JP2007127854A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナー、キャリア、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され、ピーク粒径が0.8〜1.5μmである粒径分布を有する逆極性粒子、及びピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子を含む現像剤と、前記現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離する分離手段と、前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、を有する。
【選択図】図1
Description
(画像形成装置)
この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体(感光体)1に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Pに転写して画像形成を行うプリンタである。この画像形成装置は画像を担持するための像担持体1を有しており、像担持体1の周辺には、像担持体1を帯電するための帯電手段3、像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置2、像担持体1上のトナー像を転写するための転写ローラ4、及び像担持体1上の残留トナー除去用のクリーニングブレード5が、像担持体1の回転方向Aに沿って順に配置されている。
(現像装置)
本実施形態において現像装置2は、現像剤24を収容する現像剤槽16、該現像剤槽から供給された現像剤24を表面に担持して搬送する現像剤担持体11、および該現像剤担持体上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離手段としての逆極性粒子回収部材22を備え、分離された逆極性粒子は現像剤槽16に回収されるようになっている。これによって、逆極性粒子の消費を抑制できるので、当該逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果として長期にわたってキャリアの劣化を抑制できる。
(現像剤担持体)
現像剤担持体11は、固定配置された磁石ローラ13と、これを内包する回転自在なスリーブローラ12とから構成される。磁石ローラ13は、スリーブローラ12の回転方向Bに沿ってN1,S1,N3,N2,S2の5つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極N1は、像担持体1と対向する現像領域6の位置に配されており、また、スリーブローラ12上の現像剤24を剥離するための反発磁界を発生させる同極部N3,N2は、現像槽16内部に対向した位置に配置されている。
(現像剤槽の説明)
現像剤槽16は、ケーシング18より形成されており、通常は、内部に現像剤担持体11への現像剤供給用のバケットローラ17を収納している。ケーシング18のバケットローラ17に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のATDC(Automatic Toner Density Control)センサ20が配設されている。
(トナー補給部)
現像装置2は通常、現像領域6で消費される分のトナーを現像材槽16内に補給するための補給部7、および現像剤担持体11上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材(規制ブレード)15を有している。補給部7は、補給トナー23を収納したホッパ21と、現像剤槽16内へのトナー補給用の補給ローラ19とから構成される。
(分離手段、回収手段)
現像装置2においては、現像剤担持体11上の現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段として、現像剤担持体11上の現像剤から逆極性粒子を分離する電圧印加可能な材料からなる逆極性粒子回収部材22を採用する。逆極性粒子回収部材22は、図1に示すように、現像剤担持体11における現像領域6よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、逆極性粒子分離バイアスが印加されることにより、現像剤中の逆極性粒子を電気的に逆極性粒子回収部材22表面に分離・捕集するようになっている。逆極性粒子回収部材22によって逆極性粒子が分離された後、現像剤担持体11上の残りの現像剤、すなわちトナーおよびキャリアは引き続き搬送され、現像領域6において像担持体1上の静電潜像を現像する。
(逆極性粒子)
本発明において使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができ、また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾール等を使用することができる。
(トナー)
本発明に使用するトナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、3〜15μm程度が好ましい。
(キャリア)
本発明に使用するキャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、15〜100μmが好ましい。
(現像剤調製)
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50質量%、好ましくは6〜30質量%が適している。
(補給トナーの外添処理)
