JP2013130782A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus.
従来から現像剤収容部であるトナー収容部内の現像剤としてのトナーを、エアーポンプやスクリューポンプ等のポンプを用いて搬送管内に発生させた気流により現像装置へ搬送するトナー搬送装置を備えた画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an image provided with a toner conveying device that conveys toner as a developer in a toner accommodating portion, which is a developer accommodating portion, to a developing device by an air flow generated in a conveying tube using a pump such as an air pump or a screw pump. A forming apparatus is known (for example, Patent Document 1).
気流によりトナーを搬送するので、コイルスクリュなどで機械的にトナーを搬送する場合に比べてトナーへのストレスを軽減することができる。また、搬送管をフレキシブルなチューブで形成することができるので、搬送管内にコイルスクリュを設け機械的に搬送する装置に比べ画像形成装置全体のレイアウトの自由度が向上する。 Since the toner is conveyed by the air current, the stress on the toner can be reduced as compared with the case where the toner is mechanically conveyed by a coil screw or the like. Further, since the conveyance tube can be formed of a flexible tube, the degree of freedom of the layout of the entire image forming apparatus is improved as compared with a device in which a coil screw is provided in the conveyance tube and mechanically conveyed.
また、画像形成装置に用いるトナーとして、ガラス転移温度が低い樹脂材料で形成された低融点トナーを用いたものが知られている。ガラス転移温度が低いトナーは、低い溶融温度も示す。このような低融点特性は、紙などのイメージ受容基体上にトナーを低温にて定着または融着できるようにし、それによってエネルギ節約および装置処理速度の向上が達成可能になる。 As a toner used in an image forming apparatus, a toner using a low melting point toner formed of a resin material having a low glass transition temperature is known. A toner with a low glass transition temperature also exhibits a low melting temperature. Such low melting point properties allow toner to be fixed or fused at low temperatures onto an image receiving substrate such as paper, thereby enabling energy savings and increased device processing speed.
ところで、画像形成装置の省電力化を図るべく、上記低融点特性のトナーを上述のトナー搬送装置を備えた画像形成装置に用いた場合、次のような課題が生じる。すなわち、定着装置やモータなどの発熱源の近傍など、機内温度の高い場所に搬送管を這いまわすと、搬送管内を移動中のトナーが加熱され粘性が増加する。その結果、搬送管内で凝集してトナー詰まりが生じるおそれがある。そのため、機内温度の高い場所を避けて搬送管を這いまわす必要がある。また、搬送管が機内の温度が高い場所に配置されないように、トナー収容部の配置場所も限られてしまう。これらの結果、装置のレイアウトの自由度が大きく損なわれてしまうという課題である。 By the way, in order to save power of the image forming apparatus, when the toner having the low melting point characteristic is used in the image forming apparatus provided with the above-described toner conveying device, the following problems occur. That is, if the conveying tube is moved to a place where the temperature inside the apparatus is high, such as in the vicinity of a heat source such as a fixing device or a motor, the toner moving in the conveying tube is heated and the viscosity increases. As a result, there is a risk of toner clogging in the transport tube. For this reason, it is necessary to avoid the place where the temperature inside the machine is high and rotate the transfer pipe. In addition, the arrangement location of the toner container is limited so that the conveyance tube is not arranged in a place where the temperature inside the apparatus is high. As a result, there is a problem that the degree of freedom of the layout of the apparatus is greatly impaired.
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、省電力化を図ることができ、かつ、装置のレイアウトの自由度を損なうことのない画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can save power and does not impair the degree of freedom of layout of the apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、少なくともトナーを有する現像剤を収容した現像剤収容部と、上記現像剤収容部内の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送するための搬送管および上記搬送管に上記現像剤収容部から上記トナー像形成手段に向かう気流を発生する気流発生手段を有し、上記気流によって上記現像剤収容部の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送する現像剤搬送装置とを備えた画像形成装置において、上記トナーとして、圧力相転移樹脂を含んだトナーを用いたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
上記圧力相転移樹脂とは、圧力刺激に伴う相転移現象により流動性が出現する樹脂のことを言う。 The pressure phase transition resin refers to a resin that exhibits fluidity due to a phase transition phenomenon accompanying pressure stimulation.
本発明によれば、圧力相転移樹脂を含んだトナーを用いることで、記録媒体上のトナー像を圧力のみで定着可能となり、トナーの融点を低くせずとも、省電力化を図ることができる。
また、圧力相転移樹脂を含んだトナーとして、上記の低融点トナーよりもガラス転移温度が高いものを用いれば、搬送管を装置内の温度が高い箇所に這いまわしても機内の温度により搬送管内でトナーの粘性が増加するのを抑制することができる。これにより、搬送管の配置箇所や現像剤収容部の配置箇所が限定されることがなくなり、装置のレイアウトの自由度が損なわれることがない。
According to the present invention, by using a toner containing a pressure phase change resin, a toner image on a recording medium can be fixed only by pressure, and power can be saved without lowering the melting point of the toner. .
In addition, if a toner containing a pressure phase change resin having a glass transition temperature higher than that of the low-melting-point toner is used, even if the conveying pipe is moved to a place where the temperature is high in the apparatus, Thus, the increase in the viscosity of the toner can be suppressed. As a result, the location of the transport pipe and the location of the developer container are not limited, and the degree of freedom in the layout of the apparatus is not impaired.
以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
画像形成装置としてのカラー複写機1は、入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部2、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを備えている。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム21、感光体ドラム21上を帯電する帯電部22、感光体ドラム21上の転写残トナーを回収するクリーニング部25を備えている。各色のプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部23Y,23M,23C,23BKを備えている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a copying machine as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a copying machine according to an embodiment.
A
Each of the process cartridges 20Y, 20M, 20C, and 20BK includes a
感光体ドラム21上に形成されたトナー像は、一次転写手段としての転写バイアスローラ24によって像担持体としての中間転写ベルト27に一次転写される。
The toner image formed on the
また、カラー複写機1は、中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写手段としての第2転写バイアスローラ28、中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部29を有している。すなわち、本実施形態のカラー複写機は、書込み部2、帯電部22、現像装置23、転写バイアスローラ24、中間転写ベルト27、第2転写バイアスローラ28により、記録媒体Pにトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。また、記録媒体としての転写紙Pが収納される給紙部61、4色カラーのトナー像が転写された転写紙Pを搬送する搬送ベルト30、転写紙P上の未定着画像を定着する定着部66を有している。また、各現像部23Y、23M、23C、23BKに新たにキャリアを補給するキャリア補給部32Y、32M、32C、32BK、各現像部23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部47Y、47M、47C、47BKを有している。
The
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。まず、原稿Dは、原稿搬送部51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55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53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. First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the document transport unit 51 and placed on the contact glass 53 of the document reading unit 55. Then, the document reading unit 55 optically reads the image information of the document D placed on the contact glass 53.
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53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(不図示である。)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 55 scans the image of the document D on the contact glass 53 while irradiating light emitted from the 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, an image processing unit (not shown) performs color conversion processing, color correction processing, spatial frequency correction processing, and the like on the basis of RGB color separation image signals, so that yellow, magenta, cyan, and black are processed. Get color image information.
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。書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the writing unit 2. Laser light (exposure light) based on the image information of each color is emitted from the writing unit 2 toward the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、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21上には、帯電電位が形成される。次に、帯電された感光体ドラム21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、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射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、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
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21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3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21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、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム21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、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21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 reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
次に、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像部23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像部23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Next, the surface of the
第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21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21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
The surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64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61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pは、搬送ガイド63を通過して、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した転写紙Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
The recording medium P at the position of the second
フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、カラー画像が転写紙P上に定着される(定着工程である)。そして、定着工程後の転写紙Pは、排紙ローラ69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。
The recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
本実施形態においては、圧力刺激に伴う相転移現象により流動性が出現する樹脂(以下「圧力相転移樹脂」という。)を有するトナーを用いており、定着装置66において、圧力によりトナー像を転写紙上に定着する。これにより、転写紙にトナー像を定着するときにトナー像を加熱せずとも、定着させることができ、画像形成装置の消費電力を抑えることができる。
In this embodiment, a toner having a resin that exhibits fluidity due to a phase transition phenomenon accompanying pressure stimulation (hereinafter referred to as “pressure phase transition resin”) is used, and a toner image is transferred by pressure in the fixing
図2は、定着装置66の概略構成図である。
定着装置66は、上ローラ67と表面が滑らかな下ローラ68とからなる加圧ローラ対と、加圧ローラ対の加圧力を調整する加圧力調整機構とを備えている。上ローラ67および下ローラ68は、焼き入れされた一般構造用炭素鋼(S45C)表面に硬質クロムメッキを施した中実の金属ロールであり、上ローラ67軸に対して下ローラ68に軸が1.5度の角度で交差するように配置している。このように、配置することで、軸方向両端部において、上ローラ67と下ローラ68との間に隙間ができ、転写紙を圧の高いニップ部で搬送することができる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fixing
The fixing
加圧力調整機構は、定着装置66の筐体115の支点140に一端が軸支され、多端側が圧縮スプリング133で支持されたレバー131を備えている。このレバー131の略中央部で加圧ローラ対の下ローラ68の軸受68aを支持するとともに、圧縮スプリング133で支持されたレバー131の端部に、カム134と当接するコロ132が設けられている。このカム134の回転(図示しないモータ等により回転する)によりレバー131が揺動するように構成されている。また、カム134を挟んで反対側には、定着装置66の筐体115に設けた軸137、138と圧縮スプリング139とで支持されたアーム136が設けられている。このアーム136の先端に設けたコロ135がカム134に当接している。このような構成とすることにより、カム134の回転に応じて上ローラ67と下ローラ68で発生する圧力を変化させることができる。
The pressure adjusting mechanism includes a
図3は、加圧ローラ対による加圧力を低くした状態の図である。
図3に示すように、加圧ローラ対による加圧力を低くするときは、カム134を回転させてコロ132に当接させ、カム134によりレバー131を下方へ押し込む。これにより、レバー131が、支点140を中心にして図中反時計周りに揺動し、上ローラ67と下ローラ68で発生する圧力を低下させることができる。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the pressure applied by the pressure roller pair is lowered.
As shown in FIG. 3, when the pressure applied by the pressure roller pair is lowered, the
転写紙上のトナー像を定着するときの加圧ローラ対で形成する加圧ニップの圧力Pbは0.5MPa以上10MPa以下、好ましくは1Mpa以上5Mpa以下に設定する。0.5MPa以下であると定着不良が発生し、トナーはがれが発生する。10MPaより大きいと、転写紙Pの搬送が困難となる。 The pressure Pb of the pressure nip formed by the pressure roller pair for fixing the toner image on the transfer paper is set to 0.5 MPa to 10 MPa, preferably 1 MPa to 5 MPa. When the pressure is 0.5 MPa or less, fixing failure occurs and toner peeling occurs. If it is greater than 10 MPa, it is difficult to transport the transfer paper P.
また、画像情報に基づいて加圧ニップの圧力Pbを加圧力調整機構により調整してもよい。
図4は、画像情報に基づいて加圧力調整機構における定着装置66の加圧ローラ対で発生させる加圧力を制御する制御系の一例を示すブロック図である。制御装置900は例えばCPU901、RAM902、ROM903、I/Oインターフェース904などで構成され、定着装置66に接続されている。制御装置900は、予め組み込まれた所定の制御プログラムを実行することにより、画像情報に基づいて定着装置66における加圧力を制御することができる。
Further, the pressure Pb of the pressure nip may be adjusted by a pressure adjustment mechanism based on the image information.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a control system that controls the pressure generated by the pressure roller pair of the fixing
例えば、制御装置900は、転写紙Pに形成された画像が、単色で形成された画像であるか複数の色で形成された画像であるかを、画像情報に基づいて判別する。制御装置900は、その判別結果に基づいて、定着装置66の加圧ローラ対67,68で発生させる加圧力の設定値を各々の画像に適した値に変更し、その変更後の設定値に基づいて定着装置66に制御信号を送る。定着装置66は、制御装置900からの制御信号に基づいて加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を変化させる。
For example, the
ここで、一般に単色の画像に比べて複数の色の画像はトナー付着量が多くトナー層も厚いため、例えばモノクロ(単色)の画像である場合は加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を小さく設定し、カラー(複数の色)の画像である場合は加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を大きく設定し、加圧力をそれぞれの画像パターンに適した値に変更する。このように、転写紙Pに形成する画像が単色か否かを判断し、転写紙P上の画像の違いによって定着装置66の加圧ローラ対に発生させる圧力を自動的に最適値に変更することにより、加圧力不足による定着不良や、過剰な加圧力がかかることによって発生するしわなどの不具合を防止することができる。
Here, since a plurality of color images generally have a large amount of toner adhesion and a thick toner layer compared to a single color image, for example, in the case of a monochrome (single color) image, the pressure generated by the pressure roller pairs 67 and 68 is applied. When the image is a small color (a plurality of colors), the pressure generated by the pressure roller pairs 67 and 68 is set large, and the pressure is changed to a value suitable for each image pattern. In this way, it is determined whether or not the image formed on the transfer paper P is a single color, and the pressure generated on the pressure roller pair of the fixing
また、転写紙Pに形成された画像の画像面積率を画像情報によって判別する。制御装置900は、その判別結果に基づいて、定着装置66の加圧ローラ対67,68で発生させる加圧力の設定値を各々の画像に適した値に変更し、その変更後の設定値に基づいて定着装置66に制御信号を送る。定着装置66は、制御装置900からの制御信号に基づいて加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を変化させる。
Further, the image area ratio of the image formed on the transfer paper P is determined based on the image information. Based on the determination result, the
ここで、転写紙P上のトナー付着量は画像面積率に比例して多くなりトナー層も厚くなる。そのため、例えば各色の画像面積率の合計が予め設定した閾値(例えば50%)以下の画像である場合は加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を小さく設定し、画像面積率が上記閾値(例えば50%)よりも大きい場合は加圧ローラ対67,68で発生させる圧力を大きく設定し、加圧力をそれぞれの画像面積率に適した値に変更する。このように、転写紙に形成する画像の画像面積率を判断し、その画像面積率の違いによって定着装置66の加圧ローラ対67,68に発生させる圧力を自動的に最適値に変更することにより、加圧力不足による定着不良や、過剰な加圧力がかかることによって発生するしわなどの不具合を防止することができる。
Here, the toner adhesion amount on the transfer paper P increases in proportion to the image area ratio, and the toner layer also becomes thicker. Therefore, for example, when the image area ratio of each color is an image that is equal to or less than a preset threshold value (for example, 50%), the pressure generated by the
また、例えば、上ローラ67に対抗するように熱源であるハロゲンヒータなどの熱源を設け上ローラ67を加熱するようにして、補助的に熱を加えてもよい。
Further, for example, a heat source such as a halogen heater as a heat source may be provided so as to oppose the
次に、画像形成装置の作像部について詳述する。
図5は作像部を示す概略断面図であり、図6はその現像部を示す長手方向(図5の紙面垂直方向である。)の断面図である。なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ、現像部、トナー補給部、キャリア補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。また、図5において、トナー補給部47及びキャリア補給部32は簡略化して図示している。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the image forming portion, and FIG. 6 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5) showing the developing portion. Since the four image forming units installed in the apparatus
図5に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、潜像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。クリーニング部25には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。
As shown in FIG. 5, the
現像部23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23dと、で構成される。
The developing
また、現像部23には、仕切部材23eで隔絶された第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとが設けられている。図6に示すように、第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとは長手方向両端部(仕切部材23eが介在しない範囲である。)で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第1現像剤収容部23gには、現像ローラ23a、第1搬送スクリュ23b、ドクターブレード23d、が配設されている。第2現像剤収容部23hには、第2搬送スクリュ23c、磁気センサ40、が配設されている。
Further, the developing
現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット23a1と、非磁性材料からなりマグネット23a1の周囲を回転するスリーブ23a2とで構成される。マグネット23a1によって現像ローラ23a(スリーブ23a2)上に複数の磁極(主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。)が形成される。
The developing
現像ローラ23a(スリーブ23a2)は、装置本体1に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ23aと、第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ23aが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cも回転駆動される。
The developing
現像部23内には、トナーTとキャリアCとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
A two-component developer G composed of toner T and carrier C is accommodated in the developing
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。現像ローラ23aは、図5中の矢印方向に回転している。現像部23内の現像剤Gは、図6に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部47からトナー搬送管49を介して補給されたトナーT(新品トナー)とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図6中の破線矢印方向の循環である。)。第1搬送スクリュ23bは現像剤Gを図6中の左側に搬送して、第2搬送スクリュ23cは現像剤Gを図6中の右側(第1搬送スクリュ23bの搬送方向とは逆の方向である。)に搬送する。
The above-described image forming process will be described in more detail with a focus on the developing process. The developing
摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、キャリアCとともに現像ローラ23a上に担持される。現像ローラ23a上に担持された現像剤Gは、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
The toner T that is frictionally charged and adsorbed on the carrier C is carried on the developing
現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
In the development area, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部47は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ48と、トナーカートリッジ48から排出された新品トナーTを現像部23に導く現像剤搬送装置としてのトナー搬送装置とで構成される。トナー搬送装置は、搬送管としてのトナー搬送管49や、トナー搬送管49から空気を送出してトナーを空気とともに搬送するエアーポンプ等で構成される。また、トナーカートリッジ48内には、新品のトナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。
Here, the
なお、トナーカートリッジ48内のトナーTは、現像部23内のトナーTの消費にともないトナー補給口23mから現像部23内に適宜に補給されるものである。現像部23内のトナーTの消費は、現像部23の第2搬送スクリュ23cの下方に設置された磁気センサ40(トナー濃度検知手段)や、感光体ドラム21に対向するフォトセンサ(不図示である。)によって検出される。磁気センサ40やフォトセンサの検知結果が狙いのトナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部47からトナー補給口23mを介して現像部23にトナーが補給される。現像部23に補給するトナー補給量の調整は、スクリューポンプの駆動時間を制御することによっておこなわれる。なお、トナー搬送装置の構成・動作については、後で詳しく説明する。
The toner T in the
さらに、本実施形態における現像部23は、トリクル現像方式が用いられている。図5に示すように、現像部23内に収容された現像剤Gの一部を現像部23外に排出する排出手段23kと、現像部23内に新たにキャリアCを補給するキャリア補給部32と、が設けられている。
Further, the developing
詳しくは、第2現像剤収容部23hには、トナー補給部47とは別に、キャリア補給部32が接続されている。キャリア補給部32は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ33と、キャリアカートリッジ33から排出された新品キャリアCをキャリア補給口23fを介して現像部23に導く現像剤搬送装置としてのキャリア搬送装置とで構成されている。キャリア搬送装置は、キャリア搬送管34や、キャリア搬送管34内に空気を送入してトナーを空気とともに搬送するエアーポンプ等で構成される。キャリアカートリッジ33内には、新品キャリアCが収容されている。
Specifically, a
一方、第2現像剤収容部23hにおける壁面の上方には、排出手段としての現像剤排出部23kが設けられている。そして、キャリア補給部32から現像部23内に新品キャリアCが補給されて現像部23内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Gが現像剤排出部23kから現像部23外に排出される。現像剤排出部23kから排出された現像剤Gは、現像剤回収経路23k1を経由して現像剤回収部23k2まで搬送される。このように、新品キャリアCの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出部23kの高さを超えた現像剤Gが現像部23外に排出されるので、現像部23内の剤面(現像剤量)は常に一定に保たれることになる。なお、本実施形態では、現像部23から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出部23kに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。
On the other hand, a
以下、現像剤搬送装置としてのトナー搬送装置の構成・動作について詳述する。
図7は、トナー搬送装置の概略構成図である。
図7に示すように、トナー搬送装置は、トナー搬送管49、エアーポンプ90(ポンプ)、ノズル75、トナーフィーダ70、合流部78等で構成されている。
Hereinafter, the configuration and operation of the toner conveying device as the developer conveying device will be described in detail.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the toner conveying device.
