JP5397734B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置およびこれに採用される現像装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, and the like, and a developing device employed therein.
従来、画像形成装置の現像手段として、一成分現像装置が広く用いられている。一成分現像装置の代表的な構成としては、トナー担持体にトナーを供給する供給部材として可撓性を有するスポンジローラを用い、スポンジローラによりトナーをトナー担持体に押付けることにより、トナーを摩擦帯電させつつトナー担持体上にトナーを供給する(図8参照)。また、トナー担持体上に担持するトナー量を規制する規制部材を設け、規制部材によりトナーをトナー担持体に押付けることにより、トナーを摩擦帯電させつつトナー層を均一な薄層とする(図9参照)。このようにして、帯電され、薄層化されたトナーはトナー担持体の表面移動により潜像担持体と対向部まで搬送され現像が行われる。 Conventionally, a one-component developing device has been widely used as a developing unit of an image forming apparatus. As a typical configuration of the one-component developing device, a flexible sponge roller is used as a supply member for supplying toner to the toner carrier, and the toner is rubbed by pressing the toner against the toner carrier with the sponge roller. The toner is supplied onto the toner carrier while being charged (see FIG. 8). In addition, a regulating member that regulates the amount of toner carried on the toner carrying member is provided, and the toner is pressed against the toner carrying member by the regulating member, so that the toner layer is uniformly thin while frictionally charging the toner (see FIG. 9). In this way, the charged and thinned toner is transported to a portion facing the latent image carrier by the movement of the surface of the toner carrier and developed.
この一成分現像装置では、供給部材によるトナー供給時と、規制部材による規制時に、トナーをトナー担持体に押付けることによりトナーに強いストレスが与えられ、経時でトナー劣化を引き起こす。具体的には、トナーは樹脂を母体(バインダ)として周りに流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤を付着させているが、ストレスにより添加剤が母体(バインダ)内部へ埋没してしまい流動性が低下する。流動性の低下により、トナーはトナー担持体や規制部材へ付着しやすい状況となる。また、トナー担持体や規制部材には供給部や規制部で発生する摩擦熱が加わることにより、付着したトナーが溶解して剥がれなくなる、所謂、トナー担持体フィルミングや、規制部材へのトナー固着と言われる状態が発生する。このような状況では、経時でトナーの摩擦帯電が阻害され、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に、現像効率が低下し、画像品質が低下する。 In this one-component developing device, a strong stress is applied to the toner by pressing the toner against the toner carrying member at the time of supplying the toner by the supply member and at the time of restriction by the restriction member, and causes toner deterioration over time. Specifically, the toner is made of resin as a base material (binder), and additives such as silica and titanium called fluidized particles are attached around it. However, the additive is buried inside the base material (binder) due to stress. Fluidity decreases. Due to the decrease in fluidity, the toner tends to adhere to the toner carrier and the regulating member. In addition, the toner carrier and the regulating member are subjected to frictional heat generated at the supply unit and the regulating unit, so that the adhering toner is not dissolved and peeled off, so-called toner carrier filming or toner fixing to the regulating member. This occurs. In such a situation, the frictional charging of the toner is hindered over time, a predetermined polarity and charge amount cannot be obtained, and background staining is likely to occur, development efficiency is lowered, and image quality is lowered.
特に、近年、環境問題から画像形成装置の消費エネルギーを低減させることが望まれており、消費エネルギーのおおきなトナー定着時エネルギーを低減するようトナーの溶解温度を低下させる傾向がある。さらに、定着時の離型性を良くするためにトナーにワックス材料を混合・添加するものが多くなっている。これらのトナーの特性変化も、上記問題を発生させやすい一因となっている。 In particular, in recent years, it has been desired to reduce the energy consumption of the image forming apparatus due to environmental problems, and there is a tendency to lower the melting temperature of the toner so as to reduce the energy at the time of fixing the toner with a large energy consumption. Further, in many cases, a wax material is mixed and added to the toner in order to improve releasability at the time of fixing. Changes in the characteristics of these toners also contribute to the above problem.
そこで、トナーに与えるストレスを抑制するものが提案されている。例えば、特許文献1には、トナー供給部で供給部材をトナー担持体に対して非接触で配置し、予め帯電したトナーを、電位差を設けて供給部材からトナー担持体に静電的に供給し、規制部材により摩擦帯電をおこないトナーの帯電量をさらに安定させつつトナーを均一な薄層とするものが記載されている。 In view of this, there has been proposed one that suppresses stress applied to the toner. For example, in Patent Document 1, a supply member is disposed in a non-contact manner with respect to a toner carrier in a toner supply unit, and a precharged toner is electrostatically supplied from the supply member to the toner carrier with a potential difference. In addition, there is a description that the toner is made to be a uniform thin layer while the charging amount of the toner is further stabilized by performing frictional charging by a regulating member.
また、摩擦帯電以外の方法でトナーを帯電させるものも提案されている。例えば、特許文献2は、導電性トナーを用い、電荷付与部材として導電性塗料が塗布されたトナー容器の内壁に、電圧を印加することによってトナー容器内に収容される導電性トナーに電荷を付与して帯電させた後、トナーを接地したトナー担持体に飛翔させて供給するものが記載されている。
上記特許文献1の現像装置では、供給部でのストレスは抑制できるが、規制部でのストレスを抑制することはできず、ストレス低減効果としては十分とは言えない。また、特許文献2の電荷付与部材によりトナーに電荷を付与して帯電させる装置では、ストレスを抑制する効果は大きいが、容器内に収容される塊状のトナーに電荷を付与して帯電させているため、従来の摩擦帯電に比べて十分で安定したトナーの帯電量が得ることは難しい。 In the developing device disclosed in Patent Document 1, although the stress in the supply unit can be suppressed, the stress in the regulating unit cannot be suppressed, and it cannot be said that the stress reduction effect is sufficient. In addition, in the device that charges the toner by applying a charge to the toner using the charge applying member of Patent Document 2, the effect of suppressing the stress is great, but the toner is charged by charging the bulk toner contained in the container. Therefore, it is difficult to obtain a sufficient and stable toner charge amount as compared with conventional frictional charging.
