JP5044790B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の手段は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置であり、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる分岐経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させてトナー濃度変動の位相制御を行なう位相制御機構を備える現像装置において、分岐した現像剤のうち、トナー補給がなされる位置に対して、前記分岐経路を介して下流側の分岐点よりも上流側の分岐点へ合流させる単位時間当たりの現像剤の移動量を多くする現像装置であって、
前記現像剤を保持し現像領域へ搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュ状の供給搬送部材を備えた供給搬送路と、補給されたトナーを攪拌するスクリュ状の攪拌搬送部材を備えた攪拌搬送路と、前記供給搬送路と前記攪拌搬送路を分ける仕切り板とを備え、
前記位相制御機構として、前記仕切り板の途中には前記分岐経路となる少なくとも1つ以上の開口部が設けられ、単位時間当たりに前記開口部において移動する現像剤のうち、前記攪拌搬送路から前記供給搬送路へと移動する現像剤量よりも、前記供給搬送路から前記攪拌搬送路へと移動する現像剤量の方を多くする構成であって、前記仕切り板の前記開口部の中心位置と、前記現像剤が前記攪拌搬送路から前記供給搬送路へ移動する方の受渡し部側の前記現像装置端部の開口部の中心位置との差x[m]は、
(3/16+(1/2)・n)・λ≦x≦(5/16+(1/2)・n)・λ
(λ[m]:現像剤搬送部材上のトナー濃度変動の波長、n=0,1,2,・・・)
の範囲にあることを特徴とする。
λ=u・T
の関係となることを特徴とする。
また、本発明の第4の手段は、第1乃至第3のいずれか1つの手段の現像装置において、前記供給搬送部材の前記開口部に面した部分においてスクリュの羽根に切り欠きがあることを特徴とする。
また、本発明の第6の手段は、第1乃至第5のいずれか1つの手段の現像装置において、前記開口部は画像領域内に設置されていることを特徴とする。
また、本発明の第8の手段は、第7の手段の現像装置において、前記現像剤へのトナーの補給が前記回収用現像剤搬送部材上で行われることを特徴とする。
また、本発明の第10の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第1乃至第8のいずれか1つの手段の現像装置、あるいは第9の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする。
また、本発明の第12の手段は、第10の手段の画像形成装置において、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
そこで、本発明の第1の手段の現像装置では、分岐した現像剤を分岐経路を介して上流側の分岐点へ多く戻して合流させることにより、混合が不十分な現像剤の下流側への流入が減少するとともに、上流側へ流入した現像剤はより長い距離を搬送されることになり、十分に混合され適正に帯電されてから現像領域に供給されるため、弱帯電トナーによるトナー飛散や地肌汚れなどの不具合は生じない。
また、第4の手段の現像装置では、第1乃至第3のいずれか1つの手段の構成及び効果に加え、供給搬送路においてスクリュの羽根に切り欠きがあることにより、その部分で現像剤の搬送軸方向の搬送力が弱まり現像剤が滞留し、現像剤の高さが上昇するために、現像剤は供給部から攪拌部へとより移動されやすくなる。
そこで、第6の手段の現像装置では、第1乃至第5のいずれか1つの手段の構成及び効果に加え、前記開口部は画像領域内に設置されていることにより、開口部が画像領域(現像領域)内にあっても、トナー濃度の高い現像剤が供給部材側に多く供給されることはないため、弱帯電トナーによる不具合の問題がない。よって現像装置の小型化や低コスト化、現像剤容量の低減に寄与する。
また、第8の手段の現像装置では、第7の手段の構成及び効果に加え、補給されたトナーは回収搬送路と攪拌搬送路を攪拌されながら搬送されるので、よりトナー濃度変動の振幅が低い状態にて位相制御を行うことが出来、より確実にトナー濃度変動を低下させることができる。
また、本発明に係る参考例6として、第1〜第8のいずれか1つの手段の現像装置において、前記現像剤として、参考例5の現像剤を用いたことを特徴としており、参考例1や、参考例2〜参考例4と同様の効果が得られる。
図15は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施例について説明する。
