JP2006084900A - Developing device and electrophotographic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、２成分現像剤を用いた現像装置及びそれを用いた電子写真装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device using a two-component developer and an electrophotographic apparatus using the developing device.
電子写真方式の複写機やプリンタは、現在のビジネスには不可欠の機器となっている。このような複写機やプリンタなどを電子写真装置と呼び、感光体を帯電し、画像データに応じた露光を行って、感光体上に画像パタ−ンに対応した電荷分布を形成し、現像において電荷分布に応じてトナーを現像することによって初めて画像が目に見えるトナー像として現れる。その後、そのトナー像を用紙へ転写し、熱定着によって用紙上に固定し、画像として完成する。現像においては、粒径５から１０マイクロメートル前後の樹脂の粉体の着色粒子であるトナーと、フェライトやマグネタイト、鉄粉などの平均粒径が３０から１００マイクロメートルの磁性粒子であるキャリアを混合した２成分現像剤を用いる現像方式や、トナーに磁性粉を含有し、キャリアを用いない１成分現像方式が用いられている。 Electrophotographic copying machines and printers are indispensable for current business. Such a copier or printer is called an electrophotographic apparatus, and the photosensitive member is charged and exposed according to image data to form a charge distribution corresponding to the image pattern on the photosensitive member. Only when the toner is developed according to the charge distribution, the image appears as a visible toner image. Thereafter, the toner image is transferred to a sheet, fixed on the sheet by heat fixing, and completed as an image. In development, a toner that is colored particles of resin powder having a particle size of about 5 to 10 micrometers and a carrier that is magnetic particles having an average particle diameter of 30 to 100 micrometers such as ferrite, magnetite, and iron powder are mixed. A developing method using the two-component developer and a one-component developing method in which the toner contains magnetic powder and no carrier is used.
２成分現像剤を用いた電子写真装置では、磁石を備えた現像ロールによって感光体と現像ロールが向き合う空間（現像部）に現像剤が搬送され、感光体にトナーが現像される。現像ロールは、円筒状のスリーブロールの内側に磁石ロールを備えた構造が多く用いられている。また複数の現像ロールを用いた電子写真装置も知られている。 In an electrophotographic apparatus using a two-component developer, the developer is transported to a space (developing portion) where the photoreceptor and the development roll face each other by a developing roll provided with a magnet, and toner is developed on the photoreceptor. As the developing roll, a structure having a magnet roll inside a cylindrical sleeve roll is often used. An electrophotographic apparatus using a plurality of developing rolls is also known.
この２成分現像剤では、トナーとキャリアを混合したときの、トナーとキャリアの摩擦によってトナーを帯電させている。トナーが帯電することによって、感光体上にトナーが付着するので、画像を形成することができる。このため、トナーに適正な帯電量を与えることは、適正な濃さの画像を形成するために重要なことである。また、このトナーの帯電量が安定であることによって、画像の濃さも安定になる。また、トナーは消費されるので、現像剤中にトナーを補給する必要があり、補給されたトナーを速やかに帯電させる必要がある。これらの性能が良好になるような２成分現像剤として、トナー帯電量とトナーとキャリアの混合比（あるいは、現像剤中のトナーの重量割合であるトナー濃度）の関係がどのような特性が望ましいかの検討が行われ、望ましい特性の現像剤について開示されている。（例えば特許文献１）また、トナー濃度の設定についても、文献が知られている。（例えば非特許文献１）トナーを速やかに帯電させ、かつトナー濃度分布を均一にするためには、攪拌機構が必要である。現像装置の構造によっては、攪拌機構に現像剤を搬送する機能も要求される場合がある。（例えば非特許文献２）
電子写真装置では、高い印刷品質を実現するために、現像剤や現像装置に工夫がなされているが、感光体表面に対する移動方向が異なる２本の現像ロールを組合せた現像装置を用いることで画像後端欠けを防止している。（例えば特許文献２）
複数本の現像ロール用いる高速プリンタにおいて、コア材として酸化鉄に副成分として酸化マグネシウム及び／または酸化マンガンを含有したフェライトキャリアを用い、高画質および長寿命の２成分現像方法／現像剤を実現している。（例えば特許文献３）
しかし、７０ページ／分を超える印刷速度の高速電子写真装置で現像装置を小型化するためには、これらの従来技術では不十分である。これらの従来技術は、大型の現像装置を備えた連続紙タイプの電子写真装置で性能が確認されているが、平均粒子径１１０μｍと大粒径キャリアを用いており、キャリアでの擦りむらが画像に表れてしまい要求される高画質をもはや満足できない。また印刷濃度を確保するために大型の現像装置が必要であり、人手で保持することは困難であり、操作性に難がある。
In the two-component developer, the toner is charged by the friction between the toner and the carrier when the toner and the carrier are mixed. When the toner is charged, the toner adheres to the photoconductor, so that an image can be formed. For this reason, it is important to give an appropriate charge amount to the toner in order to form an image having an appropriate darkness. Further, since the charge amount of the toner is stable, the image density is also stabilized. Further, since the toner is consumed, it is necessary to replenish the toner in the developer, and it is necessary to quickly charge the replenished toner. As