JP5422433B2 - Developing device and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and an image forming apparatus including the developing device.
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア(以下、単にキャリアともいう)を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。 Conventionally, as a developing method using dry toner in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a one-component developing method using no carrier and a non-magnetic toner using a magnetic carrier (hereinafter also simply referred to as a carrier) are used. There is known a two-component developing system that uses a two-component developer to be charged and develops an electrostatic latent image on a photosensitive member with a magnetic brush composed of toner and a carrier formed on a developing roller.
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。 The one-component development method is suitable for high image quality because the electrostatic latent image on the image carrier is not disturbed by the magnetic brush, but toner adheres to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation. It sometimes caused image defects.
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持することができトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。 In the case of color printing in which color superposition is performed, since the color toner is required to be transparent, it needs to be a non-magnetic toner. Therefore, in a full-color image forming apparatus, a two-component development system in which toner is charged and conveyed using a carrier is often employed. However, the two-component development method can maintain a stable charge amount for a long time and is suitable for extending the life of the toner, but is disadvantageous in terms of image quality due to the influence of the magnetic brush described above.
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ(トナー供給部材)を用いて現像剤を感光体(像担持体)に対して非接触に設置した現像ローラ(トナー担持体)上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。 As one means for solving these problems, a magnetic roller (toner supply member) is used to transfer the developer onto a developing roller (toner carrier) installed in a non-contact manner with respect to the photoreceptor (image carrier). When developing, a non-magnetic toner is transferred onto the developing roller while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller to form a thin toner layer, and the toner is attached to the electrostatic latent image on the photosensitive member by an alternating electric field. A scheme has been proposed.
上記の現像方式の場合、現像ローラ表面が金属であると現像ローラ表面へのトナーの付着力が大きくなる。その結果、現像ローラ上のトナーの回収性が低下するため、現像ローラ上にトナー薄層が均一に形成されないことにより画像濃度むらが発生したり、感光体上に形成された静電潜像に供給するトナーが不足して画像濃度が低下する濃度追随不良が発生したりするおそれがある。 In the case of the above developing method, if the surface of the developing roller is metal, the adhesion force of the toner to the surface of the developing roller is increased. As a result, the recoverability of the toner on the developing roller is reduced, so that a thin toner layer is not uniformly formed on the developing roller, resulting in uneven image density or an electrostatic latent image formed on the photoreceptor. There is a possibility that density follow-up failure may occur in which image density decreases due to insufficient toner to be supplied.
また、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、直前の現像画像の一部が次の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。そのため、像担持体との対向部分(現像ニップ部)を通過した後、現像に用いられなかったトナー薄層を現像ローラ上から十分に回収して新たなトナー薄層を形成する必要がある。 In addition, if a toner consumption area and a non-consumption area are generated on the developing roller, a variation in the toner adhesion state and the toner potential difference occurs on the developing roller. There is a problem that a phenomenon that appears as an afterimage (ghost), that is, a so-called history phenomenon is likely to occur. Therefore, after passing through the portion facing the image carrier (development nip), it is necessary to sufficiently collect the toner thin layer that has not been used for development from the developing roller to form a new toner thin layer.
さらに、現像ローラに低抵抗の金属製スリーブを用いた場合、現像ローラに印加する現像バイアスの交流成分を高くし過ぎると、現像領域で感光体の表面電位と交流電圧のピーク値との電位差が大きくなって感光体と現像ローラとの間の電流リークによるノイズの発生が問題となる。 Furthermore, when a low-resistance metal sleeve is used for the developing roller, if the AC component of the developing bias applied to the developing roller is excessively increased, the potential difference between the surface potential of the photoreceptor and the peak value of the AC voltage in the developing region is increased. Generation of noise due to current leakage between the photosensitive member and the developing roller becomes a problem.
そこで、現像ローラ表面へのトナー付着性を低下させる方法が種々提案されており、例えば特許文献1には、導電性粉体を無機系コーティング液に分散させて硬化させた無機系導電性被膜を表面に形成した現像ローラが開示されている。 Therefore, various methods for reducing the adhesion of toner to the surface of the developing roller have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses an inorganic conductive film in which conductive powder is dispersed and cured in an inorganic coating liquid. A developing roller formed on the surface is disclosed.
特許文献1のように現像ローラ表面に被膜層を形成することにより、現像ローラ表面へのトナーの付着力が低下するため、トナーの回収性を向上させることができる。また、被膜層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラの耐リーク性も向上する。 By forming a coating layer on the surface of the developing roller as in Patent Document 1, the adhesion of the toner to the surface of the developing roller is reduced, so that the toner recoverability can be improved. Further, since the coating layer functions as a charge barrier layer, the leakage resistance of the developing roller is also improved.
ところで、電子写真方式で用いられるトナーには、帯電性を安定化させる目的や感光体表面を研磨する目的で、シリカや酸化チタン等のトナー外添剤(以下、単に外添剤ともいう)で表面処理されているものが多く、そのほとんどが一次粒子径で20〜200nmのものが処理されている。このような外添剤は、トナーが現像装置内に投入され、攪拌スクリューなどで機械的ストレスを受けるとトナー表面から脱離してしまい、その多くが脱離した状態で現像ローラを介して感光体上へ移動し、クリーニングブレードやクリーニングローラ等により回収される。 By the way, the toner used in the electrophotographic system is a toner external additive such as silica or titanium oxide (hereinafter also simply referred to as an external additive) for the purpose of stabilizing the charging property or polishing the surface of the photoreceptor. Many are surface-treated, and most of them have a primary particle size of 20 to 200 nm. Such an external additive is detached from the toner surface when the toner is put into the developing device and subjected to mechanical stress with a stirring screw or the like, and most of the toner is detached and is passed through the developing roller. It moves upward and is collected by a cleaning blade, a cleaning roller, or the like.
しかし、トナー表面から脱離した外添剤の一部には、現像ローラ表面に強固に付着してしまうものがある。付着量が少ない場合は別段問題はないが、付着量(特に外添剤中の酸化チタンの付着量)が多くなると、現像ローラの表面抵抗が低下し、耐リーク性が低下したり、トナーの付着力が増大して現像性が低下したりする問題があった。なお、上述したような課題は一成分現像方式においても同様に発生し、現像ローラに金属スリーブを用いた場合の現像性や耐リーク性に課題があった。 However, some of the external additives detached from the toner surface may adhere firmly to the developing roller surface. If the amount of adhesion is small, there is no problem, but if the amount of adhesion (particularly, the amount of titanium oxide in the external additive) increases, the surface resistance of the developing roller decreases, leak resistance decreases, There has been a problem that the adhesion is increased and the developability is lowered. Note that the above-described problems occur similarly in the one-component development system, and there are problems in developability and leakage resistance when a metal sleeve is used for the developing roller.
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ表面への外添剤中の酸化チタンの付着を抑制することにより、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a developing device capable of obtaining a good image over a long period of time by suppressing the adhesion of titanium oxide in an external additive to the surface of the developing roller, and an image forming apparatus including the developing device. An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されるトナー担持体を有し、該トナー担持体に担持されたトナー層を用いて像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の外周面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンが添加されていることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the present invention has a toner carrier disposed opposite to an image carrier, and an electrostatic latent image formed on the image carrier using a toner layer carried on the toner carrier. In a developing device for developing an image, a coat layer made of a resin material is formed on the outer peripheral surface of the toner carrier, and titanium oxide is added to the coat layer, and as a toner external additive, Titanium oxide having the same polarity as the added titanium oxide is added.