As shown in FIG. 7, the toner conveying device includes a
トナー搬送管49は、柔軟性と耐トナー性とに優れた材料からなるチューブであって、その内径が2〜8mmになるように形成されている。トナー搬送管49の材料としては、ポリウレタン、ニトリル、EPDM、シリコン等のゴム材料や、エラストマー樹脂を用いることができる。このようなフレキシブルなトナー搬送管49を用いるとともに、トナーのエアー搬送をおこなうことで、トナー搬送経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置の小型化を図ることができる。本実施形態におけるトナー搬送装置は、エアーポンプによってトナー搬送管49内に圧力を発生させることによってトナーを移送するものである。このため、トナーカートリッジ48を現像部23よりも低い位置に配設することもできる。
The
また、装置内には、モータなどの発熱源があり、機内には温度が高い場所が存在し、最高で45℃以上になるところもある。定着装置の定着温度の低減して、装置の省エネルギ化を図るためのトナーとして、ガラス転移温度がたとえば約45〜85℃であり、例として約50〜65℃または約50〜60℃の低融点トナーが知られている。このような低融点トナーは、低い定着または融着温度も示す。それはたとえば、最低融着温度が約75から約150℃であり、例として約80〜150℃、または約90〜130℃である。このような低融点特性は、紙などのイメージ受容基体上にトナーを低温にて定着または融着できるようにし、それによってエネルギ節約および装置処理速度の向上が達成可能になるという点で、望ましい。 In addition, there are heat sources such as a motor in the apparatus, and there are places in the machine where the temperature is high, and there are places where the temperature is 45 ° C. or higher at the maximum. As a toner for reducing the fixing temperature of the fixing device and saving the energy of the device, the glass transition temperature is, for example, about 45 to 85 ° C., for example, about 50 to 65 ° C. or about 50 to 60 ° C. Melting point toners are known. Such low melting point toners also exhibit a low fixing or fusing temperature. For example, the minimum fusing temperature is about 75 to about 150 ° C, for example about 80 to 150 ° C, or about 90 to 130 ° C. Such low melting point properties are desirable in that they enable toner to be fixed or fused at low temperatures onto an image receiving substrate such as paper, thereby enabling energy savings and increased device processing speeds to be achieved.
高分子であるトナーはガラス転移温度以上からゴム状領域となり粘性が増加する。粘性増加する結果、流動性が低下し凝集し始めてしまう。低融点トナーを用いた場合、低融点トナーは45℃以上で凝集するため、トナー搬送管49を機内の温度が高い箇所に配置した場合、搬送管内でトナーが凝集して搬送管49内でトナーが詰まるおそれがある。しかし、本実施形態のように圧力相転移樹脂を含むトナーは、ガラス転移温度が高くても、定着装置の定着温度の低減して、装置の省エネルギ化を図ることができる。そして、相転移樹脂を含むトナーとして、例えばガラス転移点が50℃以上の相転移樹脂を含むトナーを用いることにより、機内の温度が高い箇所にトナー搬送管49を配置しても、トナーがトナー搬送管49内で凝集して、トナー搬送管内で詰まることがない。これにより、トナー搬送管を、制約を受けずに機内を這いまわすことができるので、装置のレイアウトの自由度を損なうことがない。
The toner, which is a polymer, becomes a rubbery region from the glass transition temperature or higher, and the viscosity increases. As a result of the increase in viscosity, the fluidity decreases and aggregation starts. When the low melting point toner is used, the low melting point toner aggregates at 45 ° C. or higher. Therefore, when the
トナー搬送管49は、排出口49bが搬送先となる現像部23のトナー補給口23mに接続され、送入口49aが合流部78及びノズル75を介して搬送元となるトナーカートリッジ(現像剤容器)48に接続されている。さらに、搬送管49の送入口49aは、合流部78及びチューブ97を介してエアーポンプ90に接続されている。ノズル75の先端部には開口76が設けられていて、トナーカートリッジ48内のトナーTは開口76を介してノズル75内に自重落下する。ノズル75内に落下したトナーは、トナーフィーダ70の回転部72に設けられた穴部71に保持される。回転部72は、不図示のモータによって矢印方向に回転駆動される。
The
これにより、穴部71に保持されたトナーが合流部78に自重落下する。このように、トナーフィーダ70によって一定量のトナーがトナー搬送管49の送入口49a近傍(合流部78)に送入される。トナーは、合流部78に接続されたエアーポンプ90によって送入される空気とともに、搬送管49内で搬送される。ここで、トナーフィーダ70は、合流部78に接続されたエアーポンプ90から送入される空気がトナーカートリッジ48内に流入しないようにする機能も果たす。
As a result, the toner held in the hole 71 falls by its own weight into the merging
トナーカートリッジ48は、樹脂材料からなるボトル状(又は袋状)の容器である。トナーカートリッジ48の先端には、ノズル75が挿脱可能に装着される口金部材48bが溶着(又は接着)されている。さらに、口金部材48bには、発泡ポリウレタン、ゴム等からなるシール部材48aが設置されている。そして、ノズル75がシール部材48aに密着しながら挿脱されることで、トナーカートリッジ48からのトナーTの漏出が抑止される。
The
このように構成されたトナー補給部47(トナー搬送装置及びトナーカートリッジ48)は、次のように動作する。まず、制御部からの電気信号によってトナーフィーダ70の回転部72が矢印方向に回転する。次に、回転部72の穴部71が下方に達したとき、穴部71に保持されたトナーが合流部78に落下する。次に、合流部78に落下したトナーは、エアーポンプ90によって供給された空気とともに搬送管49を通過して、トナー補給口23m(排出口49b)から現像部23内に補給される。
The toner replenishing section 47 (toner conveying device and toner cartridge 48) configured as described above operates as follows. First, the rotating unit 72 of the
本実施形態では、特徴的な制御として、搬送元(トナーカートリッジ48、トナーフィーダ70)からトナー搬送管49(合流部78)にトナーTが送入されたときに、少なくともポンプ90によるトナー搬送管49への気体の送入がおこなわれているようになっている。具体的には、トナーフィーダ70から合流部78にトナーを落下させる前に、トナー搬送管49に予めエアーポンプ90によって空気が送入されるように制御している。これにより、トナーをトナー搬送管49内で分散しやすくなって、少ないエネルギ(空気速度)でトナーを搬送することができる。結果として、エアーポンプ90によるトナー搬送管49への空気の移送量も低減されて、現像部23内の内圧上昇を軽減することができる。
In the present embodiment, as characteristic control, at least when the toner T is sent from the conveyance source (
以下、詳しく説明する。
トナーフィーダ70から合流部78にトナーを落下させた後に、トナー搬送管49にエアーポンプ90によって空気が送入されるように制御した場合、落下したトナーは固まりとなってトナー搬送管49内の下面(底部)に堆積してしまう。このように堆積したトナーを空気とともに浮遊させながら加速して搬送しようとすると、トナーと搬送管下面との間に大きな摩擦力が発生するとともに、一定の混合率(空気とトナーの重量比である。)を維持しなければならないために、大きなエネルギ(空気速度)が必要になる。
This will be described in detail below.
When the toner is fed from the
また、トナーと搬送管との間の摩擦力が低減されるので、搬送管内で圧力相転移樹脂を含むトナーが搬送管との摩擦力により軟化して、搬送管内に固着するのを抑制することができる。これにより、搬送管内でのトナー詰まりを抑制することができる。 Further, since the frictional force between the toner and the transport pipe is reduced, the toner containing the pressure phase change resin is softened by the frictional force with the transport pipe in the transport pipe and is prevented from being fixed in the transport pipe. Can do. As a result, toner clogging in the transport tube can be suppressed.
本実施形態では、トナーフィーダ70からトナー搬送管49にトナーTが送入される前に、ポンプ90によるトナー搬送管49への気体の送入がおこなわれるため、トナーは下面に堆積することなく順次に空気に混合されながら搬送される。したがって、トナーとトナー搬送管49との摩擦が生じることなく、少ないエネルギでトナーが搬送される。さらに、トナーが堆積される前に搬送が開始されるために、少ない空気量で一定の混合率を維持して分散性を高めることができる。なお、本実施形態では、エアーポンプ90による空気の流速は0.5〜5m/秒であって、空気の供給時間は0.5〜5秒となるように設定されている。
In this embodiment, before the toner T is sent from the
また、本実施形態では、トナーフィーダ70からトナー搬送管49にトナーTが送入される前に、ポンプ90によるトナー搬送管49への気体の送入がおこなわれるように制御した。これに対して、搬送元であるトナーカートリッジ48、トナーフィーダ70からトナー搬送管49にトナーが送入されるのと同時に、ポンプ90によるトナー搬送管49への気体の送入がおこなわれるように制御することもできる。具体的には、トナーフィーダ70からトナー搬送管49にトナーTが送入されるタイミングと、ポンプ90によるトナー搬送管49への気体送入のタイミングとを、同時にすることができる。この場合には、必要最小限の空気移送量でトナー搬送を行うことができる。
Further, in the present embodiment, control is performed so that the gas is fed into the
以上説明したように、本実施形態によれば、トナーカートリッジ48から搬送管49にトナーTが送入されたときに、少なくともポンプ90による搬送管への気体の送入がおこなわれているように制御しているために、トナーTと搬送管との摩擦力が低減され、トナーTにストレスを与えることなく、トナーTを効率的かつ確実に搬送することができる。これにより、圧力相転移樹脂を含むトナーが搬送時のストレスで搬送管内で軟化し、搬送管に固着して、トナー詰まりが生じるのを抑制することができる。また、空気の移送量を抑えることができるので、現像部23の内圧の上昇を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, when the toner T is sent from the
また、本実施形態では、ポンプとしてトナー搬送管49に空気を送入するエアーポンプ90を用いたが、ポンプとしてトナー搬送管49から空気を送出するポンプ(例えば、スクリューポンプ)を用いることもできる。その場合も、トナーカートリッジ48からトナー搬送管49にトナーTが送入されたときに、少なくともポンプによる搬送管からの気体の送出(吸引)がおこなわれるように制御することで、少ないエネルギでトナーを搬送することができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25を一体化して構成した。また、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ20を、感光体ドラム21、帯電部22、現像部23、クリーニング部25で構成することもできる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
In the present embodiment, the process cartridges 20Y, 20M, 20C, and 20BK are configured by integrating the
次に、トナー搬送装置の変形例について説明する。 Next, a modified example of the toner conveying device will be described.
[変形例A]
図8は、変形例Aのトナー搬送装置を示す構成図である。この変形例Aのトナー搬送装置は、トナー搬送管49とポンプ90との間にバルブ91を設置し、バルブ91の開閉によって、トナー搬送管49への気体送入の制御がおこなわれるよう構成したものである。
[Modification A]
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a toner conveyance device of Modification A. The toner conveying device of Modification A is configured such that a valve 91 is installed between the
図9は、変形例Aのトナー搬送装置におけるトナー補給のタイミングチャートである。
図9に示すように、トナー搬送管49への空気送入を開始する場合には、エアーポンプ信号の受信によってエアーポンプ90の駆動が開始されて所定時間経過したのち、バルブ91を開放する。図9に示すように、エアーポンプ信号の受信によってエアーポンプ90の駆動が開始されてから暫くの時間、空気量(エア流量)が不安定になるが、エアーポンプ90の駆動が開始されて所定時間経過して空気量(エア流量)が安定してからバルブ91を開放することで、トナーの搬送性が向上する。
また、トナー搬送管49への空気送入を終了する場合には、エアーポンプ90が駆動された状態で、バルブ91を閉鎖する。
FIG. 9 is a timing chart of toner replenishment in the toner conveyance device of Modification A.
As shown in FIG. 9, when the air feeding into the
Further, when the air feeding into the
変形例Aのようにバルブ91を用いた構成は、エアーポンプ90とトナー搬送管49との距離が長い場合に特に有用となる。すなわち、エアーポンプ90とトナー搬送管49との距離が長い場合には、チューブ91内を流れる空気の状態(温度、湿度)によって、空気量が安定するまでの時間にばらつきが生じてしまう。この変形例では、バルブ91の開閉によって空気供給量を制御するために、正確なタイミング、かつ、必要最小限の空気量で、トナー搬送管49に空気を送入することができる。
The configuration using the valve 91 as in Modification A is particularly useful when the distance between the
この変形例Aのトナー搬送装置においても、トナーカートリッジ48からトナー搬送管49にトナーTが送入されたときに、少なくともポンプ90による搬送管への気体の送入がおこなわれているように制御する。これにより、トナーTにダメージを与えることなく、かつ、現像部23の内圧を上昇させることなくトナーTを効率的かつ確実に搬送することができる。
Also in the toner conveying device of the modified example A, when the toner T is fed from the
[変形例B]
図10は、変形例Bのトナー搬送装置を備えた画像形成装置の作像部を示す構成図であり、図11は、変形例Bのトナー搬送装置及びトナー搬送装置を示す構成図である。
この変形例Bのトナー搬送装置(現像剤搬送装置)は、トナー搬送管49の排出口49bと現像部23の補給口(トナー補給口)23mとの間に中継部95を設けたものである。
[Modification B]
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an image forming unit of an image forming apparatus including the toner conveyance device according to Modification B, and FIG. 11 is a configuration diagram illustrating the toner conveyance device and the toner conveyance device according to Modification B.
