JP2009198677A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine thereof, and a developing device used in the image forming apparatus.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式とが知られている。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, as a developing method for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier, a one-component developing method using only toner as a main component of a developer, and developing A two-component development system using a toner and a carrier as main components of the agent is known.
一成分現像方式では、一般に、トナー担持体とトナー担持体に押圧して設けられた規制板との間の規制部にトナーを通過させることでトナーを摩擦帯電するとともに所望厚みのトナー薄層をトナー担持体外周面に保持させることができるため、現像装置の構成簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。しかしながら、一成分現像方式では、規制部で受ける強いストレスによってトナーの劣化が促進され、トナーの帯電量が耐久とともに低下しやすく、また、規制板表面やトナー担持体表面がトナーや他の外添剤によって汚染されることでトナーへの電荷付与性が低下し、かぶり等の問題を引き起こすため、現像装置の寿命が比較的短くなる。 In the one-component development method, generally, the toner is frictionally charged by passing the toner through a regulating portion between the toner carrying body and a regulating plate provided by pressing the toner carrying body, and a toner thin layer having a desired thickness is formed. Since it can be held on the outer peripheral surface of the toner carrier, it is advantageous in terms of simplification of the configuration of the developing device, size reduction, and cost reduction. However, in the one-component development method, the deterioration of the toner is promoted by the strong stress received at the regulating portion, the toner charge amount tends to decrease with durability, and the surface of the regulating plate and the surface of the toner carrying member are not covered with the toner or other external additives. Contamination with the agent lowers the charge imparting property to the toner and causes a problem such as fogging, so that the life of the developing device becomes relatively short.
これに対し、二成分現像方式は、トナーをキャリアとの混合・攪拌による摩擦接触により帯電させるため、トナーが受けるストレスが小さく、トナー劣化の面で有利である。また、トナーへの電荷付与部材であるキャリアも、その表面積がトナー粒子に比べて大きいため、トナーや他の外添剤による汚染に対しても相対的に強く、現像剤の長寿命化に有利である。しかしながら、二成分現像方式においても、長期間の使用により、キャリアがトナーや他の外添剤によって次第に汚染され、トナーの帯電量が低下し、かぶり等の問題を引き起こし得る。 On the other hand, the two-component development method is advantageous in terms of toner deterioration because the toner is charged by frictional contact by mixing and stirring with the carrier, so that the stress received by the toner is small. In addition, since the carrier, which is a charge imparting member to the toner, has a surface area larger than that of the toner particles, it is relatively resistant to contamination by toner and other external additives, and is advantageous in extending the life of the developer. It is. However, even in the two-component development method, the carrier is gradually contaminated with toner and other external additives due to long-term use, and the charge amount of the toner is lowered, which may cause problems such as fogging.
上記一成分現像方式及び二成分現像方式における前述した問題を解消する現像方式として、例えば特許文献1に開示されるように、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を摩擦接触によりトナー帯電した後、磁極体を内包した搬送ローラ上にこの現像剤を磁気ブラシ状態で保持させながらその回転によって現像ローラに対向する領域に搬送し、この領域に形成された電界の作用によって搬送ローラに保持されている現像剤からトナーだけを現像ローラに供給して現像ローラ上にトナー層を形成し、このトナー層を現像ローラの回転によって像担持体との対向する領域に搬送し、この領域に形成された電界の作用によって現像ローラに保持されたトナーを像担持体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像する、所謂ハイブリッド現像方式が提案されている。 As a developing method for solving the above-mentioned problems in the one-component developing method and the two-component developing method, for example, as disclosed in Patent Document 1, a two-component developer composed of a toner and a carrier is charged with toner by frictional contact. The developer is transported to a region facing the developing roller by rotation while being held in a magnetic brush state on the transport roller including the magnetic pole body, and is held by the transport roller by the action of the electric field formed in this region. A toner layer is formed on the developing roller by supplying only the toner from the existing developer to the developing roller, and the toner layer is conveyed to an area facing the image carrier by the rotation of the developing roller, and formed in this area A so-called hybrid development system that develops toner held on a developing roller by the action of an electric field by flying it onto an electrostatic latent image formed on an image carrier. It has been proposed.
上記ハイブリッド現像方式によれば、二成分現像剤の摩擦接触によってトナーの帯電が行われるため、トナーの劣化が抑制され、十分なトナー帯電量を確保でき、また、搬送ローラから現像ローラへのトナーの供給が電界によって行われるため、現像ローラに逆極性に帯電したトナーが供給されることがないので、像担持体上の非画像部へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。また、現像ローラにはトナーしか供給されないので、キャリアの像担持体ヘの付着も防止される。
しかしながら、上記ハイブリッド現像方式では、現像に供されることなく現像ローラ上に残っているトナーを充分に分離・回収しないと、現像後に現像ローラ上にトナーが残っている領域と現像ローラ上にトナーが残っていない領域との間でトナー量やトナー帯電量に差異が生じ、画像メモリ(又は現像履歴現象)が発生する畏れがある。上記ハイブリッド現像方式において、現像後に現像ローラ上に残留するトナーを搬送ローラに回収するようにした場合、現像ローラと搬送ローラとの対向領域において、新しいトナーを搬送ローラから現像ローラに供給しつつ、現像後に現像ローラ上に残っているトナーを搬送ローラに回収するという、相反する機能を両立させることの困難さのため、画像メモリの発生がより顕著になり得る。 However, in the above hybrid development method, if the toner remaining on the developing roller without being subjected to development is not sufficiently separated and collected, the toner remains on the developing roller after development and the toner on the developing roller. There is a possibility that an image memory (or development history phenomenon) may occur due to a difference in toner amount or toner charge amount from a region where no toner remains. In the above hybrid development method, when toner remaining on the developing roller after development is collected on the transport roller, new toner is supplied from the transport roller to the developing roller in a region facing the developing roller and the transport roller. The occurrence of image memory can be more noticeable due to the difficulty in achieving both conflicting functions of collecting toner remaining on the developing roller after development to the transport roller.
そこで、本発明は、上記ハイブリッド現像装置において、現像後に現像ローラ上に残留するトナーの回収性を向上させ、画像メモリの発生を抑制することができる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a developing device capable of improving the recoverability of toner remaining on the developing roller after development and suppressing the generation of an image memory in the hybrid developing device, and image formation provided with the developing device. An object is to provide an apparatus.
この目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、
トナーとキャリアを含み、上記トナーとキャリアは相互の摩擦接触によって上記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
回転駆動され、上記現像剤を外周面に保持しつつ搬送する搬送ローラと、
第1の領域を介して上記搬送ローラに対向するとともに第2の領域を介して静電潜像担持体に対向し、回転駆動される現像ローラと、
上記搬送ローラと上記現像ローラとの間に第1の電界を形成し、上記搬送ローラに保持された上記現像剤中のトナーのみを上記現像ローラに移動させる第1の電界形成手段と、
上記現像ローラと上記静電潜像担持体との間に第2の電界を形成し、上記現像ローラに保持された上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させ上記静電潜像を現像する第2の電界形成手段と、を備え、現像後に上記現像ローラ上に残留する上記トナーを上記搬送ローラに回収させるようにした現像装置であって、
上記現像ローラに対向して設けられ、上記現像ローラ上に残留する上記トナーを拡散させるトナー拡散部材を備えている、
ことを特徴とする。
In order to achieve this object, a developing device according to the present invention provides:
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner and the carrier are charged to a first polarity by frictional contact with each other and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity; ,
A conveyance roller that is driven to rotate and conveys the developer on the outer peripheral surface;
A developing roller which is opposed to the conveying roller via a first area and is opposed to the electrostatic latent image carrier via a second area and is driven to rotate;
A first electric field forming means for forming a first electric field between the conveying roller and the developing roller, and moving only the toner in the developer held by the conveying roller to the developing roller;
A second electric field is formed between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, and the toner held on the developing roller is moved to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier to move the static electricity. A developing device comprising: a second electric field forming unit that develops the electrostatic latent image; and the toner remaining on the developing roller after the development is collected by the conveying roller.
A toner diffusing member provided to face the developing roller and diffusing the toner remaining on the developing roller;
It is characterized by that.
本発明によれば、所謂ハイブリッド現像装置において、現像後に現像ローラ上に残留するトナーがトナー拡散部材によって拡散されることにより、現像ローラ上に残留するトナーの付着力が低減される。これにより、現像ローラ上に残留するトナーの回収性を向上させることができ、画像メモリの発生を抑制することができる。 According to the present invention, in the so-called hybrid developing device, the toner remaining on the developing roller after development is diffused by the toner diffusing member, so that the adhesive force of the toner remaining on the developing roller is reduced. As a result, the recoverability of the toner remaining on the developing roller can be improved, and the occurrence of image memory can be suppressed.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語(例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」)を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction (for example, “up”, “down”, “left”, “right”, and other terms including them, “clockwise direction”, “counterclockwise” ”) Is used to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the present invention should not be construed as being limited by the meaning of these terms.