なお、本明細書中において「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のような、電気的極性(正、負)が同じことを指すものとする。 In the present specification, “the same chargeability” means that the electric characteristics (positive and negative) are the same, such as positive charge or negative charge.
また本発明は、上記構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径が20〜200nmであることを特徴としている。 According to the present invention, the primary particle diameter of titanium oxide added as an external toner additive is 20 to 200 nm in the developing device configured as described above.
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。 The present invention also provides an image forming apparatus equipped with the developing device having the above-described configuration.
本発明の第1の構成によれば、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを添加することにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体の表面抵抗の上昇やリークの発生を抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, as a toner external additive, titanium oxide having the same polarity as that of titanium oxide added to the coat layer of the toner carrier is added to the toner external additive. It is possible to reduce the electrostatic adhesion force of the titanium oxide to the surface of the toner carrier, thereby suppressing the increase in surface resistance of the toner carrier and the occurrence of leakage.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径を20〜200nmとすることにより、酸化チタンのトナー外添剤としての機能を維持しつつ、酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させることができる。 Further, according to the second configuration of the present invention, in the developing device of the first configuration, the primary particle diameter of titanium oxide added as an external toner additive is set to 20 to 200 nm. While maintaining the function as an external additive, the electrostatic adhesion force of titanium oxide to the surface of the toner carrier can be reduced.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の現像装置を搭載することにより、画像濃度不良やトナー担持体の表面抵抗の上昇によるリークを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる画像形成装置となる。 Further, according to the third configuration of the present invention, by mounting the developing device having the first or second configuration, leakage due to an image density defect or an increase in the surface resistance of the toner carrying member does not occur, and the long configuration. The image forming apparatus can obtain a good image over a period.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンタについて示している。カラープリンタ100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus equipped with a developing device according to a first embodiment of the present invention. Here, a tandem color printer is shown. In the main body of the color printer 100, four image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are sequentially arranged from the upstream side in the transport direction (the right side in FIG. 1). These image forming portions Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and cyan, magenta, and yellow are respectively performed by charging, exposure, development, and transfer processes. And a black image are sequentially formed.
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a〜1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ9の作用によって記録媒体の一例としての転写紙S上に二次転写され、さらに、定着部13において転写紙S上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。 The image forming portions Pa to Pd are provided with photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d that carry visible images (toner images) of the respective colors, and are further driven by a driving unit (not shown). The intermediate transfer belt 8 that rotates clockwise is provided adjacent to the image forming portions Pa to Pd. The toner images formed on the photosensitive drums 1a to 1d are sequentially primary-transferred and superimposed on the intermediate transfer belt 8 that moves while contacting the photosensitive drums 1a to 1d, and then the secondary transfer roller. 9 is secondarily transferred onto a transfer sheet S as an example of a recording medium, and further fixed on the transfer sheet S in the fixing unit 13 and then discharged from the apparatus main body. An image forming process for each of the photosensitive drums 1a to 1d is executed while rotating the photosensitive drums 1a to 1d counterclockwise in FIG.
トナー像が転写される転写紙Sは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9と後述する中間転写ベルト8の駆動ローラ11とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト8の回転方向において二次転写ローラ9の下流側には、中間転写ベルト8表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ19が配置されている。 The transfer sheet S on which the toner image is transferred is accommodated in a sheet cassette 16 at the lower part of the apparatus, and drives a secondary transfer roller 9 and an intermediate transfer belt 8 to be described later via a paper feed roller 12a and a registration roller pair 12b. It is conveyed to the nip portion with the roller 11. A sheet made of dielectric resin is used for the intermediate transfer belt 8, and a (seamless) belt having no seam is mainly used. A blade-like belt cleaner 19 for removing toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is disposed downstream of the secondary transfer roller 9 in the rotation direction of the intermediate transfer belt 8.
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置5と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング部7a、7b、7c及び7dが設けられている。 Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are chargers 2a, 2b, 2c, and 2d for charging the photosensitive drums 1a to 1d and image information on the photosensitive drums 1a to 1d around and below the photosensitive drums 1a to 1d that are rotatably arranged. The exposure device 5 for exposing the toner, the developing devices 3a, 3b, 3c and 3d for forming toner images on the photosensitive drums 1a to 1d, and the developer (toner) remaining on the photosensitive drums 1a to 1d are removed. Cleaning parts 7a, 7b, 7c and 7d are provided.
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a〜3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ4a〜4dから各現像装置3a〜3dにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。 When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d are uniformly charged by the chargers 2a to 2d, and then light is irradiated according to the image data by the exposure device 5. The electrostatic latent images corresponding to the image data are formed on the respective photosensitive drums 1a to 1d. Each of the developing devices 3a to 3d is filled with a predetermined amount of a two-component developer containing toner of each color of cyan, magenta, yellow, and black. In addition, when the ratio of the toner in the two-component developer filled in each developing device 3a to 3d falls below a specified value due to the formation of a toner image described later, each developing device 3a to 3d is transferred from the toner container 4a to 4d. Toner is replenished. The toner in the developer is supplied onto the photosensitive drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d and electrostatically adheres to the electrostatic latent image formed by the exposure from the exposure device 5. A toner image is formed.
そして、一次転写ローラ6a〜6dに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム1a〜1d上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナー等がクリーニング部7a〜7dにより除去される。 Then, by applying a predetermined transfer voltage to the primary transfer rollers 6 a to 6 d, yellow, cyan, magenta, and black toner images on the photosensitive drums 1 a to 1 d are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 8. These four color images are formed with a predetermined positional relationship predetermined for forming a predetermined full-color image. Thereafter, the toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d is removed by the cleaning units 7a to 7d in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image.
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Sがレジストローラ12bから所定のタイミングで駆動ローラ11とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ9とのニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送され、中間転写ベルト8上のフルカラー画像が転写紙S上に転写される。トナー像が転写された転写紙Sは定着部13へと搬送される。 The intermediate transfer belt 8 is stretched between an upstream conveyance roller 10 and a downstream drive roller 11, and the intermediate transfer belt 8 rotates clockwise as the drive roller 11 is rotated by a drive motor (not shown). When the rotation starts, the transfer sheet S is conveyed from the registration roller 12b to the nip portion (secondary transfer nip portion) between the driving roller 11 and the secondary transfer roller 9 provided adjacent thereto at a predetermined timing. The full color image on the intermediate transfer belt 8 is transferred onto the transfer paper S. The transfer sheet S on which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit 13.
定着部13に搬送された転写紙Sは、定着ローラ対13aにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Sの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Sは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Sの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。 The transfer sheet S conveyed to the fixing unit 13 is heated and pressed by the fixing roller pair 13a to fix the toner image on the surface of the transfer sheet S, thereby forming a predetermined full color image. The transfer sheet S on which the full-color image is formed is distributed in the transport direction by the branching section 14 that branches in a plurality of directions. When an image is formed on only one side of the transfer sheet S, the image is directly discharged onto the discharge tray 17 by the discharge roller 15.
