JP2008116651A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、およびこれに採用される現像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 facsimile machine, a printer, and the like, and a developing device used therefor.
従来、二成分現像剤を用いる現像装置として、現像剤担持体の軸方向に現像剤を搬送しながら現像剤担持体に供給する供給搬送路と、現像剤を攪拌しながら供給搬送路とは逆方向に搬送する攪拌搬送路とを設けて、供給搬送路と攪拌搬送路との間で現像剤を循環搬送させるものがあった。このような現像装置において、現像剤担持体に供給され、現像領域を通過した現像剤を供給搬送路で回収すると、現像でトナーが消費された回収現像剤と供給搬送路内の現像剤とが供給搬送路内で混ざることになる。この際、供給搬送路の下流側ほど現像領域を通過してトナーが消費された回収現像剤が多くなるため、下流側ほど現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度が低下する。現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度が低下すると、現像時の画像濃度も低下し、現像剤担持体に供給する搬送路の搬送方向上流側と下流側とで画像濃度が異なる濃度ムラという異常画像が発生する。 Conventionally, as a developing device using a two-component developer, a supply conveyance path for supplying a developer to the developer carrier while conveying the developer in the axial direction of the developer carrier and a supply conveyance path for stirring the developer are opposite to each other. In some cases, a developer conveyance path that conveys the developer in the direction is provided, and the developer is circulated and conveyed between the supply conveyance path and the agitation conveyance path. In such a developing device, when the developer that has been supplied to the developer carrying member and has passed through the development region is collected in the supply conveyance path, the recovered developer in which toner is consumed in the development and the developer in the supply conveyance path are separated. It will be mixed in the supply conveyance path. At this time, since the amount of the collected developer that has passed through the development region and consumed the toner increases toward the downstream side of the supply conveyance path, the toner concentration of the developer supplied to the developer carrier decreases toward the downstream side. When the toner density of the developer supplied to the developer carrier decreases, the image density during development also decreases, and density unevenness differs in the image density on the upstream and downstream sides in the conveyance direction of the conveyance path supplied to the developer carrier. An abnormal image is generated.
一方、回収現像剤を攪拌搬送路で回収すると、攪拌搬送路の搬送方向下流側で回収された現像剤ほど攪拌する時間が短くなる。攪拌搬送路の搬送方向下流側端部に到達した現像剤は供給搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡されるため、攪拌搬送路の搬送方向下流側で回収された現像剤は、すぐに供給搬送路に供給されることになる。これにより、トナー消費量に応じてトナー補給が適切になされていたとしても、現像剤の攪拌が不十分になり、トナー濃度が不均一になったリ、トナー帯電量が不充分となって画像濃度の不均一や画像濃度の低下などの問題を生じてしまう。 On the other hand, when the collected developer is collected in the stirring conveyance path, the developer collected on the downstream side in the conveyance direction of the stirring conveyance path becomes shorter in the stirring time. Since the developer that has reached the downstream end of the agitation transport path in the transport direction is delivered to the upstream end of the supply transport path in the transport direction, the developer collected immediately downstream in the transport direction of the agitation transport path is immediately It is supplied to the supply conveyance path. As a result, even if the toner is properly replenished according to the toner consumption amount, the developer is not sufficiently stirred, the toner density becomes uneven, and the toner charge amount becomes insufficient. Problems such as non-uniform density and low image density occur.
上述のように回収現像剤を供給搬送路または攪拌搬送路で回収することに起因する問題は、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5に記載の現像装置のように供給搬送路及び攪拌搬送路とは別に回収現像剤を回収する回収搬送路を設けることで解決することができる。これらの現像装置では、現像剤を搬送しながら現像剤担持体に供給する供給搬送路と、回収現像剤を回収しながら供給搬送路と同方向に搬送する回収搬送路とを備えている。さらに、供給搬送路の搬送方向最下流部まで到達した余剰現像剤と回収搬送路の搬送方向最下流部まで到達した回収現像剤とを攪拌する攪拌搬送路を備えている。供給搬送路、回収搬送路及び攪拌搬送路は、それぞれ仕切り部材によって仕切られている。また、供給搬送路の最下流部の攪拌搬送路との仕切り部材には攪拌搬送路に余剰現像剤を受け渡す余剰開口部、回収搬送路の下流側端部の攪拌搬送路との仕切り部材には攪拌搬送路に回収現像剤を受け渡す回収開口部を設けている。攪拌搬送路の最下流部の供給搬送路との仕切り部材には攪拌搬送路で攪拌された現像剤を供給搬送路に受け渡す攪拌開口部を設けている。この余剰開口部、回収開口部、攪拌開口部を介して3つの現像剤搬送路間で現像剤の受け渡しを行い、現像剤を循環搬送させる。このように、現像剤担持体への現像剤の供給と回収との機能を分離して行うことにより、現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度が一定となり、濃度ムラの発生を防止することができる。また、現像剤の攪拌と回収との機能を分離して行うことにより、現像剤の攪拌を充分に行うことができ、画像濃度を安定させることができる。
As described above, the problems caused by collecting the collected developer in the supply conveyance path or the agitation conveyance path are the problems of the developing apparatuses described in Patent Document 1,
このように供給搬送路、攪拌搬送路、回収搬送路の3つの現像剤搬送路を設けて、現像剤を循環搬送する現像装置において、現像剤搬送路内での現像剤の滞留を抑制し、現像剤を安定して循環搬送することが重要な課題となる。これは、現像剤が滞留すると、現像剤に過剰なストレスがかかり現像剤の劣化の進行が早まり、結果として流動性の悪化を招いてしまう。現像剤の流動性が悪化すると、現像剤の循環性や補給トナーの拡散性が悪くなる。特に滞留部では、現像剤の撹拌性が非常に悪くなるため、回収現像剤、余剰現像剤、補給トナーが十分攪拌されずに、トナー濃度が不均一または帯電が不充分なままの現像剤が現像剤担持体に供給されてしまう虞がある。このため、画像濃度が不安定になってしまう。 In this way, in the developing device that circulates and conveys the developer by providing the three developer conveyance paths of the supply conveyance path, the agitation conveyance path, and the recovery conveyance path, the retention of the developer in the developer conveyance path is suppressed, It is an important issue to stably circulate and convey the developer. This is because if the developer stays, excessive stress is applied to the developer, and the deterioration of the developer is accelerated, resulting in deterioration of fluidity. When the fluidity of the developer is deteriorated, the developer circulation property and the replenishment toner diffusibility are deteriorated. Especially in the staying part, the developer agitation becomes very poor, and the collected developer, surplus developer, and replenishment toner are not sufficiently agitated, and the developer has a non-uniform toner density or insufficient charge. There is a risk of being supplied to the developer carrying member. For this reason, the image density becomes unstable.
ここで、現像剤の循環搬送には、供給搬送路、攪拌搬送路および回収搬送路の3つの配置が大きく影響すると考えられる。
例えば、上記特許文献1や、特許文献2、特許文献3に開示される現像装置は、回収搬送路と攪拌搬送路が現像装置の下部に位置し、供給搬送路が現像装置の上部に位置するものであり、縦配置型と呼ばれるものである。この縦配置型の現像装置では、回収搬送路にて現像剤担持体から回収され、攪拌搬送路にて攪拌された現像剤を、上部に位置する供給搬送路へ持ち上げて供給する。このため、攪拌搬送路の最下流部で現像剤を滞留させて、攪拌開口部から攪拌搬送路の上部の供給搬送路に現像剤をオーバーフローさせている。このように縦配置型の現像装置では、攪拌搬送路の最下流部で現像剤を滞留させているので、上述のように現像剤や補給トナーが十分攪拌されないままに供給搬送路に受け渡され、供給搬送路から現像剤担持体に供給されてしまう虞がある。
Here, it is considered that the three arrangements of the supply conveyance path, the agitation conveyance path, and the recovery conveyance path have a great influence on the circulation conveyance of the developer.
For example, in the developing devices disclosed in Patent Literature 1,
特許文献4に提案される現像装置は、回収搬送路と供給搬送路、供給搬送路と攪拌搬送路とが隣接しており、各搬送路がほぼ同じ高さに配置されるものであり、横配置型の現像装置と呼ばれるものである。この横配置型の現像装置では、回収搬送路から攪拌搬送路、供給搬送路から攪拌搬送路、及び、攪拌搬送路から供給搬送路への現像剤の供給は略水平な現像剤の移動であり、上述の縦配置型のように、現像剤持ち上げるために攪拌開口部付近で現像剤を滞留させる必要がなく、上記不具合は低減される。しかしながら、回収搬送路から攪拌路へと供給搬送路を跨いで回収現像剤を受け渡させなければならないので、全体の循環安定性は良くない。特に、回収搬送路から供給搬送路を跨いで攪拌搬送路に受け渡す位置では、供給搬送路の余剰現像剤が抵抗となり回収現像剤に滞留が生じてしまうことがある。このため、縦配置型ほどではないが、上述のように現像剤や補給トナーが十分攪拌されないままに現像剤担持体に供給されてしまう虞がある。 In the developing device proposed in Patent Document 4, the recovery conveyance path and the supply conveyance path, the supply conveyance path and the agitation conveyance path are adjacent to each other, and each conveyance path is arranged at substantially the same height. This is a so-called arrangement type developing device. In this lateral arrangement type developing device, the supply of the developer from the recovery conveyance path to the agitation conveyance path, the supply conveyance path to the agitation conveyance path, and the agitation conveyance path to the supply conveyance path is a substantially horizontal movement of the developer. As in the case of the above-described vertical arrangement type, it is not necessary to retain the developer in the vicinity of the stirring opening in order to lift the developer, and the above problems are reduced. However, since the collected developer must be transferred from the collection conveyance path to the stirring path across the supply conveyance path, the overall circulation stability is not good. In particular, at a position where the recovery conveyance path is passed over the supply conveyance path to the stirring conveyance path, the excess developer in the supply conveyance path may become a resistance and the collected developer may stay. For this reason, although not as much as the vertical arrangement type, there is a possibility that the developer and the replenishment toner may be supplied to the developer carrier without being sufficiently stirred as described above.
