JP2004212761A

JP2004212761A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004212761A
Application number: JP2003000864A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Betsushiyo; 勇爾別所
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a secondary transfer defect in an image forming apparatus having a plurality of developing devices. <P>SOLUTION: The image forming apparatus is equipped with an image carrier, an electrostatic charging device for electrostatically charging the image carrier by electrostatically biasing the image carrier, an image information writing device for forming an electrostatic latent image on the electrostatically charged surface of the image carrier, a first transfer device for moving the developer image on the image carrier surface to an intermediate transfer member, a secondary transfer device for moving the developer image on the member onto a recording material, and a fixing device for fixing the transferred developer image onto the recording material by heating the transferred developer image. The developing device for black among a plurality of the developing devices is a device for performing development by a magnetic one-component developing method and the other developing devices are developing devices for performing development by a nonmagnetic two-component developing method. The volume average grain size M[μm] of the black toner possessed by the developing device for black and the volume average grain size M[μm] of at least any one among the nonmagnetic toner possessed by the other developing devices satisfy NM>N-2.5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置においては、従来から色ズレのないカラー画像を得ることを目的として、例えば図４に示すような中間転写体を用いた画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この画像形成装置は、電子写真感光体５０の周囲に帯電手段５１、露光手段５２、現像手段５３を配置し、各色に分解した画像情報により順次各色について、帯電、露光、現像工程を行ってトナー像を形成し、それを中間転写体５４上に重ね合わせて搬送ローラ５５によって搬送される紙等の転写材５６にカラー画像を形成するものである。
【０００４】
前記現像手段５３としては、回転切り替え方式のイエロー現像器５３ｙ、マゼンタ現像器５３ｍ、シアン現像器５３ｃの３色トナーを含む回転現像手段５３ａと、固定式のブラック現像器を有する固定現像手段５３ｂとによって構成するようにしている。
【０００５】
上記回転切り替え式の回転現像手段５３ａは、電子写真感光体５０の周囲に順番に配置したときに生ずる現像器形状を各々異ならせる必要がなく、また色トナー現像器を回転切り替え可能とすることで、装置の小型化が可能となる利点がある。
【０００６】
また、固定現像手段５３ｂは一般的に消費量が多いブラックトナーの容量を大きくできる利点を有する。
【０００７】
また、現像方式の最も優れたものの一つとして、一成分磁性トナーを用い非接触で交番電界を印加して現像させる一成分ジャンピング現像法が、既に出願されている。これは、二成分現像法のように現像剤のトナーとキャリアの混合比を制御する煩わしさがない、キャリアの劣化と言う問題もない、長期に亙って安定して画像が得られる、以上のような大きな利点を有している。さらにその一成分磁性トナー中に配合する磁性体の色が一般的に黒色のために、上記の一成分ジャンピング現像法は、一成分磁性トナーとしてブラックトナーを使用する場合には非常に好適に適用できる。また、一成分ジャンピング現像において磁性トナーを帯電する際、例えば弾性ブレードを金属製剛体スリーブと当接、あるいは金属ブレードを弾性スリーブと当接させ、良好なトナー摩擦帯電性と均一なトナー薄層が得られるため、簡易な構成で高品位な画像出力が得られることが従来より知られている。しかし、上位のような現像ブレード方式を用いた場合、現像ブレード通過時のストレス、多量の摩擦熱の発生により、とりわけトナーが劣化しやすく、従って現像装置の高画質性と高寿命化の両立が妨げられる。従って上記の通り長期にわたって安定して画像が得られる一成分ジャンピング現像のメリットを最大限に生かすために、従来の現像ブレード方式に替わり、現像スリーブと非接触である、磁性ブレード等によるトナー規制手段が提案されている。
【０００８】
また、マゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーのような着色トナーを使用する場合は現在のところ適用が難しい。一般的に現像方法は、非磁性トナーについては、ブレード等で現像スリーブ上にコーティングし、現像スリーブの回転によりトナーを感光ドラムに搬送し、トナーを感光ドラムに対して非接触状態で現像する一成分非接触現像法と、接触状態で現像する一成分接触現像法と、非磁性トナーと磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、この現像剤を現像スリーブ上に磁気力によって担持して感光ドラムに搬送し、現像剤を感光ドラムに対して非接触状態で現像する二成分非接触現像法と、接触状態で現像する二成分接触現像法の４種類に大別される。
【０００９】
上記の４つの現像方法のなかで、トナーと磁性キャリアを混合した現像剤、すなわち二成分現像剤を使用し、感光ドラムに対して接触状態で現像する二成分接触現像法が、高解像度でかつ中間調が得やすいことから、フルカラー複写機等の高画質を要求されるような画像形成装置に多用されている。従ってマゼンタ、シアン、イエロー等の現像には、非磁性トナーとキャリアを混合した二成分現像剤を用い、現像スリーブ上にその現像剤薄層の磁気ブラシを形成して感光ドラムに接触させ、交番電界を印加して現像させる現像法（ジャンピング＆ブラシ現像法）の方が適している。
【００１０】
またフルカラー複写機であっても白黒複写機を兼用させて使用する場合は、ブラック現像器の使用頻度が非常に高くなることから、ブラックのステーションに一成分ジャンピング現像法を用いることが特に有効になるため、従来から、マゼンタ、シアン、イエロー等の現像には非磁性トナーを用いた二成分現像、ブラックには磁性一成分ジャンピング現像を用いる画像形成装置が提案されている。この時使用される二成分現像剤を構成するキャリアとしては、従来公知のものを使用することができるが、例えば、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいは、フェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。
【００１１】
しかしながら、上記構成をとる画像形成装置において、以下に述べるような問題が発生する場合があった。詳細を述べる。
【００１２】
