、上記非磁性一成分トナーに対し球形の二成分現像剤用の球形フェライトキャリアを上記トナーよりも少ない量で混合して現像剤とする、ように構成される。
【００１４】
上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合は、例えば、上記現像装置に先行投入されている上記非磁性一成分トナーに対して行われる。この場合、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、例えば、上記非磁性一成分トナーの２０ｇに対し上記球形フェライトキャリアは１０ｇである。
【００１５】
また、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合は、例えば、上記トナーカートリッジ内に収容されている上記非磁性一成分トナーに対して行ようにしてもよい。この場合、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、例えば、上記非磁性一成分トナーの２２０ｇに対し上記球形フェライトキャリアは３０ｇである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、非磁性一成分トナーに少量の球形フェライトキャリアを混入することで、供給ローラが通常の非磁性一成分トナー使用時よりも高速回転しても、非磁性一成分トナーが供給ローラに跳ね飛ばされることなく供給ローラによく吸着するので、掠れの無い高画質の画像形成を高速で印字処理できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る二次転写式画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るプリンタの画像形成ユニットを示す断面図である。
【図３】(a),(b),(c)は実施例１に係るプリンタにおける実験において先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと感光体ドラムの回転周面線速度の変化に対応する掠れ評価及び印字枚数の多少に対応する掠れ評価を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。尚、以下の説明では、「非磁性一成分トナー」と記載する場合と、単に「トナー」と記載する場合があるが、どちらも同一のものを指している。
【００１９】
また「磁性キャリア」と記載する場合と「球形フェライトキャリア」と記載する場合と、単に「キャリア」と記載する場合があるが、どちらも同一のものを指している。
［実施形態］
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る二次転写式画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００２１】
上記の画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成する。
【００２２】
画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２３】
画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００２４】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備え、下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備えている。
【００２５】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００２６】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
【００２７】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００２８】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸に支持して同一周期で回転させる。
【００２９】
また、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８とは独立に所定の周期で回転させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。
【００３０】
これにより、ベルト位置制御機構１７は、転写モードを、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００３１】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
【００３２】
給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００３３】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着装置２７が配置されている。ベルト式熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。
【００３４】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃを備えている。
【００３５】
更に、両面印刷用搬送ユニット５は、上記の返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。そして上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。
【００３６】
また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５、取り込みローラ３６が配置されている。クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去する。
【００３７】
そして、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００３８】
また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるために、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。
【００３９】
