JP4334286B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の画像形成方法、及びプリンタ、ファックス、複写機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ホッパ内のトナーを磁性粒子で構成されるキャリアと混合して帯電させて、現像領域まで搬送して、対向する感光体上にトナー顕像を形成する画像形成方法及び画像形成装置のトナー帯電に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の現像方法としては、１成分現像方式で、帯電したトナーを補給するというものはあるが、２成分方式では該当するものは無かった。（例えば、特許文献１参照）
また、ホッパ内のトナーを磁性粒子で構成されるキャリアと混合して帯電させて現像領域まで搬送して、対向する感光体上にトナー顕像を形成する画像形成方法及び装置に関して、２成分現像装置で、現像剤の帯電量分布の規定により目的を達成しようという開示がある（例えば、特許文献２参照）。
当該文献に係る発明は、トナーの小粒径化によりトナーとキャリアの電荷交換性が低下するため、帯電の立ち上がりが低下し、結果として電荷分布が広くなり、カブリなどの画質欠陥が発生すること、更にトナーを小粒径化することにより、高温高湿下での帯電性の低下や、低温低湿下での帯電の立ち上がりが遅くなる現象が顕著になるという状況を改善しようとしたものである。
目的とするところは、細線再現性、階調性が良好で、カブリのない画像形成が可能で、転写効率が高く、耐久性に優れた静電潜像用トナー、静電潜像用現像剤及びそれに使用する画像形成方法を提供することにあり、特にデジタル潜像を現像するための静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤及び画像形成方法を提供することにある。そのためにｑ／ｄ値の度数分布におけるピーク値が１．０以下であり、且つ、ボトム値が０．００５以上である事を特徴とする静電潜像現像用トナーを提案している。しかし、この方法はトナー帯電に関して具体的手段の記載に乏しい。
他の画像補正方法および画像形成装置として、感光体に現像された後に補正するための方法が開示されているが、非画像部に付着してしまったトナーに対しては効果がない（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】
特開平６−３０１２９０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３７７６１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２０６７４１公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のいずれも、２成分現像法についての記述がない、トナー帯電に関して具体的手段の記載に乏しい、非画像部に付着してしまったトナーに対しては効果がないという問題がある。
トナー補給時に、経時で現像剤が劣化している場合、あるいは、環境変動により現像剤の帯電量が著しく高くなっている場合に補給されたトナーが十分に攪拌され帯電する前に現像領域に達してしまい、カブリ、トナー飛散などの不具合が発生する。特に、新しいトナーが補給されたときには、現像剤の表層に浮遊した補給トナーはキャリアと接することができず帯電しない。
また、補給するトナーとして、リサイクルトナーを用いる場合に、トナーの帯電が不充分であることが多く、カブリ、トナー飛散などの不具合が顕著に発生するという問題もある。
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、磁性粒子とトナーを使用する２成分現像装置において、帯電手段で強制的にトナーに電荷を与えることにより、トナーが離脱した後のキャリアに残ったチャージを緩和し、キャリア間のトナーの移動が阻害され、トナーの帯電量のバラツキが大きくなることを防止し、トナーの再配置を速やかにしてトナーの帯電量を安定させ、トナーを十分に帯電させ、現像領域には安定した帯電量を持つ現像剤中のトナーのみが供給され、カブリ、トナー飛散などが低減され、画像の高画質とトナー飛散低減を両立させ、補給トナーが画像に影響を及ぼさず、機内及びカートリッジ内の汚染、画像の地肌汚れが防止できる画像形成方法及び装置を提案することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ケースと、該ケース内に収容されている少なくともキャリア及びトナーからなる現像剤と、前記ケース内に回転可能に保持され、内部に固定された磁石を有して前記現像剤を表面に担持して現像領域まで搬送する現像スリーブと、前記現像剤を攪拌搬送する複数のスクリュと、を備え、前記複数のスクリュのうちの１本のスクリュ上に新規のトナーが補給される現像装置において、前記ケース内で、新規のトナーが補給される前記１本のスクリュの上方に放電装置を配置し、前記新規のトナーが補給された直後に、前記放電装置に放電をさせる現像装置を特徴とする。
請求項２の発明は、前記放電装置が、コロナ放電による放電装置である請求項１に記載の現像装置を特徴とする。
請求項３の発明は、使用する前記トナーの円形度が、＞０．９６を満たす請求項１又は２に記載の現像装置を特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置を備えるプロセスカ−トリッジを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置を備える画像形成装置を特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明で使用する画像形成装置の画像形成部の構成を模式的に表したもので、感光体である像坦持体を１、ドクタである規制部材を２、現像スリーブである現像剤坦持体を３、スクリュ４及び５、ケース６、現像剤７、磁石８、補給トナー９、トナー帯電手段１０として説明する。
現像スリーブ３は非磁性の回転可能ないわゆるスリーブ状の形状を持ち、その内部には複数の磁石８を固定配設している。磁石は固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。本実施例ではスリーブの直径を１８φとし、表面はサンドブラスト処理を行い１０〜２０μｍＲＺの範囲に入るような粗さである。また、１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成することもある。現像スリーブ３は現像剤７の磁気ブラシを形成し、磁石８のＳ側の領域に、現像スリーブ３上の現像剤７の磁気ブラシと接触するようにして、トナー坦持体として感光体１に対向して配設される。
