JP2005196044A - 画像形成方法、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の現像剤収納部と連通し、像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、前記第1の現像剤収納部に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に含まれるシリカ微粒子とが、次式(1)を満たす画像形成方法。式(1)S1/S2>1.0〔但し、S1、S2は各々第1、第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕
【選択図】なし
Description
一方、一成分現像方式では上記のような欠点が無いことから、装置の小型化、低コスト化などへの利点を有しており、スモールオフィス環境やパーソナルユーザ向けの分野における現像方式の主流となっている。
特に、画像形成装置本体にプロセスカートリッジを着脱自在に装着できる画像形成装置では、プロセスカートリッジを小型化すると現像剤を詰めるスペースが更に小さくなってしまい、結果としてカートリッジ内の現像剤を使い切るまでのプリントまたはコピー枚数が少なくなってしまう。
例えば、像担持体の回転中心を横切る垂直面に対して現像部位、露光部位及びクリーニング部位を同じ側に位置させるプロセスカートリッジを用いることにより画像形成装置の小型化を実現する方法(特許文献1参照)や、現像機の構成を単純にして小型化をし、現像剤を詰めるスペースを確保する方法(特許文献2参照)等種々の方法が挙げられる。しかしながらカートリッジ内にデッドスペース等に現像されない現像剤を生じてしまう等の問題があった。
しかし、このようなカートリッジを用いた画像形成装置により長期に渡り画像形成を行った場合、経時的に画像濃度が低下してしまう場合があることがわかった。
その結果、本発明者らは、画像の形成に際しては、現像剤の特定の成分が選択的に消費され易く、経時的にみた場合、像担持体に供給される現像剤の成分が変化してしまうことが直接的な原因であると推定した。
潜像が形成された像担持体の表面に、トナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤を供給することにより前記潜像を現像(可視化)する現像工程と、
第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含む現像剤供給手段により、前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(1)を満たすことを特徴とする画像形成方法である。
・式(1) S1/S2>1.0
〔但し、式(1)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(2)を満たすことを特徴とする<1>に記載の画像形成方法である。
・式(2) 2.0≧S1/S2
〔但し、式(2)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕
前記現像剤が、チタニア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウムからなる酸化物無機微粒子から選択される1種以上を含むことを特徴とする<1>に記載の画像形成方法である。
前記現像剤が、磁性一成分現像剤であることを特徴とする<1>に記載の画像形成方法である。
画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジにおいて、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(3)を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジである。
・式(3) S1/S2>1.0
〔但し、式(3)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕
画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジを用いた画像形成装置において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(4)を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
・式(4) S1/S2>1.0
〔但し、式(4)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕
潜像が形成された像担持体の表面に、トナーを含む現像剤を供給することにより前記潜像を現像(可視化)する現像工程と、
第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含む現像剤供給手段により、前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(5)を満たすことを特徴とする画像形成方法である。
・式(5) D1/D2≦0.95
〔但し、式(5)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(6)を満たすことを特徴とする<7>に記載の画像形成方法。
・式(6) 0.55≦D1/D2
〔但し、式(6)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(7)を満たすことを特徴とする<7>に記載の画像形成方法である。
・式(7) 1.1≦G1/G2≦4.0
〔但し、式(7)において、G1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表し、G2は前記第2の現像剤収納部に収納される現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表す。〕
