JP2006208978A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine that forms an image by an electrophotographic process.
従来、上記画像形成装置として、帯電装置により帯電した像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像化し、トナー像を転写装置により被転写体に転写するものが広く用いられている。転写装置としては、像担持体とこれに接触しつつ表面移動する被転写体との間に転写電界を形成して像担持体上のトナー像を被転写体に転写する静電方式のものが知られている。静電方式の転写装置では、主に正規帯電極性とは逆極性に帯電したトナーが被転写体に転写されずに像担持体表面に残留してしまう。この転写残トナーが除去されないまま像担持体が次の画像形成工程に供されると、転写残トナーが残った像担持体の部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質が劣化してしまう。そこで、転写領域から帯電領域までの像担持体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去することが広くおこなわれている。 Conventionally, as the image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on an image carrier charged by a charging device, the electrostatic latent image is converted into a toner image by a developing device, and the toner image is transferred to a transfer target by a transfer device. What is used is widely used. As the transfer device, an electrostatic apparatus that forms a transfer electric field between the image carrier and the transfer target that moves while contacting the image carrier and transfers the toner image on the image carrier to the transfer target. Are known. In the electrostatic transfer device, toner charged to a polarity opposite to the normal charging polarity is not transferred to the transfer target and remains on the surface of the image carrier. If the image carrier is subjected to the next image forming process without the transfer residual toner being removed, charging failure such as uneven charging occurs in the portion of the image carrier where the transfer residual toner remains, and the image quality deteriorates. . Therefore, a cleaning device is provided at a position facing the surface of the image carrier from the transfer area to the charging area to remove the transfer residual toner.
しかし、クリーニング装置には像担持体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや回収した転写残トナーを再利用するために搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。このため、画像形成装置が大型化してしまうという問題があった。特に、近年ではカラー画像の画像形成スピードの高速化が強く要求されているため、像担持体を各色ごとに備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流になりつつある。このタンデム型の画像形成装置において、複数ある像担持体の各色ごとにクリーニング装置を個別に設ける必要があるため、装置の大型化がより顕著な問題となっている。 However, the cleaning device requires a space for providing a waste toner tank for storing the transfer residual toner collected from the surface of the image carrier and a recycle toner transport passage for transporting the recovered transfer residual toner for reuse. Therefore, there is a problem that the image forming apparatus is increased in size. In particular, in recent years, there has been a strong demand for increasing the speed of image formation for color images, and so-called tandem type image forming apparatuses having an image carrier for each color are becoming mainstream. In this tandem type image forming apparatus, since it is necessary to individually provide a cleaning device for each color of a plurality of image carriers, an increase in the size of the device is a more significant problem.
このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、例えば特許文献1に開示された画像形成装置があげられる。この画像形成装置は、像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置にて回収する、いわゆる現像同時クリーニング方式を採用したものである。現像同時クリーニング方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用しており、別個に従来のようなクリーニング装置を設ける必要がない。よって、装置の小型化に大きく貢献することができる。 For example, an image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 can be cited as a device that can cope with the problem of the enlargement of the apparatus. This image forming apparatus employs a so-called simultaneous development cleaning system in which a transfer residual toner remaining on the surface of an image carrier is collected by a developing device. In the simultaneous development cleaning method, a developing device installed for a purpose other than cleaning is used as a cleaning means, and there is no need to separately provide a conventional cleaning device. Therefore, it can greatly contribute to the downsizing of the apparatus.
特許文献1に開示された画像形成装置では、像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを像担持体に付着させてトナー像化している。また、帯電装置として像担持体に接触する帯電ローラが記載されている。帯電装置としては、このように帯電ローラ等の帯電部材を像担持体表面に接触させる接触帯電方式と、帯電部材を像担持体表面に近接させる近接帯電方式と、コロナチャージャ等のチャージャ帯電方式とが知られている。チャージャ帯電方式は、オゾンやNOx等の放電生成物が大量に発生するため環境面で問題がある。これに対し、接触帯電方式や近接帯電方式は発生する放電生成物の量が少ないため環境面で有利である。これらのことから、上記特許文献1に開示された画像形成装置は、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なく環境面で優れた装置といえる。
In the image forming apparatus disclosed in
ところが、現像同時クリーニング方式と接触帯電方式とを採用した画像形成装置においては、像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、転写残トナーと帯電ローラとが接触することになる。転写残トナーにはトナーの正規帯電極性と逆極性に帯電したトナーが多く含まれており、逆極性に帯電した転写残トナーが帯電バイアスが印加される帯電ローラに付着してしまう。これにより、帯電ローラによる像担持体の一様帯電が妨げられ、像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。このため、画像濃度の低下や地肌汚れなどが発生し、画質劣化が生じるという問題があった。 However, in the image forming apparatus employing the simultaneous development cleaning method and the contact charging method, the transfer residual toner and the charging roller come into contact with each other while the transfer residual toner on the image carrier is transported to the development area. . The transfer residual toner contains a lot of toner charged to a polarity opposite to the normal charge polarity of the toner, and the transfer residual toner charged to the reverse polarity adheres to the charging roller to which the charging bias is applied. As a result, uniform charging of the image carrier by the charging roller is hindered, and the surface potential of the image carrier cannot be set to a desired potential, or charging failure such as uneven charging occurs. For this reason, there has been a problem that image density is deteriorated and background stains occur, resulting in image quality deterioration.
また、像担持体上の転写残トナーは画像のパターン状になっており、このような転写残トナーが帯電ローラにパターン状に付着するとパターンに対応した帯電不良が起こり、画像濃度低下や地肌汚れなどがパターン状に残像となって顕れてしまう。そこで、帯電ローラとの接触部よりも上流で像担持体上の転写残トナーのパターンを散布する転写残トナー散布手段を設け、帯電ローラへのパターン状のトナー付着を防ぎ、残像を目立たなくする方法が知られている。 In addition, the transfer residual toner on the image carrier has an image pattern, and when such transfer residual toner adheres to the charging roller in a pattern, charging failure corresponding to the pattern occurs, resulting in a decrease in image density or background contamination. Etc. appear as an afterimage in a pattern. Therefore, there is provided a transfer residual toner spraying means for spraying the transfer residual toner pattern on the image carrier upstream of the contact portion with the charging roller, preventing pattern-like toner from adhering to the charging roller and making the residual image inconspicuous. The method is known.