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、一成分現像方式で、トナーに与えるストレスを抑制しつつ安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制し、経時でも高品位の画像を得ることができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to use the one-component development method to stably deteriorate the toner over time by charging the toner stably while suppressing the stress applied to the toner. It is an object of the present invention to provide a developing device and an image forming apparatus capable of suppressing the above and obtaining a high-quality image over time.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、装置内に収容されたトナーを担持して潜像担持体との対向部である現像領域まで搬送するトナー担持体と、該トナー担持体のトナー搬送方向に関して該現像領域よりも上流で該トナー担持体上のトナーを帯電するトナー帯電部材とを備えた現像装置において、上記トナー担持体を複数の円筒部材で張架される可撓性を有する無端状のベルトで構成し、上記トナー担持体の一部に上記装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させるようにし、上記複数の円筒部材のうち、上記トナーと接触する位置の上記トナー担持体を張架する円筒部材が表面に凹凸を有し、該凹凸の凸部にならって上記ベルトの表面を弾性変形させるようにし、且つ、上記トナー帯電部材を該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置することを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、装置内に収容されるトナーを流動化するトナー流動化手段を備え、該トナー流動化手段により流動化したトナーを上記トナー担持体に担持させることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なチャージャであることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なローラであることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の何れかの現像装置において、上記現像領域で上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3または4の何れかの現像装置において、上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に配置される第二のトナー担持体と、該トナー担持体から上記トナー帯電部材により帯電したトナーを該第二のトナー担持体に転移させる転移電界を形成する転移電界形成手段と、該第二のトナー担持体と該潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項2、3、4、5または6の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置内に配置される攪拌部材であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項2、3、4、5または6の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置筺体に当接する振動部材であることを特徴とするものである。
また、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の何れかの発明は、請求項9の現像装置において、上記ベルトの厚みが1.5mmで、上記凸部の高さが0.5mm〜1.5mmであることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1の現像装置を採用することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a toner carrier that carries toner accommodated in the apparatus and conveys the toner to a developing region that is opposite to the latent image carrier, and the toner carrier. And a toner charging member for charging the toner on the toner carrier upstream of the development region with respect to the toner transport direction of the toner, and the flexibility in which the toner carrier is stretched by a plurality of cylindrical members A plurality of endless belts, and the toner carrier is made to contact the toner contained in the apparatus without being pressed, so that the toner is carried on the toner carrier, Among the cylindrical members, the cylindrical member that stretches the toner carrier at a position in contact with the toner has irregularities on the surface, and the surface of the belt is elastically deformed following the irregularities of the irregularities, And , It is characterized in placing the toner charging member with a gap with respect to the toner layer surface on the toner carrying member.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the developing device of the first aspect, further comprising toner fluidizing means for fluidizing the toner accommodated in the apparatus, and the toner fluidized by the toner fluidizing means. It is characterized in that it is supported on the surface.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the toner charging member is a dischargeable charger.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the toner charging member is a dischargeable roller.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first, second, third, and fourth aspects, the development electric field is formed between the toner carrier and the latent image carrier in the development region. An electric field forming means is provided.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first, second, third, and fourth aspects, the second toner carrier disposed between the toner carrier and the latent image carrier; A transition electric field forming means for forming a transition electric field for transferring the toner charged by the toner charging member from the toner carrier to the second toner carrier; the second toner carrier; and the latent image carrier; A developing electric field forming means for forming a developing electric field is provided between the two.
According to a seventh aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the second, third, fourth, fifth, and sixth aspects, the toner fluidizing means is a stirring member disposed in a device that accommodates toner. It is a feature.
According to an eighth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the second, third, fourth, fifth, and sixth aspects, the toner fluidizing means is a vibrating member that abuts an apparatus housing that contains toner. It is what.
The invention of any one of
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier that carries an electrostatic latent image, an electrostatic latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier, and the latent image carrier. In the image forming apparatus including the developing unit for developing the electrostatic latent image, the developing unit according to claim 1 is employed as the developing unit.
本発明においては、装置内に収容されたトナーをトナー担持体に押付けることなく接触させる。トナーはトナー担持体に押付けられることがないため、摩擦帯電が行われずほぼ未帯電の状態である。ほぼ未帯電状態であるトナーには、トナー担持体による静電的拘束力が生じないため、トナー担持体表面付着力と、トナー担持体表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持体に担持される。この際トナー担持体が担持できるトナー量は、トナーとトナー担持体との間の静電的拘束力がない分、帯電したトナーを担持するものに比べ少なくなり、トナーはトナー担持体上で薄層状態となる。そして、トナー担持体上のほぼ未帯電状態のトナー層表面に非接触で配置されるトナー帯電部材よりストレスなくトナーを帯電させる。ここで、トナー担持体上のトナー層は薄層であるので、トナー層が厚層の場合や、トナーが塊状である場合に比べて均一な帯電を行うことができる。すなわち、従来の現像装置では、供給部で帯電したトナーをトナー担持体に厚層状態で担持させ、規制部で規制部材を押付けてトナー担持量を規制して薄層化して現像領域に搬送する。これに対し、本発明では、摩擦帯電することなくほぼ未帯電状態のトナーを薄層状態で担持させ、薄層状態のトナー層を非接触のトナー帯電部材よりストレスを与えることなく帯電させて現像領域に搬送する。このように、ストレスを抑制しつつ、摩擦帯電以外の方法で安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制することができる。
そして、上記トナー担持体を複数の円筒部材で張架される可撓性を有する無端状のベルトで構成し、上記複数の円筒部材のうち、上記トナーと接触する位置の上記トナー担持体を張架する円筒部材が表面に凹凸を有し、該凹凸の凸部にならって上記ベルトの表面を弾性変形させるようにしているので、上記凸部にならい伸ばされて表面積が大きくなった状態でトナーと接触して表面にトナーを担持し、その後ベルトの表面移動で円筒部材による張架部を離れると、表面積が元に戻った状態となり、実質的に付着量を増加させることができ、トナー担持体への供給量を多めに制御することが可能となる。
In the present invention, the toner contained in the apparatus is brought into contact with the toner carrier without being pressed. Since the toner is not pressed against the toner carrier, frictional charging is not performed and the toner is almost uncharged. Since toner that is almost uncharged does not have electrostatic restraining force due to the toner carrier, the adhesion force on the surface of the toner carrier and the van der Waals force between the toner adhering to the surface of the toner carrier and other toners. To be carried on the toner carrier. At this time, the amount of toner that can be carried by the toner carrier is smaller than that carrying the charged toner because there is no electrostatic binding force between the toner and the toner carrier, and the toner is thin on the toner carrier. It becomes a layer state. Then, the toner is charged without stress from the toner charging member disposed in a non-contact manner on the surface of the toner layer on the toner carrying member that is almost uncharged. Here, since the toner layer on the toner carrying member is a thin layer, uniform charging can be performed as compared with the case where the toner layer is a thick layer or the toner is a lump. That is, in the conventional developing device, the toner charged by the supply unit is carried on the toner carrying member in a thick layer state, the regulating member is pressed by the regulating member to regulate the toner carrying amount, and the toner is thinned and conveyed to the developing region. . On the other hand, in the present invention, the toner that is almost uncharged is supported in a thin layer state without being frictionally charged, and the toner layer in the thin layer state is charged with no stress from a non-contact toner charging member and developed. Transport to area. As described above, the toner deterioration over time can be suppressed by stably charging the toner by a method other than frictional charging while suppressing the stress.
