JP2005148413A - Developing device, image forming apparatus having the same, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置、この現像装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, an image forming apparatus having the developing device, and a process cartridge.
写真などの画像面積率の大きい画像を形成する場合、テキスト文章などの画像面積率の小さい画像を形成する場合に比べて、画像濃度ムラが目立ちやすい。画像面積率の大きい画像を業務として取り扱う分野では、デザイン系の職業のように、高画質が望まれることが多い。そのため、画像面積率の大きい画像を形成する場合に生じやすい画像濃度ムラを低減することは、非常に重要な課題である。
このような画像濃度ムラが生じるのは、現像ローラ上に担持される現像剤量にムラがあることが主な原因である。この現像剤量のムラが生じる原因は、現像装置の構成に応じて様々である。例えば、螺旋状の羽根を備えた搬送スクリューを現像ローラの軸方向に平行に延びるように配置した現像装置においては、搬送スクリューの羽根部分と現像ローラとの間に存在する現像剤の量が、羽根以外の部分と現像ローラとの間に存在する現像剤量に比べて少ない。そのため、羽根部分に対向する現像ローラ上に汲み上げられる現像剤の量は、羽根以外の部分に対向する現像ローラ上に汲み上げられる現像剤量に比べて少なくなる。その結果、現像ローラ上で現像剤量にムラが生じ、画像には搬送スクリューの形状すなわち螺旋形状に対応した斜めの画像濃度ムラが発生する。特に、複数色の色を重ねてフルカラー画像を形成する場合には、各色の画像濃度ムラが色相のズレとなって現れるため、画質を著しく低下させる。
When an image with a large image area ratio such as a photograph is formed, image density unevenness is more conspicuous than when an image with a small image area ratio such as a text sentence is formed. In the field of handling images with a large image area ratio as business, high image quality is often desired as in design-related occupations. Therefore, it is a very important issue to reduce image density unevenness that is likely to occur when an image having a large image area ratio is formed.
Such image density unevenness is mainly caused by unevenness in the amount of developer carried on the developing roller. The cause of the unevenness in the developer amount varies depending on the configuration of the developing device. For example, in a developing device in which a conveying screw having spiral blades is arranged so as to extend parallel to the axial direction of the developing roller, the amount of developer present between the blade portion of the conveying screw and the developing roller is The amount of the developer existing between the portion other than the blade and the developing roller is small. For this reason, the amount of developer pumped up on the developing roller facing the blade portion is smaller than the developer pumped up on the developing roller facing the portion other than the blade portion. As a result, the developer amount is uneven on the developing roller, and the image has uneven image density unevenness corresponding to the shape of the conveying screw, that is, the spiral shape. In particular, when a full color image is formed by superimposing a plurality of colors, the image density unevenness of each color appears as a hue shift, so that the image quality is significantly lowered.
従来、搬送スクリューの形状に対応した画像濃度ムラを緩和するものとして、螺旋状の羽根を複数条設けた搬送スクリューを備えた現像装置が知られている（特許文献１）。この現像装置によって画像濃度ムラが緩和されるのは、次の理由による。すなわち、螺旋状の羽根ピッチが大きくなればなるほど、これに対応して画像濃度ムラのピッチも大きくなる。しかし、羽根ピッチが大きくなるほど、現像ローラ上に汲み上げられる現像剤の疎密の変化は少なくなるので、画像濃度ムラの変化は緩やかになる。そして、上記特許文献１に開示の現像装置では、現像ローラ上へ汲み上げられる現像剤量が不足する羽根部分近傍において、現像剤量がなるべく疎とならないように複数の羽根を重ねている。これにより、現像ローラ上の現像剤の疎密差が少なくなり、画像濃度ムラが緩和される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a developing device including a conveying screw provided with a plurality of spiral blades has been known as a means for alleviating image density unevenness corresponding to the shape of a conveying screw (Patent Document 1). The image density unevenness is alleviated by this developing device for the following reason. That is, as the spiral blade pitch increases, the image density unevenness pitch correspondingly increases. However, as the blade pitch increases, the change in density of the developer pumped up on the developing roller decreases, so that the change in image density unevenness becomes gentler. In the developing device disclosed in
ところが、上記特許文献１に開示の現像装置は、搬送スクリューの形状に対応して発生する現像ローラ上の現像剤量のムラについては抑制できるが、他の要因で発生する現像ローラ上の現像剤量のムラについては抑制できない。したがって、他の要因で発生する現像ローラ上の現像剤量のムラが原因となって生じる画像濃度ムラについては、緩和することはできない。そのため、他の要因で発生する現像ローラ上の現像剤量のムラが原因となって生じる画像濃度ムラを緩和したり、解消したりする場合には、別途、他の解決手段が必要になり、コストアップにつながる。
However, the developing device disclosed in
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像ローラ上の現像剤量のムラの発生原因にかかわらず、現像剤量のムラに起因する画像濃度ムラを緩和することができる現像装置、この現像装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to prevent unevenness in image density due to unevenness in the amount of developer regardless of the cause of unevenness in the amount of developer on the developing roller. It is an object of the present invention to provide a developing device that can be relaxed, an image forming apparatus and a process cartridge having the developing device.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に固定配置された複数の磁極で発生する磁力により磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して、該現像剤を現像領域まで搬送する現像ローラと、該現像ローラ上に担持されて現像領域に搬送される現像剤の量を規制すべく、該現像ローラの表面との間に規制用間隙が形成されるように配置された現像剤量規制部材と、該現像剤量規制部材の現像ローラ表面移動方向上流側で該現像ローラの表面に担持された現像剤を収容する現像剤収容空間を、該現像剤量規制部材及び該現像ローラとともに形成する空間形成部材とを備えた現像装置において、上記複数の磁極のうち、上記現像剤量規制部材よりも現像ローラ表面移動方向上流側に位置しかつ上記規制用間隙に最も近接した規制用磁極により、上記現像ローラの表面に生じる磁束の該表面における法線方向の最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］以上７０［ｍＴ］以下であり、該現像ローラの回転軸に直交する仮想面において、該現像ローラの表面で該最大磁束密度Ｊとなる最大値点と該現像ローラの回転軸とを結ぶ第１の仮想線と、該現像ローラの表面で法線方向の磁束密度が該最大磁束密度Ｊの半分となる２つの半値点のうち、該現像ローラ表面移動方向上流側に位置する上流側半値点と該現像ローラの回転軸とを結ぶ第２の仮想線との真ん中を通る第３の仮想線によって、該仮想面における上記現像剤収容空間を分割したときの、上記現像剤量規制部材に隣接する側の空間部分の面積をＳとしたとき、Ｓ／Ｊが０．３［ｍｍ2／ｍＴ］以上０．７［ｍｍ2／ｍＴ］以下となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記面積Ｓを変更し得るように、上記空間形成部材の少なくとも一部を配置変更可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤として、トナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤を用い、該磁性粒子の粒径を２０［μｍ］以上５０［μｍ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであって、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像装置において、上記現像剤に含まれるトナーとして、少なくともプレポリマーと、着色剤と、離型剤とからなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させて得られるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、上記現像剤に含まれるトナーとして、平均円形度が０．９５以上０．９９以下のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、上記現像剤に含まれるトナーとして、形状係数ＳＦ−１が１２０以上１８０以下で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上１９０以下であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、上記現像剤に含まれるトナーとして、体積平均粒径に対する個数平均粒径の比が１．０５以上１．３０以下のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像担持体の表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記現像装置が有する現像ローラの表面と上記潜像担持体の表面との間隔が最小となる現像ギャップを、０．１［ｍｍ］以上、０．４［ｍｍ］以下に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、潜像担持体の表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像を形成するとともに、該潜像担持体の表面からトナー像を転移させた後に残留したトナーをクリーニングする画像形成装置の本体に対して着脱自在であって、該潜像担持体の周囲に配置される装置又は部材のうち少なくとも現像装置と該潜像担持体とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の現像装置を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
The invention according to
The invention according to claim 3 is the developing device according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the third aspect, wherein the magnetic particles include a core material of a magnetic material coated with a resin coat film, wherein the resin coat film comprises a thermoplastic resin and a melanin. What contains the resin component which bridge | crosslinked resin and the charge control agent is used, It is characterized by the above-mentioned.
The invention of claim 5 is a toner composition comprising at least a prepolymer, a colorant, and a release agent as toner contained in the developer in the developing device of
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device of the first, second, third, fourth or fifth aspect, as the toner contained in the developer, a toner having an average circularity of 0.95 or more and 0.99 or less is used. It is characterized by this.