a two-component developer that improves these performances, it is desirable to have any characteristic regarding the relationship between the toner charge amount and the mixing ratio of the toner and the carrier (or the toner concentration that is the weight ratio of the toner in the developer). And a developer having desirable characteristics is disclosed. (For example, patent document 1) Moreover, literature is also known about the setting of a toner density. (For example, Non-Patent Document 1) A stirring mechanism is necessary to quickly charge the toner and make the toner density distribution uniform. Depending on the structure of the developing device, a function of conveying the developer to the stirring mechanism may be required. (For example, Non-Patent Document 2)
In an electrophotographic apparatus, a developer and a developing device are devised in order to realize high print quality, but an image can be obtained by using a developing device that combines two developing rolls having different moving directions with respect to the surface of the photoreceptor. The rear end chipping is prevented. (For example, Patent Document 2)
In a high-speed printer using multiple developing rolls, a high-quality and long-life two-component development method / developer is realized by using a ferrite carrier containing iron oxide as a core material and magnesium oxide and / or manganese oxide as a core component. ing. (For example, Patent Document 3)
However, these conventional techniques are insufficient to reduce the size of the developing device in a high-speed electrophotographic apparatus having a printing speed exceeding 70 pages / minute. Although these conventional technologies have been confirmed to perform with a continuous paper type electrophotographic apparatus equipped with a large developing device, they use a large particle diameter carrier with an average particle diameter of 110 μm, and the unevenness of the carrier is an image. Can no longer satisfy the required high image quality. In addition, a large developing device is required to secure the printing density, and it is difficult to hold it manually, and operability is difficult.
本発明が解決しようとする課題は、十分な印刷濃度の高品質な印刷を、高印字面積でかつ連続印刷が可能な小型の現像装置又は電子写真装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a small-sized developing device or electrophotographic apparatus capable of continuous printing with a high printing area and high quality printing with a sufficient printing density.
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を充填し、２成分現像剤を混合する回転部材を有する現像装置において、２成分現像剤中のトナーの重量割合であるトナー濃度を高濃度とし、回転部材は、回転軸と前記回転軸に周期的に配置された板状の部材を有し、板状の部材の外径をＣ（ｃｍ）、板状の部材が回転軸に周期的に配置された間隔をＤ（ｃｍ）としたとき、回転部材の回転数Ｎ(回／秒）がＮ＞５０／（Ｄ×Ｃ×Ｃ）を満足する回転数で回転する現像装置又は電子写真装置とする。 In a developing device having a rotating member for filling a two-component developer composed of toner and a carrier and mixing the two-component developer, the toner concentration, which is the weight ratio of the toner in the two-component developer, is set to a high concentration, And a plate-like member periodically arranged on the rotation shaft, the outer diameter of the plate-like member is C (cm), and the interval at which the plate-like member is periodically arranged on the rotation shaft Is a developing device or an electrophotographic apparatus in which the rotation number N (times / second) of the rotating member rotates at a rotation number satisfying N> 50 / (D × C × C).
本発明によれば、２成分現像剤を用いた電子写真装置で、後端欠けやキャリアによる擦りむらなどの画像不良が無い高品質かつ十分な印刷濃度を、連続してかつ高印字面積で印刷することを、小型の現像装置で実現できる。 According to the present invention, in an electrophotographic apparatus using a two-component developer, high quality and sufficient print density without image defects such as trailing edge chipping and unevenness of a carrier are printed continuously and in a high printing area. This can be realized with a small developing device.