ドクタ２は現像スリーブ３に対して、現像スリーブ３上に形成された現像剤７の磁気ブラシに接触するよう配置される。感光体１、現像スリーブ３それぞれの回転方法は、図１の矢印に示した通りである。現像スリーブ３上の現像剤は、感光体１に当接して感光体１上の潜像を現像するものである。感光体１はアルミ等の素管に感光性を有する有機感光体を塗布し、感光層を形成したドラムタイプのものを示した。
ケース６に収容された現像剤７はトナーと磁性粒子が混合されたもので攪拌・搬送部材や現像スリーブ３の回転力、磁石８の磁力によって攪拌され、トナーには磁性粒子との摩擦帯電により電荷が付与される。
一方、現像スリーブ３上に坦持された現像剤７はドクタ２によって規制され現像剤７の一定量が現像スリーブ３に坦持され、残りはケース６内に戻される。
【０００７】
本実施例ではドクタ２と現像スリーブ３の間の最近接部に於ける間隔は０．６ｍｍに設定され、またドクタ２に対向した磁石８の磁極はドクタ２よりも現像スリーブ３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、現像剤７のドクタ２から戻るような循環流を容易に形成することが出来る。
ところが、経時で現像剤が劣化している場合、あるいは、環境変動により現像剤の帯電量が著しく高くなっている場合に補給トナー９は十分に攪拌され帯電する前に現像領域に達してしまいカブリ、トナー飛散などの不具合が発生する。
トナーが補給されたときには、現像剤の表層に浮遊した補給トナーはキャリアと接することができず帯電しないが、本実施例は補給直後にトナー帯電手段１０で強制的にトナーに電荷を与える事ができるため、トナーは十分に帯電し、経時で安定した画像を得ることができる。
トナー帯電手段１０は、コロトロン帯電器を用い、｜３０００Ｖ｜から｜６０００Ｖ｜のバイアスをかけ放電させ、トナーを帯電させることができる。また、トナー帯電器１０は、トナーを補給したときだけ使用する。そのときのトナーのＥ−ＳＰＡＲＴアナライザー（ホソカワミクロン製）で計測された帯電量分布を図２に示す。
また、ケース内の形状が図３のような形式であっても帯電手段１０を設けることによりトナーに帯電することができる。
【０００８】
更に本発明を詳細に説明する。トナーは、トナー粒子内に磁性体を含有させ、磁性トナーとして使用することも出来る。具体的な磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属とアルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物等が挙げられる。
これらの磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、このときの磁性体の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して２０〜２００重量部、特に好ましくは結着樹脂１００重量部に対して４０〜１５０重量部である。
トナーに、外添剤として用いられる添加剤としては、従来公知のものが使用できるが、具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等が挙げられ、特にＳｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナが好適に用いられる。
また、このときの添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。
【０００９】
添加剤の添加量が、０．５重量部未満であると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、また、転写性や耐熱保存性も不十分となり、また、地汚れやトナー飛散の原因にもなりやすい。１．８重量部より多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等の感光体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤による感光体等へのフィルミングが生じやすくなり、クリーニングブレードや感光体等の耐久性が低下し、定着性も悪化する。さらに、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必要があり、付着量が増えるため、特にその傾向が顕著である。
さらに、カラートナーとして用いる場合には、添加剤が多く含有されていると、透明シートに形成されたトナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られにくくなる。ここで、添加剤の含有量の測定には種々の方法があるが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。すなわち、添加剤の含有量既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて、添加剤の含有量を求めることができる。
さらに、本発明に用いられる添加剤は、必要に応じ、疎水化、流動性向上、帯電性制御等の目的で、表面処理を施されていることが好ましい。
ここで、表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物等が好ましく、例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等が挙げられる。又、処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等があるが、本発明においては、いずれの方法も好適に用いることができる。
トナーの体積平均粒径の範囲は３〜７μｍが好適であるが、本実施例では５μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応する事が可能である。
【００１０】
