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JP2004117971A - Development method and image forming method - Google Patents

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JP2004117971A
JP2004117971A JP2002282821A JP2002282821A JP2004117971A JP 2004117971 A JP2004117971 A JP 2004117971A JP 2002282821 A JP2002282821 A JP 2002282821A JP 2002282821 A JP2002282821 A JP 2002282821A JP 2004117971 A JP2004117971 A JP 2004117971A
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JP
Japan
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toner
particle size
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developing
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Application number
JP2002282821A
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Japanese (ja)
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Masanao Kunugi
功刀 正尚
Atsunori Kitazawa
北澤 淳憲
Hiroshi Toyama
外山 洋
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce problems such as fogging, splashing and diffused transfer due to a heterogeneous toner, to enhance transfer efficiency, to dispense with a cleaner and to diminish waste toner. <P>SOLUTION: In the developing method in which a single component nonmagnetic toner carried on a developer carrier is charged by press-regulating with a regulating member, and the charge is imparted to an electrostatic latent image formed on an image carrier to convert the latent image to a visible image as a toner image, in the case where the particle size and charge amount of each toner particle of the single component nonmagnetic toner after press regulation by the regulating member are measured by a laser Doppler method in an oscillating field in an acoustic relaxation cell, development is performed after control which satisfies the relation of a>b between a particle size a [μm] of a particle size segment in which the number of particles is largest in the particle size distribution of the single component nonmagnetic toner and a particle size b [μm] of a particle size segment in which the number of particles is largest in a particle size distribution for each charge amount segment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像方法、および画像形成方法に関し、詳細には、プリンタや複写機等に利用される静電潜像現像方式の画像形成において実施される現像方法、および画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
静電潜像現像方式の画像形成において使用されるトナーの帯電量は、画像形成に大きな影響を与えることが知られている。具体的には、電子写真プロセスにおいてトナーは、トナー粒子1個毎の帯電特性により感光体に付着し、転写体に転写され、これにより画像が形成される。従って、電子写真プロセスでの課題である、カブリ、飛散、転写ちり、経時劣化、環境劣化等の問題の多くは、帯電量を制御しきれないWrongトナーが原因で生じるものと考えられている。この為、従来プロセスではトナーの帯電を如何に均一にするかが大きな課題となっていた。
【0003】
トナーの帯電特性を制御する画像形成方法に関しては、使用する現像トナーの固有電気抵抗値Rが、R≧1×1013Ω・cmを満たし、かつ現像トナーの帯電量 qが、0.5[mC/kg]≦|q|≦40[mC/kg]に設定されるクリーナレス画像形成方法が提案されている(特許文献1参照)。しかし、この画像形成方法は、現像トナーの帯電量を固有電気抵抗値との関係で規定しているに過ぎず、個々の粒子の集合体としてのトナーにおける帯電量分布と粒径分布との関係については何ら示唆していない。
【0004】
また、現像方法の別の例として、磁性キャリヤとトナーとを含む現像剤の、電界強度500V/cmでの抵抗値R500 〔Ω・cm〕と電界強度2500V/cmでの抵抗値R2500〔Ω・cm〕とから求められる現像剤の電圧依存性の指数Yと、トナーの電荷量Q〔femt.C〕と粒径D〔μm〕とで規定されるトナーの帯電量分布中、Q/D<0.2の領域内に入る未帯電トナーの全トナー中に占める個数割合X〔%〕とを、Y>(3X/400)+1を満足するように設定した電子写真用画像現像剤を用いることも提案されている(特許文献2参照)。しかし、このトナーは磁性キャリヤとトナーを含む二成分系トナーである上、画像滲みの原因となる未帯電トナーの個数割合を所定電界強度における抵抗値との関係で規定しているに過ぎず、個々の粒子の集合体としてのトナーにおける帯電量分布と粒径分布との関係については何ら考慮されていない。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−2287号公報(第3頁)
【特許文献2】
特開平8−129268号公報(第2〜第3頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来はトナーの帯電量をその質量を基準にして、トナーの帯電量の総和として捉えていたに過ぎなかったため、トナー個々の帯電量を制御することはできなかった。その結果、依然として帯電量を制御しきれないWrongトナーが存在することになり、カブリ等を引き起こすとともに、転写効率を低下させ画質を損なわせる。また、転写効率の低下は、転写後の感光体に残存する廃トナーを増加させるとともに、これを清掃するクリーナ機構の省略・簡素化(クリーナレス化)を妨げる。このように、これまで提案されてきた現像方法では、画像形成の高画質化、装置の小型化等への対応には限界があった。
【0007】
従って、本発明の課題は、不均一トナーによるカブリ、飛散、転写ちり等の問題を少なくする一方で、転写効率を高め、クリーナレス化、廃トナーの低減を可能にする現像方法、および画像形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様にかかる現像方法の発明は、現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して負帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する現像方法において、前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子の粒径と帯電量を測定した場合に、前記一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係を、a>bとなるように制御して現像を行うことを特徴とする。
一成分非磁性トナーを規制部材により押圧規制して負帯電させる現像方法においては、あるトナー集合の帯電量分布をそのトナー集合の粒径分布との関係で把握することが重要である。そして、後記実施例に示されるように、帯電量分布と粒径分布との関係で上記a>bとなるように制御されているとき、トナー性能が良好な状態になり、カブリ、飛散、転写ちり、経時劣化、環境劣化等の問題を解消できることが明らかとなった。この条件を満たすトナーは、トナー粒子1個の表面に着目した場合、表面の帯電分布に逆帯電(例えば、負帯電トナー表面におけるプラス帯電部分)の偏在がなく、理想的状態で均一に帯電されているためと考えられる。従って、上記条件を満たす条件で現像を行うことにより、Wrongトナーを極力減らすことが可能になる。
【0009】
本発明の第2の態様に係る現像方法は、第1の態様において、測定された前記一成分非磁性トナーの帯電量分布における逆極性トナー(例えば、負帯電トナーにおける正帯電トナーを意味する)の比率が5%未満となるように制御して現像を行うことを特徴とする。この特徴によれば、上記a>bとの条件に加え、さらに逆極性トナーの比率が5%未満となるように制御することによって、カブリの発生が更に抑制され、トナー性能をいっそう向上させた状態で現像を行うことができる。
【0010】
本発明の第3の態様に係る現像方法は、第2の態様において、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の10%以上となるように制御して現像を行うことを特徴とする。この特徴によれば、最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の10%以上となるように制御することによって、トナー性能が最適な状態で現像を行うことができる。
【0011】
本発明の第4の態様に係る画像形成方法の発明は、第1の態様から第3の態様のいずれかの現像方法により可視像化された像担持体上のトナー像を転写して画像形成を行うことを特徴とする。この特徴によれば、第1の態様から第3の態様のいずれかの現像方法によりWrongトナーが極力少なく抑えられた状態で画像形成を行うことが可能なため、カブリ、飛散、転写ちり等の問題を回避できるとともに、転写効率が高まり、廃トナーの削減が可能になる。
【0012】
本発明の第5の態様に係る画像形成方法の発明は、第4の態様において、転写後の像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーナ機構を持たない画像形成装置を使用することを特徴とする。前記したように、本発明の画像形成方法では、Wrongトナーが極力抑えられており、高効率で転写が行われるため、像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーニング工程を省略することが可能である。従って、クリーナ機構を省略したクリーナレスの画像形成装置においても画像形成が可能であり、画像形成装置の小型化・簡素化が実現する。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の現像方法は、現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する過程で、前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子速度を測定し、その測定結果に基づき個々の粒径と帯電量を算出した場合に、一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係を、a>bとなるように制御して現像を行うことにより実施される。
【0014】
本発明の現像方法において使用されるトナーは、一成分非磁性トナーであり、公知のものを使用できる。より具体的には、一成分非磁性トナーに使用される結着樹脂、着色剤、添加剤等の種類や配合量、母粒子の形状、粒径等は、後記するように公知の種々のトナーやトナー材料から適宜選択して設計できる。
【0015】
一成分非磁性トナーの粒径と帯電量は、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により測定される。レーザードップラー法は、レーザー光を移動体に当てたとき、反射して戻ってくる光の振動数が移動体の速度に比例して変化する現象(ドップラー効果)を利用して移動体の速度を計測する既知の方法である。本発明では、このレーザードップラー法を利用して、音響場における粒子の速度、あるいは気体の運動に対する粒子運動の位相遅れ角を測定することにより、粒子の空力学径(粒子と同じ沈降速度を持つ単位密度の球の直径)と帯電量を求める。このレーザードップラー法による粒径と帯電量の測定は、市販の測定機器を利用して行うことが可能である。好ましい測定機器の例としては、イースパートアナライザ(登録商標)model EST−3型(ホソカワミクロン社製)を挙げることができる。このイースパートアナライザを使用した計測では、極性を互いに逆にした2枚の電極間に試料となるトナー粒子を落下させる。帯電したトナー粒子は電極の電界作用により電極へ向けて移動するが、この電極を音響振動させることにより粒子も振動しながら電極へ引き寄せられる。このときの電極への移動と振動を同時にレーザードップラー法で測定して、粒径と帯電量を算出するものである。
【0016】
すなわち、測定機の入口から流入したトナー粒子は、音響により空気振動を受け、粒子の慣性による位相遅れを伴って振動する。大きい粒子ほど位相遅れが大きくなるので、この位相遅れから粒径を測定できる。また、電極への移動速度と粒径から粒子の持つ帯電量が計算できる。
【0017】
このイースパートアナライザによりトナー粒子の測定を行う場合は、測定の条件、操作等により結果が変動する可能性があるため、後記実施例に示すように条件や操作を固定して測定を行うことが好ましい。
【0018】
本発明の現像方法では、前記測定方法によって測定された一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係を、a>bとなるように制御する。帯電されたトナーが、前記a>bの条件を満たす場合には、1つ1つのトナー粒子表面において均一な帯電状態をとるものと推測される。よって、トナー粒子の集合としての帯電量[(帯電量の総和/トナー集合の質量)として把握される]を制御していた従来の方法よりも高精度な制御が可能になり、カブリ、飛散、転写ちり等の問題を解消できる。
【0019】
ここで、粒径区分と帯電量区分は、0.5μm毎の粒径区分と0.5fC毎の帯電量区分とにより区画される粒径−帯電量区分(表1等参照)に基づいている。
【0020】
また、前記a>bの条件に加えて、測定された一成分非磁性トナー(つまり、規制部材により押圧規制された後)の帯電量分布における逆極性トナーの比率が5%未満となるように制御することがより好ましい。逆極性トナーの比率を5%未満とすることによって廃トナーを極力抑えることが可能になり、画像形成装置におけるクリーナレス化が実現しやすくなる。
【0021】
さらに、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の10%以上となるように制御して現像を行うことが好ましい。これにより、トナー性能を最適な状態にして現像を行うことができる。
【0022】
本発明方法においては、通常トナー設計や現像装置の設計において考慮される諸要素を調整することにより、規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーの帯電量と粒径が上記関係を満たすように制御することができる。例えば、トナー設計要素としては、▲1▼トナー母粒子の種類、樹脂組成、形状など;▲2▼外添剤の種類や量などが挙げられる。また、現像装置設計要素としては、▲3▼現像剤担持体としての現像ローラの表面材質や表面硬度など;▲4▼規制部材としての規制ブレードの材質や規制条件(押圧力など)、規制ブレード通過時のトナー搬送量等が挙げられる。ただし、上記▲1▼〜▲4▼に例示した要素のいずれかを以って一義的に前記a>bの関係を決定することは通常困難である。つまり、一の要素を特定しても他の要素との関係で条件が変動し、前記a>bの関係を実現できない場合がある。従って、各要素をどのように設定すればよいかは、個別に実験的に定めることが好ましく、その際、後記実施例に記載した条件が参考になる。
【0023】
以下に、一成分非磁性トナーの粒径分布と帯電量分布を制御するための要素の中で代表的なものを例示する。本発明方法では、以下に述べる要素から選択して粒径分布と帯電量分布を制御することができるが、これらに限定する主旨ではなく、他の要素を調整することによっても制御が可能である。
【0024】
<トナー母粒子>
トナー母粒子の結着樹脂の種類、特に樹脂中の極性官能基は、トナー母粒子の帯電特性に影響を与える。結着樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン/ウレア樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等を挙げることができる。本発明方法では、これらに代表される既知の結着樹脂の1種または2種以上を選択して使用できる。
【0025】