また、帯電ローラの帯電性能を低下させることなく、現像装置によって転写残トナーを良好に除去できるようにする種々の提案がなされている。例えば特許文献2では、被帯電面に接触配置された帯電部材に直流電圧を印加して被帯電面を所定の電位に帯電する帯電装置と、被帯電面から帯電部材に転移した転写残トナーを、被帯電面の帯電中に帯電部材から被帯電面に転移させる転移手段とを備えた装置が提案されている。詳しくは、転移手段として、帯電部材としての帯電ローラの周速度と被帯電面(像担持体表面)の周速度との間に速度差を設けて、摺擦による摩擦帯電により転写残トナーに帯電ローラへ印加する直流電圧と同極性の電荷を付与して、転写残トナーが帯電ローラ側から像担持体表面に転移するようにしたものが提案されている。また、転移手段として、帯電ローラに転移した帯電部材汚染物に電荷付与すべく帯電部材に接触配置された電荷付与部材を設けた装置が提案されている。この電荷付与部材は現像剤に対して帯電系列の異なる材料から成っており、帯電ローラとの摺擦による摩擦帯電により帯電ローラ上の転写残トナーに帯電部材へ印加する直流電圧と同極性の電荷を付与する。これにより、帯電ローラ上の転写残トナーが帯電ローラ側から像担持体表面に転移するようにしたものである。しかし、摩擦帯電により逆帯電しているトナーを完全に帯電ローラへ印加する直流電圧と同極性に帯電させることは難しく、画像濃度低下や地肌汚れの解決には至っていない。
In addition, various proposals have been made so that the transfer residual toner can be satisfactorily removed by the developing device without degrading the charging performance of the charging roller. For example, in
また、特許文献3では、像担持体に接触する帯電ローラの像担持体との接触部より下流にトナー掻き取り部材を設け、帯電ローラはトナー電荷を像担持体の帯電極性と同極性に制御する極性制御剤を有するものを提案している。 Further, in Patent Document 3, a toner scraping member is provided downstream from the contact portion of the charging roller that contacts the image carrier with the image carrier, and the charging roller controls the toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier. It has been proposed to have a polarity control agent.
さらに、特許文献4では、帯電部材よりも上流に、像担持体の長手方向に移動可能で、転写工程後の像担持体上に残留した現像剤を正規極性に帯電処理する現像剤帯電極性制御手段を設けたものが提案されている。これは、像担持体上に残留した現像剤を正規極性に帯電処理する際、微小な転写残トナーの過帯電や帯電不足を防止するために、現像剤帯電極性制御手段を像担持体の長手方向に移動可能としたものである。さらに、現像剤帯電極性制御手段による極性制御の均一化を図るために、現像剤帯電極性制御手段よりも上流でかつ転写装置よりも下流で、転写残トナーを均一化する残留現像剤均一化手段を設けたものも提案されている。しかしながら、このような移動可能な機構を設けることは、装置の複雑化を招いてしまう。また、このような現像剤帯電極性制御手段を用いても、逆帯電しているトナーを完全に正規極性に帯電させることは難しく、画像濃度低下や地肌汚れの解決には至っていない。
Further, in
さらに、特許文献5では、現像剤帯電制御手段に加え、トナーの円形度とキャリアの粒径分布等を規定したものを提案している。また、特許文献6では、現像剤帯電制御手段に加え、帯電ローラの硬度及びトナーの分子量分布、キャリアの粒径分布等を規定したものを提案している。 Further, Patent Document 5 proposes a toner that defines the toner circularity, carrier particle size distribution, and the like in addition to the developer charge control means. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 proposes a developer that defines the charging roller hardness, toner molecular weight distribution, carrier particle size distribution, and the like in addition to the developer charge control means.
上記特許文献2、3、4、5、6の装置は、接触型の帯電ローラに付着する多量の転写残トナーによる汚れを改善するものであり、これらにより汚れはある程度改善することはできる。しかしながら、接触型の帯電ローラでは完全に汚れを除去することは難しく、画像濃度低下や地肌汚れをはまだ不十分なレベルであった。
The devices disclosed in
本発明は上記背景に鑑みなされたものである。その目的とするところは、転写残トナーを現像装置によって回収する画像形成装置において、放電生成物の発生量を少なくするとともに、帯電不良を防止して長期に渡り高画質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above background. The object is to reduce the amount of discharge products generated in an image forming apparatus that collects untransferred toner with a developing device and to prevent poor charging and obtain a high-quality image over a long period of time. An image forming apparatus is provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該帯電した潜像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを該像担持体に付着させてトナー像化する現像装置と、該像担持体と被転写体との間に転写電界を形成して該像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、上記転写装置により転写されずに該像担持体上に残った転写残トナーを該像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備え、上記帯電装置は該像担持体表面に近接して配置された帯電部材に所定極性の帯電バイアスを印加するものであり、上記トナーの個数平均粒径における1μm以下の比率が10%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記帯電部材が樹脂製であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の画像形成装置において、上記帯電部材がローラ形状であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、上記ローラ形状の帯電部材の表面粗さRaが0.1μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の画像形成装置において、上記像担持体と上記帯電部材とが40μm以上のギャップを有して配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、上記トナーの帯電量をq[fC]、トナーの粒径をd[μm]と表した場合に、q/d値の分布において、該トナーの正規帯電極性と同極性で|0.1|[fc/μm]以下のものと逆極性のものとの合計の比率が10%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記トナーの添加剤の帯電量がトナーと同極性であり、かつ逆帯電する比率が0%であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、上記帯電装置は上記帯電部材にDCにACを重畳した電圧を印加して該像担持体を帯電させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記ACのピーク間電圧が1KV以上2KV以下であることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の画像形成装置において、上記像担持体と、上記帯電部材と、上記現像装置とが一体になって構成され、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジであることを特徴とするものである。
To achieve the above object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the charging member is made of a resin.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the charging member has a roller shape.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the third aspect, the roller-shaped charging member has a surface roughness Ra of 0.1 μm or less.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, or fourth aspect, the image carrier and the charging member are disposed with a gap of 40 μm or more. To do.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, or fifth aspect, the toner charge amount is expressed as q [fC] and the toner particle size is expressed as d [μm]. In addition, in the distribution of q / d values, the total ratio of the toner having the same polarity as the normal charging polarity of the toner and having a value of | 0.1 | [fc / μm] or less and that having the opposite polarity is 10% or less. It is characterized by.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the sixth aspect, the charge amount of the toner additive has the same polarity as the toner, and the reverse charge ratio is 0%. It is.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, fifth, sixth or seventh aspect, the charging device applies a voltage in which AC is superimposed on DC to the charging member. The image bearing member is charged.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth aspect, the AC peak-to-peak voltage is not less than 1 KV and not more than 2 KV.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, or ninth aspect, the image carrier, the charging member, and the developing device include: The process cartridge is configured as a unit and is detachable from the main body of the image forming apparatus.