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径D1、および、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径D2が、5〜12μmの範囲内であることを特徴とする<7>に記載の画像形成方法である。
前記現像剤が、磁性一成分現像剤であることを特徴とする<7>に記載の画像形成方法である。
画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジにおいて、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(8)を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジである。
・式(8) D1/D2≦0.95
〔但し、式(8)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕
画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジを用いた画像形成装置において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(9)を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
・式(9) D1/D2≦0.95
〔但し、式(9)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕
本発明の画像形成方法は、潜像が形成された像担持体の表面に、現像剤を供給することにより前記潜像を現像(可視化)する現像工程と、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部とを含む現像剤供給手段により、前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程とを少なくとも含むものである。
また、本発明の画像形成方法に用いられる現像剤には必ずトナーが含まれる。ここで、第1の本発明の画像形成方法においては、このトナーの表面に外添されるシリカ微粒子も必ず含まれ、さらに、第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(10)を満たすことを特徴とする。
・式(10) S1/S2>1.0
但し、式(10)において、S1は第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。
なお、第1の本発明の画像形成方法において、現像剤の成分としてシリカ微粒子に着目した理由は以下の通りである。
しかし、S1/S2の値が大き過ぎる場合にはシリカ微粒子による現像機内や、像担持体(感光体)等の汚染を引き起こす場合がある。従って、S1/S2の値は2.0以下であることが好ましい。
一方、第2の本発明の画像形成方法においては、第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(11)を満たすことを特徴とする。
・式(11) D1/D2≦0.95
但し、式(11)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。
なお、第2の本発明の画像形成方法において、現像剤の成分としてトナー径に着目した理由は以下の通りである。
しかし、D1/D2の値が小さ過ぎる場合には、補充用現像剤のトナー径が小さ過ぎるか、あるいは、供給用現像剤のトナー径が大き過ぎることとなるため、前者の場合には、かぶり等の発生を招く場合があり、後者の場合には、経時的な画像濃度の低下が起こらなくても、画像濃度の絶対値自体の低下を招いてしまう場合がある。従って、D1/D2の値は0.55以上であることが好ましく、0.60以上であることがより好ましく、0.65以上であることが更に好ましい。
・式(12) 1.1≦G1/G2≦4.0
但し、式(12)において、G1は第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表し、G2は第2の現像剤収納部に収納される現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表す。
一方、G1/G2が4.0を超える場合には、第2の現像剤収納部に補充される小粒径のトナーの補充量が、画像の形成に際して消費される量と比べて必要以上に多くなり、第2の現像剤収納部に存在する小粒径のトナーが増加するため、カブリなどの画質上の問題が発生してしまう場合がある。この点から、G1/G2は1.15〜3.00の範囲内であることがより好ましく、1.20〜2.50の範囲内であることが更に好ましい。
G1やG2の値が2個数%よりも少なくなると、トナーの粉砕、分級後の得率が著しく低下し、同時に高画質化また現像に有効なトナー粒子数が少なくなってしまう場合がある。一方、50個数%を越えると帯電量が増加し、カブリが多く発生する場合がある。
なお、D1、D2、G1、G2の値は、コールターカウンターTA−II(ベックマンーコールター社製)によりアパーチャー径100μmで測定したものであり、サンプリング数は50000個である。
以上、本発明の画像形成方法を第1の本発明と、第2の本発明とに分けて説明したが、勿論、本発明の画像形成方法は、第1の本発明および第2の本発明の双方を同時に満たすことがより好ましい。次に、上述した第1および第2の本発明の画像形成方法に共通する事項について主に説明する。
本発明に用いられる現像剤は、第1の本発明の画像形成方法においては、少なくともトナーを含む現像剤であれば特に限定されず、第2の本発明の画像形成方法においては、少なくともトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤であれば特に限定されず、これら現像剤は磁性一成分現像剤、非磁性一成分現像剤、あるいは、キャリアも含む2成分現像剤のいずれのタイプの現像剤であってもよい。
しかしながら、本発明に用いられる現像剤は、上記3種類に分類される現像剤のうち、本質的に最も画像濃度の低下が起こり易い磁性一成分現像剤であることが特に好ましい。
