JP2009192962A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも2つの搬送部材が上下方向に設置された現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine thereof, and a developing device and a process cartridge installed therein, and in particular, a developer in a longitudinal direction. The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus in which at least two transport members among a plurality of transport members that transport and form a circulation path are installed in the vertical direction.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤(添加剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像装置であって、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも2つの搬送部材を上下方向に設置する技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a developing device that contains a two-component developer composed of a toner and a carrier (including a case where an additive or the like is added), and the developer is long. A technique is known in which at least two transport members among a plurality of transport members that transport in the direction to form a circulation path are installed in the vertical direction (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
2成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材(撹拌搬送部材)によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ(現像剤担持体)に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード(現像剤規制部材)によって適量に規制された後に、その2成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。 In a developing device using a two-component developer, toner is appropriately replenished into the developing device from a toner replenishing port provided in a part of the developing device according to toner consumption in the developing device. The replenished toner is agitated and mixed together with the developer in the developing device by a conveying member (agitating and conveying member) such as a conveying screw. Part of the stirred and mixed developer is supplied to a developing roller (developer carrier). After the developer carried on the developing roller is regulated to an appropriate amount by a doctor blade (developer regulating member), the toner in the two-component developer is a latent image on the photosensitive drum at a position facing the photosensitive drum. Adhere to.
特許文献1等における現像装置には、第1搬送部材(第1撹拌搬送部材)と第2搬送部材(第2撹拌搬送部材)とが上下方向に設置されていて、この2つの搬送部材によって現像剤の循環経路を形成している。上方に設置された第1搬送部材は、現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する。下方に設置された第2搬送部材は、現像剤ローラから離脱された現像剤を長手方向(第1搬送部材による搬送方向とは逆方向である。)に搬送する。第1搬送部材による搬送経路(第1搬送経路)の下流側と第2搬送部材による搬送経路(第2搬送経路)の上流側とは第1中継部(開口)を介して連通している。そして、第1搬送経路の下流側に達した現像剤は、第1中継部を自重落下して第2搬送経路の上流側に達する。ここで、第2搬送経路の上流側には、トナー補給口が設けられていて、新品のトナーが適宜に補給される。また、第1搬送経路の上流側と第2搬送経路の下流側とは第2中継部(開口)を介して連通している。そして、第2搬送経路の下流側に達した現像剤(現像ローラから離脱した現像剤と、第1中継部から落下した現像剤と、第2搬送経路の上流側から補給された新品トナーと、が混合されたものである。)は、その位置に留まり押し上げられ、第2中継部を介して第1搬送経路の上流側に移動される。 In the developing device in Patent Document 1 or the like, a first transport member (first agitation transport member) and a second transport member (second agitation transport member) are installed in the vertical direction, and development is performed by these two transport members. This forms a circulation route for the agent. The first conveying member installed above supplies the developer to the developing roller while conveying the developer in the longitudinal direction. The second conveying member installed below conveys the developer separated from the developer roller in the longitudinal direction (the direction opposite to the conveying direction by the first conveying member). The downstream side of the conveyance path (first conveyance path) by the first conveyance member and the upstream side of the conveyance path (second conveyance path) by the second conveyance member communicate with each other via the first relay portion (opening). Then, the developer that has reached the downstream side of the first conveyance path falls by its own weight on the first relay unit and reaches the upstream side of the second conveyance path. Here, a toner supply port is provided on the upstream side of the second conveyance path, and new toner is appropriately supplied. In addition, the upstream side of the first transport path and the downstream side of the second transport path communicate with each other via a second relay unit (opening). Then, the developer that has reached the downstream side of the second transport path (the developer that has separated from the developing roller, the developer that has dropped from the first relay unit, the new toner replenished from the upstream side of the second transport path, and Is mixed and pushed up at that position and moved to the upstream side of the first transport path via the second relay section.
このように複数の搬送部材が上下方向に並設された現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置(例えば、特許文献2の図4等参照)に比べて、現像装置を水平方向にコンパクト化することができる。そのために、複数の現像装置が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置においては、多く用いられている。また、複数の搬送部材を上下方向に並設して、現像剤担持体に対する現像剤の供給経路(第1搬送経路)と、現像剤担持体から離脱する現像剤の回収経路(第2搬送経路)と、を分離した現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置(例えば、特許文献2の図4等参照)に比べて、像担持体上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。 As described above, the developing device in which the plurality of conveying members are arranged in the vertical direction is more developed than the developing device in which the plurality of conveying members are arranged in the horizontal direction (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 2). The device can be made compact in the horizontal direction. Therefore, a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of developing devices are arranged in parallel in the horizontal direction is often used. In addition, a plurality of transport members are arranged in the vertical direction, and a developer supply path (first transport path) to the developer carrier and a developer recovery path (second transport path) that separates from the developer carrier. ) Is separated from a developing device in which a plurality of conveying members are arranged in a horizontal direction (for example, see FIG. 4 of Patent Document 2). The density deviation can be reduced.
一方、特許文献2等には、第1搬送部材と第2搬送部材とが上下方向に配設された現像装置であって、第2搬送経路(下方の撹拌室)の端部近傍で現像剤が堆積してしまうのを防止することを目的として、現像剤担持体と第2搬送部材との間に第3のオーガを設置する技術が開示されている。この第3オーガは、第2搬送部材が現像剤を搬送する方向とは逆の方向に現像剤を搬送するように構成されている。
On the other hand,
上述した特許文献1等の技術は、第2搬送経路において、第1搬送経路の下流側から第1中継部を介して落下して第2搬送経路の上流側に供給された現像剤と、第2搬送経路の上流側から補給された新品トナーと、に対して、現像ローラから離脱した現像剤が充分に撹拌・混合されにくいという不具合があった。
このような不具合が生じるのは、現像ローラから離脱される現像剤が、第2搬送部材の回転軸方向(搬送方向)に直交する断面でみて、第2搬送経路の同じ箇所に集中的に落下しやすいためである。
The technology disclosed in Patent Document 1 and the like described above includes a developer that is dropped from the downstream side of the first conveyance path via the first relay unit and supplied to the upstream side of the second conveyance path in the second conveyance path, There is a problem that the developer separated from the developing roller is not sufficiently stirred and mixed with the new toner replenished from the upstream side of the two conveying paths.
Such inconvenience occurs because the developer separated from the developing roller falls intensively on the same part of the second transport path as seen in the cross section perpendicular to the rotation axis direction (transport direction) of the second transport member. It is because it is easy to do.
そして、このように撹拌・混合が不充分であって新品トナー(補給トナー)の分散性が低い現像剤が、第2搬送経路の下流側に達して第2中継部を介して第1搬送経路に供給されて、さらに現像ローラに供給されてしまうと、出力画像上に画像濃度ムラが生じてしまうことになる。また、このような不具合は、経時において現像剤の劣化が生じ始めると、さらに顕著になる。
さらに、第2搬送経路と第1搬送経路との間に別の搬送経路を設けて循環経路を形成した現像装置に比べて、第2搬送経路と第1搬送経路とによってのみ循環経路を形成した現像装置は、第1搬送経路に供給するまでの現像剤の撹拌・混合時間を充分にとることができないために、上述のような不具合が特に無視できない問題になる。
In this way, the developer that is not sufficiently stirred and mixed and has low dispersibility of new toner (replenishment toner) reaches the downstream side of the second transport path and passes through the second relay portion to the first transport path. If the toner is further supplied to the developing roller, image density unevenness occurs on the output image. Such a problem becomes more prominent when the developer starts to deteriorate over time.
Furthermore, the circulation path is formed only by the second conveyance path and the first conveyance path as compared with the developing device in which another conveyance path is provided between the second conveyance path and the first conveyance path to form the circulation path. Since the developing device cannot sufficiently take the stirring and mixing time of the developer until it is supplied to the first transport path, the above-mentioned problems are not particularly negligible.
一方、上述した特許文献2等の現像装置は、現像剤担持体と第2搬送部材との間に、第2搬送部材が現像剤を搬送する方向とは逆の方向に現像剤を搬送する第3のオーガを設置することで、第2搬送経路の端部近傍で現像剤が堆積してしまうのを防止することを目的とするものであって、上述した不具合を解決するものではない。
On the other hand, in the developing device described in
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも2つの搬送部材を上下方向に設置した場合であっても、第2搬送部材による搬送経路において現像剤担持体から離脱した現像剤が充分に撹拌・混合される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and at least two of the plurality of transport members that transport the developer in the longitudinal direction to form a circulation path are installed in the vertical direction. Even in such a case, it is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus in which the developer separated from the developer carrying member is sufficiently stirred and mixed in the transport path by the second transport member.
この発明の請求項1記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、を備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに現像剤を長手方向に搬送しながら当該現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、前記第1搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第2搬送部材と、を具備し、前記第2搬送部材による搬送経路は、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を当該搬送経路内の現像剤に混合する前に拡散する拡散部材を具備したものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a developing device for storing a developer having a carrier and a toner and developing a latent image formed on an image carrier, the image carrier. A plurality of conveying members that are opposed to the body and that carry a developer, and a plurality of conveying members that convey the developer contained in the apparatus in the longitudinal direction to form a circulation path. The member faces the developer carrying member and supplies the developer to the developer carrying member while conveying the developer in the longitudinal direction. The member is below the first carrying member and is located below the developing member. A second transport member that is disposed at a position facing the developer carrier and transports the developer detached from the developer carrier in the longitudinal direction, and a transport path by the second transport member is: Removed from the developer carrier. The developer is obtained by including a diffusing member which diffuses prior to mixing the developer in the conveying path.
また、請求項2記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記拡散部材を、前記現像剤担持体と前記第2搬送部材との間に配設されるとともに複数の穴又は/及びスリットが形成された板状部材としたものである。 A developing device according to a second aspect of the present invention is the developing device according to the first aspect, wherein the diffusing member is disposed between the developer carrying member and the second transport member and a plurality of the diffusing members are disposed. A plate-like member having a hole or / and a slit is formed.
また、請求項3記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記板状部材の前記穴又は/及びスリットの面積をMとして、前記キャリアの体積平均粒径をN1として、前記トナーの体積平均粒径をN2としたときに、
M≧π・〔(N1+N2×2)/2〕2
なる関係が成立するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the second aspect, wherein the area of the hole or / and slit of the plate member is M, and the volume average particle diameter of the carrier is N1. Assuming that the volume average particle diameter of the toner is N2,
M ≧ π · [(N1 + N2 × 2) / 2] 2
This relationship is established.
また、請求項4記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記板状部材は、前記複数の穴又は/及びスリットのそれぞれの面積が一定になるように形成されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the second or third aspect, the plate-like member has a constant area of each of the plurality of holes or / and slits. It is formed as follows.
また、請求項5記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記板状部材は、前記現像剤担持体に近い側が前記現像剤担持体に遠い側よりも低くなるように傾斜して配設されたものである。 The developing device according to a fifth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the second to fourth aspects, wherein the plate-like member has a side closer to the developer carrier on the developer carrier. It is arranged to be inclined so as to be lower than the far side.
また、請求項6記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記板状部材は、前記現像剤担持体に近い側の厚さが前記現像剤担持体に遠い側の厚さよりも厚くなるように形成されたものである。 The developing device according to a sixth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the second to fifth aspects, wherein the plate-like member has a thickness closer to the developer carrier. It is formed so as to be thicker than the thickness on the side farther from the developer carrier.
また、請求項7記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記板状部材は、前記第2搬送部材による搬送経路の上流側が前記第2搬送部材による搬送経路の下流側よりも低くなるように傾斜して配設されたものである。 A developing device according to a seventh aspect of the present invention is the developing device according to any one of the second to sixth aspects, wherein the plate-like member is located on the upstream side of the conveying path by the second conveying member. The two conveying members are disposed so as to be lower than the downstream side of the conveying path.
また、請求項8記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記板状部材は、前記第2搬送部材による搬送経路の上流側の厚さが前記第2搬送部材による搬送経路の下流側の厚さよりも厚くなるように形成されたものである。 The developing device according to an eighth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the second to seventh aspects, wherein the plate-like member has a thickness on the upstream side of the conveyance path by the second conveyance member. Is formed to be thicker than the thickness on the downstream side of the transport path by the second transport member.
また、請求項9記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2〜請求項8のいずれかに記載の発明において、前記板状部材は、前記現像剤担持体と前記第2搬送部材との間に複数設置されたものである。 A developing device according to a ninth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the second to eighth aspects, wherein the plate-like member is formed between the developer carrier and the second conveying member. A plurality of them are installed between them.
また、請求項10記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項9のいずれかに記載の発明において、前記拡散部材は、その一部又は全部が導電性材料で形成されたものである。 A developing device according to a tenth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to ninth aspects, wherein a part or all of the diffusion member is formed of a conductive material. It is.
また、請求項11記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項10に記載の発明において、前記拡散部材は、前記導電性材料で形成された部分が接地されたものである。 The developing device according to an eleventh aspect of the present invention is the developing device according to the tenth aspect, wherein the diffusion member has a portion formed of the conductive material grounded.
また、請求項12記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項11のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、その体積平均粒径が20〜60μmになるように形成されたものである。 A developing device according to a twelfth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the carrier has a volume average particle diameter of 20 to 60 μm. It is a thing.