図１に示すように、この画像形成装置１は、従来の用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。
【００４０】
したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。
【００４１】
そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。
【００４２】
これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。
【００４３】
図２は、画像形成ユニット６を示す断面図である。尚、図２には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００４４】
図２に示すように、図１に示した現像装置１２は上部トナーホッパー３８と下部トナーホッパー３９からなるトナーカートリッジ４０と、外装フレーム４１を備えた現像器４２とから成る。
【００４５】
現像器４２の内部には、図１で説明した現像ローラ１３の他に、現像ローラ１３にトナーを供給する供給ローラ４４、現像ローラ１３に供給されたトナーの層を一定の層厚に規制するドクターブレード４５を備えている。
【００４６】
更に、現像器４２の内部には、図示を省略している内部のトナーを攪拌して、この攪拌摩擦によりトナーに微弱な負電荷を負わせるトナー撹拌部材４６が配設されている。
【００４７】
これらのトナーカートリッジ４０、現像器４２、及びドラムユニット４３は、外装フレーム４１により一体となって合体し、画像形成ユニット６を構成している。
【００４８】
現像器４２内のトナー（非磁性一成分トナー）は自重によってスポンジ状の供給ローラ４４上に付着し、供給ローラ４４の回転に伴われて現像ローラ１３表面との接触部に搬送される。
【００４９】
現像ローラ１３と供給ローラ４４には各々現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧が印加されており両バイアス間には摩擦によって、負電荷を帯びたトナーが現像ローラ１３側に引き寄せられるように電位差が設けてある。
【００５０】
現像ローラ１３に引き寄せられたトナーは、現像ローラ１３の回転に伴われながらドクターブレード４５により均一なトナー層に形成され、感光体ドラム７との接点の現像領域へと搬送される。
【００５１】
現像領域に搬送された微弱な負電荷を帯びたトナーは、感光体ドラム７の電位と現像ローラ１３の電位の差によって、感光体ドラム７周面上の静電潜像に吸着され、静電潜像をトナー像化（現像）する。
【００５２】
このように、上記の構成で、非磁性一成分トナーを用いて比較的低速の１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の現像装置では問題なく目的通りの画像を形成することができる。
【００５３】
ところが、印字処理の高速化の要望に対処すべく１４０ｍｍ／ｓｅｃ程度の高速印字を行うと問題が発生した。すなわち、高速印字を繰り返すと供給ローラ４４へのトナーの供給が不足し画像が掠れる問題が発生する。
【００５４】
先ず通常の低速印字の場合について説明する。図２において、感光体ドラム７を時計廻り方向に１０８ｍｍ／ｓｅｃで回転させる。現像ローラ１３を反時計廻り方向に１３１ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。さらに供給ローラ４４も反時計廻り方向に１４４ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。
【００５５】
感光体ドラム７と現像ローラ１３、現像ローラ１３と供給ローラ４４は、それぞれ一定の喰い込み状態に圧接した状態で配置されている。
【００５６】
このような構成の画像形成ユニット６の現像器４２に、非磁性一成分トナーを投入し、印字率１．７％の画像を２枚ごと間欠にて繰り返し印字した。２，０００枚ごとにＡ４判一枚全面ベタ画像を印字し画像掠れの無いことを確認しながら２０，０００枚まで実施した。この結果、２０，０００枚まで画像掠れのない画像が得られた。
【００５７】
ところが、同じ画像形成ユニット６で 高速印字を達成するために感光体ドラム７の回転周面線速度を１４０ｍｍ／ｓｅｃにし、現像ローラ１３と供給ローラ４４の回転周面線速度も同じ比率で速度を上げた。
【００５８】
他の条件も同じにして印字を繰り返したところ、Ａ４判サイズの全面ベタ画像において初期は良好であったが、２，０００枚付近からベタ画像に掠れが出始めた。６，０００枚では画像の掠れが顕著となり実用に耐えない状態になった。
【００５９】
ベタ画像は先端から現像ローラの１３１回転分と供給ローラの４４１回転分の長さまでは十分な画像濃度が得られているが、その後はベタ画像に掠れが発生している。現像ローラ１３と供給ローラ４４上のトナーが消費されてしまい、供給ローラ４４に供給されるべきトナーが不十分になって発生してしまう現象であると考えられた。
【００６０】
ここで、６，０００枚の時点で感光体ドラム７の回転周面線速度を１０８ｍｍ／ｓｅｃに戻し、現像ローラ１３及び供給ローラ４４の回転周面線速度も同じように戻してみると、この画像の掠れ不良は一気に解消した。
【００６１】
種々検討した結果、この画像の掠れ不良の現象は、供給ローラ４４を高速回転することによって引き起こされていることがわかった。つまり、供給ローラ４４が高速回転すると、その遠心力によって非磁性一成分トナーが供給ローラ４４の円周方向に弾き飛ばされ、供給ローラ４４に付着することが出来なくなるためであると考えられる。
【００６２】
そこで、本発明者は、供給ローラ４４が高速回転しても、その遠心力でトナーが弾き飛ばされるのを防ぎ供給ローラ４４に十分なトナーが供給されるようにするには、どのようにすればよいかを考えた。
【００６３】
そして、非磁性一成分トナーそのものの粒径を大きくして個々のトナーを重くすることは出来ないが、非磁性一成分トナーよりも１０倍以上も粒径が大きくて比重も重い二成分現像方式で使用されている磁性キャリアをトナーに混入すると、磁性キャリアの重さに助成されてトナーが供給ローラ４４に付着することが出来るのではないかと考えた。
【００６４】
つまり、この場合も、二成分現像方法の原理で、非磁性一成分トナーに磁性キャリアを混入させると、摩擦帯電したトナーが磁性キャリア付着する。その結果トナーと磁性キャリアが一体となった状態で供給ローラ４４に近づく。
【００６５】
磁性キャリアと結びついたトナーは、全体として大きな自重を持ったことになり、供給ローラ４４の遠心力でも弾き飛ばされにくくなり、供給ローラ４４に良く付着する。その結果、現像ローラ１３と供給ローラ４４の一周分後に発生するベタ画像の掠れが解消することが判明した。
