JP2012150156A - Developing device, process cartridge and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーを用いて静電潜像を現像する現像装置及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that develop an electrostatic latent image using toner.
複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置において、実用化されている現像方式は多数存在し、その代表的なものとしては、二成分現像方式、一成分現像方式等がある。 There are many development systems in practical use in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, or their combined machines. Typical examples include a two-component development system and a one-component development system. .
二成分現像方式は高速現像に適しており、現在の中速や高速出力機の主流方式である。高画質を狙うためには、静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは30μm程度のキャリアも使われ始めている。しかし、高画質化に対する要求は益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味ではさらにキャリア粒子は小さくする必要がある。しかしキャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまったり、いろいろな副作用が生じる。このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。 The two-component development method is suitable for high-speed development, and is the mainstream method for current medium speed and high-speed output machines. In order to aim for high image quality, it is necessary to make the state of the developer in contact with the electrostatic latent image very dense. For this reason, the carrier particles are now being reduced in diameter, and carriers of about 30 μm are beginning to be used on a commercial level. However, the demand for higher image quality is increasing, and the required dot size of the pixel itself needs to be equal to or smaller than the current carrier particle size. Carrier particles need to be small. However, as the carrier diameter is reduced, the permeability of the carrier particles decreases, so that the carrier is easily detached from the developing roller. If the detached carrier particles adhere to the latent image carrier, the carrier adheres. Not only does this cause image defects, but it also causes various side effects such as scratching the latent image carrier from that point. In order to prevent this carrier detachment, attempts have been made to increase the magnetic permeability of carrier particles from the material surface and to increase the magnetic force of the magnet included in the developing roller. Development is extremely difficult due to this balance. In addition, due to the downsizing of the developing roller, the developing roller is becoming smaller in diameter, and it becomes difficult to design a developing roller having a strong magnetic field configuration that can completely prevent carrier detachment. Yes.
そもそも二成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる二成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、穂の不均一性によって孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成する事で画質の向上は可能だが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させる事は困難である。 In the first place, the two-component development method is a process that forms a toner image by rubbing the ears of a two-component developer called a magnetic brush against the electrostatic latent image. Unevenness is likely to occur. Although the image quality can be improved by forming an alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier, it is difficult to completely eliminate the fundamental image unevenness such as the unevenness of the ears of the developer.
また、潜像担持体に現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには、潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げる事が効果的である事が知られているが、この場合、二成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。 In order to improve transfer efficiency and cleaning efficiency in the process of transferring the developed toner image to the latent image carrier and the process of cleaning the toner remaining on the latent image carrier after the transfer, the latent image carrier It is necessary to reduce the non-electrostatic adhesion force between the body and the toner as much as possible. As a method for reducing the non-electrostatic adhesion between the latent image carrier and the toner, it is known that reducing the friction coefficient on the surface of the latent image carrier is effective. Since the spikes of the agent smoothly pass through the developing portion, the development efficiency and the dot reproducibility become very poor.
一成分現像方式は機構が小型軽量になることから、現在の低速出力機の主流方式である。
一成分現像方式では、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材との摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて現像される。ここでの現像方式には大きく、接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが非接触であり、後者は接触しているものである。いずれの方式にしても、現像ローラ上に薄層化されているトナー層は、十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像する事は困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像する事は難しい。
The one-component development method is the mainstream method of current low-speed output machines because the mechanism is small and light.
In the one-component development method, in order to form a toner thin layer on the developing roller, a toner regulating member such as a blade or a roller is brought into contact, and at that time, the toner is charged by friction with the developing roller or the toner regulating member. . The charged toner layer formed as a thin layer on the developing roller is transported to the developing unit and developed. The developing system here is largely divided into a contact type and a non-contact type, the former is a non-contact between the developing roller and the latent image carrier, and the latter is in contact. In any method, the toner layer thinned on the developing roller is sufficiently pressed, so that the toner responsiveness to the electric field in the developing unit is very poor. Therefore, in general, in order to obtain high image quality, it is mainstream to form a strong alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier. However, even if this alternating electric field is formed, an electrostatic latent image is formed. On the other hand, it is difficult to stably develop a certain amount of toner, and it is difficult to uniformly develop high resolution minute dots.
また、この一成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。 In addition, in this one-component developing system, a very large stress is applied to the toner when the toner thin layer is formed on the developing roller, so that the toner circulating in the developing device is deteriorated very quickly. As the toner deteriorates, unevenness and the like are likely to occur even in the process of forming a toner thin layer on the developing roller, which is generally not suitable as a high-speed or highly durable image forming apparatus.
これら従来の現像方式に比べて高画質(高解像度のドット再現性)を実現できるフレア現像方式が特許文献1、2に記載されている。
フレア現像方式は、内部に複数の電極を有したトナー担持体が、潜像担持体に対向して配置され、この複数の電極に時間的に変化する電圧を印加する。そうして生じた電極間の電界で、トナー担持体上のトナーをホッピングさせ、潜像担持体上に供給している。
In the flare development method, a toner carrier having a plurality of electrodes therein is disposed to face the latent image carrier, and a voltage that changes with time is applied to the plurality of electrodes. The toner on the toner carrier is hopped by the electric field generated between the electrodes, and is supplied onto the latent image carrier.
しかしながら、フレア現像方式はトナー飛散が発生していることがわかった。そして、飛散したトナーを調べたところ、飛散トナーの殆んどが図4に示すように帯電量の不足したトナーであることが分かった。 However, it has been found that the flare development method causes toner scattering. Then, when the scattered toner was examined, it was found that most of the scattered toner was a toner with insufficient charge amount as shown in FIG.
さらに、トナー担持体と潜像担持体側面から潜像へのトナー現像過程を観察した結果、図5に示すようにホッピングトナー層近傍をトナーが浮遊しており、トナー担持体の回転方向へ移動していることが確認できた。その後、移動してきた浮遊トナーが現像ニップを通過せずに、現像されることなく感光体の回転方向と逆方向へ進むことも確認できた。 Further, as a result of observing the toner development process from the side surface of the toner carrier and the latent image carrier to the latent image, as shown in FIG. 5, the toner floats in the vicinity of the hopping toner layer and moves in the rotation direction of the toner carrier. I was able to confirm. Thereafter, it was confirmed that the moving floating toner does not pass through the developing nip and proceeds in the direction opposite to the rotation direction of the photosensitive member without being developed.
これらの結果から、帯電したトナーが電極間で形成する電界によってホッピングした際に、弱帯電トナーをホッピング領域より押し出してしまい、ホッピング領域近傍で浮遊して、トナー担持体が作り出す回転方向への気流で運ばれる。そうして運ばれた弱帯電トナーが、現像ニップ入り口付近で、トナー担持体が作り出す気流と、潜像担持体が作り出す気流とがぶつかり合うことにより発生する乱気流に乗って飛散すると推定できる。 From these results, when the charged toner is hopped by the electric field formed between the electrodes, the weakly charged toner is pushed out from the hopping area, floats in the vicinity of the hopping area, and the air flow in the rotation direction created by the toner carrier Carried in. It can be estimated that the weakly charged toner carried in this way is scattered in the vicinity of the developing nip entrance on the turbulent air generated by the collision between the airflow generated by the toner carrier and the airflow generated by the latent image carrier.