補給トナー23としては逆極性粒子を外添処理されたトナーを用いることが望ましい。逆極性粒子及び0.2〜0.6μmに粒径分布のピークを持つ粒子を外添されたトナーを用いることで、耐久によって徐々に劣化するキャリアの荷電性低下を有効に補助するとともに、感光体のクリーニング性能を良好に保つことが可能となる。補給トナー23における逆極性粒子の外添量はトナーに対して0.1〜5.0質量%、特に0.5〜3.0質量%が好ましい。また、補給トナー23における0.2〜0.6μmに粒径分布のピークを持つ粒子の外添量はトナーに対して0.01〜5.0質量%、特に0.1〜2.0質量%が好ましい。
(現像装置の動作説明−現像剤の動きI)
図1に示す現像装置2において詳しくは、現像剤槽16内の現像剤24は、バケットローラ17の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ17によって汲み上げられて現像剤担持体11表面のスリーブローラ12へと供給される。この現像剤24は、現像剤担持体(現像ローラ)11内部の磁石ローラ13の磁力によってスリーブローラ12の表面側に保持され、スリーブローラ12と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。その後、逆極性粒子回収部材22との対向部において、前記のように、現像剤に含まれる逆極性粒子のみが逆極性粒子回収部材に分離・捕集される。逆極性粒子が分離された残りの現像剤は像担持体1と対向する現像領域6へと搬送される。現像領域6では、磁石ローラ13の主磁極N1の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、像担持体1上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ11との間に形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが像担持体1上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域6でトナーを消費した現像剤24は、現像剤槽16に向けて搬送され、バケットローラ17に対向して設けられた磁石ローラ同極部N3,N2の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部7に設けられた不図示の補給制御部は、ATDCセンサ20の出力値から現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ19の駆動手段に駆動開始信号を送る。そして、トナー補給ローラ19の回転が始まり、この回転に伴って、ホッパ21内に貯蔵された補給トナー23が現像剤槽16内へ供給される。一方、逆極性粒子回収部材22により捕集された逆極性粒子は非画像形成時に現像ローラと逆極性粒子回収部材に印加される電界の向きを反転させることで、現像ローラ上へ戻され、現像ローラの回転に伴って現像剤と共に搬送され、現像剤槽に戻される。
(トナー担持体)
図2に示す現像装置2は、現像剤担持体11上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離手段として、図1において示した逆極性粒子回収部材22の代わりに、現像剤担持体11上の現像剤からトナーを分離するトナー担持体25を採用する。トナー担持体25は、図2に示すように、現像剤担持体11と像担持体1との間に設けられ、トナー分離バイアスが印加されることにより、現像剤中のトナーを電気的にトナー担持体表面に分離・担持させるようになっている。トナー担持体25によって分離・担持されたトナーは、当該トナー担持体25によって搬送され、現像領域6において像担持体1上の静電潜像を現像する。
(現像装置の動作説明−現像剤の動きII)
図2に示す現像装置2において詳しくは、現像剤槽16内の現像剤24は、現像装置2においてと同様に、バケットローラ17の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ17によって汲み上げられて現像剤担持体11表面のスリーブローラ12へと供給される。この現像剤24は、現像剤担持体(現像ローラ)11内部の磁石ローラ13の磁力によってスリーブローラ12の表面側に保持され、スリーブローラ12と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。その後、トナー担持体25との対向部において、前記のように、現像剤に含まれるトナーのみがトナー担持体25に分離・担持される。分離されたトナーは像担持体1と対向する現像領域6へと搬送される。現像領域6では、像担持体1上の静電潜像と現像バイアスの印加されたトナー担持体25との間に形成された電界がトナーに与える力により、トナー担持体25上のトナーが像担持体1上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域6を通過したトナー担持体上のトナー層は、トナー担持体と現像剤担持体との対向部における磁気ブラシによるトナー供給・回収を経て、現像領域に搬送される。一方、トナーが分離されて現像剤担持体11上に残った現像剤は、そのまま現像剤槽16に向けて搬送され、バケットローラ17に対向して設けられた磁石ローラ同極部N3,N2の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部7に設けられた不図示の補給制御部は、図1においてと同様に、現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ19の駆動手段に駆動開始信号を送り、補給トナー23が現像剤槽16内へ供給される。
現像装置としては、下記に示す現像装置Aと現像装置Bを用いた。
(2)現像剤の調製
