JP2014115519A - Developing apparatus, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a developing device using a developer containing toner and a carrier, an image forming apparatus including the developing device, and a process cartridge.
従来、この種の現像装置として、現像装置内に浮遊したトナー(トナークラウド)が現像装置外に流出して飛散するのを防止するために、現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収するトナー回収ローラを備えたものが知られている。例えば、特許文献1には、現像スリーブに近接する位置に、現像装置内の浮遊トナーを外周面に吸着回収するように回転駆動されたトナー回収ローラを備えた現像装置が開示されている。この現像装置では、トナー回収ローラの外周面に薄板状のスクレイパーを当接させることにより、トナー回収ローラの外周面に吸着したトナーを掻き取って除去している。このようにトナー回収ローラの外周面からトナーを除去することにより、トナー回収ローラの軸方向両端部の軸受部から外部へのトナー漏れを防止したり、トナー回収ローラの外周面のトナー汚れを除去したりすることができるので、トナーの飛散をより確実に防止できる。なお、トナー回収ローラからトナーを掻き取る部材としては、上記薄板状のスクレイパーの他に、弾性を有する発泡材を用いたものも知られている。
Conventionally, as this type of developing device, in order to prevent toner floating in the developing device (toner cloud) from flowing out of the developing device and scattering, the floating toner floating in the developing device is collected. One having a toner collection roller is known. For example,
しかしながら、上記特許文献1の現像装置のように、トナー回収ローラの外周面にスクレイパーや発泡材を当接させて当該外周面に吸着回収したトナーを掻き取る構成では、回転駆動されたトナー回収ローラの外周面とスクレイパー等との間で摩擦による発熱が生じる。この発熱によりトナー回収ローラの外周面に吸着回収されたトナーが溶融してしまうという問題がある。トナーの溶融は現像装置の故障の原因になり、現像装置を備えた画像形成装置の高耐久化や高信頼化を損なうおそれがある。
However, as in the developing device disclosed in
特に、近年では、画像形成装置の高速化のために現像ローラを高速駆動させたり、環境負荷低減のために定着エネルギーを削減すべく、従来のトナーに比べて融点が低く低温で定着可能な低温定着トナーが使用されたりするようになってきている。また、装置の故障によるダウンタイムを最低限にすべく高耐久化や高信頼化が求められている。つまり、現像ローラを高速駆動すると現像装置内部に浮遊したトナーが増えて、トナー回収ローラの外周面に吸着回収されるトナーの量が増える。このため、トナー回収ローラの外周面からより多くのトナーを掻き取るためには、トナー回収ローラをより早く回転させなければならず、トナー回収ローラの外周面とこれに当接しているスクレイパーや発泡材との間で摩擦による発熱量が増えてしまう。しかも、低温定着トナーは従来のトナーに比べて融点が低いため、溶融しやすい。このため、現像装置内で、より多くのトナーが溶融してしまうおそれがある。 In particular, in recent years, the melting point has a lower melting point than conventional toners and can be fixed at a low temperature in order to drive the developing roller at a high speed in order to increase the speed of the image forming apparatus and to reduce the fixing energy to reduce the environmental load. Fixing toner has been used. In addition, high durability and high reliability are required to minimize downtime due to equipment failure. That is, when the developing roller is driven at a high speed, the amount of toner floating inside the developing device increases, and the amount of toner that is attracted and collected on the outer peripheral surface of the toner collecting roller increases. For this reason, in order to scrape more toner from the outer peripheral surface of the toner recovery roller, the toner recovery roller must be rotated faster, and the scraper or foam that is in contact with the outer peripheral surface of the toner recovery roller The amount of heat generated by friction with the material increases. In addition, the low-temperature fixing toner has a lower melting point than that of the conventional toner, and is thus easily melted. For this reason, more toner may be melted in the developing device.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナーの溶融を回避しつつトナーの飛散を確実に防止することができる現像装置並びにその現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジ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 a developing device capable of reliably preventing toner scattering while avoiding melting of the toner, and an image forming apparatus including the developing device, and A process cartridge is provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する表面が移動可能に構成され該表面上に磁界を形成する複数の磁極を有する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体の表面に担持された現像剤を、像担持体と対向する現像領域に搬送することにより、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置であって、前記現像領域よりも前記像担持体の表面移動方向下流側に設けられ、当該現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収する回転可能なトナー回収部材を備え、前記現像剤担持体が有する複数の磁極の少なくとも一つは、前記トナー回収部材に対向する位置で前記現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられ、前記トナー回収部材は、前記現像剤担持体の表面及び前記像担持体の表面のいずれにも接触しないように且つ前記少なくとも一つの磁極による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触するように配置されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
本発明によれば、現像領域よりも像担持体の表面移動方向下流側に設けられた回転可能なトナー回収部材を備える。このトナー回収部材により、現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収することができるので、浮遊トナーの飛散を防止することができる。また、現像剤担持体が有する複数の磁極の少なくとも一つは、トナー回収部材に対向する位置で前記現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられている。更に、トナー回収部材は、前記少なくとも一つの磁極による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触する位置に配置されている。この穂立ちした現像剤が、回転するトナー回収部材の表面を摺擦することにより、トナー回収部材の表面に付着している回収トナーを除去できる。これにより、トナー回収部材の表面のトナー汚れを除去し、トナー回収部材による浮遊トナーの回収機能を維持することができるので、トナーの飛散をより確実に防止することができる。しかも、トナー回収部材は、現像剤担持体の表面及び像担持体の表面のいずれにも接触しないように配置されていることにより、現像剤担持体等の表面が接触することによる摩擦熱が発生しないので、その摩擦熱によるトナー溶融を回避することができる。よって、トナーの溶融を回避しつつトナーの飛散を確実に防止することができる。 According to the present invention, the rotatable toner collecting member is provided on the downstream side in the surface moving direction of the image carrier from the developing region. With this toner collecting member, the floating toner floating in the developing device can be collected, so that the floating toner can be prevented from scattering. Further, at least one of the plurality of magnetic poles of the developer carrying member is provided so as to form a magnetic field for causing the developer to spike at a position facing the toner collecting member. Further, the toner recovery member is disposed at a position in contact with the developer spiked by the magnetic field generated by the at least one magnetic pole. The spiked developer rubs the surface of the rotating toner collecting member, so that the collected toner attached to the surface of the toner collecting member can be removed. As a result, the toner contamination on the surface of the toner collecting member can be removed and the floating toner collecting function of the toner collecting member can be maintained, so that toner scattering can be more reliably prevented. In addition, since the toner collecting member is arranged so as not to contact either the surface of the developer carrier or the surface of the image carrier, frictional heat is generated by the contact of the surface of the developer carrier and the like. Therefore, toner melting due to the frictional heat can be avoided. Therefore, it is possible to reliably prevent the toner from scattering while avoiding melting of the toner.
以下、本発明を画像形成装置としての電子写真方式のカラー複写機(以下、「複写機」という。)に適用した実施形態について説明する。なお、本実施形態では複写機の場合について説明するが、本発明は、複写機だけでなく、プリンター、ファクシミリ、複合機等の、現像装置を備えた他の画像形成装置にも同様に適用できる。 An embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic color copying machine (hereinafter referred to as “copying machine”) as an image forming apparatus will be described below. In this embodiment, the case of a copying machine will be described. However, the present invention can be applied not only to a copying machine but also to other image forming apparatuses including a developing device such as a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine. .