小型の現像装置で、高品質かつ十分な印刷濃度を高印字面積で連続して印刷するため、現像剤のトナー濃度（％）をトナー体積平均径／キャリア体積平均径の４１倍から７０倍に設定し、かつスクリュー形状の攪拌部材の外形をＣ（ｃｍ）、スクリューのピッチをＤ（ｃｍ）としたとき、スクリューの回転数Ｎ（回／秒）が、５０／（Ｄ×Ｃ×Ｃ）より大きくなるように高速回転させること、更にトナー帯電量の絶対値を１５μＣ／ｇ以上となるようにする。 In order to continuously print high quality and sufficient printing density with a high printing area with a small developing device, the toner concentration (%) of the developer is increased from 41 times to 70 times the toner volume average diameter / carrier volume average diameter. When the outer shape of the screw-shaped stirring member is C (cm) and the screw pitch is D (cm), the screw rotation speed N (times / second) is 50 / (D × C × C). The toner is rotated at a high speed so as to be larger, and the absolute value of the toner charge amount is set to 15 μC / g or more.
次に、本発明が適用される電子写真装置について図１を用いて説明する。 Next, an electrophotographic apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
矢印方向に回転する感光体１は、帯電器２によって表面が一様に帯電される。露光器３は、コントローラ（図示せず）などから送られてくる画像デ−タに応じて光が明滅し、感光体１の表面を露光する。感光体１上では、光が照射された部分が導電化して表面の電荷が消失する。次に現像装置４によって電荷が消失した感光体１の表面にトナーが付着し、トナー像が形成される。給紙部（図示せず）から搬送されてきた用紙６は、転写器５の近傍に到達する。現像によって感光体１上に形成されたトナー像は、転写器５によって用紙６に転写される。用紙６に転写されたトナー像は、定着装置（図示せず）の加熱によって融解されて、用紙６上に固着される。用紙６は、そのまま排紙される。その後、用紙６に転写されずに感光体１の表面に残留したトナーを清掃機７で除去する。以後同様に、感光体１上に画像形成が行なわれる。なお、露光器３の例としては、半導体レーザやＬＥＤ等があげられる。また定着装置としては、加熱ローラと加圧ローラ又はベルトを用いた構成があげられる。
The surface of the
図２に現像装置４の詳細を示す。現像装置４には、トナーとキャリアからなる２成分の現像剤１５が保持されており、内部に磁石を備えた現像ロール８，９の回転にともなって、現像剤１５は、現像ロール８，９が感光体１と向かい合った現像部へと搬送される。現像剤１５中のトナーの重量割合（トナー濃度）は、３〜１５％程度の範囲で調整される。現像ロール８，９には、直流あるいは直流に交流を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、感光体１と同じ帯電極性のトナーは感光体１と現像ロール８，９間の電界の作用で、感光体１表面の電荷が消失した場所に付着する。感光体１と現像ロール８，９の間隔は、０．５ｍｍである。また、感光体１の表面移動速度と現像ロール８，９表面の移動速度の比は、絶対値で１：１．５である。現像剤１５は、搬送ロール１２によって現像ロール８，９方向へ搬送され、ドクターブレードと呼ばれる規制部材１０によって現像ロール８，９から感光体１との現像部に搬送される。現像されずに現像ロール８に残った現像剤は、ブレード１１によってかきとられ再び現像装置４内に戻って攪拌スクリュー１３によって攪拌される。
FIG. 2 shows details of the developing
現像によってトナーが消費されると、現像装置４の現像剤中のトナー濃度が低下し、トナー濃度センサ１６の出力値が変化する。トナー濃度センサ１６の出力値を、制御装置（図示せず）が記憶しているトナー濃度の所定値と比較し、トナー濃度が所定値より低下したことを検出すると、トナーホッパ１４から現像装置４内にトナーを補給する。トナー濃度センサ１６の出力が所定のトナー濃度に対応した値になると、現像装置４内のトナー濃度が過剰にならないように制御装置はトナー補給を停止させる。
When the toner is consumed by the development, the toner concentration in the developer of the developing
補給されたトナーは、２つある攪拌スクリュー１３によって現像剤中へ混合される。攪拌スクリュー１３は、現像剤を搬送する役目も担っており、図面上で手前側と向こう側に、それぞれ逆方向に現像剤を搬送する。攪拌スクリュー１３は、アルキメデスのスクリューと同じ形状をしている。図３に示すように、スクリューの羽根１３１が、軸１３２に巻きつけられた形状である。羽根１３１の外径をＣ（ｃｍ）、羽根１３１のピッチをＤ（ｃｍ）とする。この攪拌スクリュー１３によって１秒間あたりに搬送される現像剤の体積（ｃｍ３）は、羽根の断面積（約０．７８×Ｃ×Ｃ）と羽根のピッチＤとの回転数Ｎ（回／秒）の積で表される。