キャリアは、フェライト等の磁性材料、又は磁性材料を含有した金属もしくは樹脂をコアとして、表層はシリコーン樹脂等で被覆したものである。現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径１μｍ以下のものが好ましい。平均粒子径が１μｍよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
【００１１】
図４は、トナー帯電手段であるコロトロン帯電器を、現像スリーブの現像剤を汲み上げる領域から現像剤規制部材に至る間に帯電手段１０として設けたものである。その他の構成、作用は図１と同様であるので説明を割愛する。
この様な配置にすることによって、現像剤量の変動や画像形成装置が傾いた場合でも、現像スリーブが当該領域で保持する現像剤の量が、攪拌部の現像剤の表面（現像剤液面）に比べ変動が小さいので、帯電手段に与えるバイアスの変動を小さくでき、トナーを安定して帯電させることができる。
図５は、トナー帯電手段であるコロトロン帯電器を、現像剤規制部材から現像に至る間に帯電手段１０として設けたものである。その他の構成、作用は図１と同様であるので説明を割愛する。
帯電手段１０の配置位置は、現像剤規制部材（ドクタ）通過後であるので磁気ブラシが一定の高さで形成されており、現像領域のトナーの帯電を一定にすることが可能になる。特に、現像に寄与の大きい磁気ブラシ先端のトナーに対して直接作用するので、トナーの帯電量を安定化できるため、カブリなどの画像不良や、トナー飛散の防止だけでなく、微細な画像の再現性も向上する。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、感光体が所定の周速度で回転駆動され、感光体の回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写される。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリ−ニング手段によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
本発明においては、上述の感光体、帯電装置手段、クリ−ニング手段及び現像手段、搬送基板等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。これによって帯電手段の整備の必要がなくなり安定した画像が形成できる。また、プロセスカ−トリッジにより、飛散しやすいトナーの総量を減少させることができ、機内及びカートリッジ内の汚染、画像の地肌汚れが防止できる。
図６に、このプロセスカ−トリッジ１１の概略図の１例を示す。ここでは、プロセスカ−トリッジ１１は、現像手段１２、感光体１３、クリーニング手段１４、帯電手段１５を一体化したものである。
ここにおいて、使用するトナーはフロー式粒子像測定器で計測した円形度が＞０．９６を満たすトナーが望ましい。使用するトナーの円形度が＞０．９６になると、帯電が安定しカブリ、トナー飛散のない画像形装置が得られる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ケースと、該ケース内に収容されている少なくともキャリア及びトナーからなる現像剤と、前記ケース内に回転可能に保持され、内部に固定された磁石を有して前記現像剤を表面に担持して現像領域まで搬送する現像スリーブと、前記現像剤を攪拌搬送する複数のスクリュと、を備え、前記複数のスクリュのうちの１本のスクリュ上に新規のトナーが補給される現像装置において、前記ケース内で、新規のトナーが補給される前記１本のスクリュの上方に放電装置を配置し、前記新規のトナーが補給された直後に、前記放電装置に放電をさせることにより、経時変化、環境変動などによる現像領域のトナーの帯電量の変動を減少させ、現像領域のトナーの帯電量が安定し、画像を安定させることができる。
【００１４】
請求項２によれば、放電装置が、コロナ放電による放電装置であることにより、補給トナーは帯電していないため十分に攪拌されないと正常な帯電に至る前に現像領域まで達してしまい、非画像部にトナーが付着しカブリ（地汚れ）、トナー飛散などを引き起こすことに対して、現像領域に至る前に強制的に帯電させるため、カブリ（地汚れ）、トナー飛散などを引き起こす帯電量のトナーを正常なトナーにすることができる。
【００１５】
請求項３によれば、円形度＞０．９６を満たすトナーを使用することによって高画質が得られ、トナー飛散低減との両立が可能となる。
請求項４、５によれば、飛散しやすいトナーの総量が減少させることができ、機内及びカートリッジ内の汚染、画像の地肌汚れが防止できる。また、経時変化、環境変動などによる現像領域のトナーの帯電量の変動を減少させ、現像領域のトナーの帯電量が安定し、画像の安定した、プロセスカートリッジ、画像形成装置を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の現像関連部の構成を示した概略断面図。
【図２】本発明の方法によるトナーの帯電量分布を従来例と比較した説明図。
【図３】本発明のトナー帯電手段が現像剤ケース内にある場合の概略断面図。
【図４】本発明の帯電手段がスリーブの現像剤規制部材前にある場合の断面図。
【図５】本発明の帯電手段がスリーブの現像剤規制部材後にある場合の断面図。
【図６】本発明に使用できるプロセスカートリッジの例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 規制部材（ドクタ）
３ 現像剤担持体（現像スリーブ）
４ スクリュ
５ スクリュ
６ ケース
７ 現像剤
８ 磁石
９ 補給トナー
１０ トナー帯電手段
１１ プロセスカートリッジ
１２ 現像手段
１３ 感光体
１４ クリーニング手段