また、請求項13記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、トナー母体に対して平均1次粒径が5〜50nmの無機微粒子を被覆率Aが40〜200となるように被覆させたものであって、
前記被覆率Aは、
A=(無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×無機微粒子投影面積Sa〔m2/g〕/((1−無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×トナー表面積Sc〔m2/g〕)×100
なる式で求められ、
上式において前記トナー表面積Sc及び前記無機微粒子投影面積Saは、
Sc=3/(トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
Sa=3/(4×無機微粒子平均1次粒径〔m〕×無機微粒子比重〔g/m3〕)
なる式で求められるものである。
A developing device according to a thirteenth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the toner has an average primary particle size of 5 to 50 nm with respect to the toner base. The inorganic fine particles are coated so that the coverage A is 40 to 200,
The coverage A is
A = (inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × inorganic fine particle projected area Sa [m 2 / g] / ((1−inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × toner surface area Sc [m 2 / g]) × 100
Is obtained by the following formula,
In the above formula, the toner surface area Sc and the inorganic fine particle projected area Sa are:
Sc = 3 / (toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
Sa = 3 / (4 × average particle size of inorganic fine particles [m] × specific gravity of inorganic fine particles [g / m 3 ])
Is obtained by the following formula.
また、請求項14記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項13のいずれかに記載の発明において、前記現像剤は、前記キャリアの表面に対して前記トナーを被覆率Bが40〜90となるように被覆させたものであって、
前記被覆率Bは、
B=(トナー投入量〔重量%〕/100)×トナー投影面積Sb〔m2/g〕/((1−トナー投入量〔重量%〕/100)×キャリア表面積Sd〔m2/g〕)×100
なる式で求められ、
上式において前記キャリア表面積Sd及び前記トナー投影面積Sbは、
Sd=3/(キャリア体積平均粒径〔m〕×キャリア比重〔g/m3〕)
Sb=3/(4×トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
なる式で求められるものである。
A developing device according to a fourteenth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the developer has the coverage B of the toner on the surface of the carrier. It is coated so as to be 40-90,
The coverage B is
B = (toner input amount [wt%] / 100) × toner projected area Sb [m 2 / g] / ((1−toner input amount [wt%] / 100) × carrier surface area Sd [m 2 / g]) × 100
Is obtained by the following formula,
In the above formula, the carrier surface area Sd and the toner projected area Sb are:
Sd = 3 / (carrier volume average particle size [m] × carrier specific gravity [g / m 3 ])
Sb = 3 / (4 × toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
Is obtained by the following formula.
また、請求項15記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項14のいずれかに記載の発明において、前記第1搬送部材による搬送経路の下流側から前記第2搬送部材による搬送経路の上流側に向けて現像剤を落下させる第1中継部を備え、前記第1中継部における現像剤の落下量が5〜10g/秒になるように構成したものである。 A developing device according to a fifteenth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the second conveying member conveys from the downstream side of the conveying path by the first conveying member. A first relay unit that drops the developer toward the upstream side of the path is provided, and the amount of developer dropped in the first relay unit is configured to be 5 to 10 g / second.
また、請求項16記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項15のいずれかに記載の発明において、前記第1搬送部材によって供給されて前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を備え、前記現像剤規制部材の位置を通過した後に前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量が30〜70mg/cm2になるように構成したものである。 A developing device according to a sixteenth aspect of the invention is the developing device according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein the developing device is supplied by the first conveying member and carried on the developer carrying member. A developer regulating member for regulating the amount of the developer, and the amount of the developer carried on the developer carrying member after passing through the position of the developer regulating member is 30 to 70 mg / cm 2; It is composed.
また、請求項17記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記第1搬送部材による搬送経路の壁部を超えた現像剤が前記現像剤担持体上に落下して当該現像剤担持体上に担持されるように構成したものである。 A developing device according to a seventeenth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the developer exceeding the wall portion of the conveying path by the first conveying member is the developing device. It is configured to fall on the developer carrier and to be carried on the developer carrier.
また、この発明の請求項18記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項1〜請求項17のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。 The process cartridge according to an eighteenth aspect of the present invention is a process cartridge which is detachably installed on the main body of the image forming apparatus, and is according to any one of the first to seventeenth aspects. The developing device and the image carrier are integrated.
また、この発明の請求項19記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項17のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。 An image forming apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention includes the developing device according to any one of the first to seventeenth aspects and the image carrier.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部(現像装置)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。 In the present application, the “process cartridge” refers to a charging unit that charges the image carrier, a developing unit (developing device) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. At least one of the cleaning units and the image carrier are defined as a unit that is integrated and detachably installed on the image forming apparatus main body.
本発明は、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも2つの搬送部材を上下方向に設置した場合であっても、現像剤担持体から離脱された現像剤を第2搬送部材による搬送経路内の現像剤に混合する前に拡散する拡散部材を設置しているために、第2搬送部材による搬送経路において現像剤担持体から離脱した現像剤が充分に撹拌・混合される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, even when at least two conveying members among the plurality of conveying members that convey the developer in the longitudinal direction to form a circulation path are installed in the vertical direction, the development separated from the developer carrier Since the diffusion member that diffuses before the developer is mixed with the developer in the conveyance path by the second conveyance member is installed, the developer separated from the developer carrier in the conveyance path by the second conveyance member is sufficiently A developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are stirred and mixed can be provided.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図5にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an apparatus main body of a tandem color copier as an image forming apparatus, 2 a writing unit that emits laser light based on input image information, and 3 an original conveying unit that conveys an original D to an original reading unit 4. 4 is a document reading unit that reads image information of the document D, 7 is a paper feeding unit that accommodates a recording medium P such as transfer paper, 9 is a registration roller that adjusts the conveyance timing of the recording medium P, and 11Y, 11M, and 11C. , 11BK is a photosensitive drum as an image carrier on which toner images of each color (yellow, magenta, cyan, black) are formed, 12 is a charging unit that charges the
また、16は中間転写ベルト17を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
なお、図示は省略するが、各感光体ドラム11Y、11C、11M、11BKの上方には、各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナー(トナー粒子)を現像装置13に供給する各色のトナー容器がそれぞれ設置されている。
Although not shown, each color toner (toner particles) that supplies toner (toner particles) of each color (yellow, cyan, magenta, black) to the developing
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上でおこなわれる作像プロセスについては、図2をも参照することができる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described. Note that FIG. 2 can also be referred to for the image forming process performed on the
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。 Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the contact glass 5 while irradiating light emitted from an illumination lamp. Then, the light reflected by the document D is imaged on the color sensor via the mirror group and the lens. The color image information of the document D is read for each RGB (red, green, blue) color separation light by the color sensor, and then converted into an electrical image signal. Further, color conversion processing, color correction processing, spatial frequency correction processing, and the like are performed by the image processing unit based on the RGB color separation image signals to obtain yellow, magenta, cyan, and black color image information.
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光L(図2を参照できる。)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated to the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像装置13との対向位置に達する。そして、各現像装置13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、図中の時計方向に走行して、2次転写バイアスローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写バイアスローラ18との対向位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
On the other hand, the
Thereafter, the surface of the
ここで、中間転写ベルト17と2次転写バイアスローラ18との間(2次転写ニップである。)に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported between the
Specifically, the recording medium P fed by the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルトによって定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Then, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by a paper discharge roller, and a series of image forming processes is completed.
次に、図2〜図5にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図2は、作像部及びトナー容器28を示す構成図である。図3(A)は現像装置13の上部(第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1の位置である。)を長手方向にみた概略断面図(水平方向の断面図)であって、図3(B)は現像装置13の下部(第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2の位置である。)を長手方向にみた概略断面図である。図4は、現像装置13の循環経路を長手方向にみた概略断面図(垂直方向の断面図)である。また、図5は、現像装置13に設置される拡散部材13dを示す正面図である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であって、各トナー容器もほぼ同一構造であるために、図2〜図5にて作像部及びトナー容器は符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。
Next, the image forming unit in the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the image forming unit and the
Since each image forming unit has substantially the same structure and each toner container has almost the same structure, the image forming unit and the toner container are denoted by alphabets (Y, C, M, BK) is shown in the figure.
図2に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム11、帯電部12、現像装置13(現像部)、クリーニング部15、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム11は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
As shown in FIG. 2, the image forming unit includes a
The
帯電部12は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部12の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部15は、感光体ドラム11に摺接するクリーニングブラシ(又は、クリーニングブレード)が設置されていて、感光体ドラム11上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
The charging
The
現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13aが感光体ドラム11に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム11と磁気ブラシとが接触する現像領域(現像ニップ部)が形成される。現像装置13内には、トナーTとキャリアCとからなる現像剤G(2成分現像剤)が収容されている。そして、現像装置13は、感光体ドラム11上に形成される静電潜像を現像する(トナー像を形成する。)。なお、現像装置13の構成・動作については、後で詳しく説明する。
The developing
図2を参照して、トナー容器28は、その内部に現像装置13内に供給するためのトナーTを収容している。具体的に、現像装置13に設置された磁気センサ(不図示である。)によって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合である。)の情報に基いて、シャッタ駆動部によってシャッタ機構80の開閉動作をおこなって、トナー容器28から現像装置13内に向けて現像剤Gを適宜に供給する。
なお、トナーTの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーTの供給の実施を判断してもよい。
Referring to FIG. 2,
The supply of the toner T is not limited to the toner density information, but may be performed based on the image density information detected from the reflectance of the toner image formed on the photosensitive belt or the intermediate transfer belt. Good. Further, the implementation of the supply of the toner T may be determined by combining these different pieces of information.
供給管29は、トナー容器28から供給されるトナーTを現像装置13内に確実に導くためのものである。すなわち、トナー容器28から排出されたトナーTは、供給管29を介して、補給口13e(トナー補給口)から現像装置13内に供給される。
The
以下、画像形成装置における現像装置13について詳述する。
図2〜図5を参照して、現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13a、搬送部材としての搬送スクリュ13b1、13b2(オーガスクリュ)、現像剤規制部材としてのドクターブレード13c、拡散部材13d、等で構成されている。
現像剤担持体としての現像ローラ13aは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。図3を参照して、現像ローラ13aのスリーブ13a2内には、スリーブの周面に現像剤Gの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネット13a1が固設されている。マグネット13a1から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤G中のキャリアCがスリーブ13a2上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアCに帯電したトナーTが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ13a2の回転によってスリーブ13a2と同方向(時計方向)に移送される。そして、現像ローラ13a上に担持された現像剤G中のトナーTが、現像領域Nにて、現像ローラ13aと感光体ドラム11との間に形成された電界(現像電界)によって感光体ドラム11上の静電潜像に向けて飛翔することになる。
現像剤規制部材としてのドクターブレード13cは、現像領域の上流側に設置されていて、現像ローラ13a上の現像剤Gを適量に規制する。
Hereinafter, the developing
2 to 5, the developing
The developing
The
2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)は、現像装置13内に収容された現像剤Gを長手方向(図2の紙面垂直方向である。)に循環しながら撹拌・混合する。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1は、現像ローラ13aに対向する位置に配設されていて、現像剤Gを長手方向(回転軸方向)に水平に搬送する(図3(A)の破線矢印に示す右方向の搬送である。)とともに、現像ローラ13a上に現像剤Gを供給(図3(A)の白矢印方向の供給である。)する。
The two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) stir and mix the developer G accommodated in the developing
The first transport screw 13b1 as the first transport member is disposed at a position facing the developing
第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2は、第1搬送スクリュ13b1の下方であって現像ローラ13aに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ13aから離脱した現像剤G(現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ13a上から強制的に離脱された現像剤Gであって、図3(B)の白矢印方向に離脱するものある。)を長手方向に水平に搬送する(図3(B)の破線矢印に示す左方向の搬送である。)。
そして、第2搬送スクリュ13b2は、第1搬送スクリュ13b1による搬送経路の下流側から第1中継部13fを介して循環される現像剤Gを第1搬送部材13b1による搬送経路の上流側に第2中継部13gを介して搬送する(図3(B)の一点鎖線矢印に示す搬送である。)。
2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、現像ローラ13aや感光体ドラム11と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。
The second conveyance screw 13b2 as the second conveyance member is disposed below the first conveyance screw 13b1 and at a position facing the developing
Then, the second transport screw 13b2 has a second developer G circulated from the downstream side of the transport path by the first transport screw 13b1 via the
The two conveying screws 13b1 and 13b2 are arranged so that the rotation shaft is substantially horizontal, like the developing
なお、第1搬送スクリュ13b1による搬送経路(第1搬送経路)と、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路(第2搬送経路)と、は壁部によって隔絶されている。
図3及び図4を参照して、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路(第2搬送経路)の下流側と、第1搬送スクリュ13b1による搬送経路(第1搬送経路)の上流側と、は第2中継部13gを介して連通している。そして、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路において第2中継部13gの近傍に留まって盛り上がった現像剤Gが、第2中継部13gを介して第1搬送スクリュ13b1による搬送経路の上流側に搬送(供給)されることになる。
また、図3及び図4を参照して、第1搬送スクリュ13b1による搬送経路の下流側と、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路の上流側と、は第1中継部13fを介して連通している。そして、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路にて現像ローラ13a上に供給されなかった現像剤Gが、第1中継部13fにて自重落下して、第2搬送経路の上流側に達することになる。
The conveyance path (first conveyance path) by the first conveyance screw 13b1 and the conveyance path (second conveyance path) by the second conveyance screw 13b2 are isolated from each other by a wall portion.