The invention of claim 7 is the developing device of
The invention of
According to the ninth aspect of the present invention, the toner contained in the developer is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the latent image carrier by the developing device to form a toner image. In an image forming apparatus that transfers an image onto a recording material to form an image, the developing device according to
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the ninth aspect, a developing gap that minimizes a gap between the surface of the developing roller of the developing device and the surface of the latent image carrier is 0.1 [ mm] or more and 0.4 [mm] or less.
According to the eleventh aspect of the present invention, the toner contained in the developer is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the latent image carrier by the developing device to form a toner image. The toner image is transferred onto a recording material to form an image, and the toner image is transferred from the surface of the latent image carrier. In a process cartridge that integrally supports at least the developing device and the latent image carrier among the devices or members arranged around the image carrier, the developing device is defined as any of
上記請求項１乃至１１の発明は、規制用磁極により現像ローラ表面に生じる磁束の、その表面における法線方向の最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］以上７０［ｍＴ］以下となり、かつ、上記Ｓ／Ｊが０．３［ｍｍ2／ｍＴ］以上０．７［ｍｍ2／ｍＴ］以下となるように構成されている。このような構成により、図５に示す実験結果からも分かるように、規制用間隙の現像ローラ表面移動方向上流側に隣接する現像剤収容空間内の現像剤量を適正な量に維持することができる。ここで、「適正な量」とは、現像剤収容空間内に存在する現像剤のほぼ全てに、規制用磁極の磁力による影響を強く働かせることができる量を意味する。詳しくは後述するが、規制用磁極の磁力による影響を強く働かせることができない現像剤は、主に現像剤収容空間内の現像剤表層部分に存在する。そして、このような現像剤が存在すると、現像剤表層部分を磁力によって流動させることが困難となる。その結果、現像ローラ上で現像剤量にムラがある場合、そのムラを規制用磁極の磁力によって均すことができず、画像濃度ムラが発生してしまうおそれがある。上記請求項１乃至１１の発明は、上述のような構成としたことで、規制用磁極の磁力による影響が強く働く現像剤しか、現像剤収容空間内に存在しないようにすることができる。したがって、現像剤収容空間内に入り込む前に現像ローラ上で現像剤量にムラがあっても、その現像剤を規制用磁極の磁力によって均してから規制用間隙を通過させることができる。したがって、現像領域へ搬送される現像剤の量はほぼ均一となる。 In the first to eleventh aspects of the present invention, the maximum magnetic flux density J in the normal direction on the surface of the magnetic flux generated on the surface of the developing roller by the regulating magnetic pole is 20 [mT] or more and 70 [mT] or less, and the above S / J is configured to be 0.3 [mm 2 / mT] or more and 0.7 [mm 2 / mT] or less. With this configuration, as can be seen from the experimental results shown in FIG. 5, the developer amount in the developer storage space adjacent to the upstream side of the regulating gap in the direction of movement of the developing roller surface can be maintained at an appropriate amount. it can. Here, the “appropriate amount” means an amount capable of strongly exerting the influence of the magnetic force of the regulating magnetic pole on almost all of the developer existing in the developer accommodating space. As will be described in detail later, the developer that cannot exert the strong influence of the magnetic force of the regulating magnetic pole mainly exists in the developer surface layer portion in the developer accommodating space. When such a developer exists, it becomes difficult to cause the developer surface layer portion to flow by magnetic force. As a result, when the developer amount is uneven on the developing roller, the unevenness cannot be leveled by the magnetic force of the regulating magnetic pole, and image density unevenness may occur. According to the first to eleventh aspects of the present invention, only the developer that is strongly influenced by the magnetic force of the regulating magnetic pole can be present in the developer accommodating space by adopting the above-described configuration. Therefore, even if the developer amount is uneven on the developing roller before entering the developer accommodating space, the developer can be allowed to pass through the regulating gap after being leveled by the magnetic force of the regulating magnetic pole. Therefore, the amount of developer conveyed to the development area is almost uniform.
以上、請求項１乃至１１の発明によれば、現像剤収容空間内に入り込む前に現像ローラ上で現像剤の量にムラがあっても、現像領域へ搬送される現像剤の量はほぼ均一となるので、現像ローラ上の現像剤量のムラの発生原因にかかわらず、現像剤量のムラに起因する画像濃度ムラを緩和することができるという優れた効果がある。 As described above, according to the first to eleventh aspects of the present invention, even if the amount of the developer is uneven on the developing roller before entering the developer containing space, the amount of the developer conveyed to the developing region is substantially uniform. Therefore, regardless of the cause of the unevenness of the developer amount on the developing roller, there is an excellent effect that the image density unevenness due to the uneven developer amount can be alleviated.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、タンデム方式のカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）の実施形態について説明する。
まず、本レーザプリンタの基本的な構成について説明する。
図２は、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様。）。プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット１０、転写ユニット１１、レジストローラ対１９、３つの給紙カセット２０、定着ユニット２１などが配設されている。光書込ユニット１０は、４つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
Hereinafter, an embodiment of a tandem color laser printer (hereinafter referred to as “laser printer”) will be described as an image forming apparatus to which the present invention is applied.
First, the basic configuration of the laser printer will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the laser printer according to the present embodiment. This laser printer includes four sets of
図３は、上記プロセスカートリッジ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうち、イエロー用のプロセスカートリッジ１Ｙの概略構成図である。なお、他のプロセスカートリッジ１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。
プロセスカートリッジ１Ｙは、潜像担持体であるドラム状の感光体２Ｙ、帯電装置３０Ｙ、除電器３１Ｙ、現像装置４０Ｙ、ドラムクリーニング装置４８Ｙなどを有している。帯電装置３０Ｙは、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体２Ｙに接触させて、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体２Ｙの表面には、上記光書込ユニット１０によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置４０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このＹトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙上に転写される。転写後の感光体２Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置４８Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、除電器３１Ｙによって除電される。そして、帯電装置３０Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジについても同様である。各プロセスカートリッジは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
The
上記転写ユニット１１は、図２に示すように、紙搬送ベルト１２、駆動ローラ１３、張架ローラ１４、４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋなどを有している。紙搬送ベルト１２は、駆動ローラ１３、張架ローラ１４にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ１３によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト１２をその裏面から感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上に転写される。このＹトナー像の上には、感光体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に形成されたＭトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。
As shown in FIG. 2, the transfer unit 11 includes a paper transport belt 12, a driving
上記転写ユニット１１の下方には、複数枚の転写紙Ｐを重ねて収容する３つの給紙カセット２０が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Ｐに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Ｐが紙搬送路に給紙される。給紙カセット２０から紙搬送路に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Ｐにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット２１に送られる。定着ユニット２１は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ２１ａと、これに圧接せしめられる加圧ローラ２１ｂとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット２１を通過した転写紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
Below the transfer unit 11, three
次に、上記現像装置４０の構成について詳しく説明する。
図４は、現像装置４０Ｙを示す概略構成図である。なお、図中の符号における色分け符号Ｙについては省略してある。
本実施形態の現像装置４０Ｙは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ローラ４２を有している。また、第１搬送スクリュー４３、第２搬送スクリュー４４、現像剤量規制部材としてのドクタブレード４５、図３に示したトナー濃度センサ（以下、「Ｔセンサ」という。）４６Ｙなども有している。また、本実施形態においては、ドクタブレード４５の現像ローラ表面移動方向上流側で現像ローラ表面に担持された現像剤を収容する現像剤収容空間を、ドクタブレード４５及び現像ローラ４２とともに形成する空間形成部材としての可動部材４９が設けられている。この可動部材４９は、現像剤収容空間の広さを調節すべく、ケーシングとは別体に構成されており、現像剤収容空間の広さが後述するように適切なものとなるように配置されている。本実施形態では、図１中の符号Ｅで示す空間部分の面積Ｓが３０［ｍｍ2］となるように、可動部材４９が配置されている。なお、この可動部材４９は、本実施形態では接着剤や両面テープなどによってケーシングに貼り付けられているが、現像剤収容空間の適切な広さが予め設定されるのであれば、ケーシングと一体形成してもよい。なお、可動部材４９により形成される現像剤収容空間の現像ローラ軸方向に直交する断面は、現像ローラ軸方向にわたって一定である。
Next, the configuration of the developing
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the developing device 40Y. Note that the color code Y in the reference numerals in the figure is omitted.