一方、転写紙Sの両面に画像を形成する場合は、定着部13を通過した転写紙Sの一部を一旦排出ローラ対15から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Sは排出ローラ対15を逆回転させることにより分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により転写紙Sの画像が形成されていない面に転写され、定着部13に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。 On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer sheet S, a part of the transfer sheet S that has passed through the fixing unit 13 is once protruded from the discharge roller pair 15 to the outside of the apparatus. Thereafter, the transfer sheet S is distributed to the sheet conveyance path 18 by the branching section 14 by rotating the discharge roller pair 15 in the reverse direction, and is conveyed again to the secondary transfer nip section with the image surface reversed. Then, after the next image formed on the intermediate transfer belt 8 is transferred by the secondary transfer roller 9 to the surface of the transfer sheet S where the image is not formed, and conveyed to the fixing unit 13 and the toner image is fixed. , And discharged to the discharge tray 17.
図2は、第1実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。 FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the developing device according to the first embodiment. Here, the developing device 3a disposed in the image forming unit Pa of FIG. 1 will be described, but the configuration of the developing devices 3b to 3d disposed in the image forming units Pb to Pd is basically the same, and thus described. Is omitted.
図2に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cにはトナーコンテナ4a(図1参照)から供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。 As shown in FIG. 2, the developing device 3a includes a developing container 20 in which a two-component developer (hereinafter also simply referred to as a developer) is accommodated. The developing container 20 is divided into a first wall and a second wall by a partition wall 20a. The first and second stirring chambers 20b and 20c are divided into stirring chambers 20b and 20c, and the toner (positively charged toner) supplied from the toner container 4a (see FIG. 1) is mixed with the carrier and stirred to be charged. A first agitation screw 21a and a second agitation screw 21b are provided for rotation.
そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁20aの長手方向両端に形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図示の例では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21bの上方には磁気ローラ22が配置され、磁気ローラ22の左斜め上方には現像ローラ23が対向配置されている。そして、現像ローラ23は現像容器20の開口側(図2の左側)において感光体ドラム1に対向しており、磁気ローラ22及び現像ローラ23は図中時計回りに回転する。 Then, the developer is conveyed in the axial direction while being stirred by the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b, and the developer is passed through the developer passages (not shown) formed at both ends in the longitudinal direction of the partition wall 20a. It circulates between the 1st and 2nd stirring chambers 20b and 20c. In the illustrated example, the developing container 20 extends obliquely upward to the left, a magnetic roller 22 is disposed in the developing container 20 above the second stirring screw 21b, and the developing roller 20 is disposed obliquely upward to the left of the magnetic roller 22. Rollers 23 are arranged opposite to each other. The developing roller 23 faces the photosensitive drum 1 on the opening side (left side in FIG. 2) of the developing container 20, and the magnetic roller 22 and the developing roller 23 rotate clockwise in the drawing.
なお、現像容器20には、第1攪拌スクリュー21aと対面してトナー濃度センサ(図示せず)が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナ4aからトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。 Note that a toner concentration sensor (not shown) is disposed in the developing container 20 so as to face the first agitating screw 21a. From the toner container 4a to the toner supply port according to the toner concentration detected by the toner concentration sensor. The toner is supplied into the developing container 20 through 20d.
磁気ローラ22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体22bで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体22bの磁極は、主極35、規制極(穂切り用磁極)36、搬送極37、剥離極38、及び汲上極39の5極構成である。 The magnetic roller 22 includes a non-magnetic rotating sleeve 22a and a fixed magnet body 22b having a plurality of magnetic poles contained in the rotating sleeve. In the present embodiment, the magnetic poles of the fixed magnet body 22 b have a five-pole configuration including a main pole 35, a regulation pole (head cutting pole) 36, a transport pole 37, a separation pole 38, and a pumping pole 39.
また、現像容器20には規制ブレード25が磁気ローラ22の長手方向(図2の紙面表裏方向)に沿って取り付けられており、規制ブレード25は、磁気ローラ22の回転方向(図中時計回り)において、現像ローラ23と磁気ローラ22との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード25の先端部と磁気ローラ22表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。 Further, a regulating blade 25 is attached to the developing container 20 along the longitudinal direction of the magnetic roller 22 (front and back direction in FIG. 2), and the regulating blade 25 rotates in the rotation direction of the magnetic roller 22 (clockwise in the figure). In FIG. 2, the developing roller 23 and the magnetic roller 22 are positioned upstream of the facing position. A slight gap (gap) is formed between the tip of the regulating blade 25 and the surface of the magnetic roller 22.
現像ローラ23は、円筒状の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23a内に固定された磁石部材23bで構成されており、磁気ローラ22と現像ローラ23とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップをもって対向している。磁石部材23bは、固定マグネット体22bの対向する磁極(主極)35と異極性である。 The developing roller 23 includes a cylindrical developing sleeve 23a and a magnet member 23b fixed in the developing sleeve 23a. The magnetic roller 22 and the developing roller 23 have a predetermined gap at the facing position (opposite position). Are facing each other. The magnet member 23b is different in polarity from the opposing magnetic pole (main pole) 35 of the fixed magnet body 22b.
現像ローラ23には、直流電圧(以下、Vslv(DC)という)及び交流電圧(以下、Vslv(AC)という)を印加する第1バイアス回路30が接続されており、磁気ローラ22には、直流電圧(以下、Vmag(DC)という)及び交流電圧(以下、Vmag(AC)という)を印加する第2バイアス回路31が接続されている。また、第1バイアス回路30及び第2バイアス回路31は共通のグランドに接地されている。 The developing roller 23 is connected to a first bias circuit 30 that applies a DC voltage (hereinafter referred to as Vslv (DC)) and an AC voltage (hereinafter referred to as Vslv (AC)). A second bias circuit 31 for applying a voltage (hereinafter referred to as Vmag (DC)) and an alternating voltage (hereinafter referred to as Vmag (AC)) is connected. The first bias circuit 30 and the second bias circuit 31 are grounded to a common ground.
第1バイアス回路30及び第2バイアス回路31には電圧可変装置33が接続されており、現像ローラ23に印加されるVslv(DC)、Vslv(AC)及び磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)、Vmag(AC)を可変できるようになっている。 A voltage variable device 33 is connected to the first bias circuit 30 and the second bias circuit 31, and Vslv (DC), Vslv (AC) applied to the developing roller 23 and Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22. ), Vmag (AC) can be varied.
前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラ22に搬送される。規制ブレード25には固定マグネット体22bの規制極36が対向するため、規制ブレード25として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード25の先端と回転スリーブ22aとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。 As described above, the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b circulate in the developing container 20 while the developer is being stirred to charge the toner, and the second stirring screw 21b causes the developer to move to the magnetic roller 22. Be transported. Since the restricting pole 36 of the fixed magnet body 22b faces the restricting blade 25, a nonmagnetic material or a magnetic material is used as the restricting blade 25, so that a magnetic field in a direction attracting the gap between the tip of the restricting blade 25 and the rotating sleeve 22a. Will occur.