3 and 4, the downstream side of the transport path (second transport path) by the second transport screw 13b2 and the upstream side of the transport path (first transport path) by the first transport screw 13b1 are 2 It communicates via the
3 and 4, the downstream side of the conveyance path by the first conveyance screw 13b1 and the upstream side of the conveyance path by the second conveyance screw 13b2 communicate with each other via the
このような構成により、2つの搬送スクリュ13b1、13b2によって、現像装置13において現像剤Gを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。すなわち、現像装置13が稼動されると、装置内に収容された現像剤Gは図3及び図4中の破線矢印の方向に流動する。そして、このように、現像ローラ13aに対する現像剤Gの供給経路(第1搬送スクリュ13a1による第1搬送経路である。)と、現像ローラ13aから離脱する現像剤Gの回収経路(第2搬送スクリュ13a2による第2搬送経路である。)と、を分離することで、感光体ドラム11上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
With such a configuration, a circulation path for circulating the developer G in the longitudinal direction in the developing
なお、図示は省略するが、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器28から補給口13eを介して現像装置13内に向けて新品のトナーTが供給される。
また、図3、図4を参照して、補給口13e(トナー補給口)は、第2搬送スクリュ13b2による搬送経路の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置(現像ローラ13aの長手方向の範囲の外側である。)に配設されている。なお、本実施の形態1では、補給口13eを第2搬送スクリュ13a2による搬送経路中に配設したが、補給口13eの位置はこれに限定されることなく、例えば、第1搬送経路の上流側の上方に配置することもできる。
Although illustration is omitted, a magnetic sensor for detecting the toner concentration of the developer circulating in the apparatus is installed in the conveyance path by the second conveyance screw 13b2. Then, based on the toner density information detected by the magnetic sensor, new toner T is supplied from the
3 and 4, the
以下、本実施の形態1の現像装置13における、特徴的な構成・動作について説明する。
図2〜図4を参照して、第2搬送経路(第2搬送スクリュ13b2による搬送経路である。)には、現像ローラ13aから離脱された現像剤を、第2搬送経路内の現像剤(第1搬送経路の下流側から第1中継部13fを介して落下して第2搬送経路の上流側に供給された現像剤と、第2搬送経路の上流側の補給口13eから補給された新品トナーと、が混合された現像剤である。)に混合する前に、拡散する拡散部材13dが設置されている。
詳しくは、拡散部材13dは、現像ローラ13aと第2搬送スクリュ13b2との間であって、第2搬送スクリュ内の現像剤の剤面よりも上方になるように配設されている。また、図5を参照して、拡散部材13dは、打抜き加工により複数の穴がメッシュ状に形成された板状部材である。このような構成により、現像ローラ13aから離脱された現像剤は、第2搬送経路内の現像剤に対して広く分散して混合されることになる。すなわち、現像ローラ13aから離脱された現像剤は、拡散部材13dにぶつかった後に複数の穴から分散して第2搬送経路内に落下して、第2搬送経路内の現像剤に混合されることになる。そして、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤が充分に撹拌・混合された現像剤が、第2中継部13gを介して第1搬送経路の上流側に移動して、さらに第1搬送経路にて現像ローラ13a上に供給されることになる。これにより、現像剤の撹拌・混合不良によって出力画像上に画像濃度ムラが生じる不具合が抑止される。
Hereinafter, a characteristic configuration and operation of the developing
2 to 4, in the second transport path (the transport path by the second transport screw 13 b 2), the developer separated from the developing
Specifically, the diffusing
ここで、本実施の形態1では、拡散部材13d(板状部材)の穴の面積をMとして、キャリアCの体積平均粒径をN1として、トナーTの体積平均粒径をN2としたときに、
M≧π・〔(N1+N2×2)/2〕2
なる関係が成立するように設定している。
このように拡散部材13dの穴を現像剤に対して充分に大きく設定することで、現像ローラ13aから離脱した現像剤が拡散部材13dの穴に詰まってしまう不具合を抑止することができる。
Here, in the first embodiment, when the area of the hole of the
M ≧ π · [(N1 + N2 × 2) / 2] 2
Is set to hold.
Thus, by setting the hole of the diffusing
また、本実施の形態1では、拡散部材13dに形成された複数の穴のそれぞれの面積が一定になるように設定している。これにより、現像ローラ13aから離脱した現像剤が拡散部材13dの複数の穴から均一に拡散させることになる。
なお、本実施の形態1では、拡散部材13dに形成されるメッシュ状の複数の穴は打抜き加工により形成したものであるために、複数の線状部材を立体的に組み合わせてメッシュ状の拡散部材を形成する場合に比べて、穴の内部に段差が生じにくい。そのため、拡散部材13dの穴に現像剤が詰まってしまう不具合を抑止することができる。
In the first embodiment, the area of each of the plurality of holes formed in the diffusing
In the first embodiment, since the plurality of mesh holes formed in the
ここで、本実施の形態1では、拡散部材13dが、金属や導電性樹脂等の導電性材料で形成されており、さらに接地(アース)されている。
これにより、現像ローラ13aから離脱された現像剤が拡散部材13dを通過するときに、キャリアCのもつ電荷(カウンターチャージ)を除去して、トナーに対するキャリアの帯電能力や保持能力を復帰させることができる。これにより、第2搬送経路内の現像剤と混合されたときに新品トナー(補給トナー)をすばやく分散させることができる。
なお、導電性材料で形成された拡散部材13dを接地しない場合であっても、トナーに対するキャリアの帯電能力や保持能力をある程度復帰させることができる。これは、現像工程でトナーが除去されたキャリアの箇所に局所的にカウンターチャージが残っていても、そのキャリアが、導電性材料で形成された拡散部材13dを介して、他のキャリアとの電荷授受をおこなうためである。これにより、現像剤中のキャリア間でカウンターチャージが平均化されるとともに、補給トナーの保持能力が全体的に向上することになる。
また、本実施の形態1において、拡散部材13dの表面に導電性材料からなるコート層を設けることもできる。その場合、コート層には現像剤の繰り返しの衝突に耐えうる耐磨耗性が要求されるものの、上述した効果と同等の効果を得ることができる。
Here, in the first embodiment, the
Thereby, when the developer separated from the developing
Even when the diffusing
In the first embodiment, a coating layer made of a conductive material can be provided on the surface of the
上述したように、現像ローラ13aから離脱された現像剤中のキャリアのもつカウンターチャージはできるだけ速やかに除去して、トナーに対する保持能力を向上させることが望ましい。ところが、キャリアのもつカウンターチャージをすべて除去してしまうと、キャリアの帯電能力が復帰しすぎることにより、現像装置13内の現像剤のトナー帯電量が大きくなりすぎてしまう。その場合、トナーとキャリアとの付着力が大きくなるために、現像工程において所望のトナー付着量が得られなくなってしまう。したがって、拡散部材13dによって除去するキャリアのカウンターチャージは、所定量を超えない範囲にとどめておく必要がある。具体的には、拡散部材13dの一部のみを導電性材料で形成したり、導電性材料の抵抗値を最適化したりすることになる。
As described above, it is desirable to remove the counter charge of the carrier in the developer released from the developing
以下、本実施の形態1における現像装置13(画像形成装置1)にて用いられる現像剤G(トナーT、キャリアC)について詳述する。
<キャリアCについて>
本実施の形態1では、小粒径のキャリアであって、その体積平均粒径が20〜100μm(好ましくは20〜60μmである。)のものを用いている。これにより、現像剤中のキャリア表面積が比較的大きくなるために、補給トナーを現像剤中に分散しやすくなる。また、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、現像剤の汲上げ量を低減することができて、現像装置内で循環する現像剤量を低減することができる。特に、ドクターブレード23cを通過する現像剤量が少なくなることから、現像剤にかかるストレスが小さくなり現像剤の長寿命化に寄与する。また、キャリアの低容量化が可能になるために、現像装置を小型化することができる。さらに、現像領域における磁気ブラシがより緻密になるために、高画質化や画質の安定性が達成される。
一方、キャリア粒径を小さくしすぎると、キャリア表面積が増えるために、トナーにかかるストレスが大きくなり、現像剤の劣化、流動性の悪化を促進してしまう。それにより、トナー補給時の分散性が悪くなる。
なお、キャリアの体積平均粒径の測定は、「マイクロトラック粒度分析計(SRAタイプ)」(日機装社製)を使用して、0.7[μm]以上、125[μm]以下のレンジ設定でおこなうことができる。
Hereinafter, the developer G (toner T, carrier C) used in the developing device 13 (image forming apparatus 1) according to the first embodiment will be described in detail.
<About Carrier C>
In Embodiment 1, a carrier having a small particle diameter and having a volume average particle diameter of 20 to 100 μm (preferably 20 to 60 μm) is used. Thereby, since the carrier surface area in the developer becomes relatively large, the replenishment toner is easily dispersed in the developer. Further, by using a carrier having a small particle diameter, it is possible to reduce the developer pumping amount without lowering the developing ability, and it is possible to reduce the amount of developer circulating in the developing device. In particular, since the amount of the developer passing through the doctor blade 23c is reduced, the stress applied to the developer is reduced, which contributes to a longer life of the developer. Further, since the capacity of the carrier can be reduced, the developing device can be reduced in size. Further, since the magnetic brush in the development area becomes denser, high image quality and stability of image quality are achieved.
On the other hand, if the carrier particle size is too small, the surface area of the carrier increases, so that the stress applied to the toner increases, and the deterioration of the developer and fluidity are promoted. Thereby, the dispersibility at the time of toner replenishment deteriorates.
The volume average particle size of the carrier is measured using a “Microtrack particle size analyzer (SRA type)” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) with a range setting of 0.7 [μm] or more and 125 [μm] or less. Can be done.
<トナーTについて>
本実施の形態1では、小径のトナーTであって、その体積平均粒径(Dv)が3〜10μm(好ましくは3〜6μmである。)のものを用いている。さらに、トナーTの体積平均粒径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除した値が1.4以下となるものを用いている。
このように粒径が小さく粒径分布のシャープなトナーを用いることで、トナー粒子間の間隙が小さくなるため、色再現性を損なうことなくトナーの必要付着量を低減することができる。したがって、現像工程における濃度変動を小さくすることができる。また、微小なドット画像の安定再現性が向上して、長期間安定した高画質を得ることができる。なお、体積平均粒径(Dv)が3μm未満では、転写効率の低下、クリーニング性の低下といった不具合が発生しやすい。体積平均粒径(Dv)が8μmを超えると、現像剤の流動性が悪化するとともに、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しく長期間画質を安定に維持することが困難になる。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、その平均円形度が0.94〜0.98に設定されている。これにより、トナー1粒子に付着する外添剤の量を増加することができて、キャリアとの衝突等による外部ストレスからトナー母体表面を保護する無機微粒子を増加させることができる。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、形状係数SF−1が100〜180、SF−2が100〜150に設定されている。これにより、トナー1粒子に付着する外添剤の量を増加することができ、キャリアとの衝突等による外部ストレスからトナー母体表面を保護する無機微粒子を増加させることができる。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、2μm以下のトナー微分が30%以下含有されたものである。トナー中にトナー微粉が30%を超えて含有されていると、トナー1粒子に付着する無機微粒子の個数が減少するため、トナー間の凝集力が増大して、現像剤の流動性悪化が生じてしまう。そして、補給トナーの現像剤中への分散性が悪くなってしまう。
<About Toner T>
In the first embodiment, toner T having a small diameter and having a volume average particle diameter (Dv) of 3 to 10 μm (preferably 3 to 6 μm) is used. Further, the toner T having a value obtained by dividing the volume average particle diameter (Dv) by the number average particle diameter (Dn) is 1.4 or less.
By using a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution in this way, the gap between the toner particles is reduced, so that the necessary amount of toner can be reduced without impairing the color reproducibility. Therefore, the density fluctuation in the developing process can be reduced. In addition, the stable reproducibility of a minute dot image is improved, and a stable high image quality can be obtained for a long time. When the volume average particle diameter (Dv) is less than 3 μm, problems such as a decrease in transfer efficiency and a decrease in cleaning properties are likely to occur. When the volume average particle size (Dv) exceeds 8 μm, the fluidity of the developer deteriorates, and it is difficult to suppress scattering of characters and lines, and it is difficult to stably maintain image quality for a long period of time.
The average circularity of the toner T in the first embodiment is set to 0.94 to 0.98. Thereby, the amount of the external additive adhering to the toner 1 particle can be increased, and the inorganic fine particles for protecting the toner base surface from external stress due to collision with the carrier or the like can be increased.
In the toner T according to the first embodiment, the shape factor SF-1 is set to 100 to 180, and SF-2 is set to 100 to 150. Thereby, the amount of the external additive adhering to the toner 1 particle can be increased, and the inorganic fine particles for protecting the toner base surface from external stress due to collision with the carrier or the like can be increased.
