JP3606609B2 - リサイクル現像法 - Google Patents

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やプリンター等の電子写真装置に使用されるリサイクル現像法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に電子写真における画像形成は、感光体表面を帯電(主帯電)し、次いで画像露光を行って感光体表面上に静電像を形成し、これを現像器内に充填されている現像剤により現像して可視像化されたトナー像を形成し、該トナー像を所定の用紙に転写し、転写後の感光体上に残存しているトナー像をクリーニングブレード等の手段で除去することにより一サイクルの画像形成工程が完了するというものである。
上記の現像剤としては、例えば着色樹脂組成物から成る顕電性トナーと磁性キャリヤとから成る二成分系磁性現像剤が代表的であり、現像器中に設けられた現像剤搬送用スリーブにより、該現像剤を磁気ブラシの形で現像域に搬送し、この磁気ブラシを感光体上の静電像に摺擦し、トナーを静電像上に付着せしめることにより現像が行われる。
【0003】
最近になって、トナーの再利用を目的として、クリーニングにより除去回収されたトナーを、再び現像器中に循環して再度現像に使用するリサイクル現像法が多く提案され、実際の電子写真装置にも適用されている。このリサイクル現像法が適用されているのは、一般に有機感光体(OPC)を用いた安価な低速機である。
このリサイクル現像法においては、現像器内にはスタート用現像剤が充填されており、該現像剤中のトナーが消費されて一定濃度以下になると、トナー供給用ホッパーからバージントナーが補給され、またクリーニングによって回収された回収トナーも補給される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述したリサイクル現像法においては、クリーニングによって回収されて再使用に供される回収トナーの物性が、スタート現像剤中に含まれるトナー或いは現像器中に補給されるバージントナーの物性と異なるという問題がある。
例えば、トナー表面は、シリカやアルミナ等の処理剤で表面処理され、流動性等の物性が安定に保持されるようになっているが、一旦現像に供されて感光体表面に付着し、その後クリーニングにより回収されたトナーは、クリーニングによる外的応力や回収後に現像器内に搬送する過程で加わる力などにより、表面処理剤が外されたり或いはトナー粒子中に埋没してしまい、帯電量が低いものとなってしまう。従って、回収トナーが現像器中に補給されるにしたがい現像剤中のトナー帯電量が低下し、かぶりやトナー飛散を生じるという不都合が生じるのである。
【0005】
さらに現像器中には、トナー濃度センサが設けられており、トナーとキャリヤとから成る現像剤のトナー濃度(T/D)を一定の範囲にコントロールするようになっている。このトナー濃度コントロールは、現像剤の透磁率に対応して現像剤中のトナー濃度も変化することを利用したものであり、トナー濃度センサにより、現像剤の透磁率を検出し、該センサの出力値に応じて現像器中にトナーを補給することにより行われる。
【0006】
しかるに、前述した回収トナーの補給による現像剤の物性変化は、このようなトナー濃度コントロールにも悪影響を与える。例えば図3の曲線Aは、スタート現像剤における濃度センサの出力(現像剤の透磁率に対応)とトナー濃度(T/D)との関係を示すが、この曲線によれば、トナー補給のON−OFFのしきい値をセンサ出力値3Vに設定しておけば、トナー濃度が3.5%以下になると現像器内にトナーが補給される。しかし、回収トナーが現像器内に補給されるようになると、現像剤の物性変化により、濃度センサの出力とトナー濃度との関係は、例えば曲線Bに示される様に変化してしまう。従って、上述したしきい値の設定では、一定のトナー濃度を保持することが困難となってしまうのである。
【0007】
従って、本発明の目的は、クリーニングにより回収されたトナーを現像器内に循環して再使用するリサイクル現像法において、回収トナーの混合による現像剤の物性低下、特に帯電量の低下を抑制することにより常に安定した画像形成を行うことが可能な方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記リサイクル現像法において、回収トナーが現像器内に供給された場合にも、安定してトナー濃度を一定に保持することが可能な方法を提供することにある。
【0008】
本発明によれば、現像器中に充填されたスタート現像剤を現像スリーブによって磁気ブラシの形で搬送し、該磁気ブラシにより、感光体上に形成された静電像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を所定の用紙に転写し且つ感光体上に残存するトナーをクリーニング手段で回収し、前記クリーニング手段により回収されたトナーをバージントナーと共に前記現像器中に補給しながら現像を繰り返して行うリサイクル現像法において、