１５ 帯電手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming method and an image forming apparatus such as a printer, a fax machine, and a copying machine. More specifically, the toner in a hopper is mixed with a carrier made of magnetic particles and charged. The present invention relates to an image forming method for transporting to a developing region and forming a toner visible image on an opposing photoreceptor, and toner charging of an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a conventional developing method, there is a one-component developing method in which charged toner is replenished, but there is no corresponding one in the two-component method. (For example, see Patent Document 1)
In addition, two-component development relates to an image forming method and apparatus for mixing toner in a hopper with a carrier composed of magnetic particles, charging and transporting the toner to a development area, and forming a toner visible image on an opposing photoreceptor. There is a disclosure that an apparatus achieves an object by defining a charge amount distribution of a developer (see, for example, Patent Document 2).
In the invention according to this document, the charge exchange property between the toner and the carrier is reduced by reducing the particle size of the toner, so that the rising of the charge is reduced, and as a result, the charge distribution is widened and image quality defects such as fogging occur. Furthermore, by reducing the particle size of the toner, it is intended to improve the situation in which the phenomenon of chargeability deterioration under high temperature and high humidity and the phenomenon that the rise of charging under low temperature and low humidity becomes prominent becomes remarkable. .
The target is an electrostatic latent image toner and an electrostatic latent image developer that have excellent fine line reproducibility and gradation, can form images without fogging, have high transfer efficiency, and are excellent in durability. It is also an object of the present invention to provide an electrostatic latent image developing toner, an electrostatic latent image developer, and an image forming method for developing a digital latent image. For this purpose, an electrostatic latent image developing toner has been proposed in which a peak value in a frequency distribution of q / d values is 1.0 or less and a bottom value is 0.005 or more. However, this method is poor in describing specific means regarding toner charging.
As another image correction method and an image forming apparatus, a method for correcting after developing on a photosensitive member is disclosed, but it is not effective for toner adhered to a non-image portion (for example, (See Patent Document 3).
[Patent Document 1]
JP-A-6-301290 [Patent Document 2]
JP-A-11-237761 [Patent Document 3]
JP 2000-206741 A
[Problems to be solved by the invention]
None of the above prior arts has a description of the two-component development method, there is a lack of description of specific means regarding toner charging, and there is a problem that it is ineffective for toner adhered to non-image areas.