かかるトナー飛散を軽減するため、飛散し易い弱帯電トナーの量を減らすことが考えられる。弱帯電トナーは、例えばトナーを十分に撹拌することである程度減らせられるが、実施されている装置においてほぼ最大限に撹拌しており、装置の大型化等をせずに、さらなる撹拌領域を増やし、弱帯電トナーを減らすことは難しいというのが現状であった。 In order to reduce such toner scattering, it is conceivable to reduce the amount of weakly charged toner that is easily scattered. Weakly charged toner, for example, can be reduced to some extent by sufficiently stirring the toner, but it is stirred to the maximum extent in the apparatus being implemented, and without further increase in the size of the apparatus, the further stirring area is increased, The current situation is that it is difficult to reduce weakly charged toner.
本発明は、上記した飛散トナーの量を減らすことのできる現像装置及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can reduce the amount of scattered toner.
本発明は、上記目的を達成するため、潜像担持体に対向配置され、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーを保持するトナー担持体と、一列で等間隔に配置された複数の板状に形成された第一電極と、該第一電極の列と平行に配置された板状の第二電極とを有し、これらの電極に電圧を印加することでトナーをホッピングさせて静電潜像を現像する現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体としてベルトを用い、トナー担持体ベルトと潜像担持体ベルトとの互いに向かい合う面で平行な面のニップを形成するように配置し、該平行な面のニップにおけるベルト走行方向の中間領域に、前記トナー担持体ベルトを挟んで潜像担持体ベルトに対向して前記第一電極及び前記第二電極を備えることを特徴とする現像装置を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention is arranged in a row with a toner carrier that is disposed opposite to a latent image carrier and holds toner for developing an electrostatic latent image formed on the latent image carrier. A plurality of plate-like first electrodes arranged at intervals, and a plate-like second electrode arranged in parallel to the row of the first electrodes, and applying a voltage to these electrodes In the developing device for developing the electrostatic latent image by hopping the toner, a belt is used as the latent image carrier and the toner carrier, and the toner carrier belt and the latent image carrier belt are parallel to each other. The first electrode and the second electrode are arranged so as to form a nip of a surface, and are opposed to the latent image carrier belt across the toner carrier belt in an intermediate region of the parallel surface nip in the belt running direction. Development characterized by comprising two electrodes To propose a location.
なお、本発明は、前記トナー担持体ベルトを挟んで前記潜像担持体ベルトに対向する第三電極を備え、該第三電極が前記平行な面のニップ内で且つベルト走行方向の前記第一電極の下流側に配置し、常時トナーを引きつける電圧を印加すると有利である。 The present invention further includes a third electrode facing the latent image carrier belt with the toner carrier belt interposed therebetween, and the third electrode is in the nip of the parallel surface and in the belt running direction. It is advantageous to apply a voltage that is arranged downstream of the electrode and always attracts the toner.
さらに、本発明は、前記トナー担持体ベルトにトナーを供給する二成分現像ユニットを設け、該二成分現像ユニットは前記平行な面のニップの入り口前で、トナー担持体ベルトに対向した位置に現像ローラを配し、前記トナー担持体ベルトを挟んで現像ローラに対向して第四電極を配置してトナーを前記トナー担持体ベルトへ供給すると有利である。 Further, according to the present invention, a two-component developing unit for supplying toner to the toner carrier belt is provided, and the two-component developer unit develops at a position facing the toner carrier belt in front of the nip of the parallel surface. It is advantageous if a roller is provided, and a fourth electrode is disposed opposite the developing roller with the toner carrier belt interposed therebetween to supply toner to the toner carrier belt.
また、本発明は、上記目的を達成するため、前記潜像担持体と、該潜像担持体を一様に帯電する帯電装置及びトナー像転写後の前記潜像担持体に残留するトナーを除去するクリーニング装置の少なくとも一方と、請求項1から3に記載の現像装置とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成することを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。 In order to achieve the above object, the present invention removes the latent image carrier, a charging device for uniformly charging the latent image carrier, and toner remaining on the latent image carrier after toner image transfer. A process cartridge is proposed in which at least one of the cleaning devices to be integrated with the developing device according to claims 1 to 3 is formed detachably with respect to the main body of the image forming apparatus.
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項1から3に記載の現像装置または請求項4に記載のプロセスカートリッジを複数備えたことを特徴とする画像形成装置を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention proposes an image forming apparatus comprising a plurality of developing devices according to claims 1 to 3 or a plurality of process cartridges according to claim 4.
本発明によれば、トナー担持体ベルトと潜像担持体ベルトとの互いに向かい合う面で平行な面のニップを形成し、そのニップ内でトナーをホッピングさせているので、浮遊トナーが生じても外部に飛散しにくくなり、高画質を実現できるフレア現像方式を採用してもトナー飛散による汚染等を軽減することができる。 According to the present invention, since the toner carrier belt and the latent image carrier belt face each other, a parallel nip is formed, and the toner is hopped in the nip. Even if a flare development method capable of realizing high image quality is used, contamination due to toner scattering can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る現像装置を搭載した画像形成装置の概略図、図2は図1の画像形成装置に用いられる現像装置の拡大断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus equipped with a developing device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the developing device used in the image forming apparatus of FIG.
図1及び図2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は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、原稿の画像情報を読み込む原稿読込部(図示せず)、3は出力画像が積載される排紙トレイ、4は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、5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、6Y、6M、6C、6BKはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成される潜像担持体としての感光体ベルト、9は各感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、11は各感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK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を示す。各感光体ベルト6Y、6M、6C、6BKはそれぞれローラ7,8に巻き掛けられ、ローラ7,8の一方が図示していない駆動手段によって反時計方向に回転駆動されることにより矢印方向に走行される。
1 and 2, reference numeral 1 denotes an apparatus main body of a tandem type color copier as an image forming apparatus, 2 denotes a document conveying unit that conveys a document to a document reading unit, and a document reading unit that reads image information of a document (not shown). ) 3 is a paper discharge tray on which output images are stacked, 4 is a paper feed unit for storing a recording medium P such as transfer paper, and 5 is a registration roller for adjusting the conveyance timing of the recording medium P, 6Y, 6M, and 6C. , 6BK is a photoreceptor belt as a latent image carrier on which toner images of yellow, magenta, cyan, and black are formed, and 9 is an electrostatic latent image formed on each photoreceptor belt 6Y, 6M, 6C, 6BK. A developing device 11 for developing an image indicates a transfer bias roller for transferring a toner image formed on each of the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK in an overlapping manner on the recording medium P. Each of the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK is wound around
また、10は記録媒体Pを搬送する紙搬送ベルト、12は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、13はイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーをそれぞれの現像装置5に供給するトナー容器を示す。 Also, 10 is a paper conveying belt for conveying the recording medium P, 12 is a fixing device for fixing an unfixed image on the recording medium P, 13 is a toner for each color of yellow, cyan, magenta, and black to each developing device 5. The toner container to supply is shown.
次に、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。
まず、原稿は原稿搬送部2の搬送ローラ(図示せず)によって、原稿台から搬送されて、原稿読込部(図示せず)のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
Next, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, a document is transported from a document table by a transport roller (not shown) of the
詳しくは、原稿読込部において、コンタクトガラス上の原稿の画像に対し、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 original reading unit scans the original image on the contact glass while irradiating light emitted from the illumination lamp. Then, the light reflected from the original is imaged on the color sensor via the mirror group and the lens. The color image information of the original is read for each color separation light of RGB (red, green, blue) 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(図示せず)に送信される。そして、書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(図示せず)が、それぞれ、対応する感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK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 a writing unit (not shown). Then, laser light (not shown) based on the image information of each color is emitted from the writing unit toward the corresponding photosensitive belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK.