The developing device 40Y of the present embodiment has a developing
上記ケーシング内には、磁性粒子である磁性キャリアと、マイナス帯電性のＹトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は第１搬送スクリュー４３及び第２搬送スクリュー４４によって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、現像ローラ４２の表面に担持される。そして、ドクタブレード４５によってその層厚が規制されてから感光体２Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体２Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体２Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した二成分現像剤は、現像ローラ４２の回転に伴ってケーシング内に戻される。
In the casing, a two-component developer containing a magnetic carrier as magnetic particles and a negatively chargeable Y toner is accommodated. The two-component developer is frictionally charged while being agitated and conveyed by the first conveying
第１搬送スクリュー４３と第２搬送スクリュー４４との間には、仕切壁４７が設けられている。この仕切壁４７により、現像ローラ４２や第１搬送スクリュー４３等を収容する第１供給部と、第２搬送スクリュー４４を収容する第２供給部とがケーシング内で分かれている。第１搬送スクリュー４３は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第１供給部内の二成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ローラ４２に供給する。第１搬送スクリュー４３によって第１供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７に設けられた図示しない開口部を通って第２供給部内に進入する。第２供給部内において、第２搬送スクリュー４４は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第１供給部から送られてくる二成分現像剤を第１搬送スクリュー４３とは逆方向に搬送する。第２搬送スクリュー４４によって第２供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７に設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１供給部内に戻る。
A
透磁率センサからなるＴセンサ４６Ｙは、図３に示したように第２供給部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ４６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、ＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ４６Ｙからの出力電圧の目標値を格納している。また、他の現像装置に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値も格納している。Ｙ用の目標値は、図示しないＹトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ４６Ｙからの出力電圧の値をＹ用の目標値に近づけるように、図示しないＹトナー搬送装置を駆動制御して第２供給部内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像装置４０Ｙ内の二成分現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスカートリッジの現像装置についても、同様のトナー補給制御が実施される。
The
現像ローラ４２は、次のようにして製造される。
まず、アルミニウムを熱間で押出し、スリーブ状に形成して現像スリーブを形成する。この現像スリーブの材料は、アルミニウムの他に真鍮、ステンレス、導電性樹脂などが使用できるが、コストや精度の面からアルミニウムがよく使用されている。次に、内周面にＶ字状の凸部を形成したダイスの内周面から円筒状のアルミニウムを冷間で引き抜くことでスリーブの外周に軸方向にのびる溝が形成される。ここで、ダイスの内径をスリーブの外径より僅かに小さくして、溝の加工と同時にスリーブの振れ精度を上げる加工を行ってもよい。この溝は、アルミニウムの熱間押出し製造時に形成することもできる。
The developing
First, aluminum is extruded hot and formed into a sleeve shape to form a developing sleeve. As the material of the developing sleeve, brass, stainless steel, conductive resin, etc. can be used in addition to aluminum, but aluminum is often used from the viewpoint of cost and accuracy. Next, a groove extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the sleeve by cold-drawing cylindrical aluminum from the inner peripheral surface of the die having V-shaped convex portions formed on the inner peripheral surface. Here, the inner diameter of the die may be slightly smaller than the outer diameter of the sleeve, and processing for increasing the deflection accuracy of the sleeve may be performed simultaneously with the processing of the groove. This groove can also be formed during the hot extrusion production of aluminum.
本プリンタでは、感光体２Ｙと現像ローラ４２との現像ギャップＧを、０．４［ｍｍ］以下と比較的狭く設定している。これにより、現像ギャップＧが０．４［ｍｍ］よりも広い場合に比べて、画像の粒状度を改善して、高画質な画像を得ることができる。なお、現像ギャップＧが０．１［ｍｍ］よりも小さくすると、現像ローラ４２にトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップＧは０．１［ｍｍ］以上であるのが望ましい。
このように現像ギャップＧを０．４［ｍｍ］以下という狭いものとすると、上述したように、現像領域へ搬送されてくる現像ローラ４２上の現像剤量のムラが、画像濃度ムラとなって現れやすい。これは、上記第１搬送スクリュー４３を、上記特許文献１に開示されているように複数条の羽根で構成して、現像ローラ４２上の現像剤量のムラを抑制したとしても、同様である。また、そのように構成しても、第１搬送スクリュー４３の形状以外の原因で生じる現像剤量のムラについては効果がないので、他の原因によって生じる現像剤量のムラによる画像濃度ムラは抑制できない。
In this printer, the developing gap G between the photosensitive member 2Y and the developing
As described above, when the development gap G is as narrow as 0.4 [mm] or less, as described above, the uneven amount of the developer on the developing
図１は、ドクタブレード４５の現像ローラ表面移動方向上流側で現像ローラ４２の表面に担持された現像剤を収容する現像剤収容空間の拡大図である。なお、図中には、現像ローラ４２の内部に配置される５つの磁極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅにより、現像ローラ表面上における法線方向の磁束密度のグラフが重ねて示してある。
５つの磁極のうちの汲み上げ磁極４１ｃの磁力によって、第１搬送スクリュー４３により搬送中の現像剤が現像ローラ４２の表面に汲み上げられる。そして、現像ローラ４２の回転により、表面に担持された現像剤は現像剤収容空間内へ搬送される。この現像剤収容空間内では、規制用間隙であるドクタギャップよりも現像ローラ表面移動方向上流側に位置し、かつ、ドクタギャップに最も近接した規制用磁極であるドクタ磁極４１ｄの磁力が、主として、現像剤を現像ローラ４２上に拘束するのに寄与する。本実施形態では、ドクタ磁極４１ｄとして、現像ローラ４２の表面に生じる磁束の、その表面における法線方向の最大磁束密度（以下、単に「最大磁束密度」という。）Ｊが７０［ｍＴ］以下となるような磁石を用いている。ドクタ磁極４１ｄとして一般に使用される磁石であれば、この最大値は８０［ｍＴ］程度である。よって、本実施形態では、現像剤収容空間内の磁束密度は比較的低いものである。したがって、現像剤収容空間内の現像剤に働く磁力も比較的弱く、現像剤が現像ローラ４２の表面側に押し付けられる力が弱い。よって、現像剤に働く機械的ストレスを少なくできる。なお、最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］よりも小さいと、後述する現像剤収容空間内の面積Ｓを非常に小さくしなければならなくなる。その結果、現像剤収容空間内の現像剤量が少なくなってしまい、現像領域へ安定した量の現像剤を供給することが困難になる。よって、本実施形態においては、上記最大値を２０［ｍＴ］以上とする。
FIG. 1 is an enlarged view of a developer accommodating space that accommodates the developer carried on the surface of the developing
By the magnetic force of the pumping
ここで、現像ローラ４２の表面近くで担持されている現像剤ほど、ドクタ磁極４１ｄの磁力による影響が強く働き、表面から離れているほどその磁力による影響が弱い。したがって、あまり多くの現像剤が現像剤収容空間内に存在すると、その表層部分の現像剤に働く磁力の影響が弱く、その部分の現像剤をドクタ磁極４１ｄの磁力によって流動させることが困難となる。その結果、現像ローラ４２上の現像剤量にムラがある場合、そのムラをドクタ磁極４１ｄの磁力によって均すことができないまま、その現像剤をドクターギャップへ送り込むことになる。そうすると、現像剤量にムラがあるまま現像領域において現像が行われる結果、画像濃度ムラが発生する。なお、ドクターギャップを通過させることで、現像剤を多少は均すことはできるが、画像濃度ムラを十分に抑制できる程度まで均すことは困難である。加えて、近年の高画質化の要求に応えるべく、上述したように現像ギャップを狭める傾向にあり、また後述するようにトナーの小粒径化が進んでいる結果、現像ローラ上の現像剤量のムラが顕著に画像濃度ムラとなって現れやすい状況となっている。このような状況下であっても、現像ローラ上の現像剤量のムラが原因で生じる画像濃度ムラを十分に抑制することが強く望まれる。
Here, the developer carried near the surface of the developing
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ドクタギャップを通過する前の現像剤を、ドクタ磁極４１ｄの磁力によって十分に均すことができるようにすべく、次の構成を見いだした。以下、その構成について詳しく説明する。
現像領域において現像剤量のムラが無くなるような均し効果が有効に発揮させる現像剤収容空間内の部分は、およそ、図１中の符号Ｄで示す仮想線（第３の仮想線）よりも現像ローラ表面移動方向下流側の空間部分（図中符号Ｅで示す部分）である。この第３の仮想線Ｄは、次のように定義される。すなわち、図１に示すように、現像ローラ４２の回転軸に直交する仮想面において、現像ローラ表面で上記最大磁束密度Ｊとなる最大値点と現像ローラ４２の回転軸とを結ぶ第１の仮想線をＡとする。また、その仮想面において、現像ローラ表面で法線方向磁束密度が上記最大値点の半分となる２つの半値点と現像ローラ４２の回転軸とをそれぞれ結ぶ仮想線を、それぞれＢ，Ｃとする。そして、仮想線Ｂ，Ｃのうち、現像ローラ表面移動方向上流側に位置する第２の仮想線Ｂと、上記第１の仮想線Ａとの真ん中を通る仮想線を第３の仮想線Ｄと定義する。そして、このように規定される空間部分Ｅにおいて、その空間部分Ｅ内に存在する現像剤のほぼ全てにドクタ磁極４１ｄの磁力の影響を強く働かせ、この空間部分Ｅ内の表層部分における現像剤を均してムラを無くすことができれば、ドクタギャップを通過して現像領域へ搬送される現像剤量にムラが無くなり、画像濃度ムラを抑制できる。したがって、空間部分Ｅの面積Ｓをドクタ磁極４１ｄの磁力が強く影響する範囲内に収めることができれば、画像濃度ムラを抑制できる。逆に言えば、空間部分Ｅ内のすべての位置でドクタ磁極４１ｄの磁力が強く影響するようにドクタ磁極４１ｄによる磁界を設定すれば、画像濃度ムラを抑制できる。本発明者らは、種々の実験を行った結果、上記空間部分Ｅの面積Ｓと、この面積Ｓ内における磁界の強さとの関係が一定の関係を満たすことで、その空間部分Ｅ内に存在する現像剤のほぼ全てにドクタ磁極４１ｄの磁力の影響を強く働かせ、画像濃度ムラを抑制できることを確認した。なお、その面積Ｓ内における磁界の強さを示すパラメータとしては、上記最大磁束密度Ｊを用いる。