これらの画像形成装置においては、像担持体に近接する帯電部材を用いることで、像担持体上の転写残トナーと帯電部材とが接触しないようにする。像担持体上の転写残トナーは近接した帯電部材に静電的に転移して付着するものはあるものの、その量は帯電部材を接触させた時に較べ格段に少なくなる。
さらに、以下のような構成とすることで、近接する帯電部材の汚れを抑制し、帯電不良を防止する。
この画像形成装置では、像担持体上に残った転写残トナーを像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備えており、転写残トナーがパターン状になっていてもこれを散布する。これにより、帯電部材へのパターン状のトナー付着を防ぎ、局所的に帯電不良が発生することを抑制する。
また、像担持体から帯電部材へ転移し難いようなトナーを用いる。以下、詳しく説明する。トナーの製造過程としては、結着樹脂と顔料等の複数の材料をある決まった組成比で混合した後に所望の粒径となるように細粉化するが、トナーを単一粒径に揃えることは困難であり実際には粒径分布を持ったものとなる。この中で、超微粒トナーは、上記組成比が保たれずにいわゆるトナーの均一性が悪くなり、本来の正規極性に帯電できずに逆極性に帯電するものが多くなる。これは、複数の材料の混合したものは異なる材料が相分離した構造になっているが、トナーを細粉化する過程では異なる材料の相分離構造界面での破壊が起こりやすい。超微粒トナーは、この相分離構造界面での破壊が多数繰り返されたものであるため、組成比が保たれ難く、トナーの均一性が悪くなる。このようなことから、超微粒トナーを少なくすることで、逆極性に帯電して帯電部材に転移しやすいトナーを少なくすることができる。後述する実験で示すように、トナーの個数平均粒径における1μm以下の比率が10%以下とすることで、帯電部材へのトナー付着が大幅に抑制されることが確認された。超微粒トナーとしての1μm以下のトナーを分級によりカットすることで、トナー本来の特性が発揮でき、逆帯電トナーが発生しにくくなり、帯電部材への付着を大きく減少させることができるといえる。
このように、上記条件を組み合わせた構成とすることで、転写残トナーの帯電部材への付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。また、近接の帯電部材を用いたものは発生する放電量が少なく環境面でも有利である。
In these image forming apparatuses, by using a charging member close to the image carrier, the transfer residual toner on the image carrier and the charging member are prevented from contacting each other. Although some of the transfer residual toner on the image carrier is electrostatically transferred to and adhering to a nearby charging member, the amount thereof is much smaller than when the charging member is brought into contact.
Further, by adopting the following configuration, contamination of adjacent charging members is suppressed and charging failure is prevented.
This image forming apparatus is provided with transfer residual toner spraying means for spraying the transfer residual toner remaining on the image carrier onto the surface of the image carrier, and sprays this even if the transfer residual toner has a pattern. This prevents pattern-like toner from adhering to the charging member and suppresses the occurrence of local charging failure.
Further, a toner that hardly transfers from the image carrier to the charging member is used. This will be described in detail below. In the toner manufacturing process, a plurality of materials such as a binder resin and a pigment are mixed at a certain composition ratio and then finely divided to obtain a desired particle diameter. Is difficult and actually has a particle size distribution. Among these, the ultrafine toner does not maintain the above composition ratio and deteriorates the so-called toner uniformity, and many toners are charged to the opposite polarity without being charged to the normal normal polarity. This is because a mixture of a plurality of materials has a structure in which different materials are phase-separated, but in the process of finely pulverizing the toner, destruction at the phase-separation structure interface of different materials is likely to occur. Since the ultrafine toner is repeatedly destroyed at the interface of the phase separation structure, the composition ratio is difficult to maintain and the uniformity of the toner is deteriorated. For this reason, by reducing the amount of ultrafine toner, it is possible to reduce the amount of toner that is charged to the opposite polarity and easily transferred to the charging member. As shown in an experiment to be described later, it was confirmed that the toner adhesion to the charging member is significantly suppressed when the ratio of 1 μm or less in the number average particle diameter of the toner is 10% or less. By cutting the toner having a particle size of 1 μm or less as the ultrafine toner by classification, the original characteristics of the toner can be exhibited, the reversely charged toner is hardly generated, and the adhesion to the charging member can be greatly reduced.
As described above, by combining the above-described conditions, it is possible to suppress the transfer residual toner from adhering to the charging member and prevent charging failure. In addition, the use of a nearby charging member is advantageous in terms of the environment because the amount of generated discharge is small.
請求項1乃至10の発明によれば、転写残トナーを現像装置によって回収する画像形成装置において、放電生成物の発生量を少なくするとともに、帯電不良を防止して長期に渡り高画質な画像を得ることができるという優れた効果がある。 According to the first to tenth aspects of the present invention, in the image forming apparatus that collects the transfer residual toner by the developing device, the generation amount of the discharge product is reduced and the charging failure is prevented, and a high-quality image can be obtained over a long period of time. There is an excellent effect that it can be obtained.
以下、本発明を、画像形成装置であるフルカラーレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ」という)に適用した実施形態について説明する。図1は、プリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの4つのトナー像形成手段2Y、2C、2M、2Kを横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。このタンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段2Y、C、M、Kが、図中左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Y、C、M、Kは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段2Y,C,M,Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体1Y,C,M,Kを備えている。そして、ドラム状の感光体1Y,C,M,Kのまわりには、それぞれ後述する帯電装置、現像装置等を備えている。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a full-color laser printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an image forming apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer. In this printer, four toner image forming units 2Y, 2C, 2M, and 2K of yellow, cyan, magenta, and black are arranged side by side to constitute a tandem image forming unit. In the tandem image forming unit, individual toner image forming units 2Y, C, M, and K are arranged in order from the left in the drawing. Here, the suffixes Y, C, M, and K of the respective symbols indicate members for yellow, magenta, cyan, and black, respectively. In the tandem image forming unit, the individual toner image forming units 2Y, 2C, 2M, and 2K include drum-shaped photoreceptors 1Y, 1C, 1M, and 1K as latent image carriers. Around the drum-shaped photoconductors 1Y, 1C, 1M, and 1K, a charging device, a developing device, and the like, which will be described later, are provided.
各色のトナー像形成手段2Y、C、M、Kは、本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして形成されている。これらのプロセスカートリッジは、プリンタ本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体から引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ本体に押し込むことによって、トナー像形成手段2Y、C、M、Kを所定の位置に装填することができる。 The toner image forming units 2Y, C, M, and K for the respective colors are formed as process cartridges that can be attached to and detached from the main body. These process cartridges can be pulled out from the printer body along guide rails (not shown) fixed to the printer body. Further, the toner image forming means 2Y, 2C, 2M, and 2K can be loaded at predetermined positions by pushing the process cartridge into the printer main body.