一方、4つの感光体ベルト6Y、6M、6C、6BKは、図示していない駆動手段によってそれぞれ反時計方向に回転されるとき、その表面は帯電装置(図示せず)との対向部で一様に帯電される(帯電工程)。こうして、感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。 On the other hand, when the four photosensitive belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK are each rotated counterclockwise by a driving unit (not shown), the surfaces thereof are uniform at a portion facing the charging device (not shown). Is charged (charging process). Thus, a charging potential is formed on the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK. Thereafter, the surfaces of the charged photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK reach the irradiation positions of the respective laser beams.
書込み部において、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)。 In the writing unit, laser beams corresponding to the image signals are emitted from the four light sources corresponding to the respective colors. Each laser beam passes through a different optical path for each color component of yellow, magenta, cyan, and black (exposure process).
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ベルト6Y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、感光体ベルト6Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部にて帯電された後の感光体ベルト6Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。同様にして、マゼンタ成分、シアン成分、ブラック成分のレーザ光が各感光体ベルト5表面に照射され、各色成分の静電潜像がそれぞれの感光体ベルト6上に形成される。 The laser beam corresponding to the yellow component is applied to the surface of the first photosensitive belt 6Y from the left side of the paper. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotational axis direction (main scanning direction) of the photoreceptor belt 6Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photoreceptor belt 6Y charged by the charging unit. Similarly, magenta component, cyan component, and black component laser beams are applied to the surface of each photoreceptor belt 5, and electrostatic latent images of each color component are formed on each photoreceptor belt 6.
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK表面は、それぞれ、現像装置9との対向位置に達する。そして、各現像装置9から感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK上の潜像が現像される(現像工程)。 Thereafter, the surfaces of the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK on which the electrostatic latent images of the respective colors are formed reach positions facing the developing device 9, respectively. Then, each color toner is supplied from each developing device 9 onto the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK, and the latent images on the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK are developed (development process).
その後、現像工程後の感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK表面は、それぞれ、紙搬送ベルト10との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、紙搬送ベルト10の内周面に当接するように転写バイアスローラ11が設置されている。そして、転写バイアスローラ11の位置で、図中の時計方向に走行する紙搬送ベルト10によって搬送されてきた記録媒体P上に、感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK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(転写工程)。
Thereafter, the surfaces of the photosensitive belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK after the development process reach the facing portions of the
転写工程後の感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK表面には、未転写トナーが残存することが避けられず、残存したトナーは図示していないクリーニング装置によって回収される(クリーニング工程)。その後、感光体ベルト6Y、6M、6C、6BK表面は、図示しない除電部を通過して、感光体ドラム6Y、6M、6C、6BKにおける一連の作像プロセスが終了する。 Untransferred toner is unavoidably left on the surfaces of the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK after the transfer process, and the remaining toner is collected by a cleaning device (not shown). Thereafter, the surfaces of the photoreceptor belts 6Y, 6M, 6C, and 6BK pass through a neutralization unit (not shown), and a series of image forming processes on the photoreceptor drums 6Y, 6M, 6C, and 6BK is completed.
ここで、感光体ベルト6と紙搬送ベルト10との間(転写ニップ)に搬送される記録媒体Pは、給紙部4からレジストローラ5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4から、給紙ローラ4a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、タイミングを合わせて、転写ニップに向けて搬送される。そして、上記転写工程でフルカラー画像が転写された記録媒体Pはその後に定着装置12に導かれる。定着装置12では、定着ローラ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。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外に出力画像として排出され、排紙トレイ3上にスタックされ、かくして一連の画像形成プロセスが完了する。
Here, the recording medium P transported between the photosensitive belt 6 and the paper transport belt 10 (transfer nip) is transported from the paper feed unit 4 via the registration roller 5 and the like. Specifically, the recording medium P fed by the
次に、図2を用いて本実施の形態の現像装置9について説明する。
図2において、現像装置9は感光体ベルト6の下方に配置した現像ベルト装置20と、二成分現像ユニット部30とを備え、該二成分現像ユニット部30の現像剤が現像ローラ31を介して現像ベルト装置20に供給されるように構成している。
Next, the developing device 9 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the developing device 9 includes a developing
現像ベルト装置20は、ローラ22、23に巻き掛けられ、矢印方向に走行するトナー担持体としての現像ベルト21及び第一電極24、第二電極25、第三電極26、第四電極27を有している。現像ベルト21は、ベルトループ内側から図示しないベース層、弾性層、表面層を有している。ベース層は、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や、伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料を含有又は積層させた層である。表面層は、フッ素系樹脂など、表面エネルギーが低くてトナーと良好な離型性を発揮する材料からなる層である。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどの弾性材料からなる層で、ベルト全体にある程度の弾性を発揮させるために設けられている。なお、上記感光体ベルト6は感光性を発揮する有機感光材からなり、さらにこの上に厚さ3.5〜5.0[μm]のフィラー補強電荷輸送層が被覆されたベルト状のものである。
The developing
感光体ベルト6と現像ベルト21は、ともに最大画像形成幅よりも広い幅のベルトであって、現像ベルト21が感光体ベルト6より多少走行辺が長く形成されている。そして、感光体ベルト6と現像ベルト21の対向する走行辺がほぼ平行であって、感光体ベルト6は図示するようにその大部分が現像ベルト21と重なり合っている。なお、奥行方向については図示していないがこの方向においても重なり合っており、感光体ベルト6と現像ベルト21の間には機械ニップが形成されている。また、機械ニップNでは感光体ベルト6と現像ベルト21がそれぞれ矢印方向に走行する。なお、6a及び21aはテンションローラである。