前記回収トナーが補給された現像剤中のトナーの帯電立ち上がり特性が、スタート現像剤中に含まれるトナーの帯電立ち上がり特性以上となるように設定し、且つ現像器中のトナー濃度を検出するセンサからの出力に基づいてトナーの現像器内への供給をON−OFF制御するしきい値を、画像形成サイクルの初期からの積算動作時間に応じて変化させながらトナーの制御を行ってリサイクル現像を行うことを特徴とするリサイクル現像法が提供される。
【0009】
以下、回収トナーが補給された現像剤中のトナーを、リサイクルトナーと呼び、スタート現像剤中に含まれるトナーを、スタートトナーと呼ぶことがある。
【0010】
【作用】
リサイクル現像法では、初期の現像はスタート現像剤を用いて行われ、現像の繰り返しによってトナーが一定量消費されると、現像剤のトナー濃度を保持するためにバージントナーや回収トナーが補給される。
本発明においては、回収トナーを含むリサイクルトナーの帯電立ち上がり特性を、スタートトナーのそれ以上に設定することにより、回収トナーの混入によるトナー帯電量の低下を有効に緩和し、かぶりやトナー飛散を生じることなく、安定な画像形成を行うことを可能としたものである。即ち、回収トナーを含むリサイクルトナーは、スタートトナーと同等以上の帯電立ち上がり特性を示すため、現像器中での攪拌等により直ちに一定量の帯電量が付与されるため、回収トナーの混入による帯電量の低下が有効に緩和されるのである。
【0011】
尚、本明細書において、トナーの帯電立ち上がり特性とは、併用するキャリヤと一定量比(現像剤の設定トナー濃度に相当)で混合された混合物を一定容積の容器に充填し、この容器をボールミルを用いて回転させ、回転数毎にトナーの摩擦帯電量を測定することによって算出することができる。通常、10回転時の帯電量A10と1000回転時の帯電量A1000との比(A10/A1000)で帯電立ち上がり特性が示され、この比が大きいもの程帯電の立ち上がりが速く、良好な帯電特性を有する。
【0012】
本発明において、回収トナーを含むリサイクルトナーの帯電立ち上がり特性をスタートトナーの帯電立ち上がり特性以上に設定することは、例えば回収トナーと共に現像器中に補給する補給用バージントナーの帯電立ち上がり特性を、スタートトナーの帯電立ち上がり特性よりも大きくすることによって容易に行うことができる。
尚、トナーの帯電立ち上がり特性の調整は、例えばトナー粒子の表面処理剤の種類や量をコントロールすることによって行うことができる。
【0013】
また本発明のリサイクル現像法においては、回収トナーの混入による現像剤の物性低下が緩和されることから、現像器中の現像剤のトナー濃度をセンサによって検出し、該検出値に基づいてバージントナーを現像器中に補給することにより、一定のトナー濃度を保持しながら現像を行うことができる。特にバージントナーの供給のON−OFF制御のしきい値となるセンサ検出値を、画像形成サイクルの動作時間に応じて変化させることにより、常に一定のトナー濃度を保持することが可能である。
尚、画像形成サイクルの動作時間は、例えば現像器に設けられている現像剤搬送用スリーブの動作時間に相当するから、該スリーブの駆動モータの駆動時間の積算値に応じてしきい値を変化させればよい。
【0014】
【発明の好適態様】
(電子写真装置)
本発明のリサイクル現像法を好適に実施する電子写真装置の一例を簡略して示す図1において、感光体ドラム1の周囲には、主帯電装置2、光学系3、現像装置4、転写用帯電装置5及びクリーニングブレード等のクリーニング装置6が、この順序に設けられており、さらに感光体ドラム1に隣接して定着装置7が設けられている。
【0015】
即ち、主帯電装置2により感光体ドラム1表面が帯電され、次いで光学系3による画像露光が行われ、感光体ドラム1上には静電像が形成される。この静電像は、現像装置4により現像され、可視像化されたトナー像が形成され、転写用帯電装置5によって所定の用紙8上に転写される。転写されたトナー像を有する用紙8は、定着装置7に導入され、熱、圧力等によって該トナー像の定着が行われる。一方、転写後の感光体ドラム上に残存するトナーは、クリーニング装置6により感光体ドラム1表面から除去され、回収される。このようにして画像形成サイクルの一行程が完了する。
【0016】
(現像装置)
上記の現像装置4は、内部にマグネットを有する現像剤搬送用スリーブ10と現像器11とを備えており、現像器11内には現像剤が充填されている。即ち、この現像剤がスリーブ10によって磁気ブラシの形で搬送され、この磁気ブラシが感光体ドラム1表面に摺擦され、静電像に帯電トナーが付着することによりトナー像が形成されるものである。
【0017】