ここで、トナー像形成手段2Y、C、M、Kは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Y、C、M、Kを省略し、このトナー像形成手段2の説明を詳細におこなう。図2は、トナー像形成手段の概略構成図である。図中時計方向に回転する感光体1のまわりに、帯電装置3、現像装置5が順に配置されている。帯電装置3は、帯電部材としての帯電ローラ3aを備えている。帯電ローラ3aは、導電性の回転軸上に表層を導電性の樹脂またはゴムを設けたものであり、感光体1との間に微小ギャップを維持して近接対向するよう配置されている。帯電ローラ3bの回転軸に接続された帯電用高圧電源3bより電圧を印加することで感光体1の表面を一様に帯電する。現像装置5は、現像剤を収容する現像剤収容部と、感光体1表面に近接対向するように配置された現像剤担持体としての現像ローラ5aとを備えている。現像剤収容部内には、現像剤を攪拌しながら現像ローラ5a近傍へ現像剤を搬送する現像剤攪拌搬送部材5bを設けている。現像ローラ5aはこの現像剤を担持して感光体1と対向する位置まで搬送し、感光体1上の静電潜像にトナーを供給することによりこれを現像するよう構成されている。
Here, the toner image forming units 2Y, 2C, 2M, and 2K have the same configuration and operation. Therefore, the subscripts Y, C, M, and K of the respective symbols are omitted below, and the toner
また、プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル31Y,C,M,Kが配置されている。そして、このトナーボトル31Y,C,M,Kから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色現像装置5に各色トナーが補給される。
In addition,
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての露光装置4を設ける。この露光装置20は、画像データに基づいて各感光体1の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
An
また、タンデム画像形成部の直ぐ上には、中間転写ユニット6を設ける。中間転写ユニット6は、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト10を備えている。また、中間転写ベルト10を回転可能に支持する支持ローラ11,12,13と、感光体1Y,C,M,K上に形成されたトナー像を中間転写ベルト10上に転写するための一次転写ローラ14Y,C,M,Kを設ける。また、中間転写ベルト10の駆動方向に関して1次転写ローラ14Y,C,M,Kより下流に2次転写装置としての2次転写ローラ16を設ける。この2次転写ローラ16と中間転写ベルト10を挟んで反対の側には、支持ローラ13が配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、中間転写ベルト10の駆動方向に関して2次転写ローラ16より下流にベルトクリーニング装置15を設ける。
An intermediate transfer unit 6 is provided immediately above the tandem image forming unit. The intermediate transfer unit 6 includes an endless belt-like
また、プリンタ下部には、給紙ユニットを備えている。給紙ユニットは、給紙カセット20から記録紙Pを二次転写領域に搬送する給紙ローラ21、レジストローラ22等を備えている。
A lower part of the printer is provided with a paper feeding unit. The paper supply unit includes a paper supply roller 21 that conveys the recording paper P from the paper supply cassette 20 to the secondary transfer area, a
さらに、2次転写ローラ16よりトナー像を転写された記録媒体Pの進行方向に関して2次転写ローラ16より下流部には、記録媒体P上の画像を定着する定着装置ユニット23を備えている。定着ユニット23は、定着ローラ23a及び加圧ローラ23bを備え、記録紙P上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。
Further, a fixing
つぎに、上記プリンタの動作を説明する。個々のトナー像形成手段2で各感光体1を回転し、感光体1の回転とともに、帯電ローラ3aで感光体1の表面を一様に帯電する。次いで、画像データを露光装置4からのレーザによる書込み光を照射して感光体1上に静電潜像を形成する。その後、現像装置5によりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体1上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで中間転写ベルト10を回転搬送して、その可視像を各一次転写装置14で中間転写ベルト10上に順次転写する。これによって中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
Next, the operation of the printer will be described. Each
また、上記画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット20内の記録紙Pの先端が給紙ローラ21により繰り出され、レジストローラ22まで搬送され、一旦停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ16と中間転写ベルト10の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト10と2次転写対向ローラ16とは記録媒体Pを挟んでいわゆる2次転写ニップを形成し、2次転写ローラ16にて中間転写ベルト16上のトナー像を記録媒体P上に2次転写する。
Further, the leading edge of the recording paper P in the paper feed cassette 20 is fed out by the paper feed roller 21 in accordance with the timing of the image formation, and is conveyed to the
画像転写後の記録媒体Pは定着ユニット23へと送り込まれ、定着装置で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト10は、ベルトクリーニング装置15で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
The recording medium P after image transfer is sent to the fixing
なお、このプリンタは、転写領域から帯電領域までの間に、感光体1上の可視像を一次転写装置14で中間転写ベルト10上に転写する際に感光体1残った転写残トナーを除去する手段としてのクリーニング装置を設けていない。このようなクリーニング装置をもたないプリンタでは、手段として利用しており、感光体1上の転写残トナーを現像ローラ5aで回収するいわゆる現像同時クリーニング方式が採用されている。
This printer removes residual toner remaining on the
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
本実施形態のプリンタでは、上述のように、帯電ローラ3aは感光体1との間に微小ギャップを維持して近接対向するよう配置されている。そこで、感光体1上の転写残トナーは、現像ローラ5aで回収されるまでに通過する帯電部において帯電ローラ3aと接触しない。このため、感光体1上の転写残トナーは静電的に近接した帯電ローラ3aに転移して付着するものはあるものの、接触型の帯電部材を用いたものに較べその量は少なくなる。また、この近接の帯電ローラ3aを用いたものでは、接触型の帯電部材を用いたものと同様に発生する放電量がチャージャ帯電方式のものと較べて少なく環境面で有利である。
Next, the characteristic part of this embodiment is demonstrated.
In the printer of the present embodiment, as described above, the charging
また、このプリンタでは、感光体1の回転方向に関して1次転写部よりも下流で帯電部よりも上流に、感光体1上の転写残トナーを感光体1表面に散布する転写残トナー散布手段40を設けている。転写残トナー散布手段40は、帯電部よりも上流で転写残トナーが画像によりパターン化している場合でも散布して非パターン化する。これにより、近接する帯電ローラ3aに転写残トナーがパターン状に転移して、局所的に集中して付着してしまうことを妨ぎ、局所的な帯電不良の発生を抑制する。転写残トナー散布手段としては、芯金上に直毛またはループ状毛を貼り付けブラシ状としたブラシローラを用いた。また、ブラシの直毛またはループ状毛としては中抵抗の材料が好ましく、ナイロン、ポリエステル等が用いられる。
Further, in this printer, the transfer residual toner spraying means 40 for spraying the transfer residual toner on the
次に、本実施形態のプリンタに用いられるトナーの製造方法について説明する。
「樹脂微粒子エマルションの合成」
製造例1
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イオン交換水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製))11部・スチレン83部、メタクリル酸60部、アクリル酸tert−ブチル105部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、500回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度80℃まで昇温し6時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液50部を滴下して加え、70℃で15時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸tert−ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.08μmであった[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは62℃であった。
Next, a method for producing toner used in the printer of this embodiment will be described.
