JP4941026B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus and a developing device used in the image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。 As a developing method employed in an electrophotographic image forming apparatus, a one-component developing method using only toner as a main component of a developer and a two-component developing method using toner and a carrier as main components of a developer are known. ing.
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。 The developing device of the one-component development system includes a toner carrying member that carries and conveys toner, and a friction charging member that contacts the toner carrying surface of the toner carrying member. When the toner carried on the toner carrying member passes through the contact position of the frictional charging member, the toner is brought into frictional contact with the frictional charging member to be thinned and charged to a predetermined polarity. As described above, the one-component developing device has an advantage that the configuration is simple, small, and inexpensive because the toner is charged by frictional contact with the frictional charging member. However, since the toner is subject to strong stress at the contact position of the frictional charging member, the toner is liable to deteriorate, so that the chargeability of the toner is impaired relatively early. In addition, the contact pressure between the toner carrying member and the frictional charging member reduces the ability of the toner to adhere and charge the toner, resulting in a relatively short life of the developing device.
二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、長期間の使用によりキャリアの表面に付着する汚れ(スペント)が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が低下し、かぶりやトナー飛散の問題が生じる。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことが考えられるが、これは現像装置の大型化を招く。 In the developing device of the two-component developing method, the toner and the carrier are charged to a predetermined polarity by frictional contact between the toner and the carrier, so that the toner receives less stress than the one-component developing device. Since the surface area of the carrier is larger than that of the toner, the toner is less likely to be adhered and soiled. However, dirt (spent) adhering to the surface of the carrier increases due to long-term use, and therefore, the ability to charge the toner is reduced, causing the problem of fogging and toner scattering. In order to extend the life of the two-component developing device, it is conceivable to increase the amount of carrier accommodated in the developing device, but this leads to an increase in the size of the developing device.
二成分現像装置に係わる上述の問題を解消するため、特許文献1には、キャリア又はキャリアとトナーを少しずつ現像剤に補給するとともに、帯電性能の低下した現像剤を少しずつ排出することによって、劣化したキャリアの増加を抑える現像装置が開示されている。この技術によれば、現像装置を大型化することなく、現像剤の長寿命化が可能である。しかし、排出されたキャリアを回収する機構が必要である。また、キャリアの消費量が多く、それによるコストと環境面の問題を含む。さらに、未劣化キャリアと劣化キャリアの比率が安定するまでに所定量の印刷を行う必要がある。
In order to solve the above-mentioned problem related to the two-component developing device,
特許文献2には、マトリックス樹脂中に樹脂微粒子と導電性微粉末を分散して含有した樹脂被覆層を芯材上に設けたキャリア及びそれを用いた画像形成方法が開示されている。このキャリアは、他の粒子(キャリア粒子、トナー粒子)や部材(ローラ、スクリュー)との接触によってその表面が部分的に削れた場合、新たな樹脂微粒子が表面に露出し、これがトナーと接触して該トナーを必要程度まで帯電する。しかし、樹脂被覆層の厚さは限られており、この樹脂被覆層が消費されるとキャリアが寿命に達する。
特許文献3には、キャリアと荷電粒子を表面に担持したトナーとからなる二成分現像剤及びそれを用いた現像方法が提案されている。荷電粒子は、キャリアの表面に主にトナーが付着してできる汚れ(スペント)を取り除き、キャリアの長寿命化を図るための研磨材として添加されている。また、特許文献3には、静電潜像担持体のクリーニング領域において、荷電粒子が静電潜像担持体の表面を研磨する機能を発揮することも記載されている。しかし、荷電粒子はトナーの帯電極性と逆の極性に帯電される性質を有することから、静電潜像の非画像部に付着して早期に消費されてしまうという問題がある。特に、画像部の面積が小さな画像(例えば、文字画像)を作成する場合、大量の荷電粒子が消費され、キャリアを研磨して再生する能力が十分に発揮されないという問題がある。
特許文献4には、磁気ローラと、現像ローラを備えた現像装置を有し、磁気ローラの外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像(静電潜像画像部)を現像する画像形成装置が提案されている。特徴として、特許文献4の発明では、トナーとキャリアのいずれの表面にも保持されることなくトナーとキャリアとの間に介在し、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止する荷電粒子が現像剤に含まれている。また荷電粒子は、現像装置に初期導入された現像剤中にのみ含まれている。しかしながら、上記画像形成装置では、荷電粒子が、トナーとの電気的な結合によってトナーと共に現像ローラに供給された後、感光体上の静電潜像非画像部に付着して徐々に消費されることから、例えば文字画像のように画像面積比(白黒比)の小さな画像を大量に印刷すると、荷電粒子だけが大量に消費されてしまい、長期的に安定したトナーの荷電性が得られない。その結果、耐刷時においてカブリが発生する、画像濃度が低下する、という問題がある。
一方、搬送ローラの表面に高抵抗膜または絶縁膜を形成し、リークを防止する技術が報告されている(特許文献5)。
本発明は、荷電粒子の消費を抑え、長期的に安定したトナー帯電を行うことができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of suppressing the consumption of charged particles and performing stable toner charging for a long period of time.
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーとキャリアを含み、上記トナーとキャリアの相互の摩擦接触によって上記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
上記現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第1の搬送部材と、
第1の領域を介して上記第1の搬送部材に対向し、第2の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第2の搬送部材と、
上記第1の搬送部材と上記第2の搬送部材との間に第1の電界を形成して、上記第1の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第2の搬送部材に移動させる第1の電界形成手段と、
上記第2の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第2の電界を形成して、上記第2の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記静電潜像を可視像化する第2の電界形成手段を備えており、
上記現像剤は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子をさらに含み、
上記第2の搬送部材は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有することを特徴とする現像装置、ならびに上記現像装置を含む画像形成装置に関する。
The present invention is a developing device that visualizes an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier using a developer containing toner and a carrier,
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner is charged to a first polarity by frictional contact between the toner and the carrier, and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity; ,
A first conveying member disposed in an opening of a developing tank that contains the developer;
A second conveying member facing the first conveying member via a first region and facing the electrostatic latent image carrier via a second region;
A first electric field is formed between the first transport member and the second transport member, and the toner in the developer held by the first transport member is transferred to the second transport member. First electric field forming means to be moved;
A second electric field is formed between the second transport member and the electrostatic latent image carrier, and the toner held by the second transport member is transferred to the electrostatic latent image carrier by static electricity. A second electric field forming means for making the electrostatic latent image visible by moving it to an electrostatic latent image;
The developer further includes charged particles that are charged to a polarity opposite to the charged polarity of the toner by frictional contact with the toner,
The second conveying member has a surface charged to a polarity opposite to the charged polarity of the toner by frictional contact with the toner, and an image forming apparatus including the developing device. .
