JP4706442B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用される現像装置、及び、該現像装置を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and an image forming apparatus using the developing device.
従来より、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像の現像方式としては現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式およびトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。一成分現像方式では一般的にトナーを、トナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーヘの電荷付与性も低下して、かぶり等の問題を引き起こすため、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, as a developing method of an electrostatic latent image formed on an image carrier, a one-component developing method using only toner as a developer and a two-component using a toner and a carrier Development methods are known. In the one-component development method, generally, toner is charged by passing toner through a regulating portion formed by a toner carrier and a regulation plate pressed against the toner carrier, and a desired toner thin layer can be obtained. Therefore, it is advantageous in terms of simplification, miniaturization, and cost reduction of the apparatus. On the other hand, the deterioration of the toner is likely to be promoted due to the strong stress of the regulating portion, and the charge acceptability of the toner is likely to be lowered. Further, the toner regulating member and the surface of the toner carrying member are contaminated with the toner and the external additive, so that the charge imparting property to the toner is also lowered, causing problems such as fogging. As a result, the life of the developing device is shortened. End up.
比較すると、二成分現像方式ではトナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにトナーへの電荷付与部材であるキャリアも、その表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命化に有利である。 In comparison, in the two-component development system, the toner is charged by frictional charging by mixing with the carrier, so that the stress is small and it is advantageous for the deterioration of the toner. Furthermore, since the carrier, which is a charge imparting member for the toner, has a large surface area, it is relatively resistant to contamination by toner and external additives, and is advantageous in extending the service life.
しかしながら、二成分現像剤を用いた場合においても、トナーや外添剤によってキャリア表面の汚染が生じることには変わりなく、長期に渡る使用によりトナー帯電量の低下を引き起こし、かぶりやトナー飛散などの問題が生じ、その寿命は決して十分とは言えず、より長寿命化が望まれる。 However, even when a two-component developer is used, the surface of the carrier is contaminated by toner and external additives, and the toner charge amount is reduced by long-term use, such as fogging and toner scattering. Problems arise and their lifetime is by no means sufficient, and a longer lifetime is desired.
二成分現像剤を長寿命化する方法として、特許文献1には、トナーと共に、もしくは単独でキャリアを少量ずつ補給し、それに応じて、荷電性の低下した劣化現像剤を排出することで、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリア比率の増大を抑える現像装置が開示されている。この装置ではキャリアを入れ替えているため、キャリア劣化によるトナーの帯電量低下を一定のレベルで抑えることが可能となり、長寿命化に有利である。しかしながら、排出されたキャリアを回収する機構が必要であることや、キャリアが消耗品となることからコスト、環境面などに問題がある。また、キャリアの新旧比率が安定するまでに所定量の印刷を繰り返す必要があり、初期特性を維持し活かしているとは言えないという側面がある。
As a method for extending the life of a two-component developer,
一方で、特許文献2には、キャリアおよびトナー帯電極性と逆極性の帯電性を有する粒子を外添したトナーからなる二成分現像剤およびこれを用いた現像方法が開示されている。特許文献2の現像方法では逆極性帯電粒子は研磨剤およびスペーサ粒子としての作用を狙い添加されており、キャリア表面のスペント物を取り除く効果により劣化抑制に効果があることが示されている。さらに、像担持体のクリーニング部においてはクリーニング性の向上や像担持体研磨に効果があるとしている。しかしながら、開示されている現像方法では、画像面積率によってトナーと逆極性帯電粒子の消費量が異なり、特に画像面積率が小さい場合において、逆極性帯電粒子の消費が過剰となり、現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する問題がある。
本発明は、二成分現像剤を用いた現像装置において、キャリア劣化を防止し、また像担持体のクリーニング性能を維持し、長期にわたり良好な画像形成を行えるコンパクトな現像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact developing device capable of preventing deterioration of a carrier and maintaining the cleaning performance of an image carrier and forming a good image over a long period in a developing device using a two-component developer. And
発明者は、鋭意研究を重ねたところ、以下の記載の何れかの構成により、前記課題を解決することができた。 The inventor conducted extensive research and was able to solve the above problems with any of the configurations described below.
請求項1に係る現像装置は、トナー、キャリア、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電されピーク粒径が0.8〜1.5μmである粒径分布を有する逆極性粒子、及びピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子を含む現像剤と、前記現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離する分離手段と、前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、を有することを特徴とするものである。
The developing device according to
請求項2に係る現像装置は、トナー、キャリア、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電されピーク粒径が0.8〜1.5μmである粒径分布を有する逆極性粒子、及びピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子を含む現像剤と、前記現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤から前記トナーを分離するトナー担持体と、を有することを特徴とするものである。
The developing device according to
請求項3に係る現像装置は、請求項1又は2に記載の現像装置において、前記逆極性粒子及び前記ピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子は、前記トナーに外添されていることを特徴とするものである。
The developing device according to
請求項4に係る現像装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の現像装置において、前記ピーク粒径が0.2〜0.6μmである粒径分布を有する粒子は、前記トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される粒子であることを特徴とするものである。
The developing device according to
請求項5に係る画像形成装置は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の現像装置を用い、潜像担持体上の潜像を現像することを特徴とするものである。 An image forming apparatus according to a fifth aspect is characterized in that the developing device according to any one of the first to fourth aspects is used to develop a latent image on a latent image carrier.
本発明においては逆極性粒子の消費を抑制するので、画像面積率によって逆極性粒子の消費量が変動する影響を低減でき、特に画像面積率が低い(トナー消費が少ない)場合に逆極性粒子が過剰に消費されることを抑制することができる。しかも、当該逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を長期にわたって抑制できる。そのため、画像面積率が比較的小さい画像の形成を連続して行う場合であっても、トナー帯電量が長期にわたって有効に維持される。 In the present invention, since the consumption of the reverse polarity particles is suppressed, it is possible to reduce the influence of the fluctuation of the consumption amount of the reverse polarity particles depending on the image area ratio, and particularly when the image area ratio is low (toner consumption is low) It is possible to suppress excessive consumption. In addition, the opposite polarity particles can effectively compensate for the chargeability of the carrier, and as a result, the deterioration of the carrier can be suppressed over a long period of time. Therefore, the toner charge amount is effectively maintained for a long time even when images having a relatively small image area ratio are continuously formed.