【実施例１】
【００６６】
このベタ画像の掠れ解消の実験では、図１に示したものと同様の、カラーページプリンタ（ＳＰＥＥＤＩＡ−Ｎ３６００（カシオ計算機製））を用い、印字速度を外部より制御する方法で行った。
【００６７】
この実施例１では、あらかじめ図１に示すプリンタ１の図２に示す現像器４２内に２０ｇのトナーが先行して投入されている（以下このトナーを先行投入トナーと言う）。そして、使用開始時にユーザがトナーカートリッヂ４０を装着しトナーを補給する方式を行っている。また、この先行投入トナーには磁性キャリアが混合される。
【００６８】
すなわち、平均粒径７μｍの非磁性一成分トナー(本機はカラープリンタであるが、ここでは黒色トナーのみを使用する）と平均粒径８０μｍの球形フェライトキャリアとを用意し、以下の内容で混合して攪拌して複数の磁性キャリア入りの先行投入トナーを作成した。
【００６９】
先行投入トナーＡ：トナーを２０ｇ、キャリアを２ｇ
先行投入トナーＢ：トナーを２０ｇ、キャリアを１ｇ
先行投入トナーＣ：トナーを２０ｇ、キャリアを０．５ｇ
先行投入トナーＤ：トナーを２０ｇ、キャリアを０ｇ
【００７０】
これらの混合物である、磁性キャリア入りの先行投入トナーを、各現像装置１２の現像器４２に全量投入した。また、トナーカートリッヂ４０には同じ平均粒径７μｍの黒トナーを２２０ｇ充填したものを４本用意し、各現像装置１２に装着した。
【００７１】
以上の現像装置１２を、図１に示したプリンタ１のカラー位置及び黒の位置に装着し印字を開始した。装着後本体電源をＯＮすると本体装置調整のための空回転動作が入りカートリッヂ４０から補給されるトナーと先行投入トナーが混合攪拌される。
【００７２】
最初に印字速度を変えて全面ベタ（Ａ４判サイズ横送り）の画像を印字し、掠れ有無の画像評価を実施した。印字速度の変更は感光体ドラム７の速度を変えることを基本とし、他の部材の速度は同じ比率で可変するようにした。
【００７３】
感光体ドラム７の速度は、プリンタ１の基本線速度を１０８ｍｍ／ｓｅｃとし、順次１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変更して実施した。
【００７４】
図３(a),(b),(c)は、上記先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、感光体ドラム７の回転周面線速度（以下、単に感光体線速度という）の変化に対応する掠れ評価、及び印字枚数の多少に対応する掠れ評価を示す図表である。
【００７５】
図３(a)は、感光体ドラム７の感光体線速度を、１０８ｍｍ／ｓｅｃ、１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変化させたことに対する先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける画像掠れの有無に対する評価を示している。結果は表１に示すように、キャリアを混合していない先行投入トナーＤの１５０ｍｍ／ｓｅｃの場合以外は良好な画像であった。
【００７６】
初期評価終了後、いずれの先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいても良好な画像形成が得られた印字速度１４０ｍｍ／ｓｅｃに印字速度を固定して印字を開始した。
【００７７】
印字条件は、各現像装置毎の印字率を１．７％とし、Ａ４判の２枚ごと間欠印字とした。画像サンプルは印字開始後５００枚、１０００枚、以後１０００枚毎に行い、各現像装置での全ベタ印字における画像の掠れを評価した。
【００７８】
図３(b)は、その評価結果を示す図表である。先行投入トナーＡは印字速度１４０ｍｍ／ｓｅｃで４０００枚の印字時点でも良好な結果を示している。他の先行投入トナーＢ、Ｃ、Ｄのように、キャリアが無いかキャリアが有ってもその量が少ないと、早い印字枚数の時点から掠れが生じてしまうことが判明する。
【００７９】
次に、上記３０００枚を印字した時点で、感光体線速度を再び１０８ｍｍ／ｓｅｃ、１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変化させて、ベタ画像の掠れ有無の評価を実施した。
【００８０】
図３(c)は、その評価結果を示す図表である。表３に示すように、少量のキャリアを混合したものでも、感光体線速度が１２０ｍｍ／ｓｅｃ、又は１３０ｍｍ／ｓｅｃまで速くなっても、ベタ画像の掠れが無く、キャリア混合の効果があることが判明する。
【００８１】
特に、トナー２０ｇに対してキャリアを２ｇ混入したキャリアの混入量が最も多い先行投入トナーＡの場合は、感光体線速度が１４０ｍｍ／ｓｅｃまで速くなっても、ベタ画像の掠れが無く、良好な画像を形成できることが判明する。
【００８２】
以上の結果から、二成分現像剤用の球形フェライトキャリアを非磁性一成分トナーに混合することは、非磁性一成分トナー現像器において、供給ローラ４４の回転を速くして印字処理を高速化させたときに、トナーの供給ローラ４４への補給という点で有効な方法であることが判明した。
【実施例２】
【００８３】
実施例１では先行投入トナーにあらかじめ球形フェライトキャリアを混合する方法を示したが、球形フェライトキャリアをトナーカートリッヂ４０に予め混入しても同様の効果が得られる。
【００８４】
この実施例２では、４色の非磁性一成分トナー２２０ｇに、各々３０ｇの球形フェライトキャリアを投入し攪拌混合した後、トナーカートリッジナー４０に投入した。先行投入トナーには球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーを投入した。
【００８５】
これらの現像装置１２及びトナーカートリッヂ４０を図１のプリンタ１に搭載し、感光体線速度を１４０ｍｍ／ｓｅｃとし、印字率を各色１．７％として２枚ごとの間欠印字を行った。その結果は、トナーが無くなるまで画像掠れの無い良好な印字が継続した。
【実施例３】
【００８６】
実施例２において印字を終了した現像装置１２に、球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーが充填されたトナーカートリッジ４０を装着し、印字を続けたところ良好な印字を継続することが出来た。
【実施例４】
【００８７】
球形フェライトキャリアを５ｇ混合された非磁性一成分トナーの混合物をトナーカートリッジ４０に充填し、このトナーカートリッジ４０を、実施例３において印字を終了した現像装置１２に装着し、印字を続けたところキャリアを含まないものより良好な印字結果が得られた。