トナーを構成する結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレンなどのスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル、などのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、などの単量体の単独重合体および共重合体を例示することができる。
また、本発明に用いられる現像剤が磁性一成分現像剤である場合には、トナーには磁性粉が含まれる。また、この磁性粉は着色剤の機能を兼有するものであってもよい。
結着樹脂中に分散される磁性粉としては公知の磁性体、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属及びこれらの合金、Fe3O4,γ−Fe2O3,コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物、MnZnフェライト、NiZnフェライト等の各種フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等が使用できる。更にこれら磁性粉の表面をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等の表面処理剤で処理したもの、珪素系化合物やアルミニウム系化合物など無機系材料でコーティングしたもの、あるいはポリマーコーテイングしたもの等でも良い。
また、これらの磁性粉の平均粒径は0.05〜0.35μm程度のものが結着樹脂中への分散性の観点で好ましく用いられる。また、着色力調整のために磁力を有しない磁性粉を併用してもよい。
また、本発明に用いられるトナーには、色調を調整するために着色剤を含有させても良い。なお、着色剤の機能を兼有する磁性粉をトナーに添加する場合には、必要に応じて着色剤を用いなくてもよい。
使用できる着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤を挙げることができ、目的に応じて適宜選択することができる。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ランプブラックや、デュポンオイルレッド、オリエントオイルレッド、ローズベンガル、C.I.ピグメントレッドの5、112、123、139、144、149、166、177、178、222、48:1、48:2、48:3、53:1、57:1、81:1や、C.I.ピグメントオレンジの31、43や、キノリンイエロー、クロームイエロー、C.I.ピグメントイエローの12、14、17、93、94、97、138、174、180、188や、ウルトラマリンブルー、アニリンブルー、カルコイルブルー、メチレンブルークロライド、銅フタロシアニン、C.I.ピグメントブルーの15、60、15:1、15:2、15:3や、C.I.ピグメントグリーンの7や、マラカイトグリーンオキサレート、ニグロシン染料などが挙げられ、これらを単独又は複数組み合わせて用いることも可能である。これらはあらかじめフラッシング分散処理されたものであってもよい。
本発明に用いられるトナーには、耐オフセット性を向上させる目的でワックスを含有させることが好ましい。本発明に用いられるワックスとしては、例えば、低分子量ポリプロピレンや低分子量ポリエチレン等の炭化水素系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、シリコーン樹脂、ロジン類、エステル系ワックス、ライスワックス、カルナバワックス、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、キャンデリラワックスなどが挙げられる。
また、帯電制御を目的として、種々の物質を内添剤として添加することが出来る。例えば、フッ素系界面活性剤、サリチル酸系錯体、鉄錯体のような鉄系染料、クロム錯体のようなクロム系染料、マレイン酸を単量体成分として含む共重合体のごとき高分子酸、4級アンモニウム塩、ニグロシンなどのアジン系染料などを0.1〜10.0重量%の範囲で添加しても良い。なお、結着樹脂が十分な帯電制御機能を有している場合には帯電制御剤を添加する必要はない。
本発明に用いられるトナーは耐久性や粉体流動性などを向上させる目的で、トナーに必要に応じて種々の無機系あるいは有機系の微粒子を外添することが好ましい。但し、第1の本発明においては、トナーにシリカ微粒子が必ず外添される必要がある。
外添剤として用いることができる無機微粒子としては、例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属酸化物やセラミック粒子などを用いることができる。
なお、第1の本発明に必ず用いられ、必要に応じて第2の本発明にも利用できるシリカ微粒子としては、公知のシリカ微粒子を用いることができるが、好ましくは一次粒子径0.007〜0.016μmの範囲内であり、ジメチルシリコーンオイル処理されたシリカ微粒子(RY200:日本アエロジル社、TS720:Cabot社)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理されたシリカ微粒子(RX200:日本アエロジル社)、ジメチルジクロルシラン処理されたシリカ微粒子(R972:日本アエロジル社)等を使用することが好ましい。
なおトナーに無機微粒子や有機微粒子を添加する場合には、これら微粒子をトナー粒子と共にサンプルミルやヘンシェルミキサーなどで機械的衝撃力を加えることによりトナー粒子表面に付着又は固着させることができる。
本発明に用いられるトナーは、公知の製造方法により製造することができる。トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜決定することができる。例えば、混練粉砕法、混練冷凍粉砕法、液中乾燥法、溶融トナーを不溶解性液体中で剪断撹拌して微粒子化する方法、結着樹脂と着色剤を溶剤に分散させジェット噴霧により微粒子化する方法、あるいは、乳化重合法による樹脂をもちいた乳化凝集法、懸濁重合法、溶解懸濁法などが挙げられる。