さらに本発明による粒径分布を持つ粒子を含んだ現像剤を使用することによって、逆極性粒子を効率よく回収することが出来、キャリアの劣化抑制を効果的に発揮させる事が出来る。また、像担持体のクリーニング性能を長期にわたって良好に維持することができる。 Furthermore, by using a developer containing particles having a particle size distribution according to the present invention, it is possible to efficiently recover the reverse polarity particles and to effectively suppress the deterioration of the carrier. Further, the cleaning performance of the image carrier can be maintained satisfactorily for a long time.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
図1に本発明の第1の実施形態による画像形成装置の主要部の概略構成図を示す。
(画像形成装置)
この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体(感光体)1に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Pに転写して画像形成を行うプリンタである。この画像形成装置は画像を担持するための像担持体1を有しており、像担持体1の周辺には、像担持体1を帯電するための帯電手段3、像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置2、像担持体1上のトナー像を転写するための転写ローラ4、及び像担持体1上の残留トナー除去用のクリーニングブレード5が、像担持体1の回転方向Aに沿って順に配置されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
(Image forming device)
This image forming apparatus is a printer that performs image formation by transferring a toner image formed on an image carrier (photoconductor) 1 to a transfer medium P such as paper by an electrophotographic method. This image forming apparatus has an
像担持体1は、帯電手段3で帯電された後に、図中のE点の位置で不図示の露光手段により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置2は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ4は、この像担持体1上のトナー像を転写媒体Pに転写した後、図中の矢印C方向に排出する。クリーニングブレード5は、転写後の像担持体1上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。画像形成装置に用いられる像担持体1、帯電手段3、露光手段、転写ローラ4、クリーニングブレード5等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体1と非接触の帯電装置であってもよい。
(現像装置)
本実施形態において現像装置2は、現像剤24を収容する現像剤槽16、該現像剤槽から供給された現像剤24を表面に担持して搬送する現像剤担持体11、および該現像剤担持体上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離手段としての逆極性粒子回収部材22を備え、分離された逆極性粒子は現像剤槽16に回収されるようになっている。これによって、逆極性粒子の消費を抑制できるので、当該逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果として長期にわたってキャリアの劣化を抑制できる。
(現像剤担持体)
現像剤担持体11は、固定配置された磁石ローラ13と、これを内包する回転自在なスリーブローラ12とから構成される。磁石ローラ13は、スリーブローラ12の回転方向Bに沿ってN1,S1,N3,N2,S2の5つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極N1は、像担持体1と対向する現像領域6の位置に配されており、また、スリーブローラ12上の現像剤24を剥離するための反発磁界を発生させる同極部N3,N2は、現像槽16内部に対向した位置に配置されている。
(現像剤槽の説明)
現像剤槽16は、ケーシング18より形成されており、通常は、内部に現像剤担持体11への現像剤供給用のバケットローラ17を収納している。ケーシング18のバケットローラ17に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のATDC(Automatic Toner Density Control)センサ20が配設されている。
(トナー補給部)
現像装置2は通常、現像領域6で消費される分のトナーを現像材槽16内に補給するための補給部7、および現像剤担持体11上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材(規制ブレード)15を有している。補給部7は、補給トナー23を収納したホッパ21と、現像剤槽16内へのトナー補給用の補給ローラ19とから構成される。
(分離手段、回収手段)
現像装置2においては、現像剤担持体11上の現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段として、現像剤担持体11上の現像剤から逆極性粒子を分離する電圧印加可能な材料からなる逆極性粒子回収部材22を採用する。逆極性粒子回収部材22は、図1に示すように、現像剤担持体11における現像領域6よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、逆極性粒子分離バイアスが印加されることにより、現像剤中の逆極性粒子を電気的に逆極性粒子回収部材22表面に分離・捕集するようになっている。逆極性粒子回収部材22によって逆極性粒子が分離された後、現像剤担持体11上の残りの現像剤、すなわちトナーおよびキャリアは引き続き搬送され、現像領域6において像担持体1上の静電潜像を現像する。
The
(Developer)
In the present embodiment, the developing
(Developer carrier)
The
(Explanation of developer tank)
The
(Toner supply part)
The developing
(Separation means, recovery means)
In the developing
逆極性粒子回収部材22は電源(不図示)に接続され、所定の逆極性粒子分離バイアスが印加され、これによって、現像剤中の逆極性粒子が電気的に逆極性粒子回収部材22表面に分離・捕集される。
The reverse polarity
逆極性粒子回収部材22に印加される逆極性粒子分離バイアスは逆極性粒子の帯電極性によって異なる。すなわちトナーが負に帯電され、逆極性粒子が正に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均電圧であり、トナーが正に帯電され、逆極性粒子が負に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均電圧である。逆極性粒子が正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、逆極性粒子回収部材に印加される平均電圧と現像剤担持体に印加される平均電圧との差は20〜500V、特に50〜300Vであることが好ましい。電位差が小さすぎると、逆極性粒子を十分に回収することが困難となる。一方、電位差が大きすぎると、現像剤担持体上に磁力で保持されているキャリアが電界により分離されてしまい、現像領域において本来の現像機能が損なわれる恐れがある。
The reverse polarity particle separation bias applied to the reverse polarity
現像装置2においては、さらに、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナー表面に付着している逆極性粒子を有効に分離することができ、逆極性粒子の回収性を向上させることが可能となる。その際、2.5×106V/m以上の電界が形成されることが好ましい。2.5×106V/m以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、逆極性の分離・回収性を向上させることが可能となる。
In the developing
本明細書中、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間で形成される電界を逆極性粒子分離電界という。そのような逆極性粒子分離電界は通常、逆極性粒子回収部材または現像剤担持体の一方、または両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するために現像剤担持体に交流電圧が印加される場合、現像剤担持体に印加される交流電圧を利用して、逆極性粒子分離電界を形成することが望ましい。このとき逆極性粒子分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。 In this specification, the electric field formed between the reverse polarity particle recovery member and the developer carrier is referred to as a reverse polarity particle separation electric field. Such a reverse polarity particle separation electric field is usually obtained by applying an AC voltage to one or both of the reverse polarity particle recovery member and the developer carrier. In particular, when an AC voltage is applied to the developer carrier to develop the electrostatic latent image with toner, an AC voltage applied to the developer carrier can be used to form a reverse polarity particle separation electric field. desirable. At this time, the reverse polarity particle separation electric field may have a maximum absolute value within the above range.
例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、逆極性粒子回収電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)と逆極性粒子回収部材に印加される電圧(直流)との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。 For example, when the charge polarity of the reverse polarity particles is positive, the DC voltage and the AC voltage are applied to the developer carrier, and only the DC voltage is applied to the reverse polarity particle recovery member, the reverse polarity particle recovery member Only a DC voltage lower than the average value of the voltages (DC + AC) applied to the developer carrier is applied. Further, for example, when the charged polarity of the reverse polarity particles is negative, a DC voltage and an AC voltage are applied to the developer carrier, and only a DC voltage is applied to the reverse polarity particle recovery member, the reverse polarity particle recovery member Only a DC voltage higher than the average value of the voltages (DC + AC) applied to the developer carrier is applied. In these cases, the maximum absolute value of the reverse polarity particle recovery electric field is the maximum potential difference between the voltage applied to the developer carrier (DC + AC) and the voltage applied to the reverse polarity particle recovery member (DC). The value is a value obtained by dividing the value by the closest gap between the reverse polarity particle recovery member and the developer carrier, and it is desirable that the value be in the above range.