〔1.画像形成装置〕
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像担持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
[1. Image forming apparatus]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus may be any of a copier, a printer, a facsimile machine, and a multi-function machine having a combination of these functions. The image forming apparatus 1 includes a photoreceptor 12 that is an electrostatic latent image carrier. In the embodiment, the photoconductor 12 is formed of a cylindrical body, but the present invention is not limited to such a form, and an endless belt type photoconductor can be used instead. The photoreceptor 12 is drivingly connected to a motor (not shown), and is rotated in the direction of arrow 14 based on the driving of the motor. Around the photoconductor 12, a charging station 16, an exposure station 18, a developing station 20, a transfer station 22, and a cleaning station 24 are arranged along the rotation direction of the photoconductor 12.
帯電ステーション16は、感光体12の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置26を備えている。実施形態では、帯電装置26は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置)も使用できる。露光ステーション18は、感光体12の近傍又は感光体12から離れた場所に配置された露光装置28から出射された画像光30が、帯電された感光体12の外周面に向けて進行するための通路32を有する。露光ステーション18を通過した感光体12の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション20は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置34を有する。現像装置34の詳細は後に説明する。転写ステーション22は、感光体12の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート38に転写する転写装置36を有する。実施形態では、転写装置36は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置(例えば、ワイヤ放電式転写装置)も使用できる。クリーニングステーション24は、転写ステーション22でシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残留する未転写トナーを感光体12の外周面から回収するクリーニング装置40を有する。実施形態では、クリーニング装置40は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置)も使用できる。 The charging station 16 includes a charging device 26 that charges a photosensitive layer, which is the outer peripheral surface of the photosensitive member 12, to a predetermined potential. In the embodiment, the charging device 26 is represented as a cylindrical roller. However, instead of this, other types of charging devices (for example, a rotary or fixed brush-type charging device or a wire-discharge-type charging device) may be used. Can be used. In the exposure station 18, the image light 30 emitted from the exposure device 28 disposed in the vicinity of the photosensitive member 12 or away from the photosensitive member 12 travels toward the outer peripheral surface of the charged photosensitive member 12. A passage 32 is provided. On the outer peripheral surface of the photoconductor 12 that has passed through the exposure station 18, an electrostatic latent image is formed that includes a portion where the image light is projected and the potential is attenuated and a portion where the charged potential is substantially maintained. In the embodiment, the portion where the potential is attenuated is the electrostatic latent image portion, and the portion where the charged potential is substantially maintained is the electrostatic latent image non-image portion. The developing station 20 includes a developing device 34 that visualizes the electrostatic latent image using a powder developer. Details of the developing device 34 will be described later. The transfer station 22 includes a transfer device 36 that transfers a visible image formed on the outer peripheral surface of the photoreceptor 12 to a sheet 38 such as paper or film. In the embodiment, the transfer device 36 is represented as a cylindrical roller, but other types of transfer devices (for example, wire discharge transfer devices) can also be used. The cleaning station 24 includes a cleaning device 40 that collects untransferred toner remaining on the outer peripheral surface of the photoconductor 12 without being transferred to the sheet 38 at the transfer station 22 from the outer peripheral surface of the photoconductor 12. In the embodiment, the cleaning device 40 is shown as a plate-like blade, but other types of cleaning devices (for example, a rotary type or a fixed type brush type cleaning device) may be used instead.
このような構成を備えた画像形成装置1の画像形成時には、感光体12はモータ(図示せず)の駆動に基づいて時計回り方向に回転する。このとき、帯電ステーション16を通過する感光体外周部分は、帯電装置26で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション18で画像光30が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体12の回転と共に現像ステーション20に搬送され、そこで現像装置34によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体12の回転と共に転写ステーション22に搬送され、そこで転写装置36によりシート38に転写される。現像剤像が転写されたシート38は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート38に現像剤像が固定される。転写ステーション22を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション24に搬送され、そこでシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残存する現像剤が回収される。 When the image forming apparatus 1 having such a configuration forms an image, the photosensitive member 12 rotates clockwise based on the driving of a motor (not shown). At this time, the outer peripheral portion of the photoreceptor passing through the charging station 16 is charged to a predetermined potential by the charging device 26. The charged outer periphery of the photoreceptor is exposed to image light 30 at the exposure station 18 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is conveyed to the developing station 20 along with the rotation of the photosensitive member 12, where it is visualized as a developer image by the developing device 34. The visualized developer image is conveyed to the transfer station 22 along with the rotation of the photosensitive member 12, and is transferred to the sheet 38 by the transfer device 36 there. The sheet 38 to which the developer image has been transferred is conveyed to a fixing station (not shown), where the developer image is fixed to the sheet 38. The outer peripheral portion of the photosensitive member that has passed through the transfer station 22 is conveyed to the cleaning station 24 where the developer remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 without being transferred to the sheet 38 is recovered.
〔2.現像装置〕
現像装置34は、第1の成分粒子である非磁性トナーと第2の成分粒子である磁性キャリアを含む2成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング42の一部は削除してある。本実施形態で用いる現像剤は、相互の摩擦接触によりトナーが負極性、キャリアが正極性に帯電されるものとする。ただし、本発明に用いるトナー及びキャリアの帯電性は、そのような組み合わせに限定されるものでなく、相互の摩擦接触によりトナーが正極性、キャリアが負極性に帯電される組み合わせも考えられる。
[2. Development device]
The developing device 34 includes a housing 42 that houses a two-component developer including non-magnetic toner as first component particles and a magnetic carrier as second component particles, and various members described below. In order to facilitate understanding of the invention by simplifying the drawings, a part of the housing 42 is omitted. The developer used in the present embodiment is assumed to be charged with negative polarity of the toner and positive polarity of the carrier due to mutual frictional contact. However, the chargeability of the toner and carrier used in the present invention is not limited to such a combination, and a combination in which the toner is positively charged and the carrier is negatively charged by mutual frictional contact is also conceivable.
ハウジング42は感光体12に向けて開放された開口部44を備えており、この開口部44の近傍に形成された空間46にトナー搬送部材である現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円筒状の部材であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して、回転可能に配置されている。 The housing 42 includes an opening 44 that is open toward the photosensitive member 12, and a developing roller 48 that is a toner conveying member is provided in a space 46 formed in the vicinity of the opening 44. The developing roller 48 is a cylindrical member, and is disposed in parallel to the photosensitive member 12 and rotatably via the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 and a predetermined developing gap 50.
現像ローラ48としては、例えばアルミニウム等の金属からなる導電性ローラや導電性ローラの最表面層部である外周面にコーティングを施したものが用いられる。上記表面処理としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コーティングや、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングが用いられるが、これらに限定されない。また、上記コーティングの内部または表面に導電剤が添加されてもよい。上記導電剤としては、電子導電剤またはイオン導電剤が使用可能である。上記電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック粒子や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が例示されるが、これらに限定されない。また、上記イオン導電剤としては、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、両性化合物、その他のイオン性高分子材料等が例示されるが、これらに限定されない。 As the developing roller 48, for example, a conductive roller made of a metal such as aluminum or a coating on the outer peripheral surface which is the outermost surface layer portion of the conductive roller is used. Examples of the surface treatment include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, urethane resin, polyamide resin, polyimide resin, polysulfone resin, polyether ketone resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, and silicone resin. A resin coating such as a fluororesin, or a rubber coating such as silicone rubber, urethane rubber, nitrile rubber, natural rubber, or isoprene rubber is used, but is not limited thereto. Moreover, a conductive agent may be added to the inside or the surface of the coating. As the conductive agent, an electronic conductive agent or an ionic conductive agent can be used. Examples of the electronic conductive agent include, but are not limited to, carbon black particles such as ketjen black, acetylene black, and furnace black, metal powder, metal oxide fine particles, and the like. Examples of the ionic conductive agent include cationic compounds such as quaternary ammonium salts, amphoteric compounds, and other ionic polymer materials, but are not limited thereto.
現像ローラ48の背後には、別の空間52が形成されている。空間52には、現像剤搬送部材である搬送ローラ54が、現像ローラ48と平行に且つ現像ローラ48の外周面と所定の供給回収ギャップ56を介して配置されている。搬送ローラ54は、回転不能に固定された磁石体58と、磁石体58の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ60を有する。スリーブ60の上方には、ハウジング42に固定され、スリーブ60の中心軸と平行に延びる規制板62が、所定の規制ギャップ64を介して対向配置されている。 A separate space 52 is formed behind the developing roller 48. In the space 52, a transport roller 54 as a developer transport member is disposed in parallel with the developing roller 48 and through an outer peripheral surface of the developing roller 48 and a predetermined supply / recovery gap 56. The conveyance roller 54 includes a magnet body 58 that is fixed so as not to rotate, and a cylindrical sleeve 60 that is rotatably supported around the magnet body 58. Above the sleeve 60, a restricting plate 62 fixed to the housing 42 and extending in parallel with the central axis of the sleeve 60 is disposed so as to oppose a predetermined restricting gap 64.