本発明においては、この現像スリーブ10として、例えば径が40mm以下、特に30乃至10mmの範囲にある小径のものを好適に使用することができる。即ち、小径の現像スリーブ10を用いた場合には、現像時間(磁気ブラシと感光体ドラム1との接触時間)が短くなるため、一層効率のよい現像が要求される。本発明では、前述したトナーの帯電立ち上がり特性の調整により、リサイクルトナーの帯電量の低下が有効に緩和されているため、このような小径の現像スリーブ10を用いた場合にも、効率よく現像を行うことができる。尚、現像スリーブの径が10mmよりも小さくなると、現像時間が短くなり過ぎ、帯電立ち上がり特性の調整をおこなっても現像効率の低下を免れず、かぶりやトナー飛散等を生じることがある。
【0018】
この現像装置4の構造を図2に示す。図1及び図2から理解される様に、現像器11は、仕切り壁20によって2つの室4a及び4bに区画されており、各室内に、それぞれスパイラル21及び22が設けられている。また仕切り壁20には、トナー濃度センサ23が設けられている。さらに一方の室4bは、スパイラル24を内蔵するトナー補給用ホッパー25に連通しており、このホッパー25の上部には、補給用バージントナーが充填されたトナータンク26が配置されている。
即ち、トナータンク26内のバージントナーは、ホッパー25内に供給され、スパイラル24によって現像器11内の室4b内に補給される。室4b内に補給されたバージントナーは、スパイラル22及び21によって室4bと4aとの間を往復し、既に現像器11内に存在している現像剤と混合され、室4aからスリーブ10に供給されて現像に供される。
尚、スリーブ10はモータ26によって駆動回転し、ホッパー25内のスパイラル24は、モータ26とは別個に独立駆動するモータ27によって駆動回転され、モータ27は、トナー濃度センサ23の検出出力によってON−OFF制御される。
【0019】
一方、ホッパー25に連通して回収トナー貯留槽30が設けられており、前述したクリーニング装置6によって回収されたトナーは、自然落下或いは吸引により、貯留槽30内に一時的に収容される。
この貯留槽30内には、底部にスパイラル31が設けられ、その先端はホッパー25内にまで延びており、且つ該先端部にはパドル32が設けられており、このパドル32は、スパイラル24に隣接している。即ち、回収トナーは、スパイラル31及びパドル32によってホッパー25内に送り込まれ、スパイラル24によって補給用のバージントナーと混合攪拌され、該バージントナーと共に現像器11内に補給されて現像に供される。
尚、通常、スパイラル31及びパドル32は、スリーブ10の駆動モータ26に連結された駆動伝達手段(例えばウオーム、ギヤ等)により、スリーブ10と一体に駆動し得る様になっている。
【0020】
(現像方法)
上述した現像装置4を用いてのリサイクル現像は、現像器11中の現像剤のトナー変化で示すと、次の行程で進行する。
▲1▼スタート現像剤トナーによる現像。
▲2▼スタート現像剤トナー+補給用バージントナー+回収トナーによる現像。
▲3▼補給用バージントナー+回収トナーによる現像。
▲4▼回収トナーによる現像。
【0021】
補給用バージントナーは、既に述べた通り、回収トナーと予め混合されて現像器11中に補給されるが、この補給のタイミングは、現像器11のトナー濃度が一定値以下になった時に行われる。即ち、トナー濃度センサ23の濃度検出出力値が予め設定したしきい値になった時に、モータ27が一定時間駆動し、ホッパー25内のスパイラル24が作動してバージントナーが現像器11中に供給される。一方、クリーニング装置6によって回収された回収トナーは、貯留槽30内に収容され、スリーブ10の駆動と同時に、即ち現像動作中に駆動するスパイラル31及びパドル32によってホッパー25内に送り込まれ且つホッパー25内のバージントナーと混合攪拌されている。したがって、回収トナーはバージントナーと共に現像器11中に補給されて現像に供される。
【0022】
このように、回収トナーを、予め補給用のバージントナーと混合されて現像器11内に補給することにより、現像剤の均質性が保持され、また現像剤の急激な物性低下を防止する上で極めて好適である。
【0023】
本発明方法においては、上述した現像器11内へのトナーの補給のON−OFFのしきい値を、複写時間、例えばスリーブ10を駆動するモータ26の駆動時間の積算値に応じて設定して変化させることが好ましい。即ち、該モータ26の駆動時間の積算値が一定時間となる毎にON−OFFのしきい値を設定しておくのである。これにより、回収トナーが現像器11中に補給され、現像剤の物性変化が生じても、その物性変化が急激なものでない限り、常に一定のトナー濃度を保持する様に調整することが可能となるのである。
尚、感光体ドラム1としては、有機感光体のみならず、非晶質セレン、非晶質シリコン等の公知の感光体を使用することができるが、一般的には有機感光体、特に単分散型の有機感光体がコスト等の見地から好適である。