The toner carrier is formed of a flexible endless belt that is stretched by a plurality of cylindrical members, and the toner carrier at a position in contact with the toner among the plurality of cylindrical members is stretched. Since the cylindrical member to be mounted has irregularities on the surface, and the surface of the belt is elastically deformed following the projections of the projections and depressions, the toner is stretched along the projections to increase the surface area. Contact the toner and carry the toner on the surface, and then move the surface of the belt to leave the stretched part of the cylindrical member, the surface area will return to its original state, and the amount of adhesion can be increased substantially. The amount supplied to the body can be controlled more.
以上、本発明によれば、一成分現像方式で、トナーに与えるストレスを抑制しつつ安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制し、経時でも高品位の画像を得ることができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, by one-component development system, the toner is stably charged while suppressing the stress applied to the toner, thereby suppressing the deterioration of the toner with the lapse of time and obtaining a high-quality image even with the lapse of time. There is an excellent effect of being able to.
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。本発明に係る画像形成装置では、接触または非接触現像の一成分現像装置を用いる。例えば,アルミスリーブを用いた接触現像装置、導電性ゴムベルトを用いた接触現像装置、また、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像装置等である。 Hereinafter, embodiments of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described. In the image forming apparatus according to the present invention, a one-component developing device for contact or non-contact development is used. For example, a contact developing device using an aluminum sleeve, a contact developing device using a conductive rubber belt, or a non-contact using a developing sleeve in which a conductive resin layer containing carbon black, metal filler, etc. is formed on the surface of an aluminum base tube. A developing device or the like.
<第一の実施形態>
第一の本実施形態に係る一成分現像装置は、摩擦帯電によるストレスをかけずに、トナー帯電部材の放電によりトナーを帯電させるものである。図1は、本実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。この現像装置2では、潜像担持体である感光体1に対向するよう、トナー担持体として回転可能なトナー担持スリーブ3が配置されている。現像装置2の下方は、トナー12を収容するホッパ部4を形成しており、トナー担持スリーブ3の下方がホッパ部4内のトナーに接触するよう配置されている。なお、ホッパ部4には、トナーが100〜150[g]存在している。
<First embodiment>
The one-component developing device according to the first embodiment charges toner by discharging a toner charging member without applying stress due to frictional charging. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a one-component developing apparatus according to the present embodiment. In the developing device 2, a toner carrying sleeve 3 that is rotatable as a toner carrying member is disposed so as to face the photosensitive member 1 that is a latent image carrying member. Below the developing device 2, a
ホッパ部4には、収容されるトナー担持スリーブ3近傍のトナー12を攪拌するよう回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ5が配置されている。この攪拌により、トナー担持スリーブ3近傍のトナー12は当初凝集状態にあっても解された状態になり、トナー間距離が広がる。これにより、トナー担持スリーブ3近傍のトナー12の流動性が高く動き易い流動化状態となる。なお、アジテータ5はトナーを攪拌して流動化させるものであり、トナーをトナー担持スリーブ3に押付けるまで近接配置されるものではない。
In the
トナー担持スリーブ3は、流動化されたホッパ部4内のトナーに接触し、トナー供給領域を形成する。このトナー供給領域では、ホッパ部4内のトナーはトナー担持スリーブ3に押付けられることが無いため、摩擦帯電は発生せずほぼ未帯電の状態である。ほぼ未帯電状態であるトナーは、トナー担持スリーブ3による静電的拘束力が生じないため、トナー担持スリーブ表面付着力と、トナー担持スリーブ3表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持スリーブ3に担持される。言い換えれば、従来の現像装置は、トナー供給部材によりトナーをトナー担持スリーブ3に押付けてトナーを摩擦帯電させつつ供給するものや、帯電したトナーを静電的に供給するものであった。このような従来の現像装置では、帯電トナーがトナー担持スリーブ3に静電的拘束力を含めた力で担持されるため、担持量が増加し層厚が厚い状態となる。これに対し、本実施形態の現像装置2では、ほぼ未帯電状態のトナーをトナー担持スリーブ3からの静電的拘束力を含まないの力で担持しているので、従来の現像装置に比べトナー層は薄層となる。
The toner carrying sleeve 3 comes into contact with the fluidized toner in the
さらに、トナーを流動化状態としているため、トナー担持スリーブ3との接触確率が増加する。また、トナーの対トナー担持体付着力>トナー間付着力の関係になるため、トナー担持スリーブ3がホッパ部4に収容されるトナー表面から浮上したところでトナーが落下することにより、トナー層は厚層とはならず、具体的には1〜3層の薄層となる。
Furthermore, since the toner is in a fluidized state, the probability of contact with the toner carrying sleeve 3 increases. Further, since the relationship of the adhesion force of the toner to the toner carrier> the adhesion force between the toners is established, the toner falls when the toner carrying sleeve 3 floats from the toner surface accommodated in the
また、トナー担持スリーブ3の回転方向に関して、上記トナー供給領域よりも下流で現像領域より上流には、トナー層表面と間隙を有するトナー帯電部材としてのチャージャ8が配置されている。トナー担持スリーブ3の回転に伴いチャージャ8との対向部まで搬送された薄層のトナー層は、チャージャ8の放電により電荷を受けて帯電する。チャージャ8としては、スコロトロンが好ましく、ワイヤとグリッドとにDC電圧が印加される。本実施形態では、ワイヤに−6[kV]、グリッドに−50[V]を印加した。ここで、トナー担持スリーブ3は低抵抗材料で形成されているのでトナーに降り注がない電荷はトナー担持スリーブ3に流れる。本条件では、チャージャ8通過後のトナー薄層は付着量が0.3[mg/cm2]で、帯電量が平均で−9[μC/g]程度となった。図2に、チャージャ8通過前の帯電量分布と、通過後の帯電量分布を示す。帯電量分布は、(株)ホソカワミクロン製 E−Spart Analyzerを使用し、それぞれトナー3000個をサンプリングして得られたデータである。なお、チャージャ8通過前でも帯電したものは含まれるが、これはトナー担持スリーブ3への供給時に積極的にトナーを押付けて摩擦帯電したものではなく、トナー担持体スリーブ3から回収されたものや、アジテータ5との接触により微小ではあるが帯電したもの等が含まれることによるものと考えられる。いずれにしても、チャージャ8により電荷を付与されることで、ストレスをかけることなくトナー担持スリーブ3上の所望の帯電量まで帯電させることができる。