この磁界により、規制ブレード25と回転スリーブ22aとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ22上の磁気ブラシは規制ブレード25によって層厚規制された後、現像ローラ23に対向する位置に移動すると、固定マグネット体22bの主極35及び現像ローラ側磁極23bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ23表面に接触する。そして、磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)と現像ローラ23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラ23上にトナー薄層を形成する。 Due to this magnetic field, a magnetic brush is formed between the regulating blade 25 and the rotating sleeve 22a. When the thickness of the magnetic brush on the magnetic roller 22 is regulated by the regulating blade 25 and then moves to a position facing the developing roller 23, a magnetic field attracted by the main pole 35 of the fixed magnet body 22b and the developing roller side magnetic pole 23b is generated. Therefore, the magnetic brush comes into contact with the surface of the developing roller 23. Then, a toner thin layer is formed on the developing roller 23 by a potential difference ΔV between Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and Vslv (DC) applied to the developing roller 23 and a magnetic field.
現像ローラ23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ22と現像ローラ23との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。ΔVを大きくすると現像ローラ23上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔVの範囲は一般的に100V〜350V程度が適切である。 The thickness of the toner layer on the developing roller 23 varies depending on the resistance of the developer and the rotational speed difference between the magnetic roller 22 and the developing roller 23, but can be controlled by ΔV. When ΔV is increased, the toner layer on the developing roller 23 is thickened, and when ΔV is decreased, the toner layer is thinned. The range of ΔV at the time of development is generally about 100V to 350V.
図3は、現像ローラ23及び磁気ローラ22に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図3(a)に示すように、現像ローラ23には、Vslv(DC)にピークツーピーク値がVpp1である矩形波のVslv(AC)を重畳した合成波形Vslv(実線)が第1バイアス回路30から印加される。また、磁気ローラ22には、Vmag(DC)にピークツーピーク値がVpp2であり、且つVslv(AC)と位相が異なる矩形波のVmag(AC)を重畳した合成波形Vmag(破線)が第2バイアス回路31から印加される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a bias waveform applied to the developing roller 23 and the magnetic roller 22. As shown in FIG. 3A, the developing roller 23 has a combined waveform Vslv (solid line) in which a rectangular wave Vslv (AC) having a peak-to-peak value of Vpp1 superimposed on Vslv (DC) is a first bias circuit. 30 applied. Further, the magnetic roller 22 has a second combined waveform Vmag (broken line) in which Vmag (DC) has a peak-to-peak value of Vpp2 and a rectangular wave Vmag (AC) having a phase different from Vslv (AC). Applied from the bias circuit 31.
従って、磁気ローラ22及び現像ローラ23間(以下、MS間という)に印加される電圧は、図3(b)に示すようなVpp(max)とVpp(min)を有する合成波形Vmag−Vslvとなる。なお、Vmag(AC)はVslv(AC)よりもDuty比が大きくなるように設定される。実際には図3で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。 Accordingly, the voltage applied between the magnetic roller 22 and the developing roller 23 (hereinafter referred to as MS) is a composite waveform Vmag-Vslv having Vpp (max) and Vpp (min) as shown in FIG. Become. Note that Vmag (AC) is set so that the duty ratio is larger than Vslv (AC). Actually, an AC voltage having a partially distorted shape is applied instead of a complete rectangular wave as shown in FIG.
磁気ブラシによって現像ローラ23上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ23aの回転によって感光体ドラム1aと現像ローラ23との対向部分に搬送される。現像ローラ23にはVslv(DC)及びVslv(AC)が印加されているため、感光体ドラム1aとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。 The toner thin layer formed on the developing roller 23 by the magnetic brush is conveyed to the opposite portion between the photosensitive drum 1a and the developing roller 23 by the rotation of the developing sleeve 23a. Since Vslv (DC) and Vslv (AC) are applied to the developing roller 23, the toner flies due to a potential difference with the photosensitive drum 1a, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1a is developed. .
さらに回転スリーブ22aが時計回りに回転すると、今度は主極35に隣接する異極性の剥離極38により発生する水平方向(ローラ周方向)の磁界により磁気ブラシは現像ローラ23表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ23から回転スリーブ22a上に回収される。さらに回転スリーブ22aが回転すると、固定マグネット体22bの剥離極38及びこれと同極性の汲上極39により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器20内で回転スリーブ22aから離脱する。そして、第2攪拌スクリュー21bにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極39により再び回転スリーブ22a上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード25へ搬送される。 When the rotating sleeve 22a further rotates clockwise, this time, the magnetic brush is pulled away from the surface of the developing roller 23 by the horizontal (roller circumferential direction) magnetic field generated by the different polarity peeling pole 38 adjacent to the main pole 35. The remaining toner that is not used for is collected from the developing roller 23 onto the rotating sleeve 22a. When the rotating sleeve 22a further rotates, a repulsive magnetic field is applied by the peeling pole 38 of the fixed magnet body 22b and the scooping pole 39 having the same polarity, so that the toner is detached from the rotating sleeve 22a in the developing container 20. Then, after being stirred and conveyed by the second agitating screw 21b, a magnetic brush is again formed on the rotating sleeve 22a by the scooping pole 39 as a two-component developer that is uniformly charged again with an appropriate toner concentration, and the regulating blade 25 It is conveyed to.
次に、現像ローラ23を構成する現像スリーブ23aについて詳述する。現像スリーブ23aは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブ本体の外周面にコート層を形成したものである。コート層は、現像スリーブ23a上に供給されたトナーの固着を抑制し、現像ローラ23から感光体ドラム表面へのトナーの移送が比較的容易に行われるようにする。さらに、コート層が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ23からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。 Next, the developing sleeve 23a constituting the developing roller 23 will be described in detail. The developing sleeve 23a has a coating layer formed on the outer peripheral surface of an aluminum or aluminum alloy sleeve body. The coat layer suppresses adhesion of the toner supplied on the developing sleeve 23a, and allows the toner to be transferred from the developing roller 23 to the surface of the photosensitive drum relatively easily. Further, since the mechanical stress applied to the developer by the coat layer is less than that on the metal surface, both improvement in toner recoverability from the developing roller 23 and prevention of developer deterioration when the developer transport amount is increased are achieved. Can be achieved.
コート層の材質としては、シリコン変性ポリウレタンの他、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。 Examples of the material of the coating layer include urethane-modified resin, acrylic resin, melamine resin, silicone resin, fluorine resin, etc. in addition to silicone-modified polyurethane. Good urethane resin and acrylic resin are preferable. Among these, the use of a silicon-modified polyurethane resin in which a part of carbon of the urethane resin is replaced with silicon is preferable because the hygroscopic property of the urethane resin is improved and the change in charging characteristics of the coat layer with respect to environmental changes is suppressed.
なお、コート層には抵抗調整剤として酸化チタンを含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性を図ることができる。体積抵抗値としては、現像ローラ23表面の残留電荷を適度に滞留可能な104〜108Ω・cm程度が好ましい。 In addition, the coating layer contains titanium oxide as a resistance adjusting agent, adjusts the volume resistance value of the coating layer, and suppresses uneven resistance. Thereby, stabilization of the charged state of the toner layer and releasability at the time of toner collection can be achieved. The volume resistance value is preferably about 10 4 to 10 8 Ω · cm, which can appropriately retain the residual charge on the surface of the developing roller 23.
また、コート層の表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、コート剤をスプレー、ディッピング、ロールコート等により塗布した際に通常得られる表面粗さとするか、或いはウレタンビーズなどの表面粗さ調整剤を付与して0.4〜1.5μmに調整されている。 The surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of the coating layer is the surface roughness normally obtained when the coating agent is applied by spraying, dipping, roll coating, or the like, or the surface roughness of urethane beads or the like is adjusted. It is adjusted to 0.4 to 1.5 μm by applying an agent.