図1は、本発明の第1の実施形態に係る複写機500の概略構成図である。図1において、複写機500は、画像形成手段としてのプリンタ部100、記録媒体としての転写紙をプリンタ部100に供給する記録媒体供給手段としての給紙装置200等を備えている。また、複写機500は、プリンタ部100の上に固定されている画像読取手段としてのスキャナ300を備え、そのスキャナ300の上には原稿自動給送装置400が固定されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
プリンタ部100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のプロセスカートリッジ18Y,M,C,Kからなる画像形成ユニット20を備えている。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している(以下同様)。プリンタ部100は、プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kの他に、潜像書込手段としての光書込ユニット21、中間転写ユニット17、二次転写装置22、レジストローラ対49、ベルト定着方式の定着装置25などが配設されている。
The
光書込ユニット21は、図示しない光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて像担持体としての後述の感光体1の表面にレーザ光を照射する。
The
プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kはそれぞれ、像担持体としてのドラム状の感光体1と、感光体1の表面を帯電する帯電手段としての帯電装置と、感光体1に形成された潜像を現像する現像手段としての現像装置4とを備えている。また、プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kはそれぞれ、感光体1の表面をクリーニングする像担持体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置、感光体1の表面を除電する除電手段としての除電器などを備えている。なお、各プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kは互いに同様な構成を有しているので、以下、イエロー用のプロセスカートリッジ18Yについて説明する。
Each of the
帯電装置によって、感光体1Yの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体1Yの表面には、光書込ユニット(露光装置)21によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部(露光部)の感光体1Yの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体1Y表面にY用の静電潜像が形成される。形成されたY用の静電潜像は、現像装置4Yによって現像されてYトナー像となる。Y用の感光体1Y上に形成されたYトナー像は、後述の中間転写体としての中間転写ベルト110に一次転写される。一次転写後の感光体1Yの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。また、Y用のプロセスカートリッジ18Yにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体1Yは、除電器によって除電される。そして、帯電装置によって一様帯電されて初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ18M,C,Kについても同様である。
The surface of the
次に、中間転写ユニット17について説明する。
中間転写ユニット17は、中間転写体としての中間転写ベルト110、中間転写ベルト110の表面をクリーニングする中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置60などを有している。また、中間転写ユニット17は、張架ローラ14、駆動ローラ15、二次転写バックアップローラ16、4つの一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kなども有している。
Next, the
The
中間転写ベルト110は、所定の張力を有するように張架ローラ14を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ15の回転により、中間転写ベルト110は図中時計回りに無端移動する。
The
一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kはそれぞれ、中間転写ベルト110の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト110をその内周面側から感光体1Y,M,C,Kに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体1と一次転写バイアスローラ62との間に一次転写電界が形成される。Y用の感光体1Y上に形成されたYトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト110上に一次転写される。このYトナー像の上には、M,C,K用の感光体1M,C,K上に形成されたM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト110上には多重トナー像たる4色重ね合わせトナー像(以下、「4色トナー像」という。)が形成される。
The primary
中間転写ベルト110上に重ね合わせ転写された4色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録媒体としての転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト110の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ15との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置60によってクリーニングされる。
The four-color toner image superimposed and transferred onto the
次に、二次転写装置22について説明する。
中間転写ユニット17の図中下方には、2本の張架ローラ23によって紙搬送ベルト24を張架している二次転写装置22が配設されている。紙搬送ベルト24は、少なくとも何れか一方の張架ローラ23の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動する。2本の張架ローラ23の一方すなわち転写紙搬送方向の上流側(図中右側)に配設された上流側の張架ローラ23は、中間転写ユニット17の二次転写バックアップローラ16との間に、中間転写ベルト110及び紙搬送ベルト24を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット17の中間転写ベルト110と、二次転写装置22の紙搬送ベルト24とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、上記一方の(上流側の)張架ローラ23には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット17の中間転写ベルト110上の4色トナー像をベルト側から上記一方の(上流側の)張架ローラ23側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対49によって中間転写ベルト110上の4色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、上記二次転写電界やニップ圧の影響を受けた4色トナー像が二次転写される。なお、上記一方の(上流側の)張架ローラ23に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
Next, the
Below the
複写機500本体の下部に設けられた給紙装置200には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット44が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット44は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ42を押し当てている。そして、給紙ローラ42を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路48に向けて送り出される。
In the
給紙カセット44から送り出された転写紙を受け入れる給紙路46,48は、複数の搬送ローラ対47と、給紙路48内の末端付近に設けられたレジストローラ対49とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対49に向けて搬送する。レジストローラ対49に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対49のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット17において、中間転写ベルト110上に形成された4色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対49は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて4色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト110上の4色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト24の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト24上から定着装置25に送られる。
The
定着装置25は、定着ベルト26を2本のローラによって張架して無端移動させるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ27とを備えている。定着ベルト26と加圧ローラ27とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト24から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける2本のローラのうち、加圧ローラ27から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト26を加熱する。加熱された定着ベルト26は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着される。
The fixing
定着装置25内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部57上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかの何れかの搬送形態が選択される。
The transfer paper subjected to the fixing process in the fixing
図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動給送装置400の原稿台30上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス32上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動給送装置400が開かれ、スキャナ300のコンタクトガラス32が露出される。この後、閉じられた原稿自動給送装置400によって片綴じ原稿が押さえられる。このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ300による原稿読取動作がスタートする。一方、原稿自動給送装置400にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動給送装置400がシート原稿をコンタクトガラス32まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第1走行体33と第2走行体34とがともに走行を開始し、第1走行体33に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第2走行体34内に設けられたミラーによって反射され、結像レンズ35を通過した後、読取センサ36に入射される。読取センサ36は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
When copying a document (not shown), for example, a bundle of sheet documents is set on the document table 30 of the
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ18Y,M,C,K内の各装置や、中間転写ユニット17、二次転写装置22、定着装置25がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ36によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット(露光装置)21が駆動制御され、各感光体1Y,M,C,K上にY,M,C,Kトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト110上に重ね合わせ転写された4色トナー像となる。
In parallel with such document reading operation, each device in each of the
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置200内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ42の1つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク43内に多段に収容される給紙カセット44の1つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ45で1枚ずつ分離されて給紙路46に進入した後、搬送ローラ対47によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット44からの給紙に代えて、手差しトレイ51からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ50が選択回転せしめられて手差しトレイ51上の転写紙を送り出した後、分離ローラ52が転写紙を1枚ずつ分離してプリンタ部100の手差し給紙路53に給紙する。
Further, almost simultaneously with the start of the document reading operation, the paper feeding operation is started in the