これに対し、特許文献5に開示される現像装置は、供給搬送路と攪拌搬送路とが現像装置の下部に位置し、回収搬送路が現像装置の上部に位置するものである。この現像装置では、回収搬送路で現像剤担持体から回収された回収現像剤を自然落下により攪拌搬送路に供給し、攪拌搬送路と供給搬送路との間では略水平な現像剤の受け渡しをおこなう。このため、上記2つの型の現像装置に比べて、現像剤を受け渡す位置での滞留を少なくすることができる。
On the other hand, in the developing device disclosed in
上述のように、供給搬送路と攪拌搬送路とが現像装置の下部に位置し、回収搬送路が現像装置の上部に位置する現像装置では、現像剤の搬送性能が安定化に関して比較的課題が少ない。しかしながら、この現像装置においても、現像剤量が多くなると各搬送路間の現像剤を受け渡す位置で滞留が起き易くなり、これを低減するようにすることが望まれる。その一つとして、回収搬送路での回収現像剤の量が増えると、最下流部の攪拌搬送路への受け渡し部に回収現像剤が大量に滞留して受け渡しがスムーズにいかないという課題がある。 As described above, in the developing device in which the supply conveyance path and the agitation conveyance path are located in the lower part of the developing device and the recovery conveyance path is located in the upper part of the developing device, there is a relative problem in terms of stabilizing the developer conveyance performance. Few. However, also in this developing device, when the amount of developer increases, stagnation tends to occur at a position where the developer is transferred between the conveyance paths, and it is desired to reduce this. As one of them, when the amount of the collected developer in the collection conveyance path increases, there is a problem that a large amount of the collected developer stays in the transfer section to the agitation conveyance path in the most downstream portion and the transfer is not smoothly performed. .
これを解決する方法として、現像剤回収搬送部材や、現像剤攪拌搬送部材のスクリュの径や回転数等で調整することが考えられるが、画質面の要求(現像ギャップ、剤密度等)から、これらの調整だけでは滞留を解決できない場合が多い。 As a method for solving this, it is conceivable to adjust the screw diameter of the developer collecting and conveying member and the screw of the developer agitating and conveying member, the number of rotations, etc. From the requirements of the image quality (development gap, agent density, etc.) In many cases, these adjustments alone cannot solve the retention.
そこで、回収搬送路から攪拌搬送路への受け渡しの回収開口部の大きさを広げて受け渡しをスムーズにおこない、滞留を解決することが有効と考えられる。回収開口部を広げる方法としては、回収開口部を搬送方向に広げることが考えられる。さらに、搬送方向に広げる方法としては、搬送方向に沿って画像領域外に向かって広げるとものと、画像領域内に向かって広げるものが考えられる。また、二成分現像装置では、現像により消費された分のトナー補給を、現像装置内の現像剤と補給されたトナーとを攪拌する時間を十分確保するため、攪拌搬送路の上流部、すなわち、回収搬送路の下流部側の位置でおこなっている。ここで、回収開口部を軸方向に沿って画像領域外に広げると、軸方向へ広げるスペースとトナー補給部とのレイアウトが難しくなり、結果として現像装置サイズを軸方向に広げなければなくなる。よって、機械が大型化してしまうという不具合が発生する。 Therefore, it is considered effective to widen the size of the collection opening for delivery from the collection conveyance path to the agitation conveyance path so as to smoothly deliver and solve the retention. As a method of widening the collection opening, it is conceivable to widen the collection opening in the transport direction. Further, as a method of expanding in the conveyance direction, there are a method in which the image is expanded outside the image area along the conveyance direction, and the method is expanded toward the image area. Further, in the two-component developing device, in order to sufficiently supply the toner replenished by the development, the time required to stir the developer and the replenished toner in the developing device, This is performed at a position on the downstream side of the collection conveyance path. Here, if the collection opening is expanded outside the image area along the axial direction, the layout of the space extending in the axial direction and the toner replenishing portion becomes difficult, and as a result, the size of the developing device must be expanded in the axial direction. Therefore, the malfunction that a machine will enlarge will generate | occur | produce.
一方、回収開口部を搬送方向に沿って画像領域内へ広げると、攪拌時間を短くすることになり、余剰現像剤と回収現像剤と補給されたトナーとを十分に攪拌できないままに供給搬送路へ供給してしまう可能性がある。このため、トナー濃度やトナーの帯電量が不均一となって画像濃度の不均一や画像濃度の低下などの問題が生じてしまう。 On the other hand, if the recovery opening is expanded in the image area along the transport direction, the stirring time is shortened, and the supply transport path is maintained without sufficiently stirring the excess developer, the recovered developer, and the replenished toner. There is a possibility of being supplied to. For this reason, the toner density and the charge amount of the toner become non-uniform, causing problems such as non-uniform image density and low image density.
また、回収開口部を搬送方向に直行する横方向へ広げることが考えられる。しかし、回収開口部を横方向に広げて、多量の回収現像剤をいっきに受け渡すと、攪拌搬送路の上流部で滞留が起こってしまう。 Further, it is conceivable to widen the collection opening in the lateral direction perpendicular to the transport direction. However, if the collection opening is widened in the horizontal direction and a large amount of the collected developer is delivered all at once, stagnation occurs in the upstream portion of the stirring conveyance path.
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤の供給、回収及び攪拌の機能を分けた3つの現像剤搬送路を備えた現像装置および画像形成装置において、画像品質、耐久性、小型化等の性能を維持しながら現像剤の安定した循環搬送をおこない安定した画像濃度を得ることのできる現像装置および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, and an object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus provided with three developer conveying paths in which the functions of supplying, collecting and stirring the developer are divided. The present invention provides a developing device and an image forming apparatus that can stably convey and convey a developer and obtain a stable image density while maintaining performance such as image quality, durability, and downsizing.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、キャリアとトナーとからなる現像剤を表面に担持して回転し、潜像担持体と対向する領域で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸方向に沿って該現像剤を搬送しながら該現像剤担持体に供給する現像剤供給搬送部材を有する供給搬送路と、該現像剤担持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに、回収現像剤を該現像剤供給搬送部材と平行でかつ同方向へ搬送する現像剤回収搬送部材を有する回収搬送路と、現像に用いられずに該供給搬送路の搬送方向の最下流部まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該回収搬送路の搬送方向の最下流部まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送部材と平行でかつ逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を有する攪拌搬送路と、現像でトナー消費された該回収現像剤にトナーを補給するトナー補給手段と、該回収搬送路、該供給搬送路及び該攪拌搬送路の3つの現像剤搬送路をそれぞれ仕切る仕切り部材とを備え、該回収搬送路は該攪拌搬送路の重力方向上方に位置し、該回収搬送路の最下流部で該攪拌搬送路との間の仕切り部材に設けた回収現像剤供給開口部を介して該回収搬送路の回収現像剤を自然落下で該攪拌搬送路に供給し、該供給搬送路の最下流部で該攪拌搬送路との間の仕切り部材に設けた余剰現像剤供給開口部を介して該供給搬送路の該余剰現像剤を該攪拌搬送路に供給し、該攪拌搬送路の最下流部で該供給搬送路との間の仕切り部材に設けた攪拌現像剤開口部を介して該回収現像剤と該余剰現像剤とを攪拌した後の攪拌現像剤を該供給搬送路に供給することで現像剤を循環搬送する現像装置において、上記回収現像剤供給開口部が上記回収搬送路の下流にいくに従い広くなるよう構成した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の現像装置において、上記回収現像剤供給開口部の上流端部が狭く、下流端部が広い台形形状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の現像装置において、上記回収現像剤供給開口部は、上記現像剤が通過容易な大きさの開口を複数の配置したものであり、下流にいくに従い該開口の数を増やしたもの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1、2または3の現像装置において、上記余剰現像剤供給開口部は、上記供給搬送路の最下流部で上記攪拌搬送路との間の仕切り部材の下方で少なくとも上記現像剤攪拌搬送部材の中心軸より高さの低い部分を残して該仕切り部材に開口を設けたもの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の現像装置において、上記余剰現像剤開口部の開口幅を、上記現像剤攪拌搬送部材のスクリュピッチよりも狭くす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の現像装置において、上記供給搬送路を上記攪拌搬送路よりも上記現像剤供給搬送部材の高さの半分以内の範囲で高い位置に設け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1、2、3、4、5または6の現像装置において、上記現像剤はトナーとキャリアからなる二成分現像剤であり、該キャリアは体積平均粒径が20〜60[μm]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の現像装置において、上記現像剤はトナーとキャリアからなる二成分現像剤であり、該トナーは体積平均粒径が3〜8[μm]で、体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲に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の現像装置において、上記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲に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8の現像装置において、上記トナーはトナー母体粒子表面に平均一次粒径が50〜500nmで、嵩密度が0.3g/cm3以上の微粒子を外添加して得られたトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像する現像手段と、該トナー像を非転写体に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項11の画像形成装置において、複数の像担持体と該像担持体上にそれぞれトナー像を形成する現像装置とを有する第一画像形成ユニット群と、該第一画像形成ユニット群の複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次転写された第一重ね合わせトナー像を担持する第一トナー像担持ベルトとを有する第一画像ステーションと、複数の像担持体と該像担持体上にそれぞれトナー像を形成する現像装置とを有する第二画像形成ユニット群と、該第二画像形成ユニット群の複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次転写された第二重ね合わせトナー像を担持する第二トナー像担持ベルトとを有する第二画像ステーションとを備え、該第一画像ステーションにより形成された該第一重ね合わせトナー像を第一トナー像担持ベルトより記録媒体の第一面に、該第二画像ステーションにより形成された該第二重ね合わせトナー像を該第二トナー像担持ベルトより記録体の第二面に、同時もしくは順次に転写する両面転写方式であることを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項12の画像形成装置において、上記複数の現像装置に補給する各色トナーを貯蔵するトナー貯蔵部を備え、第一画像形成ユニットで使用されるトナーと第二画像形成ユニットで使用されるトナーは、同一の各色のトナー貯蔵部から供給することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that a developer composed of a carrier and a toner is carried on the surface and rotated, and the latent image carrier surface is latent in a region facing the latent image carrier. Supply carrier having a developer carrier for supplying toner to an image for development and a developer supply / conveying member for feeding the developer to the developer carrier while transporting the developer along the axial direction of the developer carrier A recovery transport path having a developer recovery transport member that recovers the developer after completion of development from the developer carrying member and transports the recovered developer in the same direction in parallel with the developer supply transport member And the surplus developer transported to the most downstream part in the transport direction of the supply transport path without being used for development, and recovered from the developer carrier and transported to the most downstream part in the transport direction of the recovery transport path The surplus developer and the recovered developer are supplied with the recovered developer. An agitating / conveying path having a developer agitating / conveying member that conveys in parallel and in the opposite direction to the developer supply / conveying member while agitating the toner, and a toner replenishing means for replenishing the recovered developer that has been consumed by development A partition member that divides each of the three developer transport paths of the recovery transport path, the supply transport path, and the stirring transport path, and the recovery transport path is located above the stirring transport path in the gravitational direction. The recovered developer in the recovery conveyance path is supplied to the agitation conveyance path by natural fall through a recovery developer supply opening provided in a partition member between the agitation conveyance path and the most downstream portion of the conveyance path, The surplus developer in the supply conveyance path is supplied to the agitation conveyance path through an excess developer supply opening provided in a partition member between the supply conveyance path and the stirring conveyance path, and the agitation A partition member between the supply conveyance path at the most downstream portion of the conveyance path In the developing device that circulates and conveys the developer by supplying the agitated developer after stirring the collected developer and the excess developer to the supply and conveying path through the agitated developer opening. The agent supply opening is configured to become wider as it goes downstream of the collection conveyance path.