In the toner conveying device (developer conveying device) of Modification B, a
図10及び図11に示すように、変形例Bのトナー搬送装置は、トナー搬送管49の排出口49bと現像部23のトナー補給口23mとの間に中継部95が設置されている。中継部95は、トナー補給口23mの上方にて排出口49bに接続されていて、排出口49bから排出されたトナーTが自重落下してトナー補給口23mに導かれる。また、中継部95は、その内部に充分な広さの空間(少なくとも排出口49bよりも広い断面積を有する空間である。)が形成されていて、排出口49bから排出された空気が現像部23内に直接的に流入して現像部23の内圧が上昇するのを防止する。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the toner conveyance device of Modification B, a
また、中継部95の上面には、排気口95a(開口)が設けられている。これにより、排出口49bから排出された空気が排気口95aから排気されるために、現像部23の内圧上昇を確実に防止することができる。なお、排気口95aが排出口49bから排出されたトナーTによって埋没する不具合を抑止するために、排気口95aを排出口49bの上方に配設することが好ましい。
Further, an
さらに、変形例Bでは、図11に示すように、排気口95aにフィルタ96が覆設されている。フィルタ96は、トナーの粒径に合わせてそのメッシュが設定されていて、中継部95外へのトナーの漏出を防ぐものである。
Further, in the modified example B, as shown in FIG. 11, a
変形例Bによれば、トナーが空気とともに排出されるトナー搬送管49の排出口49bと、現像部23のトナー補給口23mと、の間に減圧を促進する中継部95を設置したので、現像部23の内圧を上昇させることなくトナーTを効率的かつ確実に搬送することができる。
According to the modified example B, the
[変形例C]
図12は、変形例Cのトナー搬送装置の中継部を示す断面図である。
変形例Cのトナー搬送装置(現像剤搬送装置)は、現像部23の補給口(トナー補給口)23mを開閉する開閉手段としてのシャッタ100を設置したものである。
[Modification C]
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the relay portion of the toner conveyance device according to Modification C.
The toner conveying device (developer conveying device) of Modification C is provided with a
図12に示すように、変形例Cにおけるトナー搬送装置においても、トナー搬送管49の排出口49bと現像部23のトナー補給口23mとの間に中継部95が設置されている。また、中継部95の上面(排出口49b及び補給口23mの上方である。)には、フィルタ96で覆われた排気口95aが設けられている。
As shown in FIG. 12, also in the toner conveyance device in Modification C, a
さらに、変形例Cでは、現像部23のトナー補給口23mを開閉する開閉手段としてのシャッタ100が設けられている。シャッタ100は、不図示の駆動部によって、両矢印方向に移動可能に構成されている。シャッタ100は、通常時にトナー補給口23mを閉鎖していて、排出口49bから中継部95にトナーT及び空気が排出された直後の僅かな時間だけトナー補給口23mを開放する。これによって、中継部95に排出された空気は排気口95aを介して外部に確実に排気されて、現像部23への空気の流入が確実に抑止される。
Further, in Modification C, a
また、上述のようにシャッタ100の開閉をおこなうことで、現像部23内で浮遊するトナーが中継部95へ飛散する不具合も抑止される。なお、現像部23内のトナー浮遊は、現像部23内に収容されたキャリアの帯電性能が劣化した場合等に、トナーに対するキャリアの拘束力が低下して生じやすくなるものである。
In addition, by opening and closing the
[変形例D]
図13は、変形例Dのトナー搬送装置の中継部を示す断面図である。変形例Dにおけるトナー搬送装置は、中継部95の排気口95aが搬送管49の排出口49bに対向する位置に配設したものである。
[Modification D]
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the relay portion of the toner conveyance device according to Modification D. In the toner transport device in Modification D, the
図13に示すように、変形例Dにおけるトナー搬送装置は、トナー搬送管49の排出口49bが、フィルタ96で覆われた排気口95aに向かう位置に配設されている。これによって、排出口49bから排出された空気は、略直線的な流路に沿って、効率よく排気口95aから外部に排出されることになる。なお、排出口49bから排出されたトナーTが、略直線的な流路に沿って排気口95aまで達しても、そのトナーTはフィルタ96に衝突した後に自重落下してトナー補給口23mに導かれることになる。
As shown in FIG. 13, in the toner conveyance device in Modification D, the
[変形例E]
図14は、変形例Eのトナー搬送装置の中継部を示す断面図である。
この変形例Eのトナー搬送装置は、中継部95と現像部23の補給口(トナー補給口)23mとを結ぶ第2搬送管99を設置したものである。
[Modification E]
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the relay portion of the toner conveying device according to Modification E.
In the toner conveying apparatus according to the modified example E, a second conveying
図14に示すように、変形例Eのトナー搬送装置は、中継部95が、フレキシブルな第2搬送管99(チューブ)を介して、トナー補給口23mに接続されている。第2搬送管99内でトナーが停滞することなく現像部23に向けて確実に搬送されるように、第2搬送管99の傾斜角度αがトナーTに対する安息角以上となるように設定されている。これにより、中継部95と現像部23とを離間して配置することが可能になって、画像形成装置におけるレイアウトの自由度が向上する。
As shown in FIG. 14, in the toner conveyance device of Modification E, the
なお、上記各変形例では、トナー補給部47から新品のトナーTを補給したが、補給部47から新品の2成分現像剤Gを補給する構成にすることもできる。この場合、現像剤搬送装置は、2成分現像剤Gを搬送することになる。
In each of the above-described modifications, new toner T is supplied from the
また、上述では、現像剤搬送装置としてのトナー搬送装置に対して本発明を適用したがキャリア補給部32における現像剤搬送装置としてのキャリア搬送装置に対しても、本発明を適用することができる。
In the above description, the present invention is applied to the toner transport device as the developer transport device. However, the present invention can also be applied to the carrier transport device as the developer transport device in the
次に、画像形成装置の変形例について、説明する。 Next, a modified example of the image forming apparatus will be described.
[変形例1]
図15は、変形例1の画像形成装置の概略構成図である。
上記実施形態の像担持体である中間転写ベルト27にトナー像を形成する作像部は、潜像担持体として感光体に潜像を形成してからその潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト27に転写することで、中間転写ベルト27にトナー像を形成する所謂間接的に中間転写ベルト27にトナー像を形成するものであった。この変形例1においては、作像部を、潜像を形成していない中間転写ベルト27のドット形成領域に対してトナーを選択的に付着させて、中間転写ベルトに直接的にトナー像形成する構成したものである。
[Modification 1]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the first modification.
The image forming unit that forms a toner image on the
図16は、変形例1の画像形成装置の要部構成の一例を示す説明図である。この変形例1の画像形成装置は、上記圧力相転移樹脂を含むトナーTをクラウド化した状態で担持するローラ状のトナー担持体101と、トナー制御手段104とを備えている。トナー制御手段104は、トナー担持体101と、トナーTが付着させられる中間転写ベルト27との間に位置するように配置されている。
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a main configuration of the image forming apparatus according to the first modification. The image forming apparatus according to the first modification includes a roller-shaped
トナー担持体101は、表面側にトナーTを搬送する方向(本例では周方向)に所定の間隔でトナーTを搬送する方向と直交する方向(本例では軸方向)に沿って形成された所定ピッチで設けられた複数の制御電極111を有している。このトナー担持体101の各制御電極111には、バイアス電圧印加手段(電源)106から時間によって電位が変化するパルス電圧(クラウドパルス)Vsが印加される。例えば、0.5kHz〜7kHzの周波数のパルス電圧Vsが印加される。各電極111、110の間隔はファインピッチに設けられているため、電極111、110間で強い電界が形成される。そのため、トナーTの帯電極性に対して反発する電位にある電極111の表面からトナーTは勢いよく飛翔し、飛翔したトナーTは吸引する極性の電位が印加されている電極111に引き寄せられる。パルス電圧Vsが切り替わることにより、パルス周波数に応じた上下方向の飛翔を繰り返し、トナーTがクラウド化された状態になる。
The
トナー制御手段104は、トナーTが通過可能な複数(図16では1個のみ図示)のトナー通過孔(開口)41が複数列配列するように設けられている。また、トナー制御手段104のトナー供給側の面(トナー担持体側の面)のトナー通過孔41周辺にはリング状に制御電極42が設けられている。また、トナー制御手段104のトナー通過孔41から若干離れた印写側の面(記録媒体側の面)には共通の共通電極43が設けられている。
The toner control means 104 is provided such that a plurality of toner passage holes (openings) 41 through which the toner T can pass (only one is shown in FIG. 16) are arranged in a plurality of rows. A
トナー制御手段104の制御電極42には、制御電圧印加手段(制御パルス印加手段)Pを構成する駆動回路107から、例えば図17に示すような制御パルスVcが印加される。この場合、トナー通過孔41をトナーTが通過可能な状態(ON状態)にするときには、制御電極42に電圧Vc−onが印加される。一方、トナーTが通過不可能な状態(OFF状態)にするときには、制御電極42に電圧Vc−offが印加される。また、印写側の面の共通電極43には常時、電圧印加手段としての電源108から電圧Vrgが印加されており、トナー制御手段104の印写側の領域における電界の相互干渉を防止している。
For example, a control pulse Vc as shown in FIG. 17 is applied to the
なお、トナー制御手段104の制御電極42は、トナー通過孔41の周囲に設けるだけでも動作が可能であるが、トナー通過孔41の内壁面に設けたものであってもよいし、又は、トナー通過孔41の内壁面とトナー通過孔41のトナー担持体側の周囲との両方に設けたものであってもよい。
The
中間転写ベルト27のトナー付着面とは反対側の背面には、対向電極手段としての背面電極105が接触対向するように配置されている。この背面電極105には、バイアス電圧印加手段としてのバイアス電源109から、トナー制御手段104を通過したトナーTを中間転写ベルト27に付着させるためのバイアス電圧Vpが印加される。
On the back surface of the
また、中間転写ベルト27の内部に電極を埋め込んだ構成(記録媒体側の対向電極手段を内部電極とする構成)にしてもよい。この場合、上記バイアス電圧Vpは、中間転写ベルト27の内部の電極に印加する。
Further, a configuration in which an electrode is embedded in the intermediate transfer belt 27 (a configuration in which the counter electrode means on the recording medium side is an internal electrode) may be employed. In this case, the bias voltage Vp is applied to the electrode inside the
ここで、トナー担持体101の表面に担持するトナーをクラウド化する手段として、トナー担持体101表面に設けられた複数の電極111を備え、各電極111に電圧Vsを印加する。このとき、互いに隣接する複数の電極111は、その電極間でトナーTを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧を印加する2相の電極間ピッチp、又は、2本毎の各電極111に2相の位相電圧を印加する2相の電極間ピッチに配置する。
Here, as a means for clouding the toner carried on the surface of the
図18(a)は中間転写ベルト側から見たトナー制御手段104の印写面の一例を示す説明図であり、図18(b)はトナー担持体側から見たトナー制御手段104のトナー供給側面の一例を示す説明図である。この図18の例では、絶縁基板(基材)45のトナー供給側(トナー担持体101側)面に、トナー通過孔41を囲む形で所定幅(例えば、10〜100μm幅)のリング状の制御電極42を設けている。トナー通過孔41は、形成する画像のドット径のサイズで決定するが、例えば直径φ50μm〜φ200μmである。
18A is an explanatory view showing an example of a printing surface of the
トナー制御手段104の制御電極42には、個々にトナーTの通過をON、OFF制御するためのドライバ回路(駆動回路)に接続するためのリードパターン42aが接続されている。また、トナー制御手段104の印写面側には、トナー通過孔41の周辺部を除いた領域に共通電極43が設けられている。この共通電極43には、制御電極42へのVc−on、Vc−offの電圧印加にかかわらず、隣接相互の電界の影響を受けないようにDC電位が印加される。すなわち、転写紙側のバイアス電位とトナー供給側の間に形成する電気力を各トナー通過孔の独立した電気力線として形成できるため、マルチ駆動(複数のノズルトナー通過孔からトナーを飛翔させる駆動)のときの相互干渉(他のトナー通過孔の状態を受けること)が発生しないようにしている。
The
上記構成のトナー制御手段104は、例えば次のように製造することができる。まず、基材45である絶縁性部材として、コスト及び製造プロセスの観点から樹脂フィルム(例えば、ポリイミド、PET、PEN、PES等)を使用する。樹脂フィルムの厚さは30μm〜100μmが好適である。この樹脂フィルムの裏表の表面に0.2μm〜1μmのAl蒸着膜を形成する。次に、Al蒸着膜が形成された樹脂フィルムの表面(おもての面)のフォトリソ工程として、フォトレジストをスピンナで塗布後、プリベーク及びマスク露光を行ない、現像した後、フォトレジストの加熱硬化を行なう。同様に、Al蒸着膜が形成された樹脂フィルムの裏面に対して印写面側のパターンを上記と同様なフォトリソ工程で形成する。その後、Alエッチング液によるAlのパタンニングを行う。トナー通過孔41となる貫通孔の形成は、上記Alのパターンを形成した後に行う。この貫通孔を形成する加工としては、プレスによる機械的な加工、形成したパターンに対するエキシマレーザー加工、メタルマスクを利用したスパッタエッチング加工等のドライエッチング加工を用いることができる。これらの加工を採用することにより、位置ずれの無い高精度な貫通孔の加工が可能になる。
The toner control means 104 having the above configuration can be manufactured as follows, for example. First, a resin film (for example, polyimide, PET, PEN, PES, etc.) is used as the insulating member that is the
上記構成のトナー担持体101及びトナー制御手段104とで構成した作像部を備えた変形例1の画像形成装置においては、トナー担持体101の電極111に対して180度位相の異なる2相パルス電圧を印加することにより、トナー担持体101上でトナーTが飛翔してクラウド化される。また、トナー担持体101の回転による搬送により、トナーTが搬送される。一方、中間転写ベルト27側の背面電極105に印写バイアス電圧Vpが印加される。この状態で、トナー制御手段104の共通電極43に対して電圧Vrgを印加する。そして、制御電極42に対して、トナーTがトナー通過孔41を通過可能な状態(ON状態)にするときには図8に示すON時の電圧Vc−onを印加し、トナーTがトナー通過孔41を通過不可能な状態(OFF状態)にするときには、図17に示すOFF時の電圧Vc−offを印加する。この場合、これらの各電極111,105,42,43に対する印加電圧を後述するように設定することで、トナー制御手段104をトナー担持体101のトナーTが中間転写ベルト27に向かって通過可能な状態のVc−on印加時に、中間転写ベルト27側からトナー供給側に電気力線110が形成される(図19参照)。これにより、トナー担持体101上でクラウド化しているトナーは電気力線110による電界に乗ってトナー制御手段104のトナー通過孔41を通過して中間転写ベルト27上に着弾する。したがって、形成対象の画像に応じてトナー制御手段104の各トナー通過孔41をON/OFF制御(開閉制御)することで、中間転写ベルト27上に直接トナー画像を形成することができる。
In the image forming apparatus according to the first modification including the image forming unit configured by the
図19は、トナー担持体101の電極111に対するパルス電圧Vs、中間転写ベルト27側の背面電極105に対するバイアス電圧Vp、トナー制御手段104の制御電極42に対する制御パルス電圧Vcをそれぞれ印加したときの、トナー担持体101、トナー制御手段104、中間転写ベルト27の二次元断面における電界強度分布のシミュレーション結果に基づくトナー通過孔を通過する電気力線を示す説明図である。
トナー担持体101の電極111にはパルス電圧(電位が時間的に変動する電位)Vsを印加する。この場合、バイアス電圧Vpの波高値は電極ピッチ、使用するトナー等に応じて設定する。通常の実験結果によると、バイアス電圧Vpの波高値を±60〜±300Vpp(ppはピーク−ピーク)の範囲内で設定することにより、トナーの飛翔が可能になる。
FIG. 19 shows a state in which a pulse voltage Vs to the
A pulse voltage (a potential at which the potential varies with time) Vs is applied to the
図19のシミュレーションの例では、±200Vpp、DC電圧成分0Vの電圧を印加している。なお、トナー担持体101とトナー制御手段104の間隔dは0.2mmである。また、この例では、トナー制御手段104のトナー通過孔41の直径はφ120μm、リング状の制御電極42の穴中心方向の幅は50μm、共通電極43と穴の間隔は50μmである。このトナー制御手段104の共通電極43に対する印加電圧は0Vである。そして、トナー制御手段104の制御電極42には、トナーTがトナー通過孔41を通過可能な状態(ON状態)にする場合、制御パルス電圧Vc−onが+250V、トナーTを通過させる時以外の阻止状態の(通過不可能な状態にする)場合の電圧Vc−offは0Vとしている。
In the simulation example of FIG. 19, a voltage of ± 200 Vpp and a DC voltage component of 0 V is applied. The distance d between the
中間転写ベルト27の背面電極105へのバイアス電圧Vpは、トナー制御手段104と中間転写ベルト27との間隔にもよるが、例えば+200〜+1500VのDC電圧を印加すればよい。図19の例では、トナー制御手段104と中間転写ベルト27との間隔が0.3mmであり、背面電極105に+800VのDC電圧を印加し、マイナス帯電トナーを中間転写ベルト27の表面に引き寄せる電位勾配を形成している。
The bias voltage Vp to the
各電極111、42,43、105に印加する電位の関係を以上のように設定することで、例えば、マイナスに帯電したトナーがトナー通過孔41を通過可能な状態(ON状態)にする場合(図19(a))においては、次のように電気力線が形成される。すなわち、最もプラス側に電位が高い中間転写ベルト側の電極105から出る電気力線のうち、トナー制御手段104のトナー通過孔41を通る電気力線の多くが、トナー通過孔41を通過した後、一番電位の低い電極すなわちトナー担持体電極111の−200Vを印加している電極に入ることになる。
By setting the relationship between the potentials applied to the
図19(a)に示すように、トナーTがトナー通過孔41を通過可能な状態(ON状態)にしたときには、先の中間転写ベルト側の電極105からトナー通過孔41を通る電気力線110は、−200Vと最も電位の低い2箇所の電極43に入る結果となっている。したがって、トナー担持体101上でクラウド状態にあるマイナス帯電トナー、または−200V印加の担持体電極近傍のトナーは、この電気力線110に沿ってトナー通過孔41を通過し、中間転写ベルト27の表面にトナーTが飛翔することができる。
As shown in FIG. 19A, when the toner T is allowed to pass through the toner passage hole 41 (ON state), the
一方、トナーTがトナー通過孔41を通過不可能な阻止状態(OFF状態)にした場合(図19(b))においては、制御電極42に−200Vが印加されている。また、トナー担持体101の電極111の低電位側も−200Vであるが、中間転写ベルト側の電極105からの電気力線は近い位置にある制御電極42に全ての電気力線が入ることになる。したがって、トナー担持体101の表面及びその上方の供給領域にあるトナーは、中間転写ベルト側の電極105に向かって飛翔することはない。この阻止状態(OFF状態)の制御電極42への印加電圧は、トナー担持体101の電極111の低電位側と同じ電位である必要はなく、トナー通過孔41を通過した電気力線がトナー担持体101の表面に至らない条件であればトナーTの通過を阻止する(OFF状態にする)ことはできる。
On the other hand, when the toner T is in a blocking state (OFF state) in which the toner T cannot pass through the toner passage hole 41 (FIG. 19B), −200 V is applied to the