一般に非磁性トナーは磁性トナーのような現像スリーブに対する磁気的吸引力が無いためスリーブに対する保持力が弱く、トナー漏れ・飛散が多く発生する。従って非磁性トナーを用いる場合にはトナートリボを高くする必要がある。一方、磁性トナーはトナー自身が磁性を帯びているため、スリーブに対する磁気的吸引力が発生し、非磁性トナーに比べトナー漏れ・飛散に強い。従って非磁性トナーほどトナートリボを高める必要がない。具体的には非磁性トナーは約−１５μＣ／ｇ〜−４０μＣ／ｇ、磁性トナーは約−５μＣ／ｇ〜−１５μＣ／ｇ程度である。
【００１３】
ここで、上記構成のようにブラックの画像形成ステーションに一成分磁性トナー、他のイエロー、マゼンタ、シアントナーに非磁性トナーを用いた場合、上記の通り、磁性トナーはトリボが非磁性トナーに比べ低いため、特に中間体から記録材に２次転写する際に、ブラックトナーと他のトナーとの転写性の違いから、２次転写効率が著しく低下してしまう場合がある。以下に詳細を示す。
【００１４】
図５は、中間転写体から記録材へ２次転写する際の２次転写電流値と、磁性トナー、非磁性トナー（マゼンタトナーを例とする）の２次転写効率との相関を示している。この時、磁性トナートリボは約−１０μＣ／ｇ、非磁性トナートリボは約−３５μＣ／ｇであった。また、各トナーの体積平均粒径は、磁性トナーは９．０μｍ、非磁性トナーは６．０μｍであった。さらに中間転写体上の単位面積当たりのトナー量は、非磁性トナーは０．６ｍｇ／ｃｍ^２、磁性トナーは０．７ｍｇ／ｃｍ^２であった。図５より明らかなように、非磁性トナー／磁性トナーともに、２次転写電流の増加に伴って転写効率が増加していくが、ある２次転写電流値から転写効率が下がり始める。これはトナー層にかかる電界が強いためにトナー自体が逆帯電してしまったために生じる現象（以後「強抜け」と称する）と考えられる。これより図６に示すように、非磁性トナーの最適２次転写電流幅（２次転写ラチチュード）は約３０〜６０μＡ、磁性トナーの２次転写ラチチュードは１０〜３０μＡとなる。
【００１５】
図６から明らかなように、トリボの違うトナーが混在して２次転写に突入してきた場合、それぞれのトナーの２次転写ラチチュードが異なるため、図６より例えば２次転写電流を１５μＡに設定すると磁性トナーは転写可能だが、非磁性トナーは転写不良を起こす。また２次転写電流を３０μＡに設定したとしても、今度は磁性トナーが強抜けしてしまい、著しく転写効率が落ちてしまう。
【００１６】
この問題に対し、特許文献１には、ブラック現像器も２種類用意し、一方には磁性トナー、他方には非磁性トナーを用いるという提案がなされている。しかしこの場合においても現像器を一つ多く装置本体に組み込む必要がでてくるため、装置の大型化、コストアップ等につながってしまう。
【００１７】
また、コロナ帯電器等を用いて感光ドラム上に現像された磁性トナー像を再帯電し、トナートリボを非磁性トナーに近づけるといった手法も考えられるが、コロナ帯電の場合、トナー層上層を集中的に帯電してしまい、トナー層全体のトナートリボを均一に上昇させる、或いは下降させるといったことが困難であるため、根本的な解決とはならない。また、現像器内で磁性トナーの帯電電荷量を大きくしようとすると、トナー劣化が増大し、濃度低下等の問題が発生する場合があり、トリボを高く設定することは困難である。さらに上記の様に、磁性トナーの長寿命化を念頭においてスリーブ上層厚規制部材としてブレード方式を用いた場合には、磁性トナーの帯電電荷量を大きくすること自体、構造上非常に困難である。
【００１８】
更に、二成分現像剤のキャリアの処方変更等で、非磁性トナートリボを磁性トナーに近づけることは可能である。しかし二成分現像においても、非磁性トナーは上述したようにトナー漏れ・飛散に弱く、また画像形成を経るにつれキャリアのトナーに対する帯電性が劣化し、初期状態からのトリボの落ち方が磁性トナーに比べて著しい。このため、初期トリボが低いと耐久後半でのトナー飛散が顕著に発生してしまう。従って一概に非磁性トナートリボを磁性トナートリボと同じにすることはできない。また、飛散を考慮してかつ非磁性トナートリボを磁性トナーに近づけたとしても、図５と同様に２次転写性の違いによる転写不良が発生してしまう。
【００１９】
更に特許文献２には、中間転写体上のトナー像に対し、１次転写を繰り返すことによりトナートリボをコントロールする手法が提案されている。しかしこの手法をもってしても、トナートリボを安定にかつ確実にコントロールすることは困難であること、磁性トナーのトリボをコントロールするために磁性トナーの現像工程を第１回目に行わなければならない制限がつくこと、さらには第４回目に磁性トナーの現像工程を設ける場合はトリボコントロールのために１次転写を空回転として行わなければならなくなることなど、弊害が予想される。
【００２０】
【特許文献１】
特開平０９−０１５９２５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９０９２６号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数の現像装置を有する画像形成装置における２次転写不良の問題を解決することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明にかかる画像形成装置において解決される。
【００２３】
すなわち、像担持体と、帯電バイアスを印加することで該像担持体の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像を現像剤により顕像化する複数の現像装置と、該像担持体表面の現像剤像を中間転写体に移動させる第一の転写装置と、該中間転写体上の該現像剤像を、記録材上に移動させる第二の転写装置と、転写された該現像剤像を加熱することで該記録材上に定着するための定着装置とを備える画像形成装置において、
該複数の現像装置のうち、ブラック用現像装置は磁性一成分現像法で現像を行う装置であり、それ以外の現像装置は非磁性二成分現像法で現像を行う現像装置であり、ブラック用現像装置の有するブラックトナーの体積平均粒径Ｍ［μｍ］と、それ以外の現像装置の有する非磁性トナーの少なくともいずれか一つの体積平均粒径ＮＭ［μｍ］とが、
ＮＭ＞Ｎ−２．５
を満たすことを特徴とした画像形成装置を用いることで、磁性トナーと非磁性トナーとの２次転写性の違いによる２次転写性ダウンが発生せず、良好な転写性を確保することができた。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
まず、図１、図２を参照して本発明の第１の実施形態に係る電子写真画像形成装置について説明する。尚、図１は電子写真画像形成装置の全体模式説明図であり、図２は現像手段の構成模式説明図である。
【００２５】
本実施例に係る電子写真画像形成装置は、図１に示すように、円筒状の基体上に有機感光体でできた感光層を形成した電子写真感光体である感光体ドラム１が、図１の矢印Ａ方向に所定の周速度をもって回転可能に取り付けられている。尚、本実施例では外径５０ｍｍのアルミ製シリンダー状に有機感光材料による感光層を形成し、更にトナーの離型性を向上させ、感光層の削れ防止のための表面保護層を設けている。
【００２６】
前記感光体ドラム１は、帯電手段である帯電ローラ２によりその周面が所定の極性・電位に一様に帯電される。そしてその帯電面に、露光手段３から出力される、図示しない画像読み取り装置やパーソナルコンピュータ等の画像信号発生装置等からプリントインターフェースを介して入力された画像情報の画素信号に対応して変調（オン／オフ変換）されたレーザー光４による走査露光がなされることで、画像情報の静電潜像が形成される。５はレーザー光反射ミラーであり、露光手段３からの出力レーザー光４を感光体ドラム１に対して偏向する。
【００２７】
６は現像手段であり、イエロートナー現像器６Ｙ、マゼンタトナー現像器６Ｍ、シアントナー現像器６Ｃの切り替え式の回転現像手段６ａと、黒用のブラックトナー現像器６Ｂを有する固定現像手段６ｂから構成されている。
【００２８】
前記回転現像手段６ａは、回転支持装置６ｃによって図１の矢印Ｂ方向へ回転可能に支持され、前述したカラートナー現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃが順次感光体ドラム１に対向して各色トナーによる現像が行われるようになっている。前記回転現像手段６ａは装置本体７に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されており、各カラートナー現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ内のトナーがなくなったときに回転現像手段６ａを交換することによって再び画像形成が可能になる。
【００２９】