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the recovered developer supply opening has a trapezoidal shape with a narrow upstream end and a wide downstream end.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the recovered developer supply opening includes a plurality of openings of a size that allows the developer to easily pass through. The number of openings is increased.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the first, second, or third aspect, the surplus developer supply opening is a partition member between the stirring conveyance path and the most downstream portion of the supply conveyance path. An opening is provided in the partition member, leaving at least a portion lower than the central axis of the developer stirring and conveying member below.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to the first, second, third, or fourth aspect, an opening width of the excess developer opening is narrower than a screw pitch of the developer agitating / conveying member. It is what.
Further, the invention of claim 6 is the developing device of
The invention of claim 7 is the developing device of
The invention of
According to a ninth aspect of the present invention, in the developing device according to the eighth aspect, the toner has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180. It is a feature.
The toner according to claim 10 is the developing device according to
The invention according to claim 11 provides a latent image carrier that carries an electrostatic latent image, a latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier, and a static image on the latent image carrier. An image forming apparatus comprising: a developing unit that develops an electrostatic latent image into a toner image; and a transfer unit that transfers the toner image to a non-transfer body. , 6, 7, 8, 9 or 10 is used.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eleventh aspect, a first image forming unit group having a plurality of image carriers and a developing device that forms toner images on the image carriers, A first image station having a first toner image carrying belt carrying a first superimposed toner image onto which toner images formed on a plurality of image carriers of the first image forming unit group are sequentially transferred; A second image forming unit group having an image carrier and a developing device for forming a toner image on the image carrier, and toner images formed on the plurality of image carriers in the second image forming unit group. A second image station having a second toner image carrying belt for carrying a second superimposed toner image transferred sequentially, and the first superimposed toner image formed by the first image station is a first image station. The second superimposed toner image formed by the second image station is transferred from the toner image carrying belt to the first surface of the recording medium simultaneously or sequentially from the second toner image carrying belt to the second surface of the recording medium. It is a double-sided transfer system for transferring.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth aspect of the present invention, the image forming apparatus further comprises a toner storage section that stores toner of each color to be supplied to the plurality of developing devices. The toner used in the image forming unit is supplied from the same color toner storage unit.
これらの発明においては、回収現像剤供給開口部を下流に行くに従い広げていくことにより、下流にいくに従い受け渡し量を徐々に増加させて、回収現像剤量に応じたスムーズな受け渡しを可能とする。すなわち、回収現像剤量の量が増えても、回収現像剤供給開口部の下流部の広い部分で多量に受け渡すことにより、回収搬送路の下流部での現像剤の滞留を抑制することができる。また、このような形状の回収現像剤供給開口部では、攪拌搬送路に一気に現像剤が一気に受け渡されるものではないので、攪拌搬送路の上流部で滞留を抑制することができる。よって、安定した現像剤の循環搬送が可能となる。さらに、回収現像剤の量によって回収現像剤供給開口部を搬送方向に沿って広げる必要がある場合でも、広げる大きさを小さくできるので、大型化や、攪拌時間不足という問題を抑制できる。 In these inventions, by expanding the recovered developer supply opening as it goes downstream, the delivery amount is gradually increased as it goes downstream, enabling smooth delivery according to the recovered developer amount. . That is, even if the amount of the collected developer increases, the developer is prevented from staying in the downstream portion of the collection conveyance path by delivering a large amount in the wide portion of the downstream portion of the collected developer supply opening. it can. Further, in the collected developer supply opening having such a shape, the developer is not delivered all at once to the agitation transport path, so that the stay in the upstream part of the agitation transport path can be suppressed. Therefore, it is possible to stably convey and convey the developer. Further, even when it is necessary to widen the recovered developer supply opening along the transport direction depending on the amount of recovered developer, the size of the expanded developer can be reduced, so that problems such as an increase in size and insufficient stirring time can be suppressed.
以上、本発明によれば、現像剤の供給、回収及び攪拌の機能を分けた3つの現像剤搬送路を備えた現像装置および画像形成装置において、画像品質、耐久性、小型化等の性能を維持しながら現像剤の安定した循環搬送ができ安定した画像濃度を得ることができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, in the developing device and the image forming apparatus provided with the three developer transport paths in which the functions of supplying, collecting, and stirring the developer are divided, the performance such as image quality, durability, and miniaturization is achieved. There is an excellent effect that the developer can be stably circulated and maintained, and a stable image density can be obtained.
以下、本発明をフルカラー用の画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
まず、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置について説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置の概略構成図である。図1の現像装置5は、回転しながら感光体1の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ103と、現像ローラ103に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ112を備えている。また、現像部の上流部で現像ローラ103に現像剤を供給しながら図1の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュ104を備えた供給搬送路105と、現像部の下流部で現像ローラ103から現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ104と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュ106を備えた回収搬送路107とを備えている。また、供給搬送路105に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路109を備えている。これらの供給搬送路105、回収搬送路107、攪拌搬送路109はいずれも現像ローラ103の下方に配置されている。攪拌搬送路109は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ104とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ108を備えている。この攪拌搬送路109の上方に回収搬送路7が配置されることになる。供給搬送路5と攪拌搬送路109とは仕切り部材としての第一仕切り壁110によって仕切られている。第一仕切り壁110の供給搬送路105と攪拌搬送路109とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は現像剤受け渡し用の開口部112,113となっており、供給搬送路109と攪拌搬送路109とが連通している。すなわち、第一仕切り壁110は、供給搬送路105と攪拌搬送路109の両端部の開口部以外の箇所を隔離している。また、供給搬送路105と回収搬送路107とは、仕切り部材としての第二仕切り壁111によって仕切られているが、第二仕切り壁111の供給搬送路105と回収搬送路107とを仕切る箇所には開口部を設けていない。また、攪拌搬送路109と上方に位置する回収搬送路107とは、第2二仕切り壁111によって仕切られているが、第二仕切り壁111の攪拌搬送路104と回収搬送路107とを仕切る箇所の図中奥側の下方にも現像剤受け渡し用の開口部を設けている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a full-color image forming apparatus will be described.