複写機500は、2色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト110をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架し、その上部張架面に全ての感光体1Y,M,C,Kを接触させる。これに対し、Kトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト110を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をY,M,C用の感光体1Y,M,Cから離間させる。そして、4つの感光体1Y,M,C,Kのうち、K用の感光体1Kだけを図中反時計回りに回転させて、Kトナー像だけを作像する。この際、Y,M,Cについては、感光体1だけでなく、現像装置4も駆動を停止させて、感光体1や現像装置4の各部材及び現像装置4内のトナーと磁性キャリア(以下「キャリア」という。)とを含む二成分現像剤(以下「現像剤」という。)の不要な消耗を防止する。
In the case of forming a multicolor image composed of two or more colors of toner, the copying
複写機500は、複写機500内の各機器の制御を司るCPU等から構成される図示しない制御手段としての制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、例えば3つのモードの中から1つを選択することができる。この3つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。
The
図2は、本実施形態に係る複写機におけるプロセスカートリッジ18Y,M,C,Kにそれぞれ装備されている現像装置4及び感光体1を示す拡大構成図である。4つのプロセスカートリッジ18Y,M,C,Kは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっているので、同図では「4」等の符号に付すY,M,C,Kという添字を省略している。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing the developing device 4 and the
図2に示すように、感光体1は図中矢印G方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体1の表面は、不図示の光書込ユニット(露光装置)から照射されたレーザ光により静電潜像を形成され、その静電潜像に現像装置4からトナーを供給され、トナー像が形成される。
As shown in FIG. 2, the surface of the
現像装置4は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容し、図中矢印I方向に現像剤を搬送しながら感光体1の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体としての現像ローラ5を備えている。現像ローラ5は、回転可能な現像剤支持手段としての現像スリーブ81を備え、複数の磁極からなり図中矢印A方向に回転可能な第1の磁界発生手段としての磁石ローラ82を内包している。
The developing device 4 stores a developer containing toner and a carrier, and supplies the toner to the latent image on the surface of the
現像スリーブ81は、アルミ、オーステナイト系ステンレス、マグネシウム等の非磁性かつ導電材料で構成されている。現像スリーブ81の表面は平滑でも構わないが、高速機では現像剤のスリップを抑制するために、下記(A)乃至(C)のいずれかの粗し処理・加工を施してもよい。
(A)V溝またはU溝等の溝押し出し加工・各種凹形状の機械加工またはレーザ加工またはエッジング加工
(B)ブラスト処理
(C)金属またはセラミック等の溶射処理
The developing
(A) Groove extrusion processing such as V-groove or U-groove, machining of various concave shapes or laser processing or edging processing (B) Blasting processing (C) Thermal spraying processing of metal or ceramic
磁石ローラ82は、マグネット粉末としてSrフェライトないしBaフェライトを用い、高分子化合物として6PAもしくは12PA等のPA(ポリアミド)系材料、EEA(エチレン・エチル共重合体)又はEVA(エチレン・ビニル共重合体)等のエチレン系化合物、CPE(塩素化ポリエチレン)等の塩素系材料、NBR等のゴム材料を使用して製造することができる。また、磁石ローラ82は、着磁により複数の磁極(図示の例では、5個の磁極P14,P15,P11,P12,P13)を有している。現像スリーブ81上の現像剤は、P14(N)→P15(S)→P11(N)→P12(S)→P13(N)の順で搬送される。なお、括弧内の記号は磁極の極性を示すが、磁極P13と磁極P14とが同極性であるため反発磁界が発生し、現像剤は磁極P13との対向位置を過ぎた位置で落下する。現像極である磁極P11は感光体1に対向し、感光体1の表面の潜像にトナーを供給するとともにキャリアを現像ローラ5に保持してキャリア付着を防止する機能も有する。磁極P11を希土類磁石等の高磁性材料にすることでキャリア付着を低減させることも可能である。また、上記複数の磁極の一つである磁気穂発生磁極としての磁極P12は、トナー回収手段(トナー回収部材)としての後述するトナー回収ローラ13に対向する位置に配置している。なお、このトナー回収ローラ13は、浮遊するトナーの飛散を防止するローラであるので、トナー飛散防止ローラとも呼ばれる。
The
また、現像装置4は、現像ローラ5に現像剤を供給しながら現像ローラ5の軸線方向に沿って図2の紙面の奥側(以下、便宜上、「図中奥側」又は「図2中奥側」と称する場合もある)に向けて現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュー8を有している。現像ローラ5の供給スクリュー8との対向部から現像剤搬送方向下流側には、現像ローラ5に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段としてのドクタブレード12を備えている。また、現像ローラ5の感光体1との対向部である現像領域よりも現像剤搬送方向下流側では、現像領域を通過して現像ローラ5の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路7が、現像ローラ5と対向する。回収搬送路7は、回収した回収現像剤を現像ローラ5の軸線方向に沿って供給スクリュー8と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置された螺旋状の回収スクリュー6を備えている。供給スクリュー8を備えた供給搬送路9は現像ローラ5の上方向に並設され、回収スクリュー6を備えた回収搬送路7は現像ローラ5の下方に並設されている。
Further, the developing device 4 supplies the developer to the developing
また、現像装置4は、供給搬送路9と回収搬送路7とに並列して攪拌搬送路10が設けられている。攪拌搬送路10は、奥側では回収搬送路7、手前側では供給搬送路9と略同じ高さになるよう傾斜が設けてある。また、攪拌搬送路10は、現像ローラ5の軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら供給スクリュー8とは逆方向すなわち図2の紙面の手前側(以下、便宜上、「図中手前側」と称する場合もある)の方向に向けて搬送する攪拌搬送部材を備えている。本実施形態では、この攪拌搬送部材として、軸線方向に傾斜状に配置された螺旋状の攪拌スクリュー11を備えている。供給搬送路9と攪拌搬送路10とは仕切り壁としての第一仕切り壁133によって仕切られている。第一仕切り壁133の供給搬送路9と攪拌搬送路10とは、図中手前側が開口部となっており、供給搬送路9と攪拌搬送路10とが連通している。また、供給搬送路9と回収搬送路7との間は第二仕切り壁134によって仕切られている。第二仕切り壁134の供給搬送路9と回収搬送路7とは、図中奥側が開口部となっており、供給搬送路9と回収搬送路7とが連通している。また、攪拌搬送路10と回収搬送路7との2つの現像剤搬送路は、仕切り部材としての第三仕切り壁135によって仕切られている。第三仕切り壁135は、図中奥側が開口部となっており、攪拌搬送路10と回収搬送路7とが連通している。
Further, the developing device 4 is provided with an
現像剤搬送部材である供給スクリュー8、回収スクリュー6及び攪拌スクリュー11は、樹脂もしくは金属のスクリューからなっており、各スクリュー径は供給スクリュー8及び回収スクリュー6がφ26(mm)、攪拌スクリュー11がφ30(mm)である。また、供給スクリュー8はスクリューピッチが54(mm)の2条巻きであり、回収スクリュー6はスクリューピッチが36(mm)の2条巻きであり、攪拌スクリュー11はスクリューピッチが54(mm)の2条巻きである。各スクリューの回転数は全て約600(rpm)に設定されている。
The supply screw 8, the
現像ローラ5上に担持された現像剤は、ステンレスからなるドクタブレード12によって薄層化されたうえで感光体1との対向部である現像領域まで搬送され、感光体1の潜像の現像が行われる。現像ローラ5の直径はφ40(mm)であり、現像ローラ5とドクタブレード12及び感光体1とのギャップはそれぞれ0.3(mm)程度となっている。
The developer carried on the developing
現像後の現像剤は回収搬送路7にて回収が行われ、図2中奥側に搬送され、非画像領域部に設けられた第三仕切り壁135の開口部で、攪拌搬送路10へ現像剤が移送される。なお、供給搬送路9における現像剤搬送方向下流側の第二仕切り壁134の開口部の付近で供給搬送路9の上側には、図4に示すように後述するトナー補給口95から供給搬送路9にトナーが供給される。
The developer after development is collected in the
次に、3つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
図3は、現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置4の部分透視斜視図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。図3において、攪拌搬送路10から現像剤の供給を受けた供給搬送路9では、現像剤が移動しながら現像ローラ5に接触して供給される。そして、現像ローラ5に供給されずに供給搬送路9の搬送方向下流端まで移動した余剰現像剤は、第二仕切り壁134の余剰開口部より回収搬送路7に供給される(図3中矢印E)。
Next, the circulation of the developer in the three developer conveyance paths will be described.
FIG. 3 is a partial perspective view of the developing device 4 for explaining the flow of the developer in the developer transport path. Each arrow in the figure indicates the moving direction of the developer. In FIG. 3, the developer is supplied in contact with the developing
一方、現像ローラ5に供給された現像剤は、現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ5から分離・離脱して回収搬送路7に受け渡される。現像ローラ5から回収搬送路7に受け渡され、回収スクリュー6によって回収搬送路7の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は、第三仕切り壁135の回収開口部より攪拌搬送路10に供給される(図3中矢印F)。
On the other hand, the developer supplied to the developing
そして、攪拌搬送路10では、供給搬送路9から供給された余剰現像剤と回収搬送路7に回収された回収現像剤と後述するトナー補給口95(図4参照)から補給されたトナー(図3中矢印t)とが攪拌される。これら攪拌された現像剤は、攪拌スクリュー11の搬送方向下流側で、かつ、供給スクリュー8の搬送方向上流側に搬送され、第一仕切り壁133の供給開口部より供給搬送路9に供給される(図3中矢印D)。
In the agitating / conveying
なお、攪拌搬送路10の下方には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ(不図示)が設けられ、そのトナー濃度センサの出力に基づいて不図示のトナー補給制御装置を作動させ、不図示のトナー収容部からトナー補給を行っている。
A toner concentration sensor (not shown) composed of a magnetic permeability sensor is provided below the
図3に示す現像装置4では、供給搬送路9と回収搬送路7とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路9に混入することがない。このため、供給搬送路9の搬送方向下流側ほど現像ローラ5に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを抑制することができる。また、回収搬送路7と攪拌搬送路10とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。これにより、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路9に供給されるため、供給搬送路9に供給される現像剤が攪拌不足となることを抑制することができる。このように、供給搬送路9内の現像剤のトナー濃度が低下することを抑制し、供給搬送路9内の現像剤が攪拌不足となることを抑制することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。
In the developing device 4 shown in FIG. 3, a
図4は、現像装置4のトナーを補給する位置を説明する外観斜視図である。
図4に示すように、トナーを補給するトナー補給口95は、供給スクリュー8を備える供給搬送路9の搬送方向下流端部の上方に設けられている。このトナー補給口95は第二仕切り壁134の余剰開口部(図3中矢印E)の上部に位置することにより、トナーは余剰現像剤および回収現像剤と混ざりやすく、この位置で補給を行うことによってより効率よく現像剤の攪拌を行うことができる。
FIG. 4 is an external perspective view for explaining the toner replenishment position of the developing device 4.