The replenished toner is mixed into the developer by two stirring
図２に示す現像装置４の現像ロール８は、現像ロール表面の移動方向が感光体１の表面移動方向とは逆方向（矢印方向）に回転し画像後端部の現像が良好に行われる。現像ロール９は、現像ロール表面の移動方向が感光体１の表面移動方向とは同方向（矢印方向）に回転し画像先端部の現像が良好に行われる。また、これに用いられる現像剤のキャリアは粒径を７０μｍ以下とすることによって、擦りむらの無い画像が得られる。さらに、キャリアの体積抵抗率を１０の６乗Ωｃｍ以上とすることによって、キャリアへの電荷注入が阻止され、画像の転写抜けの原因となるキャリアの感光体１への付着を防止することができる。
In the developing
また、現像装置４は、現像ロールを２本備えていることから、現像能力にも優れている。この現像能力を連続的に維持するためには、現像剤の攪拌能力と搬送能力を高める必要があり、そのためには攪拌スクリュー１３の寸法と攪拌速度（スクリューの回転数）の適正化が必要である。具体的には、補給トナーの帯電を立ち上げるために攪拌回数を増やすこと、現像に使用されトナー濃度が減少した現像剤を十分なトナー濃度の現像剤と入れ替えるため搬送速度を速くすることである。
Further, since the developing
日立プリンティングソリューションズ製の電子写真装置であるＤＤＰ９２（毎分９２ページの印刷速度のカット紙プリンタ）を用いて、攪拌スクリューの攪拌条件の適正化を行った。使用した現像剤は、体積平均粒径８．５μｍのスチレンアクリルトナーと体積平均粒径６５μｍのマグネタイトキャリアを、トナー濃度４．８重量％となるように混合した現像剤を用いた。 Using DDP92 (cut paper printer with a printing speed of 92 pages per minute), an electrophotographic apparatus manufactured by Hitachi Printing Solutions, the stirring conditions of the stirring screw were optimized. The developer used was a developer in which a styrene acrylic toner having a volume average particle diameter of 8.5 μm and a magnetite carrier having a volume average particle diameter of 65 μm were mixed so as to have a toner concentration of 4.8% by weight.
図３では、攪拌スクリュー１３の羽根１３１の外径寸法Ｃは３．５ｃｍ、ピッチＤは２．４ｃｍとする。攪拌スクリューの回転数を変えた実験によって、連続的に１００％ベタ画像を印刷した場合に、目視で判別できる程度の印刷濃度の低下（光学濃度でおよそ０．０７）を引き起こさない最少の回転数は、毎秒１．７回転であった。即ち、５０／（０．７８×Ｄ×Ｃ×Ｃ）以上の回転数であれば連続印刷時に目立った印刷濃度低下を引き起こさないことがわかった。また、高速に攪拌することによって補給されたトナーが速やかに帯電することになり、弱帯電トナーが原因となるカブリは発生せず、鮮明な印刷画像が得られた。
In FIG. 3, the outer diameter C of the
また、キャリアのコア剤としては、マグネタイトの他に、鉄粉キャリア、マグネシウムフェライト、磁性粉と樹脂を混練したバインダー型キャリアを用いることができる。鉄粉キャリアとマグネシウムフェライトは、重金属が添加されていないため、装置から漏れ出た場合や廃棄する場合に環境へ悪影響を及ぼすことが無い。バインダー型キャリアは、磁気的に飽和しやすく、擦りの影響が更に低減されるので、より高画質な印刷が可能となるという利点がある。 As the carrier core agent, in addition to magnetite, an iron powder carrier, magnesium ferrite, a binder type carrier in which magnetic powder and a resin are kneaded can be used. Since the iron powder carrier and magnesium ferrite are not added with heavy metals, they do not adversely affect the environment when they leak from the device or when they are discarded. Since the binder type carrier is easily saturated magnetically and the influence of rubbing is further reduced, there is an advantage that printing with higher image quality is possible.