［失敗例］
【００８８】
４色の非磁性一成分トナー２２０ｇに各々３０ｇの球形フェライトキャリアを投入し攪拌混合した後、トナーカートリッジ４０に投入した。先行投入トナーには球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーを投入した。
【００８９】
１本目のトナーカートリッジ４０が空になったあと、同じく非磁性一成分トナー２２０ｇに球形フェライトキャリア３０ｇを混合したものを投入したトナーカートリッジ４０を現像装置１２に搭載し印字を繰り返した。
【００９０】
そうすると、２本目のトナーカートリッジ４０のトナーが無くなる近傍でキャリアによる白スジが画像に発生した。さらに３本目の同様構成のトナーカートリッジ４０を搭載して印字を繰り返したところ、トナーが無くなる近傍で著しい白スジが多発した。
【００９１】
これにより、非磁性一成分トナーに対する球形フェライトキャリアの混入量が多すぎると画像に白スジが発生して、画像の品質が低下することが判明する。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いる画像形成装置において感光体ドラム、現像ローラ、供給ローラを長時間高速回転させて高速印字を行っても、かすれのない高品質の画像形成を維持できる画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ 画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 中間転写ベルトユニット
４ 給紙部
５ 両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ） 画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ） 感光体ドラム
８ クリーナ
９ 帯電ローラ
１１ 光書込ヘッド
１２ 現像装置
１３ 現像ローラ
１４ 転写ベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ ベルト位置制御機構
１８ 一次転写ローラ
１９ 廃トナー回収容器
２１ 給紙カセット
２２ 用紙取出ローラ
２３ 給送ローラ
２４ 捌きローラ
２５ 待機搬送ローラ対
２６ 二次転写ローラ
２７ ベルト式熱定着装置
２８ 搬出ローラ対
２９ 排紙トレー
３１ 排紙ローラ対
３２ａ 開始返送路
３２ｂ 中間返送路
３２ｃ 終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 返送ローラ対
３５ クリーニング部
３６ 取り込みローラ
３７ 押圧ローラ
３８ 上部トナーホッパー
３９ 下部トナーホッパー
４０ トナーカートリッジ
４１ 外装フレーム
４２ 現像器
４３ ドラムユニット
４４ 供給ローラ
４５ ドクターブレード
４６ 攪拌部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いる画像形成装置において感光体ドラム、現像ローラ、供給ローラを長時間高速回転させて高速印字を行っても掠れのない高品質の画像形成を維持できる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤（トナー）を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。
【０００３】
一成分現像剤を用いる方式は、一成分現像剤として非磁性トナーを用い、現像ローラには表面にゴム弾性体を被覆したものを用いる。全体として取り扱いと制御が比較的容易であるため、この方式が主流を占めていた。
【０００４】
ところが近年、印刷（以下、印字ともいう）処理の高速化に対する要望が強まり、この要望に対処するため二成分現像剤を用いる方式が提案されるようになった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
このような二成分現像剤を用いる方式では、二成分現像剤として磁性体のキャリアと非磁性のトナーを用い、一般的には質量比９０％のキャリアに対して質量比１０％のトナーを混合する。そして、現像ローラには周表面が硬質で磁性を持った形式のものが用いられる。
【０００６】
なお、一成分現像剤を用いる方式は、一成分現像剤として非磁性トナーを用いると述べたが、特殊印刷を目的とする例えばＭＩＣＲ（Magnetic Ink Character Recognition）プリンタでは、一成分現像剤として磁性トナーを用いている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
この特許文献２では、一成分現像剤用の画像形成装置を用いているので、表面が弾性体の現像ローラを用いている。また、磁性トナーの一成分現像剤に対し、場合によってはキャリアと混合して二成分現像剤として使用することも可能であるとの一文が見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９４９０８号公報
【特許文献２】特開２００３−０４３８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示される従来技術では、印字処理は高速化できるが、トリクル現像方式であるため、二成分現像剤を一方では補充し他方では廃棄することを繰り返しながら印字処理を行うもので、現像剤の使用方法が不経済であるという解決すべき課題がある。
【００１０】
また、特許文献２に示される従来技術は、磁性トナーの一成分現像剤を用いた場合に供給ローラに生じる目詰まりを防止することを目的としており、場合によってはキャリアと混合して二成分現像剤として使用するも可能ということが印字処理の高速化を目的としたものではないという解決すべき課題がある。
【００１１】
また、磁性トナーに磁性キャリアを混合した場合の磁性トナーと磁性キャリアとの作用関係が定かでない。それどころか、磁性トナーに磁性キャリアを混合する目的そのものが明確でないという解決すべき課題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであって、非磁性一成分トナーを用いて現像を行う低速印字が主体の画像形成装置でありながら高速印字を実現した画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、少なくとも、ゴム弾性を有する現像ローラ、スポンジ製の供給ローラ、及びトナー層を形成するためのドクターブレードを有する現像装置にて非磁性一成分トナーを使用して現像を行う画像形成装置であって、上記非磁性一成分トナーに対し球形の二成分現像剤用の球形フェライトキャリアを上記トナーよりも少ない量で混合して現像剤とする、ように構成される。