As shown in FIG. 4, the
次に、上記構成の複写機の現像装置における現像ローラ5及びトナー回収ローラ13並びにその周辺の構成について説明する。
Next, the configuration of the developing
図5は、現像ローラ5とトナー回収ローラ13とが対向している要部の部分拡大図である。図5において、現像ローラ5は、現像剤を担持する円筒状の現像剤支持手段としての現像スリーブ81と、現像スリーブ81に内包され磁気力により現像剤を吸着する第1の磁界発生手段としての磁石ローラ82とを有する。現像ローラ5の磁石ローラ82は、前述の図2に示すように複数の磁極(本実施形態では、図2に示すように5個の磁極P14,P15,P11,P12,P13)を有している。これら複数の磁極の少なくとも一つ(本実施形態では、磁極P12)は、トナー回収ローラ13に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられている。
FIG. 5 is a partially enlarged view of a main part where the developing
トナー回収ローラ13は、現像ローラ5と感光体1とが対向する現像領域よりも感光体1の表面移動方向下流側に設けられ、現像装置4内に浮遊している浮遊トナーを回収する回転可能なローラである。また、トナー回収ローラ13は、現像ローラ5の表面及び感光体1の表面のいずれにも接触しないように且つ前記少なくとも一つの磁極P12による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触するように配置されている。
The
トナー回収ローラ13は、回転可能な中空スリーブ90と、中空スリーブ90の両端に圧入された図示しないフランジとからなる。中空スリーブ90は、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス、マグネシウム等の非磁性かつ導電材料で構成されている。中空スリーブ90の表面は平滑で構わないが、下記(A)乃至(C)のいずれかの粗し処理・加工を施して、付着したトナーの再飛散を防止させてもよい。
(A)V溝またはU溝等の溝押し出し加工・各種凹形状の機械加工またはレーザ加工またはエッジング加工
(B)ブラスト処理
(C)金属またはセラミック等の溶射処理
The
(A) Groove extrusion processing such as V-groove or U-groove, machining of various concave shapes or laser processing or edging processing (B) Blasting processing (C) Thermal spraying processing of metal or ceramic
上記(A)の加工については、溝又は凹部の深さは0.05(mm)〜0.5(mm)程度であり、その形状や個数等については例えば公知技術と同様に設定することが可能である。上記(B)の加工については、その粗さはRz7(μm)〜Rz50(μm)の範囲が好ましい。この粗さの範囲は、上記(B)で製作可能な範囲であり、かつトナーの再飛散を防止できる好ましい範囲である。上記(C)の加工については、その粗さはRz40(μm)〜Rz90(μm)の範囲が好ましい。この粗さの範囲は、上記(C)で製作可能な範囲であり、かつトナーの再飛散を防止できる好ましい範囲である。 For the processing of (A) above, the depth of the groove or recess is about 0.05 (mm) to 0.5 (mm), and the shape, number, etc. thereof can be set, for example, in the same manner as in the known art. Is possible. About the process of said (B), the roughness has the preferable range of Rz7 (micrometer)-Rz50 (micrometer). This roughness range is a range that can be manufactured in the above (B), and is a preferable range that can prevent re-scattering of toner. About the process of said (C), the roughness has the preferable range of Rz40 (micrometer)-Rz90 (micrometer). This roughness range is a range that can be manufactured in the above (C), and is a preferable range that can prevent re-scattering of toner.
なお、本実施形態では、トナー回収ローラ13の直径がφ20(mm)と比較的大径であるため、低コスト化および質量の低減のために中空スリーブを使用している。トナー回収ローラ13が概ねφ10(mm)以下の比較的小径の場合は、中実軸の方がコストおよび質量で有利な場合がある。
In this embodiment, since the diameter of the
また、感光体1の表面とトナー回収ローラ13の表面との間隙が現像ローラ5の表面とトナー回収ローラ13の表面との間隙よりも小さくなるように構成するのが好ましい。例えば、トナー回収ローラ13と感光体1との間隙aを0.5(mm)に設定し、トナー回収ローラ13と現像ローラ5との間隙bを2(mm)に設定する。
Further, it is preferable that the gap between the surface of the
また、図5に示すように、トナー回収ローラ13の現像ローラ5とは反対側(図5中におけるトナー回収ローラ13の下側)にはケーシング96を備えている。トナー回収ローラ13とケーシング96との間隙は例えば1.5(mm)に設定する。ケーシング96には、第2の磁界発生手段(現像剤漏れ防止用の磁界発生手段、磁気シールド発生手段)としてのシールド磁石91が設けられている。シールド磁石91は、トナー回収ローラ13の表面に非接触で対向するように設けられ、トナー回収ローラ13とケーシング96との間から現像装置4外へ漏れる方向の現像剤の移動を阻止する磁界を発生させる。シールド磁石91としては、低コスト化と貼り付け作業性の向上とのためラバー磁石を使用したが、これに限らずブロック磁石を用いてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, a
次に、トナー回収ローラ13の駆動方法について説明する。
図6は、トナー回収ローラ13の駆動部の一構成例を示す概略構成図である。図6において、現像装置4の手前側であって回収スクリュー6の端部は偏心カム97を備えている。偏心カム97はカムフォロワー98の長穴に回転可能な状態で勘合している。また、カムフォロワー98の反対側端部にはワンウェイクラッチ99が圧入されており、ワンウェイクラッチ99の内径部にはトナー回収ローラ13の駆動軸が挿入されている。
Next, a method for driving the
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of the driving unit of the
図6において、回収スクリュー6の回転により偏心カム97がP方向に回転すると、カムフォロワー98はQ方向とR方向に揺動することになる。ワンウェイクラッチ99はQ方向動作時のみをロックさせ、R方向動作時は空転させることで、トナー回収ローラ13はJ方向に間欠的に駆動される。カムフォロワー98の揺動角を例えば7.2(°)とすることで、回収スクリュー6が50回転するとトナー回収ローラ13は360(°)つまり1回転することになる。回収スクリュー6は約600(rpm)で回転するのであるから、トナー回収ローラ13は約12(rpm)の極低速で間欠回転することになる。
In FIG. 6, when the
上記図6の駆動部は簡易な構成で大きな減速比が得られるが、トナー回収ローラ13の駆動方式は本構成に限定されるものではなく、複数のギヤやタイミングベルトによる減速、小型専用モータの設置等の方式を選択することも可能である。
The drive unit shown in FIG. 6 can obtain a large reduction ratio with a simple configuration. However, the drive system of the
以上の構成の現像装置4において、現像スリーブ81と中空スリーブ90とは、図2中でI、J方向、つまりは同方向に回転させる。すなわち、現像ローラ5とトナー回収ローラ13とが対向する位置において、現像スリーブ81の表面と中空スリーブ90の表面とが互いに逆方向に移動するように、現像スリーブ81と中空スリーブ90とを回転させている。以下、このときの現像剤の移動及びキャリアの回収動作を、図5を参照して説明する。
In the developing device 4 configured as described above, the developing
図5において、現像ローラ5上であって磁極P11付近で感光体1にトナーを供給した現像剤は、磁極P12での穂立ちを経た後、遠心力や重力で一部は落下(矢印K)しながら、磁極P13を経た後、残りが落下する(矢印L)。落下した現像剤の一部は、トナー回収ローラ13とケーシング96との隙間から漏れだそうとする(矢印M)。このとき、トナー回収ローラ13とケーシング96との隙間から漏れだそうとする現像剤は、シールド磁石91による磁気シールドに阻害され、つまりシールド磁石91の磁力により形成されたキャリアの磁気穂に阻害されて、漏れだしが防止される。
In FIG. 5, the developer that has supplied toner to the
一方、感光体1と、現像ローラ5と、トナー回収ローラ13とで囲まれた空間Oは、現像剤の移動や穂立ち・穂倒れによるトナークラウドが激しく発生している。そこで、磁極P12による穂立ちをトナー回収ローラ13に摺擦させることで負圧を発生させ、トナークラウドを現像剤と一緒に現像装置4内に吸引させる。更には、トナー回収ローラ13と感光体1との間隙a(0.5mm)よりも、トナー回収ローラ13と現像ローラ5との間隙b(2mm)を大きくする(a<b)。これにより、流路抵抗に差を付けて、トナークラウドは現像装置4外への流出しづらく、現像装置4内へ流入し易くしている。トナークラウドの一部はトナー回収ローラ13の表面に付着する(矢印P)が、トナー回収ローラ13の回転により、現像ローラ5の対向部付近に達すると磁極P12の磁気穂の摺擦により現像剤中に取り込まれて現像装置4内へ回収される。
On the other hand, in the space O surrounded by the
上記シールド磁石91や磁極P12により形成される磁気穂は、磁性キャリア粒子の連続体のため極めて柔らかく、トナー回収ローラ13に摺擦させても発熱等の問題が発生することはない。また、トナー回収ローラ13に付着したトナーが再飛散するのを防止するために前述したようにトナー回収ローラ13を極低速で間欠回転させているし、更には前述したように表面に粗し処理を施してもよい。
The magnetic spikes formed by the
また、上記トナー回収ローラ13の回転方向はどちらでも可能である。しかし、上記実施形態で説明したように、現像ローラ5とトナー回収ローラ13とが対向する位置で反対方向とした方が磁気穂の摺擦による相対速度が増すため、トナー回収ローラ13に付着したトナーの除去効果が高い。このように、トナー回収ローラ13近傍にシールド磁石91を配置し磁気シールドを発生させて現像剤の漏れを防止することができる。また、現像ローラ5の磁気穂をトナー回収ローラ13へ摺擦させて表面に付着したトナーを除去することができるので、従来技術のように表面に当接させてトナーを掻き取るスクレイパーや発泡材を廃止することが可能となった。
The
上述した方法でトナー飛散を防止する効果は十分にある。しかし、トナー回収ローラ13と感光体1との間隙より僅かにトナーの流出があり、長期間使用すると機内が汚染するおそれがある。このため、本実施形態に係る複写機500では、下記の方法で更にトナー飛散を低減している。
There is a sufficient effect of preventing toner scattering by the method described above. However, there is a slight outflow of toner from the gap between the
図7は、トナー回収ローラ13からのトナー除去を説明するための概略構成図である。
図7において、感光体1は図示しない帯電装置で−600(V)程度に帯電され(地肌部)、図示しない光書込ユニット(露光装置)で−100(V)程度に除電される(画像部)。また、本実施形態の複写機500におけるプロセスは、トナーが負極性に帯電されキャリアが正極性に帯電された現像剤を使用するネガポジプロセスである。このネガポジプロセスでは、現像バイアス印加手段(電界形成手段)としての現像バイアス電源900により、現像バイアスとして−500(V)程度が現像ローラ5の現像スリーブ81に印加される。また、トナー回収バイアス印加手段(電界形成手段)としてのトナー回収バイアス電源910により、トナー回収ローラ13の中空スリーブ90の電位が−700(V)程度になるようにトナー回収バイアスが印加されている。このように現像ローラ5の現像スリーブ81及びトナー回収ローラ13の中空スリーブ90それぞれに所定のバイアスを印加することにより、所定の電界を形成している。すなわち、トナー回収ローラ13の電位を、感光体1の表面電位および現像スリーブ81の電位よりも低く設定している。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram for explaining toner removal from the
In FIG. 7, the
図7において、大粒子が正極性キャリアC、小粒子が負極性トナーTである。感光体1から見た中空スリーブ90の電位差は最小でも−100(V)である。これにより、正極性キャリアCは中空スリーブ90へ向かう静電力が働くが、負極性トナーTは反対に感光体1へ向かう静電力が働くので、負極性トナーTを中空スリーブ90へ引き寄せることがない。ただし、現像装置4内に浮遊している浮遊トナーは積極的ではないにしろ、中空スリーブ90へ付着する場合がある。ところが、中空スリーブ90の電位を基準にした現像スリーブ81の電位は+200(V)である。中空スリーブ90へ付着したトナーTは、その中空スリーブ90の回転により現像スリーブ81との対向部へ搬送される。現像スリーブ81との対向部へ搬送された中空スリーブ90上のトナーTは、現像スリーブ81上で穂立ちされた現像剤(以下「磁気穂」という。)83で摺擦される。また、その摺擦と同時に、中空スリーブ90上のトナーTは、現像スリーブ81との間の電位差(+200(V))で形成される電界により、現像スリーブ81へ向かって移動して吸着され、現像スリーブ81上の現像剤に取り込まれる。これにより、トナー回収ローラ13の表面におけるトナー汚れを防止し、トナー回収ローラ13による浮遊トナーの回収機能を維持することができる。