先の図15に示すように、変形例1の画像形成装置においては、中間転写ベルト27は、2つのローラ132、133との間に掛け回されて矢示方向に周回移動する。この中間転写ベルト27の背面(内側)には各作像部に対応して背面電極105が配置されている。また、転写紙にトナー画像が転写された後の中間転写ベルト27上の残トナーを除去するクリーニングユニット25が設けられている。
As shown in FIG. 15, in the image forming apparatus according to the first modification, the
作像部100は、トナー担持体101、制御手段104などのほかに、トナー担持体101にトナーを補給する回転するトナー補給ローラ113と、トナー担持体101上のトナー量を規制するブレード114とを備えている。
ここでは、トナー補給ローラ113からトナー担持体101にトナーが補給されるとともに、トナー補給ローラ113上のトナーとトナー担持体101との摩擦によってトナーの摩擦帯電が行われる。
また、トナー補給ローラ113の下流側のブレード114は、トナー担持体101表面のトナー量を薄層で一定量にするとともに、トナー帯電量の安定化も図っている。
そして、トナー担持体101によって搬送されたトナーがトナー制御手段104によって画像に応じてON/OFF制御されることで中間転写ベルト27上に飛翔され、中間転写ベルト27上にカラーのトナー画像が形成される。
In addition to the
Here, toner is replenished from the
The
Then, the toner transported by the
作像部100の下方には、転写紙Pを収容する給紙部61が配置され、給紙部61から転写紙Pがピックアップローラ(給紙ローラ)62で給紙される。給紙部61から給紙された転写紙Pは、中間転写ベルト27を掛け回したローラ132に対向して配置した転写ローラ28で中間転写ベルト27上のトナー画像が転写される。
Below the
上記トナー画像が転写された転写紙Pは、定着装置66に搬送され、その定着装置66でトナーが転写紙P上に圧力定着された後、排紙される。
The transfer paper P onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing
また、上述したように中間転写ベルト27は、中間転写体クリーニング手段としてのクリーニングユニット135によって残トナーがクリーニングされ、次の画像形成が行われる。
Further, as described above, the
以上のように、変形例1の画像形成装置は、中間転写ベルト27に4色トナー画像を形成した後、その中間転写ベルト27上の4色トナー画像を給紙部61から供給される転写紙Pに転写を行う中間転写記録方式である。
この中間転写記録方式の場合は、印写面(「トナーが着弾する面」、「画像形成面」ともいう。)とトナー制御手段104との間隔を一定に保つ精度確保が容易であり、トナー飛翔速度が低い条件で高画質化を図ることができる。
また、中間転写記録方式の場合は、平滑で体積抵抗率の調整によって電荷が蓄積しない、電位変動のない印写面が得られる。クラウド化したトナーの通過のON/OFFで転写紙上に直接印刷する画像形成装置は電位に対する感度が高く、印写面バイアス電位の変動に対して画質変動が発生しやすいが、上記中間転写記録方式の構成であれば信頼性の高い、高画質のカラー画像を得ることができる。
As described above, the image forming apparatus according to the first modification forms a four-color toner image on the
In the case of this intermediate transfer recording method, it is easy to ensure the accuracy of maintaining a constant distance between the printing surface (also referred to as “the surface on which the toner lands” or “image forming surface”) and the toner control means 104. High image quality can be achieved under conditions of low flight speed.
In the case of the intermediate transfer recording method, a printing surface that is smooth and does not accumulate charges by adjusting the volume resistivity and has no potential fluctuation can be obtained. An image forming apparatus that directly prints on transfer paper by turning on / off the passing of toner in the cloud form has high sensitivity to potential, and image quality fluctuations easily occur due to fluctuations in the printing surface bias potential. With this configuration, it is possible to obtain a reliable and high-quality color image.
[変形例2]
図20は、変形例2の画像形成装置の全体構成の一例を示す全体構成図である。なお、図6において、図5と同様な構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
図20の画像形成装置は、トナー制御手段を通過したトナーを記録媒体としての転写紙上に直接着弾させてトナー画像を形成する例である。つまり、変形例1の画像形成装置では、給紙部61から供給される転写紙Pを紙搬送ベルト161に静電的に吸着し、トナー供給ユニット100と対向する領域を通過させ、トナー制御手段104の画像に応じたON/OFF制御によって転写紙上に直接カラー画像を形成する。
[Modification 2]
FIG. 20 is an overall configuration diagram illustrating an example of the overall configuration of the image forming apparatus according to the second modification. In FIG. 6, the same components as those in FIG.
The image forming apparatus in FIG. 20 is an example in which the toner that has passed through the toner control unit is directly landed on a transfer sheet as a recording medium to form a toner image. In other words, in the image forming apparatus according to the first modification, the transfer paper P supplied from the
図20において、紙搬送ベルト161は例えばポリイミド等から形成され、2つのローラ162、163に掛け回されて矢示方向に周回移動するように駆動される。そして、紙搬送ベルト161は、図示しない帯電ローラなどの帯電手段によって帯電されることにより、転写紙Pを静電的に吸着保持して搬送する。また、給紙部61から転写紙Pを紙搬送ベルト161に導くためのガイド164、レジストローラ165なども配置されている。
In FIG. 20, a paper transport belt 161 is formed of polyimide or the like, for example, and is driven around two
図20の構成の画像形成装置では、トナー通過を制御するトナー制御手段104と、通過後のトナーを転写紙Pに導くためのバイアスを印加する背面電極105との間に、ポリイミド等の紙搬送ベルト161及び転写紙Pがある。そのため、トナー制御手段104と背面電極105との間隔を非常に狭く設定することが難しいが、他方、転写紙P上に直接カラー画像を形成し、転写プロセスがないため、転写によるトナー散りで画質低下することがなくなる。また、図20の画像形成装置は、上記図15で説明した構成のようなベルトクリーニング機構を必要としないこと等もあり、小型、低コストの画像形成装置の実現に有利である。
In the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 20, a sheet of paper such as polyimide is conveyed between the
図15及び図20に示したトナーをクラウド化して飛翔させる構成の画像形成装置では、印写面のバイアスを低い設定にしてトナーを導くことも可能であるため、転写紙の表面へのトナーの着弾スピードも低く設定でき、トナーの散りが起きない高画質の画像形成装置を得ることができる。 In the image forming apparatus configured to fly the toner as shown in FIGS. 15 and 20, it is possible to guide the toner with a low bias on the printing surface. The landing speed can be set low, and a high-quality image forming apparatus in which toner scattering does not occur can be obtained.
次に、変形例1、2の画像形成装置で用いることができるトナー担持体101の構成例について説明する。
図21(a)は、トナー担持体101の一構成例を展開した状態で模式的に示す平面説明図であり、図21(b)は、そのトナー担持体の断面説明図である。図示の例は、トナー担持体101の表面に複数の電極を設け、これら複数の電極を1本おきの2組を共通にして2相用電極を構成した例である。2組の2相用電極それぞれには、180°位相の異なる2相パルス(例えば、図22のA相のパルス及びB相のパルス参照)が印加され、互いに隣接する電極同士で吸引と反発を繰り返す2相電界が形成される。
Next, a configuration example of the
FIG. 21A is an explanatory plan view schematically showing a configuration example of the
図21において、トナー担持体101は、絶縁性基板101Aの表面上に複数の電極111として、A用電極(第1の電極)111AとB相用電極(第2の電極)111Bとを備え、その上に表面保護層101Bを設けたものである。電極111A、111Bはそれぞれ櫛歯状に形成され、トナーの搬送方向に微細なピッチで並び、かつトナーの搬送方向と直交する方向に対して並行になるように設けられている。トナーの搬送方向と直交する方向における両サイドには共通のバスライン111Aa、111Baが設けられ、各バスライン111Aa、111Baは外部の図示しない2相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。
In FIG. 21, a
電極111A、111Bに印加するパルス電圧は、例えば、周波数が0.5kHz〜7kHzであり、DC電圧をバイアスに含むパルス電圧である。そのパルス電圧の波高値は例えば±60〜±300Vの範囲内で、電極幅、電極間隔及び使用するトナーの種類などに応じて設定される。このパルス電圧の印加により、電極111Aと電極111Bとの間には、隣接同士の電界方向の切り替わりに応じてトナーの反発飛翔と吸引飛翔とを繰り返す2相電界が形成される。このトナーの反発飛翔と吸引飛翔とを繰り返しにより、トナーは相互の電極111A、111B間を往復移動する。そして、トナー担持体101の全体は、トナーを搬送する方向に表面が移動するように回転するものである。
The pulse voltage applied to the
図21のトナー担持体101は、その表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極111A、111Bを有し、各電極111A、111Bに、隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係のパルス電圧を印加し、更にトナー担持体101を所定方向に回転駆動するように構成されている。このようにトナーの搬送とクラウド化を行うようにトナー担持体101を構成することにより、トナー担持体101の表面におけるトナー搬送に関して、トナーの帯電品質に左右されない安定なトナーの搬送が可能となり、装置全体としても信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
The
図23(a)は、トナー担持体101の他の構成例を展開した状態で模式的に示す平面説明図であり、図23(b)は、そのトナー担持体101の断面説明図である。図23の例は、トナー担持体表面に複数の電極を設け、表層側の各電極をすべて共通とした例である。この表層側の各電極と、絶縁層を介して下層に設けた導体基材電極との間に、180°位相の異なる2相パルス(図22参照)が印加され、表層側電極と下層の導体基材電極との間に形成される相互の電界で吸引と反発を繰り返すトナー担持体の例である。なお、図23において、図21と同様な構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 23A is an explanatory plan view schematically showing another configuration example of the
図23において、トナー担持体101は、内部に配置した絶縁性基板101Aの表面上に複数の電極としてA相用電極111Aが設けられ、絶縁性基板101Aの下面にベタの導体基材(B相用電極)111Bが設けられている。これらの電極111A、111Bの表面に保護層101B、101Bが設けられている。表面側の電極111Aは、トナーの搬送方向に微細なピッチで並び、かつトナーの搬送方向と直交する方向にそれぞれ並行になるように設けられている。トナーの搬送方向と直交する方向における両サイドには共通のバスライン111Aaが設けられている。この電極111Aのバスライン111Aaと絶縁性基板101Aの下面の電極111Bは、外部の図示しない2相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。
In FIG. 23, a
電極111A、111Bに印加する2相パルス電圧も、例えば、周波数が0.5KHz〜7KHzでありDC電圧をバイアスに含むパルス電圧である。そのパルス電圧の波高値は例えば±60〜±300Vの範囲内で、電極幅、電極間隔及び使用するトナーの種類などに応じて設定される。パルス電圧を印加する構成は、図21と同様である。このパルス電圧の印加により、表層側の電極111A、111Aの間(スペース間)を2相パルスの切り替わりに応じてトナーが飛翔を繰り返す。そして、トナー担持体101全体は、トナーを搬送する方向に表面が移動するように回転するものである。
The two-phase pulse voltage applied to the
図23のトナー担持体101の具体的構成において、ベース基板である絶縁性基板101Aは、例えば、樹脂或いはセラミックス等の絶縁性材料からなるもの、或いは、アルミなどの導電性材料からなる基材にSiO2等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなるもの、などを用いることができる。
In the specific configuration of the
また、電極111は、ベース基板上にAl、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜1μm厚さで成膜し、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成、または銅箔を積層、メッキ等で形成した後フォトリソでパターン化したものであってもよい。下層導体基材電極111Bは、例えばAl、Ni−Cr等の導電性材料であればよい。
In addition, the
表面保護層101Bとしては、例えば、SiO2、TiO2、TiN、Ta2O5などを厚さ0.5〜2μmで蒸着成膜して形成、またはポリカーボネート、ポリイミド、メチルメタアクリレート等の有機材料を2〜10μm厚に薄膜印刷塗布して加熱硬化したものでもよい。
As the surface
このように構成したトナー担持体101においては、前述の駆動回路107から飛翔用のパルスを印加して飛翔電界を形成することにより、トナー担持体101上の帯電したトナーは反発力及び吸引力を受けて上下方向への飛翔しながら進行波方向への搬送が行われる。
In the
図24は、変形例1、2の画像形成装置における作像部100の別の構成例を示す概略構成図である。この構成例は、記録剤として、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を用いる例である。記録剤収容部201は2つの室201A、201Bに分けられており、作像部100内の両端部の記録剤通路(図示せず)によって繋がっている。記録剤収容部201には二成分記録剤が収容されており、各室201A、201Bにある攪拌搬送スクリュー202A、202Bによって攪拌されながら記録剤収容部201内を搬送されている。記録剤収容部201の室201Aにはトナー補給口203が配置されており、図7〜図13に示したトナー搬送装置により図示しないトナー収容部からトナー補給口203を通って、記録剤収容部201内に補給される。
FIG. 24 is a schematic configuration diagram illustrating another configuration example of the
記録剤収容部201には現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサが設置されており、現像剤の濃度を検知している。記録剤収容部201のトナー濃度が減少すると、トナー補給口203から記録剤収容部201内にトナーが補給される。そして、攪拌搬送スクリュー202Bと対向する位置には、トナー補給ローラとしてのマグブラシローラ204が配置されている。マグブラシローラ204の内部には固定された磁石が配置されおり、マグブラシローラ204の回転と磁力によって、記録剤収容部201内の二成分現像剤はマグブラシローラ204表面に汲み上げられる。現像剤の汲み上げ位置よりマグブラシローラ204の回転方向上流において、マグブラシローラ204と対向する位置に現像剤層規制部材205が設けられている。汲み上げ位置で汲み上げたれた現像剤は記録剤層規制部材205によって一定量の現像剤層厚に規制される。
A toner concentration sensor (not shown) that detects the magnetic permeability of the developer is installed in the recording
現像剤層規制部材205を通った現像剤はマグブラシローラ204の回転に伴って、トナー担持体101と対向する位置まで搬送される。マグブラシローラ204には、第一電圧印加手段211によって供給バイアスが印加されている。
トナー担持体101には、第二電圧印加手段212によって前述した図12に示す電圧が電極111に印加されている。
The developer that has passed through the developer
The
マグブラシローラ204と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段211、212によってトナー担持体101とマグブラシローラ204との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから分離し、トナー担持体101の表面に移動する。
At a position facing the
トナー担持体101表面に達したトナーは、第二電圧印加手段212から電極111に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体101の回転、またはトナー担持体101の進行波電界によって搬送される。そして、トナー制御手段104と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極42のトナー通過ON/OFFの制御電界により選択的に記録媒体側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。
The toner that has reached the surface of the
図25は、作像部の他の構成例を示す概略構成図である。図25に示す作像部は、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる例である。トナーは記録剤収容部201に収容されており、帯電ローラ220によってトナーはトナー補給ローラ113と摩擦帯電を行い、静電気力によってトナー補給ローラ113上に汲み上げられる。トナー補給ローラ113上のトナーは現像剤層規制部材114によって薄層とされ、トナー補給ローラ113の回転に伴ってトナー担持体101と対向する位置に搬送される。このとき、トナー補給ローラ113には、第一電圧印加手段221によって供給バイアスが印加されている。また、トナー担持体101には、第二電圧印加手段222によって電極111に電圧が印加されている。したがって、トナー担持体101と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段221、222によってトナー担持体101とトナー補給ローラ113との間に電界が生じ、その電界からの静電気力を受け、トナーはトナー補給ローラ113から分離し、トナー担持体101表面に移動する。
FIG. 25 is a schematic configuration diagram illustrating another configuration example of the image forming unit. The image forming unit shown in FIG. 25 is an example using a one-component developer made of nonmagnetic toner. The toner is stored in the recording
前述の図24の構成例と同様に、トナー担持体101の表面に達したトナーは、第二電圧印加手段222から電極111に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体101の回転、またはトナー担持体101の進行波電界によって搬送される。
Similarly to the configuration example of FIG. 24 described above, the toner that has reached the surface of the
そして、トナー制御手段104と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極42のトナー通過ON/OFFの制御電界により選択的に記録媒体側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。
Then, the toner conveyed to a position facing the toner control means 104 is selectively jumped to the recording medium side by the control electric field of toner control ON / OFF of the
なお、これらの各作像部100において、印写に寄与しなかったトナーはトナー担持体101によってさらに搬送され、図示しない回収手段によってトナー担持体101表面から回収される。回収されたトナーは再び記録剤収容部201に戻され、作像部100内を循環する。
In each of the
次に、実施形態に係る画像形成装置で用いるトナーについて説明する。
本実施形態のトナーは、圧力相転移樹脂および着色剤からなるトナー母体粒子に添加剤を含有したものである。
本実施形態におけるトナーを構成する圧力相転移樹脂としては、ミクロ相分離構造を有するものが好ましく、ブロック共重合体あるいはコアシェル構造の樹脂がより好ましい。このブロック共重合体は、ガラス転移温度Tgの高いハードセグメントの高分子と、ガラス転移温度Tgあるいは融点が低いソフトセグメントの高分子とから構成されていることがさらに好ましい。上記コアシェル構造の樹脂の場合は、コア及びシェルのどちらか一方がガラス転移温度Tgの高いハードセグメントの高分子(以下、必要に応じて「ハードセグメント成分相」という。)からなり、もう一方がガラス転移温度Tgあるいは融点が低いソフトセグメントの高分子(以下、必要に応じて「ソフトセグメント成分相」という。)から構成されていることがさらに好ましい。
Next, toner used in the image forming apparatus according to the embodiment will be described.