"Synthesis of resin fine particle emulsion"
Production Example 1
In a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer, 683 parts of ion exchange water, 11 parts of sodium salt of ethylene oxide methacrylate adduct sulfate (Eleminol RS-30: manufactured by Sanyo Chemical Industries), 83 parts of styrene, methacrylic acid When 60 parts, 105 parts of tert-butyl acrylate, and 1 part of ammonium persulfate were charged and stirred at 500 rpm for 30 minutes, a white emulsion was obtained. The system was heated to raise the system temperature to 80 ° C. and reacted for 6 hours. Further, 50 parts of a 1% ammonium persulfate aqueous solution was added dropwise, and the mixture was aged at 70 ° C. for 15 hours, followed by vinyl resin (styrene-methacrylic acid-tert-butyl acrylate-methacrylic acid ethylene oxide adduct sulfate sodium salt). Copolymer) aqueous dispersion [fine particle dispersion 1] was obtained. The volume average particle diameter of [fine particle dispersion 1] measured with LA-920 was 0.08 μm. A part of [fine particle dispersion 1] was dried to isolate the resin component. The resin content Tg was 62 ° C.
「水相の調整」
製造例2
イオン交換水1000部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)50部、酢酸エチル100部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
製造例3
イオン交換水1000部、[微粒子分散液2]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル80部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相2]とする。
製造例4
イオン交換水1000部、シリカ微粒子(AEROSIL130:一次粒子の平均径は約16nm、日本アエロジル株製)8部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル100部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相3]とする。
製造例5
イオン交換水1000部、二酸化チタン微粒子(P−25:一次粒子の平均径は約21nm、日本アエロジル株製)6部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル110部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相4]とする。
製造例6
イオン交換水1000部、[微粒子分散液1]45部、二酸化チタン微粒子(P−25:日本アエロジル株製)2部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相5]とする。
製造例7
イオン交換水1000部、[微粒子分散液3]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.55%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相6]とする。
製造例8
イオン交換水1000部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)40部、酢酸エチル100部を混合撹拌し微粒子を含有しない液体を得た。これを[水相7]とする。
"Adjusting the water phase"
Production Example 2
1000 parts of ion exchange water, 83 parts of [fine particle dispersion 1], 50 parts of a 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 100 parts of ethyl acetate are mixed and stirred to give a milky white color. Obtained liquid. This is designated as [Aqueous Phase 1].
Production Example 3
1000 parts of ion-exchanged water, 83 parts of [fine particle dispersion 2], 37 parts of a 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 80 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to give a milky white color Obtained liquid. This is designated as [Aqueous Phase 2].
Production Example 4
1000 parts of ion exchange water, silica fine particles (AEROSIL130: average particle size of primary particles is about 16 nm, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: manufactured by Sanyo Chemical Industries) 37 parts and 100 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to obtain a milky white liquid. This is designated as [Aqueous Phase 3].
Production Example 5
1000 parts of ion exchange water, 6 parts of titanium dioxide fine particles (P-25: primary particles have an average diameter of about 21 nm, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: Sanyo Chemical) 37 parts of Kogyo Co., Ltd. and 110 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to obtain a milky white liquid. This is designated as [Aqueous Phase 4].
Production Example 6
1000 parts of ion-exchanged water, 45 parts of [fine particle dispersion 1], 2 parts of titanium dioxide fine particles (P-25: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: Sanyo Chemical) 37 parts and 90 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to obtain a milky white liquid. This is designated as [Aqueous Phase 5].
Production Example 7
A mixture of 1000 parts of ion-exchanged water, 83 parts of [fine particle dispersion 3], 37 parts of a 48.55% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7: manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 90 parts of ethyl acetate is mixed with milky white. Obtained liquid. This is designated as [Aqueous Phase 6].
Production Example 8
1000 parts of ion-exchanged water, 40 parts of a 48.5% aqueous solution of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (ELEMINOL MON-7: manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 100 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to obtain a liquid containing no fine particles. This is designated as [Aqueous Phase 7].
「低分子ポリエステルの合成」
製造例9
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物388部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物550部、テレフタル酸333部、アジピン酸66部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸54部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg48℃、酸価30であった。
製造例10
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物262部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物180部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物236部、テレフタル酸266部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸34部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル2]を得た。[低分子ポリエステル2]は、数平均分子量2390、重量平均分子量6010、Tg58℃、酸価22であった。
"Synthesis of low molecular weight polyester"
Production Example 9
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer and a nitrogen inlet tube, 388 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 550 parts of bisphenol A propylene oxide 3-mole adduct, 333 parts terephthalic acid, 66 parts adipic acid and
Production Example 10
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen introduction tube, 262 parts of bisphenol
「イソシアネート基を有するプレポリマーの合成」
製造例11
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物698部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド5部を入れ、常圧220℃で10時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg61℃、酸価1、水酸基価54であった。次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]450部、イソホロンジイソシアネート80部、酢酸エチル500部を入90℃で8時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、0.98%であった。
"Synthesis of prepolymers with isocyanate groups"
Production Example 11
In a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introduction pipe, 698 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 81 parts of bisphenol A propylene oxide 2-mole adduct, 283 parts of terephthalic acid,
「ケチミンの合成」
製造例12
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、40℃で10時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は356であった。
"Synthesis of ketimine"
Production Example 12
In a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer, 170 parts of isophoronediamine and 75 parts of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 40 ° C. for 10 hours to obtain [ketimine compound 1]. The amine value of [ketimine compound 1] was 356.
「顔料マスターバッチの調整」
製造例13
水1200部、カーボンブラック(Printex60、デクサ製)440部、低分子ポリエステル1 1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて130℃で45分混練後、急冷して圧延冷却しパルペライザーで1mmφ以下に粉砕し[マスターバッチ1]を得た。
"Adjustment of pigment master batch"
Production Example 13
1200 parts of water, 440 parts of carbon black (Printex 60, manufactured by Dexa) and 1200 parts of low
「油相の作成」
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]400部、合成エステルワックス100部、CCA(サリチル酸金属錯体E−48:オリエント化学工業社製)10部、酢酸エチル1000部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た.[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった.
"Creating an oil phase"
A container equipped with a stir bar and a thermometer is charged with 400 parts of [Low molecular polyester 1], 100 parts of synthetic ester wax, 10 parts of CCA (salicylic acid metal complex E-48: manufactured by Orient Chemical Industries), and 1000 parts of ethyl acetate. The mixture was heated to 80 ° C. with stirring, maintained at 80 ° C. for 5 hours, and then cooled to 30 ° C. in 1 hour. Next, 500 parts of [Masterbatch 1] and 500 parts of ethyl acetate were charged in a container and mixed for 1 hour to obtain [Raw material solution 1].