【００１４】
上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合は、例えば、上記現像装置に先行投入されている上記非磁性一成分トナーに対して行われる。この場合、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、例えば、上記非磁性一成分トナーの２０ｇに対し上記球形フェライトキャリアは１０ｇである。
【００１５】
また、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合は、例えば、上記トナーカートリッジ内に収容されている上記非磁性一成分トナーに対して行ようにしてもよい。この場合、上記球形フェライトキャリアの上記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、例えば、上記非磁性一成分トナーの２２０ｇに対し上記球形フェライトキャリアは３０ｇである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、非磁性一成分トナーに少量の球形フェライトキャリアを混入することで、供給ローラが通常の非磁性一成分トナー使用時よりも高速回転しても、非磁性一成分トナーが供給ローラに跳ね飛ばされることなく供給ローラによく吸着するので、掠れの無い高画質の画像形成を高速で印字処理できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る二次転写式画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るプリンタの画像形成ユニットを示す断面図である。
【図３】(a),(b),(c)は実施例１に係るプリンタにおける実験において先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと感光体ドラムの回転周面線速度の変化に対応する掠れ評価及び印字枚数の多少に対応する掠れ評価を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。尚、以下の説明では、「非磁性一成分トナー」と記載する場合と、単に「トナー」と記載する場合があるが、どちらも同一のものを指している。
【００１９】
また「磁性キャリア」と記載する場合と「球形フェライトキャリア」と記載する場合と、単に「キャリア」と記載する場合があるが、どちらも同一のものを指している。
［実施形態］
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る二次転写式画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００２１】
上記の画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成する。
【００２２】
画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２３】
画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００２４】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備え、下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備えている。
【００２５】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００２６】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
【００２７】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００２８】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸に支持して同一周期で回転させる。
【００２９】
また、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８とは独立に所定の周期で回転させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。
【００３０】
これにより、ベルト位置制御機構１７は、転写モードを、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００３１】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
【００３２】
給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００３３】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着装置２７が配置されている。ベルト式熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。
【００３４】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃを備えている。
【００３５】
更に、両面印刷用搬送ユニット５は、上記の返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。そして上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。
【００３６】
また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５、取り込みローラ３６が配置されている。クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去する。
【００３７】
そして、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００３８】
また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるために、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。