トナー母粒子の形状としては、球形で均一な表面構造に近い方が好ましく、個々の母粒子間で大きさや形状のばらつきが少ないことが好ましい。トナー母粒子の円形度(球状化係数)は、0.91以上とすることが好ましく、転写効率を向上させることができるが、逆極性トナーを生じさせないためには、円形度が0.95以上になるように調節することが好ましい。
【0026】
トナー母粒子は、粉砕法や重合法により製造できる。粉砕法トナーは、結着樹脂に顔料、離型剤、荷電制御剤をヘンシェルミキサーで均一に混合した後、2軸押出し機で溶融、混練し、冷却後に粗粉砕−微粉砕工程を経て、分級処理し、更に流動性改良剤を加えて作られる。粉砕法トナーの円形度を調節するためには、球形化処理を行うとよい。粉砕工程で、比較的丸い球状に粉砕可能な装置、例えば機械的粉砕機として知られるターボミル(川崎重工株式会社製)を使用をすれば、円形度が0.93まで可能となり、更に粉砕したトナーを市販の熱風球形化装置「サーフージングシステムSFS−3型」(日本ニューマチック工業株式会社製)を使用すれば円形度が1.00まで可能となる。
【0027】
また、重合法トナーを作成する方法としては、懸濁重合法、乳化重合法等が挙げられる。懸濁重合法では、重合性単量体、着色顔料及び離型剤を必要により加え、更に、染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した混合物を溶解または分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤(水溶性高分子、難水溶性無機物質)を含む水相中に撹拌しながら添加して造粒し、重合させて所望の粒子サイズの着色重合トナー粒子を形成することができる。
【0028】
重合法トナーの円形度の調節は、乳化重合法では、2次粒子の凝集過程で温度と時間とを制御することで円形度を自由に変えることが可能であり、その範囲は0.94〜1.00である。一方、懸濁重合法では、真球のトナーが可能であるため、円形度は0.98〜1.00の範囲となる。また円形度を調節するためにトナーのガラス転移温度Tg以上で加熱変形させることで、円形度を0.94〜0.98まで自由に調節することが可能となる。
【0029】
また、粉砕法トナー、重合法トナーのいずれにおいても、ガラス転移温度は、50〜100℃、好ましくは55〜90℃の範囲で、また、フロー軟化温度は70〜140℃、好ましくは75〜130℃の範囲で設定することができる。
【0030】
トナー母粒子には、結着樹脂のほかに、公知の着色剤や荷電制御剤を加えることができる。荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得るものであれば、特に限定されず有機あるいは無機の各種のものを用いることができる。
【0031】
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースEX、第4級アンモニウム塩P−51、ニグロシン ボントロンN−01(以上、商品名:オリエント化学工業社製)、スーダンチーフシュバルツBB(ソルベントブラック3:C.I.No.26150)、フェットシュバルツHBN(C.I.No.26150)、ブリリアントスピリッツシュバルツTN(商品名:ファルベン・ファブリッケン・バイヤ社製)、ザボンシュバルツX(商品名:ファルベルケ・ヘキスト社製)、さらにアルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料などが挙げられる。
【0032】
また、負荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック(C.I.No.26150)、オイルブラックBY(商品名:オリエント化学工業社製)、ボントロンS−22(商品名:オリエント化学工業社製)、サリチル酸金属錯体E−81(商品名:オリエント化学工業社製)、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックTRH(商品名:保土谷化学工業社製)、ボントロンS−34(商品名:オリエント化学工業社製)、ニグロシンS0(商品名:オリエント化学工業社製)、セレスシュバルツ(R)G(商品名:フアルベン・ファブリケン・バイヤ社製)、クロモーゲンシュバルツET00(C.I.No.14645)、アゾオイルブラック(R)(商品名:ナショナル・アニリン社製)などが挙げられる。これらの荷電制御剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.001〜5重量部の範囲(好ましくは0.001〜3重量部の範囲)で調節できる。
【0033】
<外添剤>
外添剤も、トナーの帯電特性を制御する上で重要な要素である。外添剤としては、有機系微粉末または無機系微粉末を用いることができる。有機系微粉末としては、例えばフッ素系樹脂粉末(すなわちフッ化ビリニデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末など)や、アクリル樹脂系微粉末、脂肪酸金属塩(すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など)等を挙げることができる。また、無機系微粉末としては、例えば、金属酸化物(すなわち酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛など)、微粉末シリカ(すなわち、湿式製法シリカや乾式製法シリカなど)、これらのシリカにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理を施した表面処理シリカなどが挙げられる。これらは1種あるいは2種以上を混合して用いることができる。
【0034】
<現像ローラ>
現像ローラとしては、例えば直径16〜24mm程度の金属製パイプの表面をめっきやブラスト処理したローラ、あるいは中心軸周面にNBR、SBR、EPDM、ウレタンゴム、シリコンゴム等からなる体積抵抗値10〜10Ω・cm、硬度が40〜70°(アスカーA硬度)の導電性弾性体層が形成されたもの等が使用できる。現像ローラには、パイプのシャフトや中心軸を介して現像バイアス電圧が印加できるように構成される。現像ローラの材質や処理方法、弾性体層の体積抵抗値、硬度などを選択することにより、トナー粒子の帯電量を調整できる。
【0035】
<規制ブレード、規制条件等>
規制ブレードとしては、例えばSUS、リン青銅、ゴム板、金属薄板にゴムチップを貼り合わせたもの等を使用することができる。トナー接触面における仕事関数としては、4.8〜5.4eVとすることが好ましく、トナー表面の仕事関数より小さくすることが好ましい。
【0036】
規制条件としての押圧力としては、他の条件にもよるが、薄層規制を行うように設定することが好ましい。すなわち、規制状態において現像ローラ表面でトナーがほぼ1層となる程度の押圧力で規制する薄層規制により、一成分非磁性トナー粒子一つ一つを均一に帯電させることが可能になり、帯電量を制御し易くなる。従って、規制ブレードは、現像剤担持体としての現像ローラにスプリング等の付勢手段により、あるいは弾性体としての反発力を利用して線圧25〜50gf/cmで押圧することが好ましい。
【0037】
規制ブレード通過時のトナー搬送量としては、他の条件にもよるが、0.2mg/cm〜0.4mg/cm程度に設定することが好ましい。トナー搬送量は、トナー粒子の粒径に応じて選択することが好ましく、例えば、トナー粒径が5μmのときは0.25mg/cm程度、トナー粒径が7μmのときは0.35mg/cm程度の搬送量に調節することが好ましい。
【0038】
以上のように各種の要素を調整することによって、前記a>bの条件を満たすように制御することが可能になる。また、前記逆極性トナーが5%未満であるとの条件、および、最も個数の多い帯電量区分のトナー個数がトナー全体の10%以上との条件についても、同様にして上記各要素を調整することにより達成できる。
【0039】
以下、図面に基づき本発明の現像方法および画像形成方法に使用可能な現像装置および画像形成装置について説明する。本発明の現像方法は、接触式現像方式、あるいは非接触式現像方式のいずれの場合でも実施することができる。まず、非接触式現像方式を採用した現像装置・画像形成装置について説明する。
【0040】
図1は、タンデムタイプの画像形成装置1の全体構成を示す模式的な断面図である。この画像形成装置1は、ハウジング3と、ハウジング3の上部に形成された排紙トレイ5と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉体7とを備え、ハウジング3内には、露光ユニット9、画像形成ユニット11、送風ファン13、転写ベルトユニット15及び給紙ユニット17が設けられ、扉体7内には用紙搬送ユニット19が設けられている。なお、この画像形成装置1は、感光ドラム23上の廃トナー(未転写トナー)を除去するためのクリーナ機構を備えていない、いわゆるクリーナレスの画像形成装置である。
【0041】
画像形成ユニット11は、異なる色のトナーを収納する4つの現像装置をセットすることができる4つの画像形成ステーション21を備える。4つの画像形成ステーション21は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像装置用であり、これらを図中、符号21Y、21M、21C及び21Kで区別している。各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kには、像担持体としての感光ドラム23と、感光ドラム23の周囲に設けられた、コロナ帯電手段25と、本発明の現像装置100とが配設されている。
【0042】
転写ベルトユニット15は、図示しない駆動源に回転駆動される駆動ローラ27と、駆動ローラ27の斜め上方に設けられる従動ローラ29と、テンションローラ31と、これら各ローラ間に張架され、図1において反時計方向へ循環駆動される中間転写ベルト33と、中間転写ベルト33の表面に当接するクリーニング手段34とを備えている。
【0043】
感光ドラム23は、アーチ状のラインに沿ってベルト面35に圧接され、図1中、矢印で示す方向に回転駆動される。テンションローラ31の位置を調節することにより、中間転写ベルト33の張力、アーチの曲率等を制御することができる。
【0044】
駆動ローラ27は、2次転写ローラ39のバックアップローラを兼ねている。また駆動ローラ27の周面には、例えば厚さ3mm程度、体積抵抗率10Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、2次転写ローラ39を介して供給される2次転写バイアスの導電経路を構成している。また駆動ローラ27の径は従動ローラ29及びテンションローラ31の径より小さく、これにより2次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。従動ローラ29はクリーニング手段34のバックアップローラとしても機能している。
【0045】
クリーニング手段34は、搬送方向下向きのベルト面35側に設けられ、2次転写後に中間転写ベルト33の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード41と、回収したトナーを搬送するトナー搬送経路42とを備えている。クリーニングブレード41は、従動ローラ29に中間転写ベルト33が巻回している箇所に当接している。また中間転写ベルト33の裏面には、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kの感光ドラム23に対向する位置に1次転写部材43が当接し、1次転写部材43には転写バイアスが印加されるようになっている。
【0046】
露光ユニット9は、画像形成ユニット11の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には送風ファン13が設けられている。露光ユニット9の下方には給紙ユニット17が設けられている。露光ユニット9は、底部にポリゴンミラーモータ45及びポリゴンミラー47からなるスキャナ手段49を垂直に配設している。また光路Bには、単一のf−θレンズ51及び反射ミラー53が設けられ、反射ミラー53の上方には各色の走査光路が感光ドラム23にそれぞれ非平行となって折り返すように複数の折り返しミラー55が設けられている。
【0047】
露光ユニット9では、ポリゴンミラー47から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、f−θレンズ51、反射ミラー53、折り返しミラー55を経て、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kの感光ドラム23に照射され、潜像が形成される。
【0048】
送風ファン13は、冷却手段として機能し、このものは図1の矢印の方向へ空気を導き、露光ユニット9やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果たす。
【0049】
給紙ユニット17は、記録媒体Pが積層されている給紙カセット57と、給紙カセット57から記録媒体Pを1枚ずつ給送するピックアップローラ59とを備えている。用紙搬送ユニット19は、2次転写部への記録媒体Pの給紙タイミングを規定するゲートローラ対61と、駆動ローラ27及び中間転写ベルト33に圧接される2次転写ローラ39と、定着手段63と、排紙ローラ対65と、両面プリント用搬送路67とを備えている。
【0050】
定着手段63は、少なくとも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対69と、定着ローラ対69の少なくとも一方側のローラを他方側へ押圧付勢してシート材に2次転写された2次画像を記録媒体Pに押圧する押圧手段とを有し、記録媒体に2次転写された2次画像は、定着ローラ対69の形成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着される。
【0051】
以上が本発明方法に使用可能なタンデムタイプの画像形成装置1の概略の構成であり、現像装置100は、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kにセットして使用する。なお図1中では、現像装置のトナーの色に対応して、各画像形成ステーションと同様に各色の現像装置に100Y、100M、100C及び100Kの符号を各々付して区別してある。これら現像装置の構成は基本的に同じであるので、以下一般的な現像装置100の構成について図2を参照しながら説明する。
【0052】
図2は現像装置100の断面図である。現像装置100は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部101が形成されたハウジング103を備え、ハウジング103に対して供給ローラ105および現像ローラ107が設けられている。図1に示す如く、現像装置100が画像形成ステーションにセットされた状態では、現像ローラ107は感光ドラム23に対して僅かな間隔(例えば100〜300μm)を開けて隣接しており、感光ドラム23の回転方向(図中の矢印参照)と反対方向へ回転駆動しながら、現像ローラ107の周面に供給されたトナーで感光ドラム23上に形成された潜像を現像する機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ107に現像バイアス電源(図示しない)から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ローラと感光ドラムとの間に振動電圧を作用させ、感光ドラム23に形成された静電潜像部分に現像ローラ107からトナーが供給されることにより行われる。
【0053】
供給ローラ105は、表面がウレタンスポンジで形成されており、供給ローラ105の周面が現像ローラ107に接触した状態で現像ローラ107と同方向(図2では反時計回り方向)に回転可能である。供給ローラ105にも現像ローラ107に印加される現像バイアス電圧と同等の電圧が印加されるようになっている。
【0054】
現像ローラ107には、規制ブレード109が、板バネ部材111及びその下側に設けられる弾性部材112の作用により、常時現像ローラ107の周面の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、現像ローラ107の周面に付着したトナーのうち余分な分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ107の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード109は、トナー113を適切に帯電させる機能をも有する。従って、この規制ブレード109による押圧力や、現像ローラ107および規制ブレード109の材質を変えることによって、帯電量の制御が可能になる。
【0055】
掻き落とされたトナーは、自然落下してトナー収容部101内のトナー113に混入されるが、この点については後で詳述する。また現像ローラ107周面の上側には、ハウジング103に一端が固定されているシール部材115の他端側が圧接しており、これによりハウジング103内のトナー113が外部へ飛散することを防止している。
【0056】
トナー収容部101内には、回転軸117を中心として図2の時計回り方向に回転するアジテータ119が設けられている。アジテータ119は、回転軸117を中心に互いに反対方向へ延びる2つのアーム部材121を備え、各アーム部材121はトナー収容部101の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されている。各アーム部材121の先端からはアジテータ119の回転方向と反対方向へ撹拌フィン123が延びている。撹拌フィン123は、可撓性を有するシート部材から構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性力により円筒状のトナー収容部101の内周面に圧接している。このような構成によりアジテータ119が回転するとき、トナー収容部101の内周面と撹拌フィン123との間の領域125に存在するトナー113を撹拌フィン123で掻き上げるようにして、後述するトナーガイド部材上に搬送することができる。
【0057】
トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114は、規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127よりも低い位置となるように設定されている。これはトナー量が規制ブレード109を埋没させる程多いと、規制ブレード109によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレードの近くに存在することになる結果、トナー収容部101内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード109が現像ローラ107から余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびトナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
【0058】
現像装置100では、トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114の位置は、規制ブレード109の下端より下方であって、板バネ部材111と弾性部材112との交点128の位置を上限として設定されている。トナー収容部101内のトナー113の上面114の位置が、前記交点128より上にまでくると板バネ部材111の動きを拘束する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくなる場合がある。その結果として、「一定量のトナーを現像ローラ107の周面に担持させる機能」や「トナーを適正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、上記の如く、トナー113の上面114位置の上限を前記交点128の位置とすることにより、前記各機能が阻害されることがなくなる。このように、現像装置100(特に規制ブレード109周辺)の構造的調整によっても、所望の粒径分布と帯電量分布を持つトナーを送出することが可能になる。
【0059】
規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127と、トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114との間には、トナー113の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面114側へ斜めに傾斜しているトナー案内面129がハウジング103の一部として形成されている。トナー案内面129は、規制ブレード109によって現像ローラ107の周面から掻き落とされたトナー113をトナー収容部101側へ案内する機能を有する。
【0060】
規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127の下方には、規制ブレード109によって現像ローラ107の周面から掻き落とされたトナー113がトナー収容部101へ導かれるためのトナー案内空間部131が形成されている。
【0061】
トナー収容部101の上方にはトナーガイド部材133が設けられている。トナーガイド部材133は、供給ローラ105から離れた側の端部134に設けられ、撹拌フィン123によって搬送されたトナー113を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ135と、該スクレーパ135よりも供給ローラ105側において上面側がトナー113の安息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部137と、該平坦搬送部137の下流側に形成され、上面側が凹曲面を形成するように湾曲している湾曲部141と、該湾曲部141より下流側において供給ローラ105の周面に設定された適切な線圧で接触している当接部143とを備えて成る。前記平坦搬送部137、前記湾曲部141および前記当接部143を含むトナーガイド部材133の表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
【0062】
また、上記の当接部143の存在により、供給ローラ105の下面側に付着しているトナー113が重力により落下し、現像ローラ107へ供給できるトナーの量が減少することによる画像濃度低下を防止することができる。また湾曲部141と供給ローラ105の周面との間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部139が形成されている。
【0063】
このような形状を有するトナーガイド部材133では、撹拌フィン123によって搬送されたトナー113をスクレーパ135で掻き取った後、トナー113は平坦搬送部137に沿って、その幅方向に亘って及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重力落下してゆき、一旦トナーの一時貯留部139に貯留される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部139では、トナー113が狭い領域に進行していくのに伴い、供給ローラ105の周面に対する圧接力が徐々に増加するため、供給ローラ105の周面にトナー113が押し付けられて、該周面にトナー113が担持され易くなる。尚、トナー113が当接部143を越えて押し出された場合には、トナー案内空間部131を落下して、直接にまたはトナー案内面129に案内されてトナー収容部101に戻される。
【0064】
次に、画像形成装置1、現像装置100における画像形成について説明する。画像形成は、以下のように行われる。
すなわち、図示しないコンピュータ等から画像形成信号が入力されると、感光ドラム23、画像形成ステーション21Y、21M、21C、21Kの各現像ローラ107および中間転写ベルト33が回転駆動される。次に、感光ドラム23の外周面がコロナ帯電手段25によって一様に帯電され、その外周面に露光ユニット9によって第1色目の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、例えばイエローの静電潜像が形成される。トナー収容部101に収容されたトナー113は、アジテータ119の回転作用により、トナー収容部101の内周面と撹拌フィン123との間の領域125に存在するトナー113が撹拌フィン123で掻き上げられる。掻き上げられたトナー113はスクレーパ135によって掻き取られ、平坦搬送部137を滑るように落下してトナー貯留部139に至る。トナー貯留部139に溜まったトナー113は、順次供給ローラ105の周面に担持され、その後このトナーが現像ローラ107側に移行して、余分なトナーは規制ブレード109によって掻き取られると共に、現像ローラ107に担持されているトナーは規制ブレード109によって帯電され、該トナーが感光ドラム23上に形成された静電潜像を現像する。このとき感光ドラム23には画像形成ステーション21Yの現像ローラ107からトナーが付与され、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光ドラム23上に形成される。さらに、このトナー像がトナーの帯電極性とは逆極性の一時転写電圧が印加された中間転写ベルト33上に転写された後、感光ドラム23の外周面は徐電手段により徐電される。
【0065】
同様の動作が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対応して感光ドラム23と中間転写ベルト33の1回転による潜像形成、現像が繰返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト33上において重ね合わされて転写される。そして、このフルカラー画像がさらに記録媒体上に転写される。
【0066】
次に、接触現像方式を採用した現像装置を備えたフルカラー画像形成装置200の例を図3に基づき説明する。このフルカラー画像形成装置200は、感光ドラム23の周囲に、その回転方向に沿って静電潜像を現像するためのイエロー用Y、シアン用C、マゼンタ用M、ブラック用Kの4色の現像装置からなる現像装置ユニット221Y、221C、221M、221Kが配置される。図3中、符号107は現像ローラ、符号109は規制ブレード、符号233はハウジング、符号236はブレード支持部材、符号237はブレード押圧ばね、符号238は現像カバー、符号239は攪拌軸をそれぞれ示す。また、ここでは図示しないが、図1と同様に帯電手段としての帯電ローラ、感光ドラム23上に静電潜像を形成するための露光ユニット、感光ドラム23上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に転写するための中間転写装置が配置される。また、この画像形成装置200は、図1の画像形成装置1とは異なり、感光ドラム23上に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置(図示せず)を備えている。
【0067】
感光ドラム23は、薄肉円筒筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有し、図示しない駆動手段によって回転駆動される。現像装置ユニット221Y、221C、221M、221Kは、それぞれ感光ドラム23に対して揺動可能に配設され、感光ドラム23の1回転毎に一つの現像装置の現像ローラ107のみが感光ドラム23に当接可能に構成されている。
【0068】
画像形成は、図示しないコンピュータ等から画像形成信号が入力されると、感光ドラム23、現像装置ユニット221Y、221C、221M、221Kの各現像ローラおよび中間転写ベルトが回転駆動される。まず、感光ドラム23の外周面が帯電ローラによって一様に帯電され、その外周面に露光ユニットによって第1色目の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、例えばイエローの静電潜像が形成される。このとき感光ドラム23にはイエロー用現像装置ユニット221Yの現像ローラ107のみが接触し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光ドラム23上に形成される。さらに、このトナー像がトナーの帯電極性とは逆極性の一時転写電圧が印加された中間転写ベルト上に転写され、感光ドラム23上に残留しているトナーはクリーニング装置によって除去された後、感光ドラム23の外周面は徐電手段により徐電される。
【0069】
同様の動作が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対応して感光ドラム23と中間転写ベルトの1回転による潜像形成、現像が繰返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト上において重ね合わされて転写される。そして、このフルカラー画像がさらに記録媒体上に転写される。
【0070】
以上述べた図3の接触式現像方式を採用した画像形成装置200においても図1の画像形成装置1の場合と同様に規制ブレード109等の構成を調節することで現像装置の側から構造的に帯電量等を制御することができる。
【0071】
【作用】
本発明者は、一成分非磁性トナーの帯電特性について鋭意検討を行った結果、あるトナー集合の帯電量分布をそのトナー集合の粒径分布との関係で把握することが重要であり、帯電量分布が粒径分布との関係で一定の関係を満たすときにトナー表面での帯電が均一になっているとの知見を得た。
【0072】
すなわち、本発明方法では、前記a>bの関係を満たすように制御することが必要である。この条件の下で、良好な画像形成が可能になる理由は未だ解明されていないが、上記条件を満たす場合は、トナー粒子一個の表面に着目した場合、表面の帯電分布に逆帯電(例えば、負帯電トナー表面におけるプラス帯電部分)の偏在がない均一な理想的帯電が行われるものと推測される。その結果、カブリ、飛散、転写チリ等の不均一トナーによる画像欠陥等の問題を極力少なくすることができる。
【0073】
また、均一に帯電したトナーが大部分を占めるため、転写効率も100%近くになり、クリーナレス、廃トナーの少ないプロセスの実現可能性が高まる。よって、従来のプロセスをより簡略化できるとともに、装置の小型化と高画質化を両立させた画期的な画像形成方法を提供することが出来る。
【0074】
【実施例】
次に、実施例、試験例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制約されるものではない。
【0075】
以下の実施例、比較例におけるトナーの粒径および帯電量は、イースパートアナライザ(登録商標)model EST−3型(ホソカワミクロン社製)を用い、以下の操作手順によって行った。
【0076】
<イースパートアナライザによる測定手順>
(1)装置主電源を投入後、装置が安定するまで30分まつ。
(2)窒素ガスボンベの供給圧を0.3MPaにする。データ処理用パーソナルコンピュータ(PC)を立上げ、「ESTWIN902.exe」を起動する。この時、粒径は60チャンネルとする。次に、粒径キャリブレーションを行う。 (3)定部吸引流量を0.4リットル/分に調整する。
(4)集塵エアー流量を0.4リットル/分に調整する。
(5)ネビュライザーボトルに純水150ml、およびPSL分散液を3滴加え、攪拌後、超音波洗浄器に入れ、2分間標準液を分散させる。
(6)ネビュライザーボトルにシリカゲル入りドライヤーと窒素ガス供給管を取り付ける。
(7)キャリブレーションスイッチを入れ、ガス供給が安定するまで30秒間待つ。
(8)ガス圧力を0.08Mpaに調節する。
(9)PCの測定画面のスタートをクリックし、測定を開始する。
(10)測定終了後、D50カウント、D50ボリュームの値が3.16±0.1μmであることを確認する(測定値はPSL標準液の粒径による)。
【0077】
(11)次に、供給用フードと1成分供給器のノズルをセットし、帯電キャリブレーションを行う。
(12)トナー層を形成した現像ローラを1成分供給器にセットする。
(13)現像ローラとノズルの距離を4mmに調整する。
(14)帯電キャリブレーション測定条件として、吸引流量=0.4リットル/分、集塵流量=0.4リットル/分、インターバル=1秒、ブロー時間=1秒、ガス圧力=0.08MPa、X軸送りスピード=0.1mm/秒、電界電圧は印加しない。
(15)測定画面の「Q/m」が0±0.5μC/gであることを確認する。
【0078】
(16)サンプル測定:
トナー層を形成した現像ローラを、1成分供給器にセットする。測定条件を以下に示す。
現像ローラとノズルの距離4mm、吸引流量=0.2リットル/分、集塵流量=0.6リットル/分、インターバル=3秒、ブロー時間=1秒、ガス圧力=0.02MPa、電界電圧=0.1kV
トータルカウント数は限定されないが、300個以上、3000個以下が好ましい。また、この時、測定後に現像ローラの下地が見えるようにトナーを剥離し、測定することが重要である。
(17)データ処理:
上記方法で測定した、粒径と帯電量の個々のデータを以下のように処理した。市販のソフトウエア[ここでは、EXCEL(登録商標:マイクロソフト社製)のマクロ機能を使用した]を利用して、粒径は0μm〜10μmを0.5μm毎の区分に区切り、0μm以上0.5μm未満、0.5μm以上1.0μm未満・・・(以降、同様)とし、表示としては0μm以上0.5μm未満の区分を0.25μm、0.5μm以上1.0μm未満の区分を0.75μm、・・・・(以降、同様)とした。
帯電量についても同様に、0fC以上0.5fC未満、0.5fC以上1.0fC未満・・・・、−0.5fC以上0fC未満、−1.0fC以上−0.5fC未満・・・(以降、同様)とした。表示としては、0以上0.5fC未満の区分を0.25、0.5fC以上1.0fC未満の区分を0.75・・・・とし、−0.5以上0fC未満の区分を−0.25、−1.0fC以上−0.5fC未満の区分を−0.75・・・・・(以降、同様)とした。
【0079】
実施例1
スチレンモノマー80重量部、アクリル酸ブチル20重量部、およびアクリル酸5重量部からなるモノマー混合物を、水105重量部、ノニオン系乳化剤1重量部、アニオン系乳化剤1.5重量部、および過硫酸カリウム0.55重量部からなる水溶性混合物に添加し、窒素気流下、70℃で攪拌を8時間行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径0.25μmの樹脂エマルジョンを得た。
【0080】
次に、この樹脂エマルジョン200重量部、ポリエチレンワックスエマルジョン(三洋化成工業株式会社製)20重量部、およびフタロシアニンブルー7重量部を、界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してpHを5.5に調整後攪拌しながら電解質の硫酸アルミニウムを0.3重量部加え、次いでTKホモミキサーで高速攪拌し、分散を行った。さらに、スチレンモノマー40重量部、アクリル酸ブチル10重量部、サリチル酸亜鉛5重量部を水40重量部とともに追加し、窒素気流下で攪拌しながら同様にして90℃に加熱し、過酸化水素を加えて5時間重合させ粒子を成長させた。重合停止後、会合粒子の結合強度を向上させるため、pHを5以上に調整しながら95℃に昇温し、5時間保持した。その後得られた粒子を水洗いし、45℃で真空乾燥を10時間行った。
【0081】
この乳化重合により作製した平均粒径7ミクロン、円形度0.975のトナー母粒子に大粒径シリカ(日本アエロジル社製:RX50)0.7重量%、小粒径シリカ(日本アエロジル社製;RX300)1.0重量%、チタン(チタン工業社製;STT30S)0.5重量%を加え、小型攪拌器で回転数2000rpm、処理時間2分の処理を行った。
【0082】
以上のようにして得られたトナーを、図2と同様の非接触方式の現像装置において負帯電させた。規制ブレード通過時の搬送量は0.35mg/cmとした。この帯電トナー粒子約3000個について粒径と帯電量とを測定した。その結果を表1に示す。表1より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=5.25(682個の区分)、b=4.75(332個の区分)となり、a>bであった。また、本実施例のトナーの場合、表1から読み取れるように、逆極性トナーとなる正帯電トナーは2994個の中で123個となり、4.1%であった。さらに、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数は、332個であり、トナー全体の10%以上であった。