The toner according to the exemplary embodiment is obtained by adding an additive to toner base particles including a pressure phase change resin and a colorant.
As the pressure phase change resin constituting the toner in the exemplary embodiment, those having a microphase separation structure are preferable, and a resin having a block copolymer or a core-shell structure is more preferable. The block copolymer is more preferably composed of a hard segment polymer having a high glass transition temperature Tg and a soft segment polymer having a low glass transition temperature Tg or a low melting point. In the case of the resin having the core-shell structure, either the core or the shell is made of a hard segment polymer having a high glass transition temperature Tg (hereinafter referred to as “hard segment component phase” as necessary), and the other is made. More preferably, the polymer is composed of a soft segment polymer having a low glass transition temperature Tg or melting point (hereinafter referred to as “soft segment component phase” if necessary).
上記圧力相転移樹脂を画像形成用のトナーに用いると、圧力刺激により、樹脂の流動性が発現し、所定の定着工程を有する作像プロセスにおいて、定着工程に必要な所望の樹脂流動性を得ることができる。 When the pressure phase change resin is used as an image forming toner, the fluidity of the resin is expressed by pressure stimulation, and a desired resin fluidity necessary for the fixing step is obtained in an image forming process having a predetermined fixing step. be able to.
上記構造の圧力相転移樹脂としては、例えば、重縮合機構により重合した樹脂、あるいはエチレン性不飽和単量体をラジカル重合機構により重合した樹脂を用いることができる。
上記重縮合機構により重合した樹脂は、例えば、「重縮合」(化学同人、1971年刊)、「ポリエステル樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞社編、1988年刊)等に記載の従来公知の方法を用いて合成することができる。また、上記重縮合機構により重合した樹脂は、エステル交換法や直接重縮合法等を単独で、又は、それらの方法を組み合わせて用いて合成することもできる。上記重縮合機構により重合した樹脂としては、ポリエステル樹脂を好ましく挙げることができる。
上記エチレン性不飽和単量体を重合した樹脂としては、例えば、リビングアニオン重合法によりブロック共重合体を得ることができる。また、コアシェル粒子の場合には、2ステージフィード法と呼ばれる単量体を段階的に重合系へ供給する方法にて、コア成分高分子とシェル成分高分子とからなるガラス転移温度の異なるナノサイズのコアシェル樹脂粒子を合成することができ、好ましい。
As the pressure phase transition resin having the above structure, for example, a resin polymerized by a polycondensation mechanism or a resin obtained by polymerizing an ethylenically unsaturated monomer by a radical polymerization mechanism can be used.
The resin polymerized by the above polycondensation mechanism is obtained by using a conventionally known method described in, for example, “Polycondensation” (Chemical Doujin, 1971), “Polyester Resin Handbook” (edited by Nikkan Kogyo Shimbun, 1988) and the like. Can be synthesized. The resin polymerized by the polycondensation mechanism can also be synthesized by using a transesterification method, a direct polycondensation method, or the like alone or in combination of these methods. A preferred example of the resin polymerized by the polycondensation mechanism is a polyester resin.
As the resin obtained by polymerizing the ethylenically unsaturated monomer, for example, a block copolymer can be obtained by a living anionic polymerization method. In the case of core-shell particles, a nano-size with a different glass transition temperature consisting of a core component polymer and a shell component polymer is obtained by a method called a two-stage feed method in which a monomer is supplied stepwise to a polymerization system. The core-shell resin particles can be synthesized, which is preferable.
上記ハードセグメント成分相のガラス転移温度Tgは、45〜120℃であることが好ましく、50〜110℃の範囲にあることがより好ましい。上記ソフトセグメント成分相のガラス転移温度Tgは、上記ハードセグメント成分相のガラス転移温度Tgより20℃以上低いことが好ましく、圧力刺激による樹脂の流動性を効率よく出現させるためには、30℃以上低いことがより好ましい。ここで、上記ガラス転移温度Tgの値は、示差走査熱量計(DSC)を用いて−80〜140℃迄、毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときのASTM D3418−82に規定された方法で測定した値を意味する。 The glass transition temperature Tg of the hard segment component phase is preferably 45 to 120 ° C, more preferably 50 to 110 ° C. The glass transition temperature Tg of the soft segment component phase is preferably 20 ° C. or more lower than the glass transition temperature Tg of the hard segment component phase, and in order to make the fluidity of the resin due to pressure stimulation appear efficiently, it is 30 ° C. or more. More preferably, it is low. Here, the value of the glass transition temperature Tg is stipulated in ASTM D3418-82 when measured with a differential scanning calorimeter (DSC) from −80 to 140 ° C. at a heating rate of 10 ° C. per minute. Means the value measured by the specified method.
上記ブロック共重合体や重縮重合したポリエステル樹脂については、回転剪断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)など各種機械的高剪断力により水系媒体に分散させる剪断乳化法、樹脂を有機溶剤に溶解した後、水系媒体を添加し転相させる転相乳化法、ブロック共重合体又はその前駆体(リビング末端低分子量体又はブロック)を少量のエチレン性不飽和化合物と混合し、剪断乳化や転相乳化後、ミニエマルション重合、懸濁重合によりブロック共重合体の樹脂粒子分散液に調合する手法など、既存の分散法を利用してナノサイズコアシェル粒子の場合と同様に、樹脂粒子分散液にすることができる。例えば、得られた樹脂分散液を用い、着色剤含有分散液、必要に応じて離型剤含有分散液をそれぞれ適量配合し、乳化凝集法により画像形成用のトナーを製造することができる。 For the above block copolymer and polycondensation polyester resin, various mechanical high shearing forces such as rotary shearing homogenizer, ball mill with media, sand mill, dyno mill, pressure discharge type disperser (Gorin homogenizer, manufactured by Gorin) A shear emulsification method in which the resin is dissolved in an organic solvent, a phase inversion emulsification method in which the aqueous medium is added and phase-inverted, a block copolymer or a precursor thereof (living terminal low molecular weight or block) Using existing dispersion methods such as mixing with a small amount of ethylenically unsaturated compound, shear emulsion emulsification or phase inversion emulsification, mini emulsion polymerization, suspension polymerization to prepare block copolymer resin particle dispersion. As in the case of nano-sized core-shell particles, a resin particle dispersion can be obtained. For example, using the obtained resin dispersion, a colorant-containing dispersion and, if necessary, a release agent-containing dispersion can be blended in appropriate amounts, and a toner for image formation can be produced by an emulsion aggregation method.
画像形成用のトナーの製造方法においては、上記分散液中の上記樹脂粒子、離型剤粒子及びその他の添加した粒子を凝集(会合)させる既知の凝集法を用いて凝集(会合)させることにより、トナー粒径及び粒径分布を調整することが可能である。 In the manufacturing method of the toner for image formation, the resin particles, the release agent particles and other added particles in the dispersion are aggregated (aggregated) using a known aggregation method. It is possible to adjust the toner particle size and particle size distribution.
具体的には、樹脂粒子分散液及び離型剤粒子分散液を、着色剤粒子分散液等と混合し、さらに凝集剤を添加しヘテロ凝集を生じさせることによりトナー径の凝集粒子を形成し、その後、配合した分散液の系を樹脂粒子のガラス転移温度以上、又は、融点以上の温度に加熱して上記凝集粒子を融合合一し、洗浄、乾燥することによりトナーが得られる。このとき、加熱温度条件を選択することでトナー形状を不定形から球形まで制御することができる。 Specifically, the resin particle dispersion and the release agent particle dispersion are mixed with the colorant particle dispersion and the like, and further, an aggregating agent is added to form heteroaggregation to form aggregated particles having a toner diameter. Thereafter, the blended dispersion system is heated to a temperature not lower than the glass transition temperature of the resin particles or higher than the melting point so as to fuse and coalesce the aggregated particles, and is washed and dried to obtain a toner. At this time, the toner shape can be controlled from an indeterminate shape to a spherical shape by selecting the heating temperature condition.
上記重縮合樹脂としては、非結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸や、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸等の重縮合性単量体を用いた直接エステル化反応、エステル交換反応等により重縮合を行い、作製することができる。重縮合の際には、重縮合を促進するために、重縮合触媒を併用することが好ましい。
多価カルボン酸は、脂肪族、脂環族、芳香族の多価カルボン酸、それらのアルキルエステル、酸無水物及び酸ハロゲン化物を含む。
多価アルコールは、多価アルコール、それらのエステル化合物を含む。
The polycondensation resin is preferably an amorphous polyester resin or a crystalline polyester resin. The polyester resin is a direct ester using a polycondensation monomer such as a polycarboxylic acid, a polyhydric alcohol, or a hydroxycarboxylic acid. It can be prepared by performing polycondensation by a conversion reaction, a transesterification reaction or the like. In the case of polycondensation, it is preferable to use a polycondensation catalyst in combination in order to promote polycondensation.
Polyvalent carboxylic acids include aliphatic, alicyclic and aromatic polycarboxylic acids, their alkyl esters, acid anhydrides and acid halides.
The polyhydric alcohol includes polyhydric alcohols and ester compounds thereof.
なお、多価カルボン酸のアルキルエステルは、低級アルキルエステルであることが好ましい。ここで、「低級アルキルエステル」とは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1〜8であるアルキルエステルを表す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等を挙げることができる。 The alkyl ester of polyvalent carboxylic acid is preferably a lower alkyl ester. Here, the “lower alkyl ester” represents an alkyl ester having 1 to 8 carbon atoms in the alkoxy moiety of the ester. Specific examples include methyl ester, ethyl ester, n-propyl ester, isopropyl ester, n-butyl ester, and isobutyl ester.
また、多価カルボン酸は、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物である。このうち、ジカルボン酸は1分子中にカルボキシ基を2個含有する化合物であり、例えば、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p’−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸等を挙げることができる。
ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸等を挙げることができる。
これらの多価カルボン酸は、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を併用することもできる。
Further, the polyvalent carboxylic acid is a compound containing two or more carboxy groups in one molecule. Among these, dicarboxylic acid is a compound containing two carboxy groups in one molecule. For example, oxalic acid, succinic acid, maleic acid, adipic acid, β-methyladipic acid, azelaic acid, sebacic acid, nonanedicarboxylic acid , Decanedicarboxylic acid, undecanedicarboxylic acid, dodecenyl succinic acid, dodecanedicarboxylic acid, fumaric acid, citraconic acid, diglycolic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, cyclohexane-3,5-diene-1,2-dicarboxylic acid, 2,2-di Methylol butanoic acid, malic acid, citric acid, hexahydroterephthalic acid, malonic acid, pimelic acid, tartaric acid, mucoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrachlorophthalic acid, chlorophthalic acid, nitrophthalic acid, p-carboxyphenyl Acetic acid, p-phenylenediacetic acid, m-phenol Range glycolic acid, p-phenylene diglycolic acid, o-phenylene diglycolic acid, diphenylacetic acid, diphenyl-p, p'-dicarboxylic acid, naphthalene-1,4-dicarboxylic acid, naphthalene-1,5-dicarboxylic acid, naphthalene Examples include -2,6-dicarboxylic acid, anthracene dicarboxylic acid, dodecenyl succinic acid and the like.
Examples of the polyvalent carboxylic acid other than dicarboxylic acid include trimellitic acid, pyromellitic acid, naphthalenetricarboxylic acid, naphthalenetetracarboxylic acid, pyrenetricarboxylic acid, and pyrenetetracarboxylic acid.
These polyvalent carboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.
多価アルコール(ポリオール)は、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物である。このうち、ジオールは1分子中に水酸基を2個含有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノキシアルコールフルオレン(ビスフェノキシエタノールフルオレン)等を挙げることができる。 A polyhydric alcohol (polyol) is a compound containing two or more hydroxyl groups in one molecule. Among these, the diol is a compound containing two hydroxyl groups in one molecule. For example, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, hexanediol, cyclohexanediol, octanediol, decanediol, dodecanediol. Bisphenol A ethylene oxide adduct, bisphenol A propylene oxide adduct, bisphenoxy alcohol fluorene (bisphenoxyethanol fluorene), and the like.
ジオール以外のポリオールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン等を挙げることができる。これらの多価アルコール(ポリオール)は、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を併用することもできる。 Examples of polyols other than diols include glycerin, pentaerythritol, hexamethylol melamine, hexaethylol melamine, tetramethylol benzoguanamine, and tetraethylol benzoguanamine. These polyhydric alcohols (polyols) can be used alone or in combination of two or more.