一方、固定現像手段６ｂは消費量の多いブラックトナーを収納した現像器を有するものであり、前記回転現像手段６ａと同様にプロセスカートリッジとして構成され、装置本体に着脱可能に構成されている。この固定現像手段６ｂは装置本体７に装着された状態では、図２に示すように、回転可能なトナー担持体である現像スリーブ６ｂ１が感光体ドラム１と微少間隙（本実施例では５０μｍ〜５００μｍ）をもって保持され、現像スリーブ６ｂ１に担持されているトナーを感光体ドラム１に向けて供給するための現像領域が形成されている。
【００３０】
更に、トナー容器６ｂ２内には、トナーを前記現像スリーブ６ｂ１側へ送り出す送り手段６ｂ３が設けられており、この送り手段６ｂ３によって送り出されたトナーを現像スリーブ６ｂ１に供給するための供給ローラ６ｂ４が収容されている。この供給ローラ６ｂ４は現像スリーブ６ｂ１への安定供給、均一なトナー塗布を達成するために、ポリウレタン、シリコーン等のゴム発泡材質が好ましく用いられる。更には前記供給ローラ６ｂ４を現像スリーブ６ｂ１に当接させると共に、周速差をもたせながら図２の矢印Ｃ方向へ回転させることが好ましい。また、現像スリーブ６ｂ１の上方には、現像スリーブ６ｂ１に担持されているトナーの層厚を規制する規制部材としての現像ブレード６ｂ５が設けられ、且つ現像スリーブ６ｂ１の下方にはトナー容器６ｂ２の下部から外部へのトナーの吹き出しを防止するための吹出防止シート６ｂ６が設けられている。
【００３１】
上記現像手段の構成において、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される（本実施形態では約−６００Ｖ）。次に、第１色目（例えばイエロー）の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光手段３による露光走査がなされ、第１色目の静電潜像（本実施形態にあっては約−１００Ｖ）が感光体ドラム１に形成される。この第１色目の静電潜像は第１色目のイエロートナー（−極性）を内包したイエロー現像器６Ｙによって現像、可視像化される。そして、この可視像化された第１のトナー像は、感光体ドラム１に所定の押圧力を持って圧接され、感光体ドラム１の周速度と略等速の速度（本実施形態にあっては１００ｍｍ／ｓ）をもって矢印Ｄ方向へ回転駆動される中間転写体ドラム８とのニップ部において、第１転写装置１７によって該中間転写体ドラム８表面に転写される。
【００３２】
尚、本実施例では前記中間転写体ドラム８として、アルミ製シリンダー上に、ＮＢＲゴム等からなる導電弾性層の表面に、カーボン、フッ素樹脂等を分散したウレタン樹脂からなる離型性を有する表層を形成し、抵抗値を約１０^５〜１０^１０Ωｃｍとし、外径１５３ｍｍのものを使用している。
【００３３】
前記中間転写体ドラム８への転写の際、該ドラム８に対しては、トナーの帯電極性（−）とは逆極性で、予め設定された電圧（本実施形態では＋１００Ｖ）が印加される。この転写の際に中間転写体ドラム８に転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーは、感光体ドラム１に圧接されたクリーニング手段９であるクリーニングブレード９ａにより掻き取られ、廃トナー容器９ｂに回収される。
【００３４】
そして、上記転写工程を他のトナー（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に繰り返し、その都度各々の現像器に内包された色の異なるトナーによるトナー像を中間転写体ドラム８に順次転写、積層することによりカラー画像が合成形成される。
【００３５】
９は中間転写体ドラム８に対するトナー像転写後の感光体ドラム１の面を清掃するクリーニング手段であり、クリーニングブレード９ａを感光体ドラム１面に当接させ、該ドラム１面に残留したトナーを掻き取るものである。
【００３６】
また、図１において、１０は中間転写体ドラム８から転写材Ｐに転写されずに残ったトナーを中間転写体ドラム８から除去するためのクリーナーである。
【００３７】
前記中間転写体ドラム８に対して、給送カセット１１から被記録材としての転写材Ｐが給送ローラ１２ａ及び搬送ローラ１２ｂにより一枚ずつ給送され、第２転写装置である転写ローラ１３へ転写材Ｐの背面からトナーと逆極性の電圧（本実施例にあっては＋１０００Ｖ）を印加することによって転写材Ｐに対して中間転写体ドラム８側のフルカラートナー像が転写形成される。
【００３８】
そして、前記フルカラートナー像の転写を受けた転写材Ｐは、中間転写体ドラム８から分離されて定着手段１４へ導入され、トナー像の加熱定着を受けて排出トレー１５へ排出されるように構成されている。
【００３９】
ここで、本実施例で用いたトナーについて詳細を述べる。
【００４０】
非磁性トナー粒子には、トナー粒径が異なる、体積平均粒径で約３μｍから約１５μｍまで約１μｍおきに変化した８種類のトナーを作製し、使用した。トナー粒子の作製にあたっては、重合法を用いた。このとき、トナー粒子の粒径の測定は、平均粒径が３μｍ以上のトナーについては、レーザースキャン型粒度分布測定装置（ＣＩＳ−１００ＧＡＬＡＩ社製）を用いて、０．４μｍから６０μｍの範囲内で測定を行った。測定用試料の調製は、下記のようにして行った。先ず、水１００ｍｌに、界面活性剤（アルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．２ｍｌ加えた溶液中に、測定対象のトナーを０．５乃至２ｍｇの範囲で加え、超音波分散器で２分間分散した後、マグネットスターラーを入れたキュービックセルに水を８割程度入れ、その中に、上記で超音波分散した試料をピペットで１、２滴添加して調製した。そして、これを用いることで、個数平均粒径及び体積平均粒径を求めた。上記のようなネガ帯電トナーに対して、流動性向上を目的として、平均粒径約２０ｎｍのシリカ及び酸化チタンを外添し使用した。一方、上記トナー粒子と共に二成分系現像剤を構成する磁性キャリアとしては、重合法により生成された樹脂磁性キャリア（７９．５８ｋＡ／ｍ磁界中の磁化量；２８０ｅｍｕ／ｃｍ^３、個数平均粒径；４０μｍ、比抵抗；１０^１３Ωｃｍ）を用いた。上記キャリアに対し、現像剤に対する質量比８％でそれぞれのトナーを混入し、現像剤とした。
【００４１】
以下、本実施例において用いた磁性キャリアの平均粒径、磁気特性、比抵抗の測定方法を説明する。先ず、キャリア粒径の測定方法を記載する。本実施例中のキャリアの粒径は、走査電子顕微鏡（１００〜５０００倍）により、ランダムに粒径０．１μｍ以上のキャリア粒子を３００個以上抽出し、ニレコ社（株）製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３により水平方向フェレ径をもってキャリア粒径として測定し、個数平均粒径、体積平均粒径を算出した。
【００４２】
キャリアの磁気特性は、理研電子（株）社製の振動磁場型磁気特性自動記録装置ＢＨＶ−３０を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、７９．５８ｋＡ／ｍ、７９５．７ｋＡ／ｍの外部磁場をそれぞれ作り、そのときの磁化の強さを、下記の方法によって求める。キャリアの磁化の測定は、円筒状のプラスチック容器に十分密になるようにパッキングした状態に作製し、この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れたときの実際の質量を測定して、磁化の強さ（Ａｍ^２／ｋｇ）を求める。また、キャリア粒子の真比重を、乾式自動密度計アキュピック１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、上記のようにして得られた磁化の強さ（Ａｍ^２／ｋｇ）に真比重を掛けることで、単位体積あたりの磁化の強さを求めることもできる。
【００４３】
磁性キャリア、又はそのコア粒子の比抵抗の測定は、以下のようにして行った。先ず、セルにキャリア又はコア粒子を充填する。次に、充填したキャリア又はコア粒子に接するように両端に電極を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって比抵抗を求める方法を用いた。本発明で使用した比抵抗の測定条件は、充填したキャリア又はコア粒子と電極との接触面積Ｓ＝約２．３ｃｍ^２、厚みｄ＝約２ｍｍ、上部電極の荷重１．７６Ｎ（１８０ｇ）、測定電界強度を５×１０^４Ｖ／ｍとした。
【００４４】
ここで、以下にトナーの摩擦帯電量（二成分現像剤）の測定方法について図面を用いて記述する。図３は、トナーのトリボ電荷量を測定する装置の説明図である。まず、そこに５００メッシュのスクリーン１０３のある金属製の測定容器１０２に摩擦帯電量を測定しようとする二成分現像剤を、５０〜１００ｍｌ容量のポリエチレン製のビンに入れ、約１０〜４０秒間手で振とうし、現像剤を約０．５〜１．５ｇ入れて金属製の蓋１０４をする。
【００４５】