磁石体58は、スリーブ60の内面に対向し、搬送ローラ54の中心軸方向に延びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板62の近傍にあるスリーブ60の上部内周面部分に対向する磁極S1、供給回収ギャップ56の近傍にあるスリーブ60の左側内周面部分に対向する磁極N1、スリーブ60の下部内周面部分に対向する磁極S2、スリーブ60の右側内周面部分に対向する、2つの隣接する同極性の磁極N2,N3を含む。 The magnet body 58 has a plurality of magnetic poles facing the inner surface of the sleeve 60 and extending in the central axis direction of the transport roller 54. In the embodiment, the plurality of magnetic poles are a magnetic pole S1 facing the upper inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the regulating plate 62, and a magnetic pole facing the left inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the supply / recovery gap 56. N1, a magnetic pole S2 facing the lower inner peripheral surface portion of the sleeve 60, and two adjacent magnetic poles N2 and N3 of the same polarity facing the right inner peripheral surface portion of the sleeve 60.
搬送ローラ54の背後には、現像剤攪拌室66が形成されている。攪拌室66は、搬送ローラ54の近傍に形成された前室68と搬送ローラ54から離れた後室70を有する。前室68には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー72が回転可能に配置され、後室70には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌搬送部材である後スクリュー74が回転可能に配置されている。図示するように、前室68と後室70は、両者の間に設けた隔壁76で分離してもよい。この場合、前室68と後室70の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室68の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室70へ送り込まれ、また後室70の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室68に送り込まれるようにしてある。 A developer stirring chamber 66 is formed behind the transport roller 54. The stirring chamber 66 includes a front chamber 68 formed in the vicinity of the transport roller 54 and a rear chamber 70 separated from the transport roller 54. A front screw 72 that is a pre-stirring and conveying member that conveys the developer while stirring the developer from the front surface to the back surface of the drawing is rotatably disposed in the front chamber 68, and the rear chamber 70 is rotated from the back surface to the front surface of the drawing. A rear screw 74 that is a rear stirring and conveying member that conveys the developer while stirring is disposed rotatably. As shown in the figure, the front chamber 68 and the rear chamber 70 may be separated by a partition wall 76 provided therebetween. In this case, the partition portions near both ends of the front chamber 68 and the rear chamber 70 are removed to form a communication passage, and the developer that has reached the downstream end of the front chamber 68 passes through the communication passage. The developer that has been fed to 70 and reaches the downstream end of the rear chamber 70 is fed to the front chamber 68 via a communication passage.
後室70の上方にはトナー補給部98が設けられ、トナー補給部98は、トナー6を収容するための容器100を有する。容器100の底部には開口部102が形成されており、この開口部102に補給ローラ104が配置されている。補給ローラ104は図示しないモータに駆動連結されており、ハウジング42に収容されているトナー6とキャリアの混合比を測定する手段(不図示)の出力に基づいてモータが駆動し、トナー6が後室70に落下補給するようにしてある。 A toner replenishing portion 98 is provided above the rear chamber 70, and the toner replenishing portion 98 has a container 100 for storing the toner 6. An opening 102 is formed at the bottom of the container 100, and a supply roller 104 is disposed in the opening 102. The replenishing roller 104 is drivingly connected to a motor (not shown), and the motor is driven based on the output of a means (not shown) for measuring the mixing ratio of the toner 6 and the carrier accommodated in the housing 42, so that the toner 6 The chamber 70 is dropped and replenished.
また、搬送ローラ54と現像ローラ48はそれぞれ電界形成装置110に電気的に接続されている。電界形成装置110は、後述するように、搬送ローラ54と現像ローラ48とが対向する領域(供給回収領域)88のうち、主に搬送ローラ54の回転方向において上流側の領域(供給領域)90で、搬送ローラ54に保持された現像剤2中のトナー6のみを現像ローラ48に移動させ、供給回収領域88のうち、主に搬送ローラ54の回転方向において下流側の領域(回収領域)92で、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6を搬送ローラ54に回収させるように、搬送ローラ54と現像ローラ48との間に所定の電界を形成するようになっている。 Further, the transport roller 54 and the developing roller 48 are electrically connected to the electric field forming device 110, respectively. As will be described later, the electric field forming device 110 has a region (supply region) 90 on the upstream side (supply region) 90 mainly in the rotation direction of the transport roller 54 in a region (supply / recovery region) 88 where the transport roller 54 and the developing roller 48 face each other. Thus, only the toner 6 in the developer 2 held by the conveyance roller 54 is moved to the development roller 48, and the downstream area (collection area) 92 in the supply and collection area 88 mainly in the rotation direction of the conveyance roller 54. Thus, a predetermined electric field is formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 so that the toner 6 remaining on the developing roller 48 after development is collected by the conveying roller 54.
図2は、電界形成装置110の具体例を示す図であり、図3は、図2に示す電界形成装置110から搬送ローラ54と現像ローラ48に供給されている電圧の関係を示す図である。図2に示す電界形成装置110は、現像ローラ48に接続された第1の電源112と、搬送ローラ54に接続された第2の電源114とを有する。 2 is a diagram illustrating a specific example of the electric field forming device 110, and FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between voltages supplied from the electric field forming device 110 illustrated in FIG. 2 to the transport roller 54 and the developing roller 48. . 2 includes a first power source 112 connected to the developing roller 48 and a second power source 114 connected to the transport roller 54.
第1の電源112は、現像ローラ48とグランド116との間に直列に接続された直流電源118および交流電源160を有しており、直流電源118は、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−300ボルト)を現像ローラ48に印加し、交流電源160は、図3に示すように、現像ローラ48とグランド116との間に交流電圧VAC(振幅VP−Pが、例えば1,500ボルト)を印加する。第2の電源114は、搬送ローラ54とグランド116との間に接続された直流電源120を有しており、直流電源120は、トナー6の帯電極性と同一極性で且つ第1の直流電圧よりも高圧の第2の直流電圧VDC2(例えば、−500ボルト)を搬送ローラ54に印加する。 The first power supply 112 has a DC power supply 118 and an AC power supply 160 connected in series between the developing roller 48 and the ground 116, and the DC power supply 118 has the same polarity as the charging polarity of the toner 6. 1, a DC voltage V DC1 (for example, −300 volts) is applied to the developing roller 48, and the AC power supply 160 is connected to the AC voltage V AC (amplitude V) between the developing roller 48 and the ground 116 as shown in FIG. P-P is applied, for example, 1,500 volts). The second power source 114 has a DC power source 120 connected between the conveying roller 54 and the ground 116, and the DC power source 120 has the same polarity as the charging polarity of the toner 6 and is based on the first DC voltage. Also, a high-voltage second DC voltage V DC2 (for example, −500 volts) is applied to the conveying roller 54.
図3に示すように、搬送ローラ54に直流電圧VDC2:−500ボルトを印加し、現像ローラ48に直流電圧VDC1:−300ボルトと交流電圧VACを印加し、この交流電圧VACが、振幅VP−P:1,500ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):40%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):60%の矩形波である場合、搬送ローラ54と現像ローラ48との間には振動電界(第1の電界)が形成される。この振動電界の作用を受けて、供給領域90では、負極性に帯電しているトナー6が搬送ローラ54から現像ローラ48に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電されているキャリアは、搬送ローラ54の内部の固定磁石体58の磁力によって搬送ローラ54に保持され、現像ローラ48に供給されることはない。また、現像領域96では、現像ローラ48に保持されている負極性トナーは、現像ローラ48(VDC1+VAC)と静電潜像画像部(VL:−80ボルト)との間に形成される振動電界(第2の電界)の作用を受けて、静電潜像画像部に付着する。ここで、第1の電源112が、第2の電界形成手段を構成し、第1の電源112と第2の電源114とが、第1の電界形成手段を構成する。 As shown in FIG. 3, the DC voltage V DC2 to the conveying roller 54: -500 V was applied, the DC voltage V to the developing roller 48 DC1: applying a -300 V and an AC voltage V AC, the AC voltage V AC , Amplitude V P−P : 1,500 volts, negative duty ratio (toner recovery duty ratio): 40%, positive duty ratio (toner supply duty ratio): 60%, the transport roller 54 and the developing roller An oscillating electric field (first electric field) is formed between the two and 48. Under the action of this oscillating electric field, in the supply region 90, the negatively charged toner 6 is electrically attracted from the transport roller 54 to the developing roller 48. At this time, the positively charged carrier is held by the conveyance roller 54 by the magnetic force of the fixed magnet body 58 inside the conveyance roller 54 and is not supplied to the developing roller 48. In the developing region 96, the negative toner held by the developing roller 48 is formed between the developing roller 48 (V DC1 + V AC ) and the electrostatic latent image portion (V L : −80 volts). It adheres to the electrostatic latent image portion under the action of the oscillating electric field (second electric field). Here, the first power source 112 constitutes a second electric field forming unit, and the first power source 112 and the second power source 114 constitute a first electric field forming unit.
