JP6935675B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
像保持体と、現像剤を収容した収容部、及び前記現像剤を表面に保持し前記像保持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像剤保持体を有する現像装置であって、前記現像剤が、体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下のトナー、並びに、体積平均粒径が20μm以上35μm以下のキャリアを含有する現像剤である現像装置と、を有する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットの像保持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備え、
前記記録媒体としてのA4紙に画像密度1%の画像を1000枚出力した後の前記現像装置に収容された現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.8×前記BET比表面積A以上である画像形成装置。
体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、前記現像装置の収容部に前記補給トナーを補給するトナー補給装置と、
前記像保持体と対向した位置よりも前記現像剤保持体の回転方向下流側に前記現像剤保持体に対向して設けられ、前記現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する回収部材を有し、前記回収部材により回収したトナーを前記トナー補給装置の収容部へ供給するトナー回収供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を前記像保持体に形成するとき、前記トナー回収供給装置を制御し、前記現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する制御装置と、
をさらに備える<1>の画像形成装置。
体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、前記現像装置の収容部に前記補給トナーを補給するトナー補給装置と、
前記像保持体の表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
前記クリーニング装置でクリーニングされた残留トナーを前記トナー補給装置の収容部に供給するトナー供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を前記像保持体に形成するとき、前記画像形成ユニットを制御し、前記像保持体の非画像形成領域にトナー像を形成する制御装置と、
をさらに備える<1>の画像形成装置。
前記予め定めた画像密度以下のトナー像が、画像密度5%以下のトナー像である<2>又は<3>に記載の画像形成装置。
前記現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.9×前記BET比表面積A以上である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記キャリアの体積平均粒径が、25μm以上33μm以下である<1>〜<5>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
前記外添剤の個数平均粒径が、80nm以上180nm以下である<1>〜<6>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<2>、又は<4>に係る発明に係る発明によれば、画像形成中以外に帯状のトナー像を形成し、帯状のトナー像をクリーニング装置で回収後、回収したトナーを現像装置の収容部に直接供給する方式の画像形成装置に比べ、トナー消費量を抑えつつ、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する画像形成装置が提供される。
<3>、又は<4>に係る発明によれば、画像形成中以外に帯状のトナー像を形成し、帯状のトナー像をクリーニング装置で回収後、回収したトナーを現像装置の収容部に直接供給する方式の画像形成装置に比べ、トナー消費量を抑えつつ、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する画像形成装置が提供される。
<5>に係る発明によれば、A4紙に画像密度1%の画像を1000枚出力した後の現像装置に収容された現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.9×BET比表面積A未満である画像形成装置に比べ、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する画像形成装置が提供される。
<6>に係る発明によれば、A4紙に画像密度1%の画像を1000枚出力した後の現像装置に収容された現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.8×BET比表面積A未満である画像形成装置に比べ、体積平均粒径が25μm以上33μm以下であるキャリアを適用しても、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する画像形成装置が提供される。