【0024】
(現像剤)
本発明においては、現像剤として、トナーと磁性キャリヤとから成る二成分系磁性現像剤が使用されるが、先にも説明した通り、回収トナーが現像器11中に供給された状態において、該現像器11内の現像剤のトナー(リサイクルトナー)の帯電立ち上がり特性を、スタートトナー以上に設定して現像を行うことが重要であり、このような設定は、補給用バージントナーの帯電立ち上がり特性をスタートトナーのそれよりも高く設定することにより行われる。
【0025】
スタートトナー
先ずスタート現像剤中のスタートトナーとしては、それ自体公知のトナー、即ち、定着用樹脂中に、着色剤顔料や帯電制御剤、離型剤等のトナー配合剤を分散し、且つ流動性向上剤で表面処理されたものが使用される。
【0026】
例えば定着用樹脂としては、トナーに要求される定着性と検電性とを有するもの、具体的にはスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂、変性ロジン等が使用され、好ましくはスチレン−アクリル系樹脂が使用される。
【0027】
着色剤顔料は、通常、定着用樹脂媒質100重量部当り2乃至20重量部、特に5乃至15重量部の量で使用されるが、その適当な例は次の通りである。
黒色顔料
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック。
黄色顔料
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、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、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローNCG、タートラジンレーキ。
橙色顔料
赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、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、インダスレンブリリアントオレンジRK、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GK。
赤色顔料
ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B。
紫色顔料
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。
青色顔料
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、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC。
緑色顔料
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG。
白色顔料
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
体質顔料
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。
【0028】
また帯電制御剤としては、例えばニグロシンベース(C.I.50415)、オイルブラック(C.I.26150)、スピロンブラック等の油溶性染料、含金属アゾ染料、ナフテン酸金属塩、アルキルアリチル酸の金属塩、脂肪酸石ケン、樹脂酸石ケン等が使用される。これら帯電制御剤の配合量は、通常、定着用樹脂100重量部当たり、0.1乃至10重量部、特に0.5乃至5重量部である。
【0029】
また現像により形成され且つ所定の用紙に転写されたトナー像の定着を熱定着により行う場合には、熱定着時に離型性を付与するために離型剤が配合されるが、かかる離型剤としては、通常、ポリレフィン系樹脂、特に低分子量のポリプロピレンが好適に使用される。このような離型剤の使用量は、通常、定着用樹脂媒質100重量部当たり0.1乃至6重量部の量で配合される。
【0030】
定着用樹脂中に上述したトナー配合剤を分散させたトナー粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等のそれ自体公知の方法で製造し得るが、粉砕分級法が一般的である。例えば各トナー成分を、ヘンシェルミキサー等の混合機で前混合した後、二軸押出機等の混練装置を用いて混練し、この混練組成物を冷却した後、粉砕し、分級してトナーとする。
かかるトナーの粒径は、一般にコールターカウンターによるメジアン径が5乃至15μm、特に7乃至12μmの範囲内にあるのがよい。
【0031】