また、コート層を形成する前に、スリーブ本体の外周面をアルマイト処理してアルマイト層を形成しても良い。この構成によれば、スリーブ表面に形成されたアルマイト層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラ23へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止することができる。 Moreover, before forming the coat layer, the outer peripheral surface of the sleeve body may be anodized to form the anodized layer. According to this configuration, since the alumite layer formed on the sleeve surface has a function as a charge barrier layer, it is possible to prevent the occurrence of leakage when a developing bias is applied to the developing roller 23.
次に、本発明の現像装置に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比(T/C)は、キャリア100重量部に対してトナー5〜20重量部が好ましく、8〜15重量部がより好ましい。 Next, the two-component developer used in the developing device of the present invention will be described. The two-component developer contains a toner and a carrier. The weight ratio (T / C) between the toner and the carrier in the two-component developer is preferably 5 to 20 parts by weight, more preferably 8 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier.
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、5〜12μmが好ましく、6〜10μmがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置(例えば、コールター社製、マルチサイザーII型)によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。外添剤の添加量は、トナー母粒子100重量部に対して、通常0.1〜5重量部である。 The toner is obtained by adding an external additive to toner base particles. The toner base particles contain a binder resin and a colorant. The toner base particles may contain a release agent, a charge control agent, magnetic powder and the like as necessary. The weight average particle diameter of the toner base particles is preferably 5 to 12 μm, and more preferably 6 to 10 μm. The weight average particle diameter of the toner base particles is measured by a particle size distribution measuring device (for example, Multisizer II type manufactured by Coulter, Inc.). The toner base particles are produced by a known method such as a pulverization classification method, a melt granulation method, a spray granulation method, or a polymerization method. The addition amount of the external additive is usually 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner base particles.
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。 As the carrier, magnetic particles or resin particles in which a magnetic material is dispersed in a binder resin are used. Examples of magnetic materials include magnetic metals such as iron, nickel, cobalt, alloys thereof, alloys containing rare earths, hematite, magnetite, manganese-zinc ferrite, nickel-zinc ferrite, manganese-magnesium Examples thereof include soft ferrites such as ferrite and lithium ferrite, iron-based oxides such as copper-zinc ferrite, and mixtures thereof.
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。 Examples of the binder resin include vinyl resins, polyester resins, epoxy resins, phenol resins, urea resins, polyurethane resins, polyimide resins, cellulose resins, polyether resins, and mixtures thereof. Magnetic particles are produced by a known method such as a sintering method or an atomizing method. The carrier may have a coating layer made of a coating resin on its surface.
本発明においては、トナーの外添剤として一次粒子径が20〜200nmであり、現像スリーブ23aのコート層に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを用いることを特徴としている。現像スリーブ23a表面に外添剤が付着する要因としては、外添剤の粒子径が非常に小さいため、スリーブ表面のコート層と外添剤との物理的付着性が非常に大きくなることと、それに加えてスリーブ表面のコート層と外添剤との間に静電的付着力が作用することが挙げられる。 The present invention is characterized in that titanium oxide having a primary particle diameter of 20 to 200 nm and having the same polarity as titanium oxide added to the coating layer of the developing sleeve 23a is used as an external additive for the toner. The cause of the external additive adhering to the surface of the developing sleeve 23a is that the particle size of the external additive is very small, so that the physical adhesion between the coat layer on the sleeve surface and the external additive becomes very large, In addition, electrostatic adhesion acts between the coat layer on the sleeve surface and the external additive.
このうち、外添剤としての機能は粒子径に依存するところが大きいため、粒子径を大きくして物理的付着性を低下させることはできない。しかし、静電的付着力については外添剤とコート層とを電気的に同極性にすることで低下させることができる。具体的には、トナー母粒子に外添剤として処理されている酸化チタンとして、現像スリーブ23aのコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性のものを使用する。 Among these, since the function as an external additive largely depends on the particle size, the particle size cannot be increased to decrease the physical adhesion. However, the electrostatic adhesion can be reduced by making the external additive and the coating layer have the same polarity. Specifically, titanium oxide having the same polarity as that of titanium oxide added to the coating layer of the developing sleeve 23a is used as the titanium oxide treated as an external additive to the toner base particles.
次に、酸化チタンの極性(帯電特性)をコントロールする方法について説明する。酸化チタンの帯電性は疎水化処理の度合いによって調整することができる。即ち、疎水化処理の度合いが大きいほど、酸化チタン表面の水酸基(−OH基)が少なくなり正帯電性が大きくなる。逆に疎水化処理の度合いが小さいほど、酸化チタン表面の水酸基が多くなり負帯電性が大きくなる。 Next, a method for controlling the polarity (charging characteristics) of titanium oxide will be described. The charging property of titanium oxide can be adjusted by the degree of hydrophobic treatment. That is, as the degree of hydrophobic treatment increases, the number of hydroxyl groups (—OH groups) on the titanium oxide surface decreases and the positive chargeability increases. Conversely, the smaller the degree of hydrophobic treatment, the greater the number of hydroxyl groups on the titanium oxide surface and the greater the negative chargeability.
疎水化処理の方法としては、酸化チタンをデシケータに保存して脱水処理した後、酸化チタン微粉末とシランカップリング剤とをトルエン中で反応させて酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理する方法が挙げられる。シランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。 As a method of hydrophobizing treatment, after titanium oxide is stored in a desiccator and dehydrated, titanium oxide fine powder and a silane coupling agent are reacted in toluene to hydrophobize hydroxyl groups on the surface of titanium oxide. Can be mentioned. Examples of the silane coupling agent include hexamethyldisilazane, methyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, and the like.
図4は、本発明の第2実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図1と共通する部分には同一の符号を付している。図4に示すように、モノクロプリンタ101の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット16が配置されている。この用紙カセット16の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ17に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラ12a、レジストローラ対12b、画像形成部P、定着部13及び排出ローラ対15が配置されている。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of an image forming apparatus equipped with the developing device according to the second embodiment of the present invention, and the right side is illustrated as the front side of the image forming apparatus. Portions common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 4, a sheet cassette 16 that accommodates the stacked transfer sheets is disposed at the bottom of the main body of the monochrome printer 101. Above the paper cassette 16, a paper conveyance path is formed that extends substantially horizontally from the front of the main body to the rear of the main body and further extends upward to the discharge tray 17 formed on the upper surface of the main body. A feed roller 12a, a registration roller pair 12b, an image forming unit P, a fixing unit 13 and a discharge roller pair 15 are arranged in this order from the upstream side.
画像形成部Pは、図4において時計回りに回転可能に軸支された感光体ドラム1と、この感光体ドラム1の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器2、現像装置3、クリーニング部7、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム1に対向するように配置される転写ローラ6及び感光体ドラム1の上方に配置される露光装置5から構成されており、現像装置3の上方には、現像装置3へトナーを補給するトナーコンテナ4が配置されている。 The image forming unit P includes a photosensitive drum 1 rotatably supported in FIG. 4, a scorotron charger 2, a developing device 3, and a cleaning unit 7 disposed around the photosensitive drum 1. The image forming apparatus includes a transfer roller 6 disposed so as to face the photosensitive drum 1 across the paper conveyance path and an exposure device 5 disposed above the photosensitive drum 1. A toner container 4 for supplying toner to the developing device 3 is disposed.