なお、本実施形態では、現像ローラ48に直流電圧VDC1に交流電圧VACを重畳した振動電圧VDC1+VACを印加し、搬送ローラ54に直流電圧VDC2を印加するものとして例示しているが、これに限定されるものでなく、現像ローラ48に直流電圧又は振動電圧を印加し、搬送ローラ54に直流電圧又は振動電圧を印加することで上記例を含めて全部で4通りの組み合わせが考えられ、これらの組み合わせにおいて、搬送ローラ54と現像ローラ48との間に形成される電界は、供給領域90において搬送ローラ54から現像ローラ48へのトナー供給が可能であれば、振動電界及び直流電界のいずれであってもよい。 In the present embodiment, an example has as the oscillating voltage V DC1 + V AC obtained by superimposing an AC voltage V AC to a DC voltage V DC1 to the developing roller 48 is applied, applying a DC voltage V DC2 to the conveying roller 54 However, the present invention is not limited to this. By applying a DC voltage or an oscillating voltage to the developing roller 48 and applying a DC voltage or an oscillating voltage to the conveying roller 54, there are a total of four combinations including the above example. In these combinations, the electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 may be an oscillating electric field and a direct current if the toner can be supplied from the conveying roller 54 to the developing roller 48 in the supply region 90. Any of the boundaries may be used.
また、現像装置34は、現像ローラ48の回転方向において現像ローラ48と感光体12との対向領域(現像領域96)から現像ローラ48と搬送ローラ54との対向領域(供給回収領域88)までの間の位置に現像ローラ48に対向して設けられ、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6を拡散するトナー拡散部材としてのブラシ47を備えている。ブラシ47は、円筒体の周囲に、例えばテフロンからなる線状部材が植毛されて構成され、この線状部材に、例えば導電性を有するカーボンが分散された導電性ブラシが用いられる。ブラシ47は、図示しない回転駆動機構によって回転可能に構成されるとともに、図示しない往復移動機構によって現像ローラ48の軸方向に往復移動可能に構成されている。また、ブラシ47には、ブラシ47に直流バイアスを印加するバイアス印加手段としての第3の電源49が接続されており、第3の電源49は、ブラシ4に所定の直流バイアスを印加することができるようになっている。なお、ブラシ47は、現像ローラ48の周速度の±20%の周速度で回転駆動され、線状部材の線度が1〜4デニール、線状部材の植毛密度が100〜800kF/平方インチのものが好ましい。また、線状部材は、テフロン以外にも帯電系列でマイナス系のものを用いることができる。 Further, the developing device 34 extends from a facing region (developing region 96) between the developing roller 48 and the photoreceptor 12 in a rotating direction of the developing roller 48 to a facing region (supply / recovery region 88) between the developing roller 48 and the conveying roller 54. A brush 47 serving as a toner diffusing member is provided at a position opposite to the developing roller 48 and diffuses the toner 6 remaining on the developing roller 48 after development. The brush 47 is configured by flocking a linear member made of, for example, Teflon around the cylindrical body, and a conductive brush in which carbon having conductivity is dispersed is used for the linear member, for example. The brush 47 is configured to be rotatable by a rotation drive mechanism (not shown) and to be reciprocated in the axial direction of the developing roller 48 by a reciprocation mechanism (not shown). The brush 47 is connected to a third power source 49 as bias applying means for applying a DC bias to the brush 47, and the third power source 49 can apply a predetermined DC bias to the brush 4. It can be done. The brush 47 is rotationally driven at a peripheral speed of ± 20% of the peripheral speed of the developing roller 48, the linear member has a linearity of 1 to 4 denier, and the linear member has a flocking density of 100 to 800 kF / square inch. Those are preferred. In addition to the Teflon, the linear member may be a negative charge type.
次に、このようにして構成された現像装置34の動作について説明する。
画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ48とスリーブ60はそれぞれ矢印78、80方向に回転する。前スクリュー72は矢印82方向に回転し、後スクリュー74は矢印84方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室66に収容されている現像剤2は、前室68と後室70を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電される。キャリア粒子は、トナー粒子に比べて大きく、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
Next, the operation of the developing device 34 configured as described above will be described.
During image formation, the developing roller 48 and the sleeve 60 rotate in the directions of arrows 78 and 80, respectively, based on driving of a motor (not shown). The front screw 72 rotates in the direction of arrow 82 and the rear screw 74 rotates in the direction of arrow 84. Thereby, the developer 2 accommodated in the developer stirring chamber 66 is stirred while being circulated and conveyed through the front chamber 68 and the rear chamber 70. As a result, the toner and the carrier contained in the developer come into frictional contact with each other and are charged with opposite polarities. In the embodiment, the carrier is charged positively and the toner is negatively charged. The carrier particles are larger than the toner particles, and the negatively charged toner adheres to the periphery of the positively charged carrier mainly based on the electrical attractive force of both.
帯電された現像剤2は、前スクリュー72によって前室68を搬送される過程で搬送ローラ54に供給される。前スクリュー72から搬送ローラ54に供給された現像剤2は、磁極N3の近傍で、磁極N3の磁力によって、搬送ローラ54、具体的にはスリーブ60の外周面に保持される。スリーブ60に保持された現像剤2は、磁石体58によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ60の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板62の対向領域(規制領域86)で磁極S1に保持されている現像剤2は、規制板62により、規制ギャップ64を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ64を通過した現像剤2は、磁極N1が対向する、現像ローラ48と搬送ローラ54が対向する領域(供給回収領域)88に搬送される。 The charged developer 2 is supplied to the transport roller 54 while being transported through the front chamber 68 by the front screw 72. The developer 2 supplied from the front screw 72 to the transport roller 54 is held on the transport roller 54, specifically the outer peripheral surface of the sleeve 60, near the magnetic pole N 3 by the magnetic force of the magnetic pole N 3. The developer 2 held by the sleeve 60 constitutes a magnetic brush along the magnetic field lines formed by the magnet body 58, and is conveyed in the counterclockwise direction based on the rotation of the sleeve 60. The amount of developer 2 held by the magnetic pole S <b> 1 in the area facing the restriction plate 62 (restriction area 86) is regulated by the restriction plate 62 to a predetermined amount. The developer 2 that has passed through the regulation gap 64 is conveyed to a region (supply / recovery region) 88 where the developing roller 48 and the conveying roller 54 are opposed to each other, where the magnetic pole N1 is opposed.
前述したように、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して上流側の領域(供給領域)90では、現像ローラ48と搬送ローラ54との間に形成された電界の存在により、キャリア4に付着しているトナー6のみが現像ローラ48に電気的に供給される。 As described above, in the supply / recovery area 88, the upstream area (supply area) 90 mainly in the rotation direction of the sleeve 60 is due to the presence of an electric field formed between the developing roller 48 and the transport roller 54. Only the toner 6 adhering to the carrier 4 is electrically supplied to the developing roller 48.
供給領域90で現像ローラ48に保持されたトナー6は、現像ローラ48の回転と共に反時計周り方向に搬送され、現像領域96で、感光体12の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。画像形成装置1では、感光体12の外周面は帯電装置26で負極性の所定の電位VH(例えば−600ボルト)が付与され、露光装置28で画像光30が投射された静電潜像画像部が所定の電位VL(例えば−90ボルト)まで減衰し、露光装置28で画像光30が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位VHを維持している。したがって、現像領域96では、感光体12と現像ローラ48との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー6が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。なお、現像領域96では、現像ローラ48上のトナー6が感光体12に直に接触する接触現像であってもよい。 The toner 6 held on the developing roller 48 in the supply area 90 is conveyed counterclockwise with the rotation of the developing roller 48, and the electrostatic latent image image formed on the outer peripheral surface of the photoconductor 12 in the developing area 96. Adhere to the part. In the image forming apparatus 1, an electrostatic latent image in which the outer peripheral surface of the photoconductor 12 is given a predetermined negative potential V H (for example, −600 volts) by the charging device 26 and the image light 30 is projected by the exposure device 28. The image portion is attenuated to a predetermined potential V L (for example, −90 volts), and the electrostatic latent image non-image portion on which the image light 30 is not projected by the exposure device 28 substantially maintains the charged potential V H. Accordingly, in the developing region 96, the negatively charged toner 6 adheres to the electrostatic latent image portion due to the action of the electric field formed between the photosensitive member 12 and the developing roller 48, and the electrostatic latent image portion. The latent image is visualized as a developer image. In the development region 96, contact development in which the toner 6 on the developing roller 48 is in direct contact with the photoreceptor 12 may be used.