The photosensitive belt 6 and the developing
現像ベルト21の走行辺内には、感光体ベルト6との重なり部分における横方向のほぼ中央に上記第一電極24と第三電極26とが並列し、且つ現像ベルト21の上部走行辺に近接されて配置されている。第一電極24は電極幅が80〜100μmに形成された複数個に分割されている。なお、第一電極24の幅が80μmよりも小さい場合、電極幅が細すぎるため1本の電極が途中で切れてしまう可能性があり、逆に100μmより大きい場合は電極中央部の電界が弱くなってしまうため、電極中央部に付着したトナーはホッピングしにくくなってしまうため、第一電極24の電極幅は80〜100μmに設定している。また、第一電極24における電極間距離としては100〜300μmとし、電極間距離が電極幅よりも小さい場合は、第二電極25の寄与が第一電極24に阻まれて、表層まで出にくくなってしまう(第二電極25からの電気力線が直接第一電極24に収束してしまい、表層に出てくる電気力線が少なくなってしまう)。また、電極間距離が大きすぎると、電極間中央の電界が弱くなってしまう。よって、電極間距離は電極幅と同じ以上で3倍以下が望ましい。本実施の形態例では、電極幅が100μm、電極間距離は150μmに設定している。
In the running side of the developing
上記第二電極25は第一電極24の真下に配置され、その電極幅としては全第一電極24幅と全電極間距離を足し合わせた距離とし、本実施の形態では第二電極25の横方向の電極幅1000μmとしている。
The
第一電極24の右隣りに配置した第三電極26は、その電極幅を100〜300μmとしている。また、後述する現像ローラ31と現像ベルト21を挟んで配置する上記第四電極27はその電極幅を80〜100μmとしている。
The
第一電極24、第三電極25、第四電極27は、絶縁層の上に金属と、その上に表層を積層した構造とされる。上記電極の具体例を挙げると、例えば、絶縁層:ポリイミド(厚さ20μm)、第一、三、四電極:銅(厚さ5μm)、表層:ポリカーボネート(厚さ10μm)で構成された、非常に薄く、また弾性を有するフレキシブルプリント基板の端部を融着させたものを挙げることができる。ここで、絶縁層は絶縁性の材料が好ましく、本実施例ではポリカーボネートやアルキッドメラミン等を用いている。絶縁層の厚みとしては、3μm〜50μmとしている。3μmよりも小さくなると第一電極24と第二電極25の絶縁性が保てなくなり、第一電極24と第二電極25でリークが発生してしまう可能性がある。また50μmよりも大きくすると、第二電極25に印加した電圧が絶縁層によって弱められ表層上に出にくくなり、表層上で第一電極24と第二電極25が作る電界が弱くなってしまう。電界が弱くなると表層上でトナーがホッピングしにくくなってしまう。
The
また、第二電極25はSUSやアルミ等の金属板としている。その他としては、ポリアセタール(POM)やポリカーボネート(PC)等の樹脂板の表層にアルミや銅などの金属層を形成することも可能である。この金属層の形成は、金属メッキや蒸着、粘着層とともに金属膜を貼り付ける等、種々の工法がある。
The
二成分現像ユニット部30には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のトナーとを含む図示しない現像剤が収容されている。この現像剤は、2つの攪拌スクリュ35、36によって撹拌搬送されて摩擦帯電される。帯電した現像剤は、供給スクリュ32に受け渡され、供給搬送の際、現像ローラ31の表面に対してその軸線方向に接触する。すると、ローラ表面から供給スクリュ32内に向けて伸びている磁界の影響によって現像ローラ31の表面に担持され、ローラ表面の回転に伴って供給スクリュ32から汲み上げられる。そして、ローラ表面の回転に伴って磁性ドクターブレード34との対向位置まで搬送される。この対向位置において、現像剤は、現像ローラ31と磁性ドクターブレード34との間隙であるドクターギャップをすり抜ける際に層厚が規制されるとともに、トナーの摩擦帯電が助長される。なお、本実施形態ではドクターギャップを500[μm]程度に設定している。
The two-
上記ドクターギャップをすり抜けた現像剤は、ローラ表面の回転に伴って、現像ベルト21に対向する現像領域に至る。この現像領域では、現像ベルト21と現像ローラ31とが300[μm]程度の現像ギャップを介して対向している。また、現像領域におけるローラ表面上では、現像ローラ31内のマグローラの図示しない現像磁極からの磁力によって現像剤中の磁性キャリアが穂立ちして磁気ブラシを形成する。形成された磁気ブラシは、その先端を現像ベルト21に摺擦させながら移動し、電圧が印加された第四電極27と現像ローラ31によって形成された現像電界で現像ベルト21上にトナーを付着させる。この付着により、現像ベルト21上にトナーの薄層が形成される。現像領域に搬送される現像剤中におけるトナーの帯電量を、−10〜−50[μC/g]、好ましくは、−15〜−45[μC/g]にすることが望ましい。かかる範囲になるように、マグローラ(図示せず)の磁極の磁力、攪拌性能、ドクターギャップ等を設定するのである。本実施例の現像剤の単位面積あたりの搬送量は30mg/cm2、現像ローラ31と現像ベルト21の線速比は1.5、第四電極27に印加する電圧は−50Vとなっている。
The developer that has passed through the doctor gap reaches the developing region facing the developing
現像ベルト21へ移動しなかったトナーは、現像ローラ31の回転に伴って二成分現像ユニット部の器内に回収されるようになっており、回収スクリュ(図示せず)に回収されるようになっている。供給スクリュ32、回収スクリュ(図示せず)の下流と攪拌スクリュ36の上流は連通されており、現像を終了してトナー濃度が低下した現像剤は攪拌スクリュ36上のトナー補給口37から適量補給されるトナーによってトナー濃度が適正に保たれる。補給されるトナー量は、現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサ(図示せず)によって検知された値に基づいて決定される。トナーを補給されてトナー濃度が適正状態に戻った現像剤は、補給されたトナーと攪拌スクリュ35、36内で攪拌されながら搬送され均一化される。攪拌スクリュ35の下流と供給スクリュ32の上流とは連通されており、トナー濃度が適正化され均一化された現像剤は供給スクリュ32を通して再び現像ローラで現像領域まで搬送される。
The toner that has not moved to the developing
現像ローラ31のマグの法線方向磁気パターン(図示せず)は、P1極(N)が現像極でありピーク磁力100mT、P2極(S)はピーク磁力86MT、P3極(N)はピーク磁力52mT、P4極(S)はピーク磁力70mT、P5極(S)はピーク磁力78mTである。本発明においてマグ磁束密度はある範囲で任意に設定可能であるが、高くし過ぎると現像ローラ31上でトルクアップや剤劣化を促進してしまう。
In the normal direction magnetic pattern (not shown) of the mag of the developing
内包するマグローラ(図示せず)のP4、P5極を同極配置し反発力を作用させ、さらに現像ローラ31回転による遠心力を加える事によって現像ローラ31からの分離を完全なものとしている。
The P4 and P5 poles of the included mag roller (not shown) are arranged in the same polarity to exert a repulsive force, and the centrifugal force generated by the rotation of the developing
本実施形態において、現像ローラ31の周速度をVs、感光体の周速度Vpとした場合、Vs/Vpを1.5から2.5の範囲になるように調整することが望ましい。
薄層とされたトナーは、現像ベルト21の回転にともなって第一電極24上の位置に搬送される。第一電極24には、第一電圧印加手段、第二電極25には、第二電圧印加手段によって電圧が印加されている。第一電圧印加手段が印加する電圧は、矩形波が最も適しているが、サイン波で三角波でもよい。本実施例では第一電極24と第二電極25に位相差πをもった矩形波電圧を印加し、この位相差によって生じる電位差によって電極間に電界を生じさせている。現像ベルト21によって第一電極24上に達したトナーは、この電界によってホッピングしながら往復運動する。電位差としては、1500V〜3000V生じさせる。差が1500Vより小さくなると、電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。また差が3000Vより大きくなると、経時で電極間においてリークが発生する可能性がある。リークが発生するとそれ以降は電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。通常印加するバイアスの周波数は0.1kHz〜10kHzである。0.1kHzより小さくするとトナーのホッピングが現像速度においつかなくなってしまう。10kHzより大きくすると、トナーが電圧の切り替わりに追従できなくなってしまう。電圧の中心値は、画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。
In this embodiment, when the peripheral speed of the developing
The thin toner is conveyed to a position on the
ホッピングしたトナーは、第一電極24、第二電極25と感光体ベルト6上の画像部との間の現像電界によって、感光体ベルト6上に現像される。現像に寄与しなかったトナーは、電圧が印加された第三電極26と感光体ベルト6によって形成された電界で現像ベルト21上に引き戻される。引き戻されたトナーは、現像ベルト21の回転によって搬送され、回収ローラ(図示せず)によって現像ベルト21から回収される。回収されたトナーは、再び現像剤収容部に戻され、現像装置内を循環する。本実施例の第三電極26に印加する電圧は、−50Vとしている。
The hopped toner is developed on the photosensitive belt 6 by a developing electric field between the
トナーによるキャリアの被覆率は、10〜80%、好ましくは20〜60%である。なお、被覆率は以下の式で算出される。
被覆率(%)=(Wt/Wc)×(ρc/ρt)×(Dc/Dw)×(1/4)×100
The coverage of the carrier with the toner is 10 to 80%, preferably 20 to 60%. The coverage is calculated by the following formula.
Coverage (%) = (Wt / Wc) × (ρc / ρt) × (Dc / Dw) × (1/4) × 100
上記式中、Dcはキャリアの重量平均粒径(μm)、Dwはトナーの重量平均粒径(μm)、Wtはトナーの重量(g)、Wcはキャリアの重量(g)、ρtはトナー真密度(g/cm3)、ρcはキャリア真密度(g/cm3)を表す。 In the above formula, Dc is the carrier weight average particle diameter (μm), Dw is the toner weight average particle diameter (μm), Wt is the toner weight (g), Wc is the carrier weight (g), and ρt is the toner true The density (g / cm3) and ρc represent the true carrier density (g / cm3).