また、エチレン性不飽和化合物は、少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する化合物であり、親水性基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体であってもよい。エチレン性不飽和化合物としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;イソプレン、ブテン、ブタジエンなどのオレフィン類などや、β−カルボキシエチルアクリレートが好ましく例示できる。これらの単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上共重合して得られる共重合体、さらにはこれらの混合物を使用することができる。 The ethylenically unsaturated compound is a compound having at least one ethylenically unsaturated bond, and may be a monomer having a hydrophilic group and an ethylenically unsaturated bond. Examples of the ethylenically unsaturated compound include styrenes such as styrene, parachlorostyrene, and α-methylstyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, lauryl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate. , (Meth) acrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate; ethylenic polymers such as acrylonitrile and methacrylonitrile Saturated nitriles; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid; vinyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether; vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone and vinyl Vinyl ketones such as isopropenyl ketone; isoprene, butene, and the like olefins such as butadiene, beta-carboxyethyl acrylate can be preferably exemplified. A homopolymer composed of these monomers, a copolymer obtained by copolymerizing two or more of these, and a mixture thereof can be used.
親水性基としては、極性基が挙げられ、例えば、カルボキシ基、スルホ基、ホスホニル基等の酸性極性基:アミノ基等の塩基性極性基、アミド基、ヒドロキシ基、シアノ基、ホルミル基等の中性極性基等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの中で、特に本実施形態のトナーに好ましく用いられるのは、酸性極性基である。この酸性極性基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体が、樹脂粒子表面にある特定の範囲で存在することにより、樹脂粒子に凝集性を付与し、樹脂粒子のトナー化が可能となり、さらにトナーに十分な帯電性を与えることができる。好ましく用いられる酸性極性基としては、カルボキシ基、スルホ基が挙げられる。この酸性極性基を有する単量体としては、例えば、カルボキシ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物及びスルホ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物を挙げることができる。上記カルボキシ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステルを挙げることができる。これらの単量体は、1種を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the hydrophilic group include polar groups, such as acidic polar groups such as carboxy group, sulfo group, and phosphonyl group: basic polar groups such as amino group, amide group, hydroxy group, cyano group, and formyl group. Neutral polar groups and the like can be mentioned, but are not limited thereto. Of these, acidic polar groups are particularly preferably used in the toner of the exemplary embodiment. The presence of the monomer having an acidic polar group and an ethylenically unsaturated bond in a specific range on the surface of the resin particles gives the resin particles cohesion, and the resin particles can be made into a toner. Sufficient chargeability can be imparted to the toner. Examples of the acidic polar group preferably used include a carboxy group and a sulfo group. Examples of the monomer having an acidic polar group include an α, β-ethylenically unsaturated compound having a carboxy group and an α, β-ethylenically unsaturated compound having a sulfo group. Examples of the α, β-ethylenically unsaturated compound having a carboxy group include acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, monomethyl maleate, monobutyl maleate, and maleic acid. Mention may be made of monooctyl esters. These monomers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
ガラス転移温度Tgが40℃以上の樹脂としては、エチレン性不飽和化合物の重合体である場合には、ランダム共重合体であることが好ましい。また、親水性基を有するエチレン性不飽和化合物をモノマー単位として含有する樹脂が好ましく、親水性基を有するエチレン性不飽和化合物を共重合比で0.1〜10mol%含有することが好ましい。この範囲内の共重合比であると、水系媒体中でのトナーの製造工程において、Tgが40℃以上の樹脂がトナーのシェル層を容易に形成するため、好ましい。Tgが40℃以上のエチレン性不飽和化合物の重合体、ポリエステル樹脂などの重縮合樹脂は、トナーに含まれる全結着樹脂の50重量%以下が好ましく、5〜20重量%がより好ましい。上記範囲内の共重合比であると、トナー耐久性が向上し、安定した画質特性を得ることができる。 When the resin having a glass transition temperature Tg of 40 ° C. or higher is a polymer of an ethylenically unsaturated compound, it is preferably a random copolymer. Moreover, the resin which contains the ethylenically unsaturated compound which has a hydrophilic group as a monomer unit is preferable, and it is preferable to contain 0.1-10 mol% of ethylenically unsaturated compounds which have a hydrophilic group by copolymerization ratio. A copolymerization ratio within this range is preferable since a resin having a Tg of 40 ° C. or more easily forms a toner shell layer in the production process of the toner in an aqueous medium. The polycondensation resin such as a polymer of an ethylenically unsaturated compound having a Tg of 40 ° C. or higher and a polyester resin is preferably 50% by weight or less, more preferably 5 to 20% by weight, based on the total binder resin contained in the toner. When the copolymerization ratio is within the above range, toner durability is improved and stable image quality characteristics can be obtained.
本実施形態のトナーに用いることができる着色剤としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
例えば、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等が挙げられる。
また、黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等が挙げられる。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等が挙げられる。
また、赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が挙げられる。
また、青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどが挙げられる。紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等が挙げられる。緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
また、白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等が挙げられる。
また、これらの着色剤は単独又は混合して使用される。
Examples of the colorant that can be used in the toner of the exemplary embodiment include the following.
For example, examples of the black pigment include carbon black, copper oxide, manganese dioxide, aniline black, activated carbon, nonmagnetic ferrite, and magnetite.
Examples of yellow pigments include yellow lead, zinc yellow, yellow iron oxide, cadmium yellow, chrome yellow, hansa yellow, hansa yellow 10G, benzidine yellow G, benzidine yellow GR, selenium yellow, quinoline yellow, and permanent yellow NCG. It is done. Examples of the orange pigment include red yellow lead, molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Vulcan orange, benzidine orange G, indanthrene brilliant orange RK, indanthrene brilliant orange GK and the like.
Also, red pigments include Bengala, Cadmium Red, Lead Red, Mercury Sulfide, Watch Young Red, Permanent Red 4R, Risor Red, Brilliantamine 3B, Brilliantamine 6B, Daypon Oil Red, Pyrazolone Red, Rhodamine B Lake, Lake Examples include Red C, Rose Bengal, Eoxin Red, Alizarin Lake and the like.
Blue pigments include bitumen, cobalt blue, alkali blue rake, Victoria blue rake, fast sky blue, indanthrene blue BC, aniline blue, ultramarine blue, calco oil blue, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, malachite. Green ox sale rate. Examples of purple pigments include manganese purple, fast violet B, and methyl violet lake. Examples of the green pigment include chromium oxide, chromium green, pigment green, malachite green lake, final yellow green G, and the like.
Examples of white pigments include zinc white, titanium oxide, antimony white, and zinc sulfide.
These colorants are used alone or in combination.
これらの着色剤は、任意の方法、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやメディアを有するボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等や、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することにより、着色剤粒子の分散液が調製される。また、これらの着色剤は極性を有する界面活性剤を用いて、ホモジナイザーによって水系に分散され、また、その他の粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段回で添加してもよい。 These colorants can be used in any desired manner, for example, a ball shearing machine having a rotating shear type homogenizer, a media mill such as a sand mill or an attritor, a high-pressure counter-collision dispersing machine, or a general dispersion such as a dyno mill. By using the method, a dispersion of colorant particles is prepared. These colorants are dispersed in an aqueous system by a homogenizer using a polar surfactant, and may be added together with other particle components in a mixed solvent at once, or divided into multiple stages. It may be added.
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。また、着色剤は、トナー構成固体分総重量に対して4〜15重量%の範囲で添加される。黒色着色剤として磁性体を用いる場合は、他の着色剤とは異なり、12〜240重量%添加される。上記の着色剤の配合量は、定着時の発色性を確保するために好ましい量である。また、トナー中の着色剤粒子の中心径(メジアン径)を100〜330nmにすることにより、OHP透明性及び発色性が確保される。なお、着色剤粒子の中心径は、例えば、レーザー回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−920)で測定される。 The colorant is selected from the viewpoints of hue angle, saturation, brightness, weather resistance, OHP permeability, and dispersibility in the toner. The colorant is added in the range of 4 to 15% by weight with respect to the total weight of the toner constituting solids. When a magnetic material is used as the black colorant, 12 to 240% by weight is added unlike other colorants. The blending amount of the colorant is a preferable amount in order to ensure the color developability at the time of fixing. Moreover, OHP transparency and color developability are ensured by setting the central diameter (median diameter) of the colorant particles in the toner to 100 to 330 nm. The center diameter of the colorant particles is measured with, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring device (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).
本実施形態のトナーに用いることができる離型剤の具体例としては、例えば、各種エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪酸アミド類や、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス、ミツロウのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物系・石油系ワックス、及びそれらの変性物などが挙げられる。これらのワックス類は、室温付近では、トルエンなど溶剤にはほとんど溶解しないか、溶解しても極めて微量である。これらのワックス類を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザーや圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)で粒子状に分散させ、サブミクロン以下の粒子の分散液が作製される。なお、得られた離型剤粒子分散液の粒径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−920)で測定することができる。 Specific examples of the release agent that can be used in the toner of the exemplary embodiment include, for example, various ester waxes, low molecular weight polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene, silicones that exhibit a softening point by heating, oleic amides, Fatty acid amides such as erucic acid amide, ricinoleic acid amide, stearic acid amide, etc., plant waxes such as carnauba wax, rice wax, candelilla wax, tree wax, jojoba oil, etc., animal systems such as beeswax Mineral / petroleum waxes such as wax, montan wax, ozokerite, ceresin, paraffin wax, microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax, and modified products thereof. These waxes are hardly dissolved in a solvent such as toluene at room temperature or very little even if dissolved. These waxes are dispersed in water together with ionic surfactants, polymer electrolytes such as polymer acids and polymer bases, heated to the melting point or higher, and homogenizers and pressure discharge type dispersers with strong shearing ability. (Gorin homogenizer, manufactured by Gorin Co., Ltd.) is used to disperse the particles in the form of particles to produce a submicron or smaller particle dispersion. The particle size of the obtained release agent particle dispersion can be measured, for example, with a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).
上記具体例を挙げた離型剤は、トナー構成固体分総重量に対して5〜25重量%の範囲で添加することが、オイルレス定着システムにおける定着画像の剥離性を確保する上で好ましい。 The release agent mentioned in the above specific example is preferably added in the range of 5 to 25% by weight with respect to the total weight of the toner constituting solids, in order to ensure the releasability of the fixed image in the oilless fixing system.
また、上記離型剤を使用するときには、樹脂粒子、着色剤粒子及び離型剤粒子を凝集した後に、さらに樹脂粒子分散液を追加して凝集粒子表面に樹脂粒子を付着することが、帯電性、耐久性を確保する観点から好ましい。 In addition, when using the above release agent, after the resin particles, the colorant particles and the release agent particles are aggregated, it is possible to add a resin particle dispersion to adhere the resin particles to the surface of the aggregated particles. From the viewpoint of ensuring durability.
また、磁性体を添加してトナーに磁性を持たせたもよい。磁性体としては、具体的には、磁場中で磁化される物質を用いるが、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性の粉末、若しくはフェライト、マグネタイト等の化合物が使用される。本実施形態において水系媒体中でトナーを得るときには、磁性体の水相移行性に注意を払う必要があり、好ましくは予め磁性体の表面を改質し、例えば疎水化処理等を施しておくことが好ましい。 Further, a magnetic material may be added to make the toner magnetic. Specifically, a substance that is magnetized in a magnetic field is used as the magnetic material, but a ferromagnetic powder such as iron, cobalt, or nickel, or a compound such as ferrite or magnetite is used. In the present embodiment, when toner is obtained in an aqueous medium, it is necessary to pay attention to the water phase transferability of the magnetic material. Preferably, the surface of the magnetic material is modified in advance and subjected to, for example, a hydrophobic treatment. Is preferred.
また、トナーには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電制御剤を含有させてもよい。帯電制御剤としては、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料やトリフェニルメタン系顔料など通常使用される種々の帯電制御剤を使用することができるが、凝集や合一時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点から水に溶解しにくい材料が好適である。 The toner may contain a small amount of a charge control agent in order to efficiently apply the charge. As the charge control agent, various commonly used charge control agents such as quaternary ammonium salt compounds, nigrosine compounds, dyes composed of complexes of aluminum, iron, chromium, and triphenylmethane pigments can be used. A material that is difficult to dissolve in water is preferable from the viewpoint of controlling the ionic strength that affects the stability of coagulation and temporary suspension and reducing wastewater contamination.
また、トナーには、帯電極性を所定の極性にするための極性制御剤を含有してもよい。極性性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr又はFe等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。 Further, the toner may contain a polarity control agent for setting the charging polarity to a predetermined polarity. As the polarity control agent, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, quaternary ammonium salts and the like can be used. .
また、トナーには、添加剤として無機微粒子を添加してもよい。無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの2種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。 In addition, inorganic fine particles may be added to the toner as an additive. As inorganic fine particles, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite Diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, and the like can be used. Among these, when two types of silica and titanium oxide are used, the effect of suppressing the burying of the additive in the toner and the effect of stabilizing the charging of the toner are particularly exhibited.
重合、顔料の分散、樹脂粒子の製造や分散、離型剤の分散、凝集、又はその安定化などに用いる界面活性剤の例としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活性剤、またポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤を併用することも効果的であり、分散のため手段としては回転せん断型ホモジナイザーやメデイアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的なものが使用される。 Examples of surfactants used for polymerization, pigment dispersion, resin particle production and dispersion, release agent dispersion, aggregation, or stabilization thereof include sulfate ester, sulfonate, and phosphate ester types. , Soap type anionic surfactants, amine salt type, quaternary ammonium salt type cationic surfactants, polyethylene glycol type, alkylphenol ethylene oxide adduct type, polyhydric alcohol type nonionic surface active It is also effective to use an agent in combination, and general means such as a rotary shear homogenizer, a ball mill having a media, a sand mill, and a dyno mill are used for dispersion.
次に、本実施形態に用いられるキャリアについて説明する。
キャリアは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。キャリアの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
Next, the carrier used in this embodiment will be described.
The carrier is obtained by forming a coating layer on magnetic core particles. As the carrier core particles, ferromagnetic metals such as iron, cobalt, nickel, alloys such as magnetite, hematite, ferrite, or compounds thereof are used.
キャリアの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体;スチレン/アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品);弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート;ポリウレタン;ポリカーボネート;アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である(特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。)。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。 Examples of the resin for forming the coating layer of the carrier include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl and polyvinylidene resins such as polystyrene, acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate), poly Acrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; straight silicone resin composed of organosiloxane bond Such silicone resins or modified products thereof (for example, modified products by alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); fluorine resins, eg Polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; polyamides; polyesters such as polyethylene terephthalate; polyurethanes; polycarbonates; amino resins such as urea / formaldehyde resins; it can. Among these resins, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof, and fluorine resin are preferable from the viewpoint of preventing toner spent (particularly silicone resin or modified product thereof is preferable). As a method for forming the coating layer, a method in which a resin is applied to the surface of the carrier core particles by a spraying method, a dipping method or the like is used.
また、キャリアには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、0.01〜5.0μm程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部(特に、5〜20重量部)添加されることが好ましい。 微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。 Further, a fine powder can be added to the coating layer in order to adjust carrier resistance and the like. The fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. Moreover, it is preferable that 2-30 weight part (especially 5-20 weight part) is added with respect to 100 weight part of coating resin. As the fine powder, metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black can be used.
次に、本実施形態の圧力相転移樹脂を含むトナーの作成方法および、圧力相転移樹脂を含むトナーとキャリアとからなる現像剤の作成方法について説明する。
[樹脂粒子分子量の測定]
ゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(GPC)によって以下に記す条件で重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnを測定した。温度40℃において、溶媒(テトラヒドロフラン)を毎分1.2mlの流速で流し、濃度0.2g/20mlのテトラヒドロフラン試料溶液を試料重量として3mg注入し、測定を行う。試料の分子量測定にあたっては、当該試料の有する分子量が数種の単分散ポリスチレン標準試料により、作製された検量線の分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される測定条件を選択する。ここで、測定結果の信頼性は、上記測定条件で行ったNBS706ポリスチレン標準試料が、重量平均分子量Mw=28.8×104及び数平均分子量Mn=13.7×104となることにより、確認することができる。また、上記GPCのカラムとしては、上記条件を満足するTSK−GEL、GMH(東ソー(株)製)等を用いた。
Next, a method for producing a toner containing the pressure phase change resin of the present embodiment and a method for producing a developer comprising a toner containing the pressure phase change resin and a carrier will be described.
[Measurement of molecular weight of resin particles]
The weight average molecular weight Mw and the number average molecular weight Mn were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the conditions described below. At a temperature of 40 ° C., a solvent (tetrahydrofuran) is allowed to flow at a flow rate of 1.2 ml / min, and 3 mg of a tetrahydrofuran sample solution having a concentration of 0.2 g / 20 ml is injected as a sample weight for measurement. When measuring the molecular weight of a sample, select the measurement conditions that fall within the range in which the logarithm of the molecular weight of the prepared calibration curve and the count number are linear, using several monodisperse polystyrene standard samples. . Here, the reliability of the measurement results is that the NBS706 polystyrene standard sample obtained under the above measurement conditions has a weight average molecular weight Mw = 28.8 × 10 4 and a number average molecular weight Mn = 13.7 × 10 4 , Can be confirmed. As the GPC column, TSK-GEL, GMH (manufactured by Tosoh Corporation), etc. satisfying the above conditions were used.