一方、現像に供されることなく現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6は、現像ローラ48の回転に従って矢印78に示す方向に搬送され、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して下流側の領域(回収領域)92において、磁極N1の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られて搬送ローラ54に回収される。この搬送ローラ54に回収されたトナー6を含む現像剤2は、磁石体58の磁力に保持され、搬送ローラ54の回転と共に磁極S2の対向部を通過して磁極N2とN3の対向領域(放出領域94)に到達すると、磁極N2とN3によって形成される反発磁界によって搬送ローラ54の外周面から前室68に放出され、前室68を搬送されている現像剤2に混合される。 On the other hand, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after being developed without being subjected to development is conveyed in the direction indicated by the arrow 78 according to the rotation of the developing roller 48, and the rotation of the sleeve 60 mainly in the supply / recovery region 88. In a region (recovery region) 92 on the downstream side with respect to the direction, it is scraped off by a magnetic brush formed along the magnetic field lines of the magnetic pole N 1 and recovered by the transport roller 54. The developer 2 containing the toner 6 collected on the transport roller 54 is held by the magnetic force of the magnet body 58 and passes through the facing portion of the magnetic pole S2 along with the rotation of the transport roller 54, so that the facing region (release) of the magnetic poles N2 and N3. When the region 94) is reached, the repulsive magnetic field formed by the magnetic poles N2 and N3 is discharged from the outer peripheral surface of the transport roller 54 to the front chamber 68 and mixed with the developer 2 being transported through the front chamber 68.
本実施形態では、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6は、回収領域92まで搬送される間に、現像ローラ48とブラシ47との対向領域を通過する。この対向領域を通過する際に、例えば矢印51に示す方向に回転駆動されるブラシ47によって、現像ローラ48上に残留するトナー6が拡散される。 In the present embodiment, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after development passes through a region where the developing roller 48 and the brush 47 are opposed to each other while being transported to the collecting region 92. When passing through the facing region, the toner 6 remaining on the developing roller 48 is diffused by, for example, a brush 47 that is rotationally driven in a direction indicated by an arrow 51.
図4は、ブラシ47との対向領域通過前後における現像ローラ48の表面を模式的に示した図であり、図4の(a)は、現像領域96通過後であってブラシ47との対向領域通過前の現像ローラ48の表面を示し、図4の(b)は、図4(a)に示す現像ローラ48の表面がブラシ47との対向領域を通過した後の状態を示している。前述したように現像ローラ48には供給領域90において画像形成領域に対応する部分にトナー6が保持され、この現像ローラ48に保持されたトナー6が現像領域96を通過すると、図4(a)に示すように、現像ローラ48の表面130は、現像ローラ48上のトナー6が感光体12の静電潜像画像部に対応して感光体12に移動された領域131と、現像ローラ48上のトナー6が感光体12の静電潜像非画像部に対応して感光体12に移動されずに残っている領域132とを有する。 FIG. 4 is a view schematically showing the surface of the developing roller 48 before and after passing through the region facing the brush 47. FIG. 4A shows the region facing the brush 47 after passing through the developing region 96. FIG. The surface of the developing roller 48 before passing is shown, and FIG. 4B shows the state after the surface of the developing roller 48 shown in FIG. As described above, the toner 6 is held on the developing roller 48 at a portion corresponding to the image forming area in the supply area 90, and when the toner 6 held on the developing roller 48 passes the developing area 96, FIG. As shown in FIG. 4, the surface 130 of the developing roller 48 includes an area 131 where the toner 6 on the developing roller 48 is moved to the photosensitive member 12 corresponding to the electrostatic latent image portion of the photosensitive member 12, and the developing roller 48. The toner 6 corresponds to the non-image portion of the electrostatic latent image on the photoconductor 12 and has a region 132 that remains without being moved to the photoconductor 12.
図4(a)に示す現像ローラ48の表面130が、現像ローラ48の回転に伴って現像ローラ48とブラシ47との対向領域を通過すると、ブラシ47の拡散作用により現像ローラ48上に残留するトナー6が拡散され、図4(b)に示すように、現像ローラ48の表面130には 現像ローラ48上に残留するトナー6が拡散された領域133が形成される。 When the surface 130 of the developing roller 48 shown in FIG. 4A passes through the opposing area between the developing roller 48 and the brush 47 as the developing roller 48 rotates, it remains on the developing roller 48 due to the diffusing action of the brush 47. The toner 6 is diffused, and as shown in FIG. 4B, a region 133 in which the toner 6 remaining on the developing roller 48 is diffused is formed on the surface 130 of the developing roller 48.
このように、本実施形態に係る現像装置34では、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6がブラシ47によって拡散され、現像ローラ48上に残留するトナーの付着力が低減される。これにより、現像ローラ上に残留するトナー6が回収領域92において搬送ローラ54に回収される際にトナー6の回収性を向上させることができ、画像メモリの発生を抑制することができる。 As described above, in the developing device 34 according to the present embodiment, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after the development is diffused by the brush 47, and the adhesion force of the toner remaining on the developing roller 48 is reduced. As a result, when the toner 6 remaining on the developing roller is collected by the transport roller 54 in the collection area 92, the collection performance of the toner 6 can be improved, and the occurrence of image memory can be suppressed.
また、現像装置34では、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6を搬送ローラ54に回収させることで、現像ローラ48上に残留するトナー6を除去するためのクリーニング装置を設ける必要がなく、現像装置34の小型化を図ることができる。クリーニング装置を用いて現像ローラ48上に残留するトナー6を除去し、この除去されたトナー6を現像剤攪拌室66に戻して使用する場合には、クリーニング装置によるトナー6の除去時にトナー6が強いストレスを受けてトナー6が劣化することとなるが、本実施形態に係る現像装置34では、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6を搬送ローラ54に回収させることで、トナーの劣化を抑制することができる。 Further, in the developing device 34, it is not necessary to provide a cleaning device for removing the toner 6 remaining on the developing roller 48 by collecting the toner 6 remaining on the developing roller 48 after the development by the transport roller 54. The developing device 34 can be downsized. When the toner 6 remaining on the developing roller 48 is removed using the cleaning device, and the removed toner 6 is returned to the developer stirring chamber 66 and used, the toner 6 is removed when the toner 6 is removed by the cleaning device. The toner 6 deteriorates due to strong stress. However, in the developing device 34 according to the present embodiment, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after the development is collected by the transport roller 54, so that the toner is deteriorated. Can be suppressed.
〔3.現像剤〕
ここで、現像剤2を構成するトナー、キャリアおよび現像剤2に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
[3. Developer)
Here, specific materials of the toner and carrier constituting the developer 2 and other particles contained in the developer 2 will be described.
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約3〜15μmである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
〔toner〕
As the toner, a known toner that has been conventionally used in an image forming apparatus can be used. The toner particle size is, for example, about 3 to 15 μm. A toner containing a colorant in a binder resin, a toner containing a charge control agent or a release agent, and a toner holding an additive on the surface can also be used.
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。 The toner can be produced by a known method such as a pulverization method, an emulsion polymerization method, or a suspension polymerization method.
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約15〜100μmが好ましい。
[Carrier]
As the carrier, a known carrier that has been generally used can be used. Either a binder type carrier or a coat type carrier may be used. The carrier particle size is not limited, but is preferably about 15 to 100 μm.
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。 The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and those having fine particles or a coating layer charged positively or negatively on the surface can be used. The charging characteristics such as the polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が例示される。 Examples of the binder resin used in the binder-type carrier include thermoplastic resins such as vinyl resins, polyester resins, nylon resins, polyolefin resins, and the like represented by polystyrene resins, and thermosetting resins such as phenol resins. The
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化鉄を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に50〜90重量%の量で添加することが適当である。 Magnetic fine particles of the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and magnets such as spinel ferrite and barium ferrite containing one or more metals other than iron (Mn, Ni, Mg, Cu, etc.). Plumbite type ferrite, iron or alloy particles having iron oxide on the surface can be used. The shape of the carrier may be granular, spherical, or needle-shaped. In particular, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. In consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles of magnetoplumbite type ferrite such as spinel ferrite and barium ferrite containing magnetite and gamma iron oxide. A magnetic resin carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The magnetic fine particles are suitably added in an amount of 50 to 90% by weight in the magnetic resin carrier.
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。 Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material for the binder type carrier. The charge imparting ability of the carrier can be improved by coating and curing these resins on the carrier surface to form a coat layer.