本発明によれば、現像剤はトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子を含み、かつ現像ローラ(第2の搬送部材)はトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有する。そのため、現像ローラは帯電極性が荷電粒子と同一極性の表面を有するので、当該表面と荷電粒子との電気的反撥に基づいて、荷電粒子の現像ローラ表面への移動を抑えることができる。よって、荷電粒子の消費を抑えることができるので、荷電粒子はキャリアへのトナースペントを長期的に有効に防止できる。また、たとえキャリアへのトナースペントが起こったとしても当該荷電粒子がキャリア表面に保持されてキャリアのトナー帯電を促進する。その結果、キャリアのトナー帯電能力の低下を抑制でき、長期的に安定したトナー帯電を行うことができる。 According to the present invention, the developer includes charged particles that are charged with a polarity opposite to the charged polarity of the toner, and the developing roller (second conveying member) is charged with a polarity opposite to the charged polarity of the toner. Surface. Therefore, since the developing roller has a surface having the same polarity as the charged particles, the movement of the charged particles to the surface of the developing roller can be suppressed based on the electrical repulsion between the surface and the charged particles. Accordingly, since consumption of charged particles can be suppressed, the charged particles can effectively prevent toner spent on the carrier for a long term. Even if toner spent on the carrier occurs, the charged particles are held on the surface of the carrier to promote toner charging of the carrier. As a result, it is possible to suppress a decrease in the toner charging ability of the carrier and to perform stable toner charging for a long period of time.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語(例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」)を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction (for example, “up”, “down”, “left”, “right”, and other terms including them, “clockwise direction”, “counterclockwise” ”) Is used to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the present invention should not be construed as being limited by the meaning of these terms. Further, in the image forming apparatus and the developing apparatus described below, the same reference numerals are used for the same or similar components.
〔1.画像形成装置〕
図1は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像坦持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
[1. Image forming apparatus]
FIG. 1 shows a portion related to image formation of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus may be any of a copier, a printer, a facsimile machine, and a multi-function machine having a combination of these functions. The
帯電ステーション16は、感光体12の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置26を備えている。実施形態では、帯電装置26は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置)も使用できる。露光ステーション18は、感光体12の近傍又は感光体12から離れた場所に配置された露光装置28から出射された画像光30が、帯電された感光体12の外周面に向けて進行するための通路32を有する。露光ステーション18を通過した感光体12の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション20は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置34を有する。現像装置34の詳細は後に説明する。転写ステーション22は、感光体12の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート38に転写する転写装置36を有する。実施形態では、転写装置36は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置(例えば、ワイヤ放電式転写装置)も使用できる。クリーニングステーション24は、転写ステーション22でシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残留する未転写トナーを感光体12の外周面から回収するクリーニング装置40を有する。実施形態では、クリーニング装置40は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置)も使用できる。
The charging
このような構成を備えた画像形成装置1の画像形成時、感光体12はモータ(図示せず)の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション16を通過する感光体外周部分は、帯電装置26で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション18で画像光30が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体12の回転と共に現像ステーション20に搬送され、そこで現像装置34によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体12の回転と共に転写ステーション22に搬送され、そこで転写装置36によりシート38に転写される。現像剤像が転写されたシート38は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート38に現像剤像が固定される。転写ステーション22を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション24に搬送され、そこでシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残存する現像剤が回収される。
When the
〔2.現像装置〕
現像装置34は、第1の成分粒子である非磁性トナーと第2の成分粒子である磁性キャリアを含む2成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容する現像槽(ハウジング)42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、現像槽42の一部は削除してある。現像槽42は感光体12に向けて開放された一連の開口部(44、52)を備えており、この開口部44の近傍に形成された空間46にトナー搬送部材(第2の搬送部材)である現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円筒状の部材(第2の回転円筒体)であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して、回転可能に配置されている。
[2. Development device]
The developing
本発明において現像ローラ48は、トナーとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有するものである。製造容易性の観点から好ましくは、トナーとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面層を有するものが使用される。
In the present invention, the developing
詳しくは例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電されるトナーを用いる場合、現像ローラは、トナーとの接触により正極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される表面層を有するものが使用される。そのような正帯電性表面層として、例えば、窒素含有樹脂からなる正帯電性有機層やチタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナからなる正帯電性無機層が挙げられる。窒素含有樹脂は、窒素原子を含有するポリマーであれば特に制限されず、例えば、窒素含有シリコーン樹脂、窒素含有アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド等が挙げられる。 Specifically, for example, when using a toner that is negatively charged by frictional contact with a carrier, a developing roller having a surface layer that is positively charged by contact with the toner is used. Those having a surface layer that is positively charged by frictional contact are used. Examples of such a positively chargeable surface layer include a positively chargeable organic layer made of a nitrogen-containing resin and a positively chargeable inorganic layer made of strontium titanate, barium titanate, and alumina. The nitrogen-containing resin is not particularly limited as long as it is a polymer containing a nitrogen atom, and examples thereof include a nitrogen-containing silicone resin, a nitrogen-containing acrylic resin, polyimide, and polyamide.
窒素含有シリコーン樹脂の具体例として、例えば、下記一般式(I);
式(I)中、R1〜R3はそれぞれ独立して炭素数1〜5のアルキル基であり、より好ましくは同時にメチル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基が挙げられる。
R4は炭素数1〜3のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基である。
R5は炭素数1〜3のアルキル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基が挙げられる。
mは10〜25である。
In formula (I), R < 1 > -R < 3 > is respectively independently a C1-C5 alkyl group, More preferably, it is a methyl group simultaneously. Specific examples of preferable alkyl groups include, for example, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and an n-propyl group.
R 4 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, preferably an ethylene group.
R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Specific examples of preferable alkyl groups include, for example, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and an n-propyl group.
m is 10-25.
窒素含有アクリル樹脂の具体例として、例えば、下記一般式(II);
式(II)中、R6は炭素数1〜8、好ましくは1〜5のアルキル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
nは40〜180である。
In the formula (II), R 6 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of preferable alkyl groups include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and the like.
n is 40-180.
正帯電性有機層には、トナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤としては、後述の荷電粒子の説明で例示した正荷電制御剤が使用可能である。正帯電性有機層に正荷電制御剤を含有させる場合、有機層の構成樹脂は上記窒素含有樹脂に制限されるものではなく、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エポキシ樹脂等の他の樹脂が使用されてもよい。 The positively chargeable organic layer may contain a positive charge control agent that is positively charged by contact with the toner. As the positive charge control agent, the positive charge control agent exemplified in the description of the charged particles described later can be used. When the positively chargeable organic layer contains a positive charge control agent, the constituent resin of the organic layer is not limited to the above nitrogen-containing resin, and other resins such as a styrene-methacrylic acid ester copolymer and an epoxy resin may be used. May be used.
正帯電性表面層は有機層であることが、製造容易性の観点から好ましく、さらに荷電粒子の消費をより有効に抑制する観点からは、窒素含有シリコーン樹脂、窒素含有アクリル樹脂、またはポリイミドからなる有機層、特に上記一般式(I)で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂、上記一般式(II)で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂、またはポリイミドからなる有機層が好ましい。 The positively chargeable surface layer is preferably an organic layer from the viewpoint of ease of production, and from the viewpoint of more effectively suppressing the consumption of charged particles, is made of a nitrogen-containing silicone resin, a nitrogen-containing acrylic resin, or polyimide. An organic layer, in particular, an aminoacryl-modified silicone resin represented by the above general formula (I), a polyaminoacrylic acid ester resin represented by the above general formula (II), or an organic layer made of polyimide is preferable.
負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と正帯電性表面層を構成する樹脂との好ましい組み合わせは以下の通りである。
(負帯電性トナー−正帯電性表面層)
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−窒素含有シリコーン樹脂(特に上記一般式(I)で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂)
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−窒素含有アクリル樹脂(特に一般式(II)で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂)
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−ポリイミド
ポリエステル−窒素含有シリコーン樹脂(特に上記一般式(I)で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂)
ポリエステル−窒素含有アクリル樹脂(特に一般式(II)で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂)
ポリエステル−ポリイミド
Preferred combinations of the binder resin constituting the negatively chargeable toner and the resin constituting the positively chargeable surface layer are as follows.