上述したトナー粒子は、表面処理剤により表面処理されるが、このような表面処理剤としては、例えば粒径が0.005 乃至0.05μm の微粉末から成る流動性改良剤と、この剤よりも粒径の大きい(通常、0.05乃至1.0μm )のスペーサ粒子とがある。
【0032】
流動性改良剤は、トナー粒子の流動性を向上させ、粒子相互の凝集を防止し且つ一定の流動性を保持させるためのものであり、微粉末シリカ、微細アルミナ、アクリル粉末などの樹脂粉末等が一般的に使用される。特に微粉末シリカとしては、オルガノポリシロキサン、シラザン等により表面処理された疎水性気相法シリカなどが好適に使用される。
【0033】
またスペーサ粒子は、転写効率を向上させる作用を有する。即ち、スペーサー粒子の外添により、トナー像と感光体表面の潜像との結合を弱めて、トナー像の剥離が容易に行われるようにし、これによりトナー像転写工程での転写効率を向上させ得るものである。また感光体として、特に有機感光体を使用した場合には、スペーサー粒子の外添により、現像に際して感光体表面を磨耗させ、常にバージンな表面で現像を行うことができるという利点もある。このスペーサー粒子としては、上記粒径を有する有機或いは無機の不活性定形粒子であれば、何れをも使用し得るが、一般的には、磁性粉やアルミナ、その他TiC等の無機粉末が使用される。特に磁性粉をスペーサ粒子として用いた場合には、トナー飛散を有効に防止できるという利点もある。かかる磁性粉として適当なものとしては、以下のものを例示することができる。
【0034】
四三酸化鉄(Fe)、三二酸化鉄(γ−Fe)、
酸化鉄亜鉛(ZnFe)、酸化鉄イットリウム(YFe12)、
酸化鉄カドミウム(CdFe)、
酸化鉄ガドリウム(GdFe12)、酸化鉄銅(CuFe)、
酸化鉄鉛(PbFe1219)、酸化鉄ニッケル(NiFe)、
酸化鉄ネオジウム(NdFeO)、酸化鉄バリウム(BaFe1219)、
酸化鉄マグネシウム(MgFe)、
酸化鉄マンガン(MnFe)、酸化鉄ランタン(LaFeO)、
鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(Ni)等、
これらの中でも特にマグネタイト(四三酸化鉄)が好適である。
【0035】
ところで、これら表面処理剤の量や種類はトナーの帯電立ち上がり特性に影響を与えるため、その種類に応じて、前述した帯電立ち上がり特性A10/A1000が0.65乃至0.85、特に0.70乃至0.80となる様に、その量を設定する。一般的には、流動性改良剤の量は、トナー当たり0.1乃至2.0重量%の量とし、スペーサー粒子は、トナー当たり1.5重量%以下、特に0.5乃至1.0重量%の量で使用される。
【0036】
流動性改良剤及びスペーサー粒子をトナーに外添するに際しては、予め流動性改良剤とスペーサー粒子とを粉砕条件下に緊密に混合し、この混合物をトナーに添加して十分に解碎するのがよい。
【0037】
磁性キャリヤ
上述したスタートトナーと混合されてスタート現像剤として使用される磁性キャリヤとしては、フェライトや鉄粉等のそれ自体公知の磁性体粒子を使用することができるが、好ましくは、Cu,Zn,Mg,Mn及びNiから成る群より選択された金属成分を少なくとも1種含有するソフトフェライト、例えばCu−Zn−Mgフェライト等が使用される。その粒径は、通常、40乃至120μm 、特に65乃至105μm の範囲にあるのがよい。
また磁性キャリアーとスタートトナーとの混合比は、一般に98:2乃至90:10の重量比、特に97:3乃至92:8の重量比にあるのがよい。
【0038】
さらに、上記の磁性キャリヤとしては、樹脂コートしたものを使用することができる。このような樹脂としては、シリコン樹脂とメラミン樹脂とのブレンド物、特に両者を5:5乃至9:1でブレンドしたものを好適に使用することができる。樹脂コートした磁性キャリヤを用いた場合には、特にトナーの帯電量や極性の制御、温度依存性の改良、フィルミングの防止、流動性の向上等が図れるという利点がある。
【0039】
(補給用バージントナー)
本発明において、現像によるトナーの消費に応じて回収トナーと混合して補給されるバージントナーは、上述したスタートトナーに対して、その帯電立ち上がり特性が高く設定されていることを除けば、スタートトナーと同様の組成を有するものである。
このようなトナー帯電立ち上がり特性の調整は、先に説明した通り、表面処理剤の種類や量を調整することによって容易に行うことができる。例えば、表面処理剤の量を多くすると帯電立ち上がり特性が高くなり、また表面処理剤中のアルミナやTiC等の含量を多くしても帯電立ち上がり特性が高くなる。従って、このような傾向を考慮して、補給用バージントナーを調製すればよい。
【0040】
また補給用バージントナーの帯電立ち上がり特性の程度は、例えば該トナーと回収トナーとの混合割合等の現像装置4の特性に応じて、回収トナーを含むリサイクルトナーの帯電立ち上がり特性がスタートトナー以上となる様に、装置毎に決定すればよい。