帯電器2に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム1の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置5からの光照射により感光体ドラム1上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置3により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム1の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラ対12bから感光体ドラム1と転写ローラ6とのニップ部(転写位置)に転写紙(図示せず)が所定のタイミングで供給され、転写ローラ6により転写紙上に感光体ドラム1の表面のトナー像が転写される。 By applying a predetermined voltage to the charger 2, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged. Next, an electrostatic latent image based on the image data input on the photosensitive drum 1 is formed by light irradiation from the exposure device 5, and toner is attached to the electrostatic latent image by the developing device 3. A toner image is formed on the surface. Transfer paper (not shown) is supplied from the registration roller pair 12b to the nip portion (transfer position) between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 6 at a predetermined timing, and the photosensitive drum 1 is transferred onto the transfer paper by the transfer roller 6. The toner image on the surface is transferred.
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム1から分離されて定着部13に向けて搬送される。画像形成部Pにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部13に備えられた加熱ローラ及び加熱ローラ21に圧接される加圧ローラから成る定着ローラ対13aによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。 The transfer sheet on which the toner image is transferred is separated from the photosensitive drum 1 and conveyed toward the fixing unit 13. The transfer paper on which the toner image has been transferred in the image forming unit P is heated and pressed by a pair of fixing rollers 13 a including a heating roller provided in the fixing unit 13 and a pressure roller pressed against the heating roller 21. The toner image transferred to is fixed.
そして、画像形成部P及び定着部13において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラ対15によって排出トレイ17に排出される。一方、転写後に感光体ドラム1の表面に残留しているトナーはクリーニング部7により除去される。そして、感光体ドラム1は帯電器2によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。 Then, the transfer paper on which the image is formed in the image forming unit P and the fixing unit 13 is discharged to the discharge tray 17 by the discharge roller pair 15. On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer is removed by the cleaning unit 7. The photosensitive drum 1 is charged again by the charger 2, and image formation is performed in the same manner.
図5は、第2実施形態の現像装置の側面断面図である。第1実施形態の図2と共通する部分には同一の符号を付している。図5に示すように、現像装置3は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容される現像容器20内に、第1攪拌スクリュー21a、第2攪拌スクリュー21b、現像ローラ23、規制ブレード25が備えられている。 FIG. 5 is a side sectional view of the developing device according to the second embodiment. Portions common to FIG. 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 5, the developing device 3 includes a first agitating screw 21a, a second agitating screw 21b, a developing roller 23, and a regulating blade 25 in a developing container 20 that contains a one-component developer made of magnetic toner. Is provided.
現像容器20の内部は、長手方向(図の紙面方向)に延在する仕切壁20aによって第1攪拌室20bと第2攪拌室20cとに区画されており、第1攪拌室20bには第1攪拌スクリュー21aが、第2攪拌室20cには第2攪拌スクリュー21bがそれぞれ配設されている。また、仕切壁20aは現像容器20の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第1攪拌室20bと第2攪拌室20cの間をトナーが移動する通路(現像剤受け渡し部)となっている。 The inside of the developing container 20 is partitioned into a first stirring chamber 20b and a second stirring chamber 20c by a partition wall 20a extending in the longitudinal direction (paper surface direction in the drawing), and the first stirring chamber 20b includes a first stirring chamber 20b. A stirring screw 21a is disposed in the second stirring chamber 20c, and a second stirring screw 21b is disposed in the second stirring chamber 20c. Further, the partition wall 20a is not provided at both ends in the longitudinal direction of the developing container 20, and this portion is a passage (developer delivery portion) through which the toner moves between the first stirring chamber 20b and the second stirring chamber 20c. It has become.
現像ローラ23は、金属製の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23aの内部に固定された複数の磁極(ここでは3極)を有する磁石部材23bで構成されており、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bと略平行となるように第1攪拌室20b内に回転可能に軸支されている。現像ローラ23には、Vslv(DC)及びVslv(AC)を印加する第1バイアス回路30が接続されており、第1バイアス回路30はグランドに接地されている。第1バイアス回路30には電圧可変装置33が接続されている。 The developing roller 23 includes a metal developing sleeve 23a and a magnet member 23b having a plurality of magnetic poles (here, three poles) fixed inside the developing sleeve 23a. The developing roller 23 includes a first stirring screw 21a and a second stirring screw 21a. It is rotatably supported in the first stirring chamber 20b so as to be substantially parallel to the stirring screw 21b. A first bias circuit 30 that applies Vslv (DC) and Vslv (AC) is connected to the developing roller 23, and the first bias circuit 30 is grounded. A voltage variable device 33 is connected to the first bias circuit 30.
感光体ドラム1の回転に応じて現像スリーブ23aが回転すると、磁石部材23bの磁力により現像スリーブ23aの表面にトナーが付着(担持)されてトナー層が形成される。そして、現像スリーブ23aに付着したトナーは、現像ローラ23と感光体ドラム1とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム1の表面電位と現像ローラ23に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム1へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム1表面にトナー像が形成される。 When the developing sleeve 23a rotates in accordance with the rotation of the photosensitive drum 1, toner is attached (carried) to the surface of the developing sleeve 23a by the magnetic force of the magnet member 23b, and a toner layer is formed. Then, the toner adhering to the developing sleeve 23 a is caused by the potential difference between the surface potential of the photosensitive drum 1 and the developing bias applied to the developing roller 23 at the developing nip portion where the developing roller 23 and the photosensitive drum 1 face each other. It flies to the drum 1 and adheres to the photosensitive layer, and a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
規制ブレード25は、感光体ドラム1に供給するトナー量、すなわち現像ローラ23へのトナー付着量を規制するものであり、例えばSUS(ステンレス)等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード25は、その先端と現像ローラ23との間に所定の隙間(0.2〜0.3mm)が形成されるように配設されており、この規制ブレード25と現像ローラ23との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラ23へのトナー付着量が規制され、現像ローラ23の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。 The regulating blade 25 regulates the amount of toner supplied to the photosensitive drum 1, that is, the amount of toner adhering to the developing roller 23. For example, a magnetic material such as SUS (stainless steel) is used. The regulating blade 25 is disposed so that a predetermined gap (0.2 to 0.3 mm) is formed between the tip of the regulating blade 25 and the developing roller 23. The amount of toner adhering to the developing roller 23 is regulated by the magnetic field generated in the gap and the gap, and a thin toner layer of several tens of microns is formed on the surface of the developing roller 23. Since the configuration of other parts is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施形態においても、外周面にコート層を形成した現像スリーブ23aで現像ローラ23を構成し、コート層中の酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを外添剤として用いてトナーの表面処理を行うことで、外添剤(酸化チタン)とコート層の間に作用する静電的付着力を低下させて現像スリーブ23aへの酸化チタンの付着を抑制することができる。 Also in the present embodiment, the developing roller 23 is constituted by the developing sleeve 23a having a coating layer formed on the outer peripheral surface, and the surface of the toner is formed using titanium oxide having the same polarity as the titanium oxide in the coating layer as an external additive. By performing the treatment, it is possible to reduce the electrostatic adhesive force acting between the external additive (titanium oxide) and the coating layer, thereby suppressing the adhesion of titanium oxide to the developing sleeve 23a.