加えて、本発明に用いられるトナーは、吸引法による帯電量が−3.0〜−20.0(μC/g)の帯電量を有することが好ましい。帯電量が低すぎると画像濃度が得られなくなる場合があり、高すぎるとカブリが悪化する場合がある。
ここで、吸引法によるトライボ測定方法を簡単に説明しておく。まず、吸引−排出口を有すると共に、内部にトナーを通過させない程度のメッシュを内蔵した金属製容器の排出口を真空ポンプに接続する。なお、金属製容器はクーロンメーターに接続しておき、吸引口はゴムカバーなどを用いて絶縁する。次に、真空排気と同時に、トナー担持体上のトナーを吸引し、クーロンメーターで電荷量を測定する。この際、吸引前後での金属製容器の重量を測定することで、トナーの単位重量当たりの帯電量を測定することが出来る。
本発明の画像形成方法においては、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含む現像剤供給手段(以下、「多室型現像剤供給手段」と略す場合がある)を利用することを前提とするが、以下にこのような現像剤供給手段の基本的な機能や構成等について説明する。
本発明の画像形成方法に利用される現像剤供給手段では、現像剤は、第1の現像剤収納部から第2の現像剤収納部を経て、像担持体表面に供給される。なお、第1の現像剤収納部から第2の現像剤収納部への現像剤の補充は、画像の形成により消費された第2の現像剤収納部の現像剤量の減少に応じて、適宜行われる。
第1の本発明および/または第2の本発明の画像形成方法は、上述したような多室型現像剤供給手段と、像担持体とを少なくとも備えた画像形成装置に適用可能である。
この場合、画像形成装置は、主に現像に関係する装置部分の全体あるいは一部が脱着可能なものであってもよい。このような画像形成装置本体から脱着可能な構成部分としては、例えば、像担持体と、多室型現像剤供給手段とを少なくとも含むプロセスカートリッジや、多室型現像剤供給手段を含む現像剤カートリッジ等が挙げられる。また、画像形成装置本体側に、脱着不可能な固定式の第2の現像剤収納部が設けられると共に、脱着可能な第1の現像剤収納部を含む現像剤カートリッジを設けた構成としてもよい。
また、このような構成からなる画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジとしては、画像形成装置本体に装着された際に、〔1〕走査光路がプロセスカートリッジ内を横断して像担持体の潜像書込み位置に達するように、走査光の光源に対して像担持体が位置すること、〔2〕走査光路を挟んで、プロセスカートリッジ内の現像剤収納空間を上下に分割し、上側の空間に第1の現像剤収納部を設け、下側の空間に第2の現像剤収納部を設けること、〔3〕第1の現像剤収納部と第2の現像剤収納部とを現像剤通路を介して連通すること、以上3つを少なくとも満たした構成であることが好ましい。
第1の現像剤収納部には、現像剤を中央から両側へ攪拌搬送する第1の攪拌搬送部材を設けることが好ましい。この第1の攪拌搬送部材は、例えば線材から構成することができ、クランク状に形成することもできるが、軸線方向中央部から両側に向けて異なった巻き方向で、らせん状に形成することが好ましい。
第2の現像剤収納部は、現像剤を両側から中央へ攪拌搬送する第2の攪拌搬送部材を設けることが好ましい。これにより現像剤の量を軸方向で均一にすることができる。ただし、現像剤の流動性が良い場合は、第2の攪拌搬送部材は、特別な構造を採用する必要はなく、例えばクランク状にしてもよい。
図1は、プロセスカートリッジを用いた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、図2は、図1に示すプロセスカートリッジの概略構成図であり、図3は、図2に示すプロセスカートリッジにおいて、現像剤の供給経路を示す正面図である。
また、クリーニング装置36は、カートリッジケース101の一部をクリーニングケースとして構成し、このクリーニングケースの開口縁に設けられて感光体ドラム31に当接配置されるクリーニングブレード361と、このクリーニングケースの開口近傍に設けられてクリーニングブレード361で掻き取った残トナーをクリーニングケースの奧側に搬送する搬送パドル362とを備えている。搬送パドル362はパドルギアを介して回転駆動されている。
また、転写部位の下流側にはシートを剥離するための剥離フィンガー105が設けられている。
プロセスカートリッジ40において、感光体ドラム31が帯電装置32により帯電され、露光装置33により感光体ドラム31上に潜像が形成された後に、現像装置34により可視像(トナー像)が形成される。
このため、各種仕様の画像形成装置を構築するに当たって、装置本体20の共用化を図ることができる。尚、やむを得ず装置本体20の上部仕様を変更するにしても、排出トレイ27位置を僅かに上方に上げる等の軽度の仕様変更で済む。
また、圧縮比が0.40を超える現像剤のように流動性の悪いものは第1の現像剤収納部から第2の現像剤収納部への通路への通りが悪く、通路内でトナーが詰まってしまう所謂ブロッキング現象が発生する場合があるために好ましくない。
なお、以下の実施例において、トナーの粒度や粒度分布(D1、D2、G1、G2の値)は、既述したようにコールターカウンターTA−IIを用いて測定した。また、測定に際して用いた電解液はISOTON‐II(ベックマンーコールター社製)を使用した。
測定法としては分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を0.5〜50mg加える。これを前記電解液100〜150ml中に添加する。次に、試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2〜60μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求めた。なお、この際、測定した粒子数は1試料につき50000個である。
また、シリカ微粒子等のトナー表面に外添される無機微粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡写真から求めた。