更に、高印字率での連続印刷濃度安定性を向上させるため、キャリアの帯電能力を高め、現像剤のトナー濃度を高められるようにした。具体的には、キャリアの表面に、複数のシリコン樹脂を混合し、そこに電子付与性が高いと考えられる導電剤（カーボンブラック）を添加した樹脂でコーティングした。この処方によって、従来、非特許文献１に記載されているトナー濃度の限界、即ち８．５μｍトナーと６５μｍキャリアの組み合わせの場合、約４．８重量％、を超えたトナー濃度とすることが可能になった。具体的には、５．４重量％以上、９．２重量％以下、即ち、トナー／キャリア粒径比の４１倍から７０倍の範囲で設定可能となった。
Furthermore, in order to improve the continuous printing density stability at a high printing rate, the charging ability of the carrier is increased and the toner density of the developer can be increased. Specifically, a plurality of silicon resins were mixed on the surface of the carrier and coated with a resin to which a conductive agent (carbon black) considered to have a high electron-donating property was added. With this formulation, it is possible to achieve a toner concentration exceeding the limit of the toner concentration described in
トナー濃度を９重量％で設定した場合、連続印刷時の印刷濃度の低下は、０．０３以下であり、目視ではこの濃度差を認識することはできなかった。 When the toner density was set at 9% by weight, the decrease in print density during continuous printing was 0.03 or less, and this density difference could not be recognized visually.
また、本実施例において、キャリアのコア材にマグネシウムフェライトを用いた場合、マグネシウムフェライトはコア材の電気抵抗が高いため、キャリアの表面コーティング樹脂中に導電剤を添加した場合でもキャリア抵抗を高く維持できるので、直流現像バイアス電圧に交流電圧を重畳して用いることができ、階調特性の再現性がよくなるという効果が得られた。 Also, in this example, when magnesium ferrite is used for the carrier core material, the magnesium ferrite has high electrical resistance of the core material, so the carrier resistance is kept high even when a conductive agent is added to the carrier surface coating resin. As a result, it is possible to use an AC voltage superimposed on the DC developing bias voltage, and the effect of improving the reproducibility of the gradation characteristics is obtained.
さらに、本実施例において、キャリアのコア材にマグネタイトを用いた場合、マグネタイトは飽和磁化がマグネシウムフェライトの１．３倍程度あるので現像ロールへの磁気的拘束力が強く、感光体へキャリアが付着するキャリア飛びの現象が生じず、キャリア飛びが原因で発生する転写不良が少なくなり、欠陥の少ない高品質な印刷画像が得られる。 Furthermore, in this example, when magnetite is used as the core material of the carrier, the magnetite has a saturation magnetization about 1.3 times that of magnesium ferrite, so the magnetic binding force to the developing roll is strong, and the carrier adheres to the photoreceptor. The carrier skip phenomenon does not occur, transfer defects caused by the carrier skip are reduced, and a high-quality printed image with few defects can be obtained.
更に、高印字率での印刷品質を良好にするため、トナー帯電量についての実施例を説明する。使用したキャリアは、実施例２のキャリアと同じであり、トナーの構成成分である帯電制御剤の種類や添加量、キャリアコーティングの焼付温度などを変えることでトナー帯電量を調整できる。帯電制御剤の種類や添加量を変えたトナーを数種類、焼付温度を変えたキャリアを数種類試作し、それらを組合せて適切な帯電量となるトナーとキャリアの組み合わせを見出すことができた。 Furthermore, in order to improve the printing quality at a high printing rate, an example of the toner charge amount will be described. The carrier used is the same as that of Example 2, and the toner charge amount can be adjusted by changing the type and amount of the charge control agent, which is a component of the toner, and the baking temperature of the carrier coating. Several types of toners with different types and addition amounts of charge control agents and several types of carriers with different baking temperatures were prototyped, and by combining them, it was possible to find a combination of toner and carrier that gave an appropriate charge amount.