(Negatively chargeable toner-Positively chargeable surface layer)
Styrene-methacrylate ester resin-nitrogen-containing silicone resin (especially aminoacryl-modified silicone resin represented by the above general formula (I))
Styrene-methacrylate ester resin-nitrogen-containing acrylic resin (especially polyaminoacrylic ester resin represented by general formula (II))
Styrene-methacrylate ester resin-polyimide polyester-nitrogen-containing silicone resin (especially aminoacryl-modified silicone resin represented by the above general formula (I))
Polyester-nitrogen-containing acrylic resin (especially polyaminoacrylic ester resin represented by general formula (II))
Polyester-polyimide
また例えば、キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電されるトナーを用いる場合、現像ローラは、トナーとの接触により負極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により負極性に帯電される表面層を有するものが使用される。そのような負帯電性表面層として、例えば、フッ素含有樹脂からなる負帯電性有機層やフッ化ケイ酸ガラスからなる負帯電性無機層が挙げられる。フッ素含有樹脂は、フッ素原子を含有するポリマーであれば特に制限されず、例えば、フッ素含有オレフィン樹脂、フッ素含有アクリル系樹脂等が挙げられる。 In addition, for example, when using toner that is positively charged by frictional contact with the carrier, a developing roller having a surface layer that is negatively charged by contact with the toner is used. Those having a surface layer that is negatively charged by contact are used. Examples of such a negatively chargeable surface layer include a negatively chargeable organic layer made of a fluorine-containing resin and a negatively chargeable inorganic layer made of fluorosilicate glass. The fluorine-containing resin is not particularly limited as long as it is a polymer containing a fluorine atom, and examples thereof include a fluorine-containing olefin resin and a fluorine-containing acrylic resin.
フッ素含有オレフィン樹脂の具体例として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。 Specific examples of the fluorine-containing olefin resin include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride.
ポリテトラフルオロエチレンはデュポン社PTFE851−212として入手可能である。 Polytetrafluoroethylene is available as DuPont PTFE 851-212.
フッ素含有アクリル系樹脂の具体例として、例えば、ポリフッ化メタクリル酸エステル等が挙げられる。 Specific examples of the fluorine-containing acrylic resin include, for example, polyfluorinated methacrylate.
負帯電性有機層には、トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を含有させてもよい。負荷電制御剤としては、後述の荷電粒子の説明で例示した負荷電制御剤が使用可能である。負帯電性有機層に負荷電制御剤を含有させる場合、有機層の構成樹脂は上記フッ素含有樹脂等に制限されるものではなく、ポリエステル、エポキシ樹脂、スチレン−メタクリレートエステル共重合体等の他の樹脂が使用されてもよい。 The negatively chargeable organic layer may contain a negative charge control agent that is negatively charged by contact with the toner. As the negative charge control agent, the negative charge control agent exemplified in the description of the charged particles described later can be used. When the negatively chargeable organic layer contains a negative charge control agent, the constituent resin of the organic layer is not limited to the above-mentioned fluorine-containing resin, but other polyesters, epoxy resins, styrene-methacrylate ester copolymers, etc. Resins may be used.
負帯電性表面層は有機層であることが、製造容易性の観点から好ましく、さらに荷電粒子の消費をより有効に抑制する観点からは、フッ素含有シリコーン樹脂からなる有機層、特にPTFEからなる有機層が好ましい。 The negatively chargeable surface layer is preferably an organic layer from the viewpoint of ease of production, and from the viewpoint of more effectively suppressing the consumption of charged particles, an organic layer composed of a fluorine-containing silicone resin, particularly an organic layer composed of PTFE. A layer is preferred.
正負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と負帯電性表面層を構成する樹脂との好ましい組み合わせは以下の通りである。
(正帯電性トナー−負帯電性表面層)
スチレンアクリル樹脂−フッ素含有オレフィン樹脂(特にPTFE)
エポキシ樹脂−フッ素含有オレフィン樹脂(特にPTFE)
Preferred combinations of the binder resin constituting the positive and negative chargeable toner and the resin constituting the negative chargeable surface layer are as follows.
(Positively chargeable toner-negatively chargeable surface layer)
Styrene acrylic resin-fluorine-containing olefin resin (especially PTFE)
Epoxy resin-fluorine-containing olefin resin (especially PTFE)
有機層は所定の樹脂を溶媒に溶解し、溶液を、所定のアルミ管またはステンレス(SUS)管の表面に塗布、乾燥することによって製造可能である。溶媒に溶解し難いPTFE等のような樹脂を用いる場合は、エマルジョン形態で用いて、塗布した後、焼き付けることによって製造可能である。
無機層は所定の無機物質を用いて真空蒸着法等を実施することにより製造可能である。
The organic layer can be produced by dissolving a predetermined resin in a solvent and applying the solution to the surface of a predetermined aluminum tube or stainless steel (SUS) tube and drying. When using a resin such as PTFE which is difficult to dissolve in a solvent, it can be produced by using it in an emulsion form, applying it, and baking it.
The inorganic layer can be manufactured by performing a vacuum deposition method or the like using a predetermined inorganic substance.
現像ローラ48が有する表面層の厚みは、本発明の目的が達成される限り、特に制限されず、カブリの発生を防止しながらも、画像濃度の低下をより有効に防止する観点から、0.05〜0.5μmとすることが好ましい。
The thickness of the surface layer of the developing
現像ローラ48の背後には、開口部としての別の空間52が形成されている。空間52には、現像剤搬送部材(第1の搬送部材)である搬送ローラ54が、現像ローラ48と平行に且つ現像ローラ48の外周面と所定の供給回収ギャップ56を介して配置されている。搬送ローラ54は、回転不能に固定された磁石体58と、磁石体58の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ60(第1の回転円筒体)を有する。スリーブ60の上方には、現像槽42に固定され、スリーブ60の中心軸と平行に伸びる規制板62が、所定の規制ギャップ64を介して対向配置されている。
Behind the developing
磁石体58は、搬送ローラ54の内面に対向し、搬送ローラ54の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板62の近傍にある搬送ローラ54の上部内周面部分に対向する磁極S1、供給回収ギャップ56の近傍にある搬送ローラ54の左側内周面部分に対向する磁極N1、搬送ローラ54の下部内周面部分に対向する磁極S2、搬送ローラ54の右側内周面部分に対向する、2つの隣接する同極性の磁極N2,N3を含む。
The
搬送ローラ54の背後には、現像剤撹拌室66が形成されている。撹拌室66は、搬送ローラ54の近傍に形成された前室68と搬送ローラ54から離れた後室70を有する。前室68には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー72が回転可能に配置され、後室70には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー74が回転可能に配置されている。図示するように、前室68と後室70は、両者の間に設けた隔壁76で分離してもよい。この場合、前室68と後室70の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室68の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室70へ送り込まれ、また後室70の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室68に送り込まれるようにしてある。