【0083】
【表1】

Figure 2004117971
【0084】
次に、同様の現像装置を用い、非接触にて、直流成分としてVdc=300Vに交流成分としてVpp1.3Kvを重畳して感光体にトナー像形成を行った結果、現像効率90%以上で、カブリトナ−及び飛散がほとんど発生しない画像形成が可能であった。さらに、図1の画像形成装置を用いて画像形成を行ったところ、感光体から中間転写媒体への1次転写効率が99.9%以上であり、廃トナーの削減とクリーナレス画像形成装置による画像形成(クリーナレスプロセス)を実現することができた。
【0085】
実施例2
実施例1と同じトナー母粒子を用い、外添剤として、1次粒径40nmのヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と記す)処理したシリカ(日本アエロジル社製;RX50)0.5重量%、と1次粒径7nmのHMDS処理シリカ(日本アエロジル社製;RX300)0.5重量%を用いて実施例1と同様の操作でトナーを作製した。
【0086】
このトナーを用いて、実施例1と同様に負帯電させた後、粒径分布と帯電量分布を測定した。その結果を表2に示す。表2より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=6.25(680個の区分)、b=5.25(197個の区分)となり、a>bの条件を満たすものであった。
【0087】
【表2】
Figure 2004117971
【0088】
比較例1
トナー母粒子の樹脂として実施例1とは異なる樹脂Xを用いた以外は実施例1と同様にしてトナーを作成した。このトナーについて、実施例1と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。この帯電トナー粒子約3000個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を表3に示す。表3より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=4.75(1076個の区分)、b=4.75(372個の区分)となり、a>bの条件を満たしていなかった。
【0089】
【表3】
Figure 2004117971
【0090】
また、このトナーを用いて実施例1と同様に現像を行ったところ、バイアス電圧を500Vに上げてもほとんど現像することが出来なかった。
【0091】
比較例2
トナー母粒子の樹脂として実施例1とは異なる樹脂Yを用いた以外は実施例1と同様にしてトナーを作成した。このトナーについて、実施例1と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。この帯電トナー粒子約3000個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を表4に示す。表4より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=4.75(1245個の区分)、b=4.75(409個の区分)となり、a>bの条件を満たしていなかった。
【0092】
【表4】
Figure 2004117971
【0093】
また、このトナーを用いて実施例1と同様に現像を行ったところ、現像効率は80%であったが、カブリが発生し、良好な画像を形成することができなかった。また、感光体への1次転写効率は99.9%と良好であったが、色重ねを行ったとき、逆転写トナーが発生し、クリーナレスを実現することができなかった。
【0094】
実施例3
個数平均粒径が5μmのトナー母粒子を使用し、外添剤として小粒径シリカ(日本アエロジル社製;RX300)0.1重量%のみを用いた以外は実施例1と同様にしてトナーを作成した。このトナーを実施例1と同様にして負帯電させ、帯電トナー粒子約3000個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を表5に示す。表5より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=4.75(746個の区分)、b=3.75(229個の区分)となり、a>bであった。
【0095】
【表5】
Figure 2004117971
【0096】
比較例3
トナー母粒子の樹脂として実施例1とは異なる樹脂Zを用いた以外は実施例1と同様にしてトナーを作成した。実施例1と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。ただし、規制ブレード通過時の搬送量は0.6mg/cmとした。この帯電トナー粒子約3000個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を表6に示す。表6より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係は、a=5.25(804個の区分)、b=5.25(212個の区分)となり、a>bの条件を満たしていなかった。
【0097】
【表6】
Figure 2004117971
【0098】
また、このトナーを用いて実施例1と同様に現像を行ったところ、現像効率は40%以下で、カブリや飛散が発生した。
【0099】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明現像方法に使用可能な画像形成装置の例を示す図面。
【図2】本発明現像方法に使用可能な現像装置の例を示す図面。
【図3】本発明現像方法に使用可能な画像形成装置の別の例を示す図面。
【符号の説明】
1 画像形成装置、11 画像形成ユニット、21 画像形成ステーション、
23 感光ドラム、25 コロナ帯電手段、100 現像装置、
101 トナー収容部、103 ハウジング、105 供給ローラ、
107 現像ローラ、109 規制ブレード、111 板バネ部材、
112 弾性部材、113 トナー、114 トナーの上面、
115 シール部材、119 アジテータ、123 撹拌フィン
125 トナー収容部の内周面と撹拌フィンとの間の領域
127 規制ブレードが現像ローラの周面に当接している箇所
129 トナー案内面、131 トナー案内空間部、
133 トナーガイド部材、
134 供給ローラから離れた側のトナーガイド部材の端部、
135 スクレーパ、137 平坦搬送部、139 トナーの一時貯留部、
141 湾曲部、143 当接部、147 シール側壁、
149 当接シート、153 シャッター部材、
155 トナー量監視センサ、157 コイルバネ、
159 ソレノイド弁、161 回動支点、163 回転軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing method and an image forming method, and more particularly, to a developing method and an image forming method that are performed in image formation of an electrostatic latent image developing system used for a printer, a copying machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
It is known that the charge amount of the toner used in the image formation of the electrostatic latent image developing system has a great influence on the image formation. Specifically, in the electrophotographic process, the toner adheres to the photoconductor by the charging characteristics of each toner particle, and is transferred to the transfer body, thereby forming an image. Therefore, it is considered that many of the problems in the electrophotographic process, such as fogging, scattering, transfer dust, deterioration over time, and environmental deterioration, are caused by the Wrong toner whose charge amount cannot be controlled. For this reason, in the conventional process, how to make the charge of the toner uniform has been a major issue.
[0003]
For the image forming method of controlling the charging property of the toner, the specific electrical resistance value R of the developing toner to be used satisfies R ≧ 1 × 10 13 Ω · cm, and the developer toner charge amount q t is 0.5 [mC / kg] ≦ | q t | ≦ 40 [mC / kg] cleanerless image forming method is set to have been proposed (see Patent Document 1). However, this image forming method merely specifies the charge amount of the developed toner in relation to the specific electric resistance value, and the relationship between the charge amount distribution and the particle size distribution in the toner as an aggregate of individual particles. No suggestion is made.
[0004]
Further, as another example of the developing method, the resistance value of the developer containing the magnetic carrier and the toner at the electric field strength of 500 V / cm is R 500 [Ω · cm] and the resistance value at the electric field strength of 2500 V / cm is R 2500 [ Ω · cm], an index Y of the voltage dependency of the developer, which is obtained from the following formula, and a charge amount Q [femt. C] and the particle ratio D [μm], the number ratio X [%] of the uncharged toner in the entire toner, which falls within the region of Q / D <0.2, is defined as , Y> (3X / 400) +1 is proposed (see Patent Document 2). However, this toner is a two-component toner containing a magnetic carrier and a toner, and further only defines the number ratio of the uncharged toner that causes image bleeding in relation to the resistance value at a predetermined electric field strength. No consideration is given to the relationship between the charge amount distribution and the particle size distribution in the toner as an aggregate of individual particles.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-2287 (page 3)
[Patent Document 2]
JP-A-8-129268 (pages 2 to 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, the charge amount of the toner is merely regarded as the sum of the charge amounts of the toner on the basis of its mass, and therefore, the charge amount of each toner cannot be controlled. As a result, there is still Wron toner whose charge amount cannot be fully controlled, which causes fogging and the like, reduces transfer efficiency, and impairs image quality. Further, the decrease in transfer efficiency increases waste toner remaining on the photoreceptor after transfer, and hinders omission and simplification (cleanerless) of a cleaner mechanism for cleaning the toner. As described above, in the developing methods proposed so far, there is a limit in responding to high image quality of image formation, downsizing of the apparatus, and the like.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the problems of fogging, scattering, transfer dust and the like due to non-uniform toner, and at the same time, to increase the transfer efficiency, to make cleaner-less and to reduce waste toner, and to form an image. It is to provide a method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of the developing method according to the first aspect of the present invention is a method of controlling a one-component non-magnetic toner carried on a developer carrier to be negatively charged by regulating the pressure by a regulating member. In the developing method of applying a latent image formed on an image carrier to a visible image as a toner image, the one-component non-magnetic toner after being regulated by the regulating member is pressed in the acoustic relaxation cell. When the particle size and charge amount of individual toner particles are measured by a laser Doppler method in a vibration field, a particle size a [μm] of a particle size distribution having the largest number in the particle size distribution of the one-component non-magnetic toner; It is characterized in that development is performed by controlling the relationship with the particle size b [μm] of the particle size distribution having the largest number in the particle size distribution for each charge amount distribution so that a> b.