In addition, the toner T in the first exemplary embodiment contains 30% or less of a toner derivative of 2 μm or less. If the toner contains more than 30% of the toner fine powder, the number of inorganic fine particles adhering to one toner particle decreases, so that the cohesive force between the toners increases and the fluidity of the developer deteriorates. End up. Then, the dispersibility of the replenishment toner in the developer is deteriorated.
<粒径測定方法>
上述したトナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器「マルチサイザーIII」(ベックマンコールター社製)を用いて、アパーチャー径100μmで測定して、解析ソフト「Beckman Coulter Mutlisizer3 Version3.51」にて解析をおこなったものである。
具体的には、ガラス製100mlのビーカーに10wt%界面活性剤「アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A」(第一工業製薬社製)を0.5ml添加して、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器「W-113MK-II」(本多電子社製)で10分間分散処理した。さらに、その分散液を上述のマルチサイザーIIIを用い、測定用溶液として「アイソトンIII」(ベックマンコールター社製)を用いて測定をおこなった。
測定は装置が示す濃度が8±2%になるように上述のトナーサンプル分散液を滴下した。この測定法は粒径の測定再現性の点から上述した濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
<Particle size measurement method>
The volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) of the toner described above were measured with a particle size measuring device “Multisizer III” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) with an aperture diameter of 100 μm.
Specifically, 0.5 ml of 10 wt% surfactant “alkylbenzene sulfonate Neogen SC-A” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) is added to a 100 ml glass beaker, and 0.5 g of each toner is added. The mixture was stirred with a micropartel, and then 80 ml of ion-exchanged water was added. The resulting dispersion was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes with an ultrasonic disperser “W-113MK-II” (manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.). Further, the dispersion was measured using the above-mentioned Multisizer III and “Isoton III” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) as the measurement solution.
In the measurement, the above-described toner sample dispersion was dropped so that the concentration indicated by the apparatus was 8 ± 2%. In this measuring method, it is important that the above-mentioned concentration is 8 ± 2% from the viewpoint of the reproducibility of the particle size. Within this concentration range, no error occurs in the particle size.
<平均円形度の測定方法、2μm以下粒径の測定方法>
上述したトナーの平均円形度と2μm以下の粒子率とは、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測できる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理をおこない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして上述した装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
<Measuring method of average circularity, measuring method of particle diameter of 2 μm or less>
The average circularity of the toner and the particle ratio of 2 μm or less can be measured by a flow type particle image analyzer “FPIA-2000” (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.).
As a specific measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been previously removed, and further measurement is performed. Add about 0.1-0.5g of sample. The suspension in which the sample is dispersed is obtained by performing a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes and measuring the shape and distribution of the toner with the above-mentioned apparatus at a dispersion concentration of 3000 to 10,000 / μl. It is done.
<形状係数SF−1、SF−2について>
上述した形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、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。すなわち、次式で表すことができる。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)
SF−1の値が100の場合はトナーの形状が真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
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、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。 なわち、次式で表すことができる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)
SF−2の値が100の場合は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、走査型電子顕微鏡「S−800」(日立製作所社製)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。
<About the shape factors SF-1 and SF-2>
The shape factor SF-1 described above indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner onto a two-dimensional plane is divided by the graphic area AREA to give 100π / 4. The value multiplied by. That is, it can be expressed by the following formula.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner is a true sphere, and becomes irregular as the value of SF-1 increases.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of irregularities in the shape of the toner. The square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane is divided by the figure area AREA to obtain 100 / 4π. The value multiplied by. That is, it can be expressed by the following formula.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π)
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and the unevenness of the toner surface becomes more prominent as the value of SF-2 increases.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope “S-800” (manufactured by Hitachi, Ltd.) and introducing it into an image analyzer “LUSEX3” (manufactured by Nireco) for analysis. And calculated.
これらの性質をもつトナーを製造するにあたり、その最適な粒径、形状を得るためには、トナーの製法として、粉砕法よりも、重合法の方がより適している。
以下に重合法を用いたトナーの製造方法について説明する。なお、以下のトナー製造方法は具体例の1つであって、本発明に適用するトナーの製造方法は以下のものに限定されるものではない。
(a)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を、単独あるいは2種以上組み合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好適である。
有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(b)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)等の有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果を発揮することができる。好適なフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。
例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
上述の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。
例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸等の酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の含窒素化合物、またはその複素環を有するもの等のホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類等が使用できる。
分散方法としては、特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の公知の方式をいずれも適用できる。
この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
(c)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応をおこなわせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等が挙げられる。
(d)上記反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒をおこなうことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。
また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する等の方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解等の操作によっても除去できる。
In producing a toner having these properties, a polymerization method is more suitable as a toner production method than a pulverization method in order to obtain the optimum particle size and shape.
A method for producing toner using a polymerization method will be described below. The following toner manufacturing method is one specific example, and the toner manufacturing method applied to the present invention is not limited to the following.
(A) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone or the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are suitable.
The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
(B) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine It is below.
Moreover, the effect can be exhibited in a very small amount by using a surfactant having a fluoroalkyl group. Suitable anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11). Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid And metal salts, perfluoroalkyl carboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctane sulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- (2 -Hydroxyethyl) perfluorooctane Sulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. .
Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
In addition, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or secondary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Manufactured), MegaFuck F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), X-Top EF-132 (manufactured by Tochem Products), and Footgent F-300 (manufactured by Neos).
The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%.
For example, polymethyl methacrylate fine particles 1 μm and 3 μm, polystyrene fine particles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao), SGP (manufactured by Soken), Techno Examples include polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), and micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.).
In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
As a dispersant that can be used in combination with the above-described resin fine particles and inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid.
For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Acid esters, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, etc., or compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole , Nitrogen-containing compounds such as ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, polyoxypropylene , Polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene nonyl Polyoxyethylenes such as phenyl esters, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
The dispersion method is not particularly limited, and any of known methods such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied.
Among these, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the
(C) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group.
This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
(D) After completion of the above reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, a spindle-shaped toner base particle can be produced by removing the solvent. .
Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as washing with water after dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid. Remove. It can also be removed by an operation such as degradation with an enzyme.
ここで、本実施の形態1において用いられるトナーTは、トナー母体に対して平均1次粒径が5〜50nmの無機微粒子を被覆率Aが40〜200となるように被覆させたものである。
ここで、被覆率Aは、
A=(無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×無機微粒子投影面積Sa〔m2/g〕/((1−無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×トナー表面積Sc〔m2/g〕)×100
なる式で求められる。
上式において、トナー表面積Sc及び無機微粒子投影面積Saは、
Sc=3/(トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
Sa=3/(4×無機微粒子平均1次粒径〔m〕×無機微粒子比重〔g/m3〕)
なる式で求められる。
このような構成により、現像剤を長時間撹拌・混合した場合であっても、現像剤の流動性が低下することなく、初期から経時にわたって補給トナーの分散性を高めることができる。また、上述の被覆率の範囲を設定することにより、キャリア表面に無機微粒子の膜が形成されにくくなり、補給トナーがキャリア表面に付着しやすくなって補給トナーの分散性が高められる。
Here, the toner T used in Embodiment 1 is obtained by coating inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 5 to 50 nm on the toner base so that the coverage A is 40 to 200. .
Here, the coverage A is
A = (inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × inorganic fine particle projected area Sa [m 2 / g] / ((1−inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × toner surface area Sc [m 2 / g]) × 100
It is calculated by the following formula.
In the above formula, the toner surface area Sc and the inorganic fine particle projected area Sa are:
Sc = 3 / (toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
Sa = 3 / (4 × average particle size of inorganic fine particles [m] × specific gravity of inorganic fine particles [g / m 3 ])
It is calculated by the following formula.
With such a configuration, even when the developer is stirred and mixed for a long time, the dispersibility of the replenishment toner can be improved from the initial stage over time without decreasing the fluidity of the developer. Also, by setting the above-described coverage ratio range, it becomes difficult for the inorganic fine particle film to be formed on the carrier surface, and the replenishment toner is easily attached to the carrier surface, and the dispersibility of the replenishment toner is enhanced.
トナー母体に被覆される無機微粒子としては、SiO2 、TiO2 、Al2O3 、MgO、CuO、ZnO、SnO2 、CeO2 、Fe2O3 、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2 、CaO・SiO2 、K2O(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3 、MgCO3 、BaSO4 、MgSO4 、SrTiO3等を用いることができ、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。
さらに具体的に、SiO2にはクラリアントジャパン社製の酸化シリカ(H3004、H2000、H1303)等を用いることができ、TiO2にはテイカ社製の酸化チタン(JMT150IB、SMT150AI、SMT150AFM)等を用いることができる。
As inorganic fine particles coated on the toner base, SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, CuO, ZnO, SnO2, CeO2, Fe2O3, BaO, CaO, K2O, Na2O, ZrO2, CaO.SiO2, K2O (TiO2) n, Al2O3. 2SiO2, CaCO3, MgCO3, BaSO4, MgSO4, SrTiO3, etc. can be used, and SiO2, TiO2, Al2O3 are preferable. In particular, these inorganic compounds may be hydrophobized with various coupling agents, hexamethyldisilazane, dimethyldichlorosilane, octyltrimethoxysilane, and the like.
More specifically, silica oxide (H3004, H2000, H1303) manufactured by Clariant Japan can be used for SiO2, and titanium oxide (JMT150IB, SMT150AI, SMT150AFM) manufactured by Teika can be used for TiO2. it can.
また、トナーと感光体ドラム11との付着力を低減するために、上述したトナーに、平均1次粒径が60〜500nmの微粒子を添加しても良い。平均1次粒径が60〜500nmの微粒子が無機微粒子であった場合、SiO2 、TiO2 、Al2O3 、MgO、CuO、ZnO、SnO2 、CeO2 、Fe2O3 、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2 、CaO・SiO2 、K2O(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3 、MgCO3 、BaSO4 、MgSO4 、SrTiO3等を用いることができ、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。さらに具体的に、SiO2には信越化学社製の酸化シリカ(X24)、デンカ社製の酸化シリカ(UFP30HH、UFP35HH、UFP40HH)、トクヤマ社製の酸化シリカ(NHM-3N)等を用いることができる。
また、平均1次粒径が60〜600nmの微粒子が樹脂微粒子であった場合、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、上述の樹脂を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。さらに具体的には、綜研化学社製のアクリル非架橋型単分散樹脂粒子(MP-1451、MP300、MP2200、MP2701、MP5000、MP5500、MP4009)等を用いることができる。
In order to reduce the adhesion between the toner and the
Further, when fine particles having an average primary particle size of 60 to 600 nm are resin fine particles, they may be thermoplastic resins or thermosetting resins. For example, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polyamide resins, polyimides Examples thereof include resins, silicon-based resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, aniline resins, ionomer resins, and polycarbonate resins. As the resin fine particles, two or more of the above-described 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. More specifically, acrylic non-crosslinked monodispersed resin particles (MP-1451, MP300, MP2200, MP2701, MP5000, MP5500, MP4009) manufactured by Soken Chemical Co., Ltd. can be used.
また、本実施の形態1において用いられる現像剤Gは、キャリアCの表面に対してトナーTを被覆率Bが40〜90となるように被覆させたものである。
ここで、被覆率Bは、
B=(トナー投入量〔重量%〕/100)×トナー投影面積Sb〔m2/g〕/((1−トナー投入量〔重量%〕/100)×キャリア表面積Sd〔m2/g〕)×100
なる式で求められる。
上式において、キャリア表面積Sd及びトナー投影面積Sbは、
Sd=3/(キャリア体積平均粒径〔m〕×キャリア比重〔g/m3〕)
Sb=3/(4×トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
なる式で求められる。
被覆率Bが40未満になってしまうと、キャリア間に存在するトナーの個数が減少してしまうため、トナー1粒子にかかるストレスが大きくなり、トナーが劣化しやすくなってしまう。そのため、現像剤の流動性が悪化しやすく、補給トナーの分散性が悪くなってしまう。
これに対して、被覆率Bが90を超えてしまうと、キャリアのトナーに対する保持能力が極度に減少するため、保持しきれなかったトナーが飛散トナーとなって感光体ドラム11上に付着して、出力画像の画像品質を低下させてしまう。
The developer G used in the first embodiment is obtained by coating the surface of the carrier C with the toner T so that the coverage B is 40 to 90.
Here, the coverage B is
B = (toner input amount [% by weight] / 100) × toner projected area Sb [m 2 / g] / ((1−toner input amount [% by weight] / 100) × carrier surface area Sd [m 2 / g]) × 100
It is calculated by the following formula.
In the above equation, the carrier surface area Sd and the toner projected area Sb are:
Sd = 3 / (carrier volume average particle size [m] × carrier specific gravity [g / m 3 ])
Sb = 3 / (4 × toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
It is calculated by the following formula.
If the coverage B is less than 40, the number of toners present between the carriers decreases, so that the stress applied to the toner particles increases and the toner tends to deteriorate. For this reason, the fluidity of the developer tends to deteriorate, and the dispersibility of the replenishment toner deteriorates.
