JP5298637B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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3〜4色の画像を合成してカラー画像を形成する画像形成装置の場合には、潜像担持体を含む現像ユニットを3〜4台配置する必要があり、装置全体をコンパクトにし、かつ現像剤の容量を確保するためには、現像ユニットを垂直に重ねるのではなく水平に配置することが好ましい。また、このように現像ユニットを水平に配置し、画像形成装置全体をコンパクトにするには、ホッパーを現像部の上方に配置する、いわゆる縦型構造をとる必要がある。
このため、縦型構造をとる現像装置では、規制部材に加わる現像剤の圧力が変化しないように、ホッパー部と現像部を分割し、ホッパー部から現像部に現像剤を補給する装置を設け、現像部に現像剤センサを設け、現像部の現像剤が減った場合、ホッパー部から現像剤を補給する手段が必要となり、高コスト化を招く原因となっていた。
本発明の現像装置は、現像剤担持体と、現像剤担持体にトナー薄層を形成するための層厚規制部材と、現像剤担持体にトナーを供給するトナー補給部材と、トナー収容部のトナーを循環させるためのトナー攪拌部材と、を有する縦型構造の一成分現像装置において、前記トナー攪拌部材の線速とトナー補給部材の線速比(攪拌線速/補給線速)が1.5以上であり、前記層厚規制部材の先端部の曲げ角度は90°以下であり、前記トナー攪拌部材は、前記層厚規制部材の折曲部よりも先端側の先端部の延長線よりも下方に設けられ、トナー攪拌部材の先端の周回線と前記延長線との最短距離が5mm以下であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、上記のいずれかに記載の現像装置において、体積平均粒径(Dv)が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるトナーが用いられていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、上記のいずれかに記載の現像装置において、少なくとも窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶剤中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られる現像剤であることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、上記のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、上記に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする。
上記プリンタ部100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための4個のプロセスカートリッジ18Y,M,C,Kからなる画像形成ユニット20を備えている。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している。プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kの他には、光書込ユニット21、中間転写ユニット17、二次転写装置22、及びベルト定着方式の定着装置25などが配設されている。
このような原稿読取動作と併行して、各プロセスカートリッジ18Y,M,C,K内の各機器、中間転写ユニット17、二次転写装置22、及び定着装置25がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ36によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット21が駆動制御されて、各像担持体1Y,M,C,K上に、Y,M,C,Kトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルト110上に重ね合わせて転写され、4色トナー像となる。
先ず、光書込ユニット21について説明する。光書込ユニット21は、図示しない光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて像担持体1の表面にレーザー光を照射する。すると、帯電装置によって一様帯電された像担持体1は、レーザー光が照射された部分について表面電位が減衰する。この減衰により、像担持体1の表面に静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は現像装置7Y,M,C,Kによって現像されてトナー像となる。
なお、像担持体1に形成されたトナー像は、中間転写ベルト110に一次転写される。一次転写後の像担持体1の表面にはトナーが残っているため、クリーニング装置によって像担持体1の表面がクリーニングされる。そして、潤滑剤塗布装置を経た後、除電器によって除電され、帯電装置によって一様帯電され、初期状態に戻る。
中間転写ベルト110に転写された4色トナー像は、二次転写ニップで転写紙に転写される。二次転写ニップ通過後にトナーが表面に残留した中間転写ベルト110は、従動ローラ14とベルトクリーニング装置90との間に挟み込まれ、ここでベルトクリーニング装置90によってクリーニングされる。
給紙カセット44から送り出された転写紙を受け入れる給紙路46には、複数の搬送ローラ対47と、給紙路46の末端付近に設けられたレジストローラ対49とが設けられている。転写紙は、搬送ローラ対47を介してレジストローラ対49に向けて搬送される。レジストローラ対49に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対49のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ベルト110上に形成された4色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対49は、二次転写ニップにおいて4色トナー像を転写させることができるタイミングでローラ間に挟み込んだ転写紙を送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト110上の4色トナー像が転写紙に転写される。このようにしてフルカラー画像が印刷された転写紙は、紙搬送ベルト24の無端移動に伴って移動し、次いで紙搬送ベルト24から定着装置25に送られる。
定着装置25で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板から突設したスタック部57に排紙されるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために二次転写ニップに戻されるかする。
そして、トナー攪拌部材74の先端の周回線と前記延長線との最短距離が5mm以下にされている。最短距離を5mm以下とするのは、5mmを超えるとトナー攪拌部材74による搬送力が伝わり難くなるからである。
前記層厚規制部材76の先端部76bの曲げ角度θ(図4記載)は90°以下にされている。先端部76b付近のトナーの流れを阻害しないようにするためである。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、体積平均粒径(Dv)が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるトナーが用いられている。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。体積平均粒径(Dv)が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生し易い。体積平均粒径(Dv)が8μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下に測定方法について述べる。
先ず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。このような範囲であるとトナーの流動性が良好だからである。図5及び図6は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。このようなトナーは流動性が良好である。
7 現像装置
71 トナー収容部
72 現像ローラ
73 トナー供給ローラ
74 トナー攪拌部材
75 トナー攪拌部材
76 層厚規制部材
76a 折曲部
76b 先端部
14 従動ローラ
15 駆動ローラ
16 二次転写ローラ
17 中間転写ユニット
18 プロセスカートリッジ
20 画像形成ユニット
21 光書込ユニット
22 二次転写装置
23 張架ローラ
24 紙搬送ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
30 原稿台
31 原稿排紙部
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取センサ
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ対
49 レジストローラ対
50 手差し給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
57 スタック部
62 一次転写ローラ
90 ベルトクリーニング装置
100 プリンタ部
110 中間転写ベルト
200 給紙装置
300 スキャナ部本体
400 自動原稿送り装置
Claims (7)
- 現像剤担持体と、
現像剤担持体にトナー薄層を形成するための層厚規制部材と、
現像剤担持体にトナーを供給するトナー補給部材と、
トナー収容部のトナーを循環させるためのトナー攪拌部材と、
を有する縦型構造の一成分現像装置において、
前記トナー攪拌部材の線速とトナー補給部材の線速比(攪拌線速/補給線速)が1.5以上であり、
前記層厚規制部材の先端部の曲げ角度は90°以下であり、
前記トナー攪拌部材は、前記層厚規制部材の折曲部よりも先端側の先端部の延長線よりも下方に設けられ、トナー攪拌部材の先端の周回線と前記延長線との最短距離が5mm以下である
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
体積平均粒径(Dv)が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるトナーが用いられている
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の現像装置において、
形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるトナーが用いられている
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の現像装置において、
少なくとも窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶剤中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られる現像剤である
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の現像装置を備えている
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の現像装置を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載のプロセスカートリッジを備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
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