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。 For example, the charging fine particles or the conductive fine particles are fixed to the surface of the binder-type carrier by, for example, mixing the magnetic resin carrier and the fine particles uniformly, adhering these fine particles to the surface of the magnetic resin carrier, and then mechanically / thermally. This is done by driving fine particles into the magnetic resin carrier by applying a strong impact force. In this case, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but are fixed so that a part thereof protrudes from the surface of the magnetic resin carrier. Organic and inorganic insulating materials are used for the chargeable fine particles. Specifically, organic insulating materials include polystyrene, styrene-based copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof such as organic insulating fine particles. is there. The charge imparting ability and the charge polarity can be adjusted to the material of the chargeable fine particles, the polymerization catalyst, the surface treatment and the like. As the inorganic insulating material, negatively charged inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively charged inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。 The coat type carrier is a carrier in which carrier core particles made of a magnetic material are coated with a resin, and like the binder type carrier, chargeable fine particles that are charged positively or negatively can be fixed to the surface of the carrier. The charging characteristics such as the polarity of the coated carrier can be adjusted by selecting the type of the surface coating layer and the electrifying fine particles. As the coating resin, the same resin as the binder resin of the binder type carrier can be used.
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50重量%、好ましくは6〜30重量%が好ましい。 The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount, and the toner ratio is preferably 3 to 50% by weight, preferably 6 to 30% by weight based on the total amount of the toner and the carrier. .
〔荷電粒子〕
トナーに外添される荷電粒子は、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ(スペント)などによってキャリアの荷電性が低下してもトナーを所定の極性に帯電するように添加するものであり、トナーに対して逆極性に荷電される微粒子が用いられる。
[Charged particles]
The charged particles externally added to the toner are added so that the toner is charged to a predetermined polarity even if the chargeability of the carrier is lowered due to dirt (spent) formed by the toner adhering to the surface of the carrier. Fine particles that are charged with a reverse polarity to the toner are used.
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、100〜1000nmである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。 The charged particles preferably used are appropriately selected according to the charging polarity of the toner. The number average particle diameter of the charged particles is, for example, 100 to 1000 nm. When using toner that is negatively charged by frictional contact with the carrier, charged particles are fine particles that are positively charged by contact with the toner. Such fine particles are, for example, inorganic fine particles such as strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, and alumina, thermoplastic resins such as acrylic resins, benzoguanamine resins, nylon resins, polyimide resins, polyamide resins, or thermosetting resins. Can be made of resin. The resin constituting the fine particles may contain a positive charge control agent that is positively charged by contact with the toner. As the positive charge control agent, for example, nigrosine dye, quaternary ammonium salt and the like can be used. The charged particles may be composed of nitrogen-containing monomers. Examples of the material constituting the nitrogen-containing monomer include 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, 2-dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinylpyridine, N-vinylcarbazole, There is vinylimidazole.
キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。 In the case of a toner that is positively charged by frictional contact with the carrier, fine particles that are negatively charged by contact with the toner are used as the charged particles. Examples of such fine particles include inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, and fine particles made of thermoplastic resin or thermosetting resin such as fluororesin, polyolefin resin, silicone resin, and polyester resin. A negative charge control agent that is negatively charged by contact with the toner may be contained in the resin constituting the charged particles. Examples of negative charge control agents include salicylic acid-based and naphthol-based chromium complexes, aluminum complexes, iron complexes, and zinc complexes. The charged particles may be a copolymer of a fluorine-containing acrylic monomer or a fluorine-containing methacrylic monomer.
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。 In order to control the chargeability and hydrophobicity of the charged particles, the surface of the inorganic fine particles may be surface treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicon oil, or the like. In particular, when imparting positive electrode chargeability to inorganic fine particles, it is preferable to surface-treat with an amino group-containing coupling agent. When imparting negative chargeability to the fine particles, it is preferable to surface-treat with a fluorine group-containing coupling agent.
〔バインダー樹脂〕
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約80〜160℃の範囲、ガラス転移点が約50〜75℃の範囲であることが好ましい。
[Binder resin]
The binder resin used for the toner is not limited. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, phenol resin. , Polyethylene resin, polypropylene resin, polyurethane resin, silicone resin, or any mixture of these resins. The binder resin preferably has a softening temperature in the range of about 80 to 160 ° C and a glass transition point in the range of about 50 to 75 ° C.
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂100重量部に対して、2〜20重量部であることが好ましい。
[Colorant]
For the colorant, a known material such as carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultramarine blue, rose bengal, lake red, etc. should be used. Can do. In general, the addition amount of the colorant is preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
[Charge control agent]
As the charge control agent, materials conventionally known as charge control agents can be used. Specifically, for the positively charged toner, for example, nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazole compounds, and polyamine resins can be used as charge control agents. For the negatively charged toner, metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkylsalicylic acid metal compounds, and curixarene compounds can be used as charge control agents. The charge control agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
〔離型剤〕
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
〔Release agent〕
As the release agent, a known release agent conventionally used as a release agent can be used. As the material for the release agent, for example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax, or a mixture of them as appropriate is used. The release agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー100重量部に対して、0.1〜5重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は9〜100nmであることが好ましい。
[Other additives]
In addition, a fluidizing agent that promotes fluidization of the developer may be added. As the fluidizing agent, for example, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, and aluminum oxide, and resin fine particles such as acrylic resin, styrene resin, silicone resin, and fluorine resin can be used. In particular, it is preferable to use a material hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicon oil or the like. The fluidizing agent is preferably added at a ratio of 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner. The number average primary particle size of these additives is preferably 9 to 100 nm.
〔4.実験〕
次に、本実施形態の画像形成装置1で行った実験について説明する。実験では、下記のトナーおよびキャリアを用い、画像メモリの発生レベルとトナーの劣化レベルを評価した。
[4. Experiment)
Next, an experiment performed with the image forming apparatus 1 of the present embodiment will be described. In the experiment, the following toner and carrier were used to evaluate the image memory generation level and the toner deterioration level.
実験に用いたトナーは、湿式造粒法で作成された体積平均粒径約6.5μmのトナー母材100重量部に、複数の添加剤−第1の疎水性シリカ0.2重量部、第2の疎水性シリカ0.5重量部、疎水性酸化チタン0.5重量部、チタン酸ストロンチウム2重量部−を添加した。次に、三井金属鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させ、負極帯電性のトナーを得た。ミキサの回転速度は40m/秒、攪拌時間は3分間であった。第1の疎水性シリカは、個数平均一次粒径16nmのシリカ(#130:日本アエロジル社製)を疎水化剤のヘキサメチルジシラザン(HMDS)で表面処理して得たものである。第2の疎水性シリカは、個数平均一次粒径20nmのシリカ(#90:日本アエロジル社製)をHMDSで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。チタン酸ストロンチウムは、トナーに対して逆極性である個数平均粒径350nmのものを用いた。 The toner used in the experiment is composed of 100 parts by weight of a toner base material having a volume average particle diameter of about 6.5 μm prepared by a wet granulation method, 0.2 parts by weight of a plurality of additives-first hydrophobic silica, 2 parts by weight of hydrophobic silica, 0.5 parts by weight of hydrophobic titanium oxide, and 2 parts by weight of strontium titanate were added. Next, using a Henschel mixer manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd., the toner base material to which the additive was added was agitated to adhere the additive to the surface of the toner base material to obtain a negatively charged toner. The rotating speed of the mixer was 40 m / second, and the stirring time was 3 minutes. The first hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica (# 130: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a number average primary particle size of 16 nm with a hydrophobizing agent hexamethyldisilazane (HMDS). The second hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica (# 90: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a number average primary particle size of 20 nm with HMDS. The hydrophobic titanium oxide is obtained by surface-treating anatase-type titanium oxide having a number average primary particle size of 30 nm with a hydrophobizing agent, isobutyltrimethoxysilane, in an aqueous wet environment. As the strontium titanate, one having a number average particle diameter of 350 nm having a polarity opposite to that of the toner was used.
実験に用いたキャリアは、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350用キャリアであり、平均粒径約33μmのものを用いた。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にシリコーン樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。 The carrier used in the experiment was a carrier for bizhub C350 manufactured by Konica Minolta Business Technologies, Inc., and had an average particle size of about 33 μm. This carrier is a coated carrier in which a carrier core particle made of a magnetic material is coated with a silicone resin.
図1に示す現像装置34を使用し、現像剤中のトナー比率を8%に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナーと荷電粒子を含む外添剤との合計重量の割合である。 The developing device 34 shown in FIG. 1 was used, and the toner ratio in the developer was adjusted to 8%. The toner ratio is a ratio of the total weight of the toner and the external additive containing charged particles to the total weight of the developer.