[樹脂のガラス転移温度Tgの測定]
樹脂のガラス転移温度Tgの測定には、示差走査熱量計DSC/RDC220(セイコーインスツルメント社製)を用いた。樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−920)を使用して、測定した。トナー粒子、キャリア粒子、及び、記録剤の粒子径は、コールターマルチサイザーII型(ベックマン・コールター社製)を使用して、測定した。
[Measurement of Glass Transition Temperature Tg of Resin]
A differential scanning calorimeter DSC / RDC220 (manufactured by Seiko Instruments Inc.) was used for measuring the glass transition temperature Tg of the resin. The particle diameter of the resin particles in the resin particle dispersion was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.). The particle diameters of the toner particles, carrier particles, and recording agent were measured using a Coulter Multisizer II type (manufactured by Beckman Coulter).
[樹脂粒子分散液(1)の作成]
エチレン性不飽和化合物重合体からなる樹脂分散液(1)は次のようにして作成した。まず、セパラブルフラスコ中に、イオン交換水300重量部とTTAB(テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、シグマ社製)1.5重量部を仕込み、20分間、窒素置換を行った後、撹拌しながら65℃まで昇温した。その後、n−ブチルアクリレートモノマー40重量部を加え、さらに20分間撹拌を行った。そして、重合開始剤V−50(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、和光純薬工業(株)製)0.5重量部を予め、10重量部のイオン交換水に溶解後、フラスコ中に投入した。65℃で、3時間保持し、スチレンモノマー61重量部と、n−ブチルアクリレートモノマー9重量部、アクリル酸2重量部及び0.8重量部のドデカンチオールを0.5重量部のTTABを溶解したイオン交換水100重量部に乳化した乳化液を2時間かけて定量ポンプを用いてフラスコ中に連続的に投入した。その後、温度を70℃に昇温、さらに2時間保持して、重合を完了させた。この重合により、重量平均分子量Mwが25,000、平均粒子径が150nm、固形分量が25重量%のコアシェル型樹脂粒子分散液(1)を得た。また、樹脂粒子を40℃で風乾後、−80℃から140℃の温度範囲のDSC解析を行ったところ、−50℃付近にポリブチルアクリレートによるガラス転移が観測された。また、60℃付近にスチレン−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体からなると考えられる共重合体による樹脂のガラス転移が観測された。
[Preparation of resin particle dispersion (1)]
A resin dispersion (1) comprising an ethylenically unsaturated compound polymer was prepared as follows. First, in a separable flask, 300 parts by weight of ion-exchanged water and 1.5 parts by weight of TTAB (tetradecyltrimethylammonium bromide, manufactured by Sigma) were charged, purged with nitrogen for 20 minutes, and then stirred at 65 ° C. The temperature was raised to. Thereafter, 40 parts by weight of n-butyl acrylate monomer was added and further stirred for 20 minutes. Then, 0.5 part by weight of the polymerization initiator V-50 (2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was previously added to 10 parts by weight of ion-exchanged water. After dissolution, it was put into a flask. The mixture was held at 65 ° C. for 3 hours, and 61 parts by weight of styrene monomer, 9 parts by weight of n-butyl acrylate monomer, 2 parts by weight of acrylic acid and 0.8 part by weight of dodecanethiol were dissolved in 0.5 part by weight of TTAB. The emulsified liquid emulsified in 100 parts by weight of ion-exchanged water was continuously charged into the flask using a metering pump over 2 hours. Thereafter, the temperature was raised to 70 ° C. and held for another 2 hours to complete the polymerization. By this polymerization, a core-shell type resin particle dispersion (1) having a weight average molecular weight Mw of 25,000, an average particle diameter of 150 nm, and a solid content of 25% by weight was obtained. The resin particles were air-dried at 40 ° C. and then subjected to DSC analysis in the temperature range of −80 ° C. to 140 ° C. As a result, glass transition due to polybutyl acrylate was observed around −50 ° C. Moreover, the glass transition of the resin by the copolymer considered to consist of a styrene-butyl acrylate-acrylic acid copolymer was observed at around 60 ° C.
[着色剤粒子分散液(C1)の調合]
着色剤粒子分散液(C1)の調合は次のようにして行った。ここで、着色剤粒子分散液は、シアンに対応した着色剤粒子分散液(C1)の調合の例について説明する。シアン顔料100重量部(大日精化工業(株)製、銅フタロシアニンC.I.Pigment Blue15:3)アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)10重量部イオン交換水400重量部上記成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)により15分間分散した後、超音波バスにより10分間分散し、中心径210nm、固形分量21.5%のシアン着色剤粒子分散液を得た。
[Preparation of Colorant Particle Dispersion (C1)]
The colorant particle dispersion (C1) was prepared as follows. Here, an example of the preparation of the colorant particle dispersion (C1) corresponding to cyan will be described.
[離型剤粒子分散液(R1)の調合]
離型剤粒子分散液(R1)の調合は次のようにして行った。イオン交換水800重量部にアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)2重量部とカルナバワックス215重量部上記成分を混合し、100℃に加熱し融解した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で15分間乳化した後、さらにゴーリンホモジナイザーを用いて100℃にて乳化を行った。これにより、粒子の中心径が230nm、融点が83℃、固形分量が21.5%の離型剤粒子分散液を得た。
[Preparation of release agent particle dispersion (R1)]
The release agent particle dispersion (R1) was prepared as follows. 2 parts by weight of an anionic surfactant (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Neogen R) and 215 parts by weight of carnauba wax were mixed with 800 parts by weight of ion-exchanged water and heated to 100 ° C. to melt. Thereafter, the mixture was emulsified with a homogenizer (manufactured by IKA, Ultra Tarrax) for 15 minutes, and further emulsified at 100 ° C. using a gorin homogenizer. As a result, a release agent particle dispersion having a particle central diameter of 230 nm, a melting point of 83 ° C., and a solid content of 21.5% was obtained.
[トナー(1)の調合・作成]
上記調合した各種分散液を用い、以下のようにしてトナー(1)を作成した。樹脂粒子分散液(1)168部(樹脂42部)着色剤粒子分散液(C1)40部(顔料8.6部)離型剤粒子分散液(R1)80部(離型剤17.2部)ポリ塩化アルミニウム0.15部イオン交換水300重量部を成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した。その後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら42℃まで加熱し、42℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液(1)を84重量部(樹脂21重量部)追加して緩やかに撹拌した。その後、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを6.0に調整した後、撹拌を継続しながら95℃まで加熱した。ここでは、水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、pHが5.5以下とならないように95℃で3時間保持した。反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。そして、40℃のイオン交換水中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、次いで、真空乾燥を12時間行いシアントナー粒子(1)を得た。このトナー粒子の粒径をコールターカウンターで測定したところ、体積平均粒径は5.8μmであった。
上記トナー50重量部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.5重量部を添加し、サンプルミルで混合してシアン色のトナー(1)を得た。
[Formulation and creation of toner (1)]
Toner (1) was prepared as follows using the various dispersions prepared above. Resin particle dispersion (1) 168 parts (
1.5 parts by weight of hydrophobic silica (manufactured by Cabot, TS720) was added to 50 parts by weight of the toner, and mixed by a sample mill to obtain a cyan toner (1).
[現像剤(1)の調合]
シリコン樹脂溶液(KR50、信越化学社製)100重量部、カーボンブラック(BP2000、キャボット社製)3重量部およびトルエン100重量部を、ホモミキサーで30分間分散させ、被覆層形成溶液を調製した。この被覆層形成液および平均粒子径50μmの球状フェライトキャリア1000重量部を用い、流動床型塗布装置により、球状フェライトキャリア表面に被覆層を形成したキャリアを製造した。次に、上記トナー90重量部および上記キャリア910重量部をボールミルに入れ30分間攪拌して現像剤(1)を作成した。シアン顔料の代わりにマゼンタマゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド57:2)、イエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー97)、ブラック顔料(カーボンブラックR330)を用いた以外は、シアンの記録剤(1)と同様にして、他のイエロー、マゼンタ、ブラックの3色の現像剤(1)を作成した。
[Formulation of developer (1)]
100 parts by weight of a silicone resin solution (KR50, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3 parts by weight of carbon black (BP2000, manufactured by Cabot Corporation) and 100 parts by weight of toluene were dispersed with a homomixer for 30 minutes to prepare a coating layer forming solution. Using this coating layer forming solution and 1000 parts by weight of spherical ferrite carrier having an average particle diameter of 50 μm, a carrier having a coating layer formed on the surface of the spherical ferrite carrier was produced by a fluidized bed type coating apparatus. Next, 90 parts by weight of the toner and 910 parts by weight of the carrier were placed in a ball mill and stirred for 30 minutes to prepare a developer (1). A cyan recording agent (CI pigment yellow 57: 2), a yellow pigment (CI pigment yellow 97), and a black pigment (carbon black R330) were used in place of the cyan pigment. In the same manner as 1), other three-color developers (1) of yellow, magenta, and black were prepared.
[樹脂粒子分散液(2)の作成]
ポリエステス樹脂からなる樹脂粒子の分散液(2)の作成は次の様にして行った。1,4−シクロヘキサンジカルボン酸175重量部、ビスフェノールA2モルエチレンオキサイド付加物320重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸0.5重量部の材料を混合した。そして、この混合した材料を、撹拌機を備えたリアクターに投入し、窒素雰囲気下120℃で12時間重縮合を実施したところ、均一透明なポリエステル樹脂(1)を得た。GPCによる重量平均分子量は14,000、DSCによるTgは54℃であった。
また、ドデシルベンゼンスルホン酸0.36重量部、1,6−ヘキサンジオール80重量部およびセバシン酸115重量部を上記材料を混合し、撹拌機を備えたリアクターに投入し、窒素雰囲気下90℃で5時間重縮合を実施したところ、均一白色ポリエステル樹脂(2)を得た。GPCによる重量平均分子量は8,000、DSCによるTgは−52℃であった。
[Preparation of resin particle dispersion (2)]
Preparation of a dispersion (2) of resin particles made of polyester resin was performed as follows. 175 parts by weight of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 320 parts by weight of bisphenol A 2 mol ethylene oxide adduct, and 0.5 parts by weight of dodecylbenzenesulfonic acid were mixed. Then, the mixed material was put into a reactor equipped with a stirrer and subjected to polycondensation at 120 ° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. As a result, a uniform transparent polyester resin (1) was obtained. The weight average molecular weight by GPC was 14,000, and the Tg by DSC was 54 ° C.
In addition, 0.36 parts by weight of dodecylbenzenesulfonic acid, 80 parts by weight of 1,6-hexanediol and 115 parts by weight of sebacic acid were mixed with the above materials, and charged into a reactor equipped with a stirrer. When polycondensation was carried out for 5 hours, a uniform white polyester resin (2) was obtained. The weight average molecular weight by GPC was 8,000, and Tg by DSC was -52 ° C.
上記の重縮合で得られたポリエステル樹脂(1)100重量部とポリエステル樹脂(2)100重量部を撹拌機を備えたリアクターに投入し、120℃で30分溶解、混合した。その後、95℃に加熱したイオン交換水800重量部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0重量部、1NNaOH水溶液を1.0重量部溶解した中和用水溶液をフラスコ中に投入し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で5分間乳化した後、さらに超音波バス内で10分振とうした後、室温水にてフラスコを冷却した。このように固形分量が20重量%の樹脂粒子分散液(2)を得た樹脂粒子の中心径は、250nmであった。 100 parts by weight of the polyester resin (1) obtained by the above polycondensation and 100 parts by weight of the polyester resin (2) were put into a reactor equipped with a stirrer and dissolved and mixed at 120 ° C. for 30 minutes. Thereafter, an aqueous solution for neutralization prepared by dissolving 1.0 part by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate in 1.0 part by weight of ion-exchanged water heated to 95 ° C. and 1.0 part by weight of 1N NaOH aqueous solution was put into the flask. Manufactured by Ultra Turrax) and shaken for 10 minutes in an ultrasonic bath, and then the flask was cooled with room temperature water. Thus, the center diameter of the resin particles obtained from the resin particle dispersion (2) having a solid content of 20% by weight was 250 nm.
[トナー(2)の調合・作成]
上記調合した各種分散液を用い、以下のようにしてトナー(2)を作成した。樹脂粒子分散液(2)210重量部(樹脂42重量部)、着色剤粒子分散液(C1)40重量部(着色剤8.6重量部)、離型剤粒子分散液(R1)40重量部(離型剤8.6重量部)、ポリ塩化アルミニウム0.15重量部、イオン交換水300重量部を上記配合に従って、その成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した。その後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら42℃まで加熱し、42℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液(2)を105重量部(樹脂21重量部)追加して緩やかに撹拌した。その後、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを6.0に調整した後、撹拌を継続しながら95℃まで加熱した。95℃までのあいだ、水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、pHが5.0以下とならないようにした。95℃で、3時間保持した。反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。そして、40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、次いで、真空乾燥を12時間行いトナー粒子を得た。このトナー粒子の粒径をコールターカウンターで測定したところ、体積平均粒径は4.9μmであった。
上記トナー50重量部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.5重量部を添加し、サンプルミルで混合してシアン色のトナー(2)を得た。
[Preparation and creation of toner (2)]
Toner (2) was prepared as follows using the various dispersions prepared above. Resin particle dispersion (2) 210 parts by weight (
To 50 parts by weight of the toner, 1.5 parts by weight of hydrophobic silica (manufactured by Cabot, TS720) was added and mixed by a sample mill to obtain a cyan toner (2).
[現像剤(2)の調合]
シリコン樹脂溶液(KR50、信越化学社製)100重量部、カーボンブラック(BP2000、キャボット社製)3重量部およびトルエン100重量部をホモミキサーで30分間分散させ被覆層形成溶液を調製した。この被覆層形成液および平均粒子径50μmの球状フェライトキャリア1000重量部を用い、流動床型塗布装置により、球状フェライトキャリア表面に被覆層を形成したキャリアを製造した。次に、上記トナー90重量部および上記キャリア910重量部をボールミルに入れ30分間攪拌して静電荷像現像用(2)を作成した。シアン顔料の代わりにマゼンタマゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド57:2)、イエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー97)、ブラック顔料(カーボンブラックR330)を用いた以外は、シアンのトナー(2)と同様にして、他のイエロー、マゼンタ、ブラックの3色の記録剤(2)を作成した。
[Formulation of developer (2)]
100 parts by weight of a silicon resin solution (KR50, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3 parts by weight of carbon black (BP2000, manufactured by Cabot) and 100 parts by weight of toluene were dispersed with a homomixer for 30 minutes to prepare a coating layer forming solution. Using this coating layer forming solution and 1000 parts by weight of spherical ferrite carrier having an average particle diameter of 50 μm, a carrier having a coating layer formed on the surface of the spherical ferrite carrier was produced by a fluidized bed type coating apparatus. Next, 90 parts by weight of the toner and 910 parts by weight of the carrier were placed in a ball mill and stirred for 30 minutes to prepare an electrostatic image developing (2). A cyan toner (2) except that a magenta magenta pigment (CI Pigment Red 57: 2), a yellow pigment (CI Pigment Yellow 97), and a black pigment (carbon black R330) are used instead of the cyan pigment. In the same manner as above, a recording agent (2) of other three colors yellow, magenta and black was prepared.