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Dwは以下の式で表される。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)}
The weight average particle size is calculated based on the particle size distribution (relationship between the number frequency and the particle size) of the particles measured on the basis of the number. The weight average particle diameter Dw in this case is represented by the following formula.
Dw = {1 / Σ (nD3)} × {Σ (nD4)}
上記式中、Dは各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、2μmの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。 In the above formula, D represents the representative particle size (μm) of particles present in each channel, and n represents the total number of particles present in each channel. The channel indicates a length for equally dividing the particle size range in the particle size distribution diagram, and in the present embodiment, a length of 2 μm is adopted. Further, as the representative particle size of the particles existing in each channel, the lower limit value of the particle size stored in each channel was adopted.
また、本実施形態に適用する現像剤は、トナーの重量平均粒径が4.0〜8.0μmであり、トナーの重量平均粒径(Dw)と個数平均粒径(Dn)の比(Dw/Dn)が1.20以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が4.0μm未満であると、現像剤の流動性が極端に悪化して現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。 The developer applied to this embodiment has a toner weight average particle diameter of 4.0 to 8.0 μm, and a ratio (Dw) of the toner weight average particle diameter (Dw) to the number average particle diameter (Dn). / Dn) is desirably 1.20 or less. The reduction in toner particle size is indispensable for increasing the resolution, but as a side effect, fluidity and storage stability tend to deteriorate. When the toner particle diameter is less than 4.0 μm, the fluidity of the developer is extremely deteriorated, and it becomes difficult to ensure a uniform toner concentration in the developer. Further, the reduction in the toner particle diameter is a direction in which the coverage with respect to the carrier increases. When the coverage is excessively high, there is a concern that the carrier contamination is accelerated and the toner is scattered.
トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する方法があるが、これは副作用が発生する為に本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布を均一にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。即ち、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Dw/Dnが1に近いことが望ましく、1.20以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が4.0〜8.0μm、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Dw/Dnを1.20以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上が図られ、さらに高品質な画像が得られる。また、トナー粒度分布における3μm以下の粒子個数比率を5%以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果が顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。 As a means for improving the fluidity of the toner and the developer, there is a method of adding a large amount of additives to the toner. However, since a side effect occurs, an essential improvement cannot be expected. However, by making the particle size distribution of the toner uniform, the side effects associated with reducing the toner particle size are overcome. In other words, it is desirable that the weight average and number average particle diameter ratio Dw / Dn of the toner is close to 1. By making it 1.20 or less, the effect of suppressing the deterioration of fluidity can be obtained, and a small particle diameter toner is used. Even in this case, the toner density can be made uniform. As described above, the toner has a weight average particle diameter of 4.0 to 8.0 μm and a toner weight average / number average particle diameter ratio Dw / Dn of 1.20 or less, in addition to image density stability. Thus, the resolution is improved and a higher quality image can be obtained. Further, by making the ratio of the number of particles of 3 μm or less in the toner particle size distribution 5% or less, the quality improvement effect in fluidity and storage stability is remarkable, and in the toner replenishment property to the developing device and the toner charge rising property. A good level is obtained.
トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法(コールターカウンター法)を用いて行った。測定装置として、C0ULTERC0UNTERM0DELTA2(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、100μmのアパチャー(細孔)を使用した。測定方法としては、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。分散した試料を別の1%NaCl電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。このときの抵抗変化から2〜40μmの粒子の粒度分布を測定し、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。 The particle size distribution of the toner can be measured by various methods. In this embodiment, the toner particle size distribution is measured using a small hole passage method (Coulter counter method). As a measuring device, C0ULTERC0UNTERM0DELTA2 (manufactured by Coulter) was used, an interface for outputting the number distribution and volume distribution was connected, and an aperture (pore) of 100 μm was used. As a measuring method, first, a toner measurement sample is dispersed in a surfactant added to an electrolytic aqueous solution. The dispersed sample is injected into another 1% NaCl electrolysis solution, and a current is passed between the electrodes through the electrolyte in which the electrodes are placed on both sides of the aperture tube. The particle size distribution of 2 to 40 μm particles is measured from the resistance change at this time, and the number average particle diameter and the weight average particle diameter are obtained from the average distribution.
トナーには流動性付与剤を添加することが好ましい。使用可能な流動性付与剤として種々のものが挙げられるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に、両微粒子の平均粒径が50(nm)以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を小さくすることができ、トナーの流動性向上を図ることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。さらに、酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が0.3〜1.5(wt%)の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が0.2〜1.2(wt%)の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散を抑制することができる。 It is preferable to add a fluidity imparting agent to the toner. Various fluidity-imparting agents that can be used are listed, and it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. In particular, when both fine particles have an average particle size of 50 nm or less and are stirred and mixed, the electrostatic force and van der Waals force with the toner can be reduced, and the fluidity of the toner is improved. Can be planned. As a result, a desired charge level of the developer can be obtained, good image quality can be obtained, and transfer residual toner can be reduced. Further, the titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but tend to deteriorate the charge rising characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, it is considered that the influence of deterioration of charging rise characteristics becomes large. However, when the addition amount of the hydrophobic silica fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 (wt%) and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.2 to 1.2 (wt%), the charge rising characteristics are large. Even if copying is repeated, stable image quality can be obtained and toner scattering can be suppressed.
また、平均粒径が80〜140(nm)である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対してさらに性能が向上する。特に、トナー平均粒径が7(μm)以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著である。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像機の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せず、長期に亘って高品質な画像が得られる。 Further, by adding hydrophobic silica having a large particle diameter of 80 to 140 (nm) in average particle diameter, performance is further improved with respect to transferability and developability. In particular, the effect of improving the quality is remarkable in a developer using a toner having a small particle diameter such that the average particle diameter of the toner is 7 (μm) or less. That is, the additive having a large particle size acts as a spacer between the toner particles, and it is possible to suppress the toner aggregation at the time of toner transfer compression and the embedding of the additive on the toner surface at the time of empty stirring of the developing machine. As a result, solid image density unevenness due to transfer failure and toner fluidity decrease due to additive embedding do not occur, and a high-quality image can be obtained over a long period of time.
現像剤におけるキャリアの重量平均粒径Dwは、20〜60(μm)、より好ましくは20〜40(μm)である。キャリアの重量平均粒径Dwが60(μm)よりも大きい場合には、感光体上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくいが、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くすると、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Dwが20μmよりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。 The weight average particle diameter Dw of the carrier in the developer is 20 to 60 (μm), more preferably 20 to 40 (μm). When the weight average particle diameter Dw of the carrier is larger than 60 (μm), the magnetic carrier holding power on the photoconductor is strong and the carrier adhesion hardly occurs, but the carrier surface area per unit weight is small. When the toner concentration is increased to obtain a high image density, the scumming increases rapidly. In addition, when the dot diameter of the latent image is small, the variation in the dot diameter increases. On the other hand, when the weight average particle diameter Dw of the carrier is smaller than 20 μm, the magnetic moment per carrier particle is lowered, the magnetic carrier holding force on the developing sleeve is weakened, and carrier adhesion is likely to occur.