In a developing method in which a one-component non-magnetic toner is negatively charged while being regulated by a regulating member, it is important to grasp the charge amount distribution of a certain toner set in relation to the particle size distribution of the toner set. Then, as shown in Examples described later, when the relationship between the charge amount distribution and the particle size distribution is controlled so that a> b, the toner performance is in a good state, and fog, scattering, and transfer It became clear that problems such as dust, deterioration over time, and environmental deterioration can be solved. When focusing on the surface of one toner particle, the toner satisfying this condition is uniformly charged in an ideal state without uneven distribution of a reverse charge (for example, a positively charged portion on a negatively charged toner surface) in the surface charge distribution. It is thought that it is. Therefore, by performing the development under the conditions satisfying the above conditions, it becomes possible to reduce the Wron toner as much as possible.
[0009]
In the developing method according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a reverse polarity toner in the measured charge amount distribution of the one-component non-magnetic toner (for example, a positively charged toner in a negatively charged toner). Is controlled so that the ratio is less than 5%. According to this feature, in addition to the condition of a> b, by controlling the ratio of the opposite polarity toner to be less than 5%, the occurrence of fog is further suppressed, and the toner performance is further improved. The development can be performed in the state.
[0010]
In the developing method according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the number of toners in the largest charge amount section in the charge amount distribution for each particle diameter section may be 10% or more of the entire toner. It is characterized in that development is performed under control. According to this feature, by controlling the number of toners in the charge amount category having the largest number to be 10% or more of the entire toner, development can be performed in a state where toner performance is optimal.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming method comprising: transferring a toner image on an image carrier, which is visualized by the developing method according to any one of the first to third aspects, to form an image; It is characterized by forming. According to this feature, it is possible to form an image in a state in which the Wron toner is minimized by the developing method according to any one of the first to third aspects, so that fog, scattering, transfer dust, and the like can be formed. The problem can be avoided, the transfer efficiency is increased, and the waste toner can be reduced.
[0012]
An image forming method according to a fifth aspect of the present invention is the image forming method according to the fourth aspect, wherein an image forming apparatus having no cleaner mechanism for cleaning waste toner remaining on the image carrier after transfer is used. And As described above, in the image forming method of the present invention, the Wron toner is suppressed as much as possible, and the transfer is performed with high efficiency. Therefore, the cleaning step for cleaning the waste toner remaining on the image carrier can be omitted. It is. Therefore, an image can be formed even in a cleaner-less image forming apparatus in which the cleaner mechanism is omitted, and downsizing and simplification of the image forming apparatus are realized.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the developing method of the present invention, the one-component non-magnetic toner carried on the developer carrier is charged by regulating the pressure by the regulating member, and then applied to the electrostatic latent image formed on the image carrier. In the process of being visualized as a toner image, for the one-component non-magnetic toner that has been pressed and regulated by the regulating member, the individual toner particle velocities are measured by a laser Doppler method in a vibration field in an acoustic relaxation cell, and the When the individual particle size and charge amount are calculated based on the measurement results, the particle size a [μm] of the largest number of particle size classes in the particle size distribution of the one-component non-magnetic toner, and the particle size for each charge amount class The development is performed by controlling the relationship with the particle size b [μm] of the largest number of particle size distributions in the distribution so that a> b.
[0014]
The toner used in the developing method of the present invention is a one-component non-magnetic toner, and a known toner can be used. More specifically, the types and amounts of binder resins, colorants, additives and the like used in the one-component non-magnetic toner, the shape and particle size of the base particles, and various known toners are described later. And a toner material can be appropriately selected and designed.
[0015]
The particle size and the amount of charge of the one-component non-magnetic toner are measured by a laser Doppler method in a vibration field in an acoustic relaxation cell. The laser Doppler method uses the phenomenon that when a laser beam is applied to a moving object, the frequency of the reflected light that returns is changed in proportion to the speed of the moving object (Doppler effect). It is a known method of measuring. In the present invention, the aerodynamic diameter of a particle (having the same sedimentation velocity as a particle) is measured by using the laser Doppler method to measure the velocity of the particle in an acoustic field or the phase delay angle of the particle motion with respect to the gas motion. The diameter of a unit density sphere) and the amount of charge are determined. The measurement of the particle size and the charge amount by the laser Doppler method can be performed using a commercially available measuring instrument. As an example of a preferred measuring instrument, there can be mentioned an ESPART Analyzer (registered trademark) model EST-3 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). In the measurement using the EASPART analyzer, a toner particle serving as a sample is dropped between two electrodes having opposite polarities. The charged toner particles move toward the electrode due to the electric field effect of the electrode. By acoustically vibrating the electrode, the particle is also attracted to the electrode while vibrating. At this time, the movement to the electrode and the vibration are simultaneously measured by the laser Doppler method to calculate the particle diameter and the charge amount.
[0016]
That is, the toner particles flowing from the entrance of the measuring machine receive air vibration by sound, and vibrate with a phase delay due to the inertia of the particles. Since the larger the particles, the larger the phase lag, the particle diameter can be measured from the phase lag. Further, the charge amount of the particles can be calculated from the moving speed to the electrode and the particle size.
[0017]
When measuring toner particles with this e-part analyzer, the results may fluctuate depending on the measurement conditions, operations, etc., so it is necessary to perform the measurement while fixing the conditions and operations as shown in the examples below. preferable.
[0018]
In the developing method of the present invention, the particle size a [μm] of the largest number of particle size distributions in the particle size distribution of the one-component non-magnetic toner measured by the above measurement method and the particle size distribution of the charge amount distribution in each particle size distribution The relationship with the particle size b [μm] of a large number of particle size classes is controlled so that a> b. When the charged toner satisfies the condition of a> b, it is assumed that the charged toner has a uniform charge state on the surface of each toner particle. Therefore, it is possible to perform control with higher accuracy than the conventional method in which the charge amount (collected as (total of charge amount / mass of toner set)) as a set of toner particles is controlled, and fog, scattering, Problems such as transfer dust can be solved.
[0019]
Here, the particle size class and the charge amount class are based on the particle size-charge amount class (see Table 1 and the like) divided by the particle size class for every 0.5 μm and the charge class for every 0.5 fC. .
[0020]
In addition to the condition of a> b, the ratio of the opposite polarity toner in the measured charge amount distribution of the one-component non-magnetic toner (that is, after being regulated by the regulating member) is set to be less than 5%. It is more preferable to control. By setting the ratio of the opposite polarity toner to less than 5%, waste toner can be suppressed as much as possible, and it becomes easy to realize cleanerless image forming apparatuses.
[0021]
Further, it is preferable to perform development while controlling the number of toners in the charge amount section having the largest number in the charge amount distribution for each particle diameter section to be 10% or more of the entire toner. Thereby, development can be performed with the toner performance being optimized.
[0022]
In the method of the present invention, the charge amount and the particle size of the one-component non-magnetic toner after being regulated by the regulating member are adjusted by adjusting various factors considered in the design of the toner or the developing device. It can be controlled to satisfy. For example, toner design factors include (1) the type, resin composition, and shape of toner base particles; and (2) the type and amount of external additives. The design elements of the developing device include (3) the surface material and surface hardness of the developing roller as the developer carrier; and (4) the material and restricting conditions (such as pressing force) of the restricting blade as the restricting member, and the restricting blade. For example, the amount of toner transported at the time of passage may be used. However, it is usually difficult to uniquely determine the relationship of a> b using any of the elements exemplified in the above (1) to (4). That is, even if one element is specified, the condition fluctuates depending on the relation with other elements, and the relation of a> b may not be realized. Therefore, how to set each element is preferably determined individually and experimentally, and in that case, the conditions described in Examples described later are referred to.
[0023]
The following is a typical example of elements for controlling the particle size distribution and the charge amount distribution of the one-component non-magnetic toner. In the method of the present invention, the particle size distribution and the charge amount distribution can be controlled by selecting from the elements described below. However, the present invention is not limited to these, and can be controlled by adjusting other elements. .
[0024]
<Toner mother particles>
The type of the binder resin of the toner base particles, particularly the polar functional group in the resin, affects the charging characteristics of the toner base particles. Examples of the binder resin include polyester resin, styrene-acrylic copolymer, polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, and styrene-butadiene copolymer. Polymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, epoxy resin, urethane modified epoxy resin, silicone modified epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin modified maleic resin, phenyl resin, polyethylene, polypropylene, ionomer Resins, silicone resins, ketone resins, ethylene-ethyl acrylate copolymers, xylene resins, polyvinyl butyral resins, terpene resins, phenolic resins, urethane / urea resins, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resins, and the like. That. In the method of the present invention, one or more of known binder resins represented by these can be selected and used.
[0025]
The shape of the toner base particles is preferably close to a spherical and uniform surface structure, and it is preferable that there is little variation in size and shape between the individual base particles. The circularity (spheroidization coefficient) of the toner base particles is preferably 0.91 or more, and the transfer efficiency can be improved. However, the circularity is 0.95 or more so as not to generate the toner of the opposite polarity. It is preferable to adjust so that
[0026]
The toner base particles can be produced by a pulverization method or a polymerization method. The pulverization method toner is obtained by uniformly mixing a pigment, a release agent, and a charge control agent with a binder resin with a Henschel mixer, melting and kneading with a twin-screw extruder, and after cooling, passes through a coarse pulverization-fine pulverization step, and is classified. It is made by processing and further adding a flow improver. In order to adjust the circularity of the pulverized toner, it is preferable to perform a sphering process. In the pulverizing step, if a device capable of pulverizing into a relatively round sphere, for example, a turbo mill (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) known as a mechanical pulverizer, is used, the circularity can be reduced to 0.93, and the pulverized toner is further used. By using a commercially available hot air sphering apparatus “Surfering System SFS-3” (manufactured by Nippon Pneumatic Industries, Ltd.), the circularity can be reduced to 1.00.
[0027]
In addition, as a method for preparing a polymerization toner, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, and the like can be given. In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer, a coloring pigment, and a release agent are added as necessary, and a mixture containing a dye, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives is dissolved or dispersed. The obtained monomer composition is added to an aqueous phase containing a suspension stabilizer (a water-soluble polymer, a poorly water-soluble inorganic substance) while stirring, granulated, polymerized, and colored to a desired particle size. Polymerized toner particles can be formed.
[0028]
In the emulsion polymerization method, the circularity of the polymerization toner can be adjusted by controlling the temperature and time in the aggregation process of the secondary particles, so that the circularity can be freely changed. 1.00. On the other hand, in the suspension polymerization method, since a spherical toner is possible, the circularity is in the range of 0.98 to 1.00. Further, by performing heating deformation at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature Tg of the toner to adjust the circularity, the circularity can be freely adjusted from 0.94 to 0.98.
[0029]
Further, in any of the pulverized toner and the polymerized toner, the glass transition temperature is in the range of 50 to 100 ° C, preferably 55 to 90 ° C, and the flow softening temperature is 70 to 140 ° C, preferably 75 to 130 ° C. It can be set in the range of ° C.
[0030]
A well-known colorant and charge control agent can be added to the toner base particles in addition to the binder resin. The charge control agent is not particularly limited as long as it can give a positive or negative charge by frictional charging, and various organic or inorganic charge control agents can be used.
[0031]
Examples of the positive charge control agent include Nigrosine Base EX, quaternary ammonium salt P-51, Nigrosine Bontron N-01 (trade name, manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), Sudan Chief Schwarz BB (Solvent Black 3: C No. 26150), Fettschwarz HBN (C.I. No. 26150), Brilliant Spirits Schwarz TN (trade name: Farben-Fabriken Bayer), Zavonschwartz X (trade name: Falberge Hoechst) And alkoxylated amines, alkylamides, molybdate chelate pigments, and the like.