Further, with respect to the rotation direction of the toner carrying sleeve 3, a
チャージャ8により帯電したトナーは、トナー担持スリーブ3の回転により、現像領域へ搬送される。感光体1上には、公知の帯電、露光工程(不図示)により、ネガポジプロセスに対応する静電潜像が形成されている。現像領域では、トナー担持スリーブ3と感光体1との間に現像電界が形成されており、トナー担持スリーブ3上のトナーが感光体1上の静電潜像の画像部に移動する。
The toner charged by the
感光体1上に現像されたトナー像は、その後、転写、定着工程を経て画像が形成される。なお、現像領域の下流部には、トナー担持スリーブ3上のトナーを回収する回収バイアスが印加され、トナー担持スリーブ3と同速、同方向に回転する回収部材としての回収ローラ6が当接している。現像されなかったトナーは、回収ローラ6により回収されて適宜ホッパ部4へ戻される。
The toner image developed on the photoreceptor 1 is then subjected to a transfer and fixing process to form an image. A collecting bias for collecting the toner on the toner carrying sleeve 3 is applied to the downstream portion of the developing area, and a collecting roller 6 as a collecting member that rotates in the same speed and in the same direction as the toner carrying sleeve 3 is in contact with the collecting bias. Yes. The undeveloped toner is collected by the collection roller 6 and returned to the
図3に、本実施形態の現像装置2と従来の摩擦帯電によりトナーを帯電させる現像装置(図7参照)の、経時におけるトナーの添加剤埋没ランクを比較した実験結果を示す。本実施形態の現像装置2では、100[k枚(千枚)]を越えても添加剤埋没ランクは4.7を維持しているのに対して、従来の現像装置では20[k枚]でランク3になり、50[k枚]ではランク1となった。これより、トナー担持スリーブ3へのトナーの供給及びトナーの電荷付与を、従来の摩擦帯電を利用せずに非接触型のトナー帯電部材により電荷付与を行うことで、機械的なストレスを抑制でき、経時でも劣化することなく、画像品質を維持することができる。
FIG. 3 shows the experimental results comparing the toner additive burying ranks over time between the developing device 2 of the present embodiment and the conventional developing device (see FIG. 7) for charging toner by frictional charging. In the developing device 2 of the present embodiment, the additive embedding rank is maintained at 4.7 even when 100 [k sheets (thousand sheets)] is exceeded, whereas in the conventional developing device, 20 [k sheets] Rank 3 and
次に、図1の現像装置2に採用されるトナー担持スリーブ3について説明する。図1では、感光体1としてアルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体1を用いているので、トナー担持スリーブ3は、弾性を有するゴム材料を用いる。硬度は10〜70°(JIS−A)の範囲が良好である。 Next, the toner carrying sleeve 3 employed in the developing device 2 shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 1, a rigid drum-shaped photoconductor 1 based on an aluminum tube is used as the photoconductor 1. Therefore, the toner carrying sleeve 3 is made of an elastic rubber material. The hardness is in the range of 10 to 70 ° (JIS-A).
また、トナー担持スリーブ3は、ゴム材料からなるベース層に表面コート層を施したものである。ベース層のゴム材料としては、シリコン、ブタジエン、NBR、ヒドリン、EPDM等を挙げることができる。また、トナー担持スリーブ3の硬度を更に下げるために、ゴム、金属薄板を使用した無端状ベルト等も使用可能である。 The toner carrying sleeve 3 is obtained by applying a surface coat layer to a base layer made of a rubber material. Examples of the rubber material for the base layer include silicon, butadiene, NBR, hydrin, and EPDM. Further, in order to further reduce the hardness of the toner carrying sleeve 3, an endless belt using rubber or a thin metal plate can be used.
表面コート層の材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン(登録商標)系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、表面コート層の材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一にトナー担持体にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。 Examples of the material for the surface coat layer include a material containing a resin such as silicon, acrylic, and polyurethane, and rubber. Another example of the material is a material containing fluorine. A so-called Teflon (registered trademark) material containing fluorine has a low surface energy and excellent releasability, and therefore toner filming with time is extremely difficult to occur. Also, as general resin materials that can be used for the material of the surface coat layer, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene polymer (FEP) ), Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF) Etc. In order to obtain conductivity, a conductive material such as carbon black is often contained in this. In order to coat the toner carrier more uniformly, another resin may be mixed.
電気抵抗は、表面コート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、103〜108[Ω・cm]に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は103〜105[Ω・cm]なので、表面層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。 The electrical resistance sets the bulk volume resistivity including the surface coat layer, and adjusts the resistance of the base layer so that it can be set to 10 3 to 10 8 [Ω · cm]. Since the volume resistivity of the base layer used in this embodiment is 10 3 to 10 5 [Ω · cm], the volume resistivity of the surface layer may be set slightly higher.