On the other hand, if the coverage B exceeds 90, the retention ability of the carrier with respect to the toner is extremely reduced, so that the toner that could not be retained adheres to the
ここで、本実施の形態1では、第1中継部13fにおける現像剤の落下量が5〜10g/秒になるように設定されている。
第1中継部13fにおける現像剤の落下量が多ければ多いほど、補給したトナーを現像剤中へ分散する効果は向上する。しかし、第1中継部13fからの現像剤の落下量が多すぎると、現像剤を循環させるための条件(搬送スクリュの回転数等である。)の成立範囲が狭まり、現像装置として安定した現像をおこなうための余裕度が低下してしまう。
本願発明者が実験をおこなったところ、第1中継部13fにおける現像剤の落下量が5〜10g/秒であるときに安定した現像がおこなわれることを確認した。現像剤の落下量が5g/秒未満であると、補給したトナーの分散性が極度に悪くなる。現像剤の落下量が10g/秒を超えると、現像剤を循環するために搬送スクリュの回転数を高く設定しなければならず、搬送スクリュの軸受部から発生する熱により現像剤の劣化が促進されてしまった。
Here, in the first embodiment, the developer dropping amount in the
The greater the amount of developer dropped at the
As a result of an experiment conducted by the inventor of the present application, it was confirmed that stable development was performed when the amount of developer dropped at the
また、本実施の形態1では、ドクターブレード13cの位置を通過した後に現像ローラ13a上に担持される現像剤の量(汲上げ量)が30〜70mg/cm2になるように設定している。
現像剤の汲上げ量が多いほど、現像剤中に含まれるキャリアの表面積をより多く確保できるため、補給トナーを分散させる効果は大きい。しかし、現像剤の汲上げ量が多すぎると、現像剤を循環させるための条件(搬送スクリュの回転数等である。)の成立範囲が狭まり、現像装置として安定した現像をおこなうための余裕度が低下してしまう。
本願発明者が実験をおこなったところ、現像剤の汲上げ量が30〜70mg/cm2であるときに安定した現像がおこなわれることを確認した。現像剤の汲上げ量が30mg/cm2未満であると、補給したトナーを保持できるキャリア表面を確保できないために、補給トナーの分散性が悪くなる。現像剤の汲上げ量が70mg/cm2を超えると、現像剤を循環するために搬送スクリュの回転数を高く設定しなければならず、搬送スクリュの軸受部から発生する熱により現像剤の劣化が促進されてしまった。
In the first embodiment, the amount of developer (pumping amount) carried on the developing
The greater the amount of developer pumped, the greater the surface area of the carrier contained in the developer, and the greater the effect of dispersing the replenishment toner. However, if the amount of developer pumped up is too large, the range for establishing the conditions for circulating the developer (such as the number of rotations of the conveying screw) is narrowed, and the margin for stable development as a developing device Will fall.
When the inventor of the present application conducted an experiment, it was confirmed that stable development was performed when the developer pumped amount was 30 to 70 mg / cm 2 . When the developer pumping amount is less than 30 mg / cm 2 , the carrier surface that can hold the replenished toner cannot be secured, and the dispersibility of the replenished toner deteriorates. When the developer pumping amount exceeds 70 mg / cm 2 , the rotation speed of the conveying screw must be set high in order to circulate the developer, and the developer deteriorates due to the heat generated from the bearing portion of the conveying screw. Has been promoted.
また、本実施の形態1における現像装置13は、図2を参照して、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の壁部を超えた現像剤Gが現像ローラ13a上に落下して現像ローラ13a上に磁力によって担持されるように構成されている。
このような構成により、マグネットの磁力によってのみ現像剤が現像ローラ13a上に担持されて、ドクターブレード13cの位置を通過するときに現像剤に大きな圧縮力がかからないために、安定した現像剤の汲上げ量を維持しつつ、現像剤へかかるストレスを低減することができる。したがって、現像剤の劣化や流動性の悪化を低減することができるため、経時においても安定した補給トナーの分散性を確保することができる。
Further, referring to FIG. 2, the developing
With such a configuration, the developer is supported on the developing
以上説明したように、本実施の形態1では、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, in the first embodiment, even when the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are installed in the vertical direction. The
なお、本実施の形態1では、拡散部材13dを現像ローラ13aの長手方向全域に対向するように配設したが、拡散部材13dの長手方向の範囲はこれに限定されることなく、第2搬送経路の上流側のみに設置したり、第2搬送経路の下流側のみに設置したり、第2搬送経路の中奥部のみに設置したりすることもできる。
In the first embodiment, the diffusing
実施の形態2.
図6及び図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図6は、実施の形態2における現像装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態2における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記実施の形態1のものと相違する。
6 and 7, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating the developing device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 according to the first embodiment. In the developing device in the second embodiment, the shape of the
図6を参照して、本実施の形態2における現像装置13も、前記実施の形態1と同様に、現像ローラ13a(現像剤担持体)、2つの搬送スクリュ13b1、13b2、ドクターブレード13c(現像剤規制部材)、拡散部材13d(板状部材)、等で構成されている。
Referring to FIG. 6, the developing
ここで、本実施の形態2における拡散部材13d(板状部材)は、現像ローラ13aに近い側(図6の右側である。)が現像ローラ13aに遠い側(図6の左側である。)よりも低くなるように傾斜して配設されている。
これにより、第2搬送経路内の現像剤の剤面(現像ローラ13aに近い側が現像ローラ13aに遠い側よりも低くなっている。)と、拡散部材13dと、の距離がどちらの側もほぼ均一に保たれて現像剤の拡散性を向上させることができるとともに、現像剤のバランスを均一化することができる。また、第2搬送経路内の現像剤の剤面に対して拡散部材13dが接触しにくくなるために、第2搬送スクリュ13b2を回転駆動するための負荷も低減できる。
なお、拡散部材13dの傾斜角度は、現像ローラ13aの位置、現像ローラ13aから離脱する現像剤の位置、第2搬送スクリュ13b2の位置、第2搬送経路内の現像剤の剤面の状態、補給トナーの位置、等を考慮して決定されるものである。
Here, in the
Thereby, the distance between the developer surface in the second transport path (the side closer to the developing
Note that the inclination angle of the diffusing
さらに、図7を参照して、本実施の形態2の拡散部材13dには、電気抵抗が比較的高い導電性樹脂で形成された第1の導電性領域13d1と、電気抵抗が比較的低い金属で形成された第2の導電性領域13d2と、が設けられている。そして、第1の導電性領域13d1が第2搬送経路の下流側であって、第2の導電性領域13d2が第2搬送経路の上流側になるように配設されている。
第2搬送経路の上流側では、回収された現像剤中への分散が不充分な補給トナーが多く存在するために、離脱された現像剤中のキャリアのトナー保持能力を充分に復帰させておく必要がある。これに対して、第2搬送経路の下流側では、現像剤中への補給トナーの分散が進んでいるため、離脱された現像剤中のキャリアのトナー保持能力が高くなくてもその後の分散性に大きな影響がないため、キャリアのトナー保持能力を充分に復帰させる必要はない。したがって、拡散部材13dの長手方向の位置によって電気抵抗に差異を設けることで、長手方向にわたって効率のよい補給トナーの分散をおこなうことができる。
なお、本実施の形態1では、拡散部材13dの長手方向の位置によって電気抵抗に差異を設けたが、拡散部材13dの短手方向の位置によって電気抵抗に差異を設けることもできる。具体的に、現像ローラ13aに近い側(図6の右側である。)の、拡散部材13dの電気抵抗が、現像ローラ13aに遠い側(図6の左側である。)の、拡散部材13dの電気抵抗よりも低くなるように設定することもできる。このような場合にも、効率のよい補給トナーの分散をおこなうことができる。
Further, referring to FIG. 7,
On the upstream side of the second conveyance path, since there is a large amount of replenishment toner that is insufficiently dispersed in the collected developer, the toner holding ability of the carrier in the detached developer is sufficiently restored. There is a need. On the other hand, since the replenishment toner is dispersed in the developer on the downstream side of the second conveyance path, the dispersibility after that even if the toner holding ability of the carrier in the detached developer is not high. Therefore, it is not necessary to sufficiently restore the toner holding ability of the carrier. Therefore, by providing a difference in electrical resistance depending on the position in the longitudinal direction of the diffusing
In the first embodiment, a difference is provided in the electrical resistance depending on the position in the longitudinal direction of the diffusing
以上説明したように、本実施の形態2でも、前記実施の形態1と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態3.
図8にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図8は、実施の形態3における現像装置を示す構成図であって、前記実施の形態2における図6に相当する図である。本実施の形態3における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記実施の形態2のものと相違する。
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating the developing device according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 6 according to the second embodiment. In the developing device according to the third embodiment, the shape of the
図8を参照して、本実施の形態3における現像装置13も、前記実施の形態2と同様に、現像ローラ13a(現像剤担持体)、2つの搬送スクリュ13b1、13b2、ドクターブレード13c(現像剤規制部材)、拡散部材13d(板状部材)、等で構成されている。そして、本実施の形態3においても、拡散部材13d(板状部材)は、現像ローラ13aに近い側(図6の右側である。)が現像ローラ13aに遠い側(図6の左側である。)よりも低くなるように傾斜して配設されている。
Referring to FIG. 8, similarly to the second embodiment, the developing
ここで、本実施の形態3における拡散部材13d(板状部材)は、現像ローラ13aに対して遠い側が、第2搬送経路の上壁に当接するように配設されている。
これにより、第2搬送経路の高さ方向のスペースが有効に用いられるために、現像装置13を高さ方向にコンパクト化することが可能になる。
Here, the
Accordingly, since the space in the height direction of the second transport path is effectively used, the developing
以上説明したように、本実施の形態3でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the third embodiment, the two transport screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that transport the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down in the same manner as in the above embodiments. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態4.
図9にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図9は、実施の形態4における現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図であって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態4における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記実施の形態1のものと相違する。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the circulation path of the developing device in the fourth embodiment, corresponding to FIG. 4 in the first embodiment. In the developing device in the fourth embodiment, the shape of the
図9を参照して、本実施の形態4における現像装置13も、前記実施の形態1と同様に、現像ローラ13a(現像剤担持体)、2つの搬送スクリュ13b1、13b2、ドクターブレード13c(現像剤規制部材)、拡散部材13d(板状部材)、等で構成されている。
Referring to FIG. 9, similarly to the first embodiment, the developing
ここで、本実施の形態4における拡散部材13d(板状部材)は、第2搬送経路の上流側(図9の右側である。)が第2搬送経路の下流側(図9の左側である。)よりも低くなるように傾斜して配設されている。
これにより、上流側が下流側よりも低くなっている第2搬送経路内の現像剤の剤面と、拡散部材13dと、の距離がどちらの側もほぼ均一に保たれて現像剤の拡散性を向上させることができるとともに、現像剤のバランスを均一化することができる。また、第2搬送経路内の現像剤の剤面に対して拡散部材13dが接触しにくくなるために、第2搬送スクリュ13b2を回転駆動するための負荷も低減できる。
なお、拡散部材13dの傾斜角度は、現像ローラ13aの位置、現像ローラ13aから離脱する現像剤の位置、第2搬送スクリュ13b2の位置、第2搬送経路内の現像剤の剤面の状態、補給トナーの位置、等を考慮して決定されるものである。
Here, in the
As a result, the distance between the developer surface in the second transport path whose upstream side is lower than that of the downstream side and the
Note that the inclination angle of the diffusing
以上説明したように、本実施の形態4でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, in the fourth embodiment as well, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down in the same manner as in the above embodiments. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態5.
図10及び図11にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図10は、実施の形態5における現像装置を示す構成図であって、前記実施の形態2における図6に相当する図である。また、図11は、図10の現像装置とは別の形態の現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。
本実施の形態5における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記各実施の形態のものと相違する。
Embodiment 5 FIG.
A fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating the developing device according to the fifth embodiment, and corresponds to FIG. 6 according to the second embodiment. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a circulation path of a developing device different from the developing device of FIG. 10 in the longitudinal direction.
In the developing device according to the fifth embodiment, the shape of the diffusing
図10に示すように、本実施の形態5における拡散部材13d(板状部材)は、現像ローラ13aに近い側(図10の右側である。)の厚さが現像ローラ13aに遠い側(図10の左側である。)の厚さよりも厚くなるように形成されている。
これにより、第2搬送経路内の現像剤の剤面と、拡散部材13dと、の距離がどちらの側もほぼ均一に保たれて現像剤の拡散性を向上させることができるとともに、現像剤のバランスを均一化することができる。また、第2搬送経路内の現像剤の剤面に対して拡散部材13dが接触しにくくなるために、第2搬送スクリュ13b2を回転するための負荷も低減できる。
As shown in FIG. 10, the
As a result, the distance between the developer surface of the developer in the second transport path and the
なお、図11に示すように、拡散部材13dを、第2搬送経路の上流側(図11の右側である。)の厚さが第2搬送経路の下流側(図11の左側である。)の厚さよりも厚くなるように形成することもできる。
これにより、第2搬送経路内の現像剤の剤面と、拡散部材13dと、の距離がどちらの側もほぼ均一に保つことができるとともに、現像剤のバランスを均一化することができる。また、第2搬送経路内の現像剤の剤面に対して拡散部材13dが接触しにくくなるために、第2搬送スクリュ13b2を回転するための負荷も低減できる。
In addition, as shown in FIG. 11, the thickness of the
Thus, the distance between the developer surface of the developer in the second transport path and the
以上説明したように、本実施の形態5でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, in the fifth embodiment, similarly to the above-described embodiments, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態6.