この時の測定容器１０２全体の質量を量り、Ｗ_１（ｋｇ）とする。次に、吸引機１０１（測定容器１０２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１０７から吸引し、風量調節弁１０６を調節して真空計１０５の圧力を２５０ｍｍＡｑとする。この状態で充分、好ましくは２分間吸引を行い、樹脂を吸引除去する。この時の電位計１０９の電位をＶ（ボルト）とする。ここで１０８はコンデンサーであり、容量をＣ（Ｆ）とする。また、吸引後の測定容器１０２全体の質量を量り、Ｗ_２（ｋｇ）とする。このトナーの摩擦帯電量は下式の如く計算される。
トナーの単位質量当たりの電荷量（Ｃ／ｋｇ）＝（Ｃ×Ｖ×１０^−３）／（Ｗ_１−Ｗ_２）
【００４６】
一方、ブラック用に用いる磁性トナーは、従来より広く用いられているカーボンブラック、マグネタイト等を含有した、いわゆる磁性一成分微粒径粉砕トナーを用い、その粒径はおよそ９〔μｍ〕であり、その帯電電荷量はおよそ−１０〔μＣ／ｇ〕である。
【００４７】
以上のようなトナーを用いて、本発明者らの鋭意検討の結果、図８に示すように、粒径違いにより非磁性トナーの２次転写性が大幅に向上することがわかった。図８から把握できる非磁性トナーの２次転写ラチチュードを下表にまとめた。
【００４８】
【表１】

【００４９】
上記表よりわかるように、非磁性トナーの粒径を大きくしていくと、２次転写効率もそれに伴って立ち上がり／立下りが早い段階で起こっている。そして粒径が６μｍを超えるあたりから磁性トナーと転写ラチチュードの重複部分が発生し始める。従って、非磁性トナー粒径が６．５μｍ以上であれば磁性トナー及び非磁性トナー双方ともに良好な２次転写が行える領域が発生することになる。この理由は、まず第一に非磁性トナーの粒径増加に伴って、表面積が減少し、トナートリボが下がったためと考えられる。図７に具体例を示す。図７よりわかる様に、粒径を増加させることにより非磁性トナートリボがより磁性トナートリボに近づいたため、２次転写性が磁性トナーに近づいたものと考えられる。しかし図７を見ると、例えば粒径が８μｍの非磁性トナーにおけるトリボの絶対値が２５μＣ／ｇあり、磁性トナーとのトリボ絶対値差が大きいにも関わらず、上記表に示した通り、粒径８μｍでも磁性トナーとの２次転写性を両立できる領域が生まれている。これについては、非磁性トナー粒径を増加させることにより、中間転写体との鏡映力が下がる傾向にあると考えられ、これにより２次転写の立ち上がりが早まり、２次転写性がより磁性トナーに近づいたものと考えられる。
【００５０】
また、図８よりトナー粒径は６．５μｍ以上であれば良いが、粒径が大きすぎると、細線の再現性が低下する等の画像上の問題も発生するため、１５μｍ以下が好ましい。より好ましくは１１μｍ以下である。さらに好ましくは９μｍ以下である。
【００５１】
また、本実施例で用いた磁性トナーは、トリボ‐１０μＣ／ｇ、粒径９μｍであった。磁性トナーの粒径／トリボによって磁性トナーのラチチュードはもちろん変化するため、非磁性トナーの粒径も磁性トナーの２次転写ラチチュードを考慮したものでなければならない。磁性トナーは上述の通り、トナートリボ絶対値が小さい状態で使用する。従ってトリボの変化も絶対値が低いために小さく、転写特性に影響がある因子としてはトナートリボ因子よりも粒径因子の方が大きい。したがって、本実施例に示した検討結果から導き出される下式
非磁性トナー粒径［μｍ］＞磁性トナー粒径［μｍ］−２．５
を満たせば、良好な２次転写性を確保できると考えられる。より好ましくは、より安定したラチチュードを確保できる
非磁性トナー粒径［μｍ］＞磁性トナー粒径［μｍ］−１．５
を満たせば、良好な２次転写性をより安定して確保できると考えられる。
【００５２】
尚、本実施例ではブラック以外のトナーは全て非磁性トナーを用いており、理想的には全ての色のトナーにおいて上式をみたすことが望ましいが、どれか１色だけでも満たしていれば確実に２次転写性が向上することは言うまでもない。
【００５３】
以上述べた構成により、ブラックトナーとして磁性トナーを用いて磁性一成分現像を、さらにイエロー、マゼンタ、シアントナーに非磁性トナーを用い二成分現像を行なった場合において
非磁性トナー粒径［μｍ］＞磁性トナー粒径［μｍ］−２．５
を満たす磁性／非磁性トナーを用いることで、良好な２次転写性を確保でき、安定した良好な画像形成を行うことができた。
【００５４】
＜第２の実施例＞
次に第２の実施形態として感光体ドラム１をアモルファスシリコンとした画像形成装置について説明する。尚、本実施例は、感光ドラムとしてアモルファスシリコンを用い、ポジ帯電／ＢＡＥ（ＢａｃｋｇｒｏｕｎｄＡｒｅａＥｘｐｏｓｕｒｅ：背景部露光）方式を採用した。ＢＡＥは周知のごとくアナログ方式の複写機等の画像形成装置において広く用いられている。ＢＡＥ方式では、画像明部（白部）の電位がＶｌ、そして、画像暗部（黒部）の電位がＶｄとなり（ただし｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｌ｜）となる。ＢＡＥ方式は、アナログ方式による以外に、デジタル方式によっても画像情報領域以外の白地の部分の電位の絶対値をレーザー光等により低下させることによっても実現できる。従って、本実施例では、現像手段で静電潜像担持手段と逆極性に帯電したトナーを、平均値Ｖｍなる現像バイアスで正規現像することでトナーを形成する。
【００５５】
本実施例における画像形成プロセスとしては、前述した第１の実施例とほぼ同一であるため、重複する説明は省略する。
【００５６】
アモルファスシリコンは、高耐久性を有し、５００万枚以上の複写に耐えられるため高速機に対して適当であるという特徴がある。アモルファスシリコンドラムに対しても、第１の実施例で示した表、及び図８と同様な結果が得られ、本発明の効果が確認された。
【００５７】
従って、アモルファスシリコンドラムを用いた場合においても、ブラックトナーとして磁性トナーを用いて磁性一成分現像を、さらにイエロー、マゼンタ、シアントナーに非磁性トナーを用い二成分現像を行った場合において、
非磁性トナー粒径［μｍ］＞磁性トナー粒径［μｍ］−２．５
を満たす磁性／非磁性トナーを用いることで、良好な２次転写性を確保でき、安定した良好な画像形成を行うことができた。
【００５８】
【発明の効果】
像担持体と、帯電バイアスを印加することで該像担持体の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像を現像剤により顕像化する複数の現像装置と、該像担持体表面の現像剤像を中間転写体に移動させる第一の転写装置と、該中間転写体上の該現像剤像を、記録材上に移動させる第二の転写装置と、転写された該現像剤像を加熱することで該記録材上に定着するための定着装置とを備える画像形成装置において、該複数の現像装置のうち、ブラックは磁性一成分現像法であり、それ以外は非磁性二成分現像法で構成される画像形成装置において、ブラックトナーの体積平均粒径Ｍ［μｍ］と、それ以外のトナーのいずれか一つの体積平均粒径ＮＭ［μｍ］とが、ＮＭ＞Ｎ−２．５を満たすことを特徴とした画像形成装置を用いることで、磁性トナーと非磁性トナーとの２次転写性の違いによる２次転写性ダウンが発生せず、良好な転写性を確保することができる。
【００５９】
以上から本発明により、安定して良好な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を説明するための図である。
【図２】第１の実施例を説明するための図である。
【図３】二成分現像剤の摩擦帯電量を測定する装置の模式図である。
【図４】従来例を説明するための図である。
【図５】非磁性トナーと磁性トナーとの２次転写性の違いを説明するための図である。
【図６】は磁性トナーラチチュードと非磁性トナーラチチュードを説明するための図である。
【図７】非磁性トナー体積平均粒径と、トナートリボの絶対値との関係を説明するための図である。
【図８】非磁性トナーの粒径違いと、２次転写特性との相関を説明するための図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム（像担持体）
２帯電ローラ
６現像手段
８中間転写体ドラム
１３第２転写装置（転写ローラ）
１４定着手段
１７第１転写装置（転写ローラ）
Ｐ転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus that forms a color image by superposing toner images of a plurality of colors, conventionally, for the purpose of obtaining a color image without color shift, an image forming apparatus using an intermediate transfer member as shown in FIG. A device has been proposed.