トナー担持スリーブ3の直径は10〜30[mm]が好適である。本実施形態では直径16[mm]のものを用いた。また、トナー担持スリーブ3の表面は適宜あらして粗さRz(十点平均粗さ)を1〜4[μm]とした。この表面粗さRzの範囲は、トナー10の体積平均粒径に対して13〜80%となり、トナー担持スリーブ3の表面に埋没することなくトナー12が搬送される範囲である。
The diameter of the toner carrying sleeve 3 is preferably 10 to 30 [mm]. In the present embodiment, one having a diameter of 16 [mm] is used. Further, the surface of the toner carrying sleeve 3 was appropriately changed to have a roughness Rz (10-point average roughness) of 1 to 4 [μm]. The range of the surface roughness Rz is 13 to 80% with respect to the volume average particle diameter of the
また、本実施形態で用いるトナーは、高画質画像を実現するために、体積平均粒径が4〜8[μm]であることが有利である。本トナーの重量平均粒径は4〜8[μm]であり、さらに好ましくは5〜7[μm]である。重量平均粒径4[μm]未満では長期間の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすく、人体への影響も懸念される。また重量平均粒径が8[μm]を超える場合では100[μm]以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く画像品位が劣る傾向となる。 Further, the toner used in the present embodiment is advantageous in that the volume average particle diameter is 4 to 8 [μm] in order to realize a high-quality image. The weight average particle diameter of the toner is 4 to 8 [μm], more preferably 5 to 7 [μm]. If the weight average particle diameter is less than 4 [μm], problems such as contamination inside the machine due to toner scattering during long-term use, image density reduction in a low-humidity environment, poor photoconductor cleaning, etc. are likely to occur, and there are concerns about the effects on the human body The When the weight average particle size exceeds 8 [μm], the resolution of fine spots of 100 [μm] or less is not sufficient, and the image quality tends to be inferior due to many scattering to non-image areas.
トナーの詳細を以下に示す。樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体:スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体:ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。 Details of the toner are shown below. As resins, polystyrene resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, styrene acrylic resin, styrene methacrylate resin, polyurethane resin, vinyl resin, polyolefin resin, styrene butadiene resin, phenol resin, polyethylene resin, silicon resin, butyral resin, terpene There are resins, polyol resins and the like. Examples of vinyl resins include styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyltoluene, and homopolymers thereof: styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer. Polymer, styrene-vinyl naphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic copolymer Acid methyl copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer Coalescence, styrene-vinyl ethyl acetate Copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester Styrene copolymers such as copolymers: polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate and the like.
ポリエステル樹脂としては以下のA群に示したような2価のアルコールと、B群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにC群に示したような3価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。A群:エチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、1,4ブテンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3,3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2,0)−2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等。
B群:マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
C群:グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の3価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に2個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
The polyester resin is composed of a dihydric alcohol as shown in the following group A and a dibasic acid salt as shown in the group B, and further a trihydric or higher alcohol as shown in the group C or Carboxylic acid may be added as a third component. Group A: ethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4 butanediol, neopentyl glycol, 1,4 butenediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane Bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyoxyethylenated bisphenol A, polyoxypropylene (2,2) -2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3,3) -2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2,0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2,0) -2,2′-bis (4 -Hydroxyphenyl) propane and the like.
Group B: maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, malonic acid, linolenic acid, or These acid anhydrides or esters of lower alcohols.
Group C: Trivalent or higher alcohols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol, and trivalent or higher carboxylic acids such as trimellitic acid and pyromellitic acid. As the polyol resin, an alkylene oxide adduct of an epoxy resin and a dihydric phenol, or a compound having one active hydrogen in the molecule that reacts with the glycidyl ether and the epoxy group, and an active hydrogen that reacts with the epoxy resin in the molecule. There are those obtained by reacting two or more compounds.
また、顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、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GR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、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、ウォ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が挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、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、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、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等がある。
これらは1種または2種以上を使用することができる。特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本実施形態では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
Moreover, the following are used as a pigment.
Examples of black pigments include azine dyes such as carbon black, oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black, and aniline black, metal salt azo dyes, metal oxides, and composite metal oxides.
Examples of yellow pigments include cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel yellow, navel yellow, naphthol yellow S, hansa yellow G, hansa yellow 10G, benzidine yellow GR, quinoline yellow lake, permanent yellow NCG, and tartrazine lake. .
Examples of the orange pigment include molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Vulcan orange, indanthrene brilliant orange RK, benzidine orange G, and indanthrene brilliant orange GK.
Examples of red pigments include Bengala, Cadmium Red, Permanent Red 4R, Resol Red, Pyrazolone Red, Watching Red Calcium Salt, Lake Red D, Brilliant Carmine 6B, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Alizarin Lake, Brilliant Carmine 3B.
Examples of purple pigments include fast violet B and methyl violet lake.
Examples of blue pigments include cobalt blue, alkali blue, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue partially chlorinated, first sky blue, and indanthrene blue BC.
Examples of green pigments include chrome green, chromium oxide, pigment green B, and malachite green lake.
These can use 1 type (s) or 2 or more types. Especially for color toners, uniform dispersion of good pigments is essential. Instead of putting pigments directly into a large amount of resin, a master batch in which pigments are once dispersed at a high concentration is prepared and diluted. The method of throwing in is used. In this case, a solvent is generally used to help dispersibility. However, there is a problem such as the environment, and in this embodiment, water is used for dispersion. When water is used, temperature control is important so that residual moisture in the masterbatch does not become a problem.
また、本発明におけるトナーには定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は65〜90℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。 Further, a release agent can be internally added to the toner in the present invention to prevent offset at the time of fixing. Release agents include natural waxes such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, montan wax and derivatives thereof, paraffin wax and derivatives thereof, polyolefin wax and derivatives thereof, sazol wax, low molecular weight polyethylene, and low molecular weight polypropylene. And alkyl phosphate esters. The melting point of these release agents is preferably 65 to 90 ° C. When the temperature is lower than this range, blocking during storage of the toner is likely to occur, and when the temperature is higher than this range, an offset is likely to occur in a region where the fixing roller temperature is low.