[0032]
Examples of the negative charge control agent include oil black (CI No. 26150), oil black BY (trade name: manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), and Bontron S-22 (trade name: manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.). ), Salicylic acid metal complex E-81 (trade name: manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.), thioindigo pigment, sulfonylamine derivative of copper phthalocyanine, Spiron Black TRH (trade name: Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Bontron S-34 (Trade name: Orient Chemical Co., Ltd.), Nigrosine S0 (trade name: Orient Chemical Co., Ltd.), Celes Schwarz (R) G (trade name: Fuarben Fabriken Bayer), Kromogen Schwarz ET00 (C No. 14645), Azo Oil Black (R) (trade name: manufactured by National Aniline Co.) And the like. These charge control agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the charge control agent added to the binder resin is 0.001 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin. Parts by weight (preferably 0.001 to 3 parts by weight).
[0033]
<External additives>
An external additive is also an important factor in controlling the charging characteristics of the toner. As the external additive, organic fine powder or inorganic fine powder can be used. As the organic fine powder, for example, a fluorine resin powder (that is, fine powder of vinylidene fluoride, a fine powder of polytetrafluoroethylene), an acrylic resin fine powder, a metal salt of a fatty acid (that is, zinc stearate, calcium stearate, stearic acid) Lead and the like). Examples of the inorganic fine powder include metal oxides (that is, iron oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and zinc oxide), fine powder silica (that is, wet-process silica, dry-process silica, and the like), and these silicas. Examples include surface-treated silica that has been surface-treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicon oil, or the like. These can be used alone or in combination of two or more.
[0034]
<Developing roller>
The developing roller, for example, NBR a surface of a metal pipe having a diameter of about 16~24mm plating or blasting the roller or the center axis peripheral surface,, SBR, EPDM, volume resistivity 104 made of urethane rubber, silicone rubber or the like One having a conductive elastic layer having a hardness of 10 to 10 8 Ω · cm and a hardness of 40 to 70 ° (Asker A hardness) can be used. The developing roller is configured such that a developing bias voltage can be applied thereto via a shaft or a central shaft of a pipe. The charge amount of the toner particles can be adjusted by selecting the material and processing method of the developing roller, the volume resistance value, hardness, and the like of the elastic layer.
[0035]
<Regulatory blade, regulatory conditions, etc.>
As the regulating blade, for example, SUS, phosphor bronze, a rubber plate, a metal thin plate with a rubber chip bonded thereto, or the like can be used. The work function on the toner contact surface is preferably 4.8 to 5.4 eV, and is preferably smaller than the work function on the toner surface.
[0036]
The pressing force as the regulation condition depends on other conditions, but is preferably set so as to perform thin layer regulation. That is, in the regulation state, the thin layer regulation that regulates the toner on the surface of the developing roller with a pressing force of about one layer makes it possible to uniformly charge each one-component non-magnetic toner particle. The quantity is easier to control. Therefore, it is preferable that the regulating blade presses the developing roller as a developer carrier with a linear pressure of 25 to 50 gf / cm by a biasing means such as a spring or by using a repulsive force as an elastic body.
[0037]
The toner conveyance amount during the regulating blade passes, depending on other conditions, it is preferable to set to about 0.2mg / cm 2 ~0.4mg / cm 2 . The toner conveyance amount is preferably selected according to the particle size of the toner particles. For example, when the toner particle size is 5 μm, it is about 0.25 mg / cm 2 , and when the toner particle size is 7 μm, it is 0.35 mg / cm 2. It is preferable to adjust the transport amount to about 2 .
[0038]
By adjusting various elements as described above, it is possible to perform control so as to satisfy the condition of a> b. In addition, the above-described elements are similarly adjusted under the condition that the reverse polarity toner is less than 5% and the condition that the number of toners in the largest charge amount category is 10% or more of the entire toner. This can be achieved by:
[0039]
Hereinafter, a developing device and an image forming apparatus that can be used in the developing method and the image forming method of the present invention will be described with reference to the drawings. The developing method of the present invention can be carried out in either a contact developing system or a non-contact developing system. First, a description will be given of a developing device / image forming apparatus employing a non-contact developing method.
[0040]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the entire configuration of a tandem type image forming apparatus 1. The image forming apparatus 1 includes a housing 3, a discharge tray 5 formed on an upper portion of the housing 3, and a door 7 provided on the front surface of the housing so as to be openable and closable. , An image forming unit 11, a blower fan 13, a transfer belt unit 15, and a paper feed unit 17. A paper transport unit 19 is provided in the door 7. The image forming apparatus 1 is a so-called cleaner-less image forming apparatus that does not include a cleaner mechanism for removing waste toner (untransferred toner) on the photosensitive drum 23.
[0041]
The image forming unit 11 includes four image forming stations 21 in which four developing devices that store toners of different colors can be set. The four image forming stations 21 are for yellow, magenta, cyan and black developing devices, respectively, and are distinguished by reference numerals 21Y, 21M, 21C and 21K in the figure. In each of the image forming stations 21Y, 21M, 21C and 21K, a photosensitive drum 23 as an image carrier, a corona charging unit 25 provided around the photosensitive drum 23, and a developing device 100 of the present invention are provided. Have been.
[0042]
The transfer belt unit 15 is stretched between these rollers, a drive roller 27 that is rotationally driven by a drive source (not shown), a driven roller 29 provided diagonally above the drive roller 27, and a tension roller 31. , An intermediate transfer belt 33 circulated in a counterclockwise direction, and a cleaning unit 34 in contact with the surface of the intermediate transfer belt 33.
[0043]
The photosensitive drum 23 is pressed against the belt surface 35 along an arched line, and is driven to rotate in a direction indicated by an arrow in FIG. By adjusting the position of the tension roller 31, the tension of the intermediate transfer belt 33, the curvature of the arch, and the like can be controlled.
[0044]
The drive roller 27 also serves as a backup roller for the secondary transfer roller 39. Further, a rubber layer having a thickness of, for example, about 3 mm and a volume resistivity of 10 5 Ω · cm or less is formed on the peripheral surface of the driving roller 27. It forms a conductive path for the secondary transfer bias supplied via 39. The diameter of the driving roller 27 is smaller than the diameters of the driven roller 29 and the tension roller 31, so that the recording paper after the secondary transfer can be easily separated by the elastic force of the recording paper itself. The driven roller 29 also functions as a backup roller of the cleaning unit 34.
[0045]
The cleaning means 34 is provided on the belt surface 35 facing downward in the transport direction, and removes the toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 33 after the secondary transfer, and a toner transport path for transporting the collected toner. 42. The cleaning blade 41 is in contact with a portion where the intermediate transfer belt 33 is wound around the driven roller 29. A primary transfer member 43 abuts on the back surface of the intermediate transfer belt 33 at a position facing the photosensitive drum 23 of each of the image forming stations 21Y, 21M, 21C and 21K, and a transfer bias is applied to the primary transfer member 43. It is supposed to be.
[0046]
The exposure unit 9 is provided in a space obliquely below the image forming unit 11, and a blower fan 13 is provided obliquely above the image forming unit 11. A paper feed unit 17 is provided below the exposure unit 9. The exposure unit 9 has vertically arranged scanner means 49 including a polygon mirror motor 45 and a polygon mirror 47 at the bottom. A single f-θ lens 51 and a reflection mirror 53 are provided on the optical path B, and a plurality of folds are provided above the reflection mirror 53 such that the scanning optical paths of the respective colors are non-parallel to the photosensitive drum 23 and fold. A mirror 55 is provided.
[0047]
In the exposure unit 9, an image signal corresponding to each color is emitted from the polygon mirror 47 by a laser beam modulated and formed based on a common data clock frequency, and passes through an f-θ lens 51, a reflection mirror 53, and a folding mirror 55. The latent image is formed on the photosensitive drums 23 of the image forming stations 21Y, 21M, 21C and 21K.
[0048]
The blower fan 13 functions as a cooling unit, which guides air in the direction of the arrow in FIG. 1 and discharges heat from the exposure unit 9 and other heat generating units.
[0049]
The paper supply unit 17 includes a paper supply cassette 57 on which the recording media P are stacked, and a pickup roller 59 for feeding the recording media P from the paper supply cassette 57 one by one. The sheet transport unit 19 includes a gate roller pair 61 that regulates the timing of feeding the recording medium P to the secondary transfer unit, a secondary transfer roller 39 that is pressed against the drive roller 27 and the intermediate transfer belt 33, and a fixing unit 63. , A discharge roller pair 65, and a conveyance path 67 for double-sided printing.
[0050]
The fixing means 63 includes a rotatable fixing roller pair 69 having a heating element such as a halogen heater built in at least one side, and presses and biases at least one of the fixing roller pairs 69 to the other side to secondarily form the sheet material. Pressing means for pressing the transferred secondary image against the recording medium P, and the secondary image secondary-transferred onto the recording medium is fixed to the recording medium at a predetermined temperature at a nip formed by the fixing roller pair 69. Is done.
[0051]
The above is the schematic configuration of the tandem type image forming apparatus 1 that can be used in the method of the present invention, and the developing apparatus 100 is set and used in each of the image forming stations 21Y, 21M, 21C and 21K. In FIG. 1, the developing devices of the respective colors are denoted by reference numerals 100Y, 100M, 100C and 100K in correspondence with the colors of the toner of the developing devices, similarly to the respective image forming stations. Since the configurations of these developing devices are basically the same, the configuration of a general developing device 100 will be described below with reference to FIG.
[0052]
FIG. 2 is a sectional view of the developing device 100. The developing device 100 includes a housing 103 in which a substantially cylindrical toner accommodating portion 101 is formed. The housing 103 is provided with a supply roller 105 and a developing roller 107. As shown in FIG. 1, when the developing device 100 is set in the image forming station, the developing roller 107 is adjacent to the photosensitive drum 23 at a small interval (for example, 100 to 300 μm). Has a function of developing the latent image formed on the photosensitive drum 23 with the toner supplied to the peripheral surface of the developing roller 107 while rotating in the direction opposite to the rotation direction (see the arrow in the figure). In such a developing operation, a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the developing roller 107 from a developing bias power supply (not shown), and an oscillating voltage is applied between the developing roller and the photosensitive drum. This is performed by supplying toner from the developing roller 107 to the electrostatic latent image portion formed on the photosensitive drum 23.
[0053]
The supply roller 105 has a surface formed of urethane sponge, and is rotatable in the same direction as the developing roller 107 (counterclockwise in FIG. 2) in a state where the peripheral surface of the supply roller 105 is in contact with the developing roller 107. . A voltage equivalent to the developing bias voltage applied to the developing roller 107 is also applied to the supply roller 105.
[0054]
A regulating blade 109 is constantly pressed against the developing roller 107 by the action of the leaf spring member 111 and an elastic member 112 provided thereunder so as to be uniform over the longitudinal direction of the peripheral surface of the developing roller 107. In addition, an excess amount of toner attached to the peripheral surface of the developing roller 107 is scraped off so that a fixed amount of toner is carried on the peripheral surface of the developing roller 107. The regulating blade 109 also has a function of appropriately charging the toner 113. Therefore, the charge amount can be controlled by changing the pressing force of the regulating blade 109 and the materials of the developing roller 107 and the regulating blade 109.
[0055]
The scraped toner drops naturally and is mixed into the toner 113 in the toner storage unit 101. This will be described in detail later. On the upper side of the peripheral surface of the developing roller 107, the other end of a seal member 115, one end of which is fixed to the housing 103, is in pressure contact with the sealing member 115 to prevent the toner 113 in the housing 103 from scattering to the outside. I have.