<7>に係る発明によれば、A4紙に画像密度1%の画像を1000枚出力した後の現像装置に収容された現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.8×BET比表面積A未満である画像形成装置に比べ、個数平均粒径が80nm以上180nm以下である外添剤を適用しても、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する画像形成装置が提供される。
そのため、本実施形態に係る画像形成装置では、低画像密度を繰り返し形成したときに生じる「現像装置の収容部に収容した現像剤のトナーの劣化」を抑制する。
新品トナー(未使用のトナー)とキャリアとを含む現像剤を画像形成装置の現像装置の収容部に充填する。同じ新品トナーを収容したトナーカートリッジ(トナー補給装置の収容部の一例)を画像形成装置に装填する。この新品トナーのBET比表面積を測定し、トナーのBET比表面積Aとする。
この状態で、常温常湿環境下(温度25℃湿度55%RHの環境下)で、図7に示すパターン(1本の線状の画像パターン)で、トナー載り量4g/m2、かつ画像密度1%の画像をA4紙に1000枚出力する。
ここで、この画像形成は、画像形成装置が複数の画像形成ユニットを有する場合(例えば、タンデム方式の画像形成装置)、一つの画像形成ユニットによる画像形成が対象となる。また、画像形成ユニットが複数の現像装置を備える場合(例えば、ロータリー型の現像装置を備える画像形成ユニットの場合)、一つの現像装置による画像形成が対象となる。
なお、画像密度とは、用紙(記録媒体の一例)の表面(画像形成面)の面積に対する、形成する画像が占める面積率である。また、図7中の矢印は、A4紙の紙送り方向を示す。
そして、画像形成後の現像装置の収容部に存在するトナーのBET比表面積を測定し、トナーのBET比表面積Bとする。
以下、現像装置の収容部に補給するトナーを「補給トナー」、回収部材により回収されたトナー及びクリーニング装置でクリーニングされたトナーを共に「回収トナー」とも称する。なお、補給トナーには、後述するように、新品トナー(未使用トナー)に、回収トナーが含む場合がある。
本実施形態に係る画像形成装置において、
体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が80nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、現像装置の収容部にトナーを補給するトナー補給装置と、
像保持体と対向した位置よりも現像剤保持体の回転方向下流側に現像剤保持体に対向して設けられ、現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する回収部材を有し、回収部材により回収したトナーをトナー補給装置の収容部へ供給するトナー回収供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を像保持体に形成するとき、トナー回収供給装置を制御し、現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する制御装置と、
をさらに備える態様。
これらの動作により、回収トナーを現像装置の収容部に直接供給する方式に比べ、同じトナーが現像装置内で機械的及び熱的な負荷が繰り返し負荷される機会が低減され、トナー劣化が抑制される。
また、画像形成中以外に帯状のトナー像を形成する方式に比べ、トナー消費量も低減される。
本実施形態に係る画像形成装置において、
体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が80nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、現像装置の収容部にトナーを補給するトナー補給装置と、
像保持体の表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
クリーニング装置でクリーニングされた残留トナーをトナー補給装置の収容部に供給するトナー供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を像保持体に形成するとき、画像形成ユニットを制御し、像保持体の非画像形成領域にトナー像を形成する制御装置と、
をさらに備える態様。
具体的には、例えば、A4紙に画像を出力するとき「像保持体の非画像形成領域」は、像保持体の画像形成可能領域から、画像を出力する対象のA4紙の全面に画像を出力できる領域を除いた領域である。
なお、「像保持体の画像形成可能領域」は、画像を出力する対象の最大の用紙(例えばA3紙)の全面にいずれの紙送り方向でも画像が形成できる領域と同じ領域であってもよいし、大きい領域であってもよい。
・PR:像保持体
・MIA:像保持体の画像形成可能領域
・A4L1:4A紙の紙送り方向が「横送り方向(用紙の長辺が用紙搬送方向に対して交差(例えば垂直)となる方向)」のとき、4A紙の全面に画像が形成できる領域