In FIG. 7, the large particles are the positive polarity carrier C and the small particles are the negative polarity toner T. The potential difference of the
なお、上記実施形態では負極性トナーを使用したネガポジプロセスであるが、正極性トナーを使用したポジポジプロセスにおいても電位極性を適正に選択することで同様の効果が得られる。 In the above-described embodiment, the negative positive process using the negative toner is used, but the same effect can be obtained by appropriately selecting the potential polarity in the positive positive process using the positive toner.
本発明者は、本実施形態に係る複写機500を用いて、トナー飛散や摩擦による発熱の有無などについて鋭意実験を行った。表1は、比較例と実施例1〜4について、それぞれの構成と評価結果などの効果を示している。
The inventor has conducted extensive experiments on the presence or absence of heat generation due to toner scattering and friction using the copying
表1における比較例では、図8の従来技術に示すように、現像剤の現像装置外への漏れを防止するためにスクレイパーSをトナー回収ローラ13へ当接させた構成なので、摩擦による発熱の問題がある。また、経時においてスクレイパーSが摩耗したり波打ったりした場合、トナー回収ローラ13にスジ状の汚れが発生する場合もあった。
In the comparative example in Table 1, as shown in the prior art in FIG. 8, the scraper S is in contact with the
実施例1では、シールド磁石91によるシールド磁界により現像剤の漏れを防止したので、スクレイパーを廃止でき発熱が無くなった。しかし、トナー回収ローラ13に付着したトナーを除去する機能が無いため、トナー回収ローラ13の汚れが発生した。
In Example 1, since the leakage of the developer was prevented by the shield magnetic field by the
実施例2では、磁極P12による磁気穂をトナー回収ローラ13へ摺擦させたので、トナー回収ローラ13の汚れが低減した。
In Example 2, since the magnetic spikes by the magnetic pole P12 were rubbed against the
実施例3では、トナー回収ローラ13と感光体1との間隙a(0.5mm)よりも、トナー回収ローラ13と現像ローラ5との間隙b(2mm)を大きくした(a<b)ので、現像装置外へのトナー飛散が更に低減した。
In Example 3, since the gap b (2 mm) between the
実施例4では、現像ローラ5とトナー回収ローラ13との間に電位差を設けた。電位差は、現像ローラ5とトナー回収ローラ13とが対向する位置において、トナー回収ローラ13に付着したトナーを現像ローラ5に移行させる極性としたので、現像装置外へのトナー飛散が更に低減し、トナー回収ローラ13の汚れが更に低減した。
In Example 4, a potential difference was provided between the developing
なお、本実施形態に用いられる現像剤としては、以下に示す構成の現像剤を用いることができる。
本実施形態に用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有し、必要に応じて離型剤や帯電制御剤、その他の成分が含有される。また、添加剤として上述のもの以外に、必要に応じて流動性向上剤やその他の成分が添加される。これら材料に関しては、公知のものがすべて可能である。結着樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロレスチレン、ビニルトルエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)タクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリロニトリル酸、(メタ)アクリアミド、(メタ)アクリル酸、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル。ビニルメチルケトン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルピリジン、ブタジエン等の単量体の重量体、又は、これらの単量体の2種類以上からなる共重合体、あるいはそれらの混合物が挙げられる。その他、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ロジン、変性ロジン、テルベン樹脂、フェノール樹脂、水添石油樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂等が単独あるいは混合して使用できる。
In addition, as a developer used in this embodiment, a developer having the following configuration can be used.
The toner used in this embodiment contains at least a binder resin and a colorant, and if necessary, a release agent, a charge control agent, and other components. In addition to the above-mentioned additives, a fluidity improver and other components are added as necessary. For these materials, all known materials are possible. Examples of the binder resin include styrene, parachlorostyrene, vinyl toluene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl propionate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) tacrylate, propyl (meth) acrylate, (meth ) N-butyl acrylate, isobutyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) Hydroxypropyl acrylate, 2-chloroethyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile acid, (meth) acrylamide, (meth) acrylic acid, vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether. Examples include a weight body of monomers such as vinyl methyl ketone, N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl pyridine and butadiene, a copolymer composed of two or more of these monomers, or a mixture thereof. In addition, polyester resin, polyol resin, polyurethane resin, polyamide resin, epoxy resin, rosin, modified rosin, terbene resin, phenol resin, hydrogenated petroleum resin, ionomer resin, silicone resin, ketone resin, xylene resin, etc. alone or in combination Can be used.
着色剤としては公知の染料及び顔料がすべて使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレトVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂100質量部に対し0.1〜50質量部である。 As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher, Yellow lead, Titanium yellow, Polyazo yellow, Oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), Pigment yellow L, Benzidine yellow (G, GR), Permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R) ), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Se Red, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmin Min BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R, Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Tolujing Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake , Thioindigo red B, thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red, Riazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Phthalo Cyanine green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The amount used is generally 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む。)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部の範囲で用いられる。好ましくは、2〜5質量部の範囲がよい。0.1質量部未満では、トナーの負帯電が不足し実用的でない。10質量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。 Examples of the charge control agent include nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (including fluorine-modified quaternary ammonium salts). .), Alkylamide, phosphorus simple substance or compound, tungsten simple substance or compound, fluorine-based activator, salicylic acid metal salt, metal salt of salicylic acid derivative, and the like. The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. Preferably, the range of 2-5 mass parts is good. If the amount is less than 0.1 parts by mass, the toner is insufficiently charged and is not practical. When the amount exceeds 10 parts by mass, the chargeability of the toner is too high, and the electrostatic attraction force with the carrier increases, leading to a decrease in developer fluidity and a decrease in image density.
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや密ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス、等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、等の高級脂肪酸及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド等及びこれらの各種変性ワックスが挙げられる。 Examples of release agents include low molecular weight polyolefin waxes such as low molecular weight polyethylene and low molecular weight polypropylene, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax, beeswax, carnauba wax, candelilla wax, rice wax, and montan wax. Natural waxes such as paraffin wax, petroleum wax such as microcrystalline wax, higher fatty acids such as stearic acid, palmitic acid, myristic acid, metal salts of higher fatty acids, higher fatty acid amides, and various modified waxes thereof. Can be mentioned.