[0056]
An agitator 119 that rotates in the clockwise direction in FIG. 2 around the rotation shaft 117 is provided in the toner storage unit 101. The agitator 119 includes two arm members 121 extending in opposite directions about the rotation shaft 117, and each of the arm members 121 is set to have a dimension slightly shorter than the diameter of the circle of the cross section of the toner container 101. A stirring fin 123 extends from the tip of each arm member 121 in a direction opposite to the rotation direction of the agitator 119. The stirring fin 123 is formed of a flexible sheet member, and the leading end thereof is in pressure contact with the inner peripheral surface of the cylindrical toner storage unit 101 by the elastic force due to the flexibility. With this configuration, when the agitator 119 rotates, the toner 113 existing in the area 125 between the inner peripheral surface of the toner container 101 and the stirring fin 123 is scraped up by the stirring fin 123, and a toner guide to be described later is formed. It can be transported onto a member.
[0057]
The upper surface 114 of the toner 113 accommodated in the toner accommodating portion 101 is set at a position lower than the position 127 where the regulating blade 109 is in contact with the peripheral surface of the developing roller 107. This is because if the amount of toner is large enough to bury the regulating blade 109, the toner scraped off by the regulating blade 109 will be present near the regulating blade. Also, the function of the regulating blade 109 for scraping off excess toner from the developing roller 107 to regulate the amount of toner to be conveyed to the developing area and the function of appropriately charging the toner are hindered.
[0058]
In the developing device 100, the position of the upper surface 114 of the toner 113 stored in the toner storage unit 101 is below the lower end of the regulating blade 109, and the upper limit of the position of the intersection 128 between the leaf spring member 111 and the elastic member 112. Is set as If the position of the upper surface 114 of the toner 113 in the toner storage unit 101 is higher than the intersection point 128, there is a possibility that the movement of the leaf spring member 111 may be restricted, so that an appropriate regulation pressure may not be obtained. . As a result, the "function of carrying a fixed amount of toner on the peripheral surface of the developing roller 107" and the "function of properly charging the toner" may be hindered. However, by setting the upper limit of the position of the upper surface 114 of the toner 113 to the position of the intersection 128 as described above, the functions are not hindered. As described above, it is possible to send out the toner having the desired particle size distribution and charge amount distribution also by the structural adjustment of the developing device 100 (particularly, the vicinity of the regulating blade 109).
[0059]
Between the point 127 where the regulating blade 109 is in contact with the peripheral surface of the developing roller 107 and the upper surface 114 of the toner 113 accommodated in the toner accommodating portion 101, the toner is inclined at an inclination angle equal to or larger than the repose angle of the toner 113. Is formed as a part of the housing 103. The toner guide surface 129 has a function of guiding the toner 113 scraped off from the peripheral surface of the developing roller 107 by the regulating blade 109 to the toner storage unit 101 side.
[0060]
Below the portion 127 where the regulating blade 109 is in contact with the peripheral surface of the developing roller 107, the toner 113 scraped off from the peripheral surface of the developing roller 107 by the regulating blade 109 is guided to the toner container 101. A guide space 131 is formed.
[0061]
Above the toner container 101, a toner guide member 133 is provided. The toner guide member 133 is provided at an end portion 134 on a side away from the supply roller 105, and has a sharply formed scraper 135 for scraping the toner 113 conveyed by the stirring fins 123, and a smaller angle than the scraper 135. On the supply roller 105 side, the upper surface side is inclined at an angle equal to or larger than the angle of repose of the toner 113 and is formed in a planar manner, and is formed on the downstream side of the flat conveyance unit 137, and the upper surface side forms a concave curved surface. And a contact portion 143 that is in contact with the peripheral surface of the supply roller 105 at an appropriate linear pressure on the downstream side of the curved portion 141. The surface roughness of the toner guide member 133 including the flat transport portion 137, the curved portion 141, and the contact portion 143 is formed to be smaller than the average particle diameter of the toner.
[0062]
In addition, the presence of the contact portion 143 prevents the toner 113 attached to the lower surface of the supply roller 105 from falling due to gravity, thereby preventing a decrease in image density due to a decrease in the amount of toner that can be supplied to the developing roller 107. can do. Further, between the curved portion 141 and the peripheral surface of the supply roller 105, a temporary storage portion 139 of the toner whose cross section narrows in a wedge shape is formed.
[0063]
In the toner guide member 133 having such a shape, after the toner 113 conveyed by the stirring fins 123 is scraped off by the scraper 135, the toner 113 is moved along the flat conveyance portion 137, in the width direction thereof, and in the inclination thereof. At an arbitrary point in the direction, the toner particles fall by gravity at a uniform speed, and are temporarily stored in the temporary storage section 139 of the toner. In the temporary storage portion 139 of the toner that narrows in a wedge shape, the pressing force against the peripheral surface of the supply roller 105 gradually increases as the toner 113 advances to the narrow region. Is pressed, so that the toner 113 is easily carried on the peripheral surface. When the toner 113 is pushed out beyond the contact portion 143, the toner 113 falls down the toner guide space 131 and is returned to the toner container 101 directly or guided by the toner guide surface 129.
[0064]
Next, image formation in the image forming apparatus 1 and the developing apparatus 100 will be described. Image formation is performed as follows.
That is, when an image forming signal is input from a computer or the like (not shown), the photosensitive drum 23, the developing rollers 107 of the image forming stations 21Y, 21M, 21C, and 21K and the intermediate transfer belt 33 are driven to rotate. Next, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 23 is uniformly charged by the corona charging means 25, and the outer peripheral surface is selectively exposed by the exposure unit 9 in accordance with the image information of the first color. A latent image is formed. The toner 113 stored in the toner storage unit 101 is scraped by the stirring fin 123 by the rotation of the agitator 119 in the area 125 between the inner peripheral surface of the toner storage unit 101 and the stirring fin 123. . The scraped-up toner 113 is scraped off by a scraper 135, slides down the flat transport section 137, and reaches the toner storage section 139. The toner 113 accumulated in the toner storage section 139 is sequentially carried on the peripheral surface of the supply roller 105, and then the toner moves to the developing roller 107 side, and excess toner is scraped off by the regulating blade 109 and The toner carried on the toner 107 is charged by the regulating blade 109, and the toner develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 23. At this time, toner is applied to the photosensitive drum 23 from the developing roller 107 of the image forming station 21Y, whereby a yellow electrostatic latent image toner image is formed on the photosensitive drum 23. Further, after this toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 33 to which a temporary transfer voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 23 is gradually charged by the charging device.
[0065]
A similar operation is repeated corresponding to the second, third, and fourth colors of the image forming signal, and the latent image formation and development by one rotation of the photosensitive drum 23 and the intermediate transfer belt 33 are repeated. The corresponding four color toner images are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 33. Then, this full-color image is further transferred onto a recording medium.
[0066]
Next, an example of a full-color image forming apparatus 200 including a developing device employing a contact developing method will be described with reference to FIG. This full-color image forming apparatus 200 develops four colors of Y for yellow, C for cyan, M for magenta, and K for black around the photosensitive drum 23 along the rotation direction to develop an electrostatic latent image. Developing device units 221Y, 221C, 221M and 221K composed of devices are arranged. 3, reference numeral 107 denotes a developing roller, reference numeral 109 denotes a regulating blade, reference numeral 233 denotes a housing, reference numeral 236 denotes a blade supporting member, reference numeral 237 denotes a blade pressing spring, reference numeral 238 denotes a developing cover, and reference numeral 239 denotes a stirring shaft. Although not shown here, as in FIG. 1, a charging roller as a charging unit, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 23, and a toner image formed on the photosensitive drum 23 are intermediately transferred. An intermediate transfer device for transferring onto the belt is arranged. The image forming apparatus 200 differs from the image forming apparatus 1 of FIG. 1 in that it includes a cleaning device (not shown) for removing toner remaining on the photosensitive drum 23.
[0067]
The photosensitive drum 23 has a thin cylindrical cylindrical conductive substrate and a photosensitive layer formed on the surface thereof, and is driven to rotate by driving means (not shown). The developing device units 221Y, 221C, 221M, and 221K are arranged to be swingable with respect to the photosensitive drum 23, and only the developing roller 107 of one developing device contacts the photosensitive drum 23 for each rotation of the photosensitive drum 23. It is configured to be accessible.
[0068]
In image formation, when an image forming signal is input from a computer or the like (not shown), the photosensitive drum 23, the developing rollers of the developing device units 221Y, 221C, 221M, and 221K and the intermediate transfer belt are driven to rotate. First, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 23 is uniformly charged by the charging roller, and the outer peripheral surface is selectively exposed by the exposure unit in accordance with the image information of the first color to form, for example, a yellow electrostatic latent image. Is done. At this time, only the developing roller 107 of the yellow developing device unit 221Y comes into contact with the photosensitive drum 23, whereby a yellow electrostatic latent image toner image is formed on the photosensitive drum 23. Further, the toner image is transferred onto an intermediate transfer belt to which a temporary transfer voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied, and the toner remaining on the photosensitive drum 23 is removed by a cleaning device. The outer peripheral surface of the drum 23 is gradually charged by the charging device.
[0069]
The same operation is repeated for the second, third, and fourth colors of the image forming signal, and the latent image formation and development by one rotation of the photosensitive drum 23 and the intermediate transfer belt are repeated, and according to the content of the image forming signal. The four color toner images are superimposed and transferred on the intermediate transfer belt. Then, this full-color image is further transferred onto a recording medium.
[0070]
In the above-described image forming apparatus 200 employing the contact type developing method of FIG. 3, similarly to the case of the image forming apparatus 1 of FIG. 1, by adjusting the configuration of the regulating blade 109 and the like, structurally from the developing apparatus side. The charge amount and the like can be controlled.
[0071]
[Action]
As a result of intensive studies on the charging characteristics of the one-component non-magnetic toner, it is important that the charge amount distribution of a certain toner set be understood in relation to the particle size distribution of the toner set. It has been found that when the distribution satisfies a certain relationship with the particle size distribution, the charging on the toner surface is uniform.
[0072]
That is, in the method of the present invention, it is necessary to control so as to satisfy the relationship of a> b. Under this condition, the reason why a good image can be formed has not been elucidated yet. However, when the above condition is satisfied, when focusing on the surface of one toner particle, the surface charge distribution is reversely charged (for example, It is assumed that uniform ideal charging without uneven distribution of the positively charged portion on the surface of the negatively charged toner is performed. As a result, problems such as image defects due to uneven toner such as fogging, scattering, and transfer dust can be minimized.
[0073]
In addition, since the uniformly charged toner occupies the majority, the transfer efficiency is also close to 100%, and the possibility of realizing a cleanerless and less waste toner process is enhanced. Therefore, it is possible to simplify the conventional process, and to provide an innovative image forming method that achieves both miniaturization and high image quality of the apparatus.
[0074]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Test Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0075]
The particle size and charge amount of the toner in the following examples and comparative examples were measured by the following operation procedure using an ESPART Analyzer (registered trademark) model EST-3 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation).
[0076]
<Measurement procedure using EAS part analyzer>
(1) After turning on the main power of the device, wait 30 minutes until the device is stabilized.
(2) The supply pressure of the nitrogen gas cylinder is set to 0.3 MPa. The personal computer (PC) for data processing is started, and “ESTWIN902.exe” is started. At this time, the particle size is set to 60 channels. Next, particle size calibration is performed. (3) Adjust the constant part suction flow rate to 0.4 liter / min.
(4) Adjust the dust collection air flow rate to 0.4 liter / min.
(5) 150 ml of pure water and three drops of the PSL dispersion are added to a nebulizer bottle, and after stirring, the mixture is placed in an ultrasonic washer and the standard solution is dispersed for 2 minutes.
(6) Attach a dryer containing silica gel and a nitrogen gas supply pipe to the nebulizer bottle.
(7) Turn on the calibration switch and wait for 30 seconds until the gas supply is stabilized.
(8) Adjust the gas pressure to 0.08 Mpa.
(9) Click Start on the PC measurement screen to start the measurement.
(10) After completion of the measurement, confirm that the value of D50 count and D50 volume is 3.16 ± 0.1 μm (the measured value depends on the particle size of the PSL standard solution).
[0077]
(11) Next, the supply hood and the nozzle of the one-component supply device are set, and charging calibration is performed.
(12) Set the developing roller on which the toner layer has been formed in the one-component supply device.
(13) Adjust the distance between the developing roller and the nozzle to 4 mm.
(14) As the charging calibration measurement conditions, the suction flow rate = 0.4 L / min, the dust collection flow rate = 0.4 L / min, the interval = 1 second, the blow time = 1 second, the gas pressure = 0.08 MPa, X Axial feed speed = 0.1 mm / sec, no electric field voltage is applied.