図12〜図14にて、この発明の実施の形態6について詳細に説明する。
図12は、実施の形態6における現像装置を示す構成図であって、前記実施の形態2における図6に相当する図である。また、図13は、図12の現像装置とは別の形態の現像装置を示す構成図である。また、図14は、図12の現像装置とはさらに別の形態の現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。
本実施の形態6における現像装置は、拡散部材が複数設置されている点が、前記各実施の形態のものと相違する。
Embodiment 6 FIG.
A sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating the developing device according to the sixth embodiment, and corresponds to FIG. 6 according to the second embodiment. FIG. 13 is a block diagram showing a developing device in a form different from the developing device of FIG. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a circulation path of a developing device of another form different from the developing device of FIG. 12 as viewed in the longitudinal direction.
The developing device according to the sixth embodiment is different from those of the respective embodiments in that a plurality of diffusion members are provided.
図12に示すように、実施の形態6における現像装置13は、現像ローラ13aと第2搬送スクリュ13b2との間に、複数の拡散部材13da、13db(板状部材)が設置されている。拡散部材を1つ設置するのみでは現像剤の拡散性が不充分である場合には、離脱する現像剤の落下方向に沿って複数の拡散部材13da、13dbを設置することで、所望の現像剤拡散性を得ることができる。特に、それぞれの拡散部材13da、13dbの設置位置や角度を最適化することにより、第2搬送経路内の現像剤上の狙いの位置に、離脱した現像剤を広い範囲で分散することができる。
As shown in FIG. 12, in the developing
なお、図13に示すように、複数の拡散部材13da、13dbのうち、一方の拡散部材13dbを、現像ローラ13aに近い側(図13の右側である。)の厚さが現像ローラ13aに遠い側(図13の左側である。)の厚さよりも厚くなるように形成することもできる。
また、図14に示すように、複数の拡散部材13da、13dbのうち、一方の拡散部材13dbを、第2搬送経路の上流側(図14の右側である。)が第2搬送経路の下流側(図14の左側である。)よりも低くなるように傾斜して配設することもできる。
As shown in FIG. 13, among the plurality of diffusion members 13da and 13db, one diffusion member 13db is closer to the developing
Further, as shown in FIG. 14, among the plurality of diffusion members 13da and 13db, one diffusion member 13db is arranged on the upstream side of the second conveyance path (the right side in FIG. 14) on the downstream side of the second conveyance path. (It is the left side of FIG. 14).
以上説明したように、本実施の形態6でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13da、13dbを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the sixth embodiment, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down in the same manner as in the above embodiments. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態7.
図15〜図18にて、この発明の実施の形態7について詳細に説明する。
図15は、実施の形態7における現像装置に設置される拡散部材13dを示す平面図であって、前記実施の形態1における図5に相当する図である。図16は、図15の拡散部材13dに形成された穴Hの近傍を示す断面図である。また、図17は、図15の拡散部材とは別の形態の拡散部材を示す平面図である。また、図18は、図15の拡散部材とはさらに別の形態の拡散部材を示す平面図である。
本実施の形態7における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記各実施の形態のものと相違する。
A seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 15 is a plan view showing a diffusing
In the developing device according to the seventh embodiment, the shape of the diffusing
図15に示すように、本実施の形態7における拡散部材13dは、複数の円形状の穴Hが形成されている。そして、図16に示すように、散部材13dの穴Hには面取り加工が施されていて、現像剤の通過性を向上させている。
なお、拡散部材13dに形成される穴Hは、円形状に限定されることなく、例えば、図17に示すように楕円形状の穴Hを形成することもできる。
さらに、図18に示すように、拡散部材13dは、複数のスリットが形成されたクシ歯状のものでもよい。
As shown in FIG. 15, the diffusing
The hole H formed in the diffusing
Further, as shown in FIG. 18, the
以上説明したように、本実施の形態7でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13dを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the seventh embodiment, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form the circulation path are moved up and down in the same manner as in the above embodiments. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態8.
図19にて、この発明の実施の形態8について詳細に説明する。
図19は、実施の形態8における現像装置に設置される拡散部材13dを示す平面図であって、前記実施の形態1における図5に相当する図である。本実施の形態8における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記各実施の形態のものと相違する。
The eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 19 is a plan view showing a diffusing
図19に示すように、本実施の形態8における拡散部材13dは、複数の矩形状の穴Hが形成されている。そして、図示は省略するが、矩形状の穴Hの角部はR状に形成されていて、現像剤に与えるダメージを軽減するとともに、現像剤の通過性を向上させている。
As shown in FIG. 19, the
以上説明したように、本実施の形態8でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13daを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, in the eighth embodiment, similarly to the above-described embodiments, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態9.
図20にて、この発明の実施の形態9について詳細に説明する。
図20は、実施の形態9における現像装置に設置される拡散部材13dを示す平面図であって、前記実施の形態1における図5に相当する図である。本実施の形態9における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記各実施の形態のものと相違する。
A ninth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 20 is a plan view showing a diffusing
図20に示すように、本実施の形態9における拡散部材13dは、複数の線状部材を短手方向に並設したものであって、複数のスリットが形成されている。このように形成された拡散部材13dは、現像剤の通過方向に段差が生じにくいために、拡散部材13dのスリットに現像剤が詰まる不具合が抑止される。
As shown in FIG. 20, the diffusing
以上説明したように、本実施の形態9でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13daを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the ninth embodiment, similarly to the above embodiments, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実施の形態10.
図21にて、この発明の実施の形態10について詳細に説明する。
図21は、実施の形態10における現像装置に設置される拡散部材13dを示す平面図であって、前記実施の形態1における図5に相当する図である。本実施の形態10における現像装置は、拡散部材13dの形状が、前記各実施の形態のものと相違する。
Embodiment 10 FIG.
A tenth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 21 is a plan view showing a diffusing
図21に示すように、本実施の形態10における拡散部材13dは、複数の線状部材を斜め方向に並設したものであって、複数のスリットが形成されている。このように形成された拡散部材13dは、現像剤の通過方向に段差が生じにくいために、拡散部材13dのスリットに現像剤が詰まる不具合が抑止される。
As shown in FIG. 21, the diffusing
以上説明したように、本実施の形態10でも、前記各実施の形態と同様に、現像剤Gを長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)を上下方向に設置した場合であっても、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13daを設置しているために、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができる。
As described above, also in the tenth embodiment, the two conveying screws 13b1 and 13b2 (conveying members) that convey the developer G in the longitudinal direction to form a circulation path are moved up and down in the same manner as in the above embodiments. Even when installed in the direction, the developer G released from the developing
実験結果.
図22にて、前記各実施の形態で述べた効果を確認するためにおこなった実験について説明する。
図22は、23種類の現像装置13(実施例1〜16、比較例1〜7)を用いて、出力された画像の評価結果を示すものである。実験は、以下の手順、条件によりおこなった。
(1)実験に用いるトナーT、画像形成装置1を25℃、50%の環境室に1日放置する。
(2)現像剤Gを400g、現像装置13内に投入する。
(3)現像ローラ13aの線速を600mm/秒に設定して、現像装置13のみを1分間空回転する。
(4)現像ローラ13aの線速を600mm/秒、感光体ドラム11の線速を300mm/秒に設定して、感光体ドラム11上のトナー付着量が0.45±0.05mg/cm2となるように帯電電位、現像バイアスを調整する。
(5)上述の現像条件において、転写率が96±2%となるよう、転写電流を調整する。
(6)A3サイズのベタ画像2枚出力相当のトナー量(約0.56g)を、第2搬送スクリュ13b2の上流側に補給して、上述の設定値を用いて、画像面積率100%のA3全面ベタ画像を2枚連続してプリントする。
(7)2枚目の画像の後端側1cm内の、左端、中央、右端の画像濃度IDをX−Riteにより測定する。
(8)上述した3箇所の画像濃度(ID)のズレを求めて、そのIDの差が0.1以内であった場合を◎、0.2以内であった場合を○、0.2以上であった場合を×として評価する。
Experimental result.
With reference to FIG. 22, an experiment conducted to confirm the effects described in the above embodiments will be described.
FIG. 22 shows the evaluation results of the output images using 23 types of developing devices 13 (Examples 1 to 16, Comparative Examples 1 to 7). The experiment was performed according to the following procedures and conditions.
(1) The toner T and the image forming apparatus 1 used in the experiment are left in an environmental room at 25 ° C. and 50% for one day.
(2) 400 g of developer G is charged into the developing
(3) The linear velocity of the developing
(4) The linear velocity of the developing
(5) Under the above development conditions, the transfer current is adjusted so that the transfer rate is 96 ± 2%.
(6) A toner amount (about 0.56 g) equivalent to the output of two A3 size solid images is supplied to the upstream side of the second conveying screw 13b2, and the image area ratio is 100% using the above set value. Print two A3 full face images in succession.
(7) The image density IDs at the left end, the center, and the right end within 1 cm of the rear end side of the second image are measured by X-Rite.
(8) The deviation of the image density (ID) at the three locations described above is obtained, and when the difference between the IDs is within 0.1, ◎, when the difference is within 0.2, ○, 0.2 or more When it is, it evaluates as x.
なお、実験に用いたトナーは以下の製造方法にて製造されたものである。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて、未変性ポリエステル樹脂を合成した。
得られた未変性ポリエステル樹脂は、数平均分子量が2500、重量平均分子量が6700、ガラス転移温度が43℃、酸価が25mgKOH/gであった。
水1200部、カーボンブラック「Printex35」(デクサ社製;DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540部及び未変性ポリエステル樹脂1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを調製した。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、未変性ポリエステル樹脂378部、カルナバワックス110部、サリチル酸金属錯体「E−84」(オリエント化学工業社製)22部及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下、80℃まで昇温し、80℃で5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次に、反応容器中に、マスターバッチ500部及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。
得られた原料溶解液1324部を反応容器に移し、ビーズミルの「ウルトラビスコミル」(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、C.I.ピグメントレッド及びカルナバワックスを分散させ、ワックス分散液を得た。
次に、ワックス分散液に未変性ポリエステル樹脂の65重量%酢酸エチル溶液1324部を添加した。上記と同様の条件でウルトラビスコミルを用いて1パスして得られた分散液200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)3部を添加し、「T.K.ホモディスパー」(特殊機化工業社製)を用いて、30分間攪拌し、トナー材料の分散液を得た。
そして、得られたトナー材料の分散液の粘度を、以下のようにして測定した。
直径20mmのパラレルプレートを備えたパラレルプレート型レオメータAR2000(ディー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、ギャップを30μmにセットし、トナー材料の分散液に対して、25℃において、せん断速度30000秒−1で30秒間せん断力を加えた後、せん断速度を0秒−1から70秒−1まで20秒間で変化させた時の粘度(粘度A)を測定した。また、パラレルプレート型レオメータAR2000を用いて、トナー材料の分散液に対して、25℃において、せん断速度30000秒−1で30秒間せん断力を加えた時の粘度(粘度B)を測定した。
冷却管、撹拌機及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682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部及びジブチルスズオキシド2部を仕込み、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステル樹脂を合成した。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量が2100、重量平均分子量が9500、ガラス転移温度が55℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機及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樹脂410部、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃で5時間反応させて、プレポリマーを合成した。得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.53重量%であった。撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応させ、ケチミン化合物を合成した。得られたケチミン化合物のアミン価は、418mgKOH/gであった。
反応容器中に、トナー材料の分散液749部、プレポリマー115部及びケチミン化合物2.9部を仕込み、「TK式ホモミキサー」(特殊機化社製)を用いて5000rpmで1分間混合して、油相混合液を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩)エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌し、乳濁液を得た。乳濁液を加熱して、75℃まで昇温して5時間反応させた。次に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子分散液を調製した。
以下、トナー材料液の分散質粒子の粒径及び分散粒子径の分布について説明する。
トナー材料液の分散質粒径、分散粒径分布の測定に「マイクロトラックUPA−150」(日機装社製)を用いて測定し、解析ソフト「マイクロトラック パーティクルサイズ アナライザ−Ver.10.1.2−016EE」(日機装社製)を用いて解析をおこなった。具体的にはガラス製30mlサンプル瓶にトナー材料液、次いでトナー材料液作製に用いた溶媒を添加し、10質量%の分散液を調製した。得られた分散液を「超音波分散器W−113MK−II」(本多電子社製)で2分間分散処理した。
測定するトナー材料液に用いた溶媒でバックグラウンドを測定した後、前記分散液を滴下し、測定器のサンプルローディングの値が1〜10の範囲となる条件で分散粒子径を測定した。本測定法は分散粒子径の測定再現性の点から測定器のサンプルローディングの値が1〜10の範囲となる条件で測定することが重要である。前記サンプルローディングの値を得るために前記分散液の滴下量を調節する必要がある。
測定・解析条件は以下のように設定した。
分布表示:体積、粒径区分選択:標準、チャンネル数:44、測定時間:60sec、測定回数:1回、粒子透過性:透過、粒子屈折率:1.5、粒子形状:非球形、密度:1g/3cm3、溶媒屈折率の値は日機装社発行の「測定時の入力条件に関するガイドライン」に記載されている値のうちトナー材料液に用いた溶媒の値を用いた。
水990部、樹脂粒子分散液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重量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部、高分子分散剤カルボキシメチルセルロースナトリウムの1重量%水溶液セロゲンBS−H−3(第一工業製薬社製)135部及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系媒体を得た。
水系媒体1200部に、油相混合液867部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー)を調製した。
次に、撹拌機及び温度計をセットした反応容器中に、乳化スラリーを仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、分散スラリーを得た。分散スラリー100部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
得られた濾過ケーキに10重量%塩酸を加えて、pHを2.8に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
さらに、得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回おこない、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナーを製造した。得られたトナー母体は、体積平均粒径(Dv)が5.8μm、Dv/Dnが1.3、2μm以下の微粒子含有率が13.4%、平均円形度が0.9570、形状係数SF−1−が138、SF−2ga127である。
このトナー母体に対し、平均1次粒径が12nmの無機微粒子(クラリアントジャパン製酸化シリカH2000)を1.0部、平均1次粒径が15nmの無機微粒子(テイカ社製酸化チタンSMT150AI)を0.5部添加し、無機微粒子によるトナー表面被覆率が約93%となるよう、ヘンシェルミキサーを用いて混合をおこない、トナーAを得た。
実験に用いるキャリアは体積平均粒径が35μmのものであり、トナーのキャリア被覆率が約55%になるようにトナーとキャリアを混合し、実験に用いる現像剤として準備した。
The toner used in the experiment was manufactured by the following manufacturing method.