[Raw material solution 1] Transfer 1324 parts to a container and use a bead mill (Ultra Visco Mill, manufactured by Imex Co., Ltd.) to feed liquid 1 kg / hr, disk peripheral speed 6 m / sec, 0.5 mm zirconia beads 80% by volume. Carbon black and WAX were dispersed under the conditions of filling and 3 passes. Next, 1324 parts of a 65% ethyl acetate solution of [low molecular weight polyester 1] was added, and one pass was performed with a bead mill under the above conditions to obtain [Pigment / WAX Dispersion 1]. The solid content concentration of [Pigment / WAX Dispersion 1] (130 ° C., 30 minutes) was 50%.
「乳化→脱溶剤」
[顔料・WAX分散液1]700部、[プレポリマー1]を1600部、[ケチミン化合物1]6.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で6000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで回転数13000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で8時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
"Emulsification → Desolvation"
700 parts of [Pigment / WAX Dispersion 1], 1600 parts of [Prepolymer 1] and 6.0 parts of [Ketimine Compound 1] were put in a container and mixed for 1 minute at 6000 rpm with a TK homomixer (made by Tokushu Kika). Thereafter, 1200 parts of [Aqueous Phase 1] was added to the container and mixed with a TK homomixer at 13,000 rpm for 20 minutes to obtain [Emulsified Slurry 1]. [Emulsion slurry 1] was put into a container equipped with a stirrer and a thermometer, and after removing the solvent at 30 ° C. for 8 hours, aging was carried out at 40 ° C. for 8 hours to obtain [Dispersion slurry 1].
「洗浄→乾燥」
[乳化スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した.
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて40℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩った後、トナー粒子100部に疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザン表面処理品、比表面積:200m2/g)0.5部と、疎水化ルチル型酸化チタン(イソブチルトリメトキシシラン表面処理品、平均一次粒子径:0.02μm)0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナーAを得た。この時、混合を1分撹拌5分静置のサイクルで10回行った。
"Washing → drying"
[Emulsified slurry 1] After 100 parts of vacuum filtration,
(1): 100 parts of ion-exchanged water was added to the filter cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed: 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered.
(2): 100 parts of a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added to the filter cake of (1), mixed with a TK homomixer (30 minutes at 12,000 rpm), and then filtered under reduced pressure.
(3): 100 parts of 10% hydrochloric acid was added to the filter cake of (2), mixed with a TK homomixer (rotation speed: 12000 rpm for 10 minutes), and then filtered.
(4): 300 parts of ion-exchanged water was added to the filter cake of (3), mixed with a TK homomixer (rotation speed: 12000 rpm for 10 minutes), and then filtered twice to obtain [Filter cake 1].
[Filter cake 1] was dried at 40 ° C. for 48 hours in a circulating drier, sieved with a mesh of 75 μm, and then hydrophobic silica (hexamethyldisilazane surface-treated product, specific surface area: 100 parts of toner particles). and 200m 2 /g)0.5 parts, hydrophobized rutile-type titanium oxide (isobutyltrimethoxysilane surface treated product, average primary particle diameter: 0.02 [mu] m) were mixed with 0.5 parts of a Henschel mixer, the toner a Got. At this time, mixing was performed 10 times in a cycle of stirring for 1 minute and allowing to stand for 5 minutes.
このトナーの体積平均粒径は4.55μm、Tgは53℃、樹脂成分のTHF不溶分は8%であった。 This toner had a volume average particle size of 4.55 μm, Tg of 53 ° C., and a THF insoluble content of the resin component of 8%.
次にシリコーン樹脂(SR2411:東レダウコーニングシリコーン社製)の固形分に対してカーボン(ライオンアクゾ社製、ケッチェンブラックEC−DJ600)7wt%を、ボールミルを使用して10分間分散し、この分散液を固形分10wt%になるよう希釈し分散液を得た。平均粒径30μmのマグネタイト粉芯材の5Kgに対して、上記の分散液を流動床型コーティング装置を用いて100℃の雰囲気下で約50g/minの割合で塗布し、さらに250℃で2時間加熱して膜厚0.5μmのキャリアを得た.膜厚の調整はコート液量により行った.このキャリアの体積固有抵抗は4.3×1010Ω・cmであった。得られたキャリアは最終工程で脱気処理を30分間行った。キャリア抵抗は、2mmの間隔で平行に配置した電極を有する容器に芯材を充填し両極間の1000Vでの直流抵抗を横川ヒューレットパッカード株式会社製4329A High Resistance Meterにて測定した。 Next, 7 wt% of carbon (manufactured by Lion Akzo, Ketjen Black EC-DJ600) is dispersed for 10 minutes using a ball mill with respect to the solid content of the silicone resin (SR2411: manufactured by Toray Dow Corning Silicone). The liquid was diluted to a solid content of 10 wt% to obtain a dispersion. The above dispersion is applied at a rate of about 50 g / min in an atmosphere of 100 ° C. using a fluidized bed coating apparatus to 5 kg of magnetite powder core material having an average particle size of 30 μm, and further at 250 ° C. for 2 hours. A carrier with a thickness of 0.5 μm was obtained by heating. The film thickness was adjusted according to the amount of coating solution. The carrier had a volume resistivity of 4.3 × 10 10 Ω · cm. The obtained carrier was degassed for 30 minutes in the final step. The carrier resistance was measured with a 4329A High Resistance Meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co., Ltd., with a core material filled in a container having electrodes arranged in parallel at intervals of 2 mm, and a DC resistance at 1000 V between the two electrodes.
ここで、上述のように、特に1μm以下のトナーが所望でない成分組成を有しており、トナーとしての機能を満足できないと考えられるため、1μm以下のトナーを分級によりカットした。このカットの比率を変化させたトナーを用い、以下の実験をおこなった。なお、現像剤は上記キャリア95重量部に対してトナー5重量部を混合し、現像剤を作製した。この現像剤を用い、図1のプリンタで画像出しをおこなった。 Here, as described above, in particular, a toner of 1 μm or less has an undesired component composition, and it is considered that the function as the toner cannot be satisfied. Therefore, the toner of 1 μm or less was cut by classification. The following experiment was conducted using the toner with the cut ratio changed. The developer was prepared by mixing 5 parts by weight of toner with 95 parts by weight of the carrier. Using this developer, an image was produced by the printer shown in FIG.