電界形成装置110は、搬送ローラ54に直流電圧VDC2:−500ボルトを印加し、現像ローラ48に、直流電圧VDC1:−300ボルトに、周波数:2kHz、振幅VP−P:1,500ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):40%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):60%の交流電圧VACを重畳した矩形波状の振動電圧(VDC1+VAC)を印加した。また、現像ローラ48と搬送ローラ54との最近接部の供給回収ギャップを0.5mmに設定した。 The electric field forming device 110 applies a DC voltage V DC2 : −500 volts to the conveying roller 54, a DC voltage V DC1 : −300 volts to the developing roller 48, a frequency: 2 kHz, and an amplitude V P−P : 1,500. A rectangular wave-like vibration voltage (V DC1 + V AC ) on which an alternating voltage V AC of 40%, plus duty ratio (toner supply duty ratio): 60% was superimposed was applied. Further, the supply / recovery gap at the closest portion between the developing roller 48 and the conveying roller 54 was set to 0.5 mm.
トナー拡散部材としてのブラシ47は、円筒体の周囲にテフロンからなる線状部材が植毛されて構成され、この線状部材に導電性を有するカーボンが分散された導電性を有するブラシであり、外径が9mm、線状部材の線度が2デニール、線状部材の植毛密度が240kF/平方インチのものを用いた。 The brush 47 as a toner diffusing member is a brush having a conductivity in which a linear member made of Teflon is implanted around a cylindrical body, and conductive carbon is dispersed in the linear member. A wire having a diameter of 9 mm, a linear member having a linearity of 2 denier, and a linear member having a flocking density of 240 kF / in 2 was used.
本実験では、このブラシ47を、下記実施例1〜実施例6に示すように、種々の条件、すなわち、ブラシ47に印加されるバイアス、現像ローラ48の軸方向に対するブラシ47の往復移動、ブラシ47の回転移動の有無、ブラシ47が回転される場合にその回転方向を変化させて、画像メモリの発生レベル及びトナーの劣化レベルを調べた。 In this experiment, as shown in Examples 1 to 6 below, the brush 47 is subjected to various conditions, that is, bias applied to the brush 47, reciprocation of the brush 47 with respect to the axial direction of the developing roller 48, brush The occurrence level of the image memory and the deterioration level of the toner were examined by changing the rotation direction of the brush 47 when the brush 47 was rotated.
〔実施例1〕
ブラシ47を現像ローラ54の周速度と同じ周速度で現像ローラ54に対して逆方向(現像ローラ48とブラシ47との対向領域において同一方向)に回転駆動させるとともに、現像ローラ48の軸方向に2mm往復移動させた。また、ブラシ47に、トナーが帯電される極性と同極性、本実験では負極性である−50Vの直流バイアスを印加した。
〔実施例2〕
ブラシ47を現像ローラ54の周速度と同じ周速度で現像ローラ54に対して逆方向に回転駆動させるが、現像ローラ48の軸方向には往復移動させなかった。また、ブラシ47に、−50Vの直流バイアスを印加した。
〔実施例3〕
ブラシ47を現像ローラ54の周速度と同じ周速度で現像ローラ54に対して同一方向である順方向(現像ローラ48とブラシ47との対向領域において逆方向)に回転駆動させるが、現像ローラ48の軸方向には往復移動させなかった。また、ブラシ47に、−50Vの直流バイアスを印加した。
〔実施例4〕
ブラシ47を現像ローラ54の周速度と同じ周速度で現像ローラ54に対して同一方向である順方向に回転駆動させるとともに、現像ローラ48の軸方向に2mm往復移動させた。また、ブラシ47に、−50Vの直流バイアスを印加した。
〔実施例5〕
ブラシ47を現像ローラ48の軸方向に2mm往復移動させるが、回転駆動させなかった。また、ブラシ47に、−50Vの直流バイアスを印加した。
〔実施例6〕
ブラシ47を回転駆動させず、また、現像ローラ48の軸方向にも往復移動させなかった。また、ブラシ47に直流バイアスも印加しなかった。
[Example 1]
The brush 47 is driven to rotate in the opposite direction to the developing roller 54 at the same peripheral speed as the developing roller 54 (in the same direction in the region where the developing roller 48 and the brush 47 are opposed) and in the axial direction of the developing roller 48. 2 mm was reciprocated. Further, a DC bias of −50 V, which is the same polarity as the toner is charged and has a negative polarity in this experiment, was applied to the brush 47.
[Example 2]
The brush 47 was driven to rotate in the reverse direction with respect to the developing roller 54 at the same peripheral speed as the developing roller 54, but was not reciprocated in the axial direction of the developing roller 48. Further, a DC bias of −50 V was applied to the brush 47.
Example 3
The brush 47 is driven to rotate in the forward direction that is the same direction as the developing roller 54 at the same peripheral speed as the developing roller 54 (the reverse direction in the region where the developing roller 48 and the brush 47 face each other). It was not reciprocated in the axial direction. Further, a DC bias of −50 V was applied to the brush 47.
Example 4
The brush 47 was driven to rotate in the forward direction, which is the same direction as the developing roller 54, at the same peripheral speed as the developing roller 54, and was reciprocated 2 mm in the axial direction of the developing roller 48. Further, a DC bias of −50 V was applied to the brush 47.
Example 5
The brush 47 was reciprocated 2 mm in the axial direction of the developing roller 48, but was not driven to rotate. Further, a DC bias of −50 V was applied to the brush 47.
Example 6
The brush 47 was not driven to rotate, nor was it reciprocated in the axial direction of the developing roller 48. Further, no DC bias was applied to the brush 47.
また、比較例として、トナー拡散部材としてのブラシ47を備えていない場合[比較例1]、トナー拡散部材としてブレードを用いた場合[比較例2]についても、画像メモリの発生レベル及びトナーの劣化レベルを調べた。前記ブレードとしてポリウレタンゴムを用いた。 Further, as a comparative example, the image memory generation level and the toner deterioration are also observed when the brush 47 as the toner diffusing member is not provided [Comparative Example 1] and when the blade is used as the toner diffusing member [Comparative Example 2]. I checked the level. Polyurethane rubber was used as the blade.
コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製複写機bizhub C350を改造した画像形成装置を用い、以上のような条件で用紙での画像出力を実行し、用紙上で画像メモリの発生レベルを確認した。図5は、画像メモリの評価方法を説明するための図であり、図5の(a)は、用紙上に出力された画像メモリ評価用画像パターンを示し、図5の(b)は、画像メモリが発生した状態を示している。画像メモリの評価では、ベタ領域とハーフ領域の存在する画像パターンを用い、この画像パターンを用紙58に出力して用紙58上にベタパターン部141とハーフパターン部142を形成し(図5(a)参照)、この画像パターンを100枚印刷後、ハーフパターン部142上に発生するメモリ部143を目視により確認した(図5(b)参照)。メモリ部143の発生を確認した場合にはさらに、ハーフパターン部142とメモリ部143の濃度差を調べた。画像メモリの発生レベルについては、メモリ部143の発生が無いレベルを◎、濃度差が0.03未満のメモリ部143が一部発生するものの画像として実用上問題のないレベルを○、濃度差が0.03以上0.05未満のメモリ部143が発生するものの画像として実用上問題のないレベルを△、濃度差が0.05以上のメモリ部143が発生し画像として実用上問題となるレベルを×と評価した。その結果を下記表1に示す。なお、メモリ部143が発生するものの画像として実用上問題のないレベルとは、画像処理によって画像メモリを判別しにくくすることが可能であるレベルとした。 Using an image forming device modified from Konica Minolta Business Technologies Co., Ltd. bizhub C350, image output on paper was executed under the above conditions, and the generation level of image memory on the paper was confirmed. FIG. 5 is a diagram for explaining an image memory evaluation method. FIG. 5A shows an image pattern for image memory evaluation output on paper, and FIG. 5B shows an image. It shows the state where memory is generated. In the evaluation of the image memory, an image pattern having a solid area and a half area is used, and this image pattern is output to the paper 58 to form a solid pattern portion 141 and a half pattern portion 142 on the paper 58 (FIG. 5A )), And after printing 100 sheets of this image pattern, the memory part 143 generated on the half pattern part 142 was visually confirmed (see FIG. 5B). When the occurrence of the memory part 143 was confirmed, the density difference between the half pattern part 142 and the memory part 143 was further examined. As for the generation level of the image memory, the level where the generation of the memory unit 143 does not occur is ◎, the level where there is a problem in practical use as an image although the memory unit 143 where the density difference is less than 0.03 is partially generated, Although the memory unit 143 of 0.03 or more and less than 0.05 is generated, the level that does not cause a practical problem as an image is Δ, and the memory unit 143 that has a density difference of 0.05 or more is generated and the level that causes a practical problem as an image X was evaluated. The results are shown in Table 1 below. It should be noted that the level at which the memory unit 143 is generated but has no practical problem as an image is a level at which it is possible to make it difficult to discriminate the image memory by image processing.