離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を2種以上混合した物でも良い。樹脂は、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度(Tg)において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のTgや分子量を下げ過ぎることなく低温定着化を達成することができる。そのため、Tg低下に伴う保存性の低下はない。また、低分子量化に伴う高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、トナーの低温定着性の向上に非常に有効である。 Additives may be added for the purpose of improving the dispersibility of a release agent or the like. As additives, styrene acrylic resin, polyethylene resin, polystyrene resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, styrene methacrylate resin, polyurethane resin, vinyl resin, polyolefin resin, styrene butadiene resin, phenol resin, butyral resin, terpene resin, There is a polyol resin or the like, and a mixture of two or more of these resins may be used. As the resin, crystalline polyester may be used. It is an aliphatic polyester having crystallinity, having a sharp molecular weight distribution, and increasing the absolute amount of its low molecular weight as much as possible. This resin undergoes a crystal transition at the glass transition temperature (Tg), and at the same time, the melt viscosity suddenly decreases from the solid state and exhibits a fixing function to paper. By using this crystalline polyester resin, low-temperature fixing can be achieved without excessively reducing the Tg and molecular weight of the resin. Therefore, there is no decrease in storage stability associated with a decrease in Tg. Also, there is no excessively high gloss and offset resistance deterioration due to the low molecular weight. Therefore, the introduction of the crystalline polyester resin is very effective for improving the low-temperature fixability of the toner.
なお、トナー粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測した。 The circularity of the toner particles was measured as an average circularity by a flow type particle image analyzer FPIA-1000 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.).
また、前述したように本実施形態のトナーは流動性向上剤として無機微粉体をトナー表面に付着または固着させる。この無機微粉体の平均粒径は10〜200[nm]が適している。10[nm]より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、200[nm]より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。本発明の無機微粉体としてはSi、Ti、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、In、Ga、Ni、Mn、W、Fe、Co、Zn、Cr、Mo、Cu、Ag、V、Zr等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素(シリカ)、二酸化チタン(チタニア)、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。 Further, as described above, the toner according to the exemplary embodiment attaches or fixes an inorganic fine powder to the toner surface as a fluidity improver. The average particle size of the inorganic fine powder is suitably 10 to 200 [nm]. When the particle size is smaller than 10 [nm], it is difficult to create an uneven surface having an effect on fluidity, and when the particle size is larger than 200 [nm], the powder shape becomes rough, which is a problem of toner shape. Occurs. As the inorganic fine powder of the present invention, Si, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, In, Ga, Ni, Mn, W, Fe, Co, Zn, Cr, Mo, Cu, Ag, V, Zr, etc. And oxides and composite oxides. Of these, fine particles of silicon dioxide (silica), titanium dioxide (titania), and alumina are preferably used. Furthermore, it is effective to perform a surface modification treatment with a hydrophobizing agent or the like. Typical examples of the hydrophobizing agent include the following. Dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethyldichlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, p-chloroethyltrichlorosilane, Chloromethyldimethylchlorosilane, chloromethyltrichlorosilane, hexaphenyldisilazane, hexatolyldisilazane, etc.
無機微粉体はトナーに対して0.1〜3重量%使用されるのが好ましい。0.1重量%未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、3重量%を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は10〜200[nm]の小さい粒径のものが最適である。10[nm]より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、200[nm]より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。 The inorganic fine powder is preferably used in an amount of 0.1 to 3% by weight based on the toner. If it is less than 0.1% by weight, the effect of improving the toner aggregation is poor, and if it exceeds 3% by weight, there is a tendency to cause problems such as toner scattering between fine wires, contamination in the machine, scratches or abrasion of the photoreceptor. is there. In addition, a charge control agent may be attached or fixed to the surface of at least a powder composed of a resin and a pigment so that the powder surface shape has a small period and a large period. The average particle size is optimally as small as 10 to 200 [nm]. When the particle size is smaller than 10 [nm], it is difficult to create an uneven surface having an effect on fluidity, and when the particle size is larger than 200 [nm], the powder shape becomes rough, which is a problem of toner shape. Occurs.
また、本実施形態のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。また、本評価法は混練り工程や粉砕工程を用いないで作製するスプレードライ法などで作製したトナー、カプセルトナーにも使用できる。 In addition, the toner of the present exemplary embodiment includes other additives such as a lubricant powder such as Teflon powder, zinc stearate powder, and polyvinylidene fluoride powder within a range that does not substantially adversely affect the toner; or cerium oxide powder, carbonized carbon Abrasives such as silicon powder and strontium titanate powder can also be used in small amounts as developability improvers. In addition, this evaluation method can also be used for toners and capsule toners produced by a spray-drying method produced without using a kneading step or a pulverizing step.
<第二の実施形態>
図4は、第二の実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。図4に基づき、第一の実施形態と異なる構成、動作を説明する。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a one-component developing device according to the second embodiment. Based on FIG. 4, the structure and operation | movement different from 1st embodiment are demonstrated.