1000・(103/4π)[A/m]の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、70(A・m2/kg)以下である。これ以上高くなると、磁気ブラシが硬くなり、穂跡やぼそついた画像となりやすい。またその下限値は特に制約されないが、通常50(A・m2/kg)程度である。磁気モーメントが50(A・m2/kg)より小さい場合には、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。
キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。B−Hトレーサー(BHU−60/理研電子社製)を使用し、円筒のセルにキャリア粒子1.0gを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし3000エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし、3000エルステッドとする。さらに徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−Hカーブを図示し、その図より1000エルステッドの磁気モーメントを算出する。
The magnetic moment per carrier particle when a magnetic field of 1000 · (103 / 4π) [A / m] is applied is 70 (A ·
The magnetic moment of the carrier can be measured as follows. Using a BH tracer (BHU-60 / manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.), 1.0 g of carrier particles are packed in a cylindrical cell and set in an apparatus. The magnetic field is gradually increased to 3000 oersteds, then gradually reduced to zero, and then the opposite magnetic field is gradually increased to 3000 oersteds. Further, after gradually reducing the magnetic field to zero, a magnetic field is applied in the same direction as the first. In this way, the BH curve is illustrated, and the magnetic moment of 1000 oersted is calculated from the figure.
キャリアの芯材粒子としては、例えば、鉄、コバルト等の強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Li系フェライト、Mn−Zn系フェライト、Cu−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Ba系フェライト、Mn−Mg−Sr系フェライト、Mn系フェライト等が挙げられる。フェライトとは一般に次式で表される焼結体である。
(M0)x(N0)y(Fe203)z
但し、x+y+z=100m0l%であって、M、Nはそれぞれ、Ni、Cu、Zn、Li、Mg、Mn、Sr、Ca等であり、2価の金属酸化物と3価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。
Examples of carrier core particles include ferromagnetic materials such as iron and cobalt, magnetite, hematite, Li ferrite, Mn—Zn ferrite, Cu—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, Ba ferrite, and Mn. -Mg-Sr ferrite, Mn ferrite and the like. Ferrite is a sintered body generally represented by the following formula.
(M0) x (N0) y (Fe203) z
However, x + y + z = 100 mOl%, and M and N are Ni, Cu, Zn, Li, Mg, Mn, Sr, Ca, etc., respectively, and the divalent metal oxide and the trivalent iron oxide Consists of a complete mixture.
以下、本実施形態に使用されるキャリア及びトナーの材料について説明する。まず、本実施形態で使用されるキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、その表面を被覆する樹脂層とからなる。この樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に従来用いられている公知のものを用いることができる。例えば、キャリアの樹脂層には、下記の化1式で表される繰り返し単位を含むシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。
キャリアの樹脂層に用いられるストレートシリコーン樹脂としては、KR271、KR272、KR282、KR252、KR255、KR152(信越化学工業社製)、SR2400、SR2406(東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。また、キャリアの樹脂層には、変性シリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アルキッド変性シリコーン等が挙げられる。上記変性シリコーン樹脂の具体例としては、エポキシ変性物:ES−1001N、アクリル変性シリコーン:KR−5208、ポリエステル変性物:KR−5203、アルキッド変性物:KR−206、ウレタン変性物:KR−305(以上、信越化学工業社製)、エポキシ変性物:SR2115、アルキッド変性物:SR2110(東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。
上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量(0.001〜30重量%)含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
H2N(CH2)3Si(0CH3)3:MW179.3
H2N(CH2)3Si(0C2H5)3:MW221.4
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)2(0C2H5):MW161.3
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)(0C2H5)2:MW191.3
H2NCH2CH2NHCH2Si(0CH3)3:MW194.3
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(CH3)(0CH3)2:MW206.4
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(0CH3)3:MW224.4
(CH3)2NHCH2CH2CH2Si(CH3)(0C2H5)2:MW219.4
(C4H9)2NC3H6Si(0CH3)3:MW291.6
Examples of the straight silicone resin used for the resin layer of the carrier include KR271, KR272, KR282, KR252, KR255, KR152 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SR2400, SR2406 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone). A modified silicone resin can be used for the resin layer of the carrier. Examples of such materials include epoxy-modified silicone, acrylic-modified silicone, phenol-modified silicone, urethane-modified silicone, polyester-modified silicone, and alkyd-modified silicone. Specific examples of the modified silicone resin include epoxy modified product: ES-1001N, acrylic modified silicone: KR-5208, polyester modified product: KR-5203, alkyd modified product: KR-206, urethane modified product: KR-305 ( As mentioned above, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), epoxy modified product: SR2115, alkyd modified product: SR2110 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) and the like.
The silicone resin can contain an appropriate amount (0.001 to 30% by weight) of an aminosilane coupling agent. Examples of such a silicone resin include the following.
H 2 N (CH 2) 3Si (0CH3) 3: MW179.3
H 2 N (CH 2) 3Si (0C2H5) 3: MW221.4
H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 (0C 2 H 5): MW161.3
H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (0C 2 H 5) 2: MW191.3
H 2 NCH 2 CH 2 NHCH 2 Si (0CH 3) 3: MW194.3
H 2 NCH 2 CH 2 NHCH 2
H 2 NCH 2 CH 2 NHCH 2
(CH 3) 2 NHCH 2 CH 2
(C 4 H 9) 2 NC 3 H 6 Si (0CH 3) 3: MW291.6
さらに、キャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独又は上記シリコーン樹脂と混合して使用することも可能である。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。 Furthermore, it is also possible to use for the resin layer of a carrier the thing shown below individually or in mixture with the said silicone resin. Polystyrene, chloropolystyrene, poly-α-methylstyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, Styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer (styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer) Polymer, styrene-phenyl acrylate copolymer, etc.), styrene-methacrylate copolymer (styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, Styrene-phenyl methacrylate copolymer, etc.) Styrene resins such as styrene-α-chloromethyl acrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylate ester copolymer, epoxy resin, polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ionomer resin, polyurethane resin, ketone resin, ethylene -Ethyl acrylate copolymer, xylene resin, polyamide resin, phenol resin, polycarbonate resin, melamine resin and the like.
キャリアの芯材粒子表面に樹脂層を形成するための方法としては、スプレードライ法、浸漬法、又はパウダーコーティング法等公知の方法を適用することができる。特に、流動床型コーティング装置を用いる方法は、均一な塗付膜を形成するのに有効である。 As a method for forming the resin layer on the surface of the core particles of the carrier, a known method such as a spray drying method, a dipping method, or a powder coating method can be applied. In particular, the method using a fluidized bed type coating apparatus is effective for forming a uniform coated film.
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常0.02〜1μm、好ましくは0.03〜0.8μmである。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。 The thickness of the resin layer formed on the surface of the carrier core particles is usually 0.02 to 1 μm, preferably 0.03 to 0.8 μm. Since the thickness of the resin layer is extremely small, the particle size distribution of the carrier made of core material particles covering the resin layer and the carrier core material particles is substantially the same.
また、必要に応じてキャリアの抵抗率を調整することができ、キャリアの抵抗率の調整は芯材粒子上の被覆樹脂の抵抗調整、膜厚の制御によって可能である。キャリア抵抗調整のために、導電性微粉末を被覆樹脂層に添加して使用することも可能である。上記導電性微粉末としては、導電性Zn0、Al等の金属又は金属酸化物粉、種々の方法で調製されたSn02又は種々の元素をドープしたSn02、TiB2、ZnB2、M0B2等のホウ化物、炭化ケイ素、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ(パラ−フェニレンスルフィド)ポリピロール、ポリエチレン等の導電性高分子、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。これらの導電性微粉末は、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に投入した後、ボールミル、ビーズミル等メディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。 Further, the resistivity of the carrier can be adjusted as necessary, and the resistivity of the carrier can be adjusted by adjusting the resistance of the coating resin on the core particle and controlling the film thickness. In order to adjust the carrier resistance, it is also possible to add conductive fine powder to the coating resin layer. As the conductive fine particles, conductive Zn0, metal or metal oxide powder such as Al, Sn0 doped Sn0 2 or various elements were prepared in a variety of ways 2, TiB 2, ZnB 2, M0B 2 , etc. Borides, silicon carbide, polyacetylene, polyparaphenylene, poly (para-phenylene sulfide) polypyrrole, conductive polymers such as polyethylene, carbon black such as furnace black, acetylene black, and channel black. These conductive fine powders are uniformly dispersed by using a dispersing machine using a medium such as a ball mill or a bead mill or a stirrer equipped with high-speed rotating blades after being put into a solvent used for coating or a resin solution for coating. can do.