図４に、このようにして試作した体積平均粒径８．５μｍのトナーと体積平均粒径３５μｍのキャリアを組合せた現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍと、トナー濃度ＴＣの関係を示す。図４のＣ−１は本発明の実施に特に好適な特性の現像剤である。一方、Ｃ−２は、本発明の実施に使える特性の現像剤である。トナー濃度ＴＣが増加するとトナー帯電量Ｑ／Ｍは低下する特性である。これは、トナーの帯電がキャリアとの摩擦で発生するのであるが、トナー濃度が高くなるとトナーとキャリアとの摩擦で発生する電荷量を多くのトナーで分かち合わなければならなくなるためである。トナー濃度が過剰になると十分帯電できなくなる弱帯電トナーが発生し、印刷画像にカブリなどの汚れが発生するという課題がある。そのため、トナー帯電量は適切な値以上になるように調整する必要がある。トナー帯電量はトナー濃度によって変化するため、トナー濃度の設定と合わせて適切な値に調整する必要がある。 FIG. 4 shows the relationship between the toner charge amount Q / M and the toner concentration TC of the developer obtained by combining the toner having the volume average particle diameter of 8.5 μm and the carrier having the volume average particle diameter of 35 μm. C-1 in FIG. 4 is a developer having characteristics particularly suitable for carrying out the present invention. On the other hand, C-2 is a developer having characteristics that can be used in the practice of the present invention. The toner charge amount Q / M decreases as the toner concentration TC increases. This is because toner charging occurs due to friction with the carrier, but when the toner concentration increases, the amount of charge generated due to friction between the toner and the carrier must be shared by many toners. When the toner density is excessive, there is a problem that weakly charged toner that cannot be sufficiently charged is generated and the printed image is smudged. Therefore, it is necessary to adjust the toner charge amount so as to be an appropriate value or more. Since the toner charge amount varies depending on the toner concentration, it is necessary to adjust the toner charge amount to an appropriate value in accordance with the setting of the toner concentration.
図４のＣ−１の現像剤を用いた場合、トナー濃度ＴＣはおよそ１７重量％（トナー径／キャリア径の７０倍の値）まで増加しても、印刷画像にカブリなどの汚れが目立つことは無かった。しかし、Ｃ−２の現像剤を用いた場合、トナー濃度が１１重量％を超えると印刷画像の背景部が汚れるというカブリが発生してしまった。体積平均粒径８．５μｍのトナーと体積平均粒径３５μｍのキャリアを組合せた場合、非特許文献１によればトナー濃度は８．８重量％が適切であるが、本発明のように、トナーとキャリアの組み合わせによっては、非特許文献１で開示されている条件以上のトナー濃度で使うことが可能となる。
When the developer of C-1 in FIG. 4 is used, even if the toner concentration TC increases to about 17% by weight (a value of 70 times the toner diameter / carrier diameter), stains such as fog are conspicuous in the printed image. There was no. However, when the C-2 developer was used, fogging occurred in which the background portion of the printed image became dirty when the toner concentration exceeded 11% by weight. When a toner having a volume average particle diameter of 8.5 μm and a carrier having a volume average particle diameter of 35 μm are combined, according to
以上の検討結果から、トナー帯電量が絶対値で１５μＣ／ｇ以上となるような条件で使うことで、カブリのような印刷画像の汚れを発生させないことが判った。Ｃ−１の現像剤の場合、トナー濃度１６重量％で連続印刷した場合、Ｃ−２の現像剤でトナー濃度１０重量％で連続印刷した場合、いずれの場合もカブリの無い印刷画像が得られた。なお、トナー濃度を先の説明の１７重量％と１１重量％よりも１重量％小さな値に設定したのは、印刷に伴うトナーの消費とそれによるトナー補給で局所的にはトナー濃度が過剰になる場所が発生するので、その部分での弱帯電トナーの発生を回避するためである。 From the above examination results, it was found that the use of the toner charge amount under the condition that the absolute value is 15 μC / g or more does not cause the smear of the printed image such as fog. In the case of the C-1 developer, when the continuous printing is performed at a toner concentration of 16% by weight, or when the continuous printing is performed by using the C-2 developer at a toner concentration of 10% by weight, a print image without fogging can be obtained. It was. It should be noted that the toner concentration is set to a value that is 1% by weight smaller than 17% by weight and 11% by weight as described above, because the toner concentration is locally excessive due to the toner consumption and the toner replenishment associated with printing. This is because the occurrence of weakly charged toner in that portion is avoided.