・A4L2:4A紙の紙送り方向が「横送り方向(用紙の長辺が用紙搬送方向に対して交差(例えば垂直)となる方向)」のとき、4A紙に画像を形成しない領域
・A4S1:4A紙の紙送り方向が「縦送り方向(用紙の短辺が用紙搬送方向に対して交差(例えば垂直)となる方向)」のとき、4A紙の全面に画像が形成できる領域
・A4S2:4A紙の紙送り方向が「縦送り方向(用紙の短辺が用紙搬送方向に対して交差(例えば垂直)となる方向)」のとき、4A紙に画像を形成しない領域
これらの動作により、回収トナーを現像装置の収容部に直接供給する方式に比べ、同じトナーが現像装置内で機械的及び熱的な負荷が繰り返し負荷される機会が低減され、トナー劣化が抑制される。
また、画像形成中以外に帯状のトナー像を形成する方式に比べ、トナー消費量も低減される。
中間転写方式の装置の場合、転写装置は、例えば、表面にトナー像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写装置と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写装置と、を有する構成が適用される。
また、複数の画像形成ユニットを備えた中間転写方式の場合、転写装置は、複数の画像形成装置の各像保持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写する複数の各一次転写装置を有する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置300は、例えば、直方体の筐体200を有する。筐体200内の下方側には記録紙Pが集積された用紙入れ204が装填されており、用紙入れ204の装填位置に対応して、回転するアームの一端側に引出ロール92を備えている。アームの他端側にはアームの回転中心と同軸に配置されたロール94と、該ロール94に対応して配置されたロール96が設けられている。
感光体10(像保持体の一例)は、周面に感光材料による光導電性層(感光層)を有する像保持面が形成されており、時計回り方向に回転する。感光体10の上方には、帯電装置20が設けられている。この帯電装置20は、感光体10に対向して設けられ、感光体10の表面を負に帯電させる帯電ロール21を有する。また、帯電装置20に隣接して、帯電装置20により帯電された感光体10の表面に、現像剤に含まれるトナーで形成しようとする画像様の静電荷像を形成する露光装置30が設けられている。また、露光装置30に隣接して、露光装置30で形成された静電荷像にトナーを付着させて感光体10の表面にトナー像を形成する現像装置40が設けられている。また、現像装置40に隣接して、転写装置50が設けられている。この転写装置50は、感光体10に対向して設けられ、記録紙Pにトナー像を転写する転写ロール52を有する。また、転写装置50に隣接して、必要に応じて転写ロール52にトナー像を転写した後の感光体10の表面を除電して、表面に残留したトナーを除去し易くする除電装置60が設けられている。さらに、除電装置60に隣接して、感光体10の表面を清掃して、残留したトナーを除去するクリーニング装置70が設けられている。
そして、感光体10、帯電装置20、露光装置30、現像装置40、除電装置60、及びクリーニング装置70を有するユニットが画像形成ユニットの一例に該当する。
また、トナーカートリッジ46(トナー補給装置の一例)及びトナー補給路47を有するユニットがトナー補給装置の一例に該当する。
なお、図1では記録紙Pの搬送路を想像線で示している。
次に、図2を用いて現像装置40とその周辺装置について詳細に説明する。
現像装置40は、現像領域で感光体10に対向して配置されており、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像容器41(現像装置の収容部の一例)を有している。
現像容器本体41Aはその内側に、現像ロール42を収容する現像ロール室42Aを有しており、現像ロール室42Aに隣接して、第1攪拌室43Aと第1攪拌室43Aに隣接する第2攪拌室44Aとを有している。また、現像ロール室42A内には、現像容器カバー41Bが現像容器本体41Aに装着されたときに現像ロール42表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材45が設けられている。
そして、第1攪拌部材43及び第2攪拌部材44は、現像ロール42と共に現像モータ(不図示)によって回転駆動されるように形成されている。第1攪拌部材43及び第2攪拌部材44は、その回転によって、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aの中の現像剤が互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
トナー回収供給装置55は、筐体58と、感光体10と対向した位置よりも現像ロール42の回転方向下流側に現像ロール42に対向して、回収ロール56(トナー補給装置の回収部材の一例)が設けられている。回収ロール56は、現像ロール42に保持された現像剤のトナーを回収する。
回収ロール56は、例えば、金属ロール、表面に抵抗調整層が形成された金属ロール等で構成される。そして、例えば、回収ロール56に不図示の電源からトナーの帯電極性と逆の電圧を印加することで、現像ロール42に保持された現像剤のトナーを静電的に回収ロール56の表面に移行させる。この動作により、回収ロール56は、現像ロール42に保持された現像剤のトナーを回収する。