A
このように構成された現像装置34の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ48とスリーブ60はそれぞれ矢印78,80方向に回転する。前スクリュー72は矢印82方向に回転し、後スクリュー74は矢印84方向に回転する。これにより、現像剤撹拌室66に収容されている現像剤2は、前室68と後室70を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。図2に示すように、キャリア4はトナー6に比べて相当大きい。そのため、図3に示すように、正極性に帯電したキャリア4の周囲に、負極性に帯電したトナー6が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
The operation of the developing
図1に戻り、帯電された現像剤2は、前スクリュー72によって前室68を搬送される過程で搬送ローラ54に供給される。前スクリュー72から搬送ローラ54に供給された現像剤2は、磁極N3の近傍で、磁極N3の磁力によって、スリーブ60の外周面に保持される。スリーブ60に保持された現像剤2は、磁石体58によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ60の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板62の対向領域(規制領域86)で磁極S1に保持されている現像剤2は、規制板62により、規制ギャップ64を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ64を通過した現像剤2は、磁極N1が対向する、現像ローラ48と搬送ローラ54が対向する領域(供給回収領域)88に搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して上流側の領域(供給領域)90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された電界の存在により、キャリア4に付着しているトナー6が現像ローラ48に電気的に供給される。また、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して下流側の領域(回収領域)92では、後に説明するように、現像に寄与することなく供給回収領域88に送り戻された現像ローラ48上のトナーが、磁極N1の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ60に回収される。キャリア4は磁石体58の磁力によってスリーブ60の外周面に保持されており、スリーブ60から現像ローラ48に移動することはない。供給回収領域88を通過した現像剤2は、磁石体58の磁力に保持され、スリーブ60の回転と共に磁極S2の対向部を通過して磁極N2とN3の対向領域(放出領域94)に到達すると、磁極N2とN3によって形成される反発磁界によってスリーブ60の外周面から前室68に放出され、前室68を搬送されている現像剤2に混合される。
Returning to FIG. 1, the charged
供給領域90で現像ローラ48に保持されたトナー6は、現像ローラ48の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体12と現像ローラ48が対向する領域(現像領域)96で、感光体12の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体12の外周面は帯電装置26で負極性の所定の電位VHが付与され、露光装置28で画像光30が投射された静電潜像画像部が所定の電位VLまで減衰し、露光装置28で画像光30が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位VHを維持している。したがって、現像領域96では、感光体12と現像ローラ48との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー6が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
The
このようにして現像剤2からトナー6が消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤2に補給されることが好ましい。そのために、現像装置34は、現像槽42に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室70の上方にはトナー補給部98が設けてある。トナー補給部98は、トナーを収容するための容器100を有する。容器100の底部には開口部102が形成されており、この開口部102に補給ローラ104が配置されている。補給ローラ104は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナーが後室70に落下補給するようにしてある。本発明において荷電粒子の消費は十分に抑制されるので、補給トナーは、最初に充填された現像剤におけるトナーに対する荷電粒子の含有割合よりも、荷電粒子の割合を低減して設定できる。
When the
〔3.電界形成手段〕
供給領域90でスリーブ60から現像ローラ48にトナー6を効率的に移動させるために、現像ローラ48とスリーブ60は電界形成装置110と電気的に接続されている。電源の具体例が図5A〜図9に示してある。
[3. Electric field forming means]
In order to efficiently move the
図5Aに示す実施形態1の電界形成装置110は、現像ローラ48に接続された第1の電源112(第2の電界形成手段に相当する)とスリーブ60に接続された第2の電源114(第1の電界形成手段に相当する)を有する。第1の電源112は、現像ローラ48とグランド116との間に接続された直流電源118を有し、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)を現像ローラ48に印加している。第2の電源114は、スリーブ60とグランド116との間に接続された直流電源120を有し、トナー6の帯電極性と同一極性で且つ第1の直流電圧よりも高圧の第2の直流電圧VDC2(例えば、−400ボルト)をスリーブ60に印加する。この結果、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア4は、スリーブ60から現像ローラ48に吸引されることはない。また、現像領域96では、現像ローラ48に保持されている負極性トナーが、図5Bに示すように、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(VL:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性トナーは、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像非画像部(VH:−600ボルト)との電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。
The electric
実施形態2に係る図6Aの電界形成装置122において、第1の電源124(第2の電界形成手段に相当する)は、実施形態1の電源と同様に、現像ローラ48とグランド126との間に接続された直流電源128を有し、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)を現像ローラ48に印加している。第2の電源130は、スリーブ60とグランド126との間に直流電源132と交流電源134を有する。直流電源132は、トナー6の帯電極性と同一極性で且つ第1の直流電圧よりも高圧の第2の直流電圧VDC2(例えば、−400ボルト)をスリーブ60に印加している。図6Bに示すように、交流電源134は、スリーブ60とグランド126との間にピーク・ツー・ピーク電圧VP−Pが例えば300ボルトの交流電圧VACを印加する。その結果、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア4は、スリーブ60の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ60に保持され、現像ローラ48に供給されることはない。また、現像領域96では、現像ローラ48に保持されている負極性トナーは、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(VL:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。
In the electric
図7Aに示す電界形成装置136において、第1の電源138は、現像ローラ48とグランド140との間に直流電源142と交流電源144を有する。直流電源142は、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)をスリーブ60および現像ローラ48に印加する。交流電源144は、スリーブ60および現像ローラ48とグランド146との間に振幅(ピーク・ツー・ピーク電圧)VP−Pが例えば1,600ボルトの交流電圧VACを印加する。第2の電源146(第1の電界形成手段に相当する)は、現像ローラ48と交流電源144との間の端子148とスリーブ60との間に接続された直流電源150を有する。直流電源150は、所定の直流電圧VDC2を出力することができ、陽極が端子148、陰極がスリーブ60に接続されており、これにより、スリーブ60が現像ローラ48に対して負極性にバイアスされている(図7B参照)。したがって、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。また、現像領域96では、現像ローラ48上の負極性トナーが、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(VL:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。
In the electric
図8に示す電界形成装置152は、図5Aに示す実施形態1の電界形成装置110において、第1の電源112と第2の電源114にそれぞれ交流電源154,156を追加したものである。交流電源154,156の出力電圧はVAC1,VAC2である。電圧VAC1,VAC2は同一であってもよいし、違ってもよい。図9に示す電界形成装置158は、図5Aに示す実施形態の電源において、第1の電源112に交流電源160を追加したものである。交流電源160の出力電圧はVACである。これらの形態の電界形成装置152,158も、電界形成装置110,122,136と同様に、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域90では負極性に帯電しているトナー6をスリーブ60から現像ローラ48に供給し、現像領域96では負極性に帯電しているトナー6を現像ローラ48から静電潜像画像部(VL:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。
An electric
〔4.現像剤〕
一般に、トナーとキャリアを主成分とする2成分現像剤は、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ(スペント)が発生し、これがキャリアの寿命を低下させる。そこで、この問題を解消するために、本発明では、2成分現像剤に第3の成分として荷電粒子(インプラント粒子)が添加されている。
[4. Developer)
In general, in a two-component developer containing toner and carrier as main components, dirt (spent) is generated by the toner adhering to the surface of the carrier, and this reduces the life of the carrier. In order to solve this problem, in the present invention, charged particles (implant particles) are added as a third component to the two-component developer.