[実施例1]
使用したトナーの1μm以下の比率を8%とした。帯電ローラ3aとしては、ゴム製のローラを用い、帯電ローラ3aは感光体1に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ3aにはトナーおよび添加剤は付着せず、高画質な画像を得ることができた。また、帯電ローラ3aの寿命は120Kであった。
[Example 1]
The ratio of 1 μm or less of the used toner was 8%. A rubber roller was used as the charging
[実施例2]
使用したトナーは実施例1と同じく、1μm以下の比率を8%とした。実施例1で使用したゴム製のローラの代わりに、樹脂製のローラを用い、帯電ローラ3aは感光体1に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ3aにはトナーおよび添加剤は付着せず、高画質な画像をえることができた。また、帯電ローラ寿命は160Kと延びた。
[Example 2]
The toner used was the same as in Example 1 and the ratio of 1 μm or less was 8%. Instead of the rubber roller used in Example 1, a resin roller was used, and the charging
[比較例1]
使用したトナーの1μm以下の比率を13%とした。実施例1と同様のゴム製のローラを用い、感光体1に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ3a部材にはトナーおよび添加剤は付着して高画質な画像を得ることができなかった。
[Comparative Example 1]
The ratio of 1 μm or less of the used toner was 13%. A rubber roller similar to that in Example 1 was used, so that it was not in contact with the
[比較例2]
使用したトナーは比較例1と同じく、1μm以下の比率を13%とした。実施例1と同様のゴム樹脂製のローラを用い、感光体1に接触状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ3aにはトナーおよび添加剤は比較例1よりも著しく多く付着して高画質な画像を得ることができなかった。
[Comparative Example 2]
The toner used was the same as in Comparative Example 1, and the ratio of 1 μm or less was 13%. The same roller made of rubber resin as in Example 1 was used and brought into contact with the
[比較例3]
使用したトナーは実施例1と同じく、1μm以下の比率を8%とした。実施例1と同様のゴム樹脂製のローラを用い、感光体1に接触状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ3aにはトナーおよび添加剤は比較例2よりは改善されるが、比較例1よりも多く付着して高画質な画像を得ることができなかった。
[Comparative Example 3]
The toner used was the same as in Example 1 and the ratio of 1 μm or less was 8%. The same roller made of rubber resin as in Example 1 was used and brought into contact with the
このように、帯電ローラ3aを感光体1に接触させた場合は、帯電ローラ3aにトナーおよび添加剤は著しく多く付着する。帯電ローラ3aを感光体1に非接触にした場合は、1μm以下の比率を10%以下とすることで、帯電ローラ3aへのトナーおよび添加剤の付着は抑えらる。さらに、帯電ローラ3aの材質としては、ゴム製でも樹脂製でもあるレベルの画像品質を達成することが可能であるが、より長寿命な画像を得るためには、樹脂製の帯電ローラ3aを用いることが好ましいことが実験から確認された。樹脂製の帯電ローラはゴム製に比べて表面硬度が高く、トナーおよび添加剤の付着性が低いためと考えられる。
As described above, when the charging
また、上記樹脂製の帯電部材としては、ローラ形状のほか、平板形状、凹凸形状等の各種形状を使用することが可能である。しかし、部品の耐久性を向上させ高信頼なシステムとするためには、感光体1に常に同じ表面が対向しているものに較べ、ローラ形状にして回転させることが有効である。また、帯電ローラ3aの表面粗さRaは、トナーおよび添加剤の付着性に影響し、粗さが大きいほど帯電ローラ3aにトナーや添加剤が付着し易いことがわかった。実験により、帯電ローラ3aの表面粗さRaは0.1μm以下であるとトナーおよび添加剤の付着性が低減され、高信頼なシステムが達成できることが確認できた。
Further, as the resin charging member, various shapes such as a flat plate shape and an uneven shape can be used in addition to the roller shape. However, in order to improve the durability of the parts and make a highly reliable system, it is effective to rotate in the form of a roller as compared with the case where the same surface always faces the
また、上述のように、感光体1上のトナーが帯電ローラ3aに付着しないためには、帯電ローラ3aと感光体1とが非接触で間隙を持って配置されることが重要であるが、これについて詳しく説明する。感光体1上のトナーが帯電ローラ3aに付着しないためには、感光体1上のトナーが帯電ローラ3aに接触しないようにすることが重要である。ここで、トナーの粒径は近年小径化しており、平均粒径が5μmのトナーを使用したとき全面ベタ画像ではトナーは2層前後でトナー層としては10μm前後となる。また、細線や文字画像ではベタ画像より付着量が増えるため、トナー層は20μm前後となる。このようなトナー層の転写残トナーの厚みを考えると、帯電ローラ3aと感光体1とのギャップはトナー層よりも大きくする必要があり、厚めのトナー層の2倍程度の40μm以上にすることが望ましい。実験的にも、40μm以上のギャップを形成していることが好ましいという結果が得られた。
In addition, as described above, in order for the toner on the
また、この画像形成装置では、負帯電トナーによりトナー像を形成しているが、帯電部材に付着するトナーは正帯電トナーが多い。このため、帯電ローラに付着させないためには、トナーの帯電量分布を規定する。トナーの帯電量をq(fC)、トナーの粒径をd(μm)と表した場合に、q/d値の分布において、マイナス帯電のトナーであれば−0.1[fC/μm]以上の帯電量を持つトナーの割合を10%以下となるようにすることが有効である。なお、トナーの帯電量をq(fC)、トナーの粒径をd(μm)の測定には、ホソカワミクロン株式会社製の分析装置(商品名:「E−SPART ANALYZER」)を使用した。この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、トナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。なお、プラス帯電のトナーであれば0.1[fC/μm]以下の帯電量を持つトナーの割合を10%以下となるようにする。また、帯電部材にはトナーだけではなく添加剤も多く付着する事が知られている.添加剤の付着もトナーと同じように静電的に付着するため添加剤の帯電量は負帯電であり、かつ正帯電する比率が0%であることにより帯電部材汚れを抑制することが可能になった. In this image forming apparatus, a toner image is formed with negatively charged toner, but the toner adhering to the charging member is mostly positively charged toner. Therefore, in order not to adhere to the charging roller, the toner charge amount distribution is defined. When the charge amount of the toner is expressed as q (fC) and the particle diameter of the toner is expressed as d (μm), the distribution of q / d values is −0.1 [fC / μm] or more for a negatively charged toner. It is effective to make the ratio of the toner having the charge amount of 10% or less. An analyzer manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. (trade name: “E-SPART ANALYZER”) was used to measure the toner charge amount q (fC) and the toner particle size d (μm). This analyzer employs a method that uses a dual beam frequency-shifted laser Doppler velocimeter and an elastic wave that perturbs the movement of particles in an electrostatic field. Can be used to obtain data on the particle size and charge amount of each toner. If the toner is positively charged, the ratio of toner having a charge amount of 0.1 [fC / μm] or less is set to 10% or less. In addition, it is known that not only toner but also many additives adhere to the charging member. As the toner adheres electrostatically like the toner, the charge amount of the additive is negatively charged, and the positive charge ratio is 0%, so that charging member contamination can be suppressed. became.