また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、逆極性粒子回収電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流)と逆極性粒子回収部材に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。 Further, for example, when the charged polarity of the reverse polarity particles is positive, only the DC voltage is applied to the developer carrier, and the AC voltage and the DC voltage are applied to the reverse polarity particle recovery member, the reverse polarity particle recovery member A DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied so that the average voltage is lower than the DC voltage applied to the developer carrier. Also, for example, when the charged polarity of the reverse polarity particles is negative, only the DC voltage is applied to the developer carrier, and the AC voltage and DC voltage are applied to the reverse polarity particle recovery member, the reverse polarity particle recovery member A DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied so that the average voltage is higher than the DC voltage applied to the developer carrier. At these times, the maximum absolute value of the reverse polarity particle recovery electric field is the maximum potential difference between the voltage applied to the developer carrying member (DC) and the voltage applied to the reverse polarity particle recovery member (DC + AC). The value is a value obtained by dividing the value by the closest gap between the reverse polarity particle recovery member and the developer carrier, and it is desirable that the value be in the above range.
また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体および逆極性粒子回収部材の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が小さい電圧(直流+交流)が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体および逆極性粒子回収部材の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が大きい電圧(直流+交流)が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)と逆極性粒子回収部材に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値が、逆極性粒子回収電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。 Also, for example, when the charged polarity of the reverse polarity particles is positive and a DC voltage with an AC voltage superimposed on both the developer carrier and the reverse polarity particle recovery member is applied, the reverse polarity particle recovery member is loaded with the developer. A voltage (DC + AC) having an average voltage smaller than the average value of the voltage (DC + AC) applied to the body is applied. In addition, for example, when the polarity of the reverse polarity particles is negative and a DC voltage in which an AC voltage is superimposed on both the developer carrier and the reverse polarity particle recovery member is applied, the reverse polarity particle recovery member is loaded with the developer. A voltage (DC + AC) having an average voltage larger than the average value of the voltage (DC + AC) applied to the body is applied. At these times, the voltage applied to the developer carrier (direct current + alternating current) caused by the difference in the amplitude, phase, frequency, duty ratio, etc. of the alternating voltage component applied to each is applied to the reverse polarity particle recovery member. The value obtained by dividing the maximum value of the potential difference from the voltage (direct current + alternating current) by the closest gap between the reverse polarity particle recovery member and the developer carrier is the maximum absolute value of the reverse polarity particle recovery electric field, It is desirable that the value falls within the above range.
逆極性粒子回収部材22によって分離・捕集された当該部材表面上の逆極性粒子は現像剤槽16に回収手段により回収されるようになっている。逆極性粒子回収部材から現像剤槽へ逆極性粒子を回収する回収手段としては、逆極性粒子回収部材に印加される電圧の平均値と現像剤担持体に印加される電圧の平均値の大小関係を反転させればよく、画像形成開始前や画像形成終了後、連続動作時の画像形成の間のページ間などの非画像形成時のタイミングで行うことができる。
The reverse polarity particles on the surface of the member separated and collected by the reverse polarity
逆極性粒子回収部材22は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、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、ポルスルホン樹脂、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トやシリコーンゴム、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を施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、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や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
The reverse polarity
また、図1では、逆極性粒子回収部材22を、規制部材15やケーシング26とは別に設けているが、逆極性粒子回収部材は、規制部材15やケーシング26を兼ねても良い。すなわち、規制部材15やケーシング26を逆極性粒子回収部材として用いてもよい。その際には規制部材15やケーシング26に逆極性粒子分離バイアスを印加すればよい。これによって、省スペースおよび低コストを実現できる。
In FIG. 1, the reverse polarity
現像装置が上記分離手段を有しないと、特に画像面積率が小さい場合において現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する。そのメカニズムは以下のメカニズムに基づくものと考えられる。二成分現像装置では、現像領域において振動電界を印加するなどして強電界を形成することで、現像剤中のキャリアからのトナー分離性を向上させ、現像効率を向上させるため、逆極性粒子を含む現像剤を用いるとキャリア、トナー、逆極性粒子の三者が分離され、キャリアは磁気吸引力により現像剤担持体上に残留するものの、トナーは静電潜像の画像部に、逆極性粒子は非画像部にそれぞれ消費される。したがって、画像面積率によってトナーと逆極性粒子の消費バランスが安定せず、特に背景部面積の大きい画像を大量に印刷した場合には現像剤中の逆極性粒子が優先的に消費され、キャリアの荷電性を補うことができず、キャリア劣化抑制効果が低下するものと考えられる。 If the developing device does not have the above separating means, the carrier deterioration suppressing effect in the developing device is lowered particularly when the image area ratio is small. The mechanism is considered to be based on the following mechanism. In a two-component developing device, a strong electric field is formed by applying an oscillating electric field or the like in the developing region, thereby improving toner separation from the carrier in the developer and improving development efficiency. When the developer containing the carrier is used, the carrier, toner, and reverse polarity particles are separated, and the carrier remains on the developer carrier by the magnetic attraction force, but the toner remains on the image portion of the electrostatic latent image. Are consumed in each non-image part. Therefore, the consumption balance between the toner and the reverse polarity particles is not stable depending on the image area ratio, and particularly when a large amount of images having a large background area are printed, the reverse polarity particles in the developer are preferentially consumed, It is considered that the chargeability cannot be compensated and the effect of suppressing carrier deterioration is reduced.
本実施形態において現像剤24はトナー、該トナーを帯電するためのキャリアおよび逆極性粒子を含んでなるものである。逆極性粒子は、使用されるキャリアによってトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され得るものである。例えば、トナーがキャリアによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリアによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ分離手段により、逆極性粒子が感光体側に消費されるのを抑え、耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によりキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。この逆極性粒子によるキャリア劣化の抑制効果は、逆極性粒子の粒径分布を0.8μm以上1.5μm以下の範囲にピークを持つようにする。このような範囲とすることにより、トナーへの逆極性粒子の埋まりこみを抑えることができ、また、分離手段により容易にトナーと逆極性粒子を分離することができるため、現像槽内への回収を効率的に行うことができる。その結果キャリアの劣化抑制を効果的に行うことができる。
In the present embodiment, the
しかし、前記粒径分布を持つ逆極性粒子のみを含有させた現像剤では、キャリア劣化抑制効果はあるが、感光体のクリーニング性能が低下するという問題が生じた。これは、逆極性粒子の中の0.8μm以下のより小さい粒径の粒子も分離手段によりその多くが分離され、現像槽内に回収されるため、トナーの流動性が低下し、クリーニング不良が発生したものと考えられる。 However, the developer containing only the reverse polarity particles having the particle size distribution has an effect of suppressing carrier deterioration, but has a problem that the cleaning performance of the photosensitive member is lowered. This is because most of the particles having a smaller particle size of 0.8 μm or less among the reverse polarity particles are separated by the separating means and collected in the developing tank, so that the fluidity of the toner is lowered and the cleaning failure is caused. It is thought that it occurred.