図4の現像装置2は、トナー担持体は可撓性を有する無端移動するトナー担持ベルト11で構成され、二つのローラ12,13に張架されて、図4中反時計方向に表面移動する。トナー担持ベルト11を張架する下方のローラ12近傍のトナー担持ベルト11はトナーを収容するホッパ部4内のトナーに接触するように配置されている。ホッパ部4には、収容されるトナー担持ベルト11近傍のトナー7を攪拌するよう回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ5が配置されている。この攪拌により、トナー担持ベルト11近傍のトナー7は当初凝集状態にあっても解された状態になり、トナー間距離が広がる。これにより、トナー担持ベルト11近傍のトナー7の流動性が高く動き易い流動化状態となる。なお、アジテータ5はトナーを攪拌して流動化させるものであり、トナーをトナー担持ベルト11に押付けるまで近接配置されるものではない。
In the developing device 2 shown in FIG. 4, the toner carrying member is composed of a flexible
また、トナー担持ベルト11は、ローラ12に張架される部分でホッパ部4内のトナーに接触して、トナー供給領域を形成する。トナー供給領域では、ホッパ部4内のトナーはトナー担持ベルト11に押付けられることが無いため、摩擦帯電は発生せずほぼ未帯電の状態であるが、接触によりトナーは非静電的付着力によってトナー担持ベルト11表面に付着する。ほぼ未帯電状態であるトナーは、トナー担持ベルト11による静電的拘束力が生じないため、トナー担持ベルト11表面付着力と、トナー担持ベルト11表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持ベルト11に薄層状態で担持される。
Further, the
また、トナー担持ベルト11を張架する下方のローラ12表面には、図5に示すように、突起12aを設けている。ローラ12の表面突起12aの裏打ちによりトナー担持ベルト11は突起12aにならい伸ばされて表面積が大きくなった状態でホッパ部4内のトナーと接触して、上述のようにして表面にトナーを担持する。そして、トナー担持体ベルト11の表面移動により、ローラ12による張架部を離れると、表面積が元に戻った状態となり、実質的に付着量が増加する。これにより、トナー担持ベルト11への供給量を多めに制御することが可能となる。突起12aは、例えば、直径2〜3[mm]、高さ0.5〜1.5[mm]程度とする。これは一例であって突起12aの直径及び高さは適宜決めることができる。
Further, as shown in FIG. 5, a
トナー担持ベルト11としては、上述のように可撓性を有するもので、ゴム材料の表層に樹脂がコーティングされているものが用いられる。ゴムはJIS Aで20°〜30°相当のシリコン、ブタジエン等のゴム材料が最適である。本実施例では厚みが1.5[mm]、JIS Aで25°のシリコンゴムを使用している。表層にはシリコン系樹脂を厚み20[μm]でコーティングした。
As the
また、トナー担持ベルト11の表面移動方向に関して、上記トナー供給領域よりも下流で現像領域より上流には、トナー層表面と間隙を有するトナー帯電部材としての帯電ローラ14が配置されている。トナー担持ベルト11の表面移動に伴い帯電ローラ14との対向部まで搬送された薄層のトナー層は、帯電ローラ13の放電により電荷を受けて帯電する。帯電ローラ14は、金属の軸に、導電性金属、樹脂もしくはゴム材料の導電層を設けたものであり、図示しない駆動モータにより、トナー担持ベルト11との対向部において、トナー担持ベルト11表面移動方向と同方向に回転駆動される。本実施形態では、帯電ローラ14の直径は15[mm」であり、導電層の厚みは3.5[mm]である。また、トナー担持ベルト11との間隙を50〜100[μm]とした。軸には図示しない高圧電源(最大ピークツーピーク電圧VP−Pが約8[kV]程度まで出力可能)が接続されている。DCで−5[kV]印加して放電し、トナーを帯電させた。また,帯電ローラ13表面にはトナー掻き取り部材15が配設され、帯電ローラ14にトナー等が付着してもすぐに除去できるようにして常にフレッシュな面でトナー担持ベルト10上のトナーを帯電させるようにしている。
Further, a charging
<第三の実施形態>
図6は、第三の実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。第三の実施形態に係る現像装置は、第一の実施形態の現像装置において、ホッパ部4内のトナー7の流動化手段としてアジテータ5を用いず、振動部材10を用いたものである。図6に基づき、第一の実施形態と異なる構成、動作を説明する。
<Third embodiment>
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a one-component developing device according to the third embodiment. The developing device according to the third embodiment uses the vibrating
図6の現像装置では、ホッパ部4の外壁に当接する振動部材10を設け、この振動部材10によりトナー7に振動を与えて流動化した後、トナー担持スリーブ3に担持させる。振動部材10が与える振動の振幅は最大数mmであり、周波数は100〜500[Hz]が有効であるが、ホッパ部4及びトナー粒子群の特性に応じて調整可能なものが良い。振動部材10としては、電圧を印加できるピエゾ素子や、モータの駆動軸に偏芯した錘を付けたものが回転して振動を発生するものを用いることができる。
In the developing device of FIG. 6, a vibrating
図6では、モータの駆動軸に偏芯した錘を付けたものを用いている。具体的には、ホッパ部4外壁に取り付けられた振動部材10が、周波数200[Hz]で振動して、この影響でホッパ部4及び内部のトナーが振動する。トナー粒子群が振動することで、凝集状態にあったトナー粒子群がほぐれて各トナー間の距離が徐々に大きくなり、遂には流動化する。流動化したトナー粒子群は第一の実施形態と同様にトナー担持スリーブ3に接触することにより薄層状態で担持され、現像領域に搬送される。途中に、チャージャ8通過時にチャージャ8より電荷受けてトナーに電荷が付与される。
In FIG. 6, a motor drive shaft with an eccentric weight is used. Specifically, the
さらに、本実施形態では、トナー担持スリーブ3と感光体1との間に第二のトナー担持体としての第二のトナー担持スリーブ9を設けている。そして、電源16によりトナー担持スリーブ3から第二のトナー担持スリーブ9へトナーを転移させるような転移電界を形成する。これように静電的にトナーを転移させることにより、トナー担持体3上の十分帯電したトナーのみを第二のトナー担持スリーブ9に転移させることができる。よって、第二のトナー担持スリーブ9に担持されるトナー層は比較的シャープな分布を持って現像領域に搬送される。そして、第二のトナー担持スリーブ9と感光体1との間に形成される現像電界により、感光体1上に形成された静電潜像を現像する。その後転写、定着工程を経て画像が形成される。
Further, in the present embodiment, a second toner carrying sleeve 9 as a second toner carrying member is provided between the toner carrying sleeve 3 and the photosensitive member 1. Then, a transfer electric field is formed by the
以上、第一、第二、及び、第三の実施形態においては、トナー担持体と潜像担持体とを接触させて現像する接触現像方式を用いて説明したが、トナー担持体と潜像担持体とが非接触で現像する非接触現像方式であってもよい。本実施形態では、本発明を実施するための最良の形態について説明した。しかし、このように、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすとは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、上記の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。 The first, second, and third embodiments have been described using the contact development method in which the toner carrier and the latent image carrier are brought into contact with each other, but the toner carrier and the latent image carrier are described. A non-contact development method in which the body is developed in a non-contact manner may be used. In the present embodiment, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, it is easy for those skilled in the art to make other embodiments by changing or modifying the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. The above description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.