本実施例のように、特に高トナー濃度の現像剤を使用することで、高印字率、或いはトナー消費量が多い高速印刷においても、印刷濃度を維持しつつ、カブリの無い印刷を連続的に行うことができる。 As in this embodiment, by using a developer having a high toner density, printing without fogging can be continuously performed while maintaining the printing density even in high-speed printing with high printing rate or high toner consumption. It can be carried out.
本発明のような高トナー濃度現像剤でカブリの無い印刷を連続的に行うことができる現像装置は、特に印字率の高い多色プリンタに好適である。 A developing device capable of continuously performing fogless printing with a high toner concentration developer as in the present invention is particularly suitable for a multicolor printer having a high printing rate.
図５は、４色プリンタの１例を示した模式図である。図５で、１０１から１０４は、図１に示した画像形成装置が４つ接続されたものであり、ベルト２００上に乗って搬送される用紙６上に、転写装置５１〜５４によって順に各色が転写され４色画像が印刷される。使用する４色を、イエロー，マゼンタ，シアン，黒とすることによって、図５の構成はフルカラープリンタとなる。特にイメージを印刷するフルカラープリンタでは、平均的に連続各色３０％以上の印字密度となる場合があるが、本発明の現像装置では、実施例１から３に説明したように安定な画像濃度を得ることが可能であり、このような用途には特に適している。本発明の現像装置を用いることによって、全面多色の画像を連続的に、鮮明に印刷することができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a four-color printer. In FIG. 5, reference numerals 101 to 104 denote four connected image forming apparatuses shown in FIG. 1, and each color is sequentially transferred onto the
本発明を高速連続紙プリンタに適用した場合の結果について説明する。実験に使用したプリンタは日立プリンティングソリューションズ製のＬ１６０型高速連続紙プリンタであり、印刷速度はＡ４換算で約２３０ｐｐｍである。実施例１の印刷速度９２ｐｐｍのプリンタに比べて、幅が１．３倍に広くなっており、感光体の表面移動速度は２倍である。 The results when the present invention is applied to a high-speed continuous paper printer will be described. The printer used in the experiment is an L160 type high-speed continuous paper printer manufactured by Hitachi Printing Solutions, and the printing speed is about 230 ppm in terms of A4. Compared to the printer of Example 1 with a printing speed of 92 ppm, the width is 1.3 times wider, and the surface moving speed of the photoreceptor is twice.
この速度において、本発明の現像装置４を適用した。使用した現像剤は、体積平均粒径９μｍのスチレンアクリルトナーと体積平均粒径６５μｍのマグネタイトキャリアである。トナー濃度を、トナー径／キャリア径の約５８倍の８重量％に設定した。その結果、光学濃度１．４の画像濃度を得ることができた。
At this speed, the developing
さらに、印刷速度を５００ｐｐｍに速度アップした実験では、現像ロールの本数を３本とした。これは図２の現像ロール９の感光体１回転方向下流側に、もう１本の現像ロールを加えた構成である。３本目の現像ロールを、現像ロール９と同じ回転方向とすることで、光学濃度１．４の画像濃度を得ることができた。 Furthermore, in the experiment in which the printing speed was increased to 500 ppm, the number of developing rolls was three. This is a configuration in which another developing roll is added downstream of the developing roll 9 in FIG. By setting the third developing roll to the same rotational direction as the developing roll 9, an image density of optical density 1.4 could be obtained.