そのため、本実施形態における現像剤24には、粒径分布が0.2μm以上0.6μm以下にピークを持つ粒子をさらに含ませることにより感光体側に小径の粒子が移行するようにしている。より好ましくは、この粒子の帯電極性は、トナーと逆極性に帯電することが良い。このようにすることで、キャリア劣化を抑止するとともに、感光体のクリーニング性能を維持し、良好な画像を長期にわたって形成することができる。
(逆極性粒子)
本発明において使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、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された微粒子を使用することができ、また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、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等を使用することができる。
Therefore, the
(Reverse polarity particles)
The reverse polarity particles used in the present invention are appropriately selected depending on the charging polarity of the toner. When a negatively chargeable toner is used as the toner, fine particles having positive chargeability are used as the reverse polarity particles. For example, inorganic fine particles such as strontium titanate, barium titanate, and alumina, acrylic resin, benzoguanamine resin, and nylon resin are used. Fine particles composed of thermoplastic resin such as polyimide resin and polyamide resin or thermosetting resin can be used, and a positive charge control agent imparting positive charge property can be contained in the resin, or a nitrogen-containing monomer You may make it comprise the copolymer of these. Here, as the positive charge control agent, for example, a nigrosine dye, a quaternary ammonium salt, or the like can be used, and as the nitrogen-containing monomer, 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-acrylic acid 2- Diethylaminoethyl, 2-dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinyl pyridine, N-vinyl carbazole, vinyl imidazole and the like can be used.
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、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を使用することができ、また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、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を構成するようにしてもよい。ここで、上記の負荷電制御剤としては、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、亜鉛錯体等を使用することができる。 On the other hand, in the case of using a positively chargeable toner, fine particles having negative chargeability are used as the reverse polarity particles. For example, in addition to inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, fluorine resin, polyolefin resin, silicone resin, polyester resin Fine particles composed of thermoplastic resins such as thermoplastic resins or thermosetting resins can be used, and a negative charge control agent that imparts negative chargeability to the resin can be contained, or fluorine-containing acrylic monomers and fluorine-containing methacrylates can be used. You may make it comprise the copolymer of a system monomer. Here, as said negative charge control agent, a salicylic acid type, a naphthol type chromium complex, an aluminum complex, an iron complex, a zinc complex etc. can be used, for example.
また、逆極性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、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、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く、また負帯電性を付与する場合には、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 reverse polarity particles, the surface of the inorganic fine particles may be surface-treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, etc. When imparting positive chargeability, surface treatment with an amino group-containing coupling agent is preferred, and when imparting negative chargeability, surface treatment with a fluorine group-containing coupling agent is preferred.
単一材料で0.2〜0.6μmおよび0.8〜1.5μmの2つのピークを持たせる事が困難な場合、2種類の材料を使用してもよい。この場合、0.2〜0.6μmの粒子としては、上記逆極性粒子として挙げた材料以外には、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ等の金属酸化物粒子も使用することが出来る。また、2種類の材料を使用した場合、0.2〜0.6μmにピークを持つ粒子のトナーに対する極性はどちらでもかまわないが、耐久時の帯電量低下の面からはトナーと逆極性である方が好ましい。原因としては、キャリア表面にスペントした場合、若干キャリアの荷電能力を低下させてしまう為であると推定される。
(トナー)
本発明に使用するトナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、3〜15μm程度が好ましい。
If it is difficult to have two peaks of 0.2 to 0.6 μm and 0.8 to 1.5 μm with a single material, two types of materials may be used. In this case, as the 0.2 to 0.6 μm particles, metal oxide particles such as titanium oxide, zinc oxide, and silica can be used in addition to the materials mentioned as the reverse polarity particles. In addition, when two types of materials are used, the polarity of the toner particles having a peak at 0.2 to 0.6 μm may be any polarity, but the polarity is opposite to that of the toner in terms of the decrease in charge amount during durability. Is preferred. The cause is presumed to be that when the carrier surface is spent, the chargeability of the carrier is slightly reduced.
(toner)
The toner used in the present invention is not particularly limited, and a commonly used known toner can be used. A colorant in the binder resin and, if necessary, a charge control agent, a release agent, etc. It is possible to use those which are contained and treated with external additives. The toner particle diameter is not limited to this, but is preferably about 3 to 15 μm.
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。 In manufacturing such a toner, it can be manufactured by a publicly known method, for example, a pulverization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, or the like.
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、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)やポリエステル樹脂、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、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が80〜160℃の範囲のものを、またガラス転移点が50〜75℃の範囲のものを用いることが好ましい。 The binder resin used in the toner is not limited to this. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or a styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride Resins, phenol resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polyurethane resins, silicone resins and the like can be mentioned. It is preferable to use those having a softening temperature in the range of 80 to 160 ° C. and those having a glass transition point in the range of 50 to 75 ° C., depending on the resin alone or the composite.
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、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、一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して2〜20質量部の割合で用いることが好ましい。 Further, as the colorant, known ones that are generally used can be used. For example, carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultra Marine blue, rose bengal, lake red, or the like can be used, and it is generally preferable to use 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、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、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、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、カーリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部の割合で用いることが好ましい。 As the charge control agent, known ones can be used. Examples of the charge control agent for positively chargeable toners include nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazoles. System compounds and polyamine resins. Examples of the charge control agent for negatively chargeable toners include metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkyl salicylic acid metal compounds, and curlyx arene compounds. In general, the charge control agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは2種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部の割合で用いることが好ましい。 In addition, as the above-mentioned mold release agent, known ones that are generally used can be used. For example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax and the like can be used alone or in combination of two or more. In general, it is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善例えば、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を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー100質量部に対して0.1〜5質量部の割合で添加させて用いるようにする。
(キャリア)
本発明に使用するキャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、15〜100μmが好ましい。
Also, as the above external additives, publicly known ones can be used, and fluidity improvement, for example, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, acrylic resin, styrene resin, silicone resin In addition, resin fine particles such as a fluororesin can be used, and it is particularly preferable to use a resin that has been hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicon oil, or the like. Such a fluidizing agent is added at a ratio of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner.
(Career)
The carrier used in the present invention is not particularly limited, and a known carrier that is generally used can be used, and a binder type carrier, a coat type carrier, and the like can be used. Although it is not limited to this as a carrier particle size, 15-100 micrometers is preferable.
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、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。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することができる。 The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and positive or negative chargeable fine particles can be fixed to the carrier surface or a surface coating layer can be provided. Charging characteristics such as 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硬化性樹脂が例示される。 Examples of the binder resin used for the binder-type carrier include thermoplastic resins such as vinyl resins, polyester resins, nylon resins, polyolefin resins, and the like typified by polystyrene resins, and curable resins such as phenol resins. .
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、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、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。また、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質量%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 an oxide layer on the surface can be used. The shape 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 mass in the magnetic resin carrier.
コート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、これらの樹脂を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、帯電付与能力を向上させることができる。 Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material of the coat type carrier, and these resins are coated on the surface and cured to form a coat layer, thereby providing a charge imparting ability. Can be improved.