229 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 529 parts of bisphenol A propion oxide 3-mole adduct, 208 parts of terephthalic acid, 46 parts of adipic acid and
The obtained unmodified polyester resin had a number average molecular weight of 2500, a weight average molecular weight of 6700, a glass transition temperature of 43 ° C., and an acid value of 25 mgKOH / g.
1200 parts of water, 540 parts of carbon black “Printex35” (manufactured by Dexa; DBP oil absorption = 42 ml / 100 mg, pH = 9.5) and 1200 parts of unmodified polyester resin were used with a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining). Mixed. The resulting mixture was kneaded at 150 ° C. for 30 minutes using two rolls, then rolled and cooled, and pulverized with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to prepare a master batch.
In a reaction vessel in which a stir bar and a thermometer were set, 378 parts of unmodified polyester resin, 110 parts of carnauba wax, 22 parts of a salicylic acid metal complex “E-84” (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) and 947 parts of ethyl acetate were charged. While stirring, the temperature was raised to 80 ° C., held at 80 ° C. for 5 hours, and then cooled to 30 ° C. over 1 hour. Next, 500 parts of a master batch and 500 parts of ethyl acetate were charged into the reaction vessel and mixed for 1 hour to obtain a raw material solution.
1324 parts of the resulting raw material solution was transferred to a reaction vessel and filled with 80% by volume of 0.5 mm zirconia beads using “Ultra Visco Mill” (manufactured by AIMEX Co., Ltd.), a liquid feed rate of 1 kg / hour. 3 passes under the condition that the disk peripheral speed is 6 m / sec. I. Pigment Red and carnauba wax were dispersed to obtain a wax dispersion.
Next, 1324 parts of a 65 wt% ethyl acetate solution of unmodified polyester resin was added to the wax dispersion. A layered inorganic mineral montmorillonite (Clayton APA Southern Clay modified at least partly with a quaternary ammonium salt having a benzyl group) was added to 200 parts of a dispersion obtained by one pass using Ultraviscomil under the same conditions as above. 3 parts of Products (manufactured by Products) were added, and the mixture was stirred for 30 minutes using “TK Homo Disperser” (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to obtain a toner material dispersion.
Then, the viscosity of the obtained dispersion of toner material was measured as follows.
Using a parallel plate type rheometer AR2000 (made by D.A. Instruments Japan Co., Ltd.) equipped with a parallel plate with a diameter of 20 mm, the gap was set to 30 μm, and the toner material dispersion was at 25 ° C. After applying a shear force at a shear rate of 30000 seconds-1 for 30 seconds, the viscosity (viscosity A) when the shear rate was changed from 0 seconds-1 to 70 seconds-1 in 20 seconds was measured. Further, using a parallel plate rheometer AR2000, the viscosity (viscosity B) when a shearing force was applied to the dispersion liquid of the toner material at 25 ° C. at a shear rate of 30000 sec-1 for 30 seconds was measured.
In a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, 682 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 81 parts of bisphenol A propylene oxide 2-mole adduct, 283 parts of terephthalic acid, 22 parts of trimellitic anhydride And 2 parts of dibutyltin oxide were added and reacted at 230 ° C. for 8 hours under normal pressure. Next, it was made to react under reduced pressure of 10-15mHg for 5 hours, and the intermediate polyester resin was synthesize | combined.
The obtained intermediate polyester resin had a number average molecular weight of 2,100, a weight average molecular weight of 9,500, a glass transition temperature of 55 ° C., an acid value of 0.5 mgKOH / g, and a hydroxyl value of 51 mgKOH / g.
Next, 410 parts of the intermediate polyester resin, 89 parts of isophorone diisocyanate, and 500 parts of ethyl acetate are charged into a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer, and a nitrogen introduction pipe, and reacted at 100 ° C. for 5 hours. Was synthesized. The free isocyanate content of the obtained prepolymer was 1.53% by weight. In a reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer, 170 parts of isophoronediamine and 75 parts of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 50 ° C. for 5 hours to synthesize a ketimine compound. The amine value of the obtained ketimine compound was 418 mgKOH / g.
In a reaction container, 749 parts of a dispersion of toner material, 115 parts of a prepolymer and 2.9 parts of a ketimine compound are charged and mixed at 5000 rpm for 1 minute using a “TK homomixer” (manufactured by Tokushu Kika Co., Ltd.). An oil phase mixture was obtained.
In a reaction vessel equipped with a stirring bar and a thermometer, 683 parts of water, 11 parts of reactive emulsifier (sodium salt of sulfuric acid ester of methacrylic acid ethylene oxide adduct), Eleminol RS-30 (manufactured by Sanyo Chemical Industries), styrene 83 Parts, 83 parts of methacrylic acid, 110 parts of butyl acrylate and 1 part of ammonium persulfate were stirred at 400 rpm for 15 minutes to obtain an emulsion. The emulsion was heated, heated to 75 ° C. and reacted for 5 hours. Next, 30 parts of a 1% by weight aqueous ammonium persulfate solution was added and aged at 75 ° C. for 5 hours to prepare a resin particle dispersion.
Hereinafter, the particle size of the dispersoid particles in the toner material liquid and the distribution of the dispersed particle size will be described.
The measurement of the dispersoid particle size and dispersion particle size distribution of the toner material liquid was performed using “Microtrac UPA-150” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and the analysis software “Microtrac Particle Size Analyzer-Ver. -016EE "(manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was used for analysis. Specifically, the toner material liquid and then the solvent used for preparation of the toner material liquid were added to a glass 30 ml sample bottle to prepare a 10 mass% dispersion. The obtained dispersion was subjected to a dispersion treatment for 2 minutes with an “ultrasonic wave disperser W-113MK-II” (Honda Electronics Co., Ltd.).
After measuring the background with the solvent used for the toner material liquid to be measured, the dispersion was dropped, and the dispersed particle size was measured under the condition that the sample loading value of the measuring device was in the range of 1-10. In this measurement method, it is important to measure under the condition that the sample loading value of the measuring device is in the range of 1 to 10 from the viewpoint of measurement reproducibility of the dispersed particle size. In order to obtain the sample loading value, it is necessary to adjust the dripping amount of the dispersion.
Measurement and analysis conditions were set as follows.
Distribution display: volume, particle size classification selection: standard, number of channels: 44, measurement time: 60 sec, number of measurements: once, particle permeability: transmission, particle refractive index: 1.5, particle shape: non-spherical, density: The value of the solvent used for the toner material liquid among the values described in “Guidelines on Input Conditions at Measurement” published by Nikkiso Co., Ltd. was used as the value of 1 g / 3
990 parts of water, 83 parts of resin particle dispersion, 37 parts of a 48.5% by weight aqueous solution of dodecyl diphenyl ether disulfonate, Eleminol MON-7 (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), 1% by weight aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose polymer dispersant 135 parts of BS-H-3 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 90 parts of ethyl acetate were mixed and stirred to obtain an aqueous medium.
To 1200 parts of the aqueous medium, 867 parts of the oil phase mixed liquid was added and mixed for 20 minutes at 13000 rpm using a TK homomixer to prepare a dispersion (emulsified slurry).
Next, the emulsified slurry was charged into a reaction vessel in which a stirrer and a thermometer were set, and after removing the solvent at 30 ° C. for 8 hours, aging was performed at 45 ° C. for 4 hours to obtain a dispersed slurry. After filtering 100 parts of the dispersion slurry under reduced pressure, 100 parts of ion-exchanged water was added to the filter cake, followed by mixing at 12000 rpm for 10 minutes using a TK homomixer, followed by filtration.
To the obtained filter cake, 10 wt% hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2.8, and the mixture was mixed at 12000 rpm for 10 minutes using a TK homomixer, followed by filtration.
Furthermore, 300 parts of ion-exchanged water was added to the obtained filter cake, mixed for 10 minutes at 12000 rpm using a TK homomixer, and then filtered twice to obtain a final filter cake.
The obtained final filter cake was dried at 45 ° C. for 48 hours using a circulating dryer, and sieved with a mesh having a mesh size of 75 μm to produce a toner. The obtained toner base has a volume average particle diameter (Dv) of 5.8 μm, a Dv / Dn of 1.3, a fine particle content of 2 μm or less, 13.4%, an average circularity of 0.9570, a shape factor SF. -1- is 138 and SF-2ga127.
To this toner base, 1.0 part of inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 12 nm (silica oxide silica H2000 manufactured by Clariant Japan), and 0 part of inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 15 nm (titanium oxide SMT150AI manufactured by Teika) were 0. The toner A was obtained by adding 5 parts and mixing using a Henschel mixer so that the toner surface coverage with the inorganic fine particles was about 93%.
The carrier used in the experiment has a volume average particle size of 35 μm, and the toner and the carrier were mixed so that the carrier coverage of the toner was about 55%, and prepared as a developer used in the experiment.
以下、23種類の現像装置13(実施例1〜16、比較例1〜7)の構成について説明する。
(実施例1)
前記実施の形態1における現像装置13を用いた。拡散部材13dは銅板にメッシュ状の穴を形成したものであって、穴の大きさは3mm×3mmに形成した。また、穴の内側には0.3mmのRを設けるとともに、拡散部材13dの厚さを1mmに設定した。現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量は45mg/cm2に設定し、第1中継部13fからの現像剤の落下量は7g/秒に設定した。
(実施例2)
前記実施の形態2における現像装置13(拡散部材13dが傾斜して配設されたものである。)を用いた。なお、拡散部材13dの構成、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量、第1中継部13fからの現像剤の落下量は、実施例1と同等に設定した。
(実施例3)
前記実施の形態3における現像装置13を用いた。なお、拡散部材13dの構成、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量、第1中継部13fからの現像剤の落下量は、実施例1と同等に設定した。
(実施例4)
前記実施の形態4における現像装置13を用いた。なお、拡散部材13dの構成、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量、第1中継部13fからの現像剤の落下量は、実施例1と同等に設定した。
(実施例5)
前記実施の形態5における現像装置13(図10に示すものである。)を用いた。なお、拡散部材13dの構成、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量、第1中継部13fからの現像剤の落下量は、実施例1と同等に設定した。
(実施例6)
図8の現像装置と図9の現像装置とを組み合わせた現像装置(拡散部材13dが長手方向と短手方向とに傾斜して配設されたものである。)を用いた。なお、拡散部材13dの構成、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量、第1中継部13fからの現像剤の落下量は、実施例1と同等に設定した。
(実施例7)
実施例5に示す現像装置において、前記実施の形態7の拡散部材13d(図7に示すものである。)を設置したものを用いた。拡散部材13dは、銅板に直径2mmの穴Hを中心間距離が4mmになるように形成したものである。また、拡散部材13dの接地もおこなった。
(実施例8)
実施例5に示す現像装置において、前記実施の形態8の拡散部材13dを設置したものを用いた。拡散部材13dは、銅板に2mm×4mmの矩形状の穴Hを穴間距離が縦横いずれも3mmになるように形成したものである。また、拡散部材13dの接地もおこなった。
(実施例9)
実施例5に示す現像装置において、前記実施の形態9の拡散部材13dを設置したものを用いた。拡散部材13dは、太さ0.5mmの線状部材を2mm間隔で短手方向に並設したものである。また、拡散部材13dの接地もおこなった。
(実施例10)
実施例5に示す現像装置において、前記実施の形態10の拡散部材13dを設置したものを用いた。拡散部材13dは、太さ0.5mmの線状部材を2mm間隔で45度傾斜させて並設したものである。また、拡散部材13dの接地もおこなった。
(実施例11)
実施例8に示す現像装置において、体積平均粒径が25μmのキャリアに変更したものを用いた。ただし、キャリアのコーティングは変更せずに、トナーのキャリア被覆率が約55%になるようにトナーとキャリアとを混合した。
(実施例12)
実施例8に示す現像装置において、トナーAを分級して、トナーの体積平均粒径が4.0μm、Dv/Dnが1.34のトナーに変更したものを用いた。ただし、無機微粒子によるトナー表面被覆率が約93%になるように、トナーに無機微粒子を添加した。
(実施例13)
実施例8に示す現像装置において、無機微粒子のトナー被覆率Aの値が約150%になるように、酸化シリカを1.85部添加に変更したものを用いた。
(実施例14)
実施例8に示す現像装置において、トナーのキャリア被覆率が約85%になるようにトナーとキャリアとを混合したものを用いた。
(実施例15)
実施例8に示す現像装置において、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量を60mg/cm2に設定変更したものを用いた。
(実施例16)
実施例8に示す現像装置において、第1中継部13fからの現像剤の落下量を9g/秒に設定変更したものを用いた。
Hereinafter, the structure of 23 types of developing devices 13 (Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 7) will be described.