尚、現像スリーブ10の径が35mm以下、特に30乃至10mmの範囲にある小径のものを使用した場合には、前述したA10/A1000の比で示される帯電立ち上がり特性値が、リサイクルトナーにおいてスタートトナーの1.0倍以上となるようにすることが望ましい。
【0041】
【実施例】
本発明を次の例で更に説明する。
【0042】
(実施例1)
トナー粒子の調製
下記の処方により、各剤を二軸押出機を用いて溶融混練し、この混練物をジェットミルで粉砕し、風力分級機で分級し、平均粒径が10.0μm のトナー粒子を得た。
−トナー処方−
定着用樹脂: 100重量部
着色剤 : 10重量部
電荷制御剤: 1重量部
離型剤 : 5重量部
【0043】
スタートトナーの調製
飽和磁化が83emu/g 、平均粒径が0.3μm のマグネタイト(チタン工業社製BR−220)と、平均粒径が0.015 μm の疎水性シリカ微粉末(キャボット社製TS−720)とを、10:1の重量比でバイタミックスを用いて1分間混合し、前処理マグネタイトを得た。
先に調製したトナー粒子に対し、上記の前処理マグネタイトを0.25重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合し、マグネタイト処理トナーを得た。次いで、このマグネタイト処理トナーに、前記の疎水性シリカ微粉末を0.3重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合してスタートトナーを調製した。
このスタートトナーの帯電立ち上がり特性値(A10/A1000)を、以下の方法で測定し、その結果を表1に示す。
【0044】
−帯電立ち上がり特性値の測定−
3mlのポリプロピレン製容器に、トナー45mgと現像剤に用いるフェライトキャリヤ955mgとを充填し(トナー濃度4.5%)、この容器を300mlのミニボトルに入れる。このミニボトルを、ミニボトル専用ボールミル(回転速度100rpm)を用いて回転させ、回転数10及び1000の各段階で、容器中のトナーの帯電量を、ブローオフ帯電量測定機により測定し、A10/A1000を算出する。
【0045】
スタート現像剤の調製
上記のスタートトナーと、平均粒径が80μm のフェライトキャリヤ(パウダーテック社製:FL184−150)とをボールミルで混合して(75rpm,2時間)、トナー濃度4.5%のスタート現像剤を調製した。
【0046】
補給用バージントナーの調製
先に調製したトナー粒子に対し、平均粒径0.4μm のアクリル樹脂微粉末(総研化学社製MP−1000)0.5重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合し、アクリル処理トナーを調製した。次いで、このアクリル処理トナーに、平均粒径が0.015 μm のアルミナ(日本アエロジル社製アルミニウムオキサイドC)を0.2重量%及び先に用いた疎水性シリカ微粉末を0.3重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合して補給用バージントナーを調製した。
【0047】
実験
有機感光体を用いた三田工業社製複写機DC−2556を、図1に示したリサイクル方式マシンに改造し、上記のスタート剤トナー及び補給用バージントナーを用い、図4に示すフローチャートにしたがってセンサ出力によりトナー補給のON−OFF制御しきい値を変化させることによりトナー濃度を制御しながら、下記条件で3万枚の連続複写を行い、かぶり、画像濃度、トナー飛散及びT/D制御性の評価を行った。その結果を表1に示す。
感光体表面電位:800V
感光体ドラム径:30mm
ドラム−スリーブ間バイアス電圧:300V
スリーブ径:10mm
ドラム/スリーブ周速比:3.0
【0048】
かぶり;
1枚目(初期)及び3万枚目の画像におけるかぶり濃度で示した。
画像濃度;
3万枚目の画像における濃度で示した。
トナー飛散;
実験終了後のマシン内及び3万枚目の画像におけるトナー飛散の程度を目視で判断し、次の基準で示した。
○:トナー飛散なし。
△:トナー飛散はやや認められたが、画像に影響はない。
×:画像にトナー落ちが認められる程、トナー飛散が生じた。
T/D制御性;
現像剤中のトナー濃度を3.8%に安定させることができたものを○とし、しきい値の変化を調整してもトナー濃度を3.8%に安定させることができなかったものを×として示した。
【0049】
また上記の実験中、1000枚毎に現像器中のリサイクルトナーを取り出し、前述したスタートトナーと同様にして、トナー帯電立ち上がり特性値を測定し、その平均値を算出した。その結果を表1に併せて示す。
尚、1000枚目から回収トナー及び補給用バージントナーの現像器中への供給が行われた。
【0050】
(実施例2)
補給用バージントナーの調製