First, a developing device employed in the image forming apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device employed in the image forming apparatus of the present embodiment. The developing
供給搬送路105では、現像ローラ103への現像剤供給量が供給スクリュ104の搬送方向の位置にかかわらず適正な量となるようにするため、供給搬送路105で搬送される現像剤の上部から確実に現像ローラ103への供給がおこなわれるように、現像ローラ103の近傍汲み上げ磁力の範囲内に供給スクリュ104の軸芯がくるように配置されている。このようにして、供給搬送路105から現像ローラ103上に供給された現像剤を現像ドクタ102によって薄層化した現像剤を感光体1との対向部である現像部まで搬送し現像を行う。また、回収搬送路107では、回収スクリュ106が連れ廻りにより現像ローラ103から現像済みの現像剤を回収する。このとき、回収搬送路107から供給搬送路105へ現像剤が進入しないように、回収搬送路107と現像ローラ103とは十分近接して、好ましくは間隙を1mm以下として配置することが好ましい。このように配置することにより、現像後の現像剤は現像ローラ103から回収搬送路107へ分離され、現像ローラ103に連れ回って供給搬送路105に進入することがなくなる。
In the
このような現像装置5における3つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。図2は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
The developer circulation in the three developer conveyance paths in the developing
供給搬送路105では、現像ローラ103に現像剤を供給しながら、供給スクリュ105の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ103に供給され現像に用いられず供給搬送路5の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁110の奥側開口部である余剰開口部112より攪拌搬送路109に供給される(図4中矢印E)。回収搬送路107では、現像ローラ103から現像済みの現像剤を回収しながら、回収スクリュ106により、供給スクリュ104と同方向に回収した回収現像剤を下流側に搬送する。そして、現像ローラ105から回収され、回収スクリュ106によって回収搬送路107の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁111の奥側下面に設けられた開口部である回収開口部114より、下方に配置される攪拌搬送路104に自然落下により供給される(図4中矢印F)。そして、攪拌搬送路109は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ108の搬送方向下流側であり、供給スクリュ105の搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁110の手前側開口である供給開口部113より供給搬送路105に供給される(図4中矢印D)。
In the
なお、攪拌搬送路107の回収開口部114の手前には、トナー濃度センサ115が設けられ、センサ出力により不図示のトナー補給制御装置を作動し、必要に応じて不図示のトナー補給手段から矢印で示されたトナー補給位置116へトナー補給を行う。図2に示すように、トナー濃度センサ115をトナー補給位置116の上流側の回収搬送路107内に設けることで、現像後の濃度の低下した現像剤のトナー濃度を正確に検知することができる。これにより消費トナー量に応じて適切な補給トナー量を補給することができ、トナー濃度制御が安定化する。また、トナー補給位置115は回収搬送路107のトナー濃度センサ115よりも下流側であり、トナー濃度の下がった現像後の現像剤と補給トナーを混合できるため、より拡散しやすくなるとともに、補給トナーが現像剤と攪拌される時間が多くなり、十分な攪拌が行われる。トナー補給動作は、トナー濃度センサ115の検知結果に基づき随時に行うことにより、迅速な適正な量のトナー補給を素早く行うことができるため、タイムラグがなくオンデマンドなトナー補給が可能となる。また、トナー補給のトナー補給手段としては、公知のモーノポンプを用いる方式が採用できる。モーノポンプを用いる方式のトナー補給手段は、トナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。またトナーが適時補給できるため、現像装置に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像装置の小型化がはかれる。
A
このように、回収搬送路107の下流側のトナー補給位置116から補給されたトナーと回収現像剤とは、回収開口部114を介して下方の攪拌搬送路109に自然落下する。攪拌搬送路109では攪拌スクリュ108によって、回収現像剤、余剰現像剤及び必要に応じて補給されたトナーを、回収搬送路107及び供給搬送路105の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路109の搬送方向上流側に十分に攪拌された現像剤を移送する。
As described above, the toner and the collected developer replenished from the
現像剤搬送部材である供給スクリュ104、回収スクリュ106及び攪拌スクリュ108は、一般的な2軸攪拌方式と同様であり、樹脂もしくは金属のスクリュからなっている。これらのスクリュは、現像剤搬送方向に向かって現像剤を攪拌搬送する搬送用スクリュ部、現像剤を隣接する搬送路側に移送する移送用パドル部、及び下流の軸受部に現像剤を送り込まないように、搬送用スクリュ部と逆の巻方向の逆転スクリュ部が設けられている。この現像装置では、各スクリュウは以下のものを用いたが、この値に限定するものではない。
供給スクリュ104:外径φ15、ピッチ25(1条)
回収スクリュ106:外径φ12、ピッチ20(2条)
撹拌スクリュ108:外径φ15、ピッチ25(1条)
The
Supply screw 104: outer diameter φ15, pitch 25 (1 item)
Recovery screw 106: outer diameter φ12, pitch 20 (2 items)
Stir screw 108: outer diameter φ15, pitch 25 (1 item)
この現像装置5では、供給搬送路105と回収搬送路107とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路5に混入することがない。よって、供給搬送路5の搬送方向下流側ほど現像ローラ3に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路107と攪拌搬送路109とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路105に供給されるため、供給搬送路105に供給される現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路105内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路105内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。
Since the developing
この現像装置5は、供給搬送路105と攪拌搬送路109とが現像装置5の下部に位置し、回収搬送路107が現像装置5の上部に位置する現像装置である。このため、図中矢印で示すように、搬送路間での現像剤の下部から上部への移動はなく、自然落下または、略水平の移動のみである。このような現像剤の移動は、現像剤に対して与えるストレスを少なくすることができる。また、現像剤の搬送性能が安定化に関して比較的課題が少ない。しかしながら、この現像装置5においても、各搬送路間の現像剤を受け渡す位置では滞留が生じることがあり、これを低減するようにすることが望まれる。その一つとして、回収搬送路107での回収現像剤の量が増えると、最下流部の攪拌搬送路109への受け渡し部は大量に滞留して回収開口部114による受け渡しがスムーズにいかないという課題がある。
The developing
そこで、本発明では、回収開口部114の形状を以下のようにした。回収搬送路107から攪拌搬送路109への受け渡しは、回収開口部114の大きさを広げて受け渡しをスムーズにおこなうことが、滞留を解決するために有効と考えられる。ここで、回収開口部114を回収搬送路107の下流に行くに従い広くなるような形状にする。これにより、下流にいくに従い受け渡し量を徐々に増加させるようにし、回収現像剤の量が増えても回収現像剤量に応じたスムーズな受け渡しを可能とする。また、この形状の開口部では、攪拌搬送路105に一気に回収現像剤が一気に受け渡されるものではないので、攪拌搬送路105の上流部で滞留を抑制することができる。さらに、回収現像剤の量によって搬送方向に沿って広げる必要がある場合でも、広げる大きさを小さくできるので、大型化や、攪拌時間不足という問題を抑制できる。このようにして、現像剤の循環を安定的に行い、現像剤の滞留を防止して、トナー濃度の安定化と現像ローラへの現像剤の安定供給をおこなう。
Therefore, in the present invention, the shape of the
なお、回収開口部114を回収搬送路107の下流に行くに従い広くなる形状とは、図2(a)に示すように、回収開口部114の上流端部が狭く、下流端部が広い台形形状がある。
Note that the shape in which the
また、図2(b)、(c)に示すように、現像剤の通過容易な大きさの1ミリから10ミリ程度の辺または径の方形又は円形の開口を複数の配置したものであり、下流になるにつれて開口の数を増やしたものである。このような形状にすることで、現像装置の大きさ及び現像剤容量などの現像装置の制約に応じた受け渡し量が設定可能である。 Also, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), a plurality of square or circular openings having sides or diameters of about 1 mm to 10 mm of a size that allows easy passage of the developer are arranged. The number of openings is increased as it goes downstream. By adopting such a shape, it is possible to set the delivery amount according to the restrictions of the developing device such as the size of the developing device and the developer capacity.
また、この現像装置5では、供給搬送路105から攪拌搬送路109に余剰開口部112を介して余剰現像剤を略水平方向に受け渡す。ここで、供給搬送路105では、現像ローラ103に供給されなかった現像剤が最下流部まで搬送されて余剰現像剤として攪拌搬送路109に受け渡されるので、余剰現像剤の量は少ない。また、攪拌搬送路109の上流部では、上述のように、回収搬送路107から受け渡される現像剤が多量になったり、トナー補給が行われたりして、現像剤が多量になることがある。このため、攪拌搬送路109から余剰開口部12を介して現像剤が供給搬送路105に逆流してしまう虞がある。これを防止するために、余剰開口部112は、第1仕切り壁110の下方で少なくとも攪拌スクリュウ108の中心軸より高さの低い部分を残して、第1仕切り壁110の上部に開口を設けたものとする。このように、余剰開口部112下部の第1仕切り壁110を残すことで、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。これにより、安定的に現像剤の循環搬送ができるようにする。
In the developing
また、余剰開口部112の開口幅を攪拌スクリュ108のスクリュウピッチよりも狭くしてもよい。このような開口幅にすることで、攪拌スクリュ108により余剰開口部112側に送り出す現像剤量を減少させる。これにより、供給搬送路105の下流側での、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。
Further, the opening width of the
さらに、供給搬送路105の高さを攪拌搬送路109よりも攪拌スクリュウ108の径の半分以内の範囲で高さを高くする。このような配置とすることで、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。これにより、安定的に現像剤の循環搬送ができるようにする。
Further, the height of the
次に、本実施形態の現像装置に用いられるキャリアとトナーからなる二成分現像剤の特性について説明する。
キャリアは、体積平均粒径20〜60[μm]のものが好ましい。体積平均粒径が60[μm]以下の小粒径のキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、汲み上げ量の低減をすることができる。これは、キャリア間の間隙が小さくなり現像領域における磁気ブラシがより緻密になり、少ない汲み上げ量で十分な現像が行えることによるものである。また、回収搬送路7における現像剤の搬送性が向上し、補給されるトナーの分散性の向上にも繋がる。一方、キャリアの平均粒径が60[μm]より大きいと、回収搬送路7で現像剤のオーバーフローがおきやすくなり、安定な現像剤循環が行えず、トナー濃度変動が生じてしまう。また20[μm]より小さいと、感光体1にキャリアが付着したり、現像装置からキャリアが飛散しやすくなるという不具合が発生する。キャリアの平均粒径測定については、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7[μm]以上、125[μm]以下のレンジ設定で行うことができる。
Next, characteristics of the two-component developer composed of the carrier and the toner used in the developing device of this embodiment will be described.