図2〜4を参照して具体的に説明すると、本発明の画像形成装置及び現像装置は、トナー6とキャリア4の他に、トナー6との摩擦接触によりトナー6を正規の極性(実施形態では負極性)に帯電する、トナー6よりも小径の荷電粒子8を含む。実施の形態において、荷電粒子8は、トナー6の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部98からトナー6と共に補給される。
2 to 4, the image forming apparatus and the developing apparatus according to the present invention make the
画像形成時、荷電粒子8はトナー6やキャリア4とともに、現像槽42の中を搬送された後、スリーブ60に保持されて規制領域86、供給回収領域88、放出領域94を移動する。この搬送過程で、トナー6の表面に保持されている荷電粒子8は、供給回収領域88の電界中に置かれると、トナー6に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー6の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子8は、該分離した荷電粒子8とキャリア4との間に作用するストレスによってキャリア4の外周面に保持される又は打ち込まれる。図4に示すように、キャリア4の外周面の一部又は全体がスペント10で覆われている場合、荷電粒子8はスペント10に打ち込まれる。キャリア4の外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子8は、トナー6との摩擦接触によりトナー6と逆の極性に帯電する。実施形態では、トナー6は負極性に帯電されるため、荷電粒子8は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子8が打ち込まれたキャリア4は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペント10に被覆されていても、スペント10の無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー6を所定の極性に帯電する。
At the time of image formation, the charged
上述のように、荷電粒子8は、トナー6と逆の極性に帯電される。そのため、供給回収領域88では、現像ローラ48とスリーブ60の間に形成される電界に基づいてトナー6はスリーブ60から現像ローラ48に移動する。また、トナー6から分離した荷電粒子8は、供給領域90でトナー6が奪われることによって比較的キャリアリッチとなっている現像剤のキャリア表面に素早く保持されて、トナー6と共に現像ローラ48に供給されることがない、または現像ローラ6に供給されるとしてもその量は極めて僅かである。
As described above, the charged
なお、実施形態では、トナー6とキャリア4との摩擦接触によりトナー6は負極性、キャリア4は正極性に帯電される。また、荷電粒子8は、トナー6との接触により該トナーを負極性に帯電するとともに、荷電粒子8は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、荷電粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナー6とキャリア4との摩擦接触によりトナー6は正極性、キャリア4は負極性に帯電され、荷電粒子8は、トナー6との接触により該トナーを正極性に帯電するとともに、荷電粒子8は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
In the embodiment, the
〔5.具体的な材料〕
トナー、キャリア、荷電粒子、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
[5. Specific materials)
Specific materials of the toner, carrier, charged particles, and other particles contained in the developer will be described.
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択され、トナーとの摩擦接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される粒子が使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性と逆極性に帯電される粒子が使用される。荷電粒子の平均一次粒径は、例えば、100〜1000nmである。詳しくは例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電されるトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される粒子が使用される。そのような粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。荷電粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と正帯電性荷電粒子を構成する材料との好ましい組み合わせは以下の通りである。
(負帯電性トナー−正帯電性荷電粒子)
ポリエステル−SrTiO3
スチレン−メタクリレート樹脂−SrTiO3
ポリエステル−CaTiO3
スチレン−メタクリレート樹脂−CaTiO3
[Charged particles]
The charged particles preferably used are appropriately selected according to the charging polarity of the toner, and particles charged to a polarity opposite to the charging polarity of the toner by frictional contact with the toner are used. Particles that are charged to the opposite polarity to the charged polarity of the toner by contact are used. The average primary particle size of the charged particles is, for example, 100 to 1000 nm. Specifically, for example, when using a toner that is negatively charged by frictional contact with the carrier, charged particles are particles that are positively charged by contact with the toner, and are usually positively charged by frictional contact with the carrier. Particles that are electrically charged are used. Such particles include, for example, inorganic particles such as strontium titanate, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, and alumina, and thermoplastic resins such as acrylic resin, benzoguanamine resin, nylon resin, polyimide resin, and polyamide resin. Or it can comprise with a thermosetting resin. The resin constituting the charged particles may contain a positive charge control agent that is positively charged by contact with the toner. As the positive charge control agent, for example, nigrosine dye, quaternary ammonium salt and the like can be used. The charged particles may be composed of nitrogen-containing monomers. Examples of the material constituting the nitrogen-containing monomer include 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, 2-dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinylpyridine, N-vinylcarbazole, There is vinylimidazole. A preferred combination of the binder resin constituting the negatively chargeable toner and the material constituting the positively chargeable charged particles is as follows.
(Negatively charged toner-positively charged charged particles)
Polyester-SrTiO 3
Styrene-methacrylate resin-SrTiO 3
Polyester-CaTiO 3
Styrene-methacrylate resin-CaTiO 3
また例えば、キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電されるトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により、負極性に帯電される粒子が使用される。このような粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。正帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と負帯電性荷電粒子を構成する材料との好ましい組み合わせは以下の通りである。
(正帯電性トナーバインダー樹脂−負帯電性荷電粒子)
スチレンアクリル樹脂−シリカ
ポリアミノアクリル酸エステル−ポリフッ化アクリルビーズ
ポリアミノアクリル酸エステル−PTFEビーズ
スチレンアクリル樹脂−ポリフッ化アクリルビーズ
スチレンアクリル樹脂−PTFEビーズ
Also, for example, in the case of toner charged to positive polarity by frictional contact with a carrier, charged particles are particles that are negatively charged by contact with toner, and usually negative polarity due to frictional contact with the carrier. Particles that are electrically charged are used. As such particles, for example, inorganic particles such as silica and titanium oxide, and particles made of thermoplastic resin or thermosetting resin such as fluororesin, polyolefin resin, silicone resin, and polyester resin can be used. A negative charge control agent that is negatively charged by contact with the toner may be contained in the resin constituting the charged particles. Examples of negative charge control agents include salicylic acid-based and naphthol-based chromium complexes, aluminum complexes, iron complexes, and zinc complexes. The charged particles may be a copolymer of a fluorine-containing acrylic monomer or a fluorine-containing methacrylic monomer. Preferred combinations of the binder resin constituting the positively chargeable toner and the material constituting the negatively chargeable charged particles are as follows.
(Positively chargeable toner binder resin-negatively charged charged particles)
Styrene acrylic resin-Silica Polyaminoacrylic ester-Polyfluorinated acrylic beads Polyaminoacrylic ester-PTFE beads Styrene acrylic resin-Polyfluorinated acrylic beads Styrene acrylic resin-PTFE beads
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。 In order to control the chargeability and hydrophobicity of the charged particles, the surface of the inorganic particles may be surface-treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, or the like. In particular, when imparting positive electrode chargeability to inorganic particles, it is preferable to surface-treat with an amino group-containing coupling agent. When imparting negative chargeability to the particles, it is preferable to surface-treat with a fluorine group-containing coupling agent.
荷電粒子の含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナーに対して0.1〜5.0重量%、特に0.5〜2.0重量%が好適である。 The content of the charged particles is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved. For example, 0.1 to 5.0% by weight, particularly 0.5 to 2.0% by weight is preferable with respect to the toner. is there.
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約3〜15μmである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
〔toner〕
As the toner, a known toner that has been conventionally used in an image forming apparatus can be used. The toner particle size is, for example, about 3 to 15 μm. A toner containing a colorant in a binder resin, a toner containing a charge control agent or a release agent, and a toner holding an additive on the surface can also be used.
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。 The toner can be produced by a known method such as a pulverization method, an emulsion polymerization method, or a suspension polymerization method.
〔バインダー樹脂〕
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、スチレンアクリル樹脂、窒素含有アクリル樹脂またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約80〜160℃の範囲、ガラス転移点が約50〜75℃の範囲であることが好ましい。
[Binder resin]
The binder resin used for the toner is not limited. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, phenol resin. , Polyethylene resin, polypropylene resin, polyurethane resin, silicone resin, styrene acrylic resin, nitrogen-containing acrylic resin, or any mixture of these resins. The binder resin preferably has a softening temperature in the range of about 80 to 160 ° C and a glass transition point in the range of about 50 to 75 ° C.