When replenishing toner, if the developer has deteriorated over time, or if the developer charge is significantly high due to environmental fluctuations, the replenished toner will reach the development area before it is sufficiently stirred and charged. As a result, problems such as fogging and toner scattering occur. In particular, when new toner is replenished, the replenished toner floating on the surface of the developer cannot contact the carrier and is not charged.
In addition, when a recycled toner is used as the toner to be replenished, the toner is often insufficiently charged, and there is a problem that problems such as fogging and toner scattering occur remarkably.
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems. In a two-component developing device using magnetic particles and toner, the toner is forcibly applied by the charging means to remove the toner. The charge remaining on the carrier is alleviated, the movement of the toner between the carriers is hindered and the variation in the toner charge amount is prevented, the toner charge amount is quickly changed, and the toner charge amount is stabilized. Toner is sufficiently charged, and only the toner in the developer with a stable charge amount is supplied to the development area, fog and toner scattering are reduced, and both the high image quality of the image and the reduction of toner scattering are achieved. An object of the present invention is to propose an image forming method and apparatus that does not affect the image, and that can prevent contamination in the apparatus and the cartridge and contamination of the background of the image.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is characterized in that a case, a developer composed of at least a carrier and a toner accommodated in the case, and rotatably held in the case and fixed therein. A developing sleeve for carrying the developer on the surface and transporting the developer to the development region, and a plurality of screws for stirring and transporting the developer, and one of the plurality of screws. In a developing device in which new toner is replenished on a screw, a discharge device is disposed in the case above the one screw to which new toner is replenished, and immediately after the new toner is replenished. The developing device causes the discharge device to discharge.
The invention according to claim 2 is characterized in that the discharge device is a discharge device by corona discharge.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first or second aspect, wherein the circularity of the toner to be used satisfies> 0.96.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge including the developing device according to any one of the first to third aspects.
According to a fifth aspect of the invention, there is provided an image forming apparatus including the developing device according to any one of the first to third aspects.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a configuration of an image forming unit of an image forming apparatus used in the present invention. An image carrier as a photoconductor, 1 a regulating member as a doctor, and a developing as a developing sleeve. The agent carrier will be described as 3, screws 4 and 5, case 6, developer 7, magnet 8, replenishment toner 9, and toner charging means 10.
The developing sleeve 3 has a non-magnetic rotatable so-called sleeve-like shape, and a plurality of magnets 8 are fixedly disposed therein. Since the magnet is fixed, a magnetic force can be applied when the developer passes through a predetermined place. In this embodiment, the diameter of the sleeve is 18φ, and the surface is rough enough to be in the range of 10-20 μm RZ after sandblasting. A plurality of grooves having a depth of 1 to several mm may be formed. The developing sleeve 3 forms a magnetic brush of the developer 7, and contacts the magnetic brush of the developer 7 on the developing sleeve 3 in the region on the S side of the magnet 8, so that the photosensitive member 1 serves as a toner carrier. Opposed to each other.
The doctor 2 is disposed with respect to the developing sleeve 3 so as to contact a magnetic brush of the developer 7 formed on the developing sleeve 3. The respective rotation methods of the photoreceptor 1 and the developing sleeve 3 are as shown by the arrows in FIG. The developer on the developing sleeve 3 is in contact with the photoreceptor 1 and develops the latent image on the photoreceptor 1. The photoreceptor 1 is a drum type in which an organic photoreceptor having photosensitivity is applied to an element tube such as aluminum and a photosensitive layer is formed.
The developer 7 accommodated in the case 6 is a mixture of toner and magnetic particles, and is agitated by the rotational force of the agitating / conveying member and the developing sleeve 3 and the magnetic force of the magnet 8, and the toner is frictionally charged with the magnetic particles. Charge is applied.
On the other hand, the developer 7 carried on the developing sleeve 3 is regulated by the doctor 2, and a certain amount of the developer 7 is carried on the developing sleeve 3, and the rest is returned to the case 6.