[0003]
In this image forming apparatus, a charging unit 51, an exposing unit 52, and a developing unit 53 are arranged around an electrophotographic photoreceptor 50. An image is formed, the image is superimposed on the intermediate transfer member 54, and a color image is formed on a transfer material 56 such as paper conveyed by a conveyance roller 55.
[0004]
The developing unit 53 includes a rotary developing unit 53a including three color toners of a rotation switching type yellow developing unit 53y, a magenta developing unit 53m, and a cyan developing unit 53c, and a fixed developing unit 53b having a fixed black developing unit. It is constituted by.
[0005]
The rotation switching type rotary developing means 53a does not need to have different developing device shapes which are generated when the developing devices are sequentially arranged around the electrophotographic photoreceptor 50, and can rotate the color toner developing device by switching. This has the advantage that the size of the device can be reduced.
[0006]
Further, the fixed developing means 53b has an advantage that the capacity of the black toner, which generally consumes a large amount, can be increased.
[0007]
As one of the most excellent developing methods, a one-component jumping developing method in which a one-component magnetic toner is used to apply an alternating electric field in a non-contact manner for development has already been filed. This is because, unlike the two-component developing method, there is no need to control the mixture ratio of the toner and the carrier of the developer, there is no problem of deterioration of the carrier, and an image can be obtained stably over a long period. It has such a great advantage. Furthermore, since the color of the magnetic substance mixed in the one-component magnetic toner is generally black, the above-mentioned one-component jumping development method is very suitably applied when a black toner is used as the one-component magnetic toner. it can. Also, when charging the magnetic toner in one-component jumping development, for example, an elastic blade is brought into contact with a metal rigid sleeve, or a metal blade is brought into contact with an elastic sleeve, so that a good toner triboelectric chargeability and a uniform thin toner layer are obtained. Therefore, it is conventionally known that a high-quality image output can be obtained with a simple configuration. However, in the case of using a developing blade method as described above, toner is particularly likely to deteriorate due to stress and a large amount of frictional heat generated when passing through the developing blade, so that both high image quality and long life of the developing device can be achieved. Hindered. Therefore, as described above, in order to maximize the advantage of one-component jumping development in which an image can be stably obtained over a long period of time, instead of the conventional developing blade system, a toner regulating means using a magnetic blade or the like which is not in contact with the developing sleeve is used. Has been proposed.
[0008]
At the present time, it is difficult to use colored toners such as magenta toner, cyan toner, and yellow toner. Generally, the developing method is such that non-magnetic toner is coated on a developing sleeve with a blade or the like, the toner is conveyed to the photosensitive drum by rotation of the developing sleeve, and the toner is developed in a non-contact state with the photosensitive drum. A component non-contact developing method, a one-component contact developing method of developing in a contact state, and a mixture of a non-magnetic toner and a magnetic carrier are used as a developer, and the developer is carried on a developing sleeve by a magnetic force and exposed. The two-component non-contact developing method, in which the developer is conveyed to the drum and the developer is developed in a non-contact state with the photosensitive drum, and the two-component contact developing method, in which the developer is developed in a contact state, are broadly classified.
[0009]
Among the above four developing methods, a two-component contact developing method in which a developer in which a toner and a magnetic carrier are mixed, that is, a two-component developer is used and developed in a contact state with respect to a photosensitive drum has a high resolution and Since it is easy to obtain halftones, it is often used in image forming apparatuses such as full-color copying machines that require high image quality. Therefore, for the development of magenta, cyan, yellow and the like, a two-component developer in which a non-magnetic toner and a carrier are mixed is used, a magnetic brush of a thin layer of the developer is formed on a developing sleeve, and the magnetic brush is brought into contact with the photosensitive drum. The developing method in which an electric field is applied to develop (jumping & brush developing method) is more suitable.
[0010]
Also, when a full-color copier is used as a black-and-white copier, the use of a black developing unit becomes very frequent, so it is particularly effective to use the one-component jumping developing method for the black station. Therefore, conventionally, an image forming apparatus using two-component development using a non-magnetic toner for developing magenta, cyan, yellow, and the like and using magnetic one-component jumping development for black has been proposed. As a carrier constituting the two-component developer used at this time, a conventionally known carrier can be used.For example, magnetite is dispersed as a magnetic material in a resin, and carbon is used for conductivity and resistance adjustment. A resin carrier formed by dispersing black, or a magnetite surface such as ferrite that has been oxidized and reduced to adjust its resistance, or a magnetite such as ferrite that has been coated with a resin and its resistance adjusted. Can be used. The method for producing these magnetic carriers is not particularly limited.
[0011]
However, in the image forming apparatus having the above configuration, the following problem may occur. Give details.
[0012]
In general, non-magnetic toner has no magnetic attraction to the developing sleeve, unlike magnetic toner, and therefore has a low holding power to the sleeve, and toner leakage and scattering often occur. Therefore, when a non-magnetic toner is used, it is necessary to increase the toner tribo. On the other hand, since the magnetic toner itself is magnetic, a magnetic attraction force is generated against the sleeve, and the magnetic toner is more resistant to toner leakage and scattering than non-magnetic toner. Therefore, it is not necessary to increase the toner tribo of the non-magnetic toner. Specifically, the non-magnetic toner is about -15 [mu] C / g to -40 [mu] C / g, and the magnetic toner is about -5 [mu] C / g to -15 [mu] C / g.
[0013]
Here, when one-component magnetic toner is used for the black image forming station and non-magnetic toner is used for the other yellow, magenta, and cyan toners as described above, the tribo of the magnetic toner is smaller than that of the non-magnetic toner as described above. In particular, the secondary transfer efficiency may be significantly reduced due to a difference in transferability between the black toner and another toner, particularly when secondary transfer is performed from the intermediate to the recording material. Details are shown below.
[0014]
FIG. 5 shows the correlation between the secondary transfer current value at the time of secondary transfer from the intermediate transfer member to the recording material and the secondary transfer efficiency of magnetic toner and non-magnetic toner (magenta toner as an example). . At this time, the magnetic toner tribo was about −10 μC / g, and the non-magnetic toner tribo was about −35 μC / g. The volume average particle diameter of each toner was 9.0 μm for the magnetic toner and 6.0 μm for the non-magnetic toner. Further, the toner amount per unit area on the intermediate transfer member is 0.6 mg / cm for the non-magnetic toner. ² 0.7mg / cm for magnetic toner ² Met. As is clear from FIG. 5, the transfer efficiency of both the non-magnetic toner and the magnetic toner increases as the secondary transfer current increases, but the transfer efficiency starts to decrease from a certain secondary transfer current value. This is considered to be a phenomenon (hereinafter, referred to as "strong omission") that occurs because the toner itself is reversely charged due to a strong electric field applied to the toner layer. Thus, as shown in FIG. 6, the optimum secondary transfer current width (secondary transfer latitude) of the non-magnetic toner is about 30 to 60 μA, and the secondary transfer latitude of the magnetic toner is 10 to 30 μA.