As a result of intensive studies, the present inventors have found the following configuration so that the developer before passing through the doctor gap can be sufficiently leveled by the magnetic force of the doctor
The portion in the developer accommodating space where the leveling effect that effectively eliminates unevenness in the amount of developer in the development region is effectively larger than the imaginary line (third imaginary line) indicated by the symbol D in FIG. It is a space portion (portion indicated by symbol E in the drawing) on the downstream side in the developing roller surface movement direction. The third virtual line D is defined as follows. That is, as shown in FIG. 1, in a virtual plane orthogonal to the rotation axis of the developing
〔実験例〕
本発明者らが行った実験は、次の通りである。
本実験例では、最大磁束密度Ｊ及びこの最大磁束密度Ｊで面積Ｓを割った値Ｓ／Ｊを変化させて画像形成を行い、その画質について評価する実験を行った。その実験結果を図５に示す。
図５に示すグラフは、縦軸に最大磁束密度Ｊをとり、横軸に上記Ｓ／Ｊをとったものである。この実験の結果、最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］以上７０［ｍＴ］以下であって、上記Ｓ／Ｊが０．３［ｍｍ2／ｍＴ］以上０．７［ｍｍ2／ｍＴ］以下となる範囲内であれば、画像濃度ムラを十分に抑制することができた。
上記最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］よりも小さい場合、上記Ｓ／Ｊを上記範囲内とするには、上記面積Ｓをかなり小さくする必要が生じる。そのため、図１に示す可動部材４９と現像ローラ４２の表面との間のスペースを非常に狭くしなければならない。その結果、現像領域へ現像剤を安定して搬送することが困難となる。その結果、画像面積率の高い画像形成における追従性が悪化する。また、可動部材４９と現像ローラ４２の表面との間のスペースが非常に狭いことから、現像剤収容空間内で現像剤に働く機械的ストレスが非常に大きくなって、現像剤の寿命がかなり低下してしまうという不具合も発生する。
一方、上記最大磁束密度Ｊが７０［ｍＴ］を越える場合、上記Ｓ／Ｊを上記範囲内としても、上記空間部分Ｅ内に存在する現像剤の量が多すぎてしまい、その表層部分に強い磁力を働かせることができず、画像濃度ムラが発生してしまう。また、上記空間部分Ｅ内に存在する現像剤の量が多すぎる結果、現像ローラ表面近傍の現像剤に加わる荷重が大きくなり、機械的ストレスが大きくなって現像剤の寿命を低下させるという不具合も発生する。
以上の実験結果を踏まえ、本実施形態では、ドクタ磁極４１ｄとして上記最大磁束密度Ｊが６０［ｍＴ］となるような磁石を用い、上記面積Ｓが３０［ｍｍ2］となるように可動部材４９を配置した。その結果、画像濃度ムラが十分に抑制された高画質な画像を形成することができた。
[Experimental example]
The experiments conducted by the present inventors are as follows.
In this experimental example, an image was formed by changing the maximum magnetic flux density J and a value S / J obtained by dividing the area S by the maximum magnetic flux density J, and an experiment for evaluating the image quality was performed. The experimental results are shown in FIG.
The graph shown in FIG. 5 has the maximum magnetic flux density J on the vertical axis and the S / J on the horizontal axis. As a result of this experiment, the maximum magnetic flux density J is 20 [mT] or more and 70 [mT] or less, and the S / J is 0.3 [mm 2 / mT] or more and 0.7 [mm 2 / mT] or less. Within this range, the image density unevenness could be sufficiently suppressed.
When the maximum magnetic flux density J is smaller than 20 [mT], the area S needs to be considerably reduced in order to make the S / J within the above range. Therefore, the space between the
On the other hand, when the maximum magnetic flux density J exceeds 70 [mT], even if the S / J is within the above range, the amount of the developer present in the space portion E is too large, and the surface layer portion is strong. Magnetic force cannot be applied, and image density unevenness occurs. In addition, as a result of the amount of the developer present in the space E being too large, a load applied to the developer near the surface of the developing roller is increased, and mechanical stress increases to reduce the lifetime of the developer. Occur.
Based on the above experimental results, in the present embodiment, a magnet having the maximum magnetic flux density J of 60 [mT] is used as the doctor
次に、本実施形態に使用される現像剤について説明する。
二成分現像剤のキャリアとしては、弾力性と強い接着力とを有するコート膜であって、膜厚よりも大きい径を有する粒子を表面に含有したコート膜で被覆したものを用いることが望ましい。図６は、このキャリア５００の説明図である。キャリア５００の芯材としてフェライト５０１を用いている。このフェライト５０１の表面を、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたコート膜５０２で被覆している。このコート膜５０２は弾力性と強い接着力を有している。さらに、コート膜５０２の膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子５０３を表面に分散している。アルミナ粒子５０３はコート膜５０２の強い接着力で保持されている。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示のキャリア５００はコート膜５０２が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。また、膜厚よりも大きい径を有するアルミナ粒子５０３をキャリア５０１表面に分散することで、コート膜５０２への衝撃を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行なうことができる。このように、コート膜の膜削れとスペント化を抑制できるので、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
Next, the developer used in this embodiment will be described.
As the carrier for the two-component developer, it is desirable to use a coat film having elasticity and strong adhesive force and coated with a coat film containing particles having a diameter larger than the film thickness on the surface. FIG. 6 is an explanatory diagram of the
更には、キャリア粒径を小さくして、よりドット再現性に優れた画像を形成することもできる。具体的には、キャリア粒径の大きさは、２０［μｍ］以上５０［μｍ］以下が望ましい。キャリア粒径を従来よりも小さく、さらに粒径をこのような範囲に設定することで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることが可能になる。よって、より緻密なトナーの受け渡しをすることができる。また、現像ローラ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が５０［μｍ］よりも大きすぎると、同じキャリア量で比較した場合に、キャリアの総表面積が小さくなって、トナーの保有量が少なくなる。このため、トナー濃度の低下が生じる。汲み上げ量を増やして現像能力を維持することが可能であるが、トナー固着が発生しやすくなってしまう。一方、キャリア粒径が２０［μｍ］よりも小さすぎると、マグローラによる磁力保持力が小さくなってキャリア飛散を生じ、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０［μｍ］以上が望ましい。 Furthermore, the carrier particle size can be reduced to form an image with more excellent dot reproducibility. Specifically, the carrier particle size is desirably 20 [μm] or more and 50 [μm] or less. By setting the carrier particle size smaller than that of the conventional one and further setting the particle size in such a range, it is possible to uniformly reduce the thickness of the developer spike (carrier chain) at the time of image formation. Therefore, it is possible to deliver a more precise toner. Further, since the density of developer spikes per unit area on the developing roller is increased, toner can be delivered to the latent image on the photoreceptor without any gap. Thereby, an image with more excellent dot reproducibility can be formed. If the carrier particle size is too larger than 50 [μm], when compared with the same carrier amount, the total surface area of the carrier becomes small and the amount of toner held decreases. For this reason, the toner density is lowered. Although it is possible to increase the pumping amount to maintain the developing ability, toner sticking is likely to occur. On the other hand, if the carrier particle diameter is too smaller than 20 [μm], the magnetic force holding force by the mag roller is reduced, causing carrier scattering and increasing the carrier adhesion to the photoreceptor, so 20 μm or more is desirable. .