詳しくは、トナー供給路59には回転軸の外周に螺旋状に固定された搬送羽根(突起部)により構成される図示しない搬送部材が設けられている。また、当該搬送部材の回転軸を回転駆動させるトナー供給モータ(不図示)が設けられている。そして、トナー供給モータが作動すると、筐体58に収容された回収トナーは、トナーカートリッジ46に搬送される。すなわち、回収トナーがトナーカートリッジ46に供給される。
トナーカートリッジ46に供給された回収トナーは、トナーカートリッジ46に収容されている補給トナーともに攪拌され、再利用される。
次に、図2を用いてクリーニング装置70とその周辺装置について詳細に説明する。
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように設けられたクリーニングブレード72を有する。クリーニングブレード72は、感光体10の回転軸に延びる板状のものであって、感光体10における転写ロール52による転写位置より回転方向(時計回り方向)下流側で、かつ除電装置60によって除電される位置より回転方向下流側に、先端部(以下、エッジ部という)が圧接されるように設けられている。
詳しくは、トナー供給路74には回転軸の外周に螺旋状に固定された搬送羽根(突起部)により構成される図示しない搬送部材が設けられている。また、当該搬送部材の回転軸を回転駆動させるトナー供給モータ(不図示)が設けられている。そして、トナー供給モータが作動すると、筐体71に収容された回収トナーは、トナーカートリッジ46に搬送される。すなわち、回収トナーがトナーカートリッジ46に供給される。
トナーカートリッジ46に供給された回収トナーは、トナーカートリッジ46に収容されている補給トナーともに攪拌され、再利用される。
次に、図3を用いて画像形成装置300の制御系の構成の一例について説明する。
画像形成装置300は、各装置(各部)の動作を制御する制御装置400を有している。
制御装置400は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。具体的には、制御装置400は、図3に示すように、CPU(中央処理装置; Central Processing Unit)400A、各種プログラムを記憶したROM(Read Only Memory)400B、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるRAM(Random Access Memory)400C、各種情報を記憶する不揮発性メモリ400D、及び入出力インターフェース(I/O)400Eを備えている。CPU400A、ROM400B、RAM400C、不揮発性メモリ400D、及びI/O400Eの各々は、バス400Fを介して接続されている。
通信部412は、有線又は無線の通信回線を介して外部装置414と通信を行うためのインターフェースである。例えば、通信部412は、外部装置414から、画像形成指示又は電子文書の画像情報と共に、画像形成情報を取得する。画像形成情報には、記録紙Pの種類(大きさ等)、記録紙Pの紙送り方向、部数、カラーモード等の属性を表すパラメータが含まれる。
本実施形態に係る画像形成装置300の動作の一例について説明する。なお、画像形成装置300の各種動作は、制御装置400において実行する制御プログラムにより行われる。
これら制御プログラム及び各種データは、ROM400B、不揮発性メモリ400D、又は記憶部410等の他の記憶装置に記憶されていてもよいし、通信部412を介して外部から取得されてもよい。
まず、感光体10の表面が帯電装置20により帯電される。露光装置30は、帯電された感光体10の表面を画像情報に基づいて露光する。これにより、感光体10上に画像情報に応じた静電荷像が形成される。現像装置40では、トナー及びキャリアを含む現像剤により、感光体10の表面に形成された静電荷像が現像される。これにより、感光体10の表面に、トナー像が形成される。転写装置50では、感光体10の表面に形成されたトナー像が記録紙Pへ転写される。記録紙Pに転写されたトナー像は、定着装置100により定着される。一方、トナー像を転写した後の感光体10の表面は、除電装置60により除電され、クリーニング装置70によりクリーニング(清掃)される。
画像密度の取得する方法は、特に制限はなく、例えば、記録紙Pに形成されたトナー像を読取装置(不図示)で読み取った画像データに基づいて求めた画像密度を取得する方法、形成する画像の画像情報に基づいて求めた画像密度を取得する方法等がある。
具体的には、例えば、不揮発性メモリ400Dに予め記憶された「トナー回収供給装置55を駆動するトナー像の画像密度の範囲」を取得し、このトナー像の画像密度の範囲と、取得したトナー像の画像密度とを比較する。
なお、「トナー回収供給装置55を駆動するトナー像の画像密度の範囲」は、例えば、画像密度5%以下(好ましくは2%以下)の範囲である。この画像密度の範囲は、現像装置40に収容された現像剤のトナーの消費量が下がり、同じトナーが現像装置40内で滞留し、トナー劣化が生じやすくなる範囲である。