以上、第一、第二、及び、第三の実施形態においては、ホッパ部4内に収容されたトナーをトナー担持体3,11に押付けることなく接触させる。トナーはトナー担持体3,11に押付けられることがないため、摩擦帯電が行われずほぼ未帯電の薄層状態で担持される。そして、トナー担持体3,11上のほぼ未帯電状態のトナー層表面に非接触で配置されるトナー帯電部材8、14よりストレスなくトナーを帯電させる。ここで、トナー担持体3,11上のトナー層は薄層であるので、トナー層が厚層の場合や、トナーが塊状である場合に比べて均一な帯電を行うことができる。このように、ストレスを抑制しつつ、摩擦帯電以外の方法で安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制することができる。
また、流動化手段5、10によりトナーを流動化状態としてトナー担持スリーブ3に供給することにより、トナー担持スリーブ3表面との接触確率が増加する。また、トナーの対トナー担持体付着力>トナー間付着力の関係になるため、トナー層は厚層とはならず、さらに薄層を形成しやすくなる。
また、第一、及び、第三の実施形態では、トナー帯電部材としてチャージャ8を用いることにより、トナー担持体上のトナー層との最近接領域を広く放電量が安定するので、トナー層の均一な帯電が行える。
また、第二の実施形態では、トナー帯電部材として帯電ローラ14を用いることにより、トナー担持体上のトナー層との最近接距離を狭くすることができ、放電量を必要最小限に設定することができる。よって、消費電力を低減することができる。
また、第一、及び、第二の実施形態では、現像領域でトナー担持体と感光体1との間に現像電界を形成することにより、ストレスのないトナーで良好な現像が行える。
また、第三の実施形態では、トナー担持スリーブ3と感光体1との間に第二のトナー担持体としての第二のトナー担持スリーブ9を設け、トナー担持スリーブ3から第二のトナー担持スリーブ9へトナーを転移させるような転移電界を形成する。これように静電的にトナーを転移させることにより、トナー担持体3上の十分帯電したトナーのみを第二のトナー担持スリーブ9に転移させることができる。よって、第二のトナー担持スリーブ9に担持されるトナー層は比較的シャープな分布を持って現像領域に搬送され、さらに良好な現像が行われる。
また、第一、及び、第二の実施形態では、トナー流動化手段としてホッパ部4内のアジテータ5も用いることにより、簡易な手段でトナーを流動化でき、トナー担持体にトナーをより均一な薄層状態で供給できる。
また、第三の実施形態では、トナー流動化手段として振動部材10を用いることにより、ホッパ部4内のトナーを流動化でき、トナー担持体にトナーをより均一な薄層状態で供給できる。
また、第二の実施形態では、トナー担持体は可撓性を有する無端移動するトナー担持ベルト11を張架するトナー供給領域のローラ12表面に、突起12aを設ける。このローラ12の表面突起12aの裏打ちによりトナー担持ベルト11は伸ばされて表面積が大きくなった状態トナーを担持する。そして、トナー担持体ベルト11の表面移動により、表面積が元に戻った状態となり、実質的に付着量が増加する。これにより、トナー担持ベルト11への供給量を多めに制御することが可能となる。
As described above, in the first, second, and third embodiments, the toner accommodated in the
Further, by supplying the toner to the toner carrying sleeve 3 in a fluidized state by the fluidizing means 5 and 10, the probability of contact with the surface of the toner carrying sleeve 3 increases. Further, since the relationship of the adhesion force of the toner to the toner carrier> the adhesion force between the toners is established, the toner layer does not become a thick layer, and a thin layer is more easily formed.
In the first and third embodiments, the use of the
In the second embodiment, by using the charging
In the first and second embodiments, a development electric field is formed between the toner carrier and the photosensitive member 1 in the development region, so that good development can be performed with toner without stress.
In the third embodiment, a second toner carrying sleeve 9 as a second toner carrying member is provided between the toner carrying sleeve 3 and the photosensitive member 1, and the second toner carrying sleeve is formed from the toner carrying sleeve 3. A transfer electric field is formed so as to transfer the toner to 9. Thus, by electrostatically transferring the toner, only the sufficiently charged toner on the toner carrier 3 can be transferred to the second toner carrying sleeve 9. Therefore, the toner layer carried on the second toner carrying sleeve 9 is conveyed to the development area with a relatively sharp distribution, and further good development is performed.
In the first and second embodiments, the
In the third embodiment, by using the vibrating
In the second embodiment, the toner carrier is provided with a
1 感光体
2 現像装置
3 トナー担持スリーブ
4 ホッパ部
5 アジテータ
6 回収ローラ
7 トナー
8 トナー帯電部材(チャージャ)
9 第二のトナー担持スリーブ
10 振動部材
11 トナー担持ベルト
12、13 張架ローラ
14 トナー帯電部材(帯電ローラ)
15 掻き取り部材
16 電源
40 トナー担持体
41 供給ローラ
42 規制ブレード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 2 Developing device 3
9 Second toner carrying sleeve
DESCRIPTION OF
15 scraping
Claims (10)
上記トナー担持体を複数の円筒部材で張架される可撓性を有する無端状のベルトで構成し、上記トナー担持体の一部に上記装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させるようにし、上記複数の円筒部材のうち、上記トナーと接触する位置の上記トナー担持体を張架する円筒部材が表面に凹凸を有し、該凹凸の凸部にならって上記ベルトの表面を弾性変形させるようにし、且つ、上記トナー帯電部材を該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置することを特徴とする現像装置。 A toner carrier that carries toner contained in the apparatus and conveys the toner to a development area that is opposite to the latent image carrier; and the toner carrier upstream of the development area in the toner conveyance direction of the toner carrier. In a developing device including a toner charging member that charges toner on the body,
The toner carrier is formed of a flexible endless belt stretched by a plurality of cylindrical members, and the toner contained in the apparatus is brought into contact with a part of the toner carrier without being pressed. Thus, the toner carrier is made to carry the toner, and among the plurality of cylindrical members, the cylindrical member that stretches the toner carrier at a position in contact with the toner has irregularities on the surface. A developing device characterized in that the surface of the belt is elastically deformed following the convex portion of the toner, and the toner charging member is disposed with a gap with respect to the surface of the toner layer on the toner carrier.
上記現像手段として、請求項1の現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier that carries an electrostatic latent image, an electrostatic latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier, and a development that develops the electrostatic latent image on the latent image carrier An image forming apparatus comprising:
An image forming apparatus employing the developing device according to claim 1 as the developing means.
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