また、トナーについては、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、このトナー組成物を重付加反応させて得られたものを用いることが望ましい。これにより、シャープな粒径分布と帯電特性が得られ、トナー特性を均一化することができるからである。このトナーの製造方法を以下に説明するが、この製造方法に限定されるものではないことはもちろんである。 The toner was obtained by dispersing at least a toner composition comprising a prepolymer, a colorant, and a release agent in an aqueous medium in the presence of resin fine particles, and subjecting the toner composition to a polyaddition reaction. It is desirable to use one. This is because a sharp particle size distribution and charging characteristics can be obtained, and the toner characteristics can be made uniform. A method for producing the toner will be described below, but it is needless to say that the method is not limited to this method.
まず、トナー組成物を準備する。トナー組成物は、酢酸エチル等の有機溶媒に、樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂（プレポリマー）からなるトナー原材料を溶解させて得ることができる。ここで、プレポリマーとは、ベースとなるポリマー１分子中に２以上の反応基を有するポリマーのことをいう。次に、乳化処理を行う。界面活性剤、粘度調整剤、樹脂微粒子を含有する水系媒体に、上記トナー組成物とアミン類とを加えて、せん断力により分散させ、乳化状態を形成する。次に、熟成処理を行う。イソシアネート基とアミン類との反応による、伸長と架橋反応の少なくとも一方を促進させるため、反応系に対して加熱を行う。次に、脱溶剤処理を行う。一例として、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を蒸発除去する方法をとることができる。次に、アルカリ洗浄、水洗処理を行う。洗浄により得られたトナー粒子表面に残存している異物（界面活性剤、粘度調整剤等）を除去する。次に、乾燥処理を行う。得られたトナー粒子をろ過により回収し、乾燥する。最後に、外添剤処理を行う。必要に応じて、外添剤微粒子（シリカ、チタニア、アルミナ等）を０．１〜５．０重量部、ミキサーにより外添する。 First, a toner composition is prepared. The toner composition can be obtained by dissolving a toner raw material comprising a resin, a colorant, a wax, a charge control agent, and a polyester resin (prepolymer) having an isocyanate group in an organic solvent such as ethyl acetate. Here, the prepolymer refers to a polymer having two or more reactive groups in one molecule of the base polymer. Next, an emulsification process is performed. The toner composition and amines are added to an aqueous medium containing a surfactant, a viscosity modifier, and resin fine particles, and dispersed by shearing force to form an emulsified state. Next, an aging process is performed. In order to promote at least one of elongation and cross-linking reaction due to the reaction between an isocyanate group and amines, the reaction system is heated. Next, a solvent removal process is performed. As an example, a method of gradually raising the temperature of the entire system and evaporating and removing the organic solvent in the droplets can be used. Next, alkali washing and water washing are performed. Foreign matters (surfactant, viscosity modifier, etc.) remaining on the surface of the toner particles obtained by washing are removed. Next, a drying process is performed. The obtained toner particles are collected by filtration and dried. Finally, an external additive treatment is performed. If necessary, external additive fine particles (silica, titania, alumina, etc.) are externally added by 0.1 to 5.0 parts by weight with a mixer.
更に、より具体的なトナー製造例について説明する。なお、以下の説明中、部は重量部を示す。
まず、６９０部のビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物、２５６部のテレフタル酸を冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、常圧下、２３０［℃］で８時間重縮合する。次いで１０〜１５［ｍｍＨｇ］の減圧で５時間反応した後、１６０［℃］まで冷却し、これに１８部の無水フタル酸を加えて２時間反応し変性されていないポリエステルＡを得る。
また、８００部のビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物、１８０部のイソフタル酸、６０部のテレフタル酸、２部のジブチルチンオキサイドを冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、常圧下、２３０［℃］で８時間反応させる。さらに１０〜１５［ｍｍＨｇ］の減圧で脱水しながら５時間反応した後、１６０［℃］まで冷却して、これに無水フタル酸を３２部加えて２時間反応した。次いで、８０［℃］まで冷却し、酢酸エチル中にて１７０部のイソホロンジイソシアネートと２時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマーＢを得る。
また、３０部のイソホロンジアミン、７０部のメチルエチルケトンを撹拌棒および温度計のついた反応槽中に仕込み、５０［℃］で５時間反応を行いケチミン化合物Ｃを得る。
Furthermore, a more specific toner production example will be described. In the following description, parts indicate parts by weight.
First, 690 parts of bisphenol
Also, 800 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 180 parts of isophthalic acid, 60 parts of terephthalic acid, and 2 parts of dibutyltin oxide are placed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube. The reaction is carried out at 230 [° C.] for 8 hours under normal pressure. The mixture was further reacted for 5 hours while dehydrating at a reduced pressure of 10 to 15 [mmHg], then cooled to 160 [° C.], and 32 parts of phthalic anhydride was added thereto and reacted for 2 hours. Subsequently, it is cooled to 80 [° C.] and reacted with 170 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours to obtain an isocyanate group-containing prepolymer B.
Further, 30 parts of isophoronediamine and 70 parts of methyl ethyl ketone are charged into a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer, and reacted at 50 [° C.] for 5 hours to obtain ketimine compound C.
次いで、６０部の上記ポリエステルＡ、１５．４部の上記プレポリマーＢ、７８．６部の酢酸エチルをビーカー内に入れ、撹拌し溶解した。
また、１０部の離型剤であるライスＷＡＸ（融点８３℃）、４部の銅フタロシアニンブルー顔料（シアン顔料）を入れ、６０［℃］にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００［ｒｐｍ］で撹拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、２．７部の上記ケチミン化合物Ｃを加え溶解させた。これをトナー材料溶液Ｄとする。
また、３０６部のイオン交換水、２６５部のリン酸カルシウム１０％懸濁液、０．２部のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、平均粒径０．２０［μｍ］のスチレン／アクリル系樹脂微粒子をビーカー内に入れ均一に溶解した。次いで、６０［℃］に昇温し、ＴＫ式ホモミキサーで１２０００［ｒｐｍ］に撹拌しながら、上記トナー材料溶液Ｄを投入し１０分間撹拌した。次いで、この混合液を撹拌棒および温度計付のコルベンに５００［ｇ］計量して移し、４５［℃］まで昇温して、減圧下ウレア化反応をさせながら０．５時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体粒子を得た。
また、１００部の母体粒子、０．２５部の帯電制御剤（オリエント化学社製ボントロンＥ−８４）をＱ型ミキサー（三井鉱山社製）に仕込んだ。そして、タービン型羽根の周速を５０［ｍ／ｓｅｃ］に設定し、２分間運転、１分間休止を５サイクル行い、合計の処理時間を１０分間とした。さらに、疎水性シリカ（Ｈ２０００、クラリアントジャパン社製）を０．５部添加し、周速を１５［ｍ／ｓｅｃ］として３０秒混合１分間休止を５サイクル行い、シアントナーを得た。ついで、トナー粒子１００部に疎水性シリカ０．５部と、疎水化酸化チタン０．５部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明のシアントナーを得た。
Next, 60 parts of the polyester A, 15.4 parts of the prepolymer B, and 78.6 parts of ethyl acetate were placed in a beaker and stirred to dissolve.
Also, 10 parts of the release agent Rice WAX (melting point: 83 ° C.), 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment (cyan pigment) were added, and the mixture was stirred at 12000 [rpm] with a TK homomixer at 60 ° C. , Uniformly dissolved and dispersed. Finally, 2.7 parts of the ketimine compound C was added and dissolved. This is designated as toner material solution D.
Also, 306 parts of ion-exchanged water, 265 parts of
Further, 100 parts of base particles and 0.25 parts of a charge control agent (Bontron E-84 manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) were charged into a Q-type mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). The peripheral speed of the turbine blades was set to 50 [m / sec], the 2-minute operation and the 1-minute pause were performed for 5 cycles, and the total treatment time was 10 minutes. Furthermore, 0.5 part of hydrophobic silica (H2000, manufactured by Clariant Japan) was added, and the peripheral speed was set to 15 [m / sec], 30 seconds of mixing was performed for 1 minute, and 5 cycles were performed to obtain a cyan toner. Subsequently, 100 parts of toner particles were mixed with 0.5 part of hydrophobic silica and 0.5 part of hydrophobic titanium oxide using a Henschel mixer to obtain the cyan toner of the present invention.