【００３９】
図１に示すように、この画像形成装置１は、従来の用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。
【００４０】
したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。
【００４１】
そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。
【００４２】
これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。
【００４３】
図２は、画像形成ユニット６を示す断面図である。尚、図２には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００４４】
図２に示すように、図１に示した現像装置１２は上部トナーホッパー３８と下部トナーホッパー３９からなるトナーカートリッジ４０と、外装フレーム４１を備えた現像器４２とから成る。
【００４５】
現像器４２の内部には、図１で説明した現像ローラ１３の他に、現像ローラ１３にトナーを供給する供給ローラ４４、現像ローラ１３に供給されたトナーの層を一定の層厚に規制するドクターブレード４５を備えている。
【００４６】
更に、現像器４２の内部には、図示を省略している内部のトナーを攪拌して、この攪拌摩擦によりトナーに微弱な負電荷を負わせるトナー撹拌部材４６が配設されている。
【００４７】
これらのトナーカートリッジ４０、現像器４２、及びドラムユニット４３は、外装フレーム４１により一体となって合体し、画像形成ユニット６を構成している。
【００４８】
現像器４２内のトナー（非磁性一成分トナー）は自重によってスポンジ状の供給ローラ４４上に付着し、供給ローラ４４の回転に伴われて現像ローラ１３表面との接触部に搬送される。
【００４９】
現像ローラ１３と供給ローラ４４には各々現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧が印加されており両バイアス間には摩擦によって、負電荷を帯びたトナーが現像ローラ１３側に引き寄せられるように電位差が設けてある。
【００５０】
現像ローラ１３に引き寄せられたトナーは、現像ローラ１３の回転に伴われながらドクターブレード４５により均一なトナー層に形成され、感光体ドラム７との接点の現像領域へと搬送される。
【００５１】
現像領域に搬送された微弱な負電荷を帯びたトナーは、感光体ドラム７の電位と現像ローラ１３の電位の差によって、感光体ドラム７周面上の静電潜像に吸着され、静電潜像をトナー像化（現像）する。
【００５２】
このように、上記の構成で、非磁性一成分トナーを用いて比較的低速の１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の現像装置では問題なく目的通りの画像を形成することができる。
【００５３】
ところが、印字処理の高速化の要望に対処すべく１４０ｍｍ／ｓｅｃ程度の高速印字を行うと問題が発生した。すなわち、高速印字を繰り返すと供給ローラ４４へのトナーの供給が不足し画像が掠れる問題が発生する。
【００５４】
先ず通常の低速印字の場合について説明する。図２において、感光体ドラム７を時計廻り方向に１０８ｍｍ／ｓｅｃで回転させる。現像ローラ１３を反時計廻り方向に１３１ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。さらに供給ローラ４４も反時計廻り方向に１４４ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。
【００５５】
感光体ドラム７と現像ローラ１３、現像ローラ１３と供給ローラ４４は、それぞれ一定の喰い込み状態に圧接した状態で配置されている。
【００５６】
このような構成の画像形成ユニット６の現像器４２に、非磁性一成分トナーを投入し、印字率１．７％の画像を２枚ごと間欠にて繰り返し印字した。２，０００枚ごとにＡ４判一枚全面ベタ画像を印字し画像掠れの無いことを確認しながら２０，０００枚まで実施した。この結果、２０，０００枚まで画像掠れのない画像が得られた。
【００５７】
ところが、同じ画像形成ユニット６で 高速印字を達成するために感光体ドラム７の回転周面線速度を１４０ｍｍ／ｓｅｃにし、現像ローラ１３と供給ローラ４４の回転周面線速度も同じ比率で速度を上げた。
【００５８】
他の条件も同じにして印字を繰り返したところ、Ａ４判サイズの全面ベタ画像において初期は良好であったが、２，０００枚付近からベタ画像に掠れが出始めた。６，０００枚では画像の掠れが顕著となり実用に耐えない状態になった。
【００５９】
ベタ画像は先端から現像ローラの１３１回転分と供給ローラの４４１回転分の長さまでは十分な画像濃度が得られているが、その後はベタ画像に掠れが発生している。現像ローラ１３と供給ローラ４４上のトナーが消費されてしまい、供給ローラ４４に供給されるべきトナーが不十分になって発生してしまう現象であると考えられた。
【００６０】
ここで、６，０００枚の時点で感光体ドラム７の回転周面線速度を１０８ｍｍ／ｓｅｃに戻し、現像ローラ１３及び供給ローラ４４の回転周面線速度も同じように戻してみると、この画像の掠れ不良は一気に解消した。
【００６１】
種々検討した結果、この画像の掠れ不良の現象は、供給ローラ４４を高速回転することによって引き起こされていることがわかった。つまり、供給ローラ４４が高速回転すると、その遠心力によって非磁性一成分トナーが供給ローラ４４の円周方向に弾き飛ばされ、供給ローラ４４に付着することが出来なくなるためであると考えられる。
【００６２】
そこで、本発明者は、供給ローラ４４が高速回転しても、その遠心力でトナーが弾き飛ばされるのを防ぎ供給ローラ４４に十分なトナーが供給されるようにするには、どのようにすればよいかを考えた。
【００６３】
そして、非磁性一成分トナーそのものの粒径を大きくして個々のトナーを重くすることは出来ないが、非磁性一成分トナーよりも１０倍以上も粒径が大きくて比重も重い二成分現像方式で使用されている磁性キャリアをトナーに混入すると、磁性キャリアの重さに助成されてトナーが供給ローラ４４に付着することが出来るのではないかと考えた。
【００６４】
つまり、この場合も、二成分現像方法の原理で、非磁性一成分トナーに磁性キャリアを混入させると、摩擦帯電したトナーが磁性キャリア付着する。その結果トナーと磁性キャリアが一体となった状態で供給ローラ４４に近づく。