これらは1種または2種以上を併用して用いることができるが、融点が70〜125(°C)の範囲のものを使用するのが好ましい。融点が70(°C)以上とすることにより転写性、耐久性が優れたトナーとすることができ、融点を125(°C)以下とすることにより定着時に速やかに溶融し、確実な離型効果を発揮できる。これらの離型剤の使用量は、トナーに対して1〜15(質量%)が好適である。1(質量%)より少ない場合にはオフセット防止効果が不充分であり、15(質量%)以上では転写性、耐久性が低下する。 These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use those having a melting point in the range of 70 to 125 (° C). By setting the melting point to 70 (° C) or higher, it is possible to obtain a toner having excellent transferability and durability. By setting the melting point to 125 (° C) or lower, the toner is quickly melted at the time of fixing, and reliable release. The effect can be demonstrated. The amount of these release agents used is preferably 1 to 15 (% by mass) based on the toner. If it is less than 1 (mass%), the effect of preventing offset is insufficient, and if it is 15 (mass%) or more, the transferability and durability are lowered.
添加剤(外添剤)としては、少なくとも体積平均粒径50〜500(nm)、嵩密度0.3(g/cm3)以上の微粒子を添加する。外添量としては、トナー母体に対して0.2〜3(質量%)が好ましい。この範囲より少ないとトナー間やトナーとその他との間に適度な空隙を形成する効果が発現されない。逆に多いと、流動性を阻害したり、脱離量が多くなることにより外添剤の凝集体ができたりして、画像品質を低下させる。上述の添加剤と合わせて、この範囲以外の添加剤を添加することも可能であり、流動性向上を目的として体積平均粒径が小さい微粒子を添加することが好ましい。 As an additive (external additive), fine particles having a volume average particle size of 50 to 500 (nm) and a bulk density of 0.3 (g / cm 3 ) or more are added. The amount of external addition is preferably 0.2 to 3 (% by mass) with respect to the toner base. If the amount is less than this range, the effect of forming an appropriate gap between the toners or between the toner and the others is not exhibited. On the other hand, when the amount is large, fluidity is inhibited, or the amount of desorption increases, so that aggregates of external additives are formed, and image quality is deteriorated. In addition to the above-mentioned additives, additives outside this range can be added, and it is preferable to add fine particles having a small volume average particle diameter for the purpose of improving fluidity.
本実施形態での添加剤において、無機化合物としては、SiO2、TiO2、Al2O3、MgO、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O(TiO2)n、Al2O3・2SO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4、SrTiO3等を例示することができ、好ましくは、SiO2、TiO2、Al2O3があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。また、有機化合物の添加剤としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。 In the additive in the present embodiment, as the inorganic compound, SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, MgO, CuO, ZnO, SnO 2, CeO 2, Fe 2 O 3, BaO, CaO, K 2 O, Examples include Na 2 O, ZrO 2 , CaO · SiO 2 , K 2 O (TiO 2 ) n, Al 2 O 3 · 2SO 2 , CaCO 3 , MgCO 3 , BaSO 4 , MgSO 4 , SrTiO 3 and the like. Of these, SiO 2 , TiO 2 , and Al 2 O 3 are preferable. In particular, these inorganic compounds may be hydrophobized with various coupling agents, hexamethyldisilazane, dimethyldichlorosilane, octyltrimethoxysilane, and the like. Further, the organic compound additive may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin, for example, vinyl resin, polyurethane resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, silicon resin, phenol resin, melamine resin. , Urea resin, aniline resin, ionomer resin, polycarbonate resin and the like. As the resin fine particles, two or more of the above resins may be used in combination. Of these, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, and combinations thereof are preferred because an aqueous dispersion of fine spherical resin particles is easily obtained.
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。 Specific examples of vinyl resins include polymers obtained by homopolymerization or copolymerization of vinyl monomers, such as styrene- (meth) acrylic acid ester copolymers, styrene-butadiene copolymers, (meth) acrylic acid. -Acrylic ester copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, styrene- (meth) acrylic acid copolymer, and the like.
本実施形態における添加剤(微粒子)は、現像装置内の現像剤用のトナーとしても優れている。すなわち、トナー粒子、感光体ドラム、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。さらに、コロの役割を果たすため、感光体ドラムを摩耗又は損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体ドラムとの高ストレス(高荷重、高速度等)下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。 The additive (fine particles) in this embodiment is excellent as a toner for a developer in the developing device. That is, the contact area with the toner particles, the photoconductor drum, and the charge imparting member is very small and contacts evenly, so the effect of reducing adhesion is great and effective in improving development / transfer efficiency. Furthermore, since it acts as a roller, it is buried in the toner particles even when cleaning the cleaning drum and the photosensitive drum under high stress (high load, high speed, etc.) without wearing or damaging the photosensitive drum. It is difficult to remove or return even after being buried a little, so that stable characteristics can be obtained over a long period of time. Further, the toner is moderately detached from the surface of the toner and accumulated at the tip of the cleaning blade, and the so-called dam effect has an effect of preventing a phenomenon that the toner passes from the blade.
本実施形態におけるトナーの製造方法としては、トナー構成材料を溶融混練後、粉砕分級して得る方法が従来の方法として一般的であるが、この方法に限らず、重合法等も含めてさまざまな方法が可能である。重合法としては懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法などが可能であり、重合法とは異なるが溶解懸濁法、ポリマー懸濁法等の他、伸長反応法等が使用可能である。 As a method for producing the toner in the present embodiment, a method obtained by melting and kneading a toner constituent material and then pulverizing and classifying is generally used as a conventional method, but is not limited to this method. A method is possible. As the polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method, and the like are possible. Although different from the polymerization method, in addition to a dissolution suspension method, a polymer suspension method, etc., an extension reaction method or the like can be used. .
先に説明した粒径範囲や円形度のトナーを容易に得られる点では、従来の方法以外が好ましい。また、粉砕分級後のトナーを加熱処理することにより円形度を調整してもよい。 Other than the conventional method is preferable in that the toner having the above-described particle size range and circularity can be easily obtained. Further, the circularity may be adjusted by subjecting the toner after pulverization and classification to heat treatment.
本実施形態における添加剤の添加方法は特に制限されず、トナー母体粒子と添加剤とを各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と添加剤とを界面活性剤等で均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法等がある。 The method for adding the additive in the present embodiment is not particularly limited, and a method in which the toner base particles and the additive are mechanically mixed and adhered using various known mixing devices, or a toner base in a liquid phase. There is a method in which particles and additives are uniformly dispersed with a surfactant or the like, and after an adhesion treatment, dried.
先に説明したトナーの粒径分布は、コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置を用いて測定することができる。これら装置として、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。
以下に測定方法について述べる。
The particle size distribution of the toner described above can be measured by using a toner particle size distribution measuring apparatus by the Coulter counter method. Examples of these devices include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter).
The measurement method is described below.
まず、電解水溶液100〜150(ml)中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5(ml)加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1(%)NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、さらに測定試料を2〜20(mg)加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理をおこない、上述の測定装置により、アパーチャーとして100(μm)アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。 First, 0.1 to 5 (ml) of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 (ml) of the aqueous electrolytic solution. Here, the electrolytic solution is prepared by preparing about 1 (%) NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 (mg) of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the weight and number of toner particles or toner are determined by using the 100 (μm) aperture as the aperture by the above-described measuring apparatus. Measure and calculate weight distribution and number distribution. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) of the toner can be obtained.
チャンネルとしては、2.00〜2.52(μm)未満;2.52〜3.17(μm)未満;3.17〜4.00(μm)未満;4.00〜5.04(μm)未満;5.04〜6.35(μm)未満;6.35〜8.00(μm)未満;8.00〜10.08(μm)未満;10.08〜12.70(μm)未満;12.70〜16.00(μm)未満;16.00〜20.20(μm)未満;20.20〜25.40(μm)未満;25.40〜32.00(μm)未満;32.00〜40.30(μm)未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00(μm)以上40.30(μm)未満の粒子を対象とする。 As a channel, it is less than 2.00-2.52 (micrometer); 2.52-3.17 (micrometer); 3.17-4.00 (micrometer); 4.00-5.04 (micrometer) Less than 5.04 to 6.35 (μm); 6.35 to less than 8.00 (μm); 8.00 to less than 10.08 (μm); 10.08 to less than 12.70 (μm); 12.70 to less than 16.00 (μm); 16.00 to less than 20.20 (μm); 20.20 to less than 25.40 (μm); 25.40 to less than 32.00 (μm); Using 13 channels of 00 to less than 40.30 (μm), particles having a particle size of 2.00 (μm) or more and less than 40.30 (μm) are targeted.