なお、本発明は上記記載に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記に示唆した以外にも、適宜変更され得ることは明らかである。また、構成部材の数、位置、形状等は特に限定されず、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 description, and it is obvious that modifications other than those suggested above may be made as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention. Further, the number, position, shape and the like of the constituent members are not particularly limited, and the number, position, shape and the like suitable for carrying out the present invention can be obtained.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の(1)〜(13)の態様毎に特有の効果を奏する。
(1)
転写紙Pなどの記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体上のトナー像を定着する定着装置66などの定着手段と、少なくともトナーを有する現像剤を収容したトナーカートリッジ48などの現像剤収容部と、上記現像剤収容部内の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送するためのトナー搬送管49などの搬送管と、上記搬送管に上記現像剤収容部から上記トナー像形成手段に向かう気流を発生するエアーポンプ90などの気流発生手段とを備え、上記気流によって上記現像剤収容部の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送するトナー搬送装置などの現像剤搬送装置とを備えた画像形成装置において、上記トナーとして、圧力相転移樹脂を含んだトナーを用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、圧力によりトナーを記録媒体に定着することができ、装置の消費電力を低減することができる。また、搬送管を、機内の温度が高い場所に這いまわしても、搬送管内でトナーが熱により軟化して搬送管に固着することがない。これにより、搬送管は、制約を受けずに機内に配置することができ、装置のレイアウトの自由度を損なうことがない。また、装置の空いた空間に搬送管を這いまわすことができ、装置の小型化を図ることができる。
なお、圧力相転移樹脂を含むトナーを、画像形成装置に用いる点は、特許文献2乃至5に記載されているが、気流により現像剤を搬送する現像剤搬送装置を備えた画像形成装置に適用することで、制約を受けずに機内に搬送管を配置することができ、装置のレイアウトの自由度を損なうことがないという効果を新規に得ることがきる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following aspects (1) to (13).
(1)
Toner image forming means for forming a toner image on a recording medium such as transfer paper P, fixing means such as a fixing
With such a configuration, as described in the embodiment, the toner can be fixed to the recording medium by pressure, and the power consumption of the apparatus can be reduced. Further, even if the transport pipe is moved to a place where the temperature in the apparatus is high, the toner is not softened by heat in the transport pipe and fixed to the transport pipe. As a result, the transport pipe can be arranged in the machine without any restrictions, and the degree of freedom in the layout of the apparatus is not impaired. In addition, the transport pipe can be moved in the space in which the apparatus is vacant, and the apparatus can be reduced in size.
The use of a toner containing a pressure phase change resin in an image forming apparatus is described in Patent Documents 2 to 5, but is applied to an image forming apparatus provided with a developer conveying apparatus that conveys a developer by an air flow. By doing so, the transport pipe can be arranged in the machine without being restricted, and an effect that the degree of freedom of the layout of the apparatus is not impaired can be newly obtained.
(2)
また、上記(1)に記載の態様の画像形成装置において、現像剤搬送装置は、上記搬送管の現像剤排出口49bと上記トナー像形成手段の現像剤補給口23mとの間に、上記気流が上記トナー像形成手段へ流れ込むのを抑制するための中継部95を備える。
かかる構成を備えることで、トナー像形成手段(実施形態ではトナー像形成手段の現像部23、変形例1ではトナー像形成手段100)の圧力が上昇するのを抑制することができ、トナー飛散を抑制することができる。
(2)
Further, in the image forming apparatus according to the aspect described in (1), the developer conveying device includes the air flow between the
With this configuration, it is possible to suppress an increase in the pressure of the toner image forming unit (the developing
(3)
上記(2)に記載の態様の画像形成装置において、上記中継部95に搬送管の気流を排気する排気口95aを設けた。
かかる構成を備えることで、搬送管の気流がトナー像形成手段(実施形態ではトナー像形成手段の現像部23、変形例1ではトナー像形成手段100)に流れ込むのを抑制することができ、トナー像形成手段の圧力が上昇するのを抑制することができる。
(3)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (2) above, the
With such a configuration, it is possible to suppress the airflow of the conveying tube from flowing into the toner image forming unit (the developing
(4)
また、上記(3)に記載の態様の画像形成装置において、上記排気口95aを、上記現像剤排出口49bよりも上方に配置した。
かかる構成とすることで、排気口95aが排出口49bから排出されたトナーTによって埋没する不具合を抑止することができる。
(4)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (3), the
By adopting such a configuration, it is possible to suppress a problem that the
(5)
また、上記(3)に記載の態様の画像形成装置において、上記排気口95aを、上記現像剤排出口49bと対向する位置に設けた。
かかる構成とすることで、排出口49bから排出された空気は、略直線的な流路に沿って、排気口95aから外部に排出される。これにより、排出口49bから排出された空気を効率よく排気口95aから排気することができる。
(5)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (3), the
With this configuration, the air discharged from the
(6)
また、上記(3)乃至(5)いずれかに記載の態様の画像形成装置において、上記排気口95aに上記排気口95aからの現像剤の漏出を防止するフィルタ96を設けた。
かかる構成とすることで、排気口95aから現像剤が漏れ出すのを防止することができる。
(6)
In the image forming apparatus according to any one of (3) to (5), a
With such a configuration, it is possible to prevent the developer from leaking from the
(7)
また、上記(2)乃至(6)いずれかに記載の態様の画像形成装置において、上記現像剤補給口23mを開閉するシャッタ100など開閉手段を設けた。
かかる構成を備えることで、現像部23内で浮遊するトナーが中継部95へ飛散する不具合も抑止される。
(7)
In the image forming apparatus according to any one of (2) to (6), an opening / closing means such as a
With such a configuration, the problem that the toner floating in the developing
(8)
また、上記(7)に記載の態様の画像形成装置において、上記開閉手段は、上記現像剤排出口49bから上記現像剤および気体が排出された後に上記現像剤補給口を開放する。
かかる構成を備えることで、トナー像形成手段に排出された空気が流入するのを確実に防止することができる
(8)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (7), the opening / closing means opens the developer supply port after the developer and gas are discharged from the
With this configuration, it is possible to reliably prevent the air discharged to the toner image forming unit from flowing in.
(9)
また、上記(2)乃至(8)いずれかに記載の態様の画像形成装置において、上記中継部95は、上記現像剤補給口23mよりも上方に配置されており、上記中継部95と上記現像剤補給口23mとを結ぶ第2の搬送管99を備え、水平面と上記第2の搬送管99とのなす角度が、上記現像剤に対する安息角以上にした。
かかる構成を備えることで、自重で現像剤を、現像剤補給口23mへ搬送することができ。中継部95と現像剤補給口23mとを離間して配置することができ、画像形成装置におけるレイアウトの自由度が向上する。
(9)
In the image forming apparatus according to any one of (2) to (8), the
With this configuration, the developer can be transported to the
(10)
また、上記(1)乃至(9)いずれかに記載の態様の画像形成装置において、上記現像剤は、トナーのみ、またはトナーとキャリアとで構成されている。
(10)
In the image forming apparatus according to any one of the above (1) to (9), the developer is composed of only toner or toner and carrier.
(11)
上記(1)乃至(10)いずれかに記載の態様の画像形成装置において、上記トナー像形成手段は、潜像を担持する感光体21などの潜像担持体と、上記潜像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部23などの現像手段と、上記潜像担持体に形成されたトナー像を上記像担持体または上記記録媒体に転写する転写手段とを備え、上記現像剤搬送装置は、上記現像剤収容部の現像剤を、上記トナー像形成手段の上記現像手段へ搬送する。
かかる構成とすることで、現像装置に現像剤を供給することができる。
(11)
In the image forming apparatus according to any one of (1) to (10), the toner image forming unit includes a latent image carrier such as the
With such a configuration, the developer can be supplied to the developing device.
(12)
上記(11)に記載の態様の画像形成装置において、上記現像装置は、上記現像剤を排出する排出手段を備えた。
かかる構成を備えることで、劣化した古い現像剤が、現像装置内に留まるのを抑制することができ、高品位な画像を維持することができる。
(12)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (11), the developing device includes a discharge unit that discharges the developer.
With such a configuration, it is possible to suppress the deteriorated old developer from staying in the developing device, and it is possible to maintain a high-quality image.
(13)
上記(1)乃至(12)に記載の態様の画像形成装置において、上記定着手段は、上記記録媒体に転写されたトナー像を圧力により記録媒体に定着化する圧力定着手段である。
かかる構成を備えることで、画像形成装置の消費電力を抑えることができる。
(13)
In the image forming apparatus according to any of the above aspects (1) to (12), the fixing unit is a pressure fixing unit that fixes the toner image transferred to the recording medium to the recording medium by pressure.
With this configuration, the power consumption of the image forming apparatus can be suppressed.
(14)
また、上記(13)に記載の態様の画像形成装置において、上記圧力定着手段は、上記トナー像に対して0.5MPa以上10MPa以下の圧力を付与する。
かかる構成を備えることで、記録媒体に良好にトナー像を定着させることができ、かつ、記録媒体を良好に搬送することができる。
(14)
In the image forming apparatus according to the aspect described in (13), the pressure fixing unit applies a pressure of 0.5 MPa to 10 MPa to the toner image.
With such a configuration, it is possible to fix the toner image on the recording medium satisfactorily and to transport the recording medium satisfactorily.
1:カラー複写機
2:書き込み部
20:プロセスカートリッジ
21:感光体ドラム
22:帯電部
23:現像部
23f:キャリア補給口
23m:トナー補給口
23k:現像剤排出部
27:中間転写ベルト
28:転写ローラ
32:キャリア補給部
33:キャリアカートリッジ
34:キャリア搬送管
41:トナー通過孔
42:制御電極
43:共通電極
47:トナー補給部
48:トナーカートリッジ
49:トナー搬送管
49a:送入口
49b:現像剤排出口
66:定着装置
67:上ローラ
68:下ローラ
90:エアーポンプ
95:中継部
95a:排気口
96:フィルタ
99:第2搬送管
100:トナー像形成手段
101:トナー担持体
104:トナー制御手段
105:背面電極
107:駆動回路
108:電源
109:バイアス電源
110:電気力線
111:トナー担持体電極
113トナー補給ローラ
114 ブレード
114 現像剤層規制部材
115 セバシン酸
115 筐体
120 窒素雰囲気下
131 レバー
132 コロ
132 ローラ
133 圧縮スプリング
134 カム
135 クリーニングユニット
135 コロ
136 アーム
137 軸
139 圧縮スプリング
140 支点
161 紙搬送ベルト
162 ローラ
164 ガイド
165 レジストローラ
175 シクロヘキサンジカルボン酸
201A 各室
201A 室
201 記録剤収容部
202A 攪拌搬送スクリュー
202B 攪拌搬送スクリュー
203 トナー補給口
204 マグブラシローラ
205 現像剤層規制部材
205 記録剤層規制部材
210nm 中心径
211 第一電圧印加手段
211 第二電圧印加手段
212 第二電圧印加手段
215 カルナバワックス
220 帯電ローラ
221 第一電圧印加手段
221 第二電圧印加手段
222 第二電圧印加手段
300 イオン交換水
300 部イオン交換水
320 モルエチレンオキサイド付加物
400 重量部イオン交換水
800 イオン交換水
900 制御装置
904 インターフェース
910 上記キャリア
1: Color copier 2: Writing unit 20: Process cartridge 21: Photoconductor drum 22: Charging unit 23: Developing unit 23f: Carrier supply port 23m: Toner supply port 23k: Developer discharge unit 27: Intermediate transfer belt 28: Transfer Roller 32: Carrier replenishment section 33: Carrier cartridge 34: Carrier transport pipe 41: Toner passage hole 42: Control electrode 43: Common electrode 47: Toner replenishment section 48: Toner cartridge 49: Toner transport pipe 49a: Inlet 49b: Developer Discharge port 66: Fixing device 67: Upper roller 68: Lower roller 90: Air pump 95: Relay unit 95a: Exhaust port 96: Filter 99: Second transport pipe 100: Toner image forming means 101: Toner carrier 104: Toner control Means 105: Back electrode 107: Drive circuit 108: Power source 109: Bias power source 110: Line of electric force 1 1: toner carrier electrode 113 toner supply roller 114 blade 114 developer layer regulating member 115 sebacic acid 115 case 120 under nitrogen atmosphere 131 lever 132 roller 132 roller 133 compression spring 134 cam 135 cleaning unit 135 roller 136 arm 137 shaft 139 compression Spring 140 Support point 161 Paper conveying belt 162 Roller 164 Guide 165 Registration roller 175 Cyclohexanedicarboxylic acid 201A Each chamber 201A Chamber 201 Recording agent storage unit 202A Agitating and conveying screw 202B Agitating and conveying screw 203 Toner supply port 204 Magbrush roller 205 Developer layer regulating member 205 Recording material layer regulating member 210 nm Center diameter 211 First voltage applying means 211 Second voltage applying means 212 Second voltage applying means 215 Carnauba 220 Charging roller 221 First voltage application means 221 Second voltage application means 222 Second voltage application means 300 Ion exchange water 300 parts Ion exchange water 320 Mole ethylene oxide adduct 400 parts by weight Ion exchange water 800 Ion exchange water 900 Controller 904 Interface 910 Carrier
Claims (14)
記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、
少なくともトナーを有する現像剤を収容した現像剤収容部と、
上記現像剤収容部内の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送するための搬送管および上記搬送管に上記現像剤収容部から上記トナー像形成手段に向かう気流を発生する気流発生手段を有し、上記気流によって上記現像剤収容部の現像剤を上記トナー像形成手段へ搬送する現像剤搬送装置とを備えた画像形成装置において、
上記トナーとして、圧力相転移樹脂を含んだトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。 Toner image forming means for forming a toner image on a recording medium;
Fixing means for fixing a toner image on a recording medium;
A developer containing portion containing at least a developer containing toner;
A transport pipe for transporting the developer in the developer containing portion to the toner image forming means, and an air flow generating means for generating an air flow from the developer containing portion toward the toner image forming means in the transport pipe; An image forming apparatus comprising: a developer conveying device that conveys the developer in the developer accommodating portion to the toner image forming means by the airflow;
An image forming apparatus using a toner containing a pressure phase change resin as the toner.
上記現像剤搬送装置は、上記搬送管の現像剤排出口と上記トナー像形成手段の現像剤補給口との間に、上記気流が上記トナー像形成手段へ流れ込むのを抑制するための中継部を備えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The developer conveying device includes a relay portion for suppressing the airflow from flowing into the toner image forming unit between the developer discharge port of the conveying tube and the developer supply port of the toner image forming unit. An image forming apparatus comprising the image forming apparatus.
上記中継部に搬送管の気流を排気する排気口を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
An image forming apparatus characterized in that an exhaust port for exhausting the airflow of the transfer pipe is provided in the relay section.
上記排気口を、上記現像剤排出口よりも上方に配置したこと特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3.
An image forming apparatus, wherein the exhaust port is disposed above the developer discharge port.
上記排気口を、上記現像剤排出口と対向する位置に設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3.
An image forming apparatus, wherein the exhaust port is provided at a position facing the developer discharge port.
上記排気口に上記排気口からの現像剤の漏出を防止するフィルタを設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 3 to 5,
An image forming apparatus, wherein a filter for preventing leakage of developer from the exhaust port is provided at the exhaust port.
上記現像剤補給口を開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 6,
An image forming apparatus comprising an opening / closing means for opening / closing the developer supply port.
上記開閉手段は、上記現像剤排出口から上記現像剤および気体が排出された後に上記現像剤補給口を開放することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 7.
The image forming apparatus, wherein the opening / closing means opens the developer supply port after the developer and gas are discharged from the developer discharge port.
上記中継部は、上記現像剤補給口よりも上方に配置されており、
上記中継部と上記現像剤補給口とを結ぶ第2の搬送管を備え、
水平面と上記第2の搬送管とのなす角度が、上記現像剤に対する安息角以上にしたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The relay portion is disposed above the developer supply port,
A second transport pipe connecting the relay unit and the developer supply port;
An image forming apparatus, wherein an angle formed by a horizontal plane and the second transport pipe is set to be an angle of repose with respect to the developer.
上記現像剤は、トナーのみ、またはトナーとキャリアとで構成されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus, wherein the developer is composed of only toner or toner and carrier.
上記トナー像形成手段は、潜像を担持する潜像担持体と、上記潜像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段を備え、
上記現像剤搬送装置は、上記現像剤収容部の現像剤を、上記トナー像形成手段の上記現像手段へ搬送することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The toner image forming unit includes a latent image carrier that carries a latent image, and a developing unit that forms a toner image by attaching toner to the latent image of the latent image carrier.
The developer conveying apparatus conveys the developer in the developer accommodating portion to the developing means of the toner image forming means.
上記現像装置は、上記現像剤を排出する排出手段を備えたこと特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 11.
The image forming apparatus, wherein the developing device includes a discharging unit that discharges the developer.
上記定着手段は、上記記録媒体に転写されたトナー像を圧力により記録媒体に定着化する圧力定着手段であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fixing unit is a pressure fixing unit that fixes the toner image transferred to the recording medium to the recording medium by pressure.
上記圧力定着手段は、上記トナー像に対して0.5MPa以上10MPa以下の圧力を付与することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 13.
The image forming apparatus, wherein the pressure fixing unit applies a pressure of 0.5 MPa to 10 MPa to the toner image.
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2011
- 2011-12-22 JP JP2011281242A patent/JP2013130782A/en active Pending
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