(Example 1)
The developing
(Example 2)
The developing
(Example 3)
The developing
Example 4
The developing
(Example 5)
The developing
(Example 6)
A developing device in which the developing device of FIG. 8 and the developing device of FIG. 9 are combined (the diffusing
(Example 7)
In the developing device shown in Example 5, the one provided with the diffusing
(Example 8)
In the developing device shown in Example 5, the one provided with the
Example 9
In the developing device shown in Example 5, the one provided with the
(Example 10)
In the developing device shown in Example 5, the one provided with the
Example 11
In the developing device shown in Example 8, a carrier having a volume average particle diameter of 25 μm was used. However, the carrier coating was not changed, and the toner and the carrier were mixed so that the carrier coverage of the toner was about 55%.
Example 12
In the developing device shown in Example 8, the toner A was classified and changed to a toner having a toner volume average particle size of 4.0 μm and Dv / Dn of 1.34. However, the inorganic fine particles were added to the toner so that the toner surface coverage with the inorganic fine particles was about 93%.
(Example 13)
In the developing device shown in Example 8, the one in which silica oxide was added to 1.85 parts so that the value of the toner coverage A of the inorganic fine particles was about 150% was used.
(Example 14)
In the developing device shown in Example 8, a mixture of toner and carrier was used so that the carrier coverage of the toner was about 85%.
(Example 15)
In the developing device shown in Example 8, the developer pumping amount on the developing
(Example 16)
In the developing device shown in Example 8, a developing device in which the amount of developer dropped from the
(比較例1)
拡散部材13dを設置せずに実験をおこなった。図22に示すように、評価結果は×となった。拡散部材13dを設置しないことにより、補給トナーに実質的に接触できる現像剤中のキャリア表面積が減少したためと考えられる。
(比較例2)
実施例8に示す現像装置において、体積平均粒径が18μmのキャリアに変更したものを用いた。ただし、キャリアのコーティングは変更せずに、トナーのキャリア被覆率が約55%になるようにトナーとキャリアとを混合した。
図22に示すように、評価結果は×となった。キャリア表面積が大きくなり、現像剤の劣化が大きく促進されて、流動性が悪化し、補給トナーの分散性が悪くなったためと考えられる。
(比較例3)
実施例8に示す現像装置において、トナーAを分級して、トナーの体積平均粒径が2.6μm、Dv/Dnが1.38のトナーに変更したものを用いた。ただし、無機微粒子によるトナー表面被覆率が約93%になるように、トナーに無機微粒子を添加した。
図22に示すように、評価結果は×となった。トナー粒径が小さすぎることにより、トナー同士の凝集力が増大して、現像剤の流動性が悪化し、補給トナーの分散性が悪くなったためと考えられる。
(比較例4)
実施例8に示す現像装置において、無機微粒子のトナー被覆率Aの値が約36.4%になるように、酸化シリカを0.15部添加に変更したものを用いた。
図22に示すように、評価結果は×となった。無機微粒子の被覆量が小さすぎることにより、現像剤の流動性が悪く、補給トナーの分散性が悪くなったためと考えられる。
(比較例5)
実施例8に示す現像装置において、トナーのキャリア被覆率が約100%になるようにトナーとキャリアとを混合したものを用いた。
図22に示すように、評価結果は×となった。補給トナーを保持できるキャリア表面積がなくて、補給トナーを分散できなかったためと考えられる。
(比較例6)
実施例8に示す現像装置において、現像ローラ13a上の現像剤の汲上げ量を25mg/cm2に設定変更したものを用いた。
図22に示すように、評価結果は×となった。回収される現像剤中に含まれるキャリアの表面積が減少したためと考えられる。
(比較例7)
実施例8に示す現像装置において、第1中継部13fからの現像剤の落下量を3g/秒に設定変更したものを用いた。
図22に示すように、評価結果は×となった。第1中継部13fからの現像剤の落下量が少なく、キャリア表面積が減少したためと考えられる。
(Comparative Example 1)
The experiment was conducted without installing the
(Comparative Example 2)
In the developing device shown in Example 8, a carrier having a volume average particle diameter of 18 μm was used. However, the carrier coating was not changed, and the toner and the carrier were mixed so that the carrier coverage of the toner was about 55%.
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. This is probably because the surface area of the carrier is increased, the deterioration of the developer is greatly promoted, the fluidity is deteriorated, and the dispersibility of the replenishment toner is deteriorated.
(Comparative Example 3)
In the developing device shown in Example 8, the toner A was classified and changed to a toner having a toner volume average particle size of 2.6 μm and Dv / Dn of 1.38. However, the inorganic fine particles were added to the toner so that the toner surface coverage with the inorganic fine particles was about 93%.
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. It is considered that the toner particle size is too small, the cohesive force between the toners is increased, the developer fluidity is deteriorated, and the replenishment toner dispersibility is deteriorated.
(Comparative Example 4)
In the developing device shown in Example 8, the one in which 0.15 part of silica oxide was added so that the value of the toner coverage A of the inorganic fine particles was about 36.4% was used.
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. This is probably because the coating amount of the inorganic fine particles is too small, so that the flowability of the developer is poor and the dispersibility of the replenishing toner is deteriorated.
(Comparative Example 5)
In the developing device shown in Example 8, a mixture of toner and carrier was used so that the carrier coverage of the toner was about 100%.
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. This is probably because there was no carrier surface area that could hold the replenishment toner, and the replenishment toner could not be dispersed.
(Comparative Example 6)
In the developing apparatus shown in Example 8, a developer whose pumping amount of developer on the developing
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. This is presumably because the surface area of the carrier contained in the collected developer has decreased.
(Comparative Example 7)
In the developing device shown in Example 8, a developer whose amount of developer dropped from the
As shown in FIG. 22, the evaluation result was x. This is probably because the amount of developer dropped from the
図22の評価結果からもわかるように、現像ローラ13a(現像剤担持体)から離脱された現像剤Gを第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)による第2搬送経路内の現像剤Gに混合する前に拡散する拡散部材13daを設置することで、第2搬送経路において現像ローラ13aから離脱した現像剤Gを充分に撹拌・混合することができて、出力画像上に画像濃度ムラが生じる不具合が軽減される。
As can be seen from the evaluation results in FIG. 22, the developer G detached from the developing
なお、前記各実施の形態では、トナー容器28から現像装置13に向けてトナーTを供給したが、トナー容器(現像剤容器)から現像剤G(トナーT及びキャリアC)を現像装置13に向けて供給することもできる。その場合、現像装置13から余剰の現像剤を適宜に排出する手段を設けることになる。このような場合であっても、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the toner T is supplied from the
また、前記各実施の形態においては、現像装置13が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to an image forming apparatus in which the developing
また、前記各実施の形態では、搬送部材としての搬送スクリュが2つ設置された現像装置13に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが3つ以上設置されていてそのうち少なくとも2つの搬送スクリュが上下方向に設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。さらに、前記各実施の形態では、現像ローラ13aが1つ設置された現像装置13に対して本発明を適用したが、現像ローラ13aが上下方向に複数設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。それらの場合も、第2搬送経路に拡散部材13dを設置することで、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in each of the above embodiments, the present invention is applied to the developing
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
11、11Y、11C、11M、11BK 感光体ドラム(像担持体)、
13 現像装置(現像部)、
13a 現像ローラ(現像剤担持体)、
13b1 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
13b2 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
13c ドクターブレード(現像剤規制部材)、
13d、13da、13db 拡散部材(板状部材)、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
11, 11Y, 11C, 11M, 11BK Photosensitive drum (image carrier),
13 Developing device (developing part),
13a Development roller (developer carrier),
13b1 first conveying screw (first conveying member),
13b2 second conveying screw (second conveying member),
13c Doctor blade (developer regulating member),
13d, 13da, 13db diffusion member (plate-like member),
G developer (two-component developer), T toner, C carrier.
Claims (19)
前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
を備え、
前記複数の搬送部材は、
前記現像剤担持体に対向するとともに現像剤を長手方向に搬送しながら当該現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、
前記第1搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第2搬送部材と、
を具備し、
前記第2搬送部材による搬送経路は、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を当該搬送経路内の現像剤に混合する前に拡散する拡散部材を具備したことを特徴とする現像装置。 A developing device that contains a developer having a carrier and toner and that develops a latent image formed on an image carrier,
A developer carrying body facing the image carrying body and carrying a developer;
A plurality of transport members that transport the developer contained in the apparatus in the longitudinal direction to form a circulation path;
With
The plurality of conveying members are:
A first conveying member facing the developer carrying member and supplying the developer to the developer carrying member while conveying the developer in the longitudinal direction;
A second conveying member disposed below the first conveying member and facing the developer carrying member and conveying the developer detached from the developer carrying member in the longitudinal direction;
Comprising
2. A developing apparatus according to claim 1, wherein the transport path by the second transport member comprises a diffusing member that diffuses the developer separated from the developer carrying member before being mixed with the developer in the transport path.
M≧π・〔(N1+N2×2)/2〕2
なる関係が成立することを特徴とする請求項2に記載の現像装置。 When the area of the hole or / and slit of the plate-like member is M, the volume average particle diameter of the carrier is N1, and the volume average particle diameter of the toner is N2,
M ≧ π · [(N1 + N2 × 2) / 2] 2
The developing device according to claim 2, wherein the following relationship is established.
前記被覆率Aは、
A=(無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×無機微粒子投影面積Sa〔m2/g〕/((1−無機微粒子投入量〔重量%〕/100)×トナー表面積Sc〔m2/g〕)×100
なる式で求められ、
上式において前記トナー表面積Sc及び前記無機微粒子投影面積Saは、
Sc=3/(トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
Sa=3/(4×無機微粒子平均1次粒径〔m〕×無機微粒子比重〔g/m3〕)
なる式で求められることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の現像装置。 The toner is obtained by coating inorganic fine particles having an average primary particle size of 5 to 50 nm on a toner base so that the coverage A is 40 to 200,
The coverage A is
A = (inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × inorganic fine particle projected area Sa [m 2 / g] / ((1−inorganic fine particle input amount [wt%] / 100) × toner surface area Sc [m 2 / g]) × 100
Is obtained by the following formula,
In the above formula, the toner surface area Sc and the inorganic fine particle projected area Sa are:
Sc = 3 / (toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
Sa = 3 / (4 × average particle size of inorganic fine particles [m] × specific gravity of inorganic fine particles [g / m 3 ])
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is calculated by:
前記被覆率Bは、
B=(トナー投入量〔重量%〕/100)×トナー投影面積Sb〔m2/g〕/((1−トナー投入量〔重量%〕/100)×キャリア表面積Sd〔m2/g〕)×100
なる式で求められ、
上式において前記キャリア表面積Sd及び前記トナー投影面積Sbは、
Sd=3/(キャリア体積平均粒径〔m〕×キャリア比重〔g/m3〕)
Sb=3/(4×トナー体積平均粒径〔m〕×トナー比重〔g/m3〕)
なる式で求められることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の現像装置。 The developer is obtained by coating the surface of the carrier with the toner so that the coverage B is 40 to 90,
The coverage B is
B = (toner input amount [wt%] / 100) × toner projected area Sb [m 2 / g] / ((1−toner input amount [wt%] / 100) × carrier surface area Sd [m 2 / g]) × 100
Is obtained by the following formula,
In the above formula, the carrier surface area Sd and the toner projected area Sb are:
Sd = 3 / (carrier volume average particle size [m] × carrier specific gravity [g / m 3 ])
Sb = 3 / (4 × toner volume average particle diameter [m] × toner specific gravity [g / m 3 ])
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is calculated by:
前記第1中継部における現像剤の落下量が5〜10g/秒になるように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれかに記載の現像装置。 A first relay unit that drops the developer from the downstream side of the transport path by the first transport member toward the upstream side of the transport path by the second transport member;
The developing device according to claim 1, wherein the amount of developer dropped in the first relay portion is 5 to 10 g / second.
前記現像剤規制部材の位置を通過した後に前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量が30〜70mg/cm2になるように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれかに記載の現像装置。 A developer regulating member that regulates the amount of developer that is supplied by the first conveying member and carried on the developer carrying member;
16. The constitution in which the amount of developer carried on the developer carrying member after passing through the position of the developer regulating member is 30 to 70 mg / cm 2. The developing device according to any one of the above.
請求項1〜請求項17のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus,
18. A process cartridge, wherein the developing device according to claim 1 and the image carrier are integrated.
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