本発明の現像装置を、日立プリンティングソリューションズ製の印刷速度７０ｐｐｍのプリンタＤＤＰ７０に適用した。使用した現像剤は、実施例３で、使用した図４のＣ−１の現像剤である。トナー濃度を１１重量％として使用した。その結果、図２に示す２本の現像ロールを備えた現像装置４では、十分過ぎる現像力が得られることがわかり、現像ロール８を取り去って、１本の現像ロール９のみで印刷実験を行った。その結果、１本の現像ロールを用いた場合でも印刷濃度１．４を連続的に印刷することができた。本発明では現像剤を高トナー濃度に設定しており、現像能力に優れるため、低速のプリンタにおいては、１本の現像ロールで十分な印刷濃度を得ることができる。本実施例で用いたＤＤＰ７０での印刷実験結果からは、１本の現像ロールでも現像能力に５０％の余力があった。また、印刷速度９２ｐｐｍのＤＤＰ９２で実験した結果でも、現像能力に３０％の余力があることが判った。したがって、本実施例の現像装置は印刷速度１２０ｐｐｍのプリンタまで適用できると考えられる。よって、本実施例で述べるところの低速プリンタは印刷速度が１２０ページ以下のプリンタである。
The developing device of the present invention was applied to a printer DDP70 manufactured by Hitachi Printing Solutions and having a printing speed of 70 ppm. The developer used is the developer C-1 of FIG. 4 used in Example 3. The toner concentration was 11% by weight. As a result, it can be seen that the developing
次に本発明の攪拌装置の他の実施例について説明する。図２の攪拌スクリュー１３はアルキメデスのスクリューの形状である場合を説明したが、図６に示すように、楕円板１３３を軸１３２に対して斜めに配列した攪拌装置を用いてもよい。らせん形状が連続したスクリューに比べて、製造が簡単である利点があり、低速のプリンタに用いるとよい。
Next, another embodiment of the stirring device of the present invention will be described. Although the case where the stirring
１…感光体、２…帯電器、３…露光器、４…現像装置、５…転写器、６…用紙、７…清掃機、８、９…現像ロール、１３…攪拌スクリュー、１４…トナーホッパ、１５…現像剤、１６…トナー濃度センサ、１３１…羽根、１３２…軸、１３３…楕円板、１０１〜１０４…画像形成装置、５１〜５４…転写装置、２００…用紙搬送ベルト。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記２成分現像剤中のトナーの重量割合であるトナー濃度を高濃度とし、
前記回転部材は、回転軸と前記回転軸に周期的に配置された板状の部材を有し、前記板状の部材の外径をＣ（ｃｍ）、前記板状の部材が前記回転軸に周期的に配置された間隔をＤ（ｃｍ）としたとき、前記回転部材の回転数Ｎ(回／秒）が下記式
Ｎ＞５０／（Ｄ×Ｃ×Ｃ）
を満足することを特徴とする現像装置。 In a developing device having a rotating member that fills a two-component developer composed of toner and a carrier and mixes the two-component developer,
The toner concentration, which is the weight ratio of the toner in the two-component developer, is set to a high concentration,
The rotating member includes a rotating shaft and a plate-like member periodically disposed on the rotating shaft. The outer diameter of the plate-like member is C (cm), and the plate-like member is the rotating shaft. When the periodically arranged interval is D (cm), the rotational speed N (times / second) of the rotating member is represented by the following formula: N> 50 / (D × C × C)
A developing device characterized by satisfying
前記２成分現像剤中のトナーの重量割合であるトナー濃度を高濃度とし、
前記回転部材は、回転軸と前記回転軸に周期的に配置された板状の部材を有し、前記板状の部材の外径をＣ（ｃｍ）、前記板状の部材が前記回転軸に周期的に配置された間隔をＤ（ｃｍ）としたとき、前記回転部材の回転数Ｎ(回／秒）が下記式
Ｎ＞５０／（Ｄ×Ｃ×Ｃ）
を満足することを特徴とする電子写真装置。 A photosensitive member, a charger for charging the surface of the photosensitive member, an exposure device for irradiating light on the surface of the photosensitive member, and a two-component developer composed of toner and a carrier are filled and the two-component developer is mixed. In an image forming apparatus including a developing device that has a rotating member and forms a toner image on the photoconductor, and a transfer device that transfers the toner image on the photoconductor to a sheet,
The toner concentration, which is the weight ratio of the toner in the two-component developer, is set to a high concentration,
The rotating member includes a rotating shaft and a plate-like member periodically disposed on the rotating shaft. The outer diameter of the plate-like member is C (cm), and the plate-like member is the rotating shaft. When the periodically arranged interval is D (cm), the rotational speed N (times / second) of the rotating member is represented by the following formula: N> 50 / (D × C × C)
An electrophotographic apparatus characterized by satisfying
The developing device has a first developing roll and a second developing roll having different rotation directions, and the developer is regulated to an appropriate amount by a regulating member provided between the first developing roll and the second developing roll. 6. The electrophotographic apparatus according to claim 5, wherein the electrophotographic apparatus is conveyed to a developing unit between the photosensitive member and the first and second developing rolls.
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