The carrier preferably has a volume average particle size of 20 to 60 [μm]. By using a carrier having a small particle diameter having a volume average particle diameter of 60 [μm] or less, the pumping amount can be reduced without lowering the developing ability. This is because the gap between the carriers is reduced, the magnetic brush in the development region becomes denser, and sufficient development can be performed with a small pumping amount. Further, the developer transportability in the collection transport path 7 is improved, which leads to an improvement in dispersibility of the replenished toner. On the other hand, if the average particle size of the carrier is larger than 60 [μm], the developer easily overflows in the collection conveyance path 7, and stable developer circulation cannot be performed, resulting in fluctuations in toner density. On the other hand, if it is smaller than 20 [μm], there arises a problem that the carrier adheres to the photosensitive member 1 or the carrier is easily scattered from the developing device. The average particle size of the carrier can be measured using a SRA type of a Microtrac particle size analyzer (Nikkiso Co., Ltd.) with a range setting of 0.7 [μm] or more and 125 [μm] or less.
トナーは、体積平均粒径(D4)は3〜8[μm]のものが好ましい。平均粒径が8[μm]以下の小粒径トナーを用いることで、現像剤の嵩密度を高めることができ、安定した現像剤搬送が可能となる。また、回収搬送路における補給トナーの拡散性が向上する。また、粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良く、長期的に安定した現像剤循環を行うことが可能となり、補給トナーの拡散性が向上する。一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量およびトナー像の高さ(パイルハイト)の低減が図れる。また600dpi以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。よって、画像の安定性が高くなる。一方、体積平均粒径(D4)が3[μm]未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径(D4)が8[μm]を超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。 The toner preferably has a volume average particle diameter (D4) of 3 to 8 [μm]. By using a small particle diameter toner having an average particle diameter of 8 [μm] or less, the bulk density of the developer can be increased, and stable developer conveyance is possible. In addition, the diffusibility of the replenishment toner in the collection conveyance path is improved. In addition, since the particle size distribution is sharp, the developer fluidity is good, and the developer circulation can be performed stably over a long period of time, and the replenishment toner diffusibility is improved. On the other hand, since the gap between the toners is reduced and the toner is more satisfactorily contained in the image, it is possible to reduce the required toner adhesion amount and the height (pile height) of the toner image. Further, regarding the reproducibility of minute dots of 600 dpi or more, in this range, the toner particles having a sufficiently small particle diameter are obtained with respect to the minute latent image dots, so that the dot reproducibility is excellent. Therefore, the stability of the image is increased. On the other hand, when the volume average particle diameter (D4) is less than 3 [μm], phenomena such as a decrease in transfer efficiency and a decrease in blade cleaning properties tend to occur. When the volume average particle diameter (D4) exceeds 8 [μm], the pile height of the image becomes large and it is difficult to suppress scattering of characters and lines.
また、同時に重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)は1.00〜1.30の範囲にあることが好ましい。(D4/D1)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。 At the same time, the ratio (D4 / D1) of the weight average particle diameter (D4) to the number average particle diameter (D1) is preferably in the range of 1.00 to 1.30. The closer (D4 / D1) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に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フォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100[μm]アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。チャンネルとしては、2.00〜2.52[μm]未満;2.52〜3.17[μm]未満;3.17〜4.00[μm]未満;4.00〜5.04[μm]未満;5.04〜6.35[μm]未満;6.35〜8.00[μm]未満;8.00〜10.08[μm]未満;10.08〜12.70[μm]未満;12.70〜16.00[μm]未満;16.00〜20.20[μm]未満;20.20〜25.40[μm]未満;25.40〜32.00[μm]未満;32.00〜40.30[μm]未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00[μm]以上乃至40.30[μm]未満の粒子を対象とする。
Next, a method for measuring the particle size distribution of toner particles will be described.
Examples of the measuring device for the particle size distribution of toner particles by the Coulter counter method include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). The measurement method is described below.
First, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an aqueous electrolytic solution. Here, the electrolytic solution is a solution prepared by preparing a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and number of toner particles or toner are measured with the measurement device using a 100 [μm] aperture. Then, the volume distribution and the number distribution are calculated. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) of the toner can be obtained. As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], particles having a particle size of 2.00 [μm] or more to less than 40.30 [μm] are targeted.
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図3、図4は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
The toner shape factor SF-1 is preferably in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is preferably in the range of 100 to 180. 3 and 4 are diagrams schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is represented by the following formula (1). This is a value obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on a two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) Formula (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなる。ゆえに現像剤の循環性が向上するとともに補給トナーの拡散性が向上する。また、トナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。一方、形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、流動性が悪化し、剤循環性および補給トナーの拡散性が悪いために好ましくない。また転写率が低下するため好ましくない。
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and is represented by the following formula (2). A value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / 4π.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π) (2)
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated. When the shape of the toner is close to a sphere, the contact state between the toners becomes a point contact, so that the attractive force between the toners is weakened and the fluidity is increased. Therefore, the circulation of the developer is improved and the diffusibility of the replenishment toner is improved. In addition, since the contact state between the toner and the photoconductor is a point contact, the attractive force between the toner and the photoconductor is weakened, and the transfer rate is increased, contributing to the improvement in image quality. On the other hand, if any of the shape factors SF-1 and SF-2 exceeds 180, the fluidity is deteriorated, and the agent circulation property and the replenishment toner diffusibility are poor. Further, the transfer rate is lowered, which is not preferable.
また、このトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が50〜500nmで、嵩密度が0.3mg/cm3以上の微粒子(以下、単に微粒子という)を付着させたものである。なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常10〜30nm、嵩密度が0.1〜0.2mg/cm3である。このように、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、搬送ベルト等との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。さらに、コロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体との高ストレス(高荷重、高速度等)下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着(低エネルギー定着)のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が50〜500[μm]の範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環および補給トナーの拡散を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。 This toner is obtained by attaching fine particles (hereinafter simply referred to as fine particles) having an average primary particle size of 50 to 500 nm and a bulk density of 0.3 mg / cm 3 or more to the toner particle surface. In addition, although silica etc. are often used for a normal fluid improvement agent, for example, the average primary particle diameter of this silica is 10-30 nm normally, and a bulk density is 0.1-0.2 mg / cm < 3 >. As described above, the presence of fine particles having appropriate characteristics on the surface of the toner forms an appropriate gap between the toner particles and the object. In addition, fine particles have a very small contact area with toner particles, a photoconductor, a conveyance belt, etc., and are evenly contacted, so the effect of reducing adhesion is great, and toner of an unfixed image facing the conveyance belt adheres to the conveyance belt. There is little disturbance of the image because it is difficult. In addition, since the development / transfer efficiency is improved and the dot reproducibility is improved, the image is stabilized and a margin is increased against disturbance during conveyance. Furthermore, since it plays the role of a roller, it is difficult to be buried in toner particles even during cleaning under high stress (high load, high speed, etc.) between the cleaning blade and the photoconductor without wearing or damaging the photoconductor. Or, even if it is buried a little, it can be detached and returned, so that stable characteristics can be obtained over a long period of time. Further, the toner is moderately detached from the surface of the toner and accumulated at the tip of the cleaning blade, and the so-called dam effect has an effect of preventing a phenomenon that the toner passes from the blade. Since these characteristics have an effect of reducing the share received by the toner particles, the filming effect of the toner itself due to the low rheological component contained in the toner is exhibited for high-speed fixing (low energy fixing). In addition, when fine particles having an average primary particle size in the range of 50 to 500 [μm] are used, the excellent cleaning performance can be fully utilized and the particle size of the toner is extremely small. Does not reduce fluidity. Further, although the details are not clear, even if the surface-treated fine particles are externally added to the toner or the carrier is contaminated, the degree of developer deterioration is small. Therefore, since the change in the fluidity and charging property of the toner is small over time, the developer circulation and the replenishment toner diffusion can be stably performed over a long period of time. Also, the stability of image quality is increased.
微粒子の平均一次粒径(以下、平均粒径という)は、50〜500nmのものが用いられ、特に100〜400nmのものが好ましい。50nm未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、500[μm]よりも大きいと、微粒子がブレードと感光体表面の間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ちクリーニング不良を発生させやすくなる。 The average primary particle size (hereinafter referred to as the average particle size) of the fine particles is 50 to 500 nm, and particularly preferably 100 to 400 nm. If the thickness is less than 50 nm, the fine particles may be buried in the concave and convex portions on the toner surface to lower the role of the rollers. On the other hand, when the particle size is larger than 500 [μm], when the fine particles are positioned between the blade and the surface of the photoreceptor, the order of the contact area of the toner itself is on the same level, and the toner particles to be cleaned are allowed to pass through. It becomes easy to generate.
嵩密度が0.3mg/cm3未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。 If the bulk density is less than 0.3 mg / cm 3 , it contributes to improvement of fluidity, but the scattering and adhesion of the toner and fine particles are increased, so that the toner and roller effect and the accumulation in the cleaning section are accumulated. As a result, the so-called dam effect that prevents toner cleaning failure is reduced.
微粒子としては、無機化合物としては、SiO2 、TiO2 、Al2 O3 、MgO、CuO、ZnO、SnO2 、CeO2 、Fe2O3 、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O(TiO2)n、Al2O3・2SiO2 、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4、SrTiO3等を例示することができ、好ましくは、SiO2、TiO2、Al2O3があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。
また,有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2 種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
As the fine particles, as the inorganic compound, SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, MgO, CuO, ZnO,
The organic compound fine particles may be thermoplastic resins or thermosetting resins, such as vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, silicon resins, phenol resins, melamine resins, Examples include urea resins, aniline resins, ionomer resins, and polycarbonate resins. As the resin fine particles, two or more of the above resins may be used in combination. Of these, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, and combinations thereof are preferred because an aqueous dispersion of fine spherical resin particles is easily obtained.