[0015]
As is clear from FIG. 6, when toners having different tribos are mixed and rush into the secondary transfer, the secondary transfer latitudes of the respective toners are different. For example, if the secondary transfer current is set to 15 μA from FIG. Magnetic toner can be transferred, but non-magnetic toner causes transfer failure. Even if the secondary transfer current is set to 30 μA, the magnetic toner is strongly removed this time, and the transfer efficiency is significantly reduced.
[0016]
To solve this problem, Patent Document 1 proposes that two types of black developing devices are prepared, one using a magnetic toner and the other using a non-magnetic toner. However, even in this case, it becomes necessary to incorporate one more developing device into the apparatus main body, which leads to an increase in the size of the apparatus and an increase in cost.
[0017]
In addition, a method of recharging the magnetic toner image developed on the photosensitive drum using a corona charger or the like to bring the toner tribo closer to the non-magnetic toner can be considered, but in the case of corona charging, the upper layer of the toner layer is concentrated. Since the toner is charged and it is difficult to uniformly raise or lower the toner tribo of the entire toner layer, this is not a fundamental solution. Further, if an attempt is made to increase the charge amount of the magnetic toner in the developing device, the deterioration of the toner increases, and a problem such as a decrease in the density may occur. Therefore, it is difficult to set a high tribo. Furthermore, as described above, when the blade method is used as the sleeve upper layer thickness regulating member in consideration of extending the life of the magnetic toner, it is very difficult in structure to increase the amount of charge of the magnetic toner itself.
[0018]
Further, it is possible to bring the non-magnetic toner tribo closer to the magnetic toner by changing the prescription of the carrier of the two-component developer. However, even in the two-component development, the non-magnetic toner is vulnerable to toner leakage and scattering as described above, and the chargeability of the carrier to the toner deteriorates as the image is formed. Notable compared to. For this reason, if the initial tribo is low, toner scattering in the latter half of the endurance occurs remarkably. Therefore, the non-magnetic toner tribo cannot be made the same as the magnetic toner tribo. Further, even if the non-magnetic toner tribo is brought close to the magnetic toner in consideration of scattering, a transfer failure due to a difference in the secondary transfer property occurs as in FIG.
[0019]
Further, Patent Document 2 proposes a method of controlling toner tribo by repeating primary transfer on a toner image on an intermediate transfer member. However, even with this method, it is difficult to stably and reliably control the toner tribo, and there is a limitation that the magnetic toner developing process must be performed for the first time in order to control the magnetic tribo. In addition, when the magnetic toner developing process is provided for the fourth time, adverse effects are expected, such as the fact that the primary transfer must be performed with idle rotation for tribo control.
[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-09-015925
[Patent Document 2]
JP-A-11-190926
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the problem of secondary transfer failure in an image forming apparatus having a plurality of developing devices.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention.
[0023]
That is, an image carrier, a charging device for charging the image carrier by applying a charging bias, an image information writing device for forming an electrostatic latent image on a charged surface of the image carrier, and A plurality of developing devices for visualizing an electrostatic latent image with a developer, a first transfer device for moving a developer image on the surface of the image carrier to an intermediate transfer member, and the developer image on the intermediate transfer member In the image forming apparatus comprising a second transfer device for moving the recording material, and a fixing device for fixing the transferred developer image on the recording material by heating the developer image,
Among the plurality of developing devices, the developing device for black is a device for performing development by a magnetic one-component developing method, and the other developing devices are developing devices for performing development by a non-magnetic two-component developing method. The volume average particle diameter M [μm] of the black toner of the device and the volume average particle diameter NM [μm] of at least one of the non-magnetic toners of the other developing devices are
NM> N-2.5
By using an image forming apparatus characterized by satisfying the following conditions, a decrease in secondary transferability due to a difference in secondary transferability between the magnetic toner and the non-magnetic toner does not occur, and good transferability can be secured. Was.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
First, an electrophotographic image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an overall schematic diagram of the electrophotographic image forming apparatus, and FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the developing unit.
[0025]
As shown in FIG. 1, the electrophotographic image forming apparatus according to the present embodiment includes a photosensitive drum 1 which is an electrophotographic photosensitive member having a photosensitive layer made of an organic photosensitive member formed on a cylindrical substrate. Is mounted so as to be rotatable in the direction of arrow A at a predetermined peripheral speed. In this embodiment, a photosensitive layer made of an organic photosensitive material is formed in an aluminum cylinder having an outer diameter of 50 mm, and a surface protective layer is provided for improving the releasability of the toner and preventing the photosensitive layer from being scraped. .
[0026]
The peripheral surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by a charging roller 2 serving as a charging unit. Then, the charged surface is modulated (turned on) in accordance with a pixel signal of image information output from the exposure means 3 and input from an image reading device (not shown) or an image signal generating device such as a personal computer via a print interface. By performing scanning exposure with the laser light 4 that has been subjected to (/ off conversion), an electrostatic latent image of image information is formed. Reference numeral 5 denotes a laser light reflecting mirror that deflects the output laser light 4 from the exposure unit 3 with respect to the photosensitive drum 1.
[0027]
Reference numeral 6 denotes a developing unit, which includes a rotary developing unit 6a of a switching type of a yellow toner developing unit 6Y, a magenta toner developing unit 6M, and a cyan toner developing unit 6C, and a fixed developing unit 6b having a black toner developing unit 6B for black. Have been.
[0028]
The rotary developing means 6a is rotatably supported in the direction of arrow B in FIG. 1 by a rotation supporting device 6c, and the above-described color toner developing devices 6Y, 6M, and 6C are sequentially opposed to the photosensitive drum 1 to perform development with each color toner. Is to be performed. The rotary developing unit 6a is configured as a process cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body 7. When the toner in each of the color toner developing units 6Y, 6M, and 6C runs out, the rotary developing unit 6a is replaced. Image formation becomes possible again.
[0029]
On the other hand, the fixed developing means 6b has a developing device containing a large amount of consumed black toner, is configured as a process cartridge similarly to the rotary developing means 6a, and is configured to be detachable from the apparatus main body. When the fixed developing means 6b is mounted on the apparatus main body 7, as shown in FIG. 2, the developing sleeve 6b1, which is a rotatable toner carrier, is spaced from the photosensitive drum 1 by a small gap (50 μm to 500 μm in this embodiment). ), And a developing area for supplying the toner carried on the developing sleeve 6b1 toward the photosensitive drum 1 is formed.
[0030]
Further, in the toner container 6b2, there is provided a feeding means 6b3 for sending out the toner to the developing sleeve 6b1 side, and a supply roller 6b4 for feeding the toner sent out by the feeding means 6b3 to the developing sleeve 6b1 is accommodated. Have been. The supply roller 6b4 is preferably made of a rubber foam material such as polyurethane or silicone in order to achieve stable supply to the developing sleeve 6b1 and uniform toner application. Further, it is preferable that the supply roller 6b4 is brought into contact with the developing sleeve 6b1 and is rotated in the direction of arrow C in FIG. 2 while giving a peripheral speed difference. A developing blade 6b5 is provided above the developing sleeve 6b1 as a regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the developing sleeve 6b1, and below the developing sleeve 6b1 from below the toner container 6b2. A blowout prevention sheet 6b6 for preventing blowout of toner to the outside is provided.
[0031]
In the configuration of the developing unit, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging roller 2 (about -600 V in the present embodiment). Next, exposure scanning is performed by the exposure unit 3 that is ON / OFF controlled according to the image data of the first color (for example, yellow), and the electrostatic latent image of the first color (about -100 V in the present embodiment). ) Is formed on the photosensitive drum 1. The first-color electrostatic latent image is developed and visualized by a yellow developing device 6Y containing the first-color yellow toner (negative polarity). Then, the visualized first toner image is pressed against the photoconductor drum 1 with a predetermined pressing force, and the speed is substantially equal to the peripheral speed of the photoconductor drum 1 (in the present embodiment). The transfer is performed on the surface of the intermediate transfer drum 8 by the first transfer device 17 in a nip portion with the intermediate transfer drum 8 that is driven to rotate in the direction of arrow D at 100 mm / s).