この画像形成装置は、イエロー(以下、「Y」と記す)、シアン(以下、「C」と記す)、マゼンタ(以下、「M」と記す)、ブラック(以下、「K」と記す)の4色のトナーを用いて多色またはカラー画像を形成するものである。
次に、図16に示した現像装置5の2軸搬送スクリュタイプを例に上げて位相制御機構を説明する。
画像形成に応じて現像部にてトナーが消費され、トナー補給部において間欠的なトナー補給が行われるような現像装置内では、図1に示すように、2つの現像剤搬送部材(攪拌搬送スクリュ5cと供給搬送スクリュ5b)の長手方向でトナー濃度の周期的な変動が見られる。ここで、図1ではトナー濃度の高い部分を破線で囲んで点描した。
トナー補給によって作られる変動の波長は、
λ1=u・T1
であり、トナー消費によって作られる変動の波長は、
λ2=u・T2
である。
λ≒λ1
と近似できる。すなわちトナー濃度の変動とはトナー補給によるものを主に考慮すればよい。つまりこれは補給トナーの周期で発生するトナー濃度変動である。本実施例ではλは100mmであった。
よって経路(2)'および経路(2)'' の現像剤量の大小によりトナー濃度変動の波形が制御可能であり、経路(2)'' の現像剤量を経路(2)'よりも増やすことが、点C付近におけるトナー濃度変動を抑制するのに有利であることがわかる。なぜならばこの方が現像剤搬送経路の上流側の分岐点B直後においてトナー濃度変動を抑制できるからであり、搬送距離が長くなる分、拡散によりトナー濃度変動が小さくできる効果も期待できる。一方、下流側の分岐点C直後のトナー濃度変動の減少幅は小さくはなるが、すでに変動の絶対値としては小さいので問題にならない。
位相制御機構として、図10に示すように現像装置の供給搬送手段で供給搬送スクリュ5bと攪拌搬送手段である攪拌搬送スクリュ5cを隔てる仕切り板5dに、前記分岐点B,Cとなる開口部(分岐経路)5fを設けることが考えられる。これにより開口部にて現像剤の搬送が分岐・合流されることで位相の異なるトナー濃度変化の波形を重ね合わせた効果が得られる。具体的には、開口部5fを通る場合と通らない場合の経路差は、攪拌搬送部から供給搬送部へと現像剤が受け渡される受渡し部の中心から前記開口部5fの中心位置までの距離をxとすると、その2倍の2xとなる。この経路差がトナー補給によって生じるトナー濃度変動の波長λに対して半波長ずれた周期になれば、位相差がπとなりトナー濃度振幅を打ち消す効果が得られる。つまりこのときの条件は、
2x=λ/2+λ・n
となり、効果的な開口部中心位置xは、
x=λ/4+(λ/2)・n
となる。ここでn=0,1,2,・・・である。
このときの経路差2xは、(1/4)πの位相分の経路は(1/8)λであるので、
(λ/2+λ・n)−(λ/8)≦2x≦(λ/2+λ・n)+(λ/8)
の範囲となる。よって開口部の設置位置であるxは、
(3/16+(1/2)・n)・λ≦x≦(5/16+(1/2)・n)・λ
の範囲とすることが望ましい。なお、本実施例では開口部の幅は10mm、位置xは20mmとした。
まず第一の手段として、現像ローラ5aの現像スリーブ側の供給搬送部の供給搬送スクリュ5bにおいて、図12の(a),(b)に示すようにフィン5gを開口部5fに面した位置のスクリュ軸部分に取り付ける。フィンは平面状の部材であり、スクリュ5bの回転とともに回転すると、その場所における現像剤は軸に対して垂直方向に動く力を受ける。これによりこの部分の現像剤は図12(c)に示す矢印のように開口部5fを乗り越えて移動するので、少なくとも攪拌部から供給部への流入量よりは多くの現像剤を供給部から攪拌部へと移動させることが可能となる。特にフィン5gが最上部にあるときにフィンの面が開口部5fと平行になるように設置されていると、よりフィンによる現像剤の移動効果は高まる。本実施例では外径15mm、軸径5mm、羽根のピッチ20mmのスクリュ5bに対し、フィン5gの大きさが、幅20mm、高さ5mmのものを一つ使用した。なお、フィン5gは複数取り付けても良い。
前述の図16に示したような通常の二軸搬送スクリュ(供給搬送スクリュ5b、攪拌搬送スクリュ5cの2つの現像剤搬送スクリュを持つ)構成と、本実施例の三軸搬送スクリュ構成の差異について以下に説明する。
まず図17にて現像装置40の構成について説明する。この現像装置40は主に現像ローラ41、回収搬送スクリュ43bを備えた回収搬送路43a、供給搬送スクリュ44bを備えた供給搬送路44a、攪拌搬送スクリュ45bを備えた攪拌搬送路45a、位相制御手段である開口部48、現像剤層規制部材42、回収部ケーシング46a、回収ケーシング先端部46b、トナー濃度センサ47等、から構成される。