Specific examples of vinyl resins include polymers obtained by homopolymerization or copolymerization of vinyl monomers, such as styrene- (meth) acrylic acid ester copolymers, styrene-butadiene copolymers, (meth) acrylic acid. -Acrylic ester copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, styrene- (meth) acrylic acid copolymer, and the like.
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。100mlのメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え100mlにした。その際、振動は与えなかった。このメスシリンダーの微粒子を入れる前後の重量差により嵩密度を測定した。
嵩密度(g/cm3)=微粒子量(g/100ml)÷100
この微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
The bulk density of the fine particles was measured by the following method. Using a 100 ml graduated cylinder, fine particles were gradually added to make 100 ml. At that time, no vibration was applied. The bulk density was measured by the difference in weight before and after placing the fine particles of the graduated cylinder.
Bulk density (g / cm 3 ) = fine particle amount (g / 100 ml) ÷ 100
The fine particles can be externally added and adhered to the toner surface by a method in which the toner base particles and the fine particles are mechanically mixed and adhered using various known mixing devices, or the toner base particles in the liquid phase. And a method in which the fine particles are uniformly dispersed with a surfactant or the like, and are dried after the adhesion treatment.
次に、本実施形態に係る画像形成装置全体について説明する。図5は、上記現像装置が採用される画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、記録体の両面に1パスでフルカラー画像を形成可能な画像形成装置である。図5に示す画像形成装置本体100の内部において、記録体搬送路43Aを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第1像担持ベルト21を備えた第1像担持体ユニット20を、下部には矢印方向に無端移動する第2像担持ベルト31を備えた第2像担持体ユニット30が配備されている。第1像担持ベルト21の上部張架面には、4個の第1画像形成ユニット80Y、C、M、Kが、第2像担持ベルト31の傾斜した張架面には、4個の第2画像形成ユニット81Y、C、M、Kが配備されている。これら第1、第2画像形成ユニットの番号に沿えたY、C、M、Kは、扱うトナーの色と対応させているもので、Yはイエロー、Cはシアン、Mはマゼンタ、Kはブラックを意味している。第1、第2画像形成ユニットに備えられ、第1像担持ベルト21と第2像担持ベルト31とともに回転する感光体1に対しても同じ意味あいでY、C、M、Kを沿えている。なお感光体1Y、C、M、Kは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ像担持ベルト21、31との張架部の一部と接触する。ここで、第1、第2画像形成ユニットは収容されるトナーの色が異なるだけで、他の構成、動作は同じであるので、画像形成ユニットに関しては以下添字を省略して説明する。
Next, the entire image forming apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus in which the developing device is employed. This image forming apparatus is an image forming apparatus capable of forming a full-color image in one pass on both sides of a recording medium. In the image forming apparatus
図6は画像形成ユニットの概略構成図である。図6において、画像形成装置100の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体1の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段であるスコロトロンチャージャ3、露光装置4、現像装置5、クリーニング装置2、光除電装置Q等の作像部材や電位センサS1、画像センサS2が配設されている。感光体1は、例えば直径30〜120mm 程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層(OPC)を形成したものである。アモルファスシリコン(a−Si)層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。クリーニング装置2は、クリーニングブラシ2a、クリーニングブレード2b、回収部材2cを備え、感光体表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。露光装置4は、各色毎の画像データ対応の光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体1の表面に走査し、静電潜像を形成する。図示例の露光装置4は、発光素子としてLED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。帯電手段として、上記チャージャ3のほかに、感光体1の表面に接触させるタイプ、たとえば帯電ローラも採用できる。現像装置5は、トナーとキャリヤからなるニ成分現像剤を用いたものである。この画像形成装置100では、負荷電の感光体1に対しレーザビームにより各感光体1の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体の帯電極性と同極性(マイナス極性)の所定の色のトナーで現像され、顕像となる、いわゆる反転現像をおこなうものである。現像装置5の構成の詳細説明については前述したとおりである。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the image forming unit. In FIG. 6, during operation of the
また、複数のローラ23、24、25、26(2個)、27、28、29により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第1像担持ベルト21が、第1画像形成ユニット80Y,C,M,Kにおける感光体1Y,C,M,Kの下部に設けられている。この第1像担持ベルト21は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また第1像担持ベルト21の内周部には各感光体1Y,C,M,Kに対向させて1次転写ローラ22が設けられている。第1像担持ベルト21の外周部には、ローラ23に対向する位置にクリーニング装置20Aが設けられている。このクリーニング装置20Aは、第1像担持ベルト21の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。上記の第1像担持ベルト21に関連する部材は、第1像担持体ユニット20として一体的に構成してあり、画像形成装置100に対し着脱が可能となっている。
Also, a first
また、複数のローラ33、34、35、36(2個)、37、38により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第2像担持ベルト31が、第2画像形成ユニット81Y,C,M,Kにおける感光体1Y,C,M,Kに接触して設けられている。この第2像担持ベルト31は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。第2像担持ベルト31の内周部には各感光体1Y,C,M,Kに対向させて1次転写ローラ32が設けられている。第2像担持ベルト31の外周部には、ローラ33に対向する位置にクリーニング装置30Aが設けられている。このクリーニング装置30Aは、第2像担持ベルトベルト31の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。上記の第2像担持ベルト31に関連する部材は、第2像担持体ユニット30として一体的に構成してあり、画像形成装置100に対し着脱が可能となっている。
Further, a second
さらに、上記第1像担持ベルト21の外周で、支持ローラ28の近傍には、第1の2次転写手段としての2次転写ローラ46が設けてある。第1像担持ベルト21と2次転写ローラ46の間に記録媒体(以下用紙P)を通過させながら、2次転写ローラ46にバイアスを印加することで第1像担持ベルト21が担持するトナーによる画像が用紙Pに転写される。
Further, a
上記第2像担持ベルト31の外周で、支持ローラ34の近傍には、第2の2次転写手段である2次転写チャージャ47が設けてある。2次転写チャージャ47は公知のタイプで、タングステンや金の細い線を放電電極とし、ケーシングで保持し、放電電極に不図示の電源から転写電流が印加される。第2像担持ベルト31と2次転写チャージャ47の間に用紙Pを通過させながら、転写電流を印加することで第2像担持ベルト31が担持するトナーによる画像が用紙Pに転写される。上記2次転写ローラ46と2次転写チャージャ47に印加される転写電流の極性は、ともにトナーの極性と逆のプラス極性である。
A secondary transfer charger 47 as a second secondary transfer unit is provided on the outer periphery of the second
画像形成装置100の右側には用紙を供給可能に収納した給紙装置40が配備されており、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対42Bにより記録体搬送経路43Bや43Aに送られる。
On the right side of the
記録体搬送路43Aの延長上に、上記第2転写ステーションを通過した用紙を、記録体の搬送方向下流に備えた定着装置60における定着ニップまで、平面状態を保って搬送させるための、記録体移送手段50を備えている。記録体移送手段50は、矢印方向に無端移動する搬送ベルト51を支持するローラ52、53,54,55,56を有し、搬送ベルト51の外側には、ローラ55に対向させてクリーニング装置50A,ローラ56に対向させて記録体Pを吸着させるための吸着用チャージャ57、ローラ57に対向させて除電・分離チャージャ58を備えている。未定着のトナー画像と接触しながら記録体Pとともに移動する搬送ベルト51は、前記吸着用チャージャ57により、トナーの極性と同極性のマイナス帯電が施される。搬送ベルト51として、金属ベルト、ポリイミドベルト、ポリアミドベルトなどが採用できる。表面にトナーとの離型性を与えるとともに、帯電可能の抵抗値を備える。このベルト51の走行速度は、定着装置における記録体の走行速度と合わせてある。
A recording body for transporting the sheet that has passed through the second transfer station on the extension of the recording body transport path 43A to the fixing nip in the fixing device 60 provided downstream in the transport direction of the recording body while maintaining a flat state. The transfer means 50 is provided. The recording
記録体搬送手段50の用紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置60が設けられている。ローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。用紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラ、定着ベルトの材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御したりされる。定着の終了した用紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対70を定着後の搬送路に備えている。放熱部を有するヒートパイプ構造のローラが採用できる。冷却された用紙は、排紙ローラ対71により、画像形成装置100の左側に設けた排紙スタック部75に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の用紙をスタック可能にするため、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。なお排紙スタック部75を通過させ、別の後処理装置に向けて用紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置である。
A fixing device 60 having a heating unit is provided on the downstream side of the recording