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、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行なわれる。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、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、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を用いることができ、帯電レベルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電および極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。 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. Is applied by applying a strong impact force and fixing the fine particles so as to be driven into the magnetic resin carrier. 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. As the chargeable fine particles, organic or inorganic insulating materials are used. Specifically, organic insulating fine particles such as polystyrene, styrene copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof may be used as the organic type. Regarding the charge level and polarity, a desired level of charge and polarity can be obtained by a material, a polymerization catalyst, a surface treatment or the like. Further, as the inorganic type, 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.
一方、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。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により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。
(現像剤調製)
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質量%、好ましくは6〜30質量%が適している。
On the other hand, a coated carrier is a carrier in which a carrier core particle made of a magnetic material is coated with a resin, and in a coated carrier, similarly to a binder-type carrier, positive or negatively chargeable fine particles are fixed to the carrier surface. it can. Charging characteristics such as polarity of the coat type carrier can be controlled by the type of the surface coating layer and the chargeable fine particles, and the same material as the binder type carrier can be used.
(Developer preparation)
The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount. The toner ratio is 3 to 50% by mass, preferably 6 to 30% by mass with respect to the total amount of the toner and the carrier. ing.
現像剤に含まれる逆極性粒子の量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナーに対して0.1〜5.0質量%、特に0.5〜3.0質量%が好ましい。 The amount of the reverse polarity particles contained in the developer is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved, and is, for example, 0.1 to 5.0% by mass, particularly 0.5 to 3.0% with respect to the toner. Mass% is preferred.
また、現像剤に含まれる0.2〜0.6μmに平均粒径のピークを持つ粒子の量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナーに対して0.01〜5.0質量%、特に0.1〜2.0質量%が好ましい。 Further, the amount of particles having an average particle diameter peak in the developer of 0.2 to 0.6 μm is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved. -5.0 mass%, 0.1-2.0 mass% is especially preferable.
現像剤は、予めトナーに逆極性粒子を外添処理した後で、キャリアと混合することによって調整されることが好ましい。
(補給トナーの外添処理)
補給トナー23としては逆極性粒子を外添処理されたトナーを用いることが望ましい。逆極性粒子及び0.2〜0.6μmに粒径分布のピークを持つ粒子を外添されたトナーを用いることで、耐久によって徐々に劣化するキャリアの荷電性低下を有効に補助するとともに、感光体のクリーニング性能を良好に保つことが可能となる。補給トナー23における逆極性粒子の外添量はトナーに対して0.1〜5.0質量%、特に0.5〜3.0質量%が好ましい。また、補給トナー23における0.2〜0.6μmに粒径分布のピークを持つ粒子の外添量はトナーに対して0.01〜5.0質量%、特に0.1〜2.0質量%が好ましい。
(現像装置の動作説明−現像剤の動きI)
図1に示す現像装置2において詳しくは、現像剤槽16内の現像剤24は、バケットローラ17の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ17によって汲み上げられて現像剤担持体11表面のスリーブローラ12へと供給される。この現像剤24は、現像剤担持体(現像ローラ)11内部の磁石ローラ13の磁力によってスリーブローラ12の表面側に保持され、スリーブローラ12と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。その後、逆極性粒子回収部材22との対向部において、前記のように、現像剤に含まれる逆極性粒子のみが逆極性粒子回収部材に分離・捕集される。逆極性粒子が分離された残りの現像剤は像担持体1と対向する現像領域6へと搬送される。現像領域6では、磁石ローラ13の主磁極N1の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、像担持体1上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ11との間に形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが像担持体1上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域6でトナーを消費した現像剤24は、現像剤槽16に向けて搬送され、バケットローラ17に対向して設けられた磁石ローラ同極部N3,N2の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部7に設けられた不図示の補給制御部は、ATDCセンサ20の出力値から現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ19の駆動手段に駆動開始信号を送る。そして、トナー補給ローラ19の回転が始まり、この回転に伴って、ホッパ21内に貯蔵された補給トナー23が現像剤槽16内へ供給される。一方、逆極性粒子回収部材22により捕集された逆極性粒子は非画像形成時に現像ローラと逆極性粒子回収部材に印加される電界の向きを反転させることで、現像ローラ上へ戻され、現像ローラの回転に伴って現像剤と共に搬送され、現像剤槽に戻される。
The developer is preferably adjusted by externally adding reverse polarity particles to the toner in advance and then mixing with a carrier.
(External supply processing of replenishment toner)
As the
(Explanation of the operation of the developing device-developer movement I)
Specifically, in the developing
次に、本発明の第2の実施形態による画像形成装置の主要部を図2に示す。 Next, the main part of the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG.
図2において図1と同様の働きをする部材には図1と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
(トナー担持体)
図2に示す現像装置2は、現像剤担持体11上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離手段として、図1において示した逆極性粒子回収部材22の代わりに、現像剤担持体11上の現像剤からトナーを分離するトナー担持体25を採用する。トナー担持体25は、図2に示すように、現像剤担持体11と像担持体1との間に設けられ、トナー分離バイアスが印加されることにより、現像剤中のトナーを電気的にトナー担持体表面に分離・担持させるようになっている。トナー担持体25によって分離・担持されたトナーは、当該トナー担持体25によって搬送され、現像領域6において像担持体1上の静電潜像を現像する。
In FIG. 2, members having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
(Toner carrier)
The developing
このように現像装置2においては、図1で示した実施形態とは異なり、現像剤から逆極性粒子を分離するのではなく、トナー担持体25によって、現像剤からトナーを分離して担持させ、当該トナー担持体25に分離・担持させたトナーを像担持体1上の静電潜像の現像に供する。
Thus, unlike the embodiment shown in FIG. 1, the developing
トナー担持体25は電源(不図示)に接続され、所定のトナー分離バイアスが印加され、これによって、現像剤中のトナーが電気的にトナー担持体25表面に分離・担持される。
The
トナー担持体25に印加されるトナー分離バイアスはトナーの帯電極性によって異なり、すなわちトナーが負に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均電圧であり、トナーが正に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均電圧である。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体に印加される平均電圧と現像剤担持体に印加される平均電圧との差は20〜500V、特に50〜300Vであることが好ましい。電位差が小さすぎると、トナー担持体上のトナー供給量が少なく、十分な画像濃度が得られない。一方、電位差が大きすぎると、トナー供給過多となり無駄なトナー消費が増加する恐れがある。
The toner separation bias applied to the
現像装置2においては、さらに、トナー担持体と現像剤担持体との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナーと逆極性粒子を有効に分離することができる。その際、2.5×106V/m以上の電界が形成されることが好ましい。2.5×106V/m以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、トナーの分離性を向上させることが可能となる。
In the developing
本明細書中、トナー担持体と現像剤担持体との間で形成される電界をトナー分離電界という。そのようなトナー分離電界は通常、トナー担持体または現像剤担持体の一方、または両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するためにトナー担持体に交流電圧が印加される場合、トナー担持体に印加される交流電圧を利用して、トナー分離電界を形成することが望ましい。このときトナー分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。 In this specification, the electric field formed between the toner carrier and the developer carrier is referred to as a toner separation electric field. Such a toner separation electric field is usually obtained by applying an AC voltage to one or both of the toner carrier and the developer carrier. In particular, when an AC voltage is applied to the toner carrier to develop the electrostatic latent image with toner, it is desirable to form a toner separation electric field using the AC voltage applied to the toner carrier. At this time, the maximum value of the absolute value of the toner separation electric field may be within the above range.