回収搬送スクリュ43bの軸中心位置は、現像ローラ41のそれよりも下方に、かつ、供給搬送スクリュ44bと攪拌搬送スクリュ45bのそれよりも上方になるように、回収部が配置されている。供給搬送路44aと攪拌搬送路45aは両端部および開口部48にて連通しており、現像剤が循環するようになっている。端部および開口部48以外の部分ではケースにより仕切られていて供給搬送路と攪拌搬送路間で現像剤の移動はない。本実施例の現像ローラ41の外径は18mm、各スクリュの外径は14mm、軸径は5mmとした。また、各スクリュのスクリュピッチは25mmとした。なお、これらの値は本発明を限定するものではなく、一例を示したものである。
現像ローラ41は主に内部に固定された磁界発生手段(例えば複数の磁極が着磁されたマグネットローラ)と回転可能な現像スリーブから構成されている。
回収ケーシング先端部46bと現像ローラ41は当接することなく、所定の間隙を保って設置される。
図18は図17において現像装置の上部をA、下部をBとしたときにそれぞれにおける現像剤の流れ(矢印)を示したものである。
回収搬送路43aにおける回収現像剤は下流にて量を増やしながら回収搬送スクリュ43bにより搬送されていくが、その回収搬送路43aの途中にてトナー補給手段50により未使用トナー50aが補給される。トナー補給手段50としては、例えば一軸偏心スクリュポンプ(通称:モーノポンプ)などを使用することができる。その後、補給トナーと回収現像剤は攪拌されつつ搬送され、連通部46cから下部の攪拌搬送路45aに落下する。これにより補給トナーは回収搬送路43aおよび攪拌搬送路45aをより長い距離にわたり搬送されることになり、補給トナーは拡散されるので、位相制御手段に入力される現像剤のトナー濃度振幅が小さくなり、確実にトナー濃度変動を低下させることが可能となる。
次に、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に好適に用いられる現像剤について説明する。本発明では現像剤として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いている。以下、二成分現像剤に用いるキャリアとトナーについて説明する。
本発明に係る二成分現像剤に用いるキャリアとしては、磁性キャリアを用いれば良く、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径20〜100μmが好ましく、20〜60μmがさらに好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体にキャリア付着が生じやすく、100μmを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Znを含むCuフェライトは飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスに合せて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、0.05〜10μm、好ましくは0.3〜4μmがよい。
本発明の現像装置で用いる現像剤のトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、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)、ファストスカーレット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、ピ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。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、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。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
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としては、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。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
この形状係数SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
この形状係数SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
3:帯電装置
4:露光装置(潜像形成手段)
5:現像装置
5a:現像ローラ(現像剤担持体)
5b:供給搬送スクリュ(現像剤供給搬送部材)
5c:攪拌搬送スクリュ(現像剤攪拌搬送部材)
5d:仕切り板
5e:現像剤規制部材
5f:開口部
5g:フィン
5h:切り欠き部分
5i:現像装置ケーシング
6:転写装置
7:感光体クリーニング装置
10:中間転写ベルト(中間転写体)
11、12、13:支持ローラ