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ86Y,86C,86M、86Kが、着脱可能に空間85に収納される。前述したようなモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。本実施例の構成は、上下に配された画像形成ユニット80、81に対し、トナーカートリッジは共通にしている。これにより補給トナーは同じ特性のものが各面に対応する現像装置に移送され、同様な拡散性を持つために、安定した画質の両面画像をえることが可能となる。また消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ86Kを、特に大容量としておくことも可能である。この収納空間85は、画像形成装置上面で操作方向から見て奥側にあって、画像形成装置上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用できる。
The
次に、上述のように構成された画像形成装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
<片面記録の動作>
まず、上記の構成において、用紙Pの片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。片面記録の方法は基本的に2種類あって、選択が可能となっている。2種類のうちの一つは、第1像担持ベルト21に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、第2像担持ベルト31に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法である。本実施の形態では画像形成装置100の構成から、第1像担持ベルト21に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、第2像担持ベルト31に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部75上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第1像担持ベルト21に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
<Single-sided recording operation>
First, an operation during single-sided recording in which a full-color image is formed on one side of the paper P in the above configuration will be described. There are basically two types of single-sided recording methods that can be selected. One of the two types is a method in which an image carried on the first
画像形成装置100を稼動させると、第1像担持ベルト21と第1画像形成ユニット80Y,C、M,Kにおける感光体1Y,C、M,Kが回動する。同時に第2像担持ベルト31が回動するが、第2画像形成ユニット81Y,C、M,Kにおける感光体1Y,C、M,Kは第2像担持ベルト31と離間されるとともに不回転状態にされる。まず、画像形成ユニット80Yによる画像形成から開始される。LED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置4の作動により、LEDから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置3により一様帯電された感光体1Yの表面に照射されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラ5aによりイエロートナーで現像され、可視像となり、1次転写ローラ22の転写作用により感光体1Yと同期して移動する第1像担持ベルト21上に静電的に1次転写される。このような潜像形成、現像、1次転写動作が感光体1C,1M,1K側でもタイミングをとって順次同様に行われる。この結果、第1像担持ベルト21上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、第1像担持ベルト21とともに矢印の方向に移動される。
When the
同時に給紙装置40のなかの給紙トレイ40aあるいは給紙カセット40b〜40dから、記録に使われる用紙Pがその供給のための給紙・分離手段41Aから41Dの一つにより繰り出され、搬送ローラ対42B,42Cにより記録体搬送路43Cに搬送される。用紙の先端がレジストローラ対45に咥えられない前に、ジョガー44は、用紙の搬送方向に対し両方の横方向から、用紙の両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対45は静止しており、用紙の先端はレジストローラ対45のニップに入り込んだ状態で静止するが、第1像担持ベルト21上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対45が回転し、用紙を転写領域に搬送する。
At the same time, the paper P used for recording is fed out from the paper feed tray 40a or the
第1像担持ベルト21上のこのフルカラートナー画像は、第1像担持ベルト21と同期して搬送される用紙Pの上面に、2次転写ローラ46による転写作用を受けて転写される。2次転写ローラ46に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆のプラス極性である。その後、第1像担持ベルト21の表面が、ベルトクリーニング装置20Aによりクリーニングされる。また1次転写を終了した第1画像形成ユニット80Y,C、M,Kにおける感光体1Y,C、M,Kの表面に残留するトナー等の異物はクリーニング装置2のクリーニングブラシ2a、クリーニングブレード2bにより、各感光体の表面から除去される。各感光体の表面は除電装置Qによる残留電位の除電作用がおこなわれて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー等の異物は、回収手段2cにより、回収部87に送られる。なおセンサS1、S2は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。
The full-color toner image on the first
第1像担持ベルト21に重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Pは、搬送装置50の搬送ベルト51により定着装置60に向け移送される。用紙Pを確実に搬送ベルト51とともに移送できるよう、あらかじめ移送ベルト51の表面を、用紙の吸着用チャージャ57により帯電する。用紙Pが搬送ベルト51から分離され、確実に定着装置60に送られるよう、除電・分離チャージャ58が作動する。用紙P上に重ねられていた各色のトナーが定着装置60の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。用紙の片面(上面)だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギは少なくて済む。不図示の制御手段が画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、冷却手段である冷却ローラ対70が作動し、トナーと用紙を冷却する。その後、排紙ローラ71により排紙スタック部75に、画像面が上向きとなって排紙される。排紙スタック部75では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。排紙スタック部75は、排紙される用紙の増加に従って、下降するので、用紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの用紙を排紙スタック部75に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
The paper P on which the toner image carried on the first
用紙Pの片面に画像を形成させる他の方法では、第1画像形成ユニット80Y,C、M,Kにおける画像の形成をおこなわないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なるが、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細を省く。
In another method for forming an image on one side of the paper P, image formation in the first
<両面記録時の作動>
次に、用紙Pの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第1画像形成ユニット80Y,C、M,Kで順次形成する各色毎の画像を、第1像担持ベルト21に順次1次転写させ、第1の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第2画像形成ユニット81Y,C、M,Kで順次形成する各色毎の画像を第2像担持ベルト31に順次1次転写させ、第2の画像として担持させる工程がおこなわれる。図5に示す構成なので、上記第1の画像と第2の画像が、用紙の搬送方向先端で位置的に合致するためには、第1の画像の形成開始より遅れて第2の画像の形成が開始される。また用紙はレジストローラ対45で静止と再送がおこなわれるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー44で整合される。レジストローラ対45は、タイミングをとって用紙を第1の2次転写手段である転写ローラ46と第1像担持ベルト21で構成された第1転写ステーションに搬送する。転写ローラ46にプラス極性の転写電流が印加され、第1像担持ベルトから用紙Pの片面(図では上面)に画像が転写される。このようにして片面に画像を有した用紙Pは、転写ローラ46の搬送作用により、引き続き第2二次転写手段たる転写チャージャ47のある第2転写ステーションに送られる。そしてチャージャにプラス極性の転写電流が印加されることにより、第2像担持ベルト31にあらかじめ担持されているフルカラーの第2の画像が、一括して用紙Pの下面に転写される。
<Operation during double-sided recording>
Next, the operation at the time of double-sided recording in which images are formed on both sides of the paper P will be described. When a start signal is input to the image forming apparatus, the images for the respective colors sequentially formed by the first
このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Pは、搬送ベルト51により定着装置60へと移送される。吸着用チャージャにより、搬送ベルト51の表面はトナーの極性と同じマイナス極性で帯電される。用紙下面の未定着のトナーがベルトに移らないようにしている。除電・分離チャージャ58には、交流が印加され、用紙はベルト51から分離され、定着装置60へと移送される。定着装置60の熱による定着処理を受け、用紙の両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙は引き続いて冷却ローラ対を通過し、排紙ローラ71により排紙スタック部75上に排紙される。複数の頁の用紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部75にスタックされるように作像順序を制御すると、そこから取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に1頁、その裏に2頁、2枚目が3頁、その裏が4頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御手段(不図示)により実行される。片面記録、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
The paper P on which the full color toner images are transferred on both sides in this way is transported to the fixing device 60 by the transport belt 51. The surface of the transport belt 51 is charged with the same negative polarity as the polarity of the toner by the suction charger. The unfixed toner on the lower surface of the paper is prevented from transferring to the belt. An alternating current is applied to the charge removal / separation charger 58, and the sheet is separated from the belt 51 and transferred to the fixing device 60. The toner images on both sides of the sheet are melted and mixed in response to a fixing process by heat of the fixing device 60. The sheet subsequently passes through the cooling roller pair and is discharged onto the
このような1パス両面転写方式の画像形成装置に、上述の画像形成装置を用いることで生産性が増すとともに、長期的に濃度が安定した高画質画像を得ることが可能となる。これにより、表裏での画質差がなく、常に安定した両面画像を得ることが可能となる。 By using the above-described image forming apparatus for such a one-pass double-sided transfer type image forming apparatus, productivity can be increased and a high-quality image with a stable density in the long term can be obtained. As a result, there is no difference in image quality between the front and back sides, and a stable double-sided image can always be obtained.