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂100重量部に対して、2〜20重量部であることが好ましい。
[Colorant]
For the colorant, a known material such as carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultramarine blue, rose bengal, lake red, etc. should be used. Can do. In general, the addition amount of the colorant is preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
[Charge control agent]
As the charge control agent, materials conventionally known as charge control agents can be used. Specifically, for the positively charged toner, for example, nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazole compounds, and polyamine resins can be used as charge control agents. For the negatively charged toner, metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkyl salicylic acid metal compounds, and curixarene compounds can be used as charge control agents. The charge control agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。 As the release agent, a known release agent conventionally used as a release agent can be used. As the material for the release agent, for example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax, or a mixture of them as appropriate is used. The release agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー100重量部に対して、0.1〜5重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は9〜100nm、特に9〜100nm未満であることが好ましい。
[Other additives]
In addition, a fluidizing agent that promotes fluidization of the developer may be added. As the fluidizing agent, for example, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, and aluminum oxide, and resin fine particles such as acrylic resin, styrene resin, silicone resin, and fluorine resin can be used. In particular, it is preferable to use a material hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, or the like. The fluidizing agent is preferably added at a ratio of 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner. The number average primary particle size of these additives is preferably 9 to 100 nm, particularly preferably 9 to less than 100 nm.
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約15〜100μmが好ましい。
[Carrier]
As the carrier, a known carrier that has been generally used can be used. Either a binder type carrier or a coat type carrier may be used. The carrier particle size is not limited, but is preferably about 15 to 100 μm.
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。 The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and those having fine particles or a coating layer charged positively or negatively on the surface can be used. The charging characteristics such as the polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリル系樹脂およびスチレン−メタクリレート共重合体に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。 The binder resin used for the binder type carrier is a thermoplastic resin such as a vinyl resin, a polyester resin, a nylon resin, or a polyolefin resin typified by a polystyrene resin, a polyacrylic resin, and a styrene-methacrylate copolymer. And curable resins such as phenol resins.
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に50〜90重量%の量で添加することが適当である。 Magnetic fine particles of the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and magnets such as spinel ferrite and barium ferrite containing one or more metals other than iron (Mn, Ni, Mg, Cu, etc.). Plumbite type ferrite, iron or alloy particles having an oxide layer on the surface can be used. The shape of the carrier may be granular, spherical, or needle-shaped. In particular, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. In consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles of magnetoplumbite type ferrite such as spinel ferrite and barium ferrite containing magnetite and gamma iron oxide. A magnetic resin carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The magnetic fine particles are suitably added in an amount of 50 to 90% by weight in the magnetic resin carrier.
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。 Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material for the binder type carrier. The charge imparting ability of the carrier can be improved by coating and curing these resins on the carrier surface to form a coat layer.
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。 For example, the charging fine particles or the conductive fine particles can be fixed to the surface of the binder type carrier by, for example, mixing the magnetic resin carrier and the fine particles uniformly and adhering the fine particles to the surface of the magnetic resin carrier. This is done by driving fine particles into the magnetic resin carrier by applying a strong impact force. In this case, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but are fixed so that a part thereof protrudes from the surface of the magnetic resin carrier. Organic and inorganic insulating materials are used for the chargeable fine particles. Specifically, organic insulating materials include polystyrene, styrene-based copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof such as organic insulating fine particles. is there. The charge imparting ability and the charge polarity can be adjusted to the material of the chargeable fine particles, the polymerization catalyst, the surface treatment and the like. As the inorganic insulating material, negatively charged inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively charged inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。 The coat type carrier is a carrier in which carrier core particles made of a magnetic material are coated with a resin, and like the binder type carrier, chargeable fine particles that are charged positively or negatively can be fixed to the surface of the carrier. The charging characteristics such as the polarity of the coated carrier can be adjusted by selecting the type of surface coating layer and the electrifying fine particles. As the coating resin, the same resin as the binder resin of the binder type carrier can be used.
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50重量%、好ましくは6〜30重量%が好ましい。 The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount, and the toner ratio is preferably 3 to 50% by weight, preferably 6 to 30% by weight based on the total amount of the toner and the carrier. .
(キャリアA)
粒径40μmのMn・Znフェライト球にポリアクリル樹脂がコートされているものをキャリアAとして用いた。
(Carrier A)
A carrier A was prepared by coating a polyacrylic resin on a 40 μm particle diameter Mn · Zn ferrite sphere.
(キャリアB)
ポリエステル樹脂100部に対し、粒径が0.3〜0.6μmの亜鉛系フェライト粉500部をスーパーミキサーで混合し、この混合物を溶融混練する。冷却後、2mmに粗粉砕し、更に微粉砕・分級により平均径が40μmのキャリアを得る。
(Carrier B)
500 parts of zinc-based ferrite powder having a particle size of 0.3 to 0.6 μm are mixed with 100 parts of the polyester resin by a super mixer, and the mixture is melt-kneaded. After cooling, the mixture is coarsely pulverized to 2 mm, and further, a carrier having an average diameter of 40 μm is obtained by fine pulverization and classification.
(現像ローラR1)
メチルエチルケトン400gに、下記の構造式;
To 400 g of methyl ethyl ketone, the following structural formula:
(現像ローラR2〜R4)
現像ローラR2〜R4はそれぞれ、塗布・乾燥を2度、5度および8度行うこと以外、現像ローラR1と同様の方法によって製造した。
(Developing rollers R2 to R4)
Each of the developing rollers R2 to R4 was manufactured by the same method as the developing roller R1, except that coating and drying were performed twice, five times, and eight times.
(現像ローラR5)
現像ローラR5は、以下の方法で作製した溶液を用いたこと以外、現像ローラR1と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン400gに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂5gを溶解して溶液を調製した。
(Developing roller R5)
The developing roller R5 was manufactured by the same method as the developing roller R1, except that the solution prepared by the following method was used.
A solution was prepared by dissolving 5 g of an amino group-containing acrylic modified silicone resin in 400 g of methyl ethyl ketone.
(現像ローラR6)
現像ローラR6は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥を5度行うこと以外、現像ローラR1と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン400gに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂100gを溶解して溶液を調製した。
(Developing roller R6)
The developing roller R6 was produced by the same method as the developing roller R1, except that the solution prepared by the following method was used and coating and drying were performed 5 times.
A solution was prepared by dissolving 100 g of an amino group-containing acrylic modified silicone resin in 400 g of methyl ethyl ketone.
(現像ローラR7)
現像ローラR7は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥を6度行うこと以外、現像ローラR1と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン400gに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂40gを溶解して溶液を調製した。
(Developing roller R7)
The developing roller R7 was produced by the same method as the developing roller R1, except that a solution prepared by the following method was used and coating and drying were performed 6 times.
A solution was prepared by dissolving 40 g of an amino group-containing acrylic-modified silicone resin in 400 g of methyl ethyl ketone.
(現像ローラR8)
現像ローラR8は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと以外、現像ローラR1と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン400gに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂10gを溶解して溶液を調製した。
(Developing roller R8)
The developing roller R8 was produced by the same method as the developing roller R1, except that the solution prepared by the following method was used.
A solution was prepared by dissolving 10 g of an amino group-containing acrylic modified silicone resin in 400 g of methyl ethyl ketone.
(現像ローラRC1)
現像ローラR1の製造で用いたアルミ管をそのまま用いた。
(Developing roller RC1)
The aluminum tube used in the production of the developing roller R1 was used as it was.
(現像ローラR9)
メチルエチルケトン400gに、下記の構造式;
To 400 g of methyl ethyl ketone, the following structural formula:
(現像ローラR10)
現像ローラR10は、塗布・乾燥を3度行うこと以外、現像ローラR9と同様の方法によって製造した。
(Developing roller R10)
The developing roller R10 was manufactured by the same method as the developing roller R9, except that coating and drying were performed three times.