14(14Y、14C、14M、14K):一次転写ローラ
15:ベルトクリーニング装置
16:二次転写ローラ
20:給紙カセット
21:給紙ローラ
22:レジストローラ対
23:加熱定着装置(定着手段)
24:排紙ローラ
30:カラー画像形成ユニット
31Y、31C、31M、31K:トナーボトル
40:三軸搬送タイプの現像装置
41:現像ローラ(現像剤担持体)
42:現像剤層規制部材
43a:回収搬送路
43b:回収搬送スクリュ(現像剤回収搬送部材)
44a:供給搬送路
44b:供給搬送スクリュ(現像剤供給搬送部材)
45a:攪拌搬送路
45b:攪拌搬送スクリュ(現像剤攪拌搬送部材)
Claims (12)
- トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像し顕像化する現像装置であり、トナー補給や現像によるトナー消費により空間的にトナー濃度変動している現像装置内の現像剤の流れに対し、所定の地点で分岐点を作り、該分岐点で分岐させた各々の現像剤を異なる分岐経路を通過させることにより該現像剤中のトナー濃度変動の位相をずらした後、位相のずれた現像剤同士を再び合流させてトナー濃度変動の位相制御を行なう位相制御機構を備える現像装置において、
分岐した現像剤のうち、トナー補給がなされる位置に対して、前記分岐経路を介して下流側の分岐点よりも上流側の分岐点へ合流させる単位時間当たりの現像剤の移動量を多くする現像装置であって、
前記現像剤を保持し現像領域へ搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュ状の供給搬送部材を備えた供給搬送路と、補給されたトナーを攪拌するスクリュ状の攪拌搬送部材を備えた攪拌搬送路と、前記供給搬送路と前記攪拌搬送路を分ける仕切り板とを備え、
前記位相制御機構として、前記仕切り板の途中には前記分岐経路となる少なくとも1つ以上の開口部が設けられ、単位時間当たりに前記開口部において移動する現像剤のうち、前記攪拌搬送路から前記供給搬送路へと移動する現像剤量よりも、前記供給搬送路から前記攪拌搬送路へと移動する現像剤量の方を多くする構成であって、前記仕切り板の前記開口部の中心位置と、前記現像剤が前記攪拌搬送路から前記供給搬送路へ移動する方の受渡し部側の前記現像装置端部の開口部の中心位置との差x[m]は、
(3/16+(1/2)・n)・λ≦x≦(5/16+(1/2)・n)・λ
(λ[m]:現像剤搬送部材上のトナー濃度変動の波長、n=0,1,2,・・・)
の範囲にあることを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記波長λは、現像剤移動速度をu[m/s]、トナー補給時間間隔をT[s]とすると、
λ=u・T
の関係となることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2に記載の現像装置において、
前記供給搬送部材の回転軸上における前記開口部に面した部分に平面状のフィンを備えることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記供給搬送部材の前記開口部に面した部分においてスクリュの羽根に切り欠きがあることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記開口部に面した部分において前記供給搬送部材の底部位置は前記攪拌搬送部材の底部位置よりも高い位置にあることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記開口部は画像領域内に設置されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに回収した現像剤を前記供給用現像剤搬送部材と平行でかつ同方向に搬送する回収用現像剤搬送部材を備えることを特徴とする現像装置。 - 請求項7に記載の現像装置において、
前記現像剤へのトナーの補給が前記回収用現像剤搬送部材上で行われることを特徴とする現像装置。 - 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置として、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置、あるいは請求項9に記載のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10記載の画像形成装置において、
現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10記載の画像形成装置において、
少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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