また、高画質な画像を達成するためには、帯電方式として均一な帯電を付与する帯電装置3が望ましく、そのためには近接配置した帯電ローラ3aに帯電用高圧電源3bよりDCにACを重畳した電圧を印加することが望ましい。さらに、ACのピーク間電圧を高くすることで、安定した帯電が行われ高画質を達成することができる。しかし、ピーク間電圧を高くするとオゾン発生量が増大したり、感光体1にトナー等がフィルミングする現象が発生したりするため好ましくない。そこで、ピーク間電圧は、電位が均一になる1KV以上が好ましく、オゾン発生量を抑制するために2KV以下であることが必要である。
In order to achieve a high-quality image, the charging device 3 that applies uniform charging as a charging method is desirable. For this purpose, AC is superimposed on DC from a charging high-
以上、本実施形態で述べたように、感光体1に近接する帯電ローラ3aを用いて感光体1と接触しないようにすることで、接触型の帯電部材を用いたものに較べ、帯電部材に転移付着する転写残トナーを少なくする。また、感光体1上に残った転写残トナーを感光体表面に散布する転写残トナー散布手段40を備え、転写残トナーが帯電ローラ3aに局所的に多く転移して付着してしまうことを妨ぐ。さらに、トナーの個数平均粒径における1μm以下の比率が10%以下とことで、トナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電したトナーを少なくし、帯電部材に転移付着する転写残トナーを少なくする。このような条件を組み合わせることで、発生する放電量が少なくしながら、転写残トナーの帯電ローラ3aへの付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。
また、帯電ローラ3aの材質を樹脂製とすることで、帯電ローラ3aの表面硬度がゴム製に比べて高く、トナーおよび添加剤の付着性が低くなる。このため、転写残トナーの帯電ローラへの付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。
また、帯電部材はローラ形状とすることで、感光体1に常に同じ表面が対向しているものに較べ、部品の耐久性を向上させ高信頼なシステムとすることができる。
また、帯電ローラ3aの表面粗さRaは、トナーおよび添加剤の付着性に影響し、粗さが大きいほど帯電ローラ3aにトナーや添加剤が付着し易い。表面粗さRaは0.1μm以下であるとトナーおよび添加剤の付着性が低減され、高信頼なシステムが達成できる。
また、感光体1と帯電ローラ3aとが40μm以上のギャップを有して配置する。これは、トナーの粒径は近年小径化しており、平均粒径が5μmのトナーを使用したとき全面ベタ画像ではトナーは2層前後でトナー層としては10μm前後となる。また、細線や文字画像ではベタ画像より付着量が増えるため、トナー層は20μm前後となる。このようなトナー層の転写残トナーの厚みを考えると、帯電ローラ3aと感光体1とのギャップはトナー層よりも大きくする必要があり、厚めのトナー層の2倍程度の40μm以上にすることで、確実に感光体1上のトナーが帯電ローラ3aに付着しないようにできる。
また、このプリンタでは、負帯電トナーによりトナー像を形成しているが、帯電部材に付着するトナーは正帯電トナーが多い。このため、帯電ローラ3aに付着させないためには,トナーの帯電量をq[fC]、トナーの粒径をd[μm]と表した場合に、q/d値の分布において、トナーの正規帯電極性と同極性で|0.1|[fc/μm]以下のものと逆極性のものとの合計の比率が10%以下とすることが有効である。
また、帯電ローラ3aにはトナーだけではなく添加剤も多く付着する事が知られている。添加剤の付着もトナーと同じように静電的に付着する。このためトナーの添加剤の帯電量は、トナーと同極性であり、かつ逆帯電する比率が0%とすることが有効である。
また、近接帯電方式のもので高画質な画像を達成するには、帯電ローラ3aにDCにACを重畳した電圧を印加することが望ましい。
また、高画質な画像を達成し、かつ、オゾン発生量を抑制するには、ACのピーク間電圧は1KV以上2KV以下であることが望ましい。
また、プリンタ本体に対して着脱可能であって、感光体1と、帯電装置3と、現像装置10とが一体になって構成されたプロセスカートリッジとすることで、ユーザーメンテが容易となる。
As described above, as described in the present embodiment, the charging
In addition, by making the material of the charging
Further, by forming the charging member in a roller shape, the durability of the parts can be improved and a highly reliable system can be achieved as compared with the case where the same surface always faces the
Further, the surface roughness Ra of the charging
Further, the
In this printer, the toner image is formed with negatively charged toner, but the toner adhering to the charging member is mostly positively charged toner. For this reason, in order to prevent the toner from adhering to the charging
Further, it is known that not only toner but also a large amount of additives adhere to the charging
In order to achieve a high-quality image using the proximity charging method, it is desirable to apply a voltage in which AC is superimposed on DC to the charging
Further, in order to achieve a high-quality image and to suppress the amount of ozone generated, it is desirable that the AC peak-to-peak voltage is 1 KV or more and 2 KV or less.
In addition, user maintenance is facilitated by using a process cartridge that is detachably attached to the printer main body and is configured by integrating the
1Y、C、M、K 感光体
2Y、C、M、K トナー像形成手段
3 帯電装置
3a 帯電ローラ
3b 帯電用高圧電源
4 露光装置
5 現像装置
6 中間転写ユニット
10 中間転写ベルト
11、12、13 支持ローラ
14Y、C、M、K 一次転写ローラ
15 ベルトクリーニング装置
16 二次転写ローラ
20 給紙カセット
21 給紙ローラ
22 レジストローラ
23 定着ユニット
23a 定着ローラ
23b 加圧ローラ
24 排紙ローラ
31Y、C、M、K トナーボトル
40 転写残トナー散布手段
1Y, C, M, K photoconductor 2Y, C, M, K toner image forming means 3
Claims (10)
上記転写装置により転写されずに該像担持体上に残った転写残トナーを該像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備え、上記帯電装置は該像担持体表面に近接して配置された帯電部材に所定極性の帯電バイアスを印加するものであり、上記トナーの個数平均粒径における1μm以下の比率が10%以下であることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging device for charging the image carrier, a latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged latent image carrier, and charged to the same polarity as the charge polarity of the image carrier. A developing device that attaches the toner to the image carrier to form a toner image, and a transfer electric field is formed between the image carrier and the transfer target to transfer the toner image on the image support onto the transfer target. In an image forming apparatus provided with a transfer device for transferring to
Transfer residual toner spraying means for spraying transfer residual toner that has not been transferred by the transfer device and remains on the image carrier onto the surface of the image carrier, and the charging device is disposed close to the surface of the image carrier. An image forming apparatus for applying a charging bias of a predetermined polarity to the charged member, wherein a ratio of 1 μm or less to the number average particle diameter of the toner is 10% or less.
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