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図1及び図4に示したタンデム式のカラープリンタ或いはモノクロプリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、コート層を有する現像ローラを備えた現像装置が搭載される種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the present invention is not limited to the tandem color printer or monochrome printer shown in FIGS. 1 and 4, but a digital or analog monochrome copying machine, a rotary developing color printer and color copying machine, a facsimile layer, etc. The present invention can be applied to various image forming apparatuses on which a developing device including a developing roller having the above is mounted. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(酸化チタンの疎水化処理)
酸化チタン(チタン工業社製)100gをデシケータに24時間保存して脱水処理した後、酸化チタンとヘキサメチルジシラザン(有機合成薬品株式会社製)10gをトルエン500mL中で所定時間反応させ、酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理した。
(Titanium oxide hydrophobic treatment)
After 100 g of titanium oxide (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) was stored in a desiccator for 24 hours and dehydrated, 10 g of titanium oxide and hexamethyldisilazane (manufactured by Organic Synthetic Chemical Co., Ltd.) were reacted in 500 mL of toluene for a predetermined time, and titanium oxide The surface hydroxyl group was hydrophobized.
その後、ノンコートのフェライトキャリア(PTK社製)10gと酸化チタン0.1gを50mLのガラス瓶に投入し、ボールミルにて30分間混合した。混合物の帯電量をQMメータ(トレック社製)にて測定した。疎水化処理時間をそれぞれ30分、60分、90分、120分、150分、及び180分とした酸化チタンA〜Fの帯電量(μC/g)を表1に示す。 Thereafter, 10 g of non-coated ferrite carrier (manufactured by PTK) and 0.1 g of titanium oxide were put into a 50 mL glass bottle and mixed for 30 minutes in a ball mill. The charge amount of the mixture was measured with a QM meter (manufactured by Trek). Table 1 shows the charge amounts (μC / g) of titanium oxides A to F with the hydrophobizing treatment times set to 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, and 180 minutes, respectively.
表1から、疎水化処理時間が長くなるにつれて酸化チタン表面の水酸基が疎水化されて減少するため、帯電が負から正に変化することが確認された。 From Table 1, it was confirmed that the charge changes from negative to positive because the hydroxyl group on the surface of titanium oxide is hydrophobized and decreases as the hydrophobization time increases.
図2に示した現像装置3aの、金属製の現像スリーブ23aをシリコーン樹脂(KBC1003、信越シリコーン社製)でコーティングし、コーティング液中に上記Aの酸化チタンを樹脂100重量部に対し100重量部添加した。一方、トナーの外添剤として上記Bの酸化チタンをトナー母粒子に対し1.5重量%添加し、このトナーとコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を、キャリアに対するトナーの混合比率(T/C)を8重量%として現像装置3a内に投入した。 The metal developing sleeve 23a of the developing device 3a shown in FIG. 2 is coated with a silicone resin (KBC1003, manufactured by Shin-Etsu Silicone), and 100 parts by weight of the titanium oxide A is added to 100 parts by weight of the resin in the coating solution. Added. On the other hand, the titanium oxide B is added as an external additive of the toner in an amount of 1.5% by weight based on the toner base particles, and a two-component developer composed of the toner and the coated ferrite carrier is added to the toner mixing ratio (T / C) was loaded at 8% by weight into the developing device 3a.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Cに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Aに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to C and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to A.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Cに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to C.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Bに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating solution of the developing sleeve 23a was changed to B.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Dに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Fに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to D and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to F.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Fに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Dに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to F and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to D.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Dに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Eに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating solution of the developing sleeve 23a was changed to D and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to E.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Eに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Eに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to E and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to E.
トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Dに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to D.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Cに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Eに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to C and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to E.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Fに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Cに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to F and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to C.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Cに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Dに変更する以外は実施例1と同様にして現像装置3aを構成した。 The developing device 3a was configured in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a was changed to C and the titanium oxide added as an external additive of the toner was changed to D.
実施例1〜8、及び比較例1〜4の現像装置3aを、図1に示すような試験機に搭載して耐久試験(印字率5%のテスト画像を10,000枚印字)を行い、2,500枚毎に画像濃度(ID;イメージデンシティ)、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ表面に対する付着力を調査した。 The developing devices 3a of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 are mounted on a testing machine as shown in FIG. 1 to perform a durability test (printing 10,000 test images with a printing rate of 5%), Image density (ID; image density), presence or absence of leakage, resistance value of the sleeve surface, and adhesion to the sleeve surface were investigated every 2,500 sheets.
なお、画像濃度は反射濃度計(スペクトロアイ、グレタグマクベス社製)により測定し、リーク発生は画像にリーク痕が確認できるか否かを目視により観察した。スリーブ表面抵抗は高抵抗率測定器(ハイレスターMCP−HT450、三菱化学社製)により測定し、スリーブ表面に対する付着力(以下、スリーブ付着力という)は粒子間付着力測定装置(ナノシーズ社製)により測定針の付着力を測定した。結果を表2に示す。 The image density was measured with a reflection densitometer (Spectro Eye, manufactured by Gretag Macbeth Co., Ltd.), and the occurrence of leak was visually observed as to whether or not a leak mark could be confirmed in the image. The surface resistance of the sleeve is measured by a high resistivity meter (Hirester MCP-HT450, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the adhesive force to the sleeve surface (hereinafter referred to as sleeve adhesive force) is an interparticle adhesive force measuring device (manufactured by Nano Seeds). Was used to measure the adhesion of the measuring needle. The results are shown in Table 2.
現像ローラへの電圧印加条件は、Vslv(DC)=50V、Vslv(AC)のVppを1.5kV、周波数を4kHz、Duty=50%とした。また、磁気ローラにはVmag(DC)=250V、Vmag(AC)のVppを2.0kVとして逆位相で印加した。 The voltage application conditions to the developing roller were Vslv (DC) = 50 V, Vpp of Vslv (AC) was 1.5 kV, the frequency was 4 kHz, and Duty = 50%. Further, Vmag (DC) = 250 V and Vmag (AC) Vpp of 2.0 kV were applied to the magnetic roller in reverse phase.
表2から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性(負と負、または正と正)とした実施例1〜8では、10,000枚の耐久後においてもスリーブ付着力は15nN以下であった。これは、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面のコート層との間に静電的反発力が作用するためスリーブ表面に酸化チタンが付着せず、スリーブ表面の平滑性が維持されるためにスリーブ付着力も増大しないものと考えられる。 As is apparent from Table 2, in Examples 1 to 8, the titanium oxide added to the coating liquid and the titanium oxide added as an external additive of the toner have the same polarity (negative and negative, or positive and positive) Even after the endurance of 10,000 sheets, the sleeve adhesion was 15 nN or less. This is because an electrostatic repulsive force acts between the titanium oxide added as an external additive and the coat layer on the developing sleeve surface, so that the titanium oxide does not adhere to the sleeve surface and the smoothness of the sleeve surface is maintained. Therefore, it is considered that the sleeve adhesion does not increase.