先に説明したトナーの円形度は、次式(1)により得られた値である。
円形度=(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)・・・・式(1)
The circularity of the toner described above is a value obtained by the following equation (1).
Circularity = (perimeter of a circle having the same area as the projected area of the particle) / (perimeter of the projected image of the particle) (1)
上記円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。 The circularity is an index of the degree of unevenness of the toner particles, and indicates 1.00 when the toner is a perfect sphere. The more complicated the surface shape, the smaller the circularity.
上記円形度は、例えば東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150(ml)中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5(ml)加え、さらに測定試料を0.1〜0.5(g)程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理をおこない、分散液濃度を3000〜10000(個/μl)として上述の装置によりトナーの形状を測定する。 The circularity can be measured using, for example, a flow particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics. As a specific measuring method, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 (as a dispersant) in 100 to 150 (ml) of water from which impure solids have been previously removed. ml) and about 0.1 to 0.5 (g) of a measurement sample. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the concentration of the dispersion is set to 3000 to 10,000 (pieces / μl), and the shape of the toner is measured with the above-described apparatus.
以下、本実施形態に用いられるキャリアについて補足的に説明する。
本実施形態で用いられるキャリアは、重量平均粒径が20〜60(μm)(好ましくは、20〜45(μm)である。)になるように形成されている。この粒径範囲は、現像装置内の現像剤用のキャリアとしても優れている。キャリアの平均粒径が20(μm)未満であると、キャリア粒子の分布において微粉が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがある。これに対してキャリアの平均粒径が45(μm)を超えると、現像工程時のキャリアの穂立ちが粗くなって、ベタやハーフトーンの均一性が劣る場合がある(特に、平均粒径が60(μm)を超えると顕著になる。)。また比表面積が低下するため、小粒径トナーではトナーの飛散が生じることがある。
Hereinafter, the carrier used in this embodiment will be described supplementarily.
The carrier used in the present embodiment is formed so that the weight average particle diameter is 20 to 60 (μm) (preferably 20 to 45 (μm)). This particle size range is also excellent as a carrier for the developer in the developing device. When the average particle diameter of the carrier is less than 20 (μm), the fine particles are increased in the distribution of the carrier particles, and the magnetization per particle may be lowered to cause carrier scattering. On the other hand, if the average particle diameter of the carrier exceeds 45 (μm), the carrier spikes during the development process become rough, and the uniformity of solid and halftone may be inferior (particularly, the average particle diameter is It becomes remarkable when it exceeds 60 (μm)). In addition, since the specific surface area is reduced, toner scattering may occur in a small particle size toner.
キャリアとしては、粒径以外に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。 The carrier is not particularly limited except for the particle diameter, and can be appropriately selected according to the purpose. However, a carrier having a core material and a resin layer covering the core material is preferable.
芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、芯材の材料としては、50〜90(emu/g)のマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料等が好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100(emu/g)以上)、マグネタイト(75〜120(emu/g))等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体ドラムへの当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80(emu/g))等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 There is no restriction | limiting in particular as a material of a core material, It can select suitably from well-known things. For example, the core material is preferably 50 to 90 (emu / g) manganese-strontium (Mn-Sr) material, manganese-magnesium (Mn-Mg) material, etc. Highly magnetized materials such as iron powder (100 (emu / g) or more) and magnetite (75 to 120 (emu / g)) are preferable. Also, copper-zinc (Cu-Zn) type (30 to 80 (emu / g)) or the like is advantageous in that it can weaken the contact with the photosensitive drum in which the toner is in a spiked state and is advantageous for high image quality. The weakly magnetized material is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
キャリアの樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The material for the resin layer of the carrier is not particularly limited and can be appropriately selected from known resins according to the purpose. Examples thereof include amino resins, polyvinyl resins, polystyrene resins, and halogenated olefin resins. Polyester resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, polyvinyl fluoride resin, polyvinylidene fluoride resin, polytrifluoroethylene resin, polyhexafluoropropylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, fluoride Examples thereof include a copolymer of vinylidene and vinyl fluoride, a fluoroterpolymer such as a terpolymer of tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride, and a non-fluorinated monomer, and a silicone resin. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、その導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1(μm)以下が好ましい。平均粒子径が1(μm)を超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。 The resin layer may contain conductive powder or the like as necessary. Examples of the conductive powder include metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide. The average particle diameter of these conductive powders is preferably 1 (μm) or less. When the average particle diameter exceeds 1 (μm), it may be difficult to control electric resistance.
キャリアの樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付をおこなうことにより形成することができる。塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法等が挙げられる。 The carrier resin layer is prepared, for example, by dissolving the silicone resin in a solvent to prepare a coating solution, and then uniformly coating the coating solution on the surface of the core by a known coating method, drying, and baking. It can form by performing. Examples of the application method include a dipping method, a spray method, and a brush coating method.
キャリアにおける樹脂層の量としては、0.01〜5.0(質量%)が好ましい。樹脂層の量が、0.01(質量%)未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができないことがあり、5.0(質量%)を超えると、樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。 The amount of the resin layer in the carrier is preferably 0.01 to 5.0 (% by mass). If the amount of the resin layer is less than 0.01 (% by mass), a uniform resin layer may not be formed on the surface of the core material. If the amount exceeds 5.0 (% by mass), the resin layer Becomes too thick and granulation of carriers occurs, and uniform carrier particles may not be obtained.
また、現像装置内に予め収容される現像剤(初期剤)も、上述したトナーとキャリアとを混合したものである。現像剤におけるキャリアの含有量(キャリア濃度)としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、90〜98(質量%)が好ましく、93〜97(質量%)がより好ましい。 The developer (initial agent) stored in advance in the developing device is also a mixture of the above-described toner and carrier. There is no restriction | limiting in particular as content (carrier density | concentration) of the carrier in a developing agent, According to the objective, it can select suitably. For example, 90-98 (mass%) is preferable and 93-97 (mass%) is more preferable.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する表面が移動可能に構成されその表面上に磁界を形成する複数の磁極を有する現像ローラ5などの現像剤担持体を備え、現像剤担持体の表面に担持された現像剤を、感光体1などの像担持体と対向する現像領域に搬送することにより、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置4であって、現像領域よりも像担持体の表面移動方向下流側に設けられ、現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収する回転可能なトナー回収ローラ13などのトナー回収部材を備え、現像剤担持体が有する複数の磁極の少なくとも一つは、トナー回収部材に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられ、トナー回収部材は、現像剤担持体の表面及び像担持体の表面のいずれにも接触しないように且つ前記少なくとも一つの磁極による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触するように配置されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域よりも像担持体の表面移動方向下流側に設けられた回転可能なトナー回収部材を備える。このトナー回収部材により、現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収することができるので、浮遊トナーの飛散を防止することができる。また、現像剤担持体が有する複数の磁極の少なくとも一つは、トナー回収部材に対向する位置で前記現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられている。更に、トナー回収部材は、前記少なくとも一つの磁極による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触する位置に配置されている。この穂立ちした現像剤が、回転するトナー回収部材の表面を摺擦することにより、トナー回収部材の表面に付着している回収トナーを除去できる。これにより、トナー回収部材の表面のトナー汚れを除去し、トナー回収部材による浮遊トナーの回収機能を維持することができるので、トナーの飛散をより確実に防止することができる。しかも、トナー回収部材は、現像剤担持体の表面及び像担持体の表面のいずれにも接触しないように配置されていることにより、現像剤担持体等の表面が接触することによる摩擦熱が発生しないので、その摩擦熱によるトナー溶融を回避することができる。よって、トナーの溶融を回避しつつトナーの飛散を確実に防止することができる。
(態様B)
上記態様Aにおいて、現像装置4のケーシング96の開口から現像装置4外へ現像剤が漏れないように開口を塞ぐ現像剤シール部材を備え、その現像剤シール部材は、トナー回収ローラ13などのトナー回収部材の表面に接触しないように設けられている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤シール部材とトナー回収部材の表面との摩擦による発熱が発生しないので、トナー溶融をより確実に回避することができる。
(態様C)
上記態様A又はBにおいて、現像ローラ5などの現像剤担持体とトナー回収ローラ13などのトナー回収部材とが対向する位置において、互いの表面移動方向が反対向きとなるようにトナー回収部材を回転させる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤担持体とトナー回収部材とが対向する位置において、互いの表面移動方向が同じ向きとなるようにトナー回収部材を回転させる場合に比べ、トナー回収部材の表面に対する現像剤担持体上の穂立ちさせた現像剤の相対移動速度が大きくなり、現像剤担持体上の穂立ちさせた現像剤によってトナー回収部材の表面に付着しているトナーを除去する機能を高めることができる。
(態様D)
上記態様A乃至Cのいずれかにおいて、現像ローラ5などの現像剤担持体の表面とトナー回収ローラ13などのトナー回収部材の表面との間に、トナー回収部材の表面に付着したトナーが現像剤担持体側に移行する向きの電界を発生させる現像バイアス電源900及びトナー回収バイアス電源910などの電界発生手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤担持体の表面とトナー回収部材の表面との間に形成される所定の電界により、トナー回収部材の表面に付着したトナーを現像剤担持体側に静電的に移動させることができるので、トナー回収部材の表面からのトナー除去を促進させることができる。
(態様E)