【００６５】
磁性キャリアと結びついたトナーは、全体として大きな自重を持ったことになり、供給ローラ４４の遠心力でも弾き飛ばされにくくなり、供給ローラ４４に良く付着する。その結果、現像ローラ１３と供給ローラ４４の一周分後に発生するベタ画像の掠れが解消することが判明した。
【実施例１】
【００６６】
このベタ画像の掠れ解消の実験では、図１に示したものと同様の、カラーページプリンタ（ＳＰＥＥＤＩＡ−Ｎ３６００（カシオ計算機製））を用い、印字速度を外部より制御する方法で行った。
【００６７】
この実施例１では、あらかじめ図１に示すプリンタ１の図２に示す現像器４２内に２０ｇのトナーが先行して投入されている（以下このトナーを先行投入トナーと言う）。そして、使用開始時にユーザがトナーカートリッヂ４０を装着しトナーを補給する方式を行っている。また、この先行投入トナーには磁性キャリアが混合される。
【００６８】
すなわち、平均粒径７μｍの非磁性一成分トナー(本機はカラープリンタであるが、ここでは黒色トナーのみを使用する）と平均粒径８０μｍの球形フェライトキャリアとを用意し、以下の内容で混合して攪拌して複数の磁性キャリア入りの先行投入トナーを作成した。
【００６９】
先行投入トナーＡ：トナーを２０ｇ、キャリアを２ｇ
先行投入トナーＢ：トナーを２０ｇ、キャリアを１ｇ
先行投入トナーＣ：トナーを２０ｇ、キャリアを０．５ｇ
先行投入トナーＤ：トナーを２０ｇ、キャリアを０ｇ
【００７０】
これらの混合物である、磁性キャリア入りの先行投入トナーを、各現像装置１２の現像器４２に全量投入した。また、トナーカートリッヂ４０には同じ平均粒径７μｍの黒トナーを２２０ｇ充填したものを４本用意し、各現像装置１２に装着した。
【００７１】
以上の現像装置１２を、図１に示したプリンタ１のカラー位置及び黒の位置に装着し印字を開始した。装着後本体電源をＯＮすると本体装置調整のための空回転動作が入りカートリッヂ４０から補給されるトナーと先行投入トナーが混合攪拌される。
【００７２】
最初に印字速度を変えて全面ベタ（Ａ４判サイズ横送り）の画像を印字し、掠れ有無の画像評価を実施した。印字速度の変更は感光体ドラム７の速度を変えることを基本とし、他の部材の速度は同じ比率で可変するようにした。
【００７３】
感光体ドラム７の速度は、プリンタ１の基本線速度を１０８ｍｍ／ｓｅｃとし、順次１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変更して実施した。
【００７４】
図３(a),(b),(c)は、上記先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、感光体ドラム７の回転周面線速度（以下、単に感光体線速度という）の変化に対応する掠れ評価、及び印字枚数の多少に対応する掠れ評価を示す図表である。
【００７５】
図３(a)は、感光体ドラム７の感光体線速度を、１０８ｍｍ／ｓｅｃ、１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変化させたことに対する先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける画像掠れの有無に対する評価を示している。結果は表１に示すように、キャリアを混合していない先行投入トナーＤの１５０ｍｍ／ｓｅｃの場合以外は良好な画像であった。
【００７６】
初期評価終了後、いずれの先行投入トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいても良好な画像形成が得られた印字速度１４０ｍｍ／ｓｅｃに印字速度を固定して印字を開始した。
【００７７】
印字条件は、各現像装置毎の印字率を１．７％とし、Ａ４判の２枚ごと間欠印字とした。画像サンプルは印字開始後５００枚、１０００枚、以後１０００枚毎に行い、各現像装置での全ベタ印字における画像の掠れを評価した。
【００７８】
図３(b)は、その評価結果を示す図表である。先行投入トナーＡは印字速度１４０ｍｍ／ｓｅｃで４０００枚の印字時点でも良好な結果を示している。他の先行投入トナーＢ、Ｃ、Ｄのように、キャリアが無いかキャリアが有ってもその量が少ないと、早い印字枚数の時点から掠れが生じてしまうことが判明する。
【００７９】
次に、上記３０００枚を印字した時点で、感光体線速度を再び１０８ｍｍ／ｓｅｃ、１２０ｍｍ／ｓｅｃ、１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、と変化させて、ベタ画像の掠れ有無の評価を実施した。
【００８０】
図３(c)は、その評価結果を示す図表である。表３に示すように、少量のキャリアを混合したものでも、感光体線速度が１２０ｍｍ／ｓｅｃ、又は１３０ｍｍ／ｓｅｃまで速くなっても、ベタ画像の掠れが無く、キャリア混合の効果があることが判明する。
【００８１】
特に、トナー２０ｇに対してキャリアを２ｇ混入したキャリアの混入量が最も多い先行投入トナーＡの場合は、感光体線速度が１４０ｍｍ／ｓｅｃまで速くなっても、ベタ画像の掠れが無く、良好な画像を形成できることが判明する。
【００８２】
以上の結果から、二成分現像剤用の球形フェライトキャリアを非磁性一成分トナーに混合することは、非磁性一成分トナー現像器において、供給ローラ４４の回転を速くして印字処理を高速化させたときに、トナーの供給ローラ４４への補給という点で有効な方法であることが判明した。
【実施例２】
【００８３】
実施例１では先行投入トナーにあらかじめ球形フェライトキャリアを混合する方法を示したが、球形フェライトキャリアをトナーカートリッヂ４０に予め混入しても同様の効果が得られる。
【００８４】
この実施例２では、４色の非磁性一成分トナー２２０ｇに、各々３０ｇの球形フェライトキャリアを投入し攪拌混合した後、トナーカートリッジナー４０に投入した。先行投入トナーには球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーを投入した。
【００８５】
これらの現像装置１２及びトナーカートリッヂ４０を図１のプリンタ１に搭載し、感光体線速度を１４０ｍｍ／ｓｅｃとし、印字率を各色１．７％として２枚ごとの間欠印字を行った。その結果は、トナーが無くなるまで画像掠れの無い良好な印字が継続した。
【実施例３】
【００８６】
実施例２において印字を終了した現像装置１２に、球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーが充填されたトナーカートリッジ４０を装着し、印字を続けたところ良好な印字を継続することが出来た。