例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)とトナー担持体に印加される電圧(直流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。 For example, when the charging polarity of the toner is positive, a DC voltage and an AC voltage are applied to the developer carrier, and only a DC voltage is applied to the toner carrier, the toner carrier is loaded with the developer carrier. Only a DC voltage lower than the average value of applied voltages (DC + AC) is applied. Further, for example, when the charging polarity of the toner is negative, a DC voltage and an AC voltage are applied to the developer carrier, and only a DC voltage is applied to the toner carrier, the developer carrier is applied to the toner carrier. Only a DC voltage higher than the average value of the voltages (DC + AC) applied to is applied. In these cases, the maximum value of the absolute value of the toner separation electric field is the maximum value of the potential difference between the voltage (DC + AC) applied to the developer carrier and the voltage (DC) applied to the toner carrier. It is a value divided by the closest gap between the carrier and the developer carrier, and it is desirable that this value is in the above range.
また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流)とトナー担持体に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。 Also, for example, when the charging polarity of the toner is positive, only a DC voltage is applied to the developer carrier, and an AC electric field and a DC voltage are applied to the toner carrier, the developer carrier is applied to the toner carrier. A DC voltage on which an AC electric field is superimposed is applied so that the average voltage is lower than the DC voltage applied to. Also, for example, when the charging polarity of the toner is negative, only a DC voltage is applied to the developer carrier, and an AC electric field and a DC voltage are applied to the toner carrier, the developer carrier is applied to the toner carrier. A DC voltage on which an AC electric field is superimposed is applied so that the average voltage is higher than the DC voltage applied to. In these cases, the maximum value of the absolute value of the toner separation electric field is the maximum value of the potential difference between the voltage (DC) applied to the developer carrier and the voltage (DC + AC) applied to the toner carrier. It is a value divided by the closest gap between the carrier and the developer carrier, and it is desirable that this value is in the above range.
また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が小さい電圧(直流+交流)が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が大きい電圧(直流+交流)が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)とトナー担持体に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値が、トナー分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。 In addition, for example, when the charging polarity of the toner is positive and a DC voltage in which an AC voltage is superimposed on both the developer carrier and the toner carrier is applied, the voltage applied to the developer carrier is applied to the toner carrier. A voltage (DC + AC) having an average voltage smaller than the average value of (DC + AC) is applied. In addition, for example, when the charging polarity of the toner is negative and a DC voltage in which an AC voltage is superimposed on both the developer carrier and the toner carrier is applied, the voltage applied to the developer carrier is applied to the toner carrier. A voltage (DC + AC) having an average voltage larger than the average value of (DC + AC) is applied. At these times, the voltage applied to the developer carrier (DC + AC) and the voltage applied to the toner carrier, which are caused by differences in the amplitude, phase, frequency, duty ratio, etc. of the AC voltage components applied to the respective components. A value obtained by dividing the maximum value of the potential difference from (DC + AC) by the closest gap between the toner carrier and the developer carrier is the maximum absolute value of the toner separation electric field, and this value is within the above range. It is desirable to do.
トナー担持体25によってトナーが分離された現像剤担持体11上の残りの現像剤、すなわちキャリアおよび逆極性粒子は、そのまま当該現像剤担持体11によって搬送され現像剤槽16に回収される。この実施形態において、トナーの分離後、逆極性粒子はそのまま現像剤担持体11によって現像剤槽内へ回収されるため、図1の実施形態で説明した、逆極性粒子回収部材で捕集した逆極性粒子を非画像形成時に現像剤槽に戻す工程を省略することが可能となる。
The remaining developer on the
トナー担持体25は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、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、ポルスルホン樹脂、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トやシリコーンゴム、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を施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、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や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
(現像装置の動作説明−現像剤の動きII)
図2に示す現像装置2において詳しくは、現像剤槽16内の現像剤24は、現像装置2においてと同様に、バケットローラ17の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ17によって汲み上げられて現像剤担持体11表面のスリーブローラ12へと供給される。この現像剤24は、現像剤担持体(現像ローラ)11内部の磁石ローラ13の磁力によってスリーブローラ12の表面側に保持され、スリーブローラ12と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。その後、トナー担持体25との対向部において、前記のように、現像剤に含まれるトナーのみがトナー担持体25に分離・担持される。分離されたトナーは像担持体1と対向する現像領域6へと搬送される。現像領域6では、像担持体1上の静電潜像と現像バイアスの印加されたトナー担持体25との間に形成された電界がトナーに与える力により、トナー担持体25上のトナーが像担持体1上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域6を通過したトナー担持体上のトナー層は、トナー担持体と現像剤担持体との対向部における磁気ブラシによるトナー供給・回収を経て、現像領域に搬送される。一方、トナーが分離されて現像剤担持体11上に残った現像剤は、そのまま現像剤槽16に向けて搬送され、バケットローラ17に対向して設けられた磁石ローラ同極部N3,N2の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部7に設けられた不図示の補給制御部は、図1においてと同様に、現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ19の駆動手段に駆動開始信号を送り、補給トナー23が現像剤槽16内へ供給される。
The
(Explanation of Development Device Operation-Developer Movement II)
Specifically, in the developing
(1)現像装置と設定条件
現像装置としては、下記に示す現像装置Aと現像装置Bを用いた。
(1) Developing device and setting conditions The developing device A and the developing device B shown below were used as the developing device.
現像装置A:図1に示した現像装置を用い、現像剤担持体には振幅1.4kV、DC成分−400V、Duty比50%、周波数2kHzの矩形波の現像バイアスを印加した。現像バイアスの平均電位に対して−150Vの電位差、現像バイアスの最大電位との電位差850Vとなる−550Vの直流バイアスを逆極性粒子回収部材に印加した。逆極性粒子回収部材としては表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材との最近接部のギャップは0.3mmとした。像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−550V、画像部電位は−60Vであった。像担持体と現像剤担持体との最近接部のギャップは0.35mmとした。逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に形成される逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は850V/0.3mm=2.8×106V/mであった。逆極性粒子回収部材に捕集された逆極性粒子の現像剤槽への回収は紙間のタイミングで、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材に印加する電圧を逆にすることで行った。 Developing device A: The developing device shown in FIG. 1 was used, and a developing wave of a rectangular wave having an amplitude of 1.4 kV, a DC component of −400 V, a duty ratio of 50%, and a frequency of 2 kHz was applied to the developer carrying member. A DC bias of −550 V, which is a potential difference of −150 V with respect to the average potential of the developing bias and a potential difference of 850 V with respect to the maximum potential of the developing bias, was applied to the reverse polarity particle recovery member. As the reverse polarity particle recovery member, an aluminum roller having an alumite treatment on the surface was used, and the gap at the closest part between the developer carrying member and the reverse polarity particle recovery member was set to 0.3 mm. The background potential of the electrostatic latent image formed on the image bearing member was −550V, and the image portion potential was −60V. The gap at the closest part between the image carrier and the developer carrier was 0.35 mm. The maximum absolute value of the reverse polarity particle separation electric field formed between the reverse polarity particle recovery member and the developer carrying member was 850 V / 0.3 mm = 2.8 × 10 6 V / m. Recovery of the reverse polarity particles collected by the reverse polarity particle recovery member into the developer tank was performed by reversing the voltage applied to the developer carrier and the reverse polarity particle recovery member at the timing between the sheets.