(現像ローラR11〜R12)
現像ローラR11〜R12は、以下の方法で作製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥をそれぞれ1度および6度行うこと以外、現像ローラR9と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン400gに、ポリアミノアクリル酸エステル樹脂100gを溶解して溶液を調製した。
(Developing rollers R11 to R12)
The developing rollers R11 to R12 were manufactured by the same method as the developing roller R9, except that the solution prepared by the following method was used and coating and drying were performed once and six times, respectively.
A solution was prepared by dissolving 100 g of polyaminoacrylate resin in 400 g of methyl ethyl ketone.
(現像ローラR13)
メチルエチルケトンにビスアリルジイミド(丸善石油化学社製BANI−M)を40g溶解し、ディッピングによりアルミ管に塗布する。これを250℃下で24時間放置し硬化させる。ローラーの表面電位を現像ローラR1と同様の方法により検出する。本ローラの表面電位は+65Vであり、本材料はキャリアAに対して正帯電性であることが明らかであった。
(Developing roller R13)
40 g of bisallyldiimide (BANI-M manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) is dissolved in methyl ethyl ketone and applied to an aluminum tube by dipping. This is left to cure at 250 ° C. for 24 hours. The surface potential of the roller is detected by the same method as that for the developing roller R1. The surface potential of this roller was +65 V, and it was clear that this material was positively charged with respect to carrier A.
(現像ローラR14)
現像ローラR14は、塗布・硬化を3回繰り返すこと以外、現像ローラ13と同様の方法によって、製造した。
(Developing roller R14)
The developing roller R14 was manufactured by the same method as the developing roller 13 except that coating and curing were repeated three times.
(現像ローラR15)
PTFEをアルミ管にコーティングする。まずプライマー(デュポン社製PTFE塗料850−314)を該管にスプレー塗布し、150℃で乾燥させる。しかる後PTFEのエマルジョン(デュポン社製テフロン塗料851−214)をスプレーで塗布し、300℃下で乾燥・焼付けを行う。ローラーの表面電位を、キャリアBを用いたこと以外、現像ローラR1と同様の方法により検出する。本ローラの表面電位は−65Vであり、本材料はキャリアBに対して負帯電性であることが明らかであった。
(Developing roller R15)
PTFE is coated on the aluminum tube. First, a primer (PTFE paint 850-314 manufactured by DuPont) is spray-coated on the tube and dried at 150 ° C. Thereafter, an emulsion of PTFE (Teflon paint 851-214 manufactured by DuPont) is applied by spraying, followed by drying and baking at 300 ° C. The surface potential of the roller is detected by the same method as that for the developing roller R1, except that the carrier B is used. The surface potential of this roller was −65 V, and it was clear that this material was negatively charged with respect to carrier B.
(荷電粒子A)
荷電粒子Aとして平均一次粒径0.6μmのチタン酸ストロンチウム(SW−シリーズ;チタン工業社製)を用いた。このチタン酸ストロンチウムは、キャリアAと重量混合比(荷電粒子/キャリア)20/80で混合して、ブローオフ法で測定したところ、+70μC/gであり、キャリアAに対して正帯電性を示した。
(Charged particle A)
As the charged particles A, strontium titanate (SW-series; manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) having an average primary particle size of 0.6 μm was used. This strontium titanate was mixed with carrier A at a weight mixing ratio (charged particle / carrier) of 20/80 and measured by the blow-off method. As a result, it was +70 μC / g and exhibited positive chargeability with respect to carrier A. .
(荷電粒子B)
荷電粒子Bとして平均一次粒径0.5μmのシリカ(日本アエロジル社製)を用いた。このシリカは、キャリアBと重量混合比(荷電粒子/キャリア)20/80で混合して、ブローオフ法で測定したところ、−45μC/gであり、キャリアBに対して負帯電性を示した。
(Charged particle B)
Silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having an average primary particle size of 0.5 μm was used as the charged particle B. This silica was mixed with carrier B at a weight mixing ratio (charged particle / carrier) of 20/80 and measured by the blow-off method. As a result, it was −45 μC / g, and showed negative chargeability with respect to carrier B.
(トナーA;負帯電性トナー)
スチレン−メタクリレートエステル系樹脂(Mw:220000,Mn:8300,Tg:58℃)100重量部にカーボンブラック6重量部、S34(オリエント化学社製)4重量部を高速せん断混合機で混合し、熱混練の後、冷却・粉砕・分級を行い、重量平均粒径6μmのトナー粒子を得た。トナー粒子に対して平均一次粒径30nmの疎水化処理シリカを0.5重量%、荷電粒子Aを2重量%混合処理してトナーAとする。
(Toner A: negatively chargeable toner)
Styrene-methacrylate ester resin (Mw: 220,000, Mn: 8300, Tg: 58 ° C.) is mixed with 100 parts by weight of carbon black (6 parts by weight) and S34 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) with a high-speed shear mixer. After kneading, cooling, pulverization, and classification were performed to obtain toner particles having a weight average particle diameter of 6 μm. Toner A is obtained by mixing 0.5% by weight of hydrophobized silica having an average primary particle size of 30 nm and 2% by weight of charged particles A with respect to the toner particles.
(トナーB;正帯電性トナー)
スチレンアクリル系樹脂(Mw:240000,Mn:9000,Tg:59℃)100重量部にカーボンブラック6重量部、ニグロシンベースEX(オリエント化学社製)4重量部を高速せん断混合機で混合し、熱混練の後、冷却・粉砕・分級を行い、重量平均粒径7μmのトナー粒子を得た。トナー粒子に対して平均一次粒径30nmの疎水化処理シリカを0.5重量%、荷電粒子Bを2重量%混合処理してトナーBとする。
(Toner B: Positively chargeable toner)
Styrene acrylic resin (Mw: 240,000, Mn: 9000, Tg: 59 ° C.) 100 parts by weight, 6 parts by weight of carbon black and 4 parts by weight of nigrosine base EX (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) are mixed with a high-speed shear mixer. After kneading, cooling, pulverization, and classification were performed to obtain toner particles having a weight average particle diameter of 7 μm. Toner B is made by mixing 0.5 wt% of hydrophobized silica having an average primary particle size of 30 nm and 2 wt% of charged particles B with respect to the toner particles.
(実施例/比較例)
表2に記載のトナーを混合比10%で混合して得られた現像剤、および表2に記載の現像ローラを、図1に示す形態の画像形成装置に搭載した。この画像形成装置を用いて、画像比率5%のサンプルを100000枚プリントした。
(Example / Comparative Example)
The developer obtained by mixing the toner shown in Table 2 at a mixing ratio of 10% and the developing roller shown in Table 2 were mounted on an image forming apparatus having the form shown in FIG. Using this image forming apparatus, 100,000 samples with an image ratio of 5% were printed.