また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し難いためスリーブ表面抵抗も耐久初期からほとんど低下せず、リークの発生も認められなかった。さらに、現像スリーブからのトナー回収性も向上し、現像スリーブ上に均一なトナー層が形成されるため、耐久後においても1.3以上のIDを維持しており、画像濃度の低下も認められなかった。 Further, since titanium oxide as an external additive hardly adheres to the sleeve surface, the sleeve surface resistance hardly decreased from the beginning of the durability, and no leakage was observed. Furthermore, the toner recoverability from the developing sleeve is improved, and a uniform toner layer is formed on the developing sleeve, so that an ID of 1.3 or higher is maintained even after endurance, and a decrease in image density is recognized. There wasn't.
これに対し、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性(負と正、または正と負)とした比較例1〜4では、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面との間に静電的吸着力が作用するため、10,000枚の耐久後においてスリーブ付着力は50nNを超えた。また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し易いためスリーブ表面抵抗も耐久初期から大幅に低下し、比較例1、3では5,000枚印字後に、比較例2、4では10,000枚印字後にリークの発生が認められた。さらに、耐久後においてIDが0.4〜1.1となり、画像濃度の低下も認められた。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 in which the titanium oxide added to the coating liquid and the titanium oxide added as the toner external additive have different polarities (negative and positive, or positive and negative), Since an electrostatic attraction force acts between the added titanium oxide and the developing sleeve surface, the sleeve adhesion force exceeded 50 nN after 10,000 sheets of durability. Further, since titanium oxide as an external additive easily adheres to the sleeve surface, the sleeve surface resistance is also greatly reduced from the initial durability stage. In Comparative Examples 1 and 3, after printing 5,000 sheets, in Comparative Examples 2 and 4, 10,000. Leakage was observed after printing. Furthermore, the ID was 0.4 to 1.1 after endurance, and a decrease in image density was also observed.
現像スリーブ23aのコーティング液中に添加する酸化チタン、トナーの外添剤として添加する酸化チタンの組み合わせを実施例1〜8、及び比較例1〜4と同様にして、図5に示した一成分現像方式の現像装置3を構成し、それぞれ実施例9〜16、及び比較例5〜8とした。 The combination of titanium oxide added to the coating liquid of the developing sleeve 23a and titanium oxide added as an external additive for the toner is the same as in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, and the one component shown in FIG. The developing system 3 of the developing system was configured, and were set as Examples 9 to 16 and Comparative Examples 5 to 8, respectively.
実施例9〜16、及び比較例5〜8の現像装置3を、図4に示すような試験機に搭載して耐久試験(印字率5%のテスト画像を10,000枚印字)を行い、試験例1と同様に2500枚毎に画像濃度(ID;イメージデンシティ)、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ付着力を調査した。結果を表3に示す。 The developing devices 3 of Examples 9 to 16 and Comparative Examples 5 to 8 were mounted on a testing machine as shown in FIG. 4 to perform a durability test (printing 10,000 test images with a printing rate of 5%), In the same manner as in Test Example 1, image density (ID; image density), presence / absence of leakage, resistance value of the sleeve surface, and sleeve adhesion force were investigated every 2500 sheets. The results are shown in Table 3.
表3から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性(負と負、または正と正)とした実施例9〜16では、実施例1〜8と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下は認められなかった。一方、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性(負と正、または正と負)とした比較例5〜8では、比較例1〜4と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下が認められた。 As is apparent from Table 3, in Examples 9 to 16, the titanium oxide added to the coating liquid and the titanium oxide added as the external additive of the toner have the same polarity (negative and negative, or positive and positive). As in Examples 1-8, no increase in sleeve adhesion and sleeve surface resistance, occurrence of leakage, and reduction in image density were observed. On the other hand, in Comparative Examples 5 to 8 in which the titanium oxide added to the coating liquid and the titanium oxide added as the external additive of the toner are different polarities (negative and positive, or positive and negative), Comparative Examples 1 to 4 and Similarly, an increase in sleeve adhesion and sleeve surface resistance, occurrence of leakage, and a decrease in image density were observed.
以上の結果より、二成分現像方式、一成分現像方式のいずれにおいても、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性とすることで、酸化チタンの付着によるスリーブ付着力の上昇、リークの発生、濃度低下、履歴現像等の不具合を効果的に抑制できることが確認された。 From the above results, in both the two-component development method and the one-component development method, the titanium oxide added to the coating liquid and the titanium oxide added as an external additive of the toner have the same polarity, It has been confirmed that problems such as an increase in sleeve adhesion due to adhesion, occurrence of leakage, density reduction, and history development can be effectively suppressed.
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。 The above embodiment is merely an example of the present invention, and the drum surface potential, conditions for applying voltage to the developing roller and the magnetic roller, and the like can be appropriately set according to the specifications of the apparatus and the usage environment.
本発明は、トナー担持体上に帯電したトナーを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを添加したものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier by holding charged toner on the toner carrier, and is used as a toner external additive in a coat layer of the toner carrier. A titanium oxide having the same polarity as the added titanium oxide is added.
これにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体表面への酸化チタンの付着を効果的に抑制することができる。従って、トナー担持体表面の付着力の上昇による現像性の低下、表面抵抗の上昇、リーク等の発生し難い現像装置を提供することができる。 Thereby, the electrostatic adhesion force of the titanium oxide in the toner external additive to the surface of the toner carrier can be reduced and the adhesion of titanium oxide to the surface of the toner carrier can be effectively suppressed. Accordingly, it is possible to provide a developing device that is less likely to cause a decrease in developability, an increase in surface resistance, a leak, and the like due to an increase in the adhesion force on the surface of the toner carrier.
1、1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3、3a〜3d 現像装置
21a 第1攪拌スクリュー
21b 第2攪拌スクリュー
22 磁気ローラ
22a 回転スリーブ
22b 固定マグネット体
23 現像ローラ(トナー担持体)
23a 現像スリーブ
23b 現像ローラ側磁極
25 規制ブレード
30 第1バイアス回路
31 第2バイアス回路
33 電圧可変装置
100 カラープリンタ
101 モノクロプリンタ
P、Pa〜Pd 画像形成部
1, 1a to 1d Photosensitive drum (image carrier)
3, 3a to 3d Developing device 21a First stirring screw 21b Second stirring screw 22 Magnetic roller 22a Rotating sleeve 22b Fixed magnet body 23 Developing roller (toner carrier)
23a developing sleeve 23b developing roller side magnetic pole 25 regulating blade 30 first bias circuit 31 second bias circuit 33 voltage variable device 100 color printer 101 monochrome printer P, Pa to Pd image forming unit
Claims (3)
前記トナー担持体の外周面をアルマイト処理してアルマイト層を形成するとともに、該アルマイト層の表面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、
トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性で、一次粒子径が20〜200nmの酸化チタンが添加されており、
前記コート層の体積抵抗値が10 4 〜10 8 Ω・cm、表面粗さが0.4〜1.5μmであることを特徴とする現像装置。 In a developing device that has a toner carrier disposed opposite to an image carrier and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier using a toner layer carried on the toner carrier.
An outer surface of the toner carrier is anodized to form an alumite layer, a coating layer made of a resin material is formed on the surface of the anodized layer , and titanium oxide is added to the coating layer.
As the toner external additive, titanium oxide having the same polarity as the titanium oxide added in the coating layer and having a primary particle diameter of 20 to 200 nm is added ,
The developing device characterized in that the coating layer has a volume resistance of 10 4 to 10 8 Ω · cm and a surface roughness of 0.4 to 1.5 μm .
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