現像装置B:図2に示した現像装置を用い、現像剤担持体には−400Vの直流電圧を印加した。トナー担持体には振幅1.6kV、DC成分−300V、Duty比50%、周波数2kHzの矩形波の現像バイアスを印加した。現像剤担持体の電位に対してトナー担持体の平均電位は100Vの電位差を有し、最大電位差は電位差900Vである。トナー担持体には表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、現像剤担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは0.3mmとした。像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−550V、画像部電位は−60Vであり、像担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは0.15mmとした。トナー担持体と現像剤担持体との間に形成されるトナー分離電界の絶対値の最大値は900V/0.3mm=3.0×106V/mであった。
(2)現像剤の調製
現像剤としてはコニカミノルタ製bizhub C350用キャリア(粒径約33μm)と下記各種粒子を外添処理したトナーを用い、現像剤中のトナー比率8質量%としたものを用いた。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤の合計量の割合である。
(3)トナー試料の調製
トナーとして湿式造粒法により作製された粒径約6.5μmの負荷電性のトナーを用いた。トナー母材100質量部に対し、表1に示す条件で、1回目の外添処理として、流動化剤としての外添粒子(第1の粒子と第2の粒子と第3の粒子)をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて処理をした後、2回目の外添処理として、逆極性粒子を含む粒子1と粒子2をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて処理をした。なお、表中で帯電粒子の極性がマイナスのものは、トナーと同極性の粒子である。
Developing device B: The developing device shown in FIG. 2 was used, and a DC voltage of −400 V was applied to the developer carrying member. A rectangular wave developing bias having an amplitude of 1.6 kV, a DC component of −300 V, a duty ratio of 50%, and a frequency of 2 kHz was applied to the toner carrier. The average potential of the toner carrier has a potential difference of 100V with respect to the potential of the developer carrier, and the maximum potential difference is 900V. An aluminum roller having an alumite treatment on the surface was used for the toner carrier, and the gap at the closest part between the developer carrier and the toner carrier was 0.3 mm. The background potential of the electrostatic latent image formed on the image carrier is −550 V, the image part potential is −60 V, and the gap between the image carrier and the toner carrier is 0.15 mm. The maximum value of the absolute value of the toner separation electric field formed between the toner carrier and the developer carrier was 900 V / 0.3 mm = 3.0 × 10 6 V / m.
(2) Preparation of developer As a developer, a carrier for bizhub C350 (particle size: about 33 μm) manufactured by Konica Minolta and a toner obtained by externally adding the following various particles, a toner ratio of 8% by mass in the developer is used. Using. The toner ratio is the ratio of the total amount of toner and post-treatment agent to the total amount of developer.
(3) Preparation of toner sample As the toner, a negatively charged toner having a particle diameter of about 6.5 μm produced by a wet granulation method was used. With respect to 100 parts by mass of the toner base material, external additive particles (first particles, second particles, and third particles) as a fluidizing agent are added to the Henschel as the first external addition treatment under the conditions shown in Table 1. After processing using a mixer (made by Mitsui Mining & Mining Co., Ltd.), as a second external addition treatment,
ここで用いた疎水性シリカは、シリカを疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン(HMDS)により表面処理を施したものである。また、1回目の外添処理における疎水性酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものであり、2回目の外添処理における粒子1の疎水性酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである。また、2回目の外添処理における粒子2の疎水性酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるアミノシランにより表面処理をしたものである。尚、壊砕処理については、ヘンシェルミキサーを使用し50m/sで5分間おこなった。
The hydrophobic silica used here is obtained by subjecting silica to surface treatment with hexamethyldisilazane (HMDS) which is a hydrophobizing agent. Further, the hydrophobic titanium oxide in the first external addition treatment is a surface treatment of anatase-type titanium oxide with isobutyltrimethoxysilane as a hydrophobizing agent in an aqueous wet process, and particles in the second external addition treatment Hydrophobic titanium oxide No. 1 is obtained by subjecting anatase-type titanium oxide to surface treatment with isobutyltrimethoxysilane which is a hydrophobizing agent in an aqueous wet process. In addition, the hydrophobic titanium oxide of the
試料1〜8及び比較試料2〜14の外添剤の粒径分布測定結果を図4〜図9に示す。また、各試料及び比較試料の粒径分布のピーク値を表1に示す。
The particle size distribution measurement results of the external additives of
ここで、第2のピーク値は、逆極性粒子のピーク値を表している。このことは、現像剤から逆極性の粒子を分離した後の外添剤の粒径分布を測定したところ、第2のピークがほとんど現れないことからもそのように言える。 Here, the second peak value represents the peak value of the opposite polarity particles. This can also be said from the fact that the second peak hardly appears when the particle size distribution of the external additive after separating the particles of opposite polarity from the developer is measured.
(実施例及び比較例の評価方法)
表2に示すトナー試料及び現像装置を用いて、コニカミノルタ製複写機bizhub C350を改造した画像形成装置に搭載し、画像面積率約5%の画像チャートを用いて5万枚の耐久評価(A4横通紙)を行い、初期と耐久後の現像剤のトナー帯電量とクリーニング品質を評価した。
(Evaluation method of Examples and Comparative Examples)
Using the toner sample and the developing device shown in Table 2, the Konica Minolta copier bizhub C350 is mounted on a modified image forming apparatus, and an endurance evaluation of 50,000 sheets using an image chart with an image area ratio of about 5% (A4 The toner charge amount and cleaning quality of the developer after initial and after durability were evaluated.
いずれの画像形成装置においても、補給トナーはそれぞれの実施例、比較例記載の外添処理を行ったトナー試料を用いた。また、現像剤のサンプリングは現像剤槽から行った。トナー帯電量変化が絶対値で4μc/g以下のものを○、4μc/gを越え7μc/g以下のものを△、7μc/gを越えるものを×とした。 In any of the image forming apparatuses, the toner sample subjected to the external addition process described in each of Examples and Comparative Examples was used as the replenishing toner. Further, the developer sampling was performed from the developer tank. When the toner charge amount change is 4 μc / g or less in absolute value, “◯” indicates that the toner charge amount is 4 μc / g or more and 7 μc / g or less, and “Δ” indicates that the toner charge amount change exceeds 7 μc / g.