実施例1〜14および比較例1において、現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図9に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧VDC2:−500ボルトを印加し、現像ローラには、直流電圧VDC1:−300ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数:2kHz、振幅VP−P:1,600ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):40%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):60%の矩形波であった。現像ギャップ50は0.3mmに設定し、供給回収ギャップ56は0.6mmに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は50mg/cm2となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位(非画像部)は−550ボルト、感光体に形成された静電潜像像(画像部)の電位は−60ボルトであった。
In Examples 1 to 14 and Comparative Example 1, the development conditions are as follows. The electric field forming apparatus employs the form shown in FIG. 9, and a DC voltage V DC2 of −500 volts is applied to the conveying roller, and an AC voltage of DC voltage V DC1 of −300 volts is applied to the developing roller. AC voltage frequency: 2 kHz, the amplitude V P-P: 1,600 volts, minus the duty ratio (toner collecting duty ratio): 40%, plus a duty ratio (toner supply duty ratio): was 60% of the rectangular wave . The
実施例15において、現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図8に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧VDC2:+600ボルトと交流電圧を印加した。この交流電圧は周波数:2kHz、振幅VP−P:1500ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):50%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):50%の矩形波であり、現像ローラの交流電圧と位相が90°ずれたものであった。現像ローラには、直流電圧VDC1:+400ボルトと交流電圧を印加した。この交流電圧は、周波数:2kHz、振幅VP−P:1500ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):50%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):50%の矩形波であった。現像ギャップ50は0.25mmに設定し、供給回収ギャップ56は0.5mmに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は50mg/cm2となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位(非画像部)は+500ボルト、感光体に形成された静電潜像像(画像部)の電位は+20ボルトであった。
In Example 15, the development conditions are as follows. The electric field forming apparatus employs the form shown in FIG. 8, and a DC voltage V DC2 : +600 volts and an AC voltage are applied to the conveying roller. The AC voltage frequency: 2 kHz, the amplitude V P-P: 1500 volts, minus the duty ratio (toner collecting duty ratio): 50%, plus a duty ratio (toner supply duty ratio): a 50% square wave, the developing roller The AC voltage was 90 ° out of phase with the AC voltage. A DC voltage V DC1 : +400 volts and an AC voltage were applied to the developing roller. The AC voltage frequency: 2 kHz, the amplitude V P-P: 1500 volts, minus the duty ratio (toner collecting duty ratio): 50%, plus a duty ratio (toner supply duty ratio): was 50% of the rectangular wave. The developing
・カブリ
耐刷後の画像を目視により観察し、限界見本との比較により評価した。
×→△→○→◎の順でレベルがよい。◎はルーペでも地肌にトナーが殆ど見られないレベル、○は目では感知できないがルーペで見ると僅かに検出できるレベル、△は目では感知できないがルーペで見るとトナーがやや目立つレベル(実用上問題なし)、×は目でもかぶりが検出されるレベルである。
-Fog The image after printing was visually observed and evaluated by comparison with a limit sample.
The level is good in the order of × → △ → ○ → ◎. ◎ is a level at which toner is hardly seen on the background even with a loupe, ◯ is a level that can not be detected with the eyes but can be detected slightly with the loupe, △ cannot be detected with the eyes, but a level at which the toner is slightly noticeable when viewed with the loupe (practically No problem), x is a level at which fogging is detected even with the eyes.
・画像濃度
画像の濃度は、マクベス社製透過濃度計を使用して測定した。
◎;濃度≧1.5;
○;1.3≦濃度<1.5;
△;1.1≦濃度<1.3(実用上問題なし);
×;濃度<1.1。
-Image density The image density was measured using a Macbeth transmission densitometer.
A; concentration ≧ 1.5;
○; 1.3 ≦ Concentration <1.5;
Δ: 1.1 ≦ concentration <1.3 (no problem in practical use);
X: Concentration <1.1.
1:画像形成装置、2:現像剤、4:キャリア、6:トナー、8:荷電粒子、10:スペント、12:感光体、16:帯電ステーション、18:露光ステーション、20:現像ステーション、22:転写ステーション、24:クリーニングステーション、26:帯電装置、28:露光装置、30:画像光、32:通路、34:現像装置、36:転写装置、38:シート、40:クリーニング装置、42:現像槽(ハウジング)、44:開口部、46:第2の空間、48:現像ローラ、50:現像ギャップ、52:開口部(第2の空間)、54:搬送ローラ、56:供給回収ギャップ、58:磁石体、60:スリーブ、62:規制板、64:規制ギャップ、66:現像剤攪拌室、68:前室、70:後室、72:前スクリュー、74:後スクリュー、76:隔壁、86:規制領域、88:供給回収領域、90:供給領域、92:回収領域、94:放出領域、96:現像領域、98:トナー補給部、100:容器、102:開口部、104:補給ローラ、110:電界形成装置、112:第1の電源、114:第2の電源、116:グランド、118:直流電源、120:直流電源、122:電界形成装置、124:第1の電源、126:グランド、128:直流電源、130:第2の電源、132:直流電源、134:交流電源、136:電界形成装置、138:第1の電源、140:グランド、142:直流電源、144:交流電源、146:第2の電源、148:端子、150:直流電源、152:電界形成装置、154:交流電源、156:交流電源、158:電界形成装置、160:交流電源。 1: image forming apparatus, 2: developer, 4: carrier, 6: toner, 8: charged particles, 10: spent, 12: photoconductor, 16: charging station, 18: exposure station, 20: developing station, 22: Transfer station, 24: cleaning station, 26: charging device, 28: exposure device, 30: image light, 32: passage, 34: developing device, 36: transfer device, 38: sheet, 40: cleaning device, 42: developing tank (Housing), 44: opening, 46: second space, 48: developing roller, 50: developing gap, 52: opening (second space), 54: transport roller, 56: supply / recovery gap, 58: Magnet body, 60: sleeve, 62: regulating plate, 64: regulating gap, 66: developer stirring chamber, 68: front chamber, 70: rear chamber, 72: front screw, 74: rear screen -, 76: partition wall, 86: restriction area, 88: supply / recovery area, 90: supply area, 92: collection area, 94: discharge area, 96: development area, 98: toner replenishing section, 100: container, 102: opening 104: Supply roller 110: Electric field forming device 112: First power source 114: Second power source 116: Ground 118: DC power source 120: DC power source 122: Electric field forming device 124: First 1 power supply, 126: ground, 128: DC power supply, 130: second power supply, 132: DC power supply, 134: AC power supply, 136: electric field forming device, 138: first power supply, 140: ground, 142: DC Power supply, 144: AC power supply, 146: Second power supply, 148: Terminal, 150: DC power supply, 152: Electric field forming device, 154: AC power supply, 156: AC power supply, 158: Electric field forming device, 60: AC power supply.
Claims (2)
トナーとキャリアを含み、上記トナーとキャリアの相互の摩擦接触によって上記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
上記現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第1の搬送部材と、
第1の領域を介して上記第1の搬送部材に対向し、第2の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第2の搬送部材と、
上記第1の搬送部材と上記第2の搬送部材との間に第1の電界を形成して、上記第1の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第2の搬送部材に移動させる第1の電界形成手段と、
上記第2の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第2の電界を形成して、上記第2の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記静電潜像を可視像化する第2の電界形成手段を備えており、
上記現像剤は、上記キャリアとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子をさらに含み、
上記第2の搬送部材は、上記キャリアとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有することを特徴とする現像装置。 A developing device that visualizes an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier using a developer including toner and a carrier,
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner is charged to a first polarity by frictional contact between the toner and the carrier, and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity; ,
A first conveying member disposed in an opening of a developing tank that contains the developer;
A second conveying member facing the first conveying member via a first region and facing the electrostatic latent image carrier via a second region;
A first electric field is formed between the first transport member and the second transport member, and the toner in the developer held by the first transport member is transferred to the second transport member. First electric field forming means to be moved;
A second electric field is formed between the second transport member and the electrostatic latent image carrier, and the toner held by the second transport member is transferred to the electrostatic latent image carrier by static electricity. A second electric field forming means for making the electrostatic latent image visible by moving it to an electrostatic latent image;
The developer further includes charged particles that are charged to a polarity opposite to the charged polarity of the toner by frictional contact with the carrier ,
The developing device according to claim 1, wherein the second conveying member has a surface that is charged to a polarity opposite to a charging polarity of the toner by frictional contact with the carrier .
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