一方、ステップS102での判断が肯定された場合(取得したトナー像の画像密度が予め定められた値以下の場合、つまり、取得したトナー像の画像密度が、トナー回収供給装置55を駆動するトナー像の画像密度の範囲内であると判断した場合)は、ステップS104に進む。
具体的には、不図示の電源によりトナーの帯電極性と逆の電圧を回収ロール56に印加した状態で、不図示の駆動部により回収ロール56を回転させる。それにより、回収ロール56の表面に、現像ロール42に保持された現像剤のトナーが静電的に移行する。そして、回収ロール56の表面に移行した回収トナーは、回収ロール56の回転に伴い除去部材57により除去され、筐体58に収容される。
具体的には、例えば、不揮発性メモリ400Dに予め記憶された「トナー回収供給装置55を停止するトナー像の画像密度の範囲」を取得し、このトナー像の画像密度の範囲と、取得したトナー像の画像密度とを比較する。
なお、「トナー回収供給装置55を停止するトナー像の画像密度の範囲」は、例えば、画像密度5%超え(好ましくは2%超え)の範囲である。この画像密度の範囲は、現像装置40に収容された現像剤のトナーの消費量が増え、同じトナーが現像装置40内で滞留し難く、トナー劣化が生じ難くなる範囲である。
一方、ステップS108での判断が肯定された場合(取得したトナー像の画像密度が予め定められた値超えの場合、つまり取得したトナー像の画像密度が、トナー回収供給装置55を停止するトナー像の画像密度の範囲内であると判断した場合)は、ステップS110に進む。
トナーカートリッジ46への回収トナーの供給処理は、特に制限はなく、例えば、トナー回収供給装置55の筐体58に収容された回収トナーの量を検知する検知装置(センサー等)を設け、検知装置により検知した回収トナーの量が予め定めた量に達したとき、実行すればよい。
その他、回収トナーの供給処理は、1)トナー回収処理において、トナー回収供給装置55(その回収ロール56の駆動部及び電源)の駆動時、2)予め定めた画像密度以下のトナー像による画像が形成された記録紙Pの出力枚数毎(累積枚数毎)、又は3)予め定められた画像密度以下のトナー像の形成時間毎(累積時間毎)に実行してもよい。
回収トナーの供給処理は、画像形成処理中に実行してもよいし、画像形成処理が行われていない間に実行してもよい。
そして、トナー回収供給装置55により回収された回収トナーは、トナー供給路59を通じてトナーカートリッジ46に供給され、トナーカートリッジ46の補給トナーと混ざり合い、再度、補給トナーと共に、現像装置に供給され、再利用される。
画像密度の取得する方法は、特に制限はなく、例えば、記録紙Pに形成されたトナー像を読取装置(不図示)で読み取った画像データに基づいて求めた画像密度を取得する方法、形成する画像の画像情報に基づいて求めた画像密度を取得する方法等がある。
記録紙Pの大きさ、及び紙送り方向を取得する方法は、特に制限はなく、画像形成情報から記録媒体情報を抽出し、記録媒体情報に基づいて、画像を形成する対象の「記録紙Pの大きさ、及び紙送り」を取得する方法等がある。
具体的には、例えば、不揮発性メモリ400Dに予め記憶された「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を実行するトナー像の画像密度の範囲」を取得し、このトナー像の画像密度の範囲と、取得したトナー像の画像密度とを比較する。
なお、「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を実行するトナー像の画像密度の範囲」は、例えば、画像密度5%以下(好ましくは2%以下)の範囲である。この画像密度の範囲は、現像装置40に収容された現像剤のトナーの消費量が下がり、同じトナーが現像装置40内で滞留し、トナー劣化が生じやすくなる範囲である。
一方、ステップS202での判断が肯定された場合(取得したトナー像の画像密度が予め定められた値以下の場合、つまり、取得したトナー像の画像密度が、感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を実行するトナー像の画像密度の範囲内であると判断した場合)は、ステップS204に進む。
具体的には、例えば、記録紙Pの大きさ及び紙送り方向を含む記録媒体情報に対応づけて、感光体10の表面のいずれの領域を非画像領域とするかを示す非画像領域情報を予め不揮発性メモリ400Dに記憶しておく。そして、非画像領域情報から、取得した記録媒体の大きさ及び紙送り方向に対応する感光体10の非画像形成領域を読み取り、設定する。設定した感光体10の非画像形成領域に帯状のトナー像を形成する。
感光体10の非画像形成領域に形成した帯状のトナー像は、転写装置50で転写されず、クリーニング装置70でクリーニングされ、クリーニング装置70の筐体71に収容される。
具体的には、例えば、不揮発性メモリ400Dに予め記憶された「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を停止するトナー像の画像密度の範囲」を取得し、このトナー像の画像密度の範囲と、取得したトナー像の画像密度とを比較する。
なお、「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を停止するトナー像の画像密度の範囲」は、例えば、画像密度5%超え(好ましくは2%超え)の範囲である。この画像密度の範囲は、現像装置40に収容された現像剤のトナーの消費量が増え、同じトナーが現像装置40内で滞留し難く、トナー劣化が生じ難くなる範囲である。