本実施形態に適用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。このトナーは、重合法、造粒法等の各種のトナー製法によって作成された不定形又は球形のトナーである。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。 The toner applied to the exemplary embodiment includes at least a binder resin, a colorant, a release agent, and a charge control agent. This toner is an amorphous or spherical toner prepared by various toner manufacturing methods such as a polymerization method and a granulation method. Either magnetic toner or non-magnetic toner can be used.
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して使用される。 As the toner binder resin used here, all those conventionally used as toner binder resins are applicable. Specifically, homopolymers of styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, and polyvinyltoluene, and substituted products thereof; styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyltoluene copolymer, styrene / Vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / methyl methacrylate copolymer Styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl ethyl ether copolymer, styrene / Vinyl methyl ketone copolymer, styrene / Styrene copolymer such as styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester copolymer; polymethyl methacrylate, Polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic Base petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like, and these may be used alone or in admixture of two or more.
ここでトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用でき、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用可能である。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローGローダミン6Cレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料等が挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常1〜30wt%、好ましくは3〜20wt%である。
ここでトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤のいずれも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては4級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。
Here, as the colorant of the toner, dyes and pigments capable of obtaining toners of each color of yellow, magenta, cyan, and black can be used, and all pigments and dyes that have been conventionally used as toner colorants can be applied. It is. Specifically, nigrosine dye, aniline blue, calco oil blue, dupont oil red, quinoline yellow, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G rhodamine 6C lake, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, malachite green, malachite Examples thereof include green hexalate, rose bengal, monoazo dye / pigment, disazo dye / pigment, and trisazo dye / pigment. The amount of these colorants to be used is generally 1-30 wt%, preferably 3-20 wt%, relative to the binder resin.
As the toner charge control agent, either a positive charge control agent or a negative charge control agent can be used. In the case of a color toner, a transparent to white one that does not impair the color tone is used. Is preferred. For example, quaternary ammonium salts, imidazole metal complexes, salts, and the like are used as positive polarity, and salicylic acid complexes, salts, organic boron salts, calixarene compounds, and the like as negative polarity.
また、トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油等の植物系ワックス類;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類;モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス類;硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂系ワックス類をトナーに含有させることができ、これらは単独で又は2種以上が混合して使用される。
さらに、トナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤(フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等)、抵抗調整剤(酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等)等の助剤を添加することも可能である。さらにトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を併用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が0.1μmよりも小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理した疎水化度40以上のものであることが好ましい。
Further, in order to give the toner releasability, plant waxes such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, wax, jojoba oil, as well as synthetic waxes such as low molecular weight polyethylene and polypropylene; Animal waxes such as beeswax, lanolin and whale wax; mineral waxes such as montan wax and ozokerite; fat waxes such as hardened castor oil, hydroxystearic acid, fatty acid amide, phenol fatty acid ester, etc. These can be used alone or in admixture of two or more.
In addition to the above release agents, the toner contains various plasticizers (dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, etc.), resistance, and the like for the purpose of adjusting the thermal, electrical and physical properties of the toner as required. It is also possible to add auxiliaries such as adjusting agents (tin oxide, lead oxide, antimony oxide, etc.). Furthermore, fluidity-imparting agents other than the above releasing agents and auxiliaries can be mixed with the toner as necessary. Examples of the fluidity-imparting agent include silica fine particles, titanium oxide fine particles, aluminum oxide fine particles, magnesium fluoride fine particles, silicon carbide fine particles, boron carbide fine particles, titanium carbide fine particles, zirconium carbide fine particles, boron nitride fine particles, titanium nitride fine particles, nitriding. Zirconium fine particles, magnetite fine particles, molybdenum disulfide fine particles, aluminum stearate fine particles, magnesium stearate fine particles, zinc stearate fine particles, fluorine resin fine particles, acrylic resin fine particles, and the like can be mentioned alone or in combination of two or more. Is possible. The fluidity-imparting agent preferably has a primary particle size of less than 0.1 μm and a hydrophobization degree of 40 or more whose surface is hydrophobized with a silane coupling agent or silicon oil.
トナーの製造方法としては、公知の方法が用いられる。例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合する。その後、スクリュ型押出し式連続混練機、2本ロールミル、3本ロールミル又は加圧加熱ニーダを用いて溶融混練を行う。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で、結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後、ハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機等に連結されたローター粉砕機等を用いて表面処理を行う。例えば、衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができる。圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備したジェット式粉砕機としてはIタイプ及びIDSタイプ衝突式粉砕機(日本ニューマチック工業社製)が好適に使用される。また、ローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等が挙げられる。特に、外壁としての固定容器とこの固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備するローター式粉砕機としてはターボミル(ターボ工業社製)、クリプトロン(川崎重工業社製)、ファインミル(日本ニューマチック工業社製)等が使用できる。連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ(DS)式分級機(日本ニューマチック工業社製)、多分割式分級機(エルボージェット;日鉄鉱業社製)等が使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行い、微細粒子を得ることができる。 A known method is used as a method for producing the toner. For example, a binder resin, a colorant and a pigment, a charge control agent, and if necessary, a release agent and the like are sufficiently mixed using a mixing machine such as a Henschel mixer and a ball mill at an appropriate ratio. Then, melt-kneading is performed using a screw-type extrusion continuous kneader, a two-roll mill, a three-roll mill, or a pressure heating kneader. In the case of a color toner, for the purpose of improving the dispersibility of the pigment, it is common to use, as a colorant, a master batch pigment obtained by previously melt-kneading a part of the binder resin and the pigment. The kneaded product obtained by the above method is cooled and solidified, and then coarsely pulverized using a pulverizer such as a hammer mill. Further, the coarsely pulverized product is pulverized with a jet mill pulverizer and then subjected to surface treatment using a rotor pulverizer connected to an airflow classifier or the like. For example, examples of the collision pulverizer include a hammer mill, a ball mill, a tube mill, and a vibration mill. I-type and IDS type collision type crushers (manufactured by Nippon Pneumatic Industrial Co., Ltd.) are preferably used as jet type crushers equipped with compressed air and a collision plate as main components. Examples of the rotor pulverizer include a roll mill, a pin mill, and a fluidized bed jet mill. In particular, as a rotor type pulverizer having a fixed container as an outer wall and a rotating piece having the same central axis as that of the fixed container, turbo mills (manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.), kryptron (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) Fine mill (manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.) can be used. As the connected classifier, a dispersion separator (DS) classifier (manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd.), a multi-division classifier (Elbow Jet; manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.) or the like can be used. Furthermore, fine powder classification can be performed using an airflow classifier or a mechanical classifier to obtain fine particles.
さらに、上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤を添加混合する場合には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。 Furthermore, when adding and mixing a fluidity-imparting agent to the fine particles obtained by the above method, known equipment such as a Henschel mixer, a super mixer, and a ball mill can be used. Alternatively, a toner may be directly produced from a monomer, a colorant and a fluidity imparting agent by a suspension polymerization method or a non-aqueous dispersion polymerization method.