[0007]
In this embodiment, the distance at the closest portion between the doctor 2 and the developing sleeve 3 is set to 0.6 mm, and the magnetic pole of the magnet 8 facing the doctor 2 is upstream of the doctor 2 in the rotation direction of the developing sleeve 3. It is inclined several degrees to the side. Thereby, a circulating flow of the developer 7 returning from the doctor 2 can be easily formed.
However, when the developer is deteriorated over time, or when the charge amount of the developer is remarkably increased due to environmental fluctuations, the replenishment toner 9 reaches the development region before being sufficiently stirred and charged. Inconveniences such as toner scattering occur.
When the toner is replenished, the replenished toner that floats on the surface layer of the developer cannot contact the carrier and is not charged. However, in this embodiment, the toner charging means 10 forcibly charges the toner immediately after the replenishment. Therefore, the toner is sufficiently charged, and a stable image can be obtained over time.
The toner charging means 10 can charge the toner by using a corotron charger and applying a bias of | 3000V | to | 6000V | The toner charger 10 is used only when toner is supplied. FIG. 2 shows the charge amount distribution measured with an E-SPART analyzer (manufactured by Hosokawa Micron) at that time.
Further, even if the shape in the case is as shown in FIG. 3, the toner can be charged by providing the charging means 10.
[0008]
Further, the present invention will be described in detail. The toner can also be used as a magnetic toner by containing a magnetic substance in the toner particles. Specific magnetic materials include iron oxides such as magnetite, hematite, and ferrite, metals such as cobalt and nickel, and these metals and aluminum, copper, lead, magnesium, tin, zinc, antimony, beryllium, bismuth, cadmium, and calcium. , Alloys with metals such as manganese, selenium, titanium, tungsten, vanadium, and mixtures thereof.
These magnetic materials desirably have an average particle diameter of about 0.1 to 2 μm, and the content of the magnetic material at this time is 20 to 200 parts by weight, particularly preferably a binder, with respect to 100 parts by weight of the binder resin. It is 40-150 weight part with respect to 100 weight part of resin.
As the additive used as an external additive in the toner, conventionally known additives can be used. Specifically, Si, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, In, Ga, Ni, Mn, Examples include oxides and composite oxides such as W, Fe, Co, Zn, Cr, Mo, Cu, Ag, V, and Zr. Particularly, silica, titania, and alumina which are oxides of Si, Ti, and Al are preferable. Used for.
Moreover, it is preferable that the addition amount of the additive at this time is 0.5-1.8 weight part with respect to 100 weight part of base particles, Most preferably, it is 0.7-1.5 weight part. .
[0009]
If the additive amount is less than 0.5 parts by weight, the fluidity of the toner is lowered, so that sufficient chargeability cannot be obtained, and transferability and heat-resistant storage stability are insufficient. It is easy to cause dirt and toner scattering. If the amount is more than 1.8 parts by weight, the fluidity is improved, but the photosensitive member cleaning failure such as chatter and blade turning, and the filming on the photosensitive member due to the additive released from the toner are likely to occur. The durability of the photoreceptor and the like is lowered, and the fixability is also deteriorated. Furthermore, toner dust is likely to occur in the fine line portion. In particular, in the case of a fine line output in a full-color image, it is necessary to superimpose toner of at least two colors, and the adhesion amount increases. It is.
Furthermore, when used as a color toner, if a large amount of additives are contained, a projected image is generated when a toner image formed on a transparent sheet is projected by an overhead projector, and a clear projected image is obtained. It becomes difficult. Here, although there are various methods for measuring the content of the additive, it is generally determined by a fluorescent X-ray analysis method. That is, a calibration curve is prepared by fluorescent X-ray analysis for a toner whose content of the additive is known, and the content of the additive can be obtained using this calibration curve.
Furthermore, the additive used in the present invention is preferably subjected to a surface treatment for the purpose of hydrophobization, fluidity improvement, chargeability control and the like, if necessary.