以上のトナー製造例では、シアントナーの製造例について説明したが、他色のトナーを製造する場合には、上記「銅フタロシアニンブルー顔料（シアン顔料）４部」を他の顔料に変更して作成することができる。具体的には、イエロートナーを作成する場合、上記銅フタロシアニンブルー顔料４部を、ベンジジンイエロー顔料６部に変更する。また、マゼンタトナーを作成する場合、ローダミンレーキ顔料６部に変更する。さらに、ブラックトナーを作成する場合、カーボンブラック１０部に変更する。 In the above toner manufacturing examples, the cyan toner manufacturing examples have been described. However, when manufacturing other color toners, the above "copper phthalocyanine blue pigment (cyan pigment) 4 parts" is changed to other pigments. can do. Specifically, when preparing a yellow toner, 4 parts of the copper phthalocyanine blue pigment is changed to 6 parts of benzidine yellow pigment. Further, when producing magenta toner, it is changed to 6 parts of rhodamine lake pigment. Furthermore, when producing black toner, it is changed to 10 parts of carbon black.
また、トナーは特定の形状分布を有することが重要である。トナーの形状は円形度で規定することができる。具体的には、トナーの平均円形度は、０．９５以上０．９９以下が望ましい。より好ましくは、平均円形度が０．９６以上０．９９以下で、円形度が０．９５未満の粒子が１０％以下である。実験によれば、平均円形度が０．９５未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。一方、平均円形度が０．９９よりも大きいと、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こしてしまう。画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはない。しかし、例えば、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。このようなクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。よって、トナーの平均円形度が、０．９５以上０．９９以下であれば、クリーニング不良を生じることなく、適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成することができる。 It is also important that the toner has a specific shape distribution. The shape of the toner can be defined by circularity. Specifically, the average circularity of the toner is desirably 0.95 or more and 0.99 or less. More preferably, particles having an average circularity of 0.96 or more and 0.99 or less and a circularity of less than 0.95 are 10% or less. According to experiments, when the average circularity is less than 0.95, particularly less than 0.93, the toner becomes irregularly shaped away from the sphere, and a high-quality image without satisfactory transferability and dust cannot be obtained. On the other hand, if the average circularity is larger than 0.99, in a system employing blade cleaning or the like, a cleaning failure occurs on the photosensitive member or the transfer belt, and stains on the image are caused. When outputting an image with a low image area ratio, there is little transfer residual toner, and there is no problem with poor cleaning. However, for example, when an image with a high image area ratio such as a color photographic image is output, or when an untransferred image remains on the photoconductor due to a paper feed failure or the like, a cleaning failure is likely to occur. . If such cleaning defects occur frequently, further, the charging roller that contacts and charges the photoreceptor is contaminated, and the original charging ability cannot be exhibited. Therefore, when the average circularity of the toner is 0.95 or more and 0.99 or less, it is possible to form a high-definition image having a reproducibility with an appropriate density without causing defective cleaning.
上記トナーの形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値を平均円形度とする。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（東亜医用電子株式会社製）により計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００［個／μｌ］として上記フロー式粒子像分析装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
As a method for measuring the shape of the toner, an optical detection band method is suitable in which a suspension containing particles is passed through an imaging unit detection band on a flat plate, and a particle image is optically detected and analyzed by a CCD camera. It is. A value obtained by dividing the perimeter of an equivalent circle having the same projected area obtained by this method by the perimeter of the actual particle is defined as the average circularity.
The average circularity of the toner can be measured by a flow type particle image analyzer FPIA-2100 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). As a specific measuring method, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 [100] as a dispersant in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance. ml] and about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample is further added. The suspension in which the sample is dispersed is dispersed for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, the dispersion concentration is set to 3000 to 10,000 [pieces / μl], and the shape and distribution of the toner are determined by the flow type particle image analyzer. Obtained by measuring.
更に、トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２を規定することが望ましい。図７は形状係数ＳＦ−１の説明図、図８は形状係数ＳＦ−２の説明図である。
まず、形状係数ＳＦ−１について説明する。形状係数ＳＦ−１とは、図７に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−１は、ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）で定義される。この形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
一方、形状係数ＳＦ−２は、図８に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値である。物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−２は、ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）で定義される。このＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
なお、上記形状係数は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上述の定義式より算出した。
Furthermore, it is desirable to define the toner shape factors SF-1 and SF-2. FIG. 7 is an explanatory diagram of the shape factor SF-1, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the shape factor SF-2.
First, the shape factor SF-1 will be described. As shown in FIG. 7, the shape factor SF-1 is a value indicating the ratio of the roundness of the shape of the spherical substance, and the maximum length MXLNG of the elliptical figure formed by projecting the spherical substance on the two-dimensional plane is It is expressed by a value obtained by dividing the square by the graphic area AREA and multiplying by 100π / 4. In other words, the shape factor SF-1 is defined by SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4). When the value of the shape factor SF-1 is 100, the shape of the substance becomes a spherical shape, and the larger the value of SF-1, the more irregular the shape of the substance.
On the other hand, as shown in FIG. 8, the shape factor SF-2 is a numerical value indicating the proportion of unevenness of the shape of the substance. The value is obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the substance on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / 4π. That is, the shape factor SF-2 is defined by SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π). When the SF-2 value is 100, there is no unevenness on the surface of the substance, and as the SF-2 value increases, the unevenness on the surface of the substance becomes more prominent.
The shape factor was determined by randomly sampling a
本発明者らの検討によれば、形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２がともに１００に近づいて、トナーの形状が球形に限りなく近づくと、転写効率が高くなることが判った。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するもの（トナー粒子同士、感光体等）との間では点接触することになる。この結果、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。しかし、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング（ブレードクリーニング等）に対して不利に働く。これは、トナー流動性が高まったり、感光体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、クリーニング部材と感光体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまうためである。よって、クリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度凹凸（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）があったりする方が好ましい。実験によれば、転写性とクリーニング性との両方を満足するためには、形状係数ＳＦ−１が１２０以上１８０以下であり、また、形状係数ＳＦ−２が１２０以上１９０以下であることが望ましい。
According to the study by the present inventors, it has been found that when the shape factors SF-1 and SF-2 both
更には、トナーの体積平均粒径に対する個数平均粒径の比を規定することが望ましい。具体的には、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が４［μｍ］以上８［μｍ］以下であり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００以上１．１５以下であることが望ましい。より好ましくは、重合終了後の粒度分布として、Ｄｖ／Ｄｎが１．１０以下が望ましい。これにより、乾式トナーでは、トナーの粒度分布が狭くなるため、以下のメリットが発生する。一方、粒度分布がブロードであると粒子の着色が不均一に行なわれる。
トナー粒径面で、トナーの粒度分布が狭くなるため、画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像されてしまう選択現像が発生しにくくなり、常時、安定した画像を形成することができる。
また、従来トナーリサイクルシステムを搭載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされていた。しかし、本トナーでは、元々トナーの粒度分布が狭いため、上述した選択現像の作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。
また、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
また、一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく。これにより、現像装置の長期の使用（撹拌）においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
ここで、上記体積平均粒径、個数平均粒径とは、コールターマルチサイザー（コールターエレクトロニクス社製）において１００［μｍ］のアパーチャーチューブを用いた時、アパーチャーカレント等の設定はオートマチックで測定した際の（３万個以上のカウント値）粒子径のことである。
Furthermore, it is desirable to define the ratio of the number average particle diameter to the volume average particle diameter of the toner. Specifically, the volume average particle diameter (Dv) of the toner is 4 [μm] or more and 8 [μm] or less, and the ratio (Dv / Dn) to the number average particle diameter (Dn) is 1.00 or more and 1. It is desirable that it is 15 or less. More preferably, Dv / Dn is desirably 1.10 or less as the particle size distribution after completion of the polymerization. As a result, the dry toner has a narrow particle size distribution of the toner, resulting in the following advantages. On the other hand, when the particle size distribution is broad, the particles are colored unevenly.
Since the toner particle size distribution becomes narrower in terms of toner particle size, it becomes difficult to generate selective development in which toner particles having a (suitable) toner particle size corresponding to the image pattern are selectively developed, and always stable. Images can be formed.
In addition, when a conventional toner recycling system is installed, a small amount of small-sized toner particles that are difficult to be transferred are recycled in a large quantity. However, since this toner originally has a narrow toner particle size distribution, it is not easily affected by the selective development described above, and a stable image can always be formed.
In addition, in a two-component developer, even if a long-term balance of the toner is performed, fluctuations in the toner particle diameter in the developer are reduced, and good and stable developability can be obtained even with long-term stirring in the developing device. It is done.