感光体のクリーニング品質の評価については、白べた画像をプリントし、通紙方向のスジ(トナーの拭き残しによる黒スジ)を3段階評価した。○は黒スジの発生無し、△は品質上問題の無い極めて軽微な黒スジ発生、×は品質上の問題がある程度の黒スジ発生を示す。
(トナー帯電量の測定法)
トナーの帯電量測定するにあたって、図3に示す装置を用いて測定した。まず、精密天秤で計量した現像剤1gを導電性スリーブ(31)の表面全体に均一になる様に乗せる。バイアス電源(33)からスリーブ(31)に2kVの電圧を供給すると共に、導電性スリーブ(31)内に設けられたマグネットロール(32)の回転数を1000rpmにする。この状態で30秒間放置して、トナーを円筒電極(34)に収集する。30秒後に円筒電極(34)の電位Vmを読み取ると共に、トナーの電荷量を求め、さらに収集したトナーの質量を精密天秤で測定し、平均帯電量を求めた。
(粒子帯電量の測定法)
表1における粒子帯電量の測定も、図3に示す装置により測定した。
測定したい粒子を外添処理したトナーをキャリアと混合して現像剤を作成し、1gを導電性スリーブ(31)に乗せる。その後の操作はトナー帯電量測定と同じであるが、円筒電極(34)に粒子だけを収集する極性のバイアス電圧を印加する。尚、トナーと同じ極性の粒子は測定できない。
(粒径分布の測定法)
本発明に使用される外添剤の粒径分布測定には、走査型電子顕微鏡により得られる粒子画像から、画像処理ソフトにプラネトロン社製Image−Proを用い、300個の粒子画像を処理して粒径を求め統計処理を行った。測定個数は、300個以上であれば良い。他の方法としては、レーザー散乱式粒径分布測定器、例えばSALD2200(島津製作所製)などを用いて測定しても良い。
(評価結果)
各実施例、比較例の初期と耐刷50k枚後のトナー帯電量と50k枚後の黒スジ評価結果も表2に示す。
Regarding the evaluation of the cleaning quality of the photoconductor, a solid white image was printed, and a streak in the paper passing direction (black streaks due to unwiped toner) was evaluated in three stages. ○ indicates no black streak, Δ indicates a very slight black streak with no quality problem, and × indicates a black streak with some quality problem.
(Measurement method of toner charge)
The toner charge amount was measured using the apparatus shown in FIG. First, 1 g of developer measured with a precision balance is placed on the entire surface of the conductive sleeve (31) so as to be uniform. A voltage of 2 kV is supplied from the bias power source (33) to the sleeve (31), and the rotational speed of the magnet roll (32) provided in the conductive sleeve (31) is set to 1000 rpm. In this state, the toner is collected in the cylindrical electrode (34) by being left for 30 seconds. After 30 seconds, the potential Vm of the cylindrical electrode (34) was read, the charge amount of the toner was determined, and the mass of the collected toner was measured with a precision balance to determine the average charge amount.
(Measurement method of particle charge)
The particle charge amount in Table 1 was also measured by the apparatus shown in FIG.
Toner prepared by externally adding particles to be measured is mixed with a carrier to prepare a developer, and 1 g is placed on the conductive sleeve (31). The subsequent operation is the same as the toner charge amount measurement, but a bias voltage having a polarity for collecting only particles is applied to the cylindrical electrode (34). Note that particles having the same polarity as the toner cannot be measured.
(Measuring method of particle size distribution)
In the particle size distribution measurement of the external additive used in the present invention, 300 particle images were processed from the particle images obtained by a scanning electron microscope using Image-Pro manufactured by Planetron as image processing software. The particle size was determined and statistical processing was performed. The number of measurements may be 300 or more. As another method, the measurement may be performed using a laser scattering type particle size distribution measuring instrument, for example, SALD2200 (manufactured by Shimadzu Corporation).
(Evaluation results)
Table 2 also shows the toner charge amount after 50 k sheets of printing durability and the black stripe evaluation results after 50 k sheets in each example and comparative example.
これらの結果から、図1、2に示す逆極性粒子を回収する構成の現像装置に、0.2μm〜0.6μmにピークを持つ粒子と0.8μm〜1.5μmにピークを持つ逆極性粒子を含む現像剤を使用することで、トナー帯電量が低下することなく、安定した推移となること、併せてクリーニング機能も向上し、長期に渡り安定した品質の確保が可能であることが分かる。 From these results, in the developing device configured to collect the reverse polarity particles shown in FIGS. 1 and 2, particles having a peak at 0.2 μm to 0.6 μm and reverse polarity particles having a peak at 0.8 μm to 1.5 μm It can be seen that by using a developer containing the toner, the toner charge amount does not decrease and the toner transition is stable, and the cleaning function is also improved, and stable quality can be ensured over a long period of time.
また、実施例1と実施例2は帯電量が若干低下する傾向を示すことから、0.2μm〜0.6μmにピークを持つ粒子は、帯電極性はトナーと逆極性が好ましいことが分かる。 In addition, since the charge amount tends to decrease slightly in Example 1 and Example 2, it can be seen that particles having a peak at 0.2 μm to 0.6 μm preferably have a charge polarity opposite to that of the toner.
1 像担持体
2 現像装置
3 帯電手段
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 現像領域
7 補給部
11 現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石ローラ
14 磁石
15 規制部材
16 現像剤槽
17 バケットローラ
18 ケーシング
19 補給ローラ
20 ATDCセンサー
21 ホッパ
22 逆極性粒子回収部材
23 補給トナー
24 現像剤
25 トナー担持体
31 導電性スリーブ
32 マグネットロール
33 バイアス電源
34 円筒電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記現像剤を収容する現像剤槽と、
前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、
を有することを特徴とする現像装置。 Toner, carrier, reverse polarity particles charged with a polarity opposite to the charged polarity of the toner and having a particle size distribution with a peak particle size of 0.8-1.5 μm, and a peak particle size of 0.2-0. A developer comprising particles having a particle size distribution of 6 μm;
A developer tank containing the developer;
A developer carrying member carrying and carrying the developer on the surface;
Separating means for separating the opposite polarity particles from the developer on the developer carrying member;
Recovery means for recovering the reverse polarity particles separated by the separation means in the developer tank;
A developing device comprising:
前記現像剤を収容する現像剤槽と、
前記現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤から前記トナーを分離するトナー担持体と、
を有することを特徴とする現像装置。 Toner, carrier, reverse polarity particles charged with a polarity opposite to the charged polarity of the toner and having a particle size distribution with a peak particle size of 0.8-1.5 μm, and a peak particle size of 0.2-0. A developer comprising particles having a particle size distribution of 6 μm;
A developer tank containing the developer;
A developer carrying member carrying and carrying the developer on the surface;
A toner carrier for separating the toner from the developer on the developer carrier;
A developing device comprising:
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