Here, the treatment agent used for the surface treatment is preferably an organic silane compound, for example, alkylchlorosilanes such as methyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, and dimethyldichlorosilane, and alkyl such as dimethyldimethoxysilane and octyltrimethoxysilane. Examples include methoxysilanes, hexamethyldisilazane, and silicone oil. In addition, as a treatment method, there are a method of immersing an additive in a solution containing an organosilane compound and drying, a method of spraying and drying a solution containing an organosilane compound as an additive, and the like in the present invention. Any method can be suitably used.
The range of the volume average particle diameter of the toner is preferably 3 to 7 μm, but in this embodiment, it is 5 μm, and can sufficiently cope with a high resolution image of 1200 dpi or more.
[0010]
The carrier is a magnetic material such as ferrite, or a metal or resin containing the magnetic material as a core, and the surface layer is coated with a silicone resin or the like. The content ratio of the carrier and the toner in the developer is preferably 1 to 10 parts by weight of the toner with respect to 100 parts by weight of the carrier. As the magnetic carrier, conventionally known ones such as iron powder, ferrite powder, magnetite powder, magnetic resin carrier having a particle diameter of about 20 to 200 μm can be used. Examples of the coating material include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, polyamide resin, and epoxy resin. Polyvinyl and polyvinylidene resins such as acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, Halogenated olefin resin such as vinyl, polyester resin such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, polyvinyl fluoride resin, polyvinylidene fluoride resin, polytrifluoroethylene resin, polyhexafluoro Propylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride And fluoro such as terpolymers of non-fluoride monomers including, and silicone resins. Moreover, you may make conductive powder etc. contain in coating resin as needed. As the conductive powder, metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide or the like can be used. These conductive powders preferably have an average particle diameter of 1 μm or less. When the average particle diameter is larger than 1 μm, it becomes difficult to control electric resistance.
[0011]
FIG. 4 shows a corotron charger, which is a toner charging unit, provided as a charging unit 10 from a region where the developer on the developing sleeve is pumped up to the developer regulating member. Other configurations and operations are the same as those in FIG.
With such an arrangement, even when the developer amount varies or the image forming apparatus is tilted, the amount of developer held in the region by the developing sleeve is reduced by the developer surface (developer liquid level) in the stirring section. ), The fluctuation of the bias applied to the charging means can be reduced, and the toner can be charged stably.
In FIG. 5, a corotron charger serving as a toner charging unit is provided as the charging unit 10 from the developer regulating member to the development. Other configurations and operations are the same as those in FIG.
Since the charging unit 10 is disposed after passing through the developer regulating member (doctor), the magnetic brush is formed at a constant height, so that the charging of the toner in the developing region can be made constant. In particular, it acts directly on the toner at the tip of the magnetic brush, which contributes greatly to development, so the charge amount of the toner can be stabilized, so that not only image defects such as fogging and toner scattering are prevented, but also fine image reproduction. Also improves.
[0012]
In the image forming apparatus of the present invention, the photosensitive member is rotationally driven at a predetermined peripheral speed, and in the course of rotation of the photosensitive member, the peripheral surface is charged uniformly with positive or negative predetermined potential by the charging means, and then subjected to slit exposure. In response to image exposure light from image exposure means such as laser beam scanning exposure or the like, an electrostatic latent image is sequentially formed on the peripheral surface of the photoreceptor, and the formed electrostatic latent image is then developed by the developing means. And the developed toner image is sequentially transferred by the transfer unit to a transfer material fed in synchronization with the rotation of the photoconductor between the photoconductor and the transfer unit from the paper feeding unit. . The transfer material that has received the image transfer is separated from the surface of the photosensitive member, introduced into the image fixing means, and fixed on the image, and printed out as a copy (copy). The surface of the photoconductor after the image transfer is cleaned by removing the transfer residual toner by a cleaning means, and after being further discharged, it is repeatedly used for image formation.
In the present invention, a plurality of constituent elements such as the above-described photosensitive member, charging device means, cleaning means and developing means, and transport substrate are integrally combined as a process cartridge, and this process is performed. The cartridge is configured to be detachable from a main body of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. As a result, it is not necessary to prepare charging means, and a stable image can be formed. Further, the process cartridge can reduce the total amount of toner that is easily scattered, and can prevent contamination in the apparatus and in the cartridge and background contamination of the image.