【実施例４】
【００８７】
球形フェライトキャリアを５ｇ混合された非磁性一成分トナーの混合物をトナーカートリッジ４０に充填し、このトナーカートリッジ４０を、実施例３において印字を終了した現像装置１２に装着し、印字を続けたところキャリアを含まないものより良好な印字結果が得られた。
［失敗例］
【００８８】
４色の非磁性一成分トナー２２０ｇに各々３０ｇの球形フェライトキャリアを投入し攪拌混合した後、トナーカートリッジ４０に投入した。先行投入トナーには球形フェライトキャリアを含まない非磁性一成分トナーを投入した。
【００８９】
１本目のトナーカートリッジ４０が空になったあと、同じく非磁性一成分トナー２２０ｇに球形フェライトキャリア３０ｇを混合したものを投入したトナーカートリッジ４０を現像装置１２に搭載し印字を繰り返した。
【００９０】
そうすると、２本目のトナーカートリッジ４０のトナーが無くなる近傍でキャリアによる白スジが画像に発生した。さらに３本目の同様構成のトナーカートリッジ４０を搭載して印字を繰り返したところ、トナーが無くなる近傍で著しい白スジが多発した。
【００９１】
これにより、非磁性一成分トナーに対する球形フェライトキャリアの混入量が多すぎると画像に白スジが発生して、画像の品質が低下することが判明する。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いる画像形成装置において感光体ドラム、現像ローラ、供給ローラを長時間高速回転させて高速印字を行っても、かすれのない高品質の画像形成を維持できる画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ 画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 中間転写ベルトユニット
４ 給紙部
５ 両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ） 画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ） 感光体ドラム
８ クリーナ
９ 帯電ローラ
１１ 光書込ヘッド
１２ 現像装置
１３ 現像ローラ
１４ 転写ベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ ベルト位置制御機構
１８ 一次転写ローラ
１９ 廃トナー回収容器
２１ 給紙カセット
２２ 用紙取出ローラ
２３ 給送ローラ
２４ 捌きローラ
２５ 待機搬送ローラ対
２６ 二次転写ローラ
２７ ベルト式熱定着装置
２８ 搬出ローラ対
２９ 排紙トレー
３１ 排紙ローラ対
３２ａ 開始返送路
３２ｂ 中間返送路
３２ｃ 終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 返送ローラ対
３５ クリーニング部
３６ 取り込みローラ
３７ 押圧ローラ
３８ 上部トナーホッパー
３９ 下部トナーホッパー
４０ トナーカートリッジ
４１ 外装フレーム
４２ 現像器
４３ ドラムユニット
４４ 供給ローラ
４５ ドクターブレード
４６ 攪拌部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ゴム弾性を有する現像ローラ、スポンジ製の供給ローラ、及びトナー層を形成するためのドクターブレードを有する現像装置にて非磁性一成分トナーを使用して現像を行う画像形成装置であって、
前記非磁性一成分トナーに対し球形の２成分現像剤用の球形フェライトキャリアを前記トナーよりも少ない量で混合して現像剤とする、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合は、前記現像装置に先行投入されている前記非磁性一成分トナーに対して行われる、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、前記非磁性一成分トナーの２０ｇに対して前記球形フェライトキャリアは２ｇである、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合は、トナーカートリッジ内に収容されている前記非磁性一成分トナーに対して行われる、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、前記非磁性一成分トナーの２２０ｇに対して前記球形フェライトキャリアは３０ｇである、ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも、ゴム弾性を有する現像ローラ、スポンジ製の供給ローラ、及びトナー層を形成するためのドクターブレードを有する現像装置にて非磁性一成分トナーを使用して現像を行う画像形成装置であって、
前記非磁性一成分トナーに対し球形の２成分現像剤用の球形フェライトキャリアを前記トナーよりも少ない量で混合して現像剤とする、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合は、前記現像装置に先行投入されている前記非磁性一成分トナーに対して行われる、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、前記非磁性一成分トナーの２０ｇに対して前記球形フェライトキャリアは２ｇである、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合は、トナーカートリッジ内に収容されている前記非磁性一成分トナーに対して行われる、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記球形フェライトキャリアの前記非磁性一成分トナーに対する混合比率は、前記非磁性一成分トナーの２２０ｇに対して前記球形フェライトキャリアは３０ｇである、ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【図３】
【図１】
【図２】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−８１９６（Ｐ２０１２−８１９６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１５６３（Ｐ２０１０−１４１５６３）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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