また、画像出力を実行した後に、トナーの劣化レベルを走査電子顕微鏡で観察し、トナーが初期状態とほとんど変わらない状態を○、トナーの表面に外添剤がほとんど存在せず、割れていたり歪な形状をしていたりするトナーが多く存在する状態を×と評価した。その結果も下記表1に示す。 In addition, after executing image output, the level of toner deterioration is observed with a scanning electron microscope. The state where the toner is almost the same as the initial state is ○, the surface of the toner is almost free of external additives, cracked or distorted. A state where a lot of toner having a different shape was present was evaluated as x. The results are also shown in Table 1 below.
この表1に示すように、画像メモリに関して、実施例1では、メモリ部143の発生が無く、実施例2〜5では、濃度差が0.03未満のメモリ部143が発生するものの画像として実用上問題がなく、実施例6では、濃度差が0.03以上0.05未満のメモリ部143が発生するものの画像として実用上問題がないレベルであった。一方、画像メモリに関して、比較例1では、濃度差が0.05以上のメモリ部143が発生し画像として実用上問題となるレベルであるのに対し、比較例2では、濃度差が0.03未満のメモリ部143が発生するものの画像として実用上問題がないレベルであった。 As shown in Table 1, regarding the image memory, in the first embodiment, the memory unit 143 is not generated, and in the second to fifth examples, the memory unit 143 having a density difference of less than 0.03 is generated, but the image is practically used. There is no upper problem. In Example 6, although the memory unit 143 having a density difference of 0.03 or more and less than 0.05 is generated, the image has a practically no problem level. On the other hand, with respect to the image memory, in Comparative Example 1, the memory unit 143 having a density difference of 0.05 or more is generated, which is a practically problematic level as an image, whereas in Comparative Example 2, the density difference is 0.03. Although the lower memory portion 143 is generated, the image has a practically no problem level.
この結果から、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6を拡散させるトナー拡散部材としてのブラシ47を設けたことで、回収領域92において現像ローラ48からのトナー6の回収が充分に実行され、トナー6の回収性が向上されることが確認できた。また、トナー拡散部材としてのブラシ47を現像ローラ48の軸方向に往復移動させたり、ブラシ47にトナー6が帯電される極性と同極性の直流バイアスを印加させたり、ブラシ47を現像ローラ48の回転方向に対して逆方向又は順方向に回転させたりすることにより、トナー6の拡散効果を高めることができることが分かった。 From this result, by providing the brush 47 as a toner diffusing member for diffusing the toner 6 remaining on the developing roller 48 after development, the toner 6 is sufficiently collected from the developing roller 48 in the collecting region 92, It was confirmed that the recoverability of the toner 6 was improved. Further, the brush 47 as a toner diffusing member is reciprocated in the axial direction of the developing roller 48, a DC bias having the same polarity as the polarity to which the toner 6 is charged is applied to the brush 47, and the brush 47 is attached to the developing roller 48. It has been found that the diffusion effect of the toner 6 can be enhanced by rotating in the reverse direction or the forward direction with respect to the rotation direction.
また、トナー劣化に関しては、実施例1〜実施例6及び比較例1では、トナーが初期状態とほとんど変わらない状態であるのに対し、比較例2では、トナーの表面に外添剤がほとんど存在せず、割れていたり歪な形状をしていたりするトナーが多く存在していた。 Regarding toner deterioration, in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, the toner is almost unchanged from the initial state, whereas in Comparative Example 2, there is almost no external additive on the surface of the toner. However, there were many toners that were cracked or distorted.
この結果から、トナー拡散部材としてブレードを用いた場合には、画像メモリに関しては、濃度差が0.03未満のメモリ部143が発生するものの画像として実用上問題がないレベルであったが、トナーの劣化に関しては、実用上問題を有するものであった。 From this result, when the blade is used as the toner diffusing member, the image memory has a level that causes no problem in practical use as an image although the memory portion 143 having a density difference of less than 0.03 is generated. As for the deterioration, there was a problem in practical use.
なお、本実施形態では、トナー拡散部材として導電性を有するブラシ47を用い、現像後に現像ローラ48上に残留するトナーを拡散させているが、これに限定されるものでなく、現像後に現像ローラ上に残留するトナー6を拡散させるその他のトナー拡散部材を用いることが可能である。 In this embodiment, the conductive brush 47 is used as the toner diffusing member, and the toner remaining on the developing roller 48 after the development is diffused. However, the present invention is not limited to this. It is possible to use other toner diffusing members that diffuse the toner 6 remaining on the top.
このように、本実施形態に係る現像装置34によれば、現像後に現像ローラ48上に残留するトナー6がトナー拡散部材によって拡散されることにより、現像ローラ48上に残留するトナー6の付着力が低減され、これにより、現像ローラ48上に残留するトナー6の回収性を向上させることができ、画像メモリの発生を抑制することができる。 As described above, according to the developing device 34 according to the present embodiment, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after the development is diffused by the toner diffusion member, so that the adhesion force of the toner 6 remaining on the developing roller 48 is increased. As a result, the recoverability of the toner 6 remaining on the developing roller 48 can be improved, and the occurrence of image memory can be suppressed.
また、トナー拡散部材として導電性を有するブラシ47を用いることにより、ブレードを用いる場合に比してトナーの劣化を抑制することができ、上記効果をより有効に奏することができる。 Further, by using the conductive brush 47 as the toner diffusing member, it is possible to suppress the deterioration of the toner as compared with the case of using a blade, and the above effect can be more effectively achieved.
更に、トナー拡散部材にトナー6が帯電される極性と同極性の直流バイアスを印加させたり、トナー拡散部材を現像ローラ48の軸方向に往復移動させたり、トナー拡散部材を回転駆動させ、トナー拡散部材と現像ローラ48との対向領域において逆方向に回転駆動させたりすることにより、トナー拡散部材による現像ローラ48上に残留するトナーの拡散効果を高めることができる。 Further, a DC bias having the same polarity as the polarity at which the toner 6 is charged is applied to the toner diffusing member, the toner diffusing member is reciprocated in the axial direction of the developing roller 48, or the toner diffusing member is driven to rotate. By rotating the member in the opposite direction between the member and the developing roller 48 in the opposite direction, the effect of diffusing the toner remaining on the developing roller 48 by the toner diffusing member can be enhanced.
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and it goes without saying that various improvements and design changes are possible without departing from the scope of the present invention.
1:画像形成装置、2:現像剤、6:トナー、12:感光体、34:現像装置、47:ブラシ、49:第3の電源、48:現像ローラ、54:搬送ローラ、88:供給回収領域、90:供給領域、92:回収領域、96:現像領域、110:電界形成装置、112:第1の電源、114:第2の電源 1: Image forming device, 2: Developer, 6: Toner, 12: Photoconductor, 34: Developing device, 47: Brush, 49: Third power supply, 48: Developing roller, 54: Conveying roller, 88: Supply / recovery Area 90: supply area 92: collection area 96: development area 110: electric field forming device 112: first power source 114: second power source
Claims (6)
回転駆動され、上記現像剤を外周面に保持しつつ搬送する搬送ローラと、
第1の領域を介して上記搬送ローラに対向するとともに第2の領域を介して静電潜像担持体に対向し、回転駆動される現像ローラと、
上記搬送ローラと上記現像ローラとの間に第1の電界を形成し、上記搬送ローラに保持された上記現像剤中のトナーのみを上記現像ローラに移動させる第1の電界形成手段と、
上記現像ローラと上記静電潜像担持体との間に第2の電界を形成し、上記現像ローラに保持された上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させ上記静電潜像を現像する第2の電界形成手段と、を備え、現像後に上記現像ローラ上に残留する上記トナーを上記搬送ローラに回収させるようにした現像装置であって、
上記現像ローラに対向して設けられ、上記現像ローラ上に残留する上記トナーを拡散させるトナー拡散部材を備えていることを特徴とする現像装置。 A developer including a toner and a carrier, wherein the toner and the carrier are charged to a first polarity by frictional contact with each other and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity; ,
A conveyance roller that is driven to rotate and conveys the developer on the outer peripheral surface;
A developing roller which is opposed to the conveying roller via a first area and is opposed to the electrostatic latent image carrier via a second area and is driven to rotate;
A first electric field forming means for forming a first electric field between the conveying roller and the developing roller, and moving only the toner in the developer held by the conveying roller to the developing roller;
A second electric field is formed between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, and the toner held on the developing roller is moved to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier to move the static electricity. A developing device comprising: a second electric field forming unit that develops the electrostatic latent image; and the toner remaining on the developing roller after the development is collected by the conveying roller.
A developing device, comprising: a toner diffusing member provided to face the developing roller and diffusing the toner remaining on the developing roller.
上記トナー拡散部材と上記現像ローラとは、それらの対向領域において逆方向に回転駆動されることを特徴とする請求項1〜4の何れか一に記載の現像装置。 The toner diffusion member is driven to rotate;
5. The developing device according to claim 1, wherein the toner diffusing member and the developing roller are rotationally driven in opposite directions in a region where the toner diffusing member and the developing roller are opposed to each other.
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