一方、ステップS208での判断が肯定された場合(取得したトナー像の画像密度が予め定められた値超えの場合、つまり取得したトナー像の画像密度が、感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成を停止するトナー像の画像密度の範囲内であると判断した場合)は、ステップS210に進む。
トナーカートリッジ46への回収トナーの供給処理は、特に制限はなく、例えば、トナー回収供給装置55の筐体71に収容された回収トナーの量を検知する検知装置(センサー等)を設け、検知装置により検知した回収トナーの量が予め定めた量に達したとき、実行すればよい。
その他、回収トナーの供給処理は、1)「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成処理」において、感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成するとき、2)予め定めた画像密度以下のトナー像による画像が形成された記録紙Pの出力枚数毎(累積枚数毎)、又は3)予め定められた画像密度以下のトナー像の形成時間毎(累積時間毎)に実行してもよい。
回収トナーの供給処理は、画像形成処理中に実行してもよいし、画像形成処理が行われていない間に実行してもよい。
そして、クリーニング装置70により除去された回収トナーは、トナー供給路74を通じてトナーカートリッジ46に供給され、トナーカートリッジ46の補給トナーと混ざり合い、再度、補給トナーと共に、現像装置に供給され、再利用される。
画像を出力する対象の最大の用紙(例えばA3紙)の全面にいずれの紙送り方向でも画像が形成できる領域と「感光体10の画像形成可能領域」とが同じの場合、「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成処理」では、取得したトナー像の画像密度が、予め定められた値以下でも、「感光体10の非画像形成領域へのトナー像形成」は実行しない。
次に、現像装置40に収容する現像剤、トナーカートリッジ46に収容する補給トナー
について説明する。なお、以下、現像装置40に収容する現像剤のトナーと、トナーカートリッジ46に収容する補給トナーを、「トナー」と称して説明する。
そして、トナーは、体積平均粒径が3μm以上5μm以下(好ましくは3.5μm以上4.5μm以下)のトナー粒子と、個数平均粒径が70nm以上200nm以下(好ましくは80nm以上180nm以下、より好ましくは110nm以上180nm以下)の外添剤と、を含む。
ここで、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
そして、測定されたキャリアの粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径(「D50v」と表現する)を「体積平均粒径」と定義する。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んでもよい。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
次に、トナーの製造方法について説明する。
トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
そして、トナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置300により「トナー劣化が抑制される」ことを裏付ける試験例を示す。
表1に示す体積平均粒径D50vでポリエステル製の黒色トナー粒子100質量部に対して、表1に示す個数平均粒径D50pの外添剤(疎水性シリカ粒子)1.5質量部を、サンプルミルにより10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、各トナーを作製した。
そして、各トナー4部と、下記製法に準じフェライト粒子の粒径を変更して、表1に示す体積平均粒径D50vとしたキャリア96部と、をV−ブレンダーにより40rpmで20分間攪拌し、目開き250μmのシーブで篩って、現像剤D1〜D9を作製した。
・フェライト粒子(平均粒径:30μm): 100部
・トルエン: 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:90/10): 2部
・カーボンブラック(R330:キャボット社製): 0.2部
まず、フェライト粒子以外の上記成分を10分間スターラーで撹拌させ、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア1を作製した。
富士ゼロックス社製DocuCentre−V C7775に対して、図1及び図2に示すトナー回収供給装置55に相当する装置を取り付ける改造を行い、現像ロールに保持された現像剤のトナーを回収し、トナーカートリッジに回収トナーを供給できる構成とした。また、図1及び図2に示すトナー供給装置(トナー供給路74、搬送部材、トナー供給モータ)に相当する装置を取り付ける改造を行い、クリーニング装置でクリーニングした回収トナーをトナーカートリッジに供給できる構成とした。