(15) Check that “Q / m” on the measurement screen is 0 ± 0.5 μC / g.
[0078]
(16) Sample measurement:
The developing roller on which the toner layer has been formed is set in a one-component supply device. The measurement conditions are shown below.
Distance between developing roller and nozzle 4 mm, suction flow rate = 0.2 l / min, dust collection flow rate = 0.6 l / min, interval = 3 seconds, blow time = 1 second, gas pressure = 0.02 MPa, electric field voltage = 0.1kV
The total count is not limited, but is preferably 300 or more and 3000 or less. At this time, it is important to remove the toner so that the base of the developing roller can be seen after the measurement, and to perform the measurement.
(17) Data processing:
The individual data of the particle size and the charge amount measured by the above method were processed as follows. Using commercially available software [here, the macro function of EXCEL (registered trademark: manufactured by Microsoft Corporation) is used], the particle size is divided into 0 μm to 10 μm into 0.5 μm intervals, and 0 μm to 0.5 μm. Less than 0.5 μm to less than 1.0 μm (the same applies hereinafter), and the indication is 0.25 μm for the category of 0 μm to less than 0.5 μm and 0.75 μm for the category of 0.5 μm to less than 1.0 μm , ... (the same applies hereinafter).
Similarly, regarding the charge amount, 0 fC or more and less than 0.5 fC, 0.5 fC or more and less than 1.0 fC, -0.5 fC or more and less than 0 fC, -1.0 fC or more and less than -0.5 fC ... And the same). As a display, a section from 0 to less than 0.5 fC is 0.25, a section from 0.5 fC to less than 1.0 fC is 0.75..., And a section from -0.5 to less than 0 fC is -0. 25, -1.0fC or more and less than -0.5fC were classified into -0.75 ... (the same applies hereinafter).
[0079]
Example 1
A monomer mixture consisting of 80 parts by weight of a styrene monomer, 20 parts by weight of butyl acrylate, and 5 parts by weight of acrylic acid was mixed with 105 parts by weight of water, 1 part by weight of a nonionic emulsifier, 1.5 parts by weight of an anionic emulsifier, and potassium persulfate. The mixture was added to a water-soluble mixture consisting of 0.55 parts by weight, and stirred at 70 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream. After the polymerization reaction, the mixture was cooled to obtain a milky white resin emulsion having a particle size of 0.25 μm.
[0080]
Next, 200 parts by weight of this resin emulsion, 20 parts by weight of a polyethylene wax emulsion (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), and 7 parts by weight of phthalocyanine blue, and 0.2 part by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant were contained. After dispersing in water and adjusting the pH to 5.5 by adding diethylamine, 0.3 parts by weight of aluminum sulfate as an electrolyte was added with stirring, followed by high-speed stirring with a TK homomixer to perform dispersion. Further, 40 parts by weight of a styrene monomer, 10 parts by weight of butyl acrylate, and 5 parts by weight of zinc salicylate were added together with 40 parts by weight of water, and the mixture was heated to 90 ° C. while stirring under a nitrogen stream, and hydrogen peroxide was added. And polymerized for 5 hours to grow particles. After the termination of the polymerization, the temperature was raised to 95 ° C. while adjusting the pH to 5 or more and maintained for 5 hours in order to improve the bonding strength of the associated particles. Thereafter, the obtained particles were washed with water and vacuum dried at 45 ° C. for 10 hours.
[0081]
0.7% by weight of large particle size silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: RX50) and small particle size silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) (RX300) 1.0% by weight and titanium (manufactured by Titanium Co., Ltd .; STT30S) 0.5% by weight were added, and a small stirrer was used to perform a rotation speed of 2000 rpm and a processing time of 2 minutes.
[0082]
The toner thus obtained was negatively charged in the same non-contact developing device as in FIG. The transport amount when passing through the regulating blade was 0.35 mg / cm 2 . The particle size and charge amount of about 3000 of the charged toner particles were measured. Table 1 shows the results. From Table 1, it can be seen that the particle size a [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution of the toner, and the particle size b [μm] of the largest particle size distribution in the particle size distribution for each charge amount classification. Is a = 5.25 (682 sections), b = 4.75 (332 sections), and a> b. In addition, in the case of the toner of the present embodiment, as can be seen from Table 1, the number of the positively charged toner serving as the opposite polarity toner was 123 out of 2994, which was 4.1%. Further, the largest number of toners in the charge amount category in the charge amount distribution for each particle size category was 332, which was 10% or more of the entire toner.
[0083]
[Table 1]
Figure 2004117971
[0084]
Next, using the same developing device, a toner image was formed on the photosensitive member by superimposing Vdc = 300 V as a DC component and Vpp 1.3 Kv as an AC component in a non-contact manner. As a result, the developing efficiency was 90% or more. It was possible to form an image with almost no occurrence of cavities and scattering. Further, when an image was formed using the image forming apparatus shown in FIG. 1, the primary transfer efficiency from the photosensitive member to the intermediate transfer medium was 99.9% or more, the waste toner was reduced, and the cleanerless image forming apparatus was used. Image formation (cleanerless process) was realized.
[0085]
Example 2
Using the same toner base particles as in Example 1 and using, as an external additive, 0.5% by weight of silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .; RX50) having a primary particle size of 40 nm and treated with hexamethyldisilazane (hereinafter referred to as "HMDS"). %, And 0.5% by weight of HMDS-treated silica (RX300, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a primary particle diameter of 7 nm, and a toner was produced in the same manner as in Example 1.
[0086]
After the toner was negatively charged in the same manner as in Example 1, the particle size distribution and the charge amount distribution were measured. Table 2 shows the results. From Table 2, it can be seen that the particle size a [μm] of the particle size distribution having the largest number in the particle size distribution of the toner, and the particle size b [μm] of the particle size distribution having the largest number in the particle size distribution for each charge amount classification. Is a = 6.25 (680 sections) and b = 5.25 (197 sections), which satisfies the condition of a> b.
[0087]
[Table 2]
Figure 2004117971
[0088]
Comparative Example 1
A toner was prepared in the same manner as in Example 1 except that a resin X different from that in Example 1 was used as the resin of the toner base particles. This toner was negatively charged in a non-contact developing device in the same manner as in Example 1. The particle size and charge amount of about 3000 of the charged toner particles were measured. Table 3 shows the results. From Table 3, the particle size a [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution of the toner and the particle size b [μm] of the largest particle size distribution in the particle size distribution for each charge amount classification are shown. Is a = 4.75 (1076 sections) and b = 4.75 (372 sections), which does not satisfy the condition of a> b.
[0089]
[Table 3]
Figure 2004117971
[0090]
Further, when development was performed using this toner in the same manner as in Example 1, almost no development could be performed even when the bias voltage was increased to 500V.
[0091]
Comparative Example 2
A toner was prepared in the same manner as in Example 1 except that a resin Y different from that in Example 1 was used as the resin of the toner base particles. This toner was negatively charged in a non-contact developing device in the same manner as in Example 1. The particle size and charge amount of about 3000 of the charged toner particles were measured. Table 4 shows the results. From Table 4, it can be seen that the particle size a [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution of the toner, and the particle size b [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution for each charge amount classification. Is a = 4.75 (1245 sections) and b = 4.75 (409 sections), which does not satisfy the condition of a> b.
[0092]
[Table 4]
Figure 2004117971
[0093]
When development was performed using this toner in the same manner as in Example 1, although the development efficiency was 80%, fogging occurred and a good image could not be formed. Further, the primary transfer efficiency to the photoreceptor was as good as 99.9%. However, when color superposition was performed, reverse transfer toner was generated, and cleanerlessness could not be realized.
[0094]
Example 3
A toner was prepared in the same manner as in Example 1 except that toner base particles having a number average particle size of 5 μm were used, and only 0.1% by weight of small particle size silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., RX300) was used as an external additive. Created. This toner was negatively charged in the same manner as in Example 1, and the particle size and charge amount were measured for about 3000 charged toner particles. Table 5 shows the results. Table 5 shows that the particle size a [μm] of the largest number of particle size distributions in the particle size distribution of the toner and the particle size b [μm] of the largest number of particle size distributions in the particle size distribution for each charge amount classification. Is a = 4.75 (746 sections), b = 3.75 (229 sections), and a> b.
[0095]
[Table 5]
Figure 2004117971
[0096]
Comparative Example 3
A toner was prepared in the same manner as in Example 1 except that a resin Z different from that of Example 1 was used as the resin of the toner base particles. In the same manner as in Example 1, negative charging was performed in a non-contact developing device. However, the conveyance amount when passing through the regulating blade was 0.6 mg / cm 2 . The particle size and charge amount of about 3000 of the charged toner particles were measured. Table 6 shows the results. From Table 6, the particle size a [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution of the toner and the particle size b [μm] of the largest number particle size distribution in the particle size distribution for each charge amount classification are shown. Is a = 5.25 (804 sections) and b = 5.25 (212 sections), which does not satisfy the condition of a> b.
[0097]
[Table 6]
Figure 2004117971
[0098]
When development was performed using this toner in the same manner as in Example 1, the development efficiency was 40% or less, and fogging and scattering occurred.
[0099]
As described above, the present invention has been described with respect to various embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to other embodiments within the scope of the invention described in the claims. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing an example of an image forming apparatus that can be used in the developing method of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing an example of a developing device that can be used in the developing method of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing another example of an image forming apparatus that can be used in the developing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 image forming apparatus, 11 image forming units, 21 image forming stations,
23 photosensitive drum, 25 corona charging means, 100 developing device,
101 toner container, 103 housing, 105 supply roller,
107 developing roller, 109 regulating blade, 111 leaf spring member,
112 elastic member, 113 toner, 114 toner upper surface,
115 Sealing member, 119 Agitator, 123 Stirring fin 125 Region between inner peripheral surface of toner container and stirring fin 127 Location where regulating blade abuts on peripheral surface of developing roller 129 Toner guide surface, 131 Toner guide space Department,
133 toner guide member,
134 an end of the toner guide member on the side remote from the supply roller;
135 scraper, 137 flat transport section, 139 temporary storage section for toner,
141 curved part, 143 contact part, 147 seal side wall,
149 contact sheet, 153 shutter member,
155 toner amount monitoring sensor, 157 coil spring,
159 solenoid valve, 161 rotation fulcrum, 163 rotation axis

Claims (5)

現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する現像方法において、
前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子の粒径と帯電量を測定した場合に、
前記一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径a[μm]と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径b[μm]との関係を、a>bとなるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。
The one-component non-magnetic toner carried on the developer carrier is pressed and regulated by the regulating member and charged, and then applied to an electrostatic latent image formed on the image carrier to be visualized as a toner image. Developing method,
For the one-component non-magnetic toner after being regulated by the regulating member, when the particle size and charge amount of each toner particle are measured by a laser Doppler method in a vibration field in an acoustic relaxation cell,
The particle size a [μm] of the largest number of particle size distributions in the particle size distribution of the one-component non-magnetic toner and the particle size b [μm] of the largest number of particle size distributions in the particle size distribution for each charge amount classification. A developing method wherein the relationship is controlled such that a> b.
請求項1において、測定された前記一成分非磁性トナーの帯電量分布における逆極性トナーの比率が5%未満となるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。2. The developing method according to claim 1, wherein the development is performed while controlling the ratio of the opposite polarity toner in the measured charge amount distribution of the one-component non-magnetic toner to be less than 5%. 請求項2において、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の10%以上となるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。3. The developing method according to claim 2, wherein the development is performed by controlling the number of toners in the charge amount group having the largest number in the charge amount distribution for each particle size section to be 10% or more of the entire toner. . 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の現像方法により可視像化された像担持体上のトナー像を転写して画像形成を行うことを特徴とする、画像形成方法。An image forming method, comprising: transferring a toner image visualized by the developing method according to any one of claims 1 to 3 on the image carrier to form an image. 請求項4において、転写後の像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーナ機構を持たない画像形成装置を使用することを特徴とする、画像形成方法。5. The image forming method according to claim 4, wherein an image forming apparatus having no cleaner mechanism for cleaning waste toner remaining on the image carrier after transfer is used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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