次に、図3に基づいて、本発明の別の実施形態を説明する。
図3に示すプロセスカートリッジPCは、帯電装置41、現像装置9及びクリーニング装置42を一体化したものである。このプロセスカ−トリッジPCは、画像形成装置本体に対して着脱自在であり、現像装置9としては上記実施形態と同様の構成のものが採用される。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A process cartridge PC shown in FIG. 3 is obtained by integrating a charging
このプロセスカ−トリッジPCを有する画像形成装置は、感光体ベルト6が所定の周速度で回転駆動される。感光体ベルト6は回転過程において、帯電装置41によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受けて感光体ベルト6の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、現像装置9によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部(図示せず)から現像ベルト21と紙搬送ベルト(図示せず)との間に、感光体ベルト6の回転と同期するように給送された記録媒体Pに、転写手段により順次転写される。
In the image forming apparatus having the process cartridge PC, the photosensitive belt 6 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed. In the rotating process, the photosensitive belt 6 is uniformly charged with a predetermined positive or negative potential on its peripheral surface by the charging
像転写を受けた記録媒体Pは紙搬送ベルト(図示せず)から分離して像定着手段(図示せず)へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体ベルト6の表面は、クリーニング装置42によって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、さらに除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
The recording medium P that has received the image transfer is separated from a paper conveying belt (not shown), introduced into an image fixing means (not shown), and fixed on the image, and printed out as a copy (copy). . The surface of the photoreceptor belt 6 after the image transfer is cleaned by removing the transfer residual toner by the
本実施形態によれば、プロセスカートリッジPCは独立して取り外しが可能で、それぞれ別々に容易に交換することが可能である。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
According to this embodiment, the process cartridge PC can be detached independently and can be easily replaced separately.
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
フルカラープリンターの機械条件は以下の通り。
感光体ベルト線速 246(mm/sec)
現像ベルト/感光体ベルト線速比 1.6
現像ローラ/現像ベルト線速比 1.6
Gp(現像ローラと現像ベルト21のギャップ) 0.3(mm)
Gp(現像ベルトと感光体ベルト6のギャップ) 0.3(mm)
Gd(現像ローラ−ドクターGap) 0.3(mm)
現像剤汲み上げ量 30(mg/cm2)
ローラ径 φ16(mm)
主極角度 3°
主極磁束密度 100(mT)
非画像部電位V0 −600(V)
露光後電位VL −100 (V)
現像バイアスVB(DC成分) −850(V)
VPP(AC成分) 1500(V)
周波数 700(Hz)
The machine conditions for a full-color printer are as follows.
Photoconductor belt linear velocity 246 (mm / sec)
Development belt / photosensitive belt linear speed ratio 1.6
Developing roller / developing belt linear speed ratio 1.6
Gp (gap between developing roller and developing belt 21) 0.3 (mm)
Gp (gap between developing belt and photosensitive belt 6) 0.3 (mm)
Gd (Developing roller-Doctor Gap) 0.3 (mm)
Developer pumping amount 30 (mg / cm 2 )
Roller diameter φ16 (mm)
Main pole magnetic flux density 100 (mT)
Non-image part potential V0-600 (V)
Post-exposure potential VL-100 (V)
Development bias VB (DC component) -850 (V)
VPP (AC component) 1500 (V)
Frequency 700 (Hz)
トナー飛散の程度を表す評価基準としてΔIDを用いる。ここで、ΔIDの測定方法を説明する。まず上記条件で感光体ベルト上に非画像形成を行い、プリンタックを用いて非画像に付着したトナーを採取する。次に、採取したプリンタックとトナーが付着していない新しいプリンタックのIDを測定し、差を出す。このようにして得られた数値のことをΔDと呼ぶ。ここで、粒状度0.01以下を〇、0.02以上0.04以下を△、0.05以上を×として、トナー飛散の良否を判定した。なお、濃度測定にはX−Lite(AMTEC社製)を用いた。 ΔID is used as an evaluation standard representing the degree of toner scattering. Here, a method for measuring ΔID will be described. First, non-image formation is performed on the photosensitive belt under the above conditions, and toner attached to the non-image is collected using a printer. Next, the ID of the collected printer pack and the new printer pack with no toner attached are measured, and the difference is calculated. The numerical value obtained in this way is called ΔD. Here, the quality of toner scattering was determined by setting the granularity to 0.01 or less as ◯, 0.02 to 0.04 as Δ, and 0.05 or more as x. In addition, X-Lite (made by AMTEC) was used for the density | concentration measurement.
結果を表1に示す。
実施例1において、潜像担持体とトナー担持体を円筒形状にすることにより、トナー担持体が作り出す気流と、潜像担持体が作り出す気流とがぶつかり合うことにより発生する乱気流の発生位置を現像ニップ前とした以外は実施例1と同様に行った。
(比較例2)
In the first embodiment, the latent image carrier and the toner carrier are formed into a cylindrical shape, thereby developing the generation position of the turbulence generated by the collision between the airflow created by the toner carrier and the airflow created by the latent image carrier. The same operation as in Example 1 was performed except that the nip was not performed.
(Comparative Example 2)
実施例1において、トナー担持体全域でトナーをホッピングさせる以外は実施例1と同様に行った。
(比較例3)
Example 1 was carried out in the same manner as Example 1 except that the toner was hopped over the entire area of the toner carrier.
(Comparative Example 3)
実施例1において、第三電極を用いない以外は実施例1と同様に行った。
(比較例4)
実施例1において、二成分現像ユニットを用いず弱帯電トナーを多くした以外は実施例1と同様に行った。
(比較例5)
In Example 1, it carried out like Example 1 except not using a 3rd electrode.
(Comparative Example 4)
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that the weakly charged toner was increased without using the two-component developing unit.
(Comparative Example 5)
実施例1において、乱気流発生位置を現像ニップ前とし、トナー担持体全域でトナーをホッピングさせ、第三電極を用いず、弱帯電トナーを多くした以外は実施例1と同様に行った。 Example 1 was carried out in the same manner as Example 1 except that the turbulent airflow generation position was before the development nip, the toner was hopped over the entire toner carrier, and the third electrode was not used, but weakly charged toner was increased.
6 感光体ベルト
20 現像ベルト装置
21 現像ベルト
24 第一電極
25 第二電極
26 第三電極
27 第四電極
30 二成分現像ユニット部
31 現像ローラ
6
Claims (5)
前記潜像担持体と前記トナー担持体としてベルトを用い、トナー担持体ベルトと潜像担持体ベルトとの互いに向かい合う面で平行な面のニップを形成するように配置し、
該平行な面のニップにおけるベルト走行方向の中間領域に、前記トナー担持体ベルトを挟んで潜像担持体ベルトに対向して前記第一電極及び前記第二電極を備えることを特徴とする現像装置。 Formed into a plurality of plates arranged at equal intervals in a row, with a toner carrier that holds toner for developing the electrostatic latent image formed on the latent image carrier and is disposed opposite the latent image carrier And a plate-like second electrode arranged in parallel with the first electrode row, and applying an electric voltage to these electrodes causes the toner to hop to form an electrostatic latent image. In the developing device for developing,
A belt is used as the latent image carrier and the toner carrier, and the toner carrier belt and the latent image carrier belt are arranged so as to form a parallel nip between the mutually facing surfaces.
A developing device comprising the first electrode and the second electrode in an intermediate region in the belt running direction at the nip of the parallel surfaces, facing the latent image carrier belt with the toner carrier belt interposed therebetween. .
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