[0032]
In the present embodiment, the intermediate transfer drum 8 is formed on an aluminum cylinder on a surface of a conductive elastic layer made of NBR rubber or the like. And a resistance value of about 10 ⁵ -10 ¹⁰ Ωcm and an outer diameter of 153 mm are used.
[0033]
At the time of transfer to the intermediate transfer drum 8, a preset voltage (+100 V in the present embodiment) is applied to the drum 8 with a polarity opposite to the charging polarity (−) of the toner. The toner remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred to the intermediate transfer drum 8 at the time of this transfer is scraped off by a cleaning blade 9 a which is a cleaning unit 9 pressed against the photosensitive drum 1, and a waste toner container 9b.
[0034]
Then, the above-described transfer process is repeated for other toners (magenta, cyan, and black) in the same manner, and each time a toner image of a different color included in each developing unit is sequentially transferred to the intermediate transfer drum 8 and laminated. By doing so, a color image is synthesized and formed.
[0035]
Reference numeral 9 denotes cleaning means for cleaning the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the intermediate transfer drum 8, and a cleaning blade 9a is brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 to remove the toner remaining on the surface of the drum 1. It is something to scrape.
[0036]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a cleaner for removing toner remaining on the transfer material P from the intermediate transfer drum 8 without being transferred to the transfer material P.
[0037]
A transfer material P as a recording material is fed from the feed cassette 11 to the intermediate transfer drum 8 one by one by a feed roller 12a and a transport roller 12b, and is fed to a transfer roller 13 as a second transfer device. By applying a voltage having a polarity opposite to that of the toner (+1000 V in this embodiment) from the back surface of the transfer material P, a full-color toner image on the intermediate transfer drum 8 side is formed on the transfer material P.
[0038]
The transfer material P to which the full-color toner image has been transferred is separated from the intermediate transfer drum 8 and introduced into the fixing unit 14, where the toner image is heated and fixed, and is discharged to the discharge tray 15. Have been.
[0039]
Here, the toner used in this embodiment will be described in detail.
[0040]
As the non-magnetic toner particles, eight types of toners having different toner particle diameters and varying in volume average particle diameter from about 3 μm to about 15 μm at intervals of about 1 μm were prepared and used. In producing the toner particles, a polymerization method was used. At this time, the particle size of the toner particles was measured using a laser scan type particle size distribution measuring device (manufactured by CIS-100 GALAI) for the toner having an average particle size of 3 μm or more within a range of 0.4 μm to 60 μm. Was measured. Preparation of the measurement sample was performed as follows. First, a toner to be measured is added in a range of 0.5 to 2 mg to a solution in which 0.2 ml of a surfactant (alkylbenzene sulfonate) is added to 100 ml of water, and dispersed in an ultrasonic disperser for 2 minutes. Approximately 80% of water was put into a cubic cell containing a magnetic stirrer, and one or two drops of the above-described ultrasonically dispersed sample were added thereto with a pipette. Then, the number average particle diameter and the volume average particle diameter were obtained by using this. To the above-mentioned negatively charged toner, silica and titanium oxide having an average particle diameter of about 20 nm were externally added and used for the purpose of improving fluidity. On the other hand, as a magnetic carrier constituting a two-component developer together with the toner particles, a resin magnetic carrier (79.58 kA / m magnetization amount in a magnetic field; 280 emu / cm) produced by a polymerization method is used. ³ , Number average particle size: 40 μm, specific resistance: 10 ^Thirteen Ωcm). Each of the toners was mixed with the carrier at a mass ratio of 8% to the developer to prepare a developer.
[0041]
Hereinafter, a method for measuring the average particle size, magnetic characteristics, and specific resistance of the magnetic carrier used in this example will be described. First, a method for measuring the carrier particle size will be described. The particle size of the carrier in this example was determined by randomly extracting 300 or more carrier particles having a particle size of 0.1 μm or more using a scanning electron microscope (100 to 5,000 times) and analyzing the image by Nireco Co., Ltd. Using a Luzex3 device, the carrier particle size was measured using the Feret diameter in the horizontal direction, and the number average particle size and volume average particle size were calculated.
[0042]
The magnetic properties of the carrier were measured using an oscillating magnetic field type magnetic property automatic recording device BHV-30 manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. The magnetic characteristic value of the carrier powder is determined by the following method by creating an external magnetic field of 79.58 kA / m and 795.7 kA / m, respectively, and determining the magnetization intensity at that time. The measurement of the magnetization of the carrier is made by packing it in a cylindrical plastic container so as to be sufficiently dense, measuring the magnetization moment in this state, measuring the actual mass when the sample is placed, and measuring the magnetization. Strength (Am ² / Kg). Further, the true specific gravity of the carrier particles was obtained by a dry automatic densimeter Acupic 1330 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the magnetization intensity (Am) obtained as described above was obtained. ² / Kg) multiplied by the true specific gravity can also determine the magnetization intensity per unit volume.
[0043]
The specific resistance of the magnetic carrier or its core particle was measured as follows. First, the cells are filled with carrier or core particles. Next, electrodes were provided at both ends so as to be in contact with the filled carrier or core particles, a voltage was applied between these electrodes, and a current flowing at that time was measured to obtain a specific resistance. The measurement condition of the specific resistance used in the present invention is such that the contact area S between the filled carrier or core particles and the electrode is about 2.3 cm. ² , Thickness d = about 2 mm, load on the upper electrode 1.76 N (180 g), and measured electric field strength of 5 × 10 ⁴ V / m.
[0044]
Here, a method for measuring the triboelectric charge amount (two-component developer) of the toner will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an explanatory diagram of an apparatus for measuring a triboelectric charge amount of a toner. First, a two-component developer whose triboelectric charge amount is to be measured is placed in a metal measuring container 102 having a 500-mesh screen 103 in a polyethylene bottle having a capacity of 50 to 100 ml, and is manually placed for about 10 to 40 seconds. Then, about 0.5 to 1.5 g of the developer is put in and the metal lid 104 is closed.
[0045]
At this time, the mass of the entire measurement container 102 is measured, and W ₁ (Kg). Next, in the suction device 101 (at least the portion in contact with the measurement container 102 is at least an insulator), suction is performed from the suction port 107 and the air volume control valve 106 is adjusted to set the pressure of the vacuum gauge 105 to 250 mmAq. In this state, suction is performed sufficiently, preferably for 2 minutes, to remove the resin by suction. The potential of the electrometer 109 at this time is set to V (volt). Here, a capacitor 108 has a capacity of C (F). Also, the mass of the entire measurement container 102 after suction is measured, and W ₂ (Kg). The triboelectric charge of the toner is calculated as follows.
Charge amount per unit mass of toner (C / kg) = (C × V × 10 ^-3 ) / (W ₁ -W ₂ )
[0046]
On the other hand, the magnetic toner used for black is a so-called magnetic one-component fine particle size pulverized toner containing carbon black, magnetite and the like which have been widely used, and the particle size is about 9 [μm]. The charge amount is about -10 [μC / g].
[0047]
As a result of intensive studies by the present inventors using the above-described toner, it was found that the secondary transferability of the non-magnetic toner was significantly improved due to the difference in particle diameter as shown in FIG. The secondary transfer latitude of the non-magnetic toner that can be understood from FIG. 8 is summarized in the table below.