そして、この装置の現像装置及びトナーカートリッジに、現像剤D1〜D9を各々充填して、次の試験を実施した。
そして、この画像形成前の現像剤に収容されたトナーのBET比表面積Aと、この画像形成後の現像剤に収容されたトナーのBET比表面積Bと、を測定した。
トナー回収供給装置55により、現像ロールに保持された現像剤のトナーを回収し、トナーカートリッジに回収トナーを供給する動作。
感光体の非画像形成領域に、トナー載り量4g/m2で帯状のトナー像を形成し、クリーニング装置でクリーニングして、回収トナーをトナーカートリッジに供給する動作。
ただし、トナー粒子の体積平均粒径が5μmを超えた現像剤D7〜D9では、画質が低下した。
また、低画像密度を繰り返し形成しても、感光体の非画像形成領域に帯状のトナー像を形成し、クリーニング装置でクリーニングして、回収トナーをトナーカートリッジに供給すると、トナーのBET比表面積の変動が小さく、トナー劣化が抑制されることがわかる。
10 感光体
20 帯電装置
21 帯電ロール
22 クリーニング装置
30 露光装置
40 現像装置
41 現像容器
42 現像ロール
46 トナーカートリッジ
47 トナー補給路
50 転写装置
52 転写ロール
55 トナー回収供給装置
56 回収ロール
57 除去部材
58 筐体
59 トナー供給路
60 除電装置
70 クリーニング装置
72 クリーニングブレード
74 トナー供給路
100 定着装置
300 画像形成装置
400 制御装置
Claims (6)
- 像保持体と、現像剤を収容した収容部、及び前記現像剤を表面に保持し前記像保持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像剤保持体を有する現像装置であって、前記現像剤が、体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下のトナー、並びに、体積平均粒径が20μm以上35μm以下のキャリアを含有する現像剤である現像装置と、を有する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットの像保持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備え、
前記記録媒体としてのA4紙に画像密度1%の画像を1000枚出力した後の前記現像装置に収容された現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.8×前記BET比表面積A以上であり、
体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m 2 /g以上4.0m 2 /g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、前記現像装置の収容部に前記補給トナーを補給するトナー補給装置と、
前記像保持体と対向した位置よりも前記現像剤保持体の回転方向下流側に前記現像剤保持体に対向して設けられ、前記現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する回収部材を有し、前記回収部材により回収したトナーを前記トナー補給装置の収容部へ供給するトナー回収供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を前記像保持体に形成するとき、前記トナー回収供給装置を制御し、前記現像剤保持体に保持された現像剤のトナーを回収する制御装置と、
をさらに備える画像形成装置。 - 体積平均粒径が3μm以上5μm以下のトナー粒子及び個数平均粒径が70nm以上200nm以下の外添剤を含み、BET比表面積Aが2.3m2/g以上4.0m2/g以下の補給トナーを収容した収容部を有し、前記現像装置の収容部に前記補給トナーを補給するトナー補給装置と、
前記像保持体の表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
前記クリーニング装置でクリーニングされた残留トナーを前記トナー補給装置の収容部に供給するトナー供給装置と、
予め定めた画像密度以下のトナー像を前記像保持体に形成するとき、前記画像形成ユニットを制御し、前記像保持体の非画像形成領域にトナー像を形成する制御装置と、
をさらに備える請求項1の画像形成装置。 - 前記予め定めた画像密度以下のトナー像が、画像密度5%以下のトナー像である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤のトナーのBET比表面積Bが、0.9×前記BET比表面積A以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記キャリアの体積平均粒径が、25μm以上33μm以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記外添剤の個数平均粒径が、80nm以上180nm以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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