この画像形成装置は、図1および図2に示したように、現像剤収納空間を上下に分割するように設けられた走査光路を挟んで、上側に第1の現像剤収納部、下側に第2の現像剤収納部を設けた構成を有するものである。
次に、第1の本発明の実施例/比較例について説明する。なお、第1の本発明の効果が明確に確認できるように、第1の現像剤収納部に収納した現像剤に含まれるトナーの粒径および粒度分布は、第2の現像剤収納部に収納した現像剤に含まれるトナーと同一のものを用いた(すなわち、いずれの実施例/比較例においても、D1/D2およびG1/G2は、一定とした)。
ポリエステル樹脂(ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物・テレフタル酸を主体とする架橋ポリエステル、THF不溶分25%、MI=5.0、酸価=10.0、水酸基化=15.0、Tg=58.5℃)51.25重量部、マグネタイト(飽和磁化82Am2/kg、残留磁化5.5Am2/kg、保磁力4.8kA/m @398kA/m)45.0重量部、ポリプロピレンワックス(重量平均分子量3000)3.0重量部、および、帯電制御剤(商品名T−77 保土ヶ谷化学(株)製)0.75重量部を、ヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これを設定温度160℃のエクストルーダーにより熱混練した。
次に、得られたトナー100重量部に対して、第1の現像剤収納部用として、疎水性酸化チタン化合物からなる微粒子を0.5重量部とシリコーンオイル処理シリカ微粒子1.2重量部をヘンシェルミキサーで外添混合した後、篩分により凝集物を取り除いて得たトナーAを、第1の現像剤収納部用トナーとして用いた。
また、第2の現像剤収納部用として疎水性酸化チタン化合物からなる微粒子を0.35重量部とシリコーンオイル処理シリカ微粒子1.0重量部をヘンシェルミキサーで外添混合した後は前記と同様に作製したトナーBを、第2の現像剤収納部用トナーとして用いた。
一方、実施例A1のみならず以下の実施例A2〜A4、比較例A1で用いたシリコーンオイル処理シリカ微粒子は、一次粒子粒径0.012μmのシリカをジメチルシリコーンオイル処理したシリカ微粒子(商品名:RY200、日本アエロジル製)である。
なお、いずれの評価も、30℃90%RH高温高湿(H−H)条件、および、10℃15%RH低温低湿(L−L)条件の双方について実施した。
実施例A1で用いた無機微粒子添加前のトナーに対して、シリコーンオイル処理シリカ微粒子を1.2重量部を外添したトナーC、および、シリコーンオイル処理シリカ微粒子0.8重量部を外添したトナーDを作製した。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーCを用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーDを用いた以外は、実施例A1と同様に評価を行った。
実施例A1で用いた無機微粒子添加前のトナーに対して、シリコーンオイル処理シリカ微粒子を1.3重量部および酸化セリウム微粒子0.6重量部を外添したトナーE、および、シリコーンオイル処理シリカ微粒子1.1重量部および酸化セリウム微粒子0.5重量部を外添したトナーFを作製した。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーEを用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーFを用いた以外は、実施例A1と同様に評価を行った。
なお、トナーEおよびFの作製に用いた酸化セリウム微粒子は三井金属社製ミレークE10(平均粒子径0.6μm)を使用した。
実施例A1で用いた無機微粒子添加前のトナーに対して、シリコーンオイル処理シリカ微粒子を1.35重量部および酸化チタン微粒子0.35重量部を外添したトナーG、および、シリコーンオイル処理シリカ微粒子1.35重量部および酸化チタン微粒子0.35重量部を外添したトナーHを作製した。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーGを用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーHを用いた以外は、実施例A1と同様に評価を行った。
実施例A1で用いた無機微粒子添加前のトナーに対して、シリコーンオイル処理シリカ微粒子を2.6重量部および酸化チタン微粒子1.1重量部を外添したトナーI、および、シリコーンオイル処理シリカ微粒子1.2重量部および酸化チタン微粒子0.5重量部を外添したトナーJを作製した。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーIを用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーJを用いた以外は、実施例A1と同様に評価を行った。
実施例A1で用いた無機微粒子添加前のトナーに対して、シリコーンオイル処理シリカ微粒子を1.3重量部および酸化チタン微粒子0.8重量部を外添したトナーK、および、シリコーンオイル処理シリカ微粒子1.5重量部および酸化チタン微粒子1.0重量部を外添したトナーLを作製した。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーKを用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーLを用いた以外は、実施例A1と同様に評価を行った。
次に、第2の本発明の実施例/比較例について説明する。なお、第2の本発明の効果が明確に確認できるように、第1の現像剤収納部に収納した現像剤に用いたトナーに外添される無機微粒子の種類や添加量は、第2の現像剤収納部に収納した現像剤に含まれるトナーに外添される無機微粒子の種類や添加量と同一のものを用いた(すなわち、いずれの実施例/比較例においても、S1/S2は、一定とした)。