[0048]
[Table 1]

[0049]
As can be seen from the above table, as the particle size of the non-magnetic toner is increased, the secondary transfer efficiency also rises / falls at an early stage accordingly. Then, at a point where the particle size exceeds 6 μm, an overlapping portion of the magnetic toner and the transfer latitude starts to occur. Therefore, if the non-magnetic toner particle diameter is 6.5 μm or more, an area where good secondary transfer can be performed for both the magnetic toner and the non-magnetic toner occurs. This is presumably because, first of all, the surface area was reduced and the toner tribo decreased as the particle diameter of the non-magnetic toner increased. FIG. 7 shows a specific example. As can be seen from FIG. 7, it is considered that the secondary transferability is closer to the magnetic toner because the non-magnetic toner tribo is closer to the magnetic toner tribo by increasing the particle diameter. However, looking at FIG. 7, for example, the absolute value of the triboelectricity of the non-magnetic toner having a particle size of 8 μm is 25 μC / g, and although the absolute value of the triboelectricity with the magnetic toner is large, as shown in the table above, Even with a diameter of 8 μm, there is an area where secondary transferability with magnetic toner can be achieved. Regarding this, it is considered that by increasing the particle diameter of the non-magnetic toner, the reflection power with the intermediate transfer member tends to decrease, whereby the rise of the secondary transfer is accelerated, and the secondary transferability is improved. It is considered to have approached.
[0050]
From FIG. 8, the toner particle size may be 6.5 μm or more. However, if the particle size is too large, problems on the image such as the reproducibility of fine lines may be reduced. More preferably, it is 11 μm or less. More preferably, it is 9 μm or less.
[0051]
The magnetic toner used in this example had a tribo--10 μC / g and a particle size of 9 μm. Since the latitude of the magnetic toner varies depending on the particle diameter of the magnetic toner / tribo, the particle diameter of the non-magnetic toner must also take into consideration the secondary transfer latitude of the magnetic toner. As described above, the magnetic toner is used in a state where the toner tribo absolute value is small. Therefore, the change in tribo is small because the absolute value is low, and the factor affecting the transfer characteristics is larger in the particle size factor than in the toner tribo factor. Therefore, the following equation derived from the study results shown in the present embodiment
Non-magnetic toner particle size [μm]> magnetic toner particle size [μm] −2.5
Is satisfied, it is considered that good secondary transferability can be ensured. More preferably, a more stable latitude can be secured.
Non-magnetic toner particle size [μm]> magnetic toner particle size [μm] −1.5
Is satisfied, it is considered that good secondary transferability can be more stably secured.
[0052]
In this embodiment, non-magnetic toner is used for all the toners other than black. Ideally, it is desirable to satisfy the above expression for all the color toners. Needless to say, the secondary transferability is improved.
[0053]
According to the configuration described above, when one-component magnetic development is performed using a magnetic toner as a black toner, and two-component development is performed using a non-magnetic toner as a yellow toner, a magenta toner, and a cyan toner.
Non-magnetic toner particle size [μm]> magnetic toner particle size [μm] −2.5
By using a magnetic / non-magnetic toner that satisfies the above condition, good secondary transferability can be secured, and stable and good image formation can be performed.
[0054]
<Second embodiment>
Next, an image forming apparatus in which the photosensitive drum 1 is made of amorphous silicon will be described as a second embodiment. In this example, amorphous silicon was used as the photosensitive drum, and a positive charging / BAE (Background Area Exposure: background exposure) method was adopted. As is well known, BAE is widely used in image forming apparatuses such as analog copying machines. In the BAE method, the potential of the bright image portion (white portion) is Vl, and the potential of the dark image portion (black portion) is Vd (|| Vd |> | Vl |). The BAE method can be realized not only by the analog method but also by a digital method by lowering the absolute value of the potential of a white background portion other than the image information area by a laser beam or the like. Therefore, in this embodiment, the toner is formed by performing regular development on the toner charged to the opposite polarity to the electrostatic latent image holding means by the developing means with a developing bias having an average value Vm.
[0055]
The image forming process in the present embodiment is almost the same as that in the first embodiment described above, and a duplicate description will be omitted.
[0056]
Amorphous silicon is characterized by having high durability and being suitable for high-speed machines because it can withstand 5 million copies or more. The same results as in the table shown in the first embodiment and FIG. 8 were obtained for the amorphous silicon drum, and the effect of the present invention was confirmed.
[0057]
Therefore, even when an amorphous silicon drum is used, magnetic one-component development using a magnetic toner as a black toner, and further two-component development using a non-magnetic toner as a yellow, magenta, and cyan toner,
Non-magnetic toner particle size [μm]> magnetic toner particle size [μm] −2.5
By using a magnetic / non-magnetic toner that satisfies the above condition, good secondary transferability can be secured, and stable and good image formation can be performed.
[0058]
【The invention's effect】
An image carrier, a charging device for charging the image carrier by applying a charging bias, an image information writing device for forming an electrostatic latent image on a charged surface of the image carrier, and A plurality of developing devices for visualizing an image with a developer, a first transfer device for moving the developer image on the image carrier to an intermediate transfer member, and the developer image on the intermediate transfer member, An image forming apparatus comprising: a second transfer device that moves the recording material onto the recording material; and a fixing device that fixes the transferred developer image on the recording material by heating the developer image. Among these, in an image forming apparatus constituted by black using a magnetic one-component developing method and non-magnetic two-component developing method, the black toner has a volume average particle diameter M [μm] and any one of the other toners. When one volume average particle size NM [μm] is NM> N−2.5 By using an image forming apparatus characterized by satisfying the following condition, a decrease in secondary transferability due to a difference in secondary transferability between the magnetic toner and the non-magnetic toner does not occur, and good transferability can be ensured. .
[0059]
As described above, according to the present invention, a good image can be stably formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for measuring a triboelectric charge amount of a two-component developer.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional example.
FIG. 5 is a diagram for explaining a difference in secondary transferability between a non-magnetic toner and a magnetic toner.
FIG. 6 is a diagram for explaining magnetic toner latitude and non-magnetic toner latitude.
FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between a non-magnetic toner volume average particle diameter and an absolute value of toner tribo.
FIG. 8 is a diagram for explaining a correlation between a difference in particle diameter of non-magnetic toner and secondary transfer characteristics.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum (image carrier)
2 Charging roller
6 Developing means
8 Intermediate transfer drum
13 Second transfer device (transfer roller)
14 Fixing means
17 First transfer device (transfer roller)
P transfer material

Claims

An image carrier, a charging device for charging the image carrier by applying a charging bias, an image information writing device for forming an electrostatic latent image on a charged surface of the image carrier, and A plurality of developing devices for visualizing an image with a developer, a first transfer device for moving the developer image on the image carrier to an intermediate transfer member, and the developer image on the intermediate transfer member, In a second transfer device to move on the recording material, and an image forming apparatus including a fixing device for fixing the transferred developer image by heating the developer image on the recording material,
Among the plurality of developing devices, the developing device for black is a device for performing development by a magnetic one-component developing method, and the other developing devices are developing devices for performing development by a non-magnetic two-component developing method. The volume average particle diameter M [μm] of the black toner of the device and the volume average particle diameter NM [μm] of at least one of the non-magnetic toners of the other developing devices are
NM> M-2.5
An image forming apparatus characterized by satisfying the following.

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the non-magnetic toner has a particle size of 6.5 to 15 [mu] m.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the non-magnetic toner is manufactured using a polymerization method.

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is formed of a photoconductor having a surface layer having amorphous silicon.

The image according to any one of claims 1 to 4, wherein the developing device for black is a fixed developing device, and the developing device for at least two colors other than black is a rotary developing device. Forming equipment.