Even when used as a one-component developer, even if the balance of the toner is performed, the fluctuation of the toner particle diameter is reduced, and the toner filming on the developing roller and the toner layer are made thin. There is no fusion of toner to members such as blades. As a result, good and stable developability and images can be obtained even during long-term use (stirring) of the developing device.
Here, the volume average particle size and the number average particle size are obtained when a 100 [μm] aperture tube is used in a Coulter Multisizer (manufactured by Coulter Electronics Co., Ltd.), and the setting of the aperture current and the like is measured automatically. (Count value of 30,000 or more) It is a particle diameter.
なお、本実施形態では、本発明をタンデム型のカラープリンタに適用した例について説明したが、図９に示すように、４組の現像器からなるいわゆるリボルバ型現像装置６００を備えたカラープリンタに適用できることはもちろんである。このカラープリンタのリボルバ型現像装置６００を構成する各現像器は互いに異なる色のトナーを有している。そして、リボルバ型現像装置６００を回動させることにより、各現像器の現像ローラ６０１ａ〜６０１ｄを、所定の現像ギャップＧで感光体２と対向する現像位置に順次移動させる。これにより、感光体２上に各色のトナー像を形成することができる。
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a tandem type color printer has been described. However, as shown in FIG. 9, a color printer including a so-called revolver
以上、本実施形態における現像装置は、内部に固定配置された複数の磁極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅで発生する磁力により磁性粒子である磁性キャリア５００を含む現像剤を表面に担持して、その現像剤を現像領域まで搬送する現像ローラ４２を備えている。また、現像ローラ４２上に担持されて現像領域に搬送される現像剤の量を規制すべく、現像ローラ表面との間に規制用間隙であるドクタギャップが形成されるように配置された現像剤量規制部材としてのドクタブレード４５も備えている。また、ドクタブレード４５の現像ローラ表面移動方向上流側で現像ローラ４２の表面に担持された現像剤を収容する現像剤収容空間を、ドクタブレード４５及び現像ローラ４２とともに形成する空間形成部材である可動部材４９も備えている。そして、上記複数の磁極のうち、ドクタギャップよりも現像ローラ表面移動方向上流側に位置しかつドクタギャップに最も近接したドクタ磁極４１ｄにより、現像ローラ４２の表面に生じる磁束の該表面における法線方向の最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］以上７０［ｍＴ］以下となるように構成されている。更に、現像ローラ４２の回転軸に直交する仮想面において、現像ローラ表面で上記最大磁束密度Ｊとなる最大値点と現像ローラ４２の回転軸とを結ぶ第１の仮想線Ａと、現像ローラ表面で法線方向の磁束密度が上記最大磁束密度Ｊの半分となる２つの半値点のうち、現像ローラ表面移動方向上流側に位置する上流側半値点と現像ローラ４２の回転軸とを結ぶ第２の仮想線Ｂとの真ん中を通る第３の仮想線Ｄによって、上記仮想面における現像剤収容空間を分割したときの、ドクタブレード４５に隣接する側の空間部分Ｅの面積をＳとしたとき、Ｓ／Ｊが０．３［ｍｍ2／ｍＴ］以上０．７［ｍｍ2／ｍＴ］以下となるように構成されている。このような構成により、上述したように、現像剤収容空間内に入り込む前に現像ローラ４２上で現像剤の量にムラがあっても、現像領域へ搬送される現像剤の量はほぼ均一となる。したがって、現像剤量のムラに起因する画像濃度ムラを緩和することができる。
また、本実施形態では、上記面積Ｓを変更し得るように、上記可動部材４９の少なくとも一部が配置変更可能に構成されている。これにより、上記Ｓ／Ｊが上記範囲内となるように上記面積Ｓを調節することが容易となる。特に、本実施形態のように、この可動部材４９を現像装置のケーシングとは別体に構成すれば、既存の現像装置のケーシングを大幅に変更する必要がなくなり、本発明を既存の現像装置に適用することが容易となる。
また、本実施形態では、現像剤として、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、その磁性キャリアの粒径を２０［μｍ］以上５０［μｍ］以下とした。これにより、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像ローラ４２上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体２上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が２０［μｍ］よりも小さすぎると、感光体２へのキャリア付着が増加してしまうので、２０［μｍ］以上が望ましい。
また、本実施形態では、磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであって、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いた。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、このキャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
また、本実施形態では、トナーとして、少なくともプレポリマーと、着色剤と、離型剤とからなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させて得られるものを用いた。これにより、シャープな粒径分布や帯電分布が得られ、トナー特性の均一化が図れる。
また、本実施形態では、トナーとして、平均円形度が０．９５以上０．９９以下のものを用いた。実験によれば平均円形度が０．９５未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。一方、平均円形度が０．９９よりも大きいと、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こしてしまう。よって、トナーの平均円形度が、０．９５以上０．９９以下であれば、クリーニング不良を生じることなく、転写性が良好でしかもチリのない高画像画像を形成することができる。
また、本実施形態では、トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１２０以上１８０以下で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上１９０以下であるものを用いた。実験によれば、形状係数ＳＦ−１が１８０以下で、形状係数ＳＦ−２が１９０以下であれば、ともに１００に近づくほど転写効率が高くなることが判った。しかし、形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２が１２０より小さくなって、トナーの形状が真球に近づくほど、クリーニング性が悪くなってしまう。よって、トナーの形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０以下であれば、転写性とクリーニング性とを満足することができる。
また、本実施形態では、トナーとして、その体積平均粒径（Ｄｖ）に対する個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００以上１．１５以下のものを用いた。実験によれば、Ｄｖ／Ｄｎがこの範囲にあると、トナーの粒度分布が狭くなるため、画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像されてしまう選択現像の発生がなかった。また、現像装置における長期の撹拌でも、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなかった。これらのことにより、常時、安定した画像を形成することができた。
また、本実施形態の画像形成装置は、潜像担持体である感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に記録材である転写紙上に転移させて画像を形成するプリンタであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に転写紙上に転移させて画像を形成するとともに、感光体表面からトナー像を転移させた後に残留したトナーをクリーニングするプリンタの本体に対して着脱自在であって、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの周囲に配置される装置又は部材のうち少なくとも現像装置と感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋとを一体に支持したものであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。更に、感光体と現像装置とを含む作像手段の保守及び交換が容易になる。
As described above, the developing device according to the present embodiment carries the developer including the
In the present embodiment, at least a part of the
In this embodiment, a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier is used as the developer, and the particle size of the magnetic carrier is set to 20 [μm] or more and 50 [μm] or less. As a result, the thickness of the developer spike (carrier chain) at the time of image formation can be uniformly thinned, and more precise toner can be delivered. Further, since the density of developer spikes per unit area on the developing
Further, in the present embodiment, as the magnetic carrier, a magnetic core material is coated with a resin coat film, and the resin coat film includes a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin and a melanin resin, The thing containing a regulator was used. The conventional carrier is configured to obtain a long life while gradually scraping a hard coat film, whereas this carrier absorbs an impact and suppresses the film scraping because the coat film has elasticity. Therefore, the lifetime can be further extended as compared with the conventional carrier. Accordingly, it is possible to expect stabilization of the toner pumping amount, that is, stabilization of quality over a long period of time.
In this embodiment, as a toner, a toner composition comprising at least a prepolymer, a colorant, and a release agent is dispersed in an aqueous medium in the presence of resin fine particles, and the toner composition is polyadded. What was obtained by making it react was used. As a result, a sharp particle size distribution and charge distribution can be obtained, and the toner characteristics can be made uniform.
In this embodiment, toner having an average circularity of 0.95 or more and 0.99 or less is used. According to experiments, when the average circularity is less than 0.95, particularly less than 0.93, the toner becomes irregularly shaped away from the sphere, and a high-quality image without satisfactory transferability and dust cannot be obtained. On the other hand, when the average circularity is larger than 0.99, in a system employing blade cleaning or the like, a cleaning failure occurs on the photosensitive member or the transfer belt, causing stains on the image. Therefore, when the average circularity of the toner is 0.95 or more and 0.99 or less, a high image image with good transferability and no dust can be formed without causing defective cleaning.
In this embodiment, toner having a shape factor SF-1 of 120 to 180 and a shape factor SF-2 of 120 to 190 is used. According to experiments, it has been found that when the shape factor SF-1 is 180 or less and the shape factor SF-2 is 190 or less, the transfer efficiency increases as the value approaches 100. However, as the shape factors SF-1 and SF-2 become smaller than 120 and the toner shape approaches a true sphere, the cleaning property becomes worse. Therefore, when the shape factor SF-1 of the toner is 120 or more and 180 or less and the shape factor SF-2 is 120 or more and 190 or less, the transfer property and the cleaning property can be satisfied.