アルミナを1%含む平均粒径が0.015 μm のシリカ粉末(日本アエロジル社製RX−170)と、平均粒径が0.015 μm のアルミナを、重量比1:2の割合で、バイタミックスを用いて1分間混合し、前処理剤を得た。
実施例1で調製したトナー粒子に対して、上記の前処理剤を0.25重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合して補給用バージントナーを調製した。
この補給用バージントナーを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表1に示す。
【0051】
(実施例3)
補給用バージントナーの調製
実施例1で調製したトナー粒子に対して、平均粒径が0.5μm のチタンカーバイト(日本新金属社製Tic−M)を1.0重量%添加し、チタン処理トナーを得た。
次いで、このチタン処理トナーに、実施例1で用いた疎水性シリカ微粉末(平均粒径0.015 μm )を0.3重量%添加し、ヘンシェルミキサーで2分間混合して補給用バージントナーを調製した。
この補給用バージントナーを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表1に示す。
【0052】
(比較例1)
補給用バージントナーの調製
アクリル微粉末の添加量を0.3重量%に変更してアクリル処理トナーを得、このアクリルトナーに対する疎水性シリカ微粉末添加量を0.3重量%及びアルミナ添加量を0.1重量%に変更した以外は、実施例1と同様にして補給用バージントナーを調製した。
この補給用バージントナーを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表2に示す。
【0053】
(比較例2)
補給用バージントナーの調製
前処理剤の添加量を0.15重量%に変更した以外は、実施例2と同様にして補給用バージントナーを調製した。
この補給用バージントナーを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表2に示す。
【0054】
(比較例3)
補給用バージントナーの調製
チタンカーバイトの添加量を0.5重量%に変更した以外は、実施例3と同様にして補給用バージントナーを調製した。
この補給用バージントナーを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表2に示す。
【0055】
【表1】
Figure 0003606609
【0056】
【表2】
Figure 0003606609
【0057】
(実施例4)
現像装置中の現像スリーブとして径が40mmのものを用いた以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表3に示す。
【0058】
(実施例5)
現像装置中の現像スリーブとして径が10mmのものを用いた以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表3に示す。
【0059】
(実施例6)
現像装置中の現像スリーブとして径が40mmのものを用い、且つ補給用バージントナーとして実施例2で調製されたものを使用した以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表3に示す。
【0060】
(実施例7)
現像装置中の現像スリーブとして径が10mmのものを用いた以外は、実施例1と全く同様の実験を行った。その結果を表3に示す。
【0061】
(比較例4)
現像装置中の現像スリーブとして径が40mmのものを用いた以外は、実施例3と全く同様の実験を行った。その結果を表4に示す。
【0062】
(比較例5)
現像装置中の現像スリーブとして径が10mmのものを用いた以外は、実施例3と全く同様の実験を行った。その結果を表4に示す。
【0063】
【表3】
Figure 0003606609
【0064】
【表4】
Figure 0003606609
【0065】
(実施例8)
磁性キャリヤの調製
シリコン樹脂8重量部とメラミン樹脂2重量部とを混合してコーティング剤を調製した。
このコーティング剤を500重量部のトルエンに分散させ、流動床コーティング装置を用いて、平均粒径80μm の球状フェライト粒子1000重量部に噴霧コーティングし、150℃で1時間の熱処理を行い、樹脂コート磁性キャリヤを調製した。
上記の磁性キャリヤを用いた以外は、実施例1と全く同様にしてスタート現像剤を調製して同様の実験を行った。結果を表5に示す。
【0066】
(実施例9)
コーティング剤の組成を、シリコン樹脂5重量部とメラミン樹脂5重量部とに変更した以外は、実施例8と同様にして樹脂コートキャリヤを得、このキャリヤを用いた以外は実施例1と同様にして実験を行った。結果を表5に示す。