感光体1などの像担持体と、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置4と、を備えた複写機500などの画像形成装置であって、像担持体の表面とトナー回収部材の表面との間隙が、現像剤担持体の表面とトナー回収ローラ13などのトナー回収部材の表面との間隙よりも小さい。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤担持体とトナー回収部材との間隙で生じる流路抵抗に比べ、像担持体とトナー回収部材との間隙で生じる流路抵抗が大きい。気流は流路抵抗が小さい方に流れやすいので、上述したように流路抵抗に差を生じさせることによって、現像装置4内の浮遊トナーは現像装置外への流出しづらく、現像装置内へ流入し易くなり、現像装置外へのトナー飛散がより確実に防止される。
(態様F)
上記態様Eにおいて、感光体1などの像担持体の表面とトナー回収ローラ13などのトナー回収部材の表面との間に、トナーが像担持体側に移行する向きの電界を発生させるトナー回収バイアス電源910などの電界発生手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体の表面とトナー回収部材の表面との間に形成される所定の電界により、トナー回収部材の表面に付着したトナーを像担持体側に静電的に移動させることができるので、トナー回収部材の表面からのトナー除去を促進させることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A developer carrying member such as a developing
According to this, as described in the above embodiment, the rotatable toner collecting member is provided on the downstream side in the surface moving direction of the image carrier from the developing region. With this toner collecting member, the floating toner floating in the developing device can be collected, so that the floating toner can be prevented from scattering. Further, at least one of the plurality of magnetic poles of the developer carrying member is provided so as to form a magnetic field for causing the developer to spike at a position facing the toner collecting member. Further, the toner recovery member is disposed at a position in contact with the developer spiked by the magnetic field generated by the at least one magnetic pole. The spiked developer rubs the surface of the rotating toner collecting member, so that the collected toner attached to the surface of the toner collecting member can be removed. As a result, the toner contamination on the surface of the toner collecting member can be removed and the floating toner collecting function of the toner collecting member can be maintained, so that toner scattering can be more reliably prevented. In addition, since the toner collecting member is arranged so as not to contact either the surface of the developer carrier or the surface of the image carrier, frictional heat is generated by the contact of the surface of the developer carrier and the like. Therefore, toner melting due to the frictional heat can be avoided. Therefore, it is possible to reliably prevent the toner from scattering while avoiding melting of the toner.
(Aspect B)
In the aspect A, a developer seal member that closes the opening from the opening of the
According to this, as described in the above embodiment, since heat is not generated due to friction between the developer seal member and the surface of the toner recovery member, toner melting can be avoided more reliably.
(Aspect C)
In the above aspect A or B, at the position where the developer carrying member such as the developing
According to this, as described in the above embodiment, compared to the case where the toner collecting member is rotated so that the surface movement directions of the developer carrying member and the toner collecting member face each other at the same position. The relative movement speed of the developer spiked on the developer carrying member with respect to the surface of the toner collecting member is increased, and the developer spiked on the developer carrying member adheres to the surface of the toner collecting member. The function of removing toner can be enhanced.
(Aspect D)
In any one of the above aspects A to C, the toner attached to the surface of the toner collecting member is between the surface of the developer carrying member such as the developing
According to this, as described in the above embodiment, the toner attached to the surface of the toner recovery member is removed by the predetermined electric field formed between the surface of the developer carrying member and the surface of the toner recovery member. Since the toner can be electrostatically moved to the carrier side, toner removal from the surface of the toner recovery member can be promoted.
(Aspect E)
An image forming apparatus such as a copying
According to this, as described in the above embodiment, the flow path resistance generated in the gap between the image carrier and the toner recovery member is larger than the flow path resistance generated in the gap between the developer carrier and the toner recovery member. . Since the air flow tends to flow in the direction where the flow path resistance is small, as described above, by causing a difference in the flow path resistance, the floating toner in the developing device 4 is difficult to flow out of the developing device and flows into the developing device. This makes it easier to prevent the toner from scattering outside the developing device.
(Aspect F)
In the above aspect E, a toner recovery bias power source that generates an electric field in a direction in which the toner moves to the image carrier side between the surface of the image carrier such as the
According to this, as described in the above embodiment, the toner attached to the surface of the toner collection member is removed from the image carrier side by a predetermined electric field formed between the surface of the image carrier and the surface of the toner collection member. Therefore, the toner removal from the surface of the toner collecting member can be promoted.
1 感光体
4 現像装置
5 現像ローラ
13 トナー回収ローラ
18 プロセスカートリッジ
81 現像スリーブ
82 磁石ローラ
83 磁気穂
90 中空スリーブ
91 シールド磁石(現像剤漏れ防止用の磁界発生手段、磁気シールド発生手段)
96 ケーシング
500 複写機
900 現像バイアス電源
910 トナー回収バイアス電源
P12 磁極(磁気穂発生磁極)
DESCRIPTION OF
96
Claims (9)
前記現像領域よりも前記像担持体の表面移動方向下流側に設けられ、当該現像装置内に浮遊している浮遊トナーを回収する回転可能なトナー回収部材を備え、
前記現像剤担持体が有する複数の磁極の少なくとも一つは、前記トナー回収部材に対向する位置で前記現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するように設けられ、
前記トナー回収部材は、前記現像剤担持体の表面及び前記像担持体の表面のいずれにも接触しないように且つ前記少なくとも一つの磁極による磁界で穂立ちさせられた現像剤に接触するように配置されていることを特徴とする現像装置。 A developer carrying body including a toner and a magnetic carrier and having a plurality of magnetic poles that form a magnetic field on the surface is supported, and is carried on the surface of the developer carrying body. A developing device that develops a latent image formed on an image carrier by conveying the developer to a development region facing the image carrier,
A rotatable toner collecting member provided downstream of the developing region in the surface moving direction of the image carrier and collecting floating toner floating in the developing device;
At least one of the plurality of magnetic poles of the developer carrying member is provided so as to form a magnetic field that causes the developer to spike at a position facing the toner collecting member,
The toner collecting member is disposed so as not to contact either the surface of the developer carrier or the surface of the image carrier and to contact the developer spiked by a magnetic field by the at least one magnetic pole. A developing device.
前記トナー回収部材と当該現像装置のケーシングとの間から現像装置外へ漏れる方向の現像剤の移動を阻止する磁界を発生させる磁界発生手段が、該トナー回収部材の表面に非接触で対向するように設けられていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
Magnetic field generating means for generating a magnetic field for preventing the movement of the developer in a direction leaking out of the developing device from between the toner collecting member and the casing of the developing device faces the surface of the toner collecting member in a non-contact manner. A developing device provided in the apparatus.
前記現像剤担持体と前記トナー回収部材とが対向する位置において、互いの表面移動方向が反対向きとなるように該トナー回収部材を回転させることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
A developing device, wherein at a position where the developer carrying member and the toner collecting member are opposed to each other, the toner collecting member is rotated so that the surface moving directions are opposite to each other.
前記現像剤担持体の表面と前記トナー回収部材の表面との間に、該トナー回収部材の表面に付着したトナーが該現像剤担持体側に移行する向きの電界を発生させる電界発生手段を備えたことを特徴とする現像装置。 In the developing device according to any one of claims 1 to 3,
An electric field generating unit is provided between the surface of the developer carrying member and the surface of the toner collecting member to generate an electric field in a direction in which the toner attached to the surface of the toner collecting member moves to the developer carrying member. A developing device.
前記現像手段として、請求項1乃至4のいずれかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: an image carrier; and a developing unit that develops a latent image formed on the image carrier,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing unit.
前記像担持体の表面と前記トナー回収部材の表面との間隙が、前記現像剤担持体の表面と前記トナー回収部材の表面との間隙よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
An image forming apparatus, wherein a gap between the surface of the image carrier and the surface of the toner collecting member is smaller than a gap between the surface of the developer carrier and the surface of the toner collecting member.
前記像担持体の表面と前記トナー回収部材の表面との間に、前記トナーが該像担持体側に移行する向きの電界を発生させる電界発生手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5 or 6,
An image forming apparatus comprising: an electric field generating unit configured to generate an electric field in a direction in which the toner moves to the image carrier side between the surface of the image carrier and the surface of the toner collecting member.
前記現像装置と前記像担持体とが収容されたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5,
An image forming apparatus comprising a process cartridge in which the developing device and the image carrier are accommodated.
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