ポリエステル樹脂(ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物・テレフタル酸を主体とする架橋ポリエステル、THF不溶分25%、MI=5.0、酸価=10.0、水酸基価=15.0、Tg=59.1℃)51.25重量部、マグネタイト(飽和磁化82Am2/kg、残留磁化5.5Am2/kg、保磁力4.8kA/m @398kA/m)45.0重量部、ポリプロピレンワックス(重量平均分子量3000)3.0重量部、帯電制御剤(商品名T−77 保土ヶ谷化学(株)製)0.75重量部とを、ヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これを設定温度160℃のエクストルーダーにより熱混練し混練物aを得た。
なお、いずれの評価も、30℃90%RH高温高湿(H−H)条件、および、10℃15%RH低温低湿(L−L)条件の双方について実施した。
混練物aの粉砕分級を調整して得られた分級済みトナー100重量部に、ジメチルジクロロシラン処理したシリカ微粒子(一次粒子粒径0.016μm、商品名:R972、日本アエロジル製)を1.5重量部添加し、第1の現像剤収納部用トナーとして体積平均粒径D1=6.1μm、粒度分布において体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合G1:26個数%のトナーC’を得た。
さらに、混練物aの粉砕分級を調整して得られた分級済みトナー100重量部に、ジメチルジクロロシラン処理したシリカ微粒子(一次粒子粒径0.016μm、商品名:R972、日本アエロジル製)を1.5重量部添加し、第2の現像剤収納部用トナーとして体積平均粒径D2=8.0μm、粒度分布において体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合G2:9個数%のトナーD’を得た。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーC’を用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーD’を用いた以外は、実施例B1と同様に評価を行った。
第1の現像剤収納部用トナーおよび第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーA’を用いた以外は、実施例B1と同様に評価を行った。
混練物aの粉砕分級を調整して得られた分級済みトナー100重量部に、ジメチルシリコーンオイル処理したシリカ微粒子(一次粒子粒径0.012μm、商品名:RY200、日本アエロジル製)1.2重量部を外添し、第1の現像剤収納部用トナーとして体積平均粒径D1=5.2μm、粒度分布において体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合G1:35個数%のトナーE’を得た。
さらに、混練物aの粉砕分級を調整して得られた分級済みトナー100重量部に、ジメチルシリコーンオイル処理したシリカ微粒子(一次粒子粒径0.012μm、商品名:RY200、日本アエロジル製)1.2重量部を外添し、第2の現像剤収納部用トナーとして体積平均粒径D2=9.9μm、粒度分布において体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合G2:8個数%のトナーF’を得た。
次に、第1の現像剤収納部用トナーとしてトナーE’を用い、第2の現像剤収納部用トナーとしてトナーF’を用いた以外は、実施例B1と同様に評価を行った。
−濃度維持性−
X−rite濃度計によって、複写開始直後(初期画像濃度)と、トナーを使い切った時点(最終画像濃度)とについて測定し、この結果を元に、初期画像濃度を100%とした時の最終画像濃度の比率(画像濃度の低下率、すなわち濃度維持性)を求めた。なお、表1および2に示す評価基準は以下の通りである。
○:最終画像濃度/初期画像濃度の値が93%以上であり、実用上問題無し
×:最終画像濃度/初期画像濃度の値が93%未満であり、実用上問題有り
カブリは、目視により評価した。なお、表1および2に示す評価基準は以下の通りである。
○:良好(カブリ無し)
△:やや不良(カブリが若干発生)
×:悪い(カブリが顕著に発生)
22 給紙カセット
23 搬送路
25 定着装置
27 排出部
31 像担持体
32 帯電装置
33 光書込み装置
35 転写装置
36 クリーニング装置
40 プロセスカートリッジ
70 現像剤収納空間
116a 第1の現像剤収納部
116b 第2の現像剤収納部
120 窓部 (走査光通過窓部)
122a,122b 現像剤通路
124 第1の攪拌搬送部材
125 現像剤担持体
130 第2の攪拌搬送部材
Claims (13)
- 潜像が形成された像担持体の表面に、トナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤を供給することにより前記潜像を現像(可視化)する現像工程と、
第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含む現像剤供給手段により、前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(1)を満たすことを特徴とする画像形成方法。
・式(1) S1/S2>1.0
〔但し、式(1)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕 - 前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
・式(2) 2.0≧S1/S2
〔但し、式(2)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕 - 前記現像剤が、チタニア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウムからなる酸化物無機微粒子から選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記現像剤が、磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジにおいて、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(3)を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ。