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、回収開口部114を回収搬送路107の下流に行くに従い広くすることにより、下流にいくに従い受け渡し量を徐々に増加させることで、回収現像剤量に応じたスムーズな受け渡しを可能とする。すなわち、回収現像剤量の量が増えても、回収開口部114下流部の広い部分で多量に受け渡すことにより、スムーズな受け渡しを可能とし、回収搬送路107の下流部での現像剤の滞留を抑制できる。また、このような形状の回収開口部114では、攪拌搬送路109に一気に回収現像剤が一気に受け渡されるものではないので、攪拌搬送路109の上流部での現像剤の滞留を抑制することができる。これらにより、安定した現像剤の循環搬送が可能となる。また、回収現像剤の量によっては、回収開口部114を搬送方向に沿って広げる必要がある場合でも、広げる大きさを小さくできるので、大型化や、攪拌時間不足という問題を抑制できる。
また、回収開口部114を上流端部が狭く、下流端部が広い台形形状とする。これにより、回収開口部114を回収搬送路107の下流に行くに従い広くなる一体化した台形形状の受け渡し開口部とすることで、回収搬送路107から攪拌搬送路109への現像剤の受け渡しを簡易な方法で安定的に行うことができる。
また、現像剤の通過容易な大きさの1ミリから10ミリ程度の辺または径の方形又は円形の開口を複数の配置したものであり、下流になるにつれて開口の数を増やしたものである。このような形状にすることで、現像装置の大きさ及び現像剤容量などの現像装置の制約に応じた受け渡し量が設定可能である。
また、この現像装置5では、供給搬送路105から攪拌搬送路109に余剰開口部112を介して余剰現像剤を略水平方向に受け渡している。ここで、供給搬送路105の下流部では、現像ローラ103に供給されずに下流部まで搬送される余剰現像剤の量は少ない。一方、攪拌搬送路109の上流部では回収搬送路107から受け渡される現像剤が多量になったり、トナー補給が行われたりして、現像剤が多量になる。このため、攪拌搬送路109から余剰開口部12を介して現像剤が供給搬送路105に逆流してしまう虞がある。これを防止するために、余剰開口部112は、第1仕切り壁110の下方で少なくとも攪拌スクリュウ108の中心軸より高さの低い部分を残して、第1仕切り壁110の上部に開口を設けたものとする。このように、余剰開口部112下部の第1仕切り壁110を残すことで、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。これにより、安定的に現像剤の循環搬送ができるようにする。
また、余剰開口部112の開口幅を攪拌スクリュ108のスクリュウピッチよりも狭くしてもよい。このような開口幅にすることで、攪拌スクリュ108により余剰開口部112側に送り出す現像剤量を減少させる。これにより、供給搬送路105の下流側での、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。
また、供給搬送路105の高さを攪拌搬送路109よりも攪拌スクリュウ108の径の半分以内の範囲で高さを高くする。このような配置とすることで、攪拌搬送路109から余剰開口部112を介して現像剤が供給搬送路105に逆流することを防止する。これにより、安定的に現像剤の循環搬送ができるようにする。
また、現像剤のキャリアの体積平均粒径が20〜60[μm]とする。小粒径なキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、現像ローラ3へのくみあげ量を低減することができ、この結果、回収搬送路7の下流部での現像剤量の過多を抑制し、滞留し難くし、安定した循環搬送をおこなう。よって、回収搬送路7にて補給されたトナーが効率よく拡散し、トナー濃度の均一化に寄与する。なおキャリアの平均粒径が60[μm]より大きいと回収部でオーバーフローがおきやすくなり、安定な剤循環が行えず、補給トナーの拡散性が悪化する。また20[μm]より小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像器からキャリアが飛散したりしやすくなるという不具合が発生する。
また、トナーの体積平均粒径が3〜8[μm]で、体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲にあるものを用いる。平均粒径が8[μm]以下の小粒径トナーを用いることで、現像剤の嵩密度を高めることができ、安定した現像剤搬送が可能となると共に、回収搬送路7下流部にて現像剤がオーバーフローして供給搬送路5に進入してしまう不具合も防止される。よって回収搬送路における補給トナーの拡散性が向上する。また、粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良く、長期的に安定した現像剤循環を行うことが可能となり、補給トナーの拡散性が向上する。一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量およびトナー像の高さ(パイルハイト)の低減が図れる。また600dpi以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。よって、画像の安定性が高くなる。一方、体積平均粒径(D4)が3[μm]未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径(D4)が8[μm]を超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、同時に重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)は1.00〜1.30の範囲にあることが好ましい。(D4/D1)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
また、トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるものを用いる。このように球形に近いトナーを用いることで、現像剤の流動性がよくなり、長期的に安定した現像剤の循環搬送および良好な補給トナー拡散が可能となる。
また、トナーは、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が50〜500nmで、嵩密度が0.3g/cm3以上の微粒子を外添加して得られたものを用いる。これにより、外添剤の埋没が少なく、経時にて現像剤の流動性の変化が小さいため、長期的に安定した現像剤の循環搬送および良好な補給トナー拡散が可能となる。
また、記録体搬送路43Aを境にして、無端移動する第1像担持ベルト21を備えた第1像担持体ユニット20を、下部には第2像担持ベルト31を備えた第2像担持体ユニット30が配置し、第1像担持ベルト21に対向して4個の第1画像形成ユニット80Y,C,M,Kが、第2像担持ベルト31に対向して4個の第2画像形成ユニット8180Y,C,M,Kが配置する。そして、第1画像形成ユニットにより第1像担持ベルト21上に形成された第一重ね合わせトナー像を第1像担持ベルト21より記録媒体の表面に、第二画像形成ユニットにより第二像担持ベルト上に形成された第二重ね合わせトナー像を記録体の裏面に、同時もしくは順次に転写する1パス両面転写方式の画像形成装置に上記現像装置を採用する。このような1パス両面転写方式であることにより生産性が増すとともに、長期的に濃度安定性に優れた画像を得ることが可能となる。よって、表裏での画質差がなく、常に安定した両面画像を得ることが可能となる。
また、複数の現像装置に補給する各色トナーを貯蔵するトナー貯蔵部を備え、第一画像形成ユニットで使用されるトナーと第二画像形成ユニットで使用されるトナーは、各色ごとに同一のトナー貯蔵部から供給する。これにより、表面及び裏面に画像形成する現像装置に補給する各色のトナーを同一のものとすることにより、補給トナーの拡散性を等しくなる。よって、両面画像の各面において画質の差異が少なく、画像濃度の安定した両面画像をえることができる。
As described above, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the
Further, the
Further, a plurality of square or circular openings having sides or diameters of about 1 mm to 10 mm, which are easy to pass the developer, are arranged, and the number of openings is increased toward the downstream. By adopting such a shape, it is possible to set the delivery amount according to the restrictions of the developing device such as the size of the developing device and the developer capacity.
Further, in the developing
Further, the opening width of the
Further, the height of the
The volume average particle size of the carrier of the developer is 20 to 60 [μm]. By using a carrier having a small particle diameter, it is possible to reduce the amount of pumping to the developing roller 3 without reducing the developing ability. As a result, the developer amount in the downstream portion of the collection conveyance path 7 is excessive. Suppresses, makes it difficult to stay, and performs stable circulating conveyance. Therefore, the toner replenished in the collection conveyance path 7 is diffused efficiently, contributing to uniform toner density. If the average particle diameter of the carrier is larger than 60 [μm], overflow tends to occur in the collecting unit, and stable agent circulation cannot be performed, and the diffusibility of the replenishment toner deteriorates. On the other hand, if it is smaller than 20 [μm], there is a problem that the carrier easily adheres to the photosensitive member or the carrier is easily scattered from the developing device.
The volume average particle diameter of the toner is 3 to 8 [μm], and the ratio (D4 / D1) of the volume average particle diameter (D4) to the number average particle diameter (D1) is in the range of 1.00 to 1.40. Use what is in By using a small particle diameter toner having an average particle diameter of 8 [μm] or less, the bulk density of the developer can be increased, and the developer can be stably conveyed and developed at the downstream portion of the collection conveyance path 7. A problem that the agent overflows and enters the
Further, toner having a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180 is used. By using a toner having a nearly spherical shape in this way, the flowability of the developer is improved, and the developer can be circulated and transported stably and the replenishment toner can be diffused stably over the long term.
The toner is obtained by externally adding fine particles having an average primary particle diameter of 50 to 500 nm and a bulk density of 0.3 g / cm 3 or more on the surface of the toner base particles. As a result, since the external additive is less buried and the change in the flowability of the developer is small over time, the developer can be circulated and transported stably and the replenishment toner can be diffused over a long period of time.
The first
In addition, a toner storage unit that stores toner of each color to be supplied to a plurality of developing devices is provided, and the toner used in the first image forming unit and the toner used in the second image forming unit are stored in the same toner for each color. Supply from the department. Thereby, the toner of each color to be replenished to the developing device that forms an image on the front surface and the back surface is made the same, so that the diffusibility of the replenished toner becomes equal. Therefore, there is little difference in image quality on each side of the double-sided image, and a double-sided image with a stable image density can be obtained.
1 感光体
2 クリーニング装置
3 帯電装置
4 露光装置
5 現像装置
20 第1像担持体ユニット
21 第1像担持体ベルト
30 第2像担持体ユニット
31 第2像担持体ベルト
43A,B 記録体搬送経路
46 2次転写ローラ
47 2次転写チャージャ
80Y、C、M、K 第1画像形成ユニット
81Y、C、M、K 第2画像形成ユニット
100 画像形成装置
102 現像ドクタ
103 現像ローラ
104 供給スクリュ
105 供給搬送路
106 回収スクリュ
107 回収搬送路
108 攪拌スクリュ
109 攪拌搬送路
110 第1仕切り壁
111 第2仕切り壁
112 余剰開口部
113 攪拌開口部
114 回収開口部
115 トナー濃度センサ
116 トナー補給位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
81Y, C, M, K Second
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記回収現像剤供給開口部が上記回収搬送路の下流にいくに従い広くなるよう構成したことを特徴とする現像装置。 A developer carrying member for carrying and developing a developer composed of a carrier and a toner on the surface, supplying the toner to the latent image on the surface of the latent image carrying member in a region facing the latent image carrying member, and developing; A supply conveyance path having a developer supply conveyance member that supplies the developer carrying member while conveying the developer along the axial direction of the developer carrying member, and a developer after completion of development from the developer carrying member A recovery transport path having a developer recovery transport member that transports the recovered developer in parallel and in the same direction as the developer supply transport member, and a transport direction of the supply transport path that is not used for development. The surplus developer transported to the most downstream portion and the recovered developer recovered from the developer carrier and transported to the most downstream portion in the transport direction of the recovery transport path are supplied, and the surplus developer and the In parallel with the developer supply and transport member while stirring the recovered developer An agitating / conveying path having a developer agitating / conveying member that conveys the toner in the opposite direction, toner replenishing means for replenishing the recovered developer that has been consumed by development, the collecting / conveying path, the supply / conveying path, and the stirring A partition member that partitions each of the three developer transport paths of the transport path, the recovery transport path is located above the stirring transport path in the gravitational direction, and is separated from the stirring transport path at the most downstream portion of the recovery transport path. The recovered developer in the recovery conveyance path is supplied to the agitation conveyance path by natural fall through a recovery developer supply opening provided in the partition member, and the agitation conveyance path is connected to the agitation conveyance path at the most downstream portion of the supply conveyance path. The excess developer in the supply conveyance path is supplied to the agitation conveyance path through an excess developer supply opening provided in the partition member between the two and the supply conveyance path at the most downstream portion of the agitation conveyance path. The recovered developer through a stirring developer opening provided in the partition member In the developing apparatus for circulating convey the developer stirring the developer after stirring the excess developer by supplying to the supply conveyance path,
A developing device characterized in that the recovered developer supply opening is configured to become wider toward the downstream of the recovery conveyance path.
上記現像手段として請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier that carries an electrostatic latent image, a latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier, and a development that converts the electrostatic latent image on the latent image carrier into a toner image An image forming apparatus comprising: a developing unit that transfers the toner image to a non-transfer body;
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 as the developing means.
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