【0067】
(実施例10)
コーティング剤の組成を、シリコン樹脂9重量部とメラミン樹脂1重量部とに変更した以外は、実施例8と同様にして樹脂コートキャリヤを得、このキャリヤを用いた以外は実施例1と同様にして実験を行った。結果を表5に示す。
【0068】
(比較例6)
コーティング剤の組成を、メラミン樹脂10重量部に変更した以外は、実施例8と同様にして樹脂コートキャリヤを得、このキャリヤを用いた以外は実施例1と同様にして実験を行った。結果を表5に示す。
【0069】
(比較例7)
コーティング剤の組成を、シリコン樹脂10重量部に変更した以外は、実施例8と同様にして樹脂コートキャリヤを得、このキャリヤを用いた以外は実施例1と同様にして実験を行った。結果を表5に示す。
【0070】
【表5】
Figure 0003606609
【0071】
(実施例11)
現像スリーブの径を10mmとした以外は、実施例8と同様にして実験を行った。結果を表6に示す。
【0072】
(実施例12)
現像スリーブの径を40mmとした以外は、実施例8と同様にして実験を行った。結果を表6に示す。
【0073】
(実施例13)
現像スリーブの径を10mmとした以外は、実施例10と同様にして実験を行った。結果を表6に示す。
【0074】
(実施例14)
現像スリーブの径を40mmとした以外は、実施例10と同様にして実験を行った。結果を表6に示す。
【0075】
尚、上記の実施例11〜14及び比較例8,9においては、3万枚目の画像についてキャリヤ飛び発生の有無を評価した。その評価基準は、次の通りである。
○:無し。
△:画像に1,2個認められた。
×:画像に数10個発生。
【0076】
【表6】
Figure 0003606609
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、回収トナーを含むリサイクルトナーの帯電立ち上がり特性を、スタートトナー以上に設定してリサイクル現像を行うことによって、回収トナーの混入による急激な現像剤の帯電量の低下が緩和され、この結果、リサイクル現像によりカブリやトナー飛散等のない安定な画像を形成することができる。また、トナーの現像器中への補給のON−OFF制御のセンサ出力しきい値を、画像形成時間によって調整することにより、回収トナーが使用された場合にも常に一定のトナー濃度を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリサイクル現像法を好適に実施するための電子写真装置の一例を示す図。
【図2】図1の装置に使用される現像装置の要部を示す図。
【図3】トナー濃度センサの出力とトナー濃度との関係を示す線図。
【図4】実施例の実験において、トナー補給のON−OFF制御を行うトナー濃度センサの出力のしきい値の変化を示す図。

Claims (6)

  1. 現像器中に充填されたスタート現像剤を現像スリーブによって磁気ブラシの形で搬送し、該磁気ブラシにより、感光体上に形成された静電像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を所定の用紙に転写し且つ感光体上に残存するトナーをクリーニング手段で回収し、前記クリーニング手段により回収されたトナーをバージントナーと共に前記現像器中に補給しながら現像を繰り返して行うリサイクル現像法において、
    前記回収トナーが補給された現像剤中のトナーの帯電立ち上がり特性が、スタート現像剤中に含まれるトナーの帯電立ち上がり特性以上となるように設定し、且つ現像器中のトナー濃度を検出するセンサからの出力に基づいてトナーの現像器内への供給をON−OFF制御するしきい値を、画像形成サイクルの初期からの積算動作時間に応じて変化させながらトナーの制御を行ってリサイクル現像を行うことを特徴とするリサイクル現像法。
  2. 前記帯電立ち上がり特性の設定を、補給用のバージントナーとして、その帯電立ち上がり特性がスタート現像剤中に含まれるトナーの帯電立ち上がり特性よりも大きなものを使用することにより行う請求項1に記載のリサイクル現像法。
  3. 現像剤中のキャリヤとして、シリコン樹脂とメラミン樹脂とのブレンド物により樹脂コートされたものを使用する請求項2に記載のリサイクル現像法。
  4. シリコン樹脂とメラミン樹脂とは、5:5乃至9:1の重量比で使用されている請求項3に記載のリサイクル現像法。
  5. 前記現像スリーブとして、径が40mm以下のものを使用する請求項1に記載のリサイクル現像法。
  6. 回収トナーが補給された現像剤中のトナーの帯電立ち上がり特性が、スタート現像剤中に含まれるトナーの帯電立ち上がり特性の1.0倍以上に設定されている請求項5に記載のリサイクル現像法。
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