現像剤としてはコニカミノルタ製bizhub C350用キャリア(粒径約33μm)と下記各種粒子を外添処理したトナーを用い、現像剤中のトナー比率8質量%としたものを用いた。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤の合計量の割合である。
(3)トナー試料の調製
トナーとして湿式造粒法により作製された粒径約6.5μmの負荷電性のトナーを用いた。トナー母材100質量部に対し、表1に示す条件で、1回目の外添処理として、流動化剤としての外添粒子(第1の粒子と第2の粒子と第3の粒子)をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて処理をした後、2回目の外添処理として、逆極性粒子を含む粒子1と粒子2をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて処理をした。なお、表中で帯電粒子の極性がマイナスのものは、トナーと同極性の粒子である。
表2に示すトナー試料及び現像装置を用いて、コニカミノルタ製複写機bizhub C350を改造した画像形成装置に搭載し、画像面積率約5%の画像チャートを用いて5万枚の耐久評価(A4横通紙)を行い、初期と耐久後の現像剤のトナー帯電量とクリーニング品質を評価した。
(トナー帯電量の測定法)
トナーの帯電量測定するにあたって、図3に示す装置を用いて測定した。まず、精密天秤で計量した現像剤1gを導電性スリーブ(31)の表面全体に均一になる様に乗せる。バイアス電源(33)からスリーブ(31)に2kVの電圧を供給すると共に、導電性スリーブ(31)内に設けられたマグネットロール(32)の回転数を1000rpmにする。この状態で30秒間放置して、トナーを円筒電極(34)に収集する。30秒後に円筒電極(34)の電位Vmを読み取ると共に、トナーの電荷量を求め、さらに収集したトナーの質量を精密天秤で測定し、平均帯電量を求めた。
(粒子帯電量の測定法)
表1における粒子帯電量の測定も、図3に示す装置により測定した。
測定したい粒子を外添処理したトナーをキャリアと混合して現像剤を作成し、1gを導電性スリーブ(31)に乗せる。その後の操作はトナー帯電量測定と同じであるが、円筒電極(34)に粒子だけを収集する極性のバイアス電圧を印加する。尚、トナーと同じ極性の粒子は測定できない。
(粒径分布の測定法)
本発明に使用される外添剤の粒径分布測定には、走査型電子顕微鏡により得られる粒子画像から、画像処理ソフトにプラネトロン社製Image−Proを用い、300個の粒子画像を処理して粒径を求め統計処理を行った。測定個数は、300個以上であれば良い。他の方法としては、レーザー散乱式粒径分布測定器、例えばSALD2200(島津製作所製)などを用いて測定しても良い。
(評価結果)
各実施例、比較例の初期と耐刷50k枚後のトナー帯電量と50k枚後の黒スジ評価結果も表2に示す。
2 現像装置
3 帯電手段
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 現像領域
7 補給部
11 現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石ローラ
14 磁石
15 規制部材
16 現像剤槽
17 バケットローラ
18 ケーシング
19 補給ローラ
20 ATDCセンサー
21 ホッパ
22 逆極性粒子回収部材
23 補給トナー
24 現像剤
25 トナー担持体
31 導電性スリーブ
32 マグネットロール
33 バイアス電源
34 円筒電極
Claims (5)
- トナー、キャリア、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電されピーク粒径が0.8〜1.5μmである粒径分布を有する逆極性粒子、及びピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子を含む現像剤と、
前記現像剤を収容する現像剤槽と、
前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、
を有することを特徴とする現像装置。 - トナー、キャリア、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電されピーク粒径が0.8〜1.5μmである粒径分布を有する逆極性粒子、及びピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子を含む現像剤と、
前記現像剤を収容する現像剤槽と、
前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤から前記トナーを分離するトナー担持体と、
を有することを特徴とする現像装置。 - 前記逆極性粒子及び前記ピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子は、前記トナーに外添されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
- 前記ピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子は、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される粒子であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の現像装置。
- 請求項1乃至4の何れか1項の現像装置を用い、潜像担持体上の潜像を現像することを特徴とする画像形成装置。
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