FIG. 6 shows an example of a schematic diagram of the process cartridge 11. Here, the process cartridge 11 is one in which the developing means 12, the photosensitive member 13, the cleaning means 14, and the charging means 15 are integrated.
Here, the toner to be used is preferably a toner whose circularity measured by a flow type particle image measuring device satisfies> 0.96. When the circularity of the toner used is> 0.96, an image forming apparatus can be obtained in which charging is stable and fog and toner are not scattered.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the case, the developer composed of at least the carrier and the toner accommodated in the case, and the magnet rotatably held in the case and fixed inside the case. A developing sleeve that carries the developer on the surface and conveys the developer to the developing region, and a plurality of screws that stir and convey the developer, and is provided on one of the plurality of screws. In the developing device to which new toner is replenished, a discharge device is disposed in the case above the one screw to which new toner is replenished, and immediately after the new toner is replenished, the discharge is performed. by the device to the discharge, aging, reduce the variation in the charge amount of the toner in the developing area due to environmental variation, the charge amount of toner in the developing region is stabilized, the image is stabilized That.
[0014]
According to claim 2 , since the discharge device is a discharge device based on corona discharge, the replenishment toner is not charged, so if it is not sufficiently agitated, it reaches the development area before reaching normal charging, resulting in a non-image. Toner is attached to the area and causes fogging (dirt) and toner scattering, so that the toner is forcibly charged before reaching the development area. Can be a normal toner.
[0015]
According to the third aspect , by using a toner satisfying the circularity> 0.96, a high image quality can be obtained and both toner scattering reduction can be achieved.
According to the fourth and fifth aspects , the total amount of toner that easily scatters can be reduced, and contamination in the apparatus and in the cartridge and background contamination of the image can be prevented. In addition, it is possible to obtain a process cartridge and an image forming apparatus in which the toner charge amount in the development area is reduced due to changes over time, environmental fluctuations, etc., and the toner charge amount in the development area is stabilized and the image is stable. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a development-related portion of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram comparing the charge amount distribution of toner according to the method of the present invention with a conventional example.
FIG. 3 is a schematic sectional view when the toner charging means of the present invention is in a developer case.
FIG. 4 is a cross-sectional view when the charging unit of the present invention is in front of a developer regulating member of a sleeve.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the case where the charging unit of the present invention is behind a developer regulating member of a sleeve.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a process cartridge that can be used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor 2 Restriction member (doctor)
3 Developer carrier (Development sleeve)
4 Screw 5 Screw 6 Case 7 Developer 8 Magnet 9 Supply toner 10 Toner charging means 11 Process cartridge 12 Developing means 13 Photoconductor 14 Cleaning means 15 Charging means

Claims (5)

ケースと、該ケース内に収容されている少なくともキャリア及びトナーからなる現像剤と、前記ケース内に回転可能に保持され、内部に固定された磁石を有して前記現像剤を表面に担持して現像領域まで搬送する現像スリーブと、前記現像剤を攪拌搬送する複数のスクリュと、を備え、前記複数のスクリュのうちの１本のスクリュ上に新規のトナーが補給される現像装置において、A case, a developer made of at least a carrier and a toner contained in the case, and a magnet rotatably held in the case and fixed inside, and carrying the developer on the surface. In a developing device comprising a developing sleeve for transporting to a developing region and a plurality of screws for stirring and transporting the developer, and a new toner is replenished on one of the plurality of screws,
前記ケース内で、新規のトナーが補給される前記１本のスクリュの上方に放電装置を配置し、前記新規のトナーが補給された直後に、前記放電装置に放電をさせることを特徴とする現像装置。  In the case, a discharge device is disposed above the one screw to which new toner is supplied, and the discharge device is discharged immediately after the new toner is supplied. apparatus. 前記放電装置が、コロナ放電による放電装置であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the discharge device is a discharge device using corona discharge . 使用する前記トナーの円形度が、＞０．９６を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein a circularity of the toner to be used satisfies> 0.96 . 請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。A process cartridge comprising the developing device according to any one of claims 1 to 3. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.

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