・式(3) S1/S2>1.0
〔但し、式(3)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕 - 画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジを用いた画像形成装置において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子と、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子とが、下式(4)を満たすことを特徴とする画像形成装置。
・式(4) S1/S2>1.0
〔但し、式(4)において、S1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表し、S2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるシリカ微粒子の含有量(重量%)を表す。〕 - 潜像が形成された像担持体の表面に、トナーを含む現像剤を供給することにより前記潜像を現像(可視化)する現像工程と、
第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含む現像剤供給手段により、前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給する現像剤供給工程と、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充する現像剤補充工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(5)を満たすことを特徴とする画像形成方法。
・式(5) D1/D2≦0.95
〔但し、式(5)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕 - 前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(6)を満たすことを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
・式(6) 0.55≦D1/D2
〔但し、式(6)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕 - 前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(7)を満たすことを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
・式(7) 1.1≦G1/G2≦4.0
〔但し、式(7)において、G1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表し、G2は前記第2の現像剤収納部に収納される現像剤に含まれるトナーの粒度分布において、体積平均粒径が4μm以下のトナー粒子の占める割合(個数%)を表す。〕 - 前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径D1、および、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径D2が、5〜12μmの範囲内であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
- 前記現像剤が、磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
- 画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジにおいて、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(8)を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ。
・式(8) D1/D2≦0.95
〔但し、式(8)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕 - 画像形成装置本体に着脱自在に装着され、
像担持体と、この像担持体表面に形成された潜像をトナーおよびシリカ微粒子を含む現像剤により現像(可視化)し、前記現像剤を収納すると共に前記像担持体表面に供給する現像剤供給手段を有する現像装置と、を少なくとも具備し、
前記現像剤供給手段が、第1の現像剤収納部と、前記第1の現像剤収納部と連通し、且つ、前記像担持体表面に前記現像剤を供給する第2の現像剤収納部と、を含み、
前記現像に際して前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤を前記像担持体表面に供給すると共に、前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤を前記第2の現像剤収納部に適宜補充するプロセスカートリッジを用いた画像形成装置において、
前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーと、前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーとが、下式(9)を満たすことを特徴とする画像形成装置。
・式(9) D1/D2≦0.95
〔但し、式(9)において、D1は前記第1の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナーの体積平均粒径(μm)を表し、D2は前記第2の現像剤収納部に収納された現像剤に含まれるトナー体積平均粒径(μm)を表す。〕
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