In this embodiment, the toner used has a ratio (Dv / Dn) of the number average particle diameter (Dn) to the volume average particle diameter (Dv) of 1.00 to 1.15. According to experiments, when Dv / Dn is within this range, the toner particle size distribution becomes narrow, and therefore, selective development in which toner particles having a (suitable) toner particle size corresponding to the image pattern are selectively developed. There was no outbreak. Further, even with long-term agitation in the developing device, there was no filming of the toner on the developing roller and no fusion of the toner to a member such as a blade for thinning the toner. By these things, the stable image was always able to be formed.
In the image forming apparatus of the present embodiment, the toner contained in the developer is attached to the electrostatic latent images formed on the surfaces of the photoreceptors 2Y, 2M, 2C, and 2K, which are latent image carriers, by the developing device. The image is formed into a toner image, and the toner image is finally transferred onto a transfer sheet as a recording material to form an image. The developing device described above is used as the developing device. By using this developing device, it is possible to obtain a good image with reduced image density unevenness.
Further, the process cartridge of the present embodiment forms a toner image by attaching toner contained in a developer to the electrostatic latent images formed on the surfaces of the photoreceptors 2Y, 2M, 2C, and 2K using a developing device. The toner image is finally transferred onto a transfer sheet to form an image, and is detachable from the main body of the printer for cleaning the toner remaining after the toner image is transferred from the surface of the photoconductor, and the photoconductor 2Y. , 2M, 2C, 2K, at least the developing device and the photosensitive members 2Y, 2M, 2C, 2K are integrally supported, and the above-described developing device is used as the developing device. . By using this developing device, it is possible to obtain a good image with reduced image density unevenness. Furthermore, maintenance and replacement of the image forming means including the photosensitive member and the developing device are facilitated.
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ プロセスカートリッジ
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 感光体（潜像担持体）
１０ 光書込ユニット
４０Ｙ 現像装置
４２ 現像ローラ
４１ｄ ドクタ磁極
４５ ドクタブレード
４８Ｙ ドラムクリーニング装置
４９ 可動部材（空間形成部材）
５００ 磁性キャリア
Ａ 第１の仮想線
Ｂ 第２の仮想線
Ｄ 第３の仮想線
1Y, 1M, 1C, 1K Process cartridge 2Y, 2M, 2C, 2K Photosensitive member (latent image carrier)
DESCRIPTION OF
500 Magnetic carrier A 1st virtual line B 2nd virtual line D 3rd virtual line
Claims (11)
該現像ローラ上に担持されて現像領域に搬送される現像剤の量を規制すべく、該現像ローラの表面との間に規制用間隙が形成されるように配置された現像剤量規制部材と、
該現像剤量規制部材の現像ローラ表面移動方向上流側で該現像ローラの表面に担持された現像剤を収容する現像剤収容空間を、該現像剤量規制部材及び該現像ローラとともに形成する空間形成部材とを備えた現像装置において、
上記複数の磁極のうち、上記現像剤量規制部材よりも現像ローラ表面移動方向上流側に位置しかつ上記規制用間隙に最も近接した規制用磁極により、上記現像ローラの表面に生じる磁束の該表面における法線方向の最大磁束密度Ｊが２０［ｍＴ］以上７０［ｍＴ］以下であり、
該現像ローラの回転軸に直交する仮想面において、該現像ローラの表面で該最大磁束密度Ｊとなる最大値点と該現像ローラの回転軸とを結ぶ第１の仮想線と、該現像ローラの表面で法線方向の磁束密度が該最大磁束密度Ｊの半分となる２つの半値点のうち、該現像ローラ表面移動方向上流側に位置する上流側半値点と該現像ローラの回転軸とを結ぶ第２の仮想線との真ん中を通る第３の仮想線によって、該仮想面における上記現像剤収容空間を分割したときの、上記現像剤量規制部材に隣接する側の空間部分の面積をＳとしたとき、Ｓ／Ｊが０．３［ｍｍ2／ｍＴ］以上０．７［ｍｍ2／ｍＴ］以下となるように構成したことを特徴とする現像装置。 A developing roller that carries a developer containing magnetic particles on the surface by a magnetic force generated by a plurality of magnetic poles fixedly disposed therein, and conveys the developer to a developing region;
A developer amount regulating member arranged so as to form a regulating gap with the surface of the developing roller in order to regulate the amount of the developer carried on the developing roller and conveyed to the developing region; ,
Formation of a space for forming a developer accommodating space for accommodating the developer carried on the surface of the developing roller on the upstream side of the developing roller surface moving direction of the developer amount regulating member together with the developer amount regulating member and the developing roller In a developing device comprising a member,
Of the plurality of magnetic poles, the surface of the magnetic flux generated on the surface of the developing roller by the regulating magnetic pole located on the upstream side in the moving direction of the developing roller relative to the developer amount regulating member and closest to the regulating gap The maximum magnetic flux density J in the normal direction at 20 [mT] or more and 70 [mT] or less,
A first imaginary line connecting a maximum value point at which the maximum magnetic flux density J is formed on the surface of the developing roller and a rotating shaft of the developing roller on a virtual plane orthogonal to the rotating shaft of the developing roller; Of the two half-value points where the magnetic flux density in the normal direction on the surface is half of the maximum magnetic flux density J, the upstream half-value point located upstream of the developing roller surface movement direction is connected to the rotation axis of the developing roller. The area of the space portion adjacent to the developer amount regulating member when the developer containing space in the virtual plane is divided by the third virtual line passing through the middle of the second virtual line is denoted by S. A developing device, wherein S / J is 0.3 [mm 2 / mT] or more and 0.7 [mm 2 / mT] or less.
上記面積Ｓを変更し得るように、上記空間形成部材の少なくとも一部を配置変更可能に構成したことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
A developing device characterized in that at least a part of the space forming member can be repositioned so that the area S can be changed.
上記現像剤として、トナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤を用い、
該磁性粒子の粒径を２０［μｍ］以上５０［μｍ］以下としたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
As the developer, a two-component developer composed of toner and magnetic particles is used,
A developing device characterized in that the particle size of the magnetic particles is 20 [μm] or more and 50 [μm] or less.
上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであって、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3.
As the magnetic particles, a magnetic core material is coated with a resin coat film, and the resin coat film contains a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin and a melanin resin, and a charge control agent. What is used is a developing device.
上記現像剤に含まれるトナーとして、少なくともプレポリマーと、着色剤と、離型剤とからなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させて得られるものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3 or 4,
As a toner contained in the developer, a toner composition comprising at least a prepolymer, a colorant, and a release agent is dispersed in an aqueous medium in the presence of resin fine particles, and the toner composition is subjected to a polyaddition reaction. What is obtained is used and the developing device characterized by using.
上記現像剤に含まれるトナーとして、平均円形度が０．９５以上０．９９以下のものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
A developing device using toner having an average circularity of 0.95 or more and 0.99 or less as toner contained in the developer.
上記現像剤に含まれるトナーとして、形状係数ＳＦ−１が１２０以上１８０以下で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上１９０以下であるものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
A developing device using a toner having a shape factor SF-1 of 120 or more and 180 or less and a shape factor SF-2 of 120 or more and 190 or less as toner contained in the developer.
上記現像剤に含まれるトナーとして、体積平均粒径に対する個数平均粒径の比が１．０５以上１．３０以下のものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7.
A developing device using a toner having a ratio of number average particle diameter to volume average particle diameter of 1.05 to 1.30 as toner contained in the developer.
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 The toner contained in the developer is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the latent image carrier by a developing device to form a toner image, and the toner image is finally transferred onto a recording material to form an image. In the image forming apparatus to be formed,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
上記現像装置が有する現像ローラの表面と上記潜像担持体の表面との間隔が最小となる現像ギャップを、０．１［ｍｍ］以上、０．４［ｍｍ］以下に設定したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9.
The developing gap that minimizes the distance between the surface of the developing roller of the developing device and the surface of the latent image carrier is set to 0.1 [mm] or more and 0.4 [mm] or less. Image forming apparatus.
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The toner contained in the developer is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the latent image carrier by a developing device to form a toner image, and the toner image is finally transferred onto a recording material to form an image. It is detachable from the main body of the image forming apparatus for forming and cleaning the toner remaining after transferring the toner image from the surface of the latent image carrier, and is disposed around the latent image carrier. In a process cartridge that integrally supports at least the developing device and the latent image carrier among the devices